夹具体课程设计铣端面说明书.doc

一一 序序 言言 (一一)、机械制造简介、机械制造简介: 1、机械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民 生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成 本方向发展，数字化，自动化水平日益提高。同时由于机械工业的发展， 其他各工业部门也向着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。 2、机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。为了达到提劳 动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺范围，改善操作的劳 动条件，如何设计好夹具则成了机械制造的一项重要任务。 3、机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀 具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。 机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种。 (二二)、夹具设计中的特点：、夹具设计中的特点： 1、夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。 2、专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。 3、 “确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加 工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。 4、夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹 具可以减少废品率。 因此，夹具设计要保证以下几个条件：因此，夹具设计要保证以下几个条件： 1、夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。 2、保证工件的精度。 3、保证使用方便与安全。 4、正确处理作用力的平衡问题。 5、注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、 刀具、量具之间的联系。 6、在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此,夹具计过程中 有朝着下列方向发展的趋势： 6.1 发展通用夹具的新品种: 6.1.1 由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。 6.1.2 广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。 6.2 发展调整式夹具 6.3 推广和发展组合夹具及拼拆夹具。 6.4 加强专用夹具的标准化和规范化。 6.5 大力推广和使用机械化及自动化夹具。 6.6 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。 (三三)、本次设计方向、本次设计方向: 1、本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造 过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生 产成本，在设计中为了适应中批批量的生产情况，以提高产品的生产效率， 在设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。 2、机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术课 以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课 程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此， 它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 3、就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作 进行一次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的 能力，为自己今后从事的职业打下一个良好的基础。由于个人能力所限， 设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。 二二 零件的分析零件的分析 （一）零件的作用（一）零件的作用: 题目说给的零件是要机工成有三个孔:210 和 8 的杠杆。其中中间孔 是固定用的,两边的孔是连接其它零件用的。这样两边孔就可以绕着中间孔 做一定弧度的旋转。它是利用杠杆产生弯矩的原理来传递力,以改变与之相 连的零件的运动性质,从而起到对机械部分零件运动的控制。有图说给的精 度看出,该零件是承受一定力的载体。其简图如下所示: (二二)、零件的工艺分析、零件的工艺分析 1、从零件图可以看出、从零件图可以看出,该杠杆主要有三组加工表面该杠杆主要有三组加工表面,它们之间有它们之间有 一定的位置关系要求一定的位置关系要求,现将这一组表面的位置关系分析如下现将这一组表面的位置关系分析如下: 1、作为基准面的 40 上下端面粗糙度为 3.2,即加工精度等级为 IT7 级,整 个表面的加工分为:粗铣精铣,两道工序才能完全符合精度要求。 2、30 平台面的表面粗糙度为 6.3,即加工精度等级为 IT9 级,整个表面的 加工需:粗铣精铣,两道工序才能符合精度要求。 2、表面工序完成后、表面工序完成后,孔的加工孔的加工: 1、用立式钻床对中间孔进行加工,其加工只需一道工序中的:钻粗铰,两个 个工步就能满足精度要求,即加工 25,并保证上偏差为+0.052mm,下偏差 为 0mm。 2、对其它三个小孔进行加工,其加工需要两道工序,每道工序分别由:钻铰 两个工步组成,即分别加工 10 和 8,并保证这两个孔的上偏差为 +0.015mm。 三三 工艺规程的设计工艺规程的设计 (一一)、确定毛坯的制造形式、确定毛坯的制造形式 零件材料为铸铁，有较好的刚度和耐磨性，零件的轮廓尺寸不大，可以采 用铸件，这样可以方便快捷的进行生产，提高生产率。 (二二)、基面的选择、基面的选择 （1）粗基准的选择。对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本 零件的加工表面就是宽度为 40mm 的肩面表面作为加工的粗基准，可用 压板对肩台进行加紧，利用一组 V 形块支承 40mm 的外轮廓作主要定位， 以消除 z、z、y、y 四个自由度。再以一面定位消除 x、x 两个自由度，达 到完全定位,就可加工 25（H7）的孔。 （2）精基准的选择。主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用 25(H7)的孔作为精基准。 (三三)、制定工艺路线、制定工艺路线 1、拟订工艺路线是工艺规程设计的关键步骤。工艺路线的优略，对零件 的加工质量、生产率、生产成本以及工人的劳动强度，都有很大影响。通 常情况下，制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度 及位置精度等技术 能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的 条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来 提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便生产成本尽量下降。 2、工艺路线方案一: 工序：粗精铣宽度为 40mm 的上下平台和宽度为 30mm 的平台 工序：粗精铣宽度为 30mm 的凸台表面 工序：钻孔 25（H9）使尺寸达到 23mm。 工序：扩孔钻钻孔 25(H9)使尺寸达到 24.8mm。 工序：铰孔 25（H9）使尺寸达到 25(H9)。 工序 ：钻 10（H7）的内孔使尺寸达到 9.8mm。 工序：粗铰 10(H7)内孔使尺寸达到 9.96mm。 工序：精铰 10（H7）内孔使尺寸达到 10（H7）mm。 工序：钻、粗、精铰 28（H7）小孔使尺寸达到 8（H7） 。 3、工艺路线方案二： 工序：粗精铣宽度为 40mm 的上下平台和宽度为 30mm 的平台。 工序：粗精铣宽度为 30mm 的凸台表面 工序：钻孔 25（H9）使尺寸达到 23mm。 工序：钻 28(H7)的小孔使尺寸。 工序：扩孔钻钻孔 25(H9)使尺寸达到 24.8mm。 工序：铰孔 25（H9）使尺寸达到 25(H9)。 工序 ：钻 10（H7）的内孔使尺寸达到 9.8mm。 工序：粗铰 10(H7)内孔使尺寸达到 9.96mm。 工序：精铰 10（H7）内孔使尺寸达到 10（H7）mm。 工序：粗铰 28（H7）小孔使尺寸达到 7.96mm。 工序：精铰 28(H7)小孔使尺寸达到 8（H7） 。 4、工艺方案的比较和分析： 上述两种工艺方案的特点是：方案一是根据宽度为 40mm 的上下肩面作为 粗基准，25（H7）孔作为精基准，所以就要加工 25 孔时期尺寸达到 要求的尺寸，那样就保证了 28 小孔的圆跳动误差精度等。而方案二 则先粗加工孔 25，而不进一步加工就钻 8（H7） ，那样就很难保证 28 的圆度跳动误差精度。所以决定选择方案一作为加工工艺路线比较 合理。 (四四)、选择加工设备及刀、量、夹具、选择加工设备及刀、量、夹具 由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以采用通用机床为主，辅以 少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用 机床的流水生产线。工件在各级床上的装卸及各机床间的传送均由人工完 后。 粗精铣宽度为 40mm 的上下平台和宽度为 30mm 的平台。考虑到工 件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择 X5012 立式铣 床（参考文献：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版 社） ，刀具选 D=2mm 的削平型立铣刀（参考文献：机械工艺设计手册，主 编：李益民，机械工业出版社出版） 、专用夹具、专用量具和游标卡尺。 粗精铣宽度为 30mm 的凸台表面。采用 X5021 立式铣床，刀具选 D=2mm 的削平型铣刀，专用夹具、专用量检具和游标卡尺。 钻孔 25（H9）使尺寸达到 23mm。采用 Z535 型钻床，刀具选莫 氏锥柄麻花钻（莫氏锥柄 2 号刀）D=23mm，专用钻夹具，专用检具。 扩孔钻钻孔 25(H9)使尺寸达到 24.8mm。采用立式 Z535 型钻床， 刀具选 D=24.7mm 的锥柄扩孔钻（莫氏锥度 3 号刀） ，专用钻夹具和专用 检具。 铰孔 25（H9）使尺寸达到 25(H9)。采用立式 Z535 型钻床，刀 具选 D=25mm 的锥柄机用铰刀，并倒 145的倒角钻用铰夹具和专用检 量具。 钻 28(H7)的小孔使尺寸达到 7.8mm。采用立式 Z518 型钻床，刀 具选用 D=7.8mm 的直柄麻花钻，专用钻夹具和专用检量具。 钻 10（H7）的内孔使尺寸达到 9.8mm。采用立式 Z518 型钻床， 刀具选用 D=9.8mm 的直柄麻花钻，专用的钻夹具和量检具。 粗铰 10(H7)内孔使尺寸达到 9.96mm。采用立式 Z518 型钻床， 刀具选用 D=10mm 的直柄机用铰刀，专用夹具和专用量检具。 精铰 10（H7）内孔使尺寸达到 10（H7）mm。采用立式 Z518 型 钻床，选择刀具 D=10mm 的精铰刀，使用专用夹具和量检具。 粗铰 28(H7)小孔使尺寸达到 7.96mm。采用立式 Z518 型钻床， 选择刀具为 D=8mm 直柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量检具。 精铰 28(H7)小孔使尺寸达到 8（H7） 。采用立式 Z518 型钻床， 选择刀具为 D=8mm 的直柄机用铰刀，使用专用的夹具和专用的量检具。 （参考资料和文献均来自：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械 工业出版社出版） （五）（五） 、切削用量基本计算和确定、切削用量基本计算和确定 1、根据本次设计的要求，工序设计只设计老师所给出工序的计算。 下面是对 8（H7）内孔的加工设计。 各工步余量和工序尺寸及公差 （mm） 加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸 28(H7) 钻孔0.215 7.8 28(H7) 扩孔0.055 7.96 28(H7) 铰孔 H7 8(H7) 1、 钻 28(H7)的小孔使尺寸达到 7.8mm。 2、 粗铰 28（H7）小孔使尺寸达到 7.96mm。 3、 精铰 28(H7)小孔使尺寸达到 8（H7） 。 这三部工序全都采用 Z518 机床来进行加工的，故： （1）参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考 Z518 机床主要技术参 数，取钻 28(H7)孔的进给量 f=0.3mm/r,用插入法求得钻 28(H7)孔 的切削速度为 v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出转速为: n=1000v/ d=100026.1/3.148r/min=1039r/min 按机床实际转速取 n=1000r/min，则实际切削速度为 v=3.141000/1000m/min22m/min. 从参考文献得知： =9.8142.7do(N) M=9.810.021(N.m) 求出钻 28(H7)孔的和 M 如下： =9.8142.781=1279N M=9.810.0211=5N.m 根据所得出数据，它们均少于机床的最大扭转力矩和最大进给力，故 满足机床刚度需求。 （2）参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考 Z518 机床主要技术参 数，取扩孔 28(H7)的进给量 f=0.3mm/r,参考文献得：扩孔的切削速度 为（ ）V 钻，故取 v 扩=1/2v 钻=1/222m/min=11m/min, 由此算出转速 n=1000v/ d=100011/3.148r/min=438r/min,取机床实 际转速 n=450r/min。 （3）参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考 Z518 机床主要技术参 数，取铰孔的进给量 f=0.3mm/r,参考文献得：铰孔的切削速度为 v=0.3m/s=18m/min。由此算出转速： n=1000v/ d=100018/3.148r/min=717r/min 按照机床的实际转速 n=720r/min。则实际切削速度为： V= dn/1000=3.148720/1000m/min=18.1m/min。 四四 夹具的设计夹具的设计 （一）定位基准的选择（一）定位基准的选择 直径为 30 和 40 的外轮廓面为定位基准 （二）（二） 切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算 硬质合金端铣刀，24,24zmm （见切削手册表 3.28） nd a f a FF F F F wq u e y z x P F zc F 0 其中： 6, 2 . 0, 3 . 1,40 1, . 1 (40 ,75 . 0 ,18 . 0 , 0 . 1,5 . 1,491 0 Fu zmm mm mmmm u q d a yf xac F F e Fz FpF 值），在加工面上测量的近似 所以 NF278 65 . 1491 40 4008 . 0 3 . 1 . 0 3 . 175 . 0 水平分力：278N1 . 1 实 FFH 垂直分力： 65N.703 . 0 V 实 FF 在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数为 4321 KKKKK 其中：为基本安全系数 1.5； 1 K 为加工性质系数 1.1； 2 K 为刀具钝化系数 1.1 ； 3 K 为断续切削系数 1.1。 4 K K5 为人力操作疲劳系数 1.3 所以 =672.5 N 1 . 2593 . 11 . 11 . 11 . 15 . 1 由于选用手动夹紧，由 机械设计手册查得 M8 螺钉的抗拉力为 1024.5 大于 672.5，故满足要求 定位误差的分析：定位误差的分析：定位误差的分析与计算 由于工件定位所造成的加工面相对其工序基准的位置误差简称定位误 差，以表示。对夹具设计中采用的某一定位方案,只要其可能产生的 DW D 定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的 1/3,或满足前述 ,见书机械制造技术基础P163；即可认为该定位T ddd + 装夹对定过程 方案符合加工精度的要求.在加工时夹具相对刀具及切削成形运动的位置 经调整后不在变动，因此可以认为加工面的位置是固定的，在这种情况下， 加工面对其工序基准位置误差必然是工序基准的位置变动所造成的。造成 定位误差的原因是基准位置误差与不重合误差。查书机械制造技术基础 P165， ddd =+ 定位位置不重 因为要加工的直径 25 孔没有精度要求，固定位误差在合理范围内， 能满足要求 （三）（三） 、夹具的操作简要说明、夹具的操作简要说明 工件卸时需先卸下转动手柄，手柄带动活动 V 型块松开工件，需 要夹紧工件时则相反。这样操作简单迅速，适合于批量生成。 装配图附图如下装配图附图如下 五五 设计总结设计总结 为期两周的机械制造工艺学课程设计即将结束了，两周是时间虽然短 暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这两周的设计使我们不再是只知道 书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在 在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使 我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计 手册和 AUTOCAD 等制图软件，为我们的毕业设计打下了好的基础。 课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应 该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤 指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它 将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。 在金工实习时，我们曾经参观过各个工种的加工过程，但由于当时的 走马观花，在设计的时候，很多重要信息都已经回忆不起来。这是给我自 己的一个教训：大学的学习都有一个铺垫过程，任何一个环节都可能在以 后得到应用。可惜，教训来得太迟了。我希望通过最后这个内容告诫我以 后的学弟学妹们，不要忽视学校安排的任何学习内容，不仅要踏踏实实学 好课堂知识，对于实习也要提高重视，不要以为时实习是课外内容，它是 对课堂所学的一个补充。 最后，衷心的感谢老师的精心指导和悉心帮助，使我顺利的完成此次 设计。谢谢！ 六六 参考文献参考文献 【1】 、张世昌