毕业设计（论文）-支架加工工艺及铣槽夹具设计（全套图纸）.doc

XX 大学毕业论文 支架加工工艺及夹具设计 1 毕业论文（设计）毕业论文（设计） 题题 目目 支架加工工艺及夹具设计支架加工工艺及夹具设计 系系 别别 机械工程系机械工程系 专专 业业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学生姓名学生姓名 学学 号号 年级年级 指导教师指导教师 二二 一四一四 年年 1111 月月 0909 日日 XX 大学毕业论文 支架加工工艺及夹具设计 1 支架加工工艺及夹具设计支架加工工艺及夹具设计 专业：机械设计制造及其自动化 学生： 指导老师： 摘摘 要要 在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生 直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过 程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的 机床及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具， 还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。 关键词：关键词：工艺规程；定位误差；夹紧；加工余量；夹紧力 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 XX 大学毕业论文 支架加工工艺及夹具设计 2 ProcessingProcessing technologytechnology andand fixturefixture designdesign ofof stentstent Major:Mechanical engineering and automation student: Supervisor: ABSTRCT The design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge. Fixture design process of drilling pump cover and reaming holes is designed with 18H7 include part machining process design, process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in. Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error. XX 大学毕业论文 支架加工工艺及夹具设计 3 目目 录录 1 绪 论 .4 1.1 机械加工工艺概述.5 1.2 机械加工工艺流程.6 1.3 夹具概述.6 1.4 机床夹具的功能.7 1.5 机床夹具的发展趋势.7 1.5.1 机床夹具的现状.8 1.5.2 现代机床夹具的发展方向.8 2 工艺规程的设计 .8 2.1 零件的工艺分析及生产类型的确定.9 2.1.1 零件的工艺分析.9 2.1.2 零件的生产类型.10 2.2 选择、确定毛坯图.11 2.2.1 选择毛坯.11 2.2.2 确定加工余量，毛坯尺寸及公差.12 2.2.3 确定机械加工余量.13 3 加工工序设计.14 3.1 选择加工装备和工艺设备.14 3.2 确定工序尺寸.15 4 工艺专用夹具的设计.16 4.1 问题的提出 .16 4.2 定位基准的选择 .16 4.3 切削力及夹紧力计算 .17 4.4 定位误差分析 .17 4.5 确定切削用量及基本时间 .18 XX 大学毕业论文 支架加工工艺及夹具设计 4 4.6 夹具设计及操作简要说明 .19 总结 .20 参 考 文 献 .20 致 谢 .21 1 绪 论 1.1 机械加工工艺概述 机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其 成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。 机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改 变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如 一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的 流程。 机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质 等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗 加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤 就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将 有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可 能不太一样，因为实际情况都不一样。 总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂 根据实际情况编写的特定的加工工艺。 1.2 机械加工工艺流程 机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它 是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写 成工 XX 大学毕业论文 支架加工工艺及夹具设计 5 艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工 艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切 削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济 效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技 术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完 善。 1.3 夹具概述 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处 理、装配、焊接和检测等工艺过程中。 在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不 可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机 床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹 具设计是一项重要的技术工作。 “工欲善其事，必先利其器。”工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末期以来， 现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具 与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产 率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都 XX 大学毕业论文 支架加工工艺及夹具设计 6 是重要的工艺装备。 1.4 机床夹具的功能 在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。 1机床夹具的主要功能 机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。 （1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与 夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要 求。 （2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由 于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此， 夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。 2机床夹具的特殊功能 机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。 （1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块， 它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。 （2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进 行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导 向功能。 1.5 机床夹具的发展趋势 随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成 为门类齐全的工艺装备。 1.5.1 机床夹具的现状 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类 总数的 85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的 竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的 XX 大学毕业论文 支架加工工艺及夹具设计 7 企业中，约 4 年就要更新 80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 15%左右。特别 是近年来，数控机床（NC）、加工中心（MC）、成组技术（GT）、柔性制造系统（FMS） 等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。 2）能装夹一组具有相似性特征的工件。 3）适用于精密加工的高精度机床夹具。 4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。 5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。 6）提高机床夹具的标准化程度。 1.5.2 现代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。 精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的 结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高 精度三爪卡盘，其定心精度为 5m；精密心轴的同轴度公差可控制在 1m 内；又如用于 轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达 0.20.5m。 高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减 轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装 置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5 倍左右；在车床上 使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为 2600r/min 的条件下仍能牢 固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。 柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等 方式，以适应可变因素的能力。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和 尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、 拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。 标准化 XX 大学毕业论文 支架加工工艺及夹具设计 8 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上， 首先进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的 夹具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、 毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件 的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国 家标准：GB/T2148T225991 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化， 有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 2 工艺规程的设计 2.1 零件的工艺分析及生产类型的确定 2.1.1 零件的工艺分析零件的工艺分析 所加工零件图如下图所视 XX 大学毕业论文 支架加工工艺及夹具设计 9 从零件图上可以看出，主要加工表面可以分为四个部分。 1、125X15 下端面，加工时要保证公差要求，以及表面粗糙度 Ra1.6，表面要求较高。 2、30X75 凹槽，粗糙度要求 Ra3.2。 3、20XR10 腰孔；粗糙度要求 Ra3.2。 4、42XR5 腰孔；保证公差要求以及粗糙度要求 Ra6.3。 根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工 的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。 2.1.2 零件的生产类型零件的生产类型 依设计题目知：台年，n=1 件台，结合生产实际，备产率 和废 品率 分别取为和。带入公式得该零件的生产纲领 （+）（+）件年 XX 大学毕业论文 支架加工工艺及夹具设计 10 零件是支架，质量为.kg,查表-可知其属轻型零件，生产类型为大批生产。 2.2 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 2.2.1 选择毛坯选择毛坯 该零件材料为，考虑到零件的结构以及材料，选择毛坯为铸件，由于零 件年产量较大属于大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用金属型铸造。这从提 高生产率，保证加工精度以及节省材料上考虑，是合理的。 2.2.2 确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差 参见本书第五章第一节，灰铸铁的公差及机械加工余量按表-和表-确定。要 确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。 铸件机械加工余量等级 该值由铸件的成型方法和材料确定，成型方法为金属型铸造， 材料为灰口铸铁，确定加工余量等级为。 铸件尺寸公差 根据表-毛坯铸件的基本尺寸处于之间，而铸件的尺 寸公差等级取为级，取铸件的尺寸公差为.mm。 2.2.3 确定机械加工余量确定机械加工余量 根据查得的毛坯的加工余量等级为，以及铸件的尺寸，定铸件的机械加工余 量为.mm。 2.2.4 确定毛坯尺寸确定毛坯尺寸 根据成型零件的基本尺寸，以及确定的机械加工余量和铸件的尺寸公差确定毛坯的 尺寸为基本尺寸加上 5mm。 2.2.5 确定毛坯尺寸公差确定毛坯尺寸公差 根据表-毛坯的尺寸公差等级去为级，确定尺寸公差为.mm。 2.2.6 设计毛坯图设计毛坯图 毛坯图如下图所视。 XX 大学毕业论文 支架加工工艺及夹具设计 11 3 加工工序设计 3.13.1 选择加工设备与工艺装备选择加工设备与工艺装备 (1).选择机床 根据不同的工序选择机床。 a)第一工序是粗铣。 工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用立式铣床。根据零件外 廓尺寸，精度要求，选用 X51 式立式铣床即能满足要求。 b)第二工序工序是粗铣，精铣，根据零件外廓尺寸，精度要求，选用 X51 式立式铣床 XX 大学毕业论文 支架加工工艺及夹具设计 12 即能满足要求。 c)第三工序是粗铣，选用一般精度的铣床足够； d)第四工序工序也是铣床，根据零件外廓尺寸，精度要求，选用 X51 式立式铣床即能 满足要求。 (2).选择夹具 本零件结构不规则，不易进行装夹、定位，故工序一，工序二，工序三工序四均选 择专用夹具。 (3).选择刀具 根据不同的工序选择刀具。 a) 工序一铣端面时，在立式铣床上加工，所以选择端铣刀。按表查得，选用镶齿套 式面铣刀根据零件加工尺寸，所选铣刀直径 D20mm，齿数 Z4。材料选择硬质合金钢。 b) 工序二粗铣，精铣时，选择铣刀直径 D20mm，齿数 Z4。材料选择硬质合金钢。 c) 工序三铣端面时，在立式铣床上加工，所以选择端铣刀。按表查得，选用镶齿套 式面铣刀根据零件加工尺寸，所选铣刀直径 D6mm，齿数 Z4。材料选择硬质合金钢。 d) 工序四粗铣，精铣时，选择铣刀直径 D6mm，齿数 Z4。材料选择硬质合金钢。 (4).选择量具 本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺 寸和形状特点，参考有关资料，选择如下。 选择加工平面所用量具。 XX 大学毕业论文 支架加工工艺及夹具设计 13 铣端面，选择读数值 0.02，测量范围 0150 游标卡尺。 3.2 确定工序尺寸 本零件各工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度见下表。（mm） 工序余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度/m加工表面 粗半精粗半精粗半精 端面 3151Ra6.3Ra3.2 端面 30.753Ra6.3Ra3.2 4 工艺专用夹具的设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。有老师 分配的任务，我被要求设计工序一，设计一套铣削 30X70 深 2.0 的凹槽的铣床夹具。 4.1 问题的提出 本夹具主要用于铣削 30X70X2.0 凹槽，本道工序加工精度要求较高，需要经过粗铣， 精铣等工序完成，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度也需要考虑。 4.2 定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影 响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序 或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位 置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发， 合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣有着较高的技术要求，也有 较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高 加工精度。由于该零件所设计的为铣削30X70X2.0凹槽的夹具，工件左端面及两侧面作为 定位面，本套设计定位方案，两支承板与工件左端面相配合限制三个自由度（即X轴转动、 Y轴转动、Z轴移动），另一支承板相配合限制两个自由度（即Y轴移动、Z轴转动），螺 栓与一侧面相配合限制一个自由度（即X轴移动），这样工件被完全定位。 XX 大学毕业论文 支架加工工艺及夹具设计 14 4.3 切削力及夹紧力计算 由资料机床夹具设计手册查表可得： 721 切削力公式： 式（2.17） Pf KfDF 75 . 0 2 . 1 412 式中 mmD10 rmmf/3 . 0 查表得： 821 95. 0) 190 ( 6 . 0 HB Kp 即： )(69.1980NFf 实际所需夹紧力：由参考机床夹具设计手册表得： 1121 KFW fK 安全系数 K 可按下式计算，由式（2.5）有： 6543210 KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具设计手册表 60 KK 可得： 121 25 . 2 0 . 10 . 13 . 12 . 10 . 12 . 12 . 1K 所以 )(55.445625 . 2 69.1980NFKW fK 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选 用手动螺旋夹紧机构。 取， 25 . 2 K 16 . 0 1 2 . 0 2 螺旋夹紧时产生的夹紧力，由式（2.9）有： )(5830 )( 21 0 N tgtg QL W z 式中