毕业设计（论文）-叉架加工工艺及夹具设计（全套图纸）.pdf

I 西安航空职业技术学院西安航空职业技术学院 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 毕业设计毕业设计 课课 题：题： 叉架加工工艺及夹具设计叉架加工工艺及夹具设计 专专 题：题： 专专 业：业： 机 械 制 造 及 自 动 化机 械 制 造 及 自 动 化 学学 生生 姓姓 名：名： 班班 级：级： 学学 号：号： 指指 导导 教教 师：师： II 完完 成成 时时 间：间： 摘 要 叉架零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保 证孔系的加工精度容易。本设计是基于叉架零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹 具设计。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工 和精加工阶段以保证孔系加工精度。基准选择以叉架的输入轴和输出轴的支承孔作为 粗基准，以底面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加 工出顶平面，再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外 均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。 支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。 整个加工过程均选用组合机床。夹具选用专用夹具，机构可以不必自锁，因此生产效 率较高，适用于大批量、流水线上加工，能够满足设计要求。 关键词：叉架类零件；工艺；夹具； 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 III IV ABSTRACT The main processing surface foot seat parts is the plane and a series of hole. In general, ensure the machining accuracy of plane than to ensure the accuracy of the processing easily. This design is the special fixture for machining technology for the foot seat parts and process design based on. Therefore, the design follows the surface after the first hole principle. And the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages to ensure machining precision. The supporting hole datum selection to the foot seat of the input shaft and output shaft as a rough benchmark, the bottom surface and the two holes as a precision technology base. The main process of machining technology is first to support hole positioning processing the top plane, and then the top plane and the series of supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow- up processes are individual processes with the top plane positioning technology and other processing Kong and plane. Processing support holes using the coordinate boring. The whole process selection of combined machine tool. Clamp by, agencies can not self- locking, therefore the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements. Keywords: foot seat parts; technology; fixture; V 目 录 摘 要 II ABSTRACT IV 第一章 加工工艺规程设计 6 2.1 零件的分析 6 2.1.1 零件的作用 6 2.2 叉架加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 7 2.2.1 孔和平面的加工顺序 7 2.2.2 孔系加工方案选择 7 2.3 叉架加工定位基准的选择 8 2.3.1 粗基准的选择 8 2.3.2 精基准的选择 8 2.4 叉架加工主要工序安排 8 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 10 2.6确定切削用量及基本工时（机动时间） 11 2.7 时间定额计算及生产安排 17 第二章 钻 20 孔夹具设计 21 2.1 研究原始质料 21 2.2 定位、夹紧方案的选择 21 2.3切削力及夹紧力的计算 21 2.4 误差分析与计算 23 2.5 钻套、衬套、钻模板设计与选用 23 2.6 夹具体的设计 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.7 夹具设计及操作的简要说明 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 总结 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参 考 文 献 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6 第一章 加工工艺规程设计 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 题目给出的零件是叉架。它在车辆上面应用范围很广。该类零件的结构和尺寸有 着很大的差异，但结构上仍有共同特点：零件的主要表面为精度要求较高的孔、零件 由内孔、外圆、端面等表面构成。因此叉架零件的加工质量，不但直接影响的装配精 度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。叉架零件的底面用以安装 盖，实现功能。 7 2.1.2 零件的工艺分析 由叉架零件图可知。分析如下： 1.以 8090 的平面 C 为设计基准的加工表面 这组加工表面包括：38 的两个端面粗糙度 Ra12.5，以及直径为20 孔粗糙度 要求为 Ra2.3，以及相距 60mm 的两槽粗糙度要求为 Ra12.5 2. 20 孔为基准加工表面 这组加工表面包括直径为16 的凸台端面粗糙度要求为 Ra12.5 与 B 基准的平行 度公差为 0.02m 以及8 的孔粗糙度要求为 Ra12.5 两者之间的垂直度要求为 0.02mm 2.2 叉架加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 由以上分析可知。该叉架零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平 面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于叉架来说，加工过程中的主 要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。 由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。 2.2.1 孔和平面的加工顺序 叉架类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工叉架上的基准平面，以基准 平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。叉架的加工自然应遵循这个原则。这是因 为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精 度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条 件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。 叉架零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成 粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。 2.2.2 孔系加工方案选择 叉架孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了 从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及 生产率的条件下，应选择价格最底的机床。 根据叉架零件图所示的叉架的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上 用镗模法镗孔较为适宜。 （1）用镗模法镗孔 在大批量生产中，叉架孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模 夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时， 镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。 采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加 工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制 8 造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔 系所能获得的加工精度也受到一定限制。 （2）用坐标法镗孔 在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以 及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长， 不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时， 镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。 用坐标法镗孔，需要将叉架孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差， 然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。 2.3 叉架加工定位基准的选择 2.3.1 粗基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）保证各重要支承孔的加工余量均匀； （2）保证装入叉架的零件与箱壁有一定的间隙。 为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以叉架的输入轴和输 出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限 制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作 为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量 一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀 也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。 2.3.2 精基准的选择 从保证叉架孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证 叉架在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从叉架零件图分析可知，它的 顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面 定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足 整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是叉架 的装配基准，但因为它与叉架的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在 定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。 2.4 叉架加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。叉架加工的第一个工 序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是 加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到叉架加工完成为止，除了个 9 别工序外，都要用作定位基准。因此，底面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同 时加工出来。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔 系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对 于叉架，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔 系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺 方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证 零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安 排在粗、精加工阶段中分散进行。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在c9080的含 0.4%1.1%苏打及 0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、 铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于mg200。 根据以上分析过程，现将叉架加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 工序 10.铸造 工序 20.时效处理 工序 30 铣 8090 的平面，以其背面为加工基准。 工序 40 铣38 的两个端面，以平面的端面为加工基准 工序 50 钻扩铰20 的通孔，以大平面的端面为加工基准。 工序 60 铣16 的凸台平面，以中心轴线为加工基准。 工序 70 凸台上8 的孔，以平面的端面为工序基准。 工序 80 先钻后铣大平面上的两槽，以平面的端面为工序基准。 工序 90 去毛刺 工序 100 终检 工艺路线二： 工序 10.铸造 工序 20.时效处理 工序 30 铣 8090 的平面，以其背面为加工基准。 工序 40 铣38 的两个端面，以平面的端面为加工基准 10 工序 70 铣16 的凸台平面，以中心轴线为加工基准。 工序 60 钻扩铰20 的通孔，以大平面的端面为加工基准。 工序 70 凸台上8 的孔，以平面的端面为工序基准。 工序 80 先钻后铣大平面上的两槽，以平面的端面为工序基准。 工序 90 去毛刺 工序 100 终检 以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工 手段之后，就会发现仍有问题， 方案二把底面的钻孔工序调整到后面了，这样导致铣削加工定位基准不足，特别镗 孔工序。 以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案一： 工序 10.铸造 工序 20.时效处理 工序 30 铣 8090 的平面，以其背面为加工基准。 工序 40 铣38 的两个端面，以平面的端面为加工基准 工序 50 钻扩铰20 的通孔，以大平面的端面为加工基准。 工序 60 铣16 的凸台平面，以中心轴线为加工基准。 工序 70 凸台上8 的孔，以平面的端面为工序基准。 工序 80 先钻后铣大平面上的两槽，以平面的端面为工序基准。 工序 90 去毛刺 工序 100 终检 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “叉架”零件材料采用灰铸铁制造。材料为 HT200，硬度 HB 为 170241，生产 类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 （1）底面的加工余量。 根据工序要求，底面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 3.2.23。其余量值规定为mm4 . 37 . 1， 现取mm0 . 2。表 3.2.27 粗铣平面时厚度偏差取mm28. 0。 精铣：参照机械加工工艺手册表 2.3.59，其余量值规定为mm1。 （2）两侧面孔加工余量 毛坯为实心，不冲孔。 11 2.6 确定切削用量及基本工时（机动时间） 工序：铣 8090 的平面 C，以其背面为加工基准。 1） 加工条件 加工材料：HT200 正火，硬度为 207241HBS，铸造。 加工要求：粗铣 8090 的平面 C，粗糙度 Ra12.5。 机床： X52K 立式铣床。 刀具：圆柱铣刀齿数 z=8. 2） 计算加工工时 由机械制造工艺设计手册表 2.3- 2 得切削用量为 2.3mm。 由表 3.5 取得铣刀进给量 z f =0.120.2mm 根据切削用量手册表 3.1 当切削用量 ae=0.16 则取 F V =100m/min 由公式： 1 0 0 0 s v n Dp = 得： s n =175.16r/min 切削工时计算： wz ly t nf + D = L=90mm,选择机床 w n =190r/min 得t =0.459min 工序：铣38 的两个端面，以平面的端面为工序基准，以平面 C 的中心平 面为设计基准。 1） 加工条件 加工材料：HT200 正火，硬度为 207241HBS，铸造。 加工要求：铣38 的两个端面，粗糙度 Ra12.5。 机床： X52K 立式铣床。 刀具：圆柱铣刀。 2） 计算加工工时 由机械制造工艺设计手册表 2.3- 2 得切削用量为 2.3mm。 由表 3.5 取得铣刀进给量 z f =0.120.2mm 根据切削用量手册表 3.1 当切削用量 ae 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 23 2.4 误差分析与计算 该夹具以一个平面和和 2 个 V 型块定位，加之防旋转的机构，要求保证孔轴线间 的尺寸公差。为了满足工序的加工要求