机械制造技术课程设计-支架加工工艺及铣φ28.5孔两端面夹具设计.doc

目录 1 前言 .1 2 支架零件工艺过程的设计 .2 2.1 零件的分析 .2 2.1.1 零件的作用 .2 2.1.2 零件的工艺分析.2 2.2 毛坯零件制造形式的确定 .3 2.3 基面的选择 .3 2.4 支架制造路线的确定 .4 2.5 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 .6 2.6 加工支架的设备与工艺的设备 .6 2.7 确定切削用量 .7 3 专用夹具设计 .14 3.1 粗、精铣 28.5 孔两端面夹具设计 .14 3.1.1 定位基准的选择.14 3.1.2 设计夹具体.14 3.1.3 设计夹紧的装置.14 3.1.4 计算夹具精度的分析.15 3.1.5 计算切削力与夹紧力.15 结 论 .18 参考文献 .19 致 谢 .20 1 前言前言 我们国家的制造机械生产的零件与产品,并且把其加工成制造行业的设备或者部件。 制造的的设备或者部件不仅能自己行业使用,也又能给其他的的行业使用,机械加工的行业 中有着多种多样的设备或者部件。制造产业在生活当中是人们所不能离开的, 所以制造业 是国家对经济发展的至关紧要的一个行业，这也系对国家基础经济发展里面中，非常主 要的重大支撑。,这也是对国家基础经济的发展里面当中,比较主要的重大的支撑。因此说 从当中一种层面的来说,机构生产的技能的高和低的重要指标是每个国家经济上面整体能 力及科技水准的量衡。 全套图纸加扣 3012250582 我自己对本工装夹具的设计是在学完了了机械制图。以及工艺学课程以后,对所学知 识的检验。用合理的方法解决拔叉零件,零件生产当中,零件的定位与夹紧。正确的安排 支架加工过程当中的方法,合理地解决工序的尺寸这些的问题,和对 28.5 孔两端面工序； 进行加工的专用铣夹具设计，确保了支架加工工序的尺寸和支架的加工的质量。 我的这个设计主要就是培养,我自学以及创新的知识水平。我的这个设计是综合层次 性,实习所起到的作用很大,许多知识面也要被广泛的使用。所以在制造加工的时候,不仅要 分析到基本的制造的原理和基础的理论的知识,还要仔细研究生活当中制造的需求,只有把 许多种理论知识和现实制造互相的结合在一起,本 支架设计才能够顺利的完成。 我自己对 支架设计不是太好,能力有有限制,所以难免容易出现些许缺陷等问题,在这 我能够给我批评以及指导。 2 支架零件工艺过程的设计支架零件工艺过程的设计 2.1 零件的分析零件的分析 2.1.1 零件的作用零件的作用 老师所规定的我的课题是， 支架零件的工艺的编制与 28.5 孔两端面的专 用夹具的设计， 支架是机器比较主要的的步件， 支架主要起到支撑固定的作用， 支架承受着容易变动的冲击的载荷，故支架的强度就要求非常的高；因此在平 常的生活工作当中，使用得比较广泛，也因此起到了比较重要的作用。 2.1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 1）这个零件图上面可以知道主要加工孔为一个 28.5 孔，粗、精铣 28.5 孔两端面，钻扩 28.5 孔。 2）工序安排以支架左右端面及 28.5 定位，装夹工件，达到了工艺基准， 设计基准的统一。 3） 支架 28.5 孔对左右面有垂直度要求，28.5 孔与孔 R25 中心轴线有 平行度要求。 2.2 毛坯零件制造形式的确定毛坯零件制造形式的确定 分析支架工件时作用，材质的强度就要求非常的高，而且支架的结构有点 复杂，生产的类型查表为 10000 件，大量的生产，所以选用HT15-33材质，铸造 的零件毛坯。 2.3 基面的选择基面的选择 制定支架工件的机械加工工艺方案，首先要做的重要工作是进行定位基面的 选择。选取的基面是不是正确，是不是合理，会将直接影响车床杠杆工件的加工 质量和生产率的提高。 在选择定位基面的同时， 必须要同时考虑下面三个重要问题： A 使用已经加工完成的一个表面，来当作工件加工时后的精加工的基面与统 一的基准，可以满足零件精度的要求，能够使整个的零件工艺的加工的过程能够 非常的顺利。 B 为了加工上面所说的精加工的基面，或者统一的加工的基准，选取粗加工 的基面应考虑用哪一个表面来加工比较好 C 是不是有个别的加工工序为了特别的机械加工的要求，需选择统一加工基 准之外的精加工的基面 （1）选取粗加工基准 相对本支架工件来讲，按照互为基准加工的选择的原 理，选取本支架的 28.5 孔平面来当作要加工的加工的基准，选择 28.5 孔的 定位心轴来支承以及底面，来作作为零件重要的定位的基准。来对， zzyy， 的几的自由度进行控制。在用一面定位减掉 x 方向的位置度，来达到定位目标。 （2）对精细基准的选用，就要考虑基准重合与装夹是否方便的一些问题， 选择已经加工完成的 28.5 孔和端平面来当作零件精加工的基准。 2.4 支架支架制造路线的确定制造路线的确定 从制造方案的编制为开始，能够使用工装，使零件的外观的形状，与工序之间 位置度等技术制造的要求，并且尽可能的使生产的成本尽可能的减少，使工件的 加工工序能够集中起来，增加零件的生产的效率。制定工件制造工艺方法有：定 位制造基准的使用，制定工件每道工序的加工的方法，研究要加工的零件阶段的 划分零件加工的工序所集中与分散，以及要加工的零件工序顺序的合理的安排。 表 工艺思路一 工艺思路二 工 序 号 工 序 内 容 10铸造成型 20去除铸造应力 30钻 2-14 孔 40钻 29 孔 50配钻 2 个锥销孔 60粗、精铣 28.5 孔两端面 70铣 18mm 槽 80钻扩 28.5 孔 90粗精铣 22mm 上平面 100倒角 28.5 孔 3x45 110清洗、去毛刺、 120检验 比较以及分析支架零件工艺路线： 思路二的支架工艺与思路一不同的是铣 28.5 孔两端面与钻直径 28.5 孔 工序放到前面来加工。加工完成，再加工别的工序，加工工序都没有多大的变化。 经过考虑知道这样的改动方案二提高了 支架制造的的速度。而且对支架的尺寸 精度与位置的精度好处都非常的多。 选择机械加工的基准的原则，首先来加工支架零件端面和 28.5 孔，其次 以孔及端平面来为精加工基准来加工其他工序，这样就便满足了，零件上和中间 大孔与其他各孔的位置度的要求同时也为各个平面上的各个孔确保了垂直度的要 求。满足首先加工平面再来加工孔的原则。如果选路线一，对支架加工时的装夹 不太方便，还有 支架毛坯的端面和轴的轴线是否相互的垂直，完成加工的孔的 轴线和轴的轴线能部能平行。因此分析方案一的机械加工的路线不好。假如选择 方案二的机械加工工艺的方案，首先来加工 28.5 孔两端面，其次再以以加工的 表面来作为精加工基准，来加工别的孔就能确保孔的位置度的要求 工 序号 工序名称 工 序 号 工 序 内 容 10铸造成型 20去除铸造应力 30粗、精铣 28.5 孔两端面 40钻扩 28.5 孔 50粗精铣 22mm 上平面 60铣 18mm 槽 70钻 2-14 孔 80钻 29 孔 90配钻 2 个锥销孔 100倒角 28.5 孔 3x45 110清洗、去毛刺、 120检验 从增加生产效率以及确保加工精度这两个前提条件下考虑，知道方案二比较 的合理。因此我最终确定以方案二来进行生产的加工。最终详细的卡片见附录 2.5 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 按照上面的研究分析，已能确定支架各个表面的制造的余量，最后使用的每 个表面的每个制造工序的加工余量见毛胚图： 2.6 加工加工支架支架的设备与工艺的设备的设备与工艺的设备 机床选用 X51式的铣床 Z35A式的钻床 选用工装 该支架为大量生产的生产方式，因此选择专用的工装。 刀具的选用 各步铣床上面进行工序，选择铣刀的材料为硬质合金，就能够满足支架零件 图纸的质量的要求。因为支架要求的精度比较的高，可以选择铣刀来对其加工， 各个孔的工序加工，选择材质为高速钢的钻头就可以满足要求 量具的选用 孔加工的检验都选择极限的量规。 其它的工序 对位置度的误，选择使用千分表来进行检验，对角度的尺寸使用专用的工装 来满足，其它的尺寸选择使用通用的量具就可以了。 2.7 确定切削用量确定切削用量 工序：粗、精铣 28.5 孔两端面 粗铣 28.5 孔两端面 零件的材质选择 HT15-33，铸造成型。 机床选择 X51 式铣床。 根据参考书7的表 3135 刀具选择铣刀，材质为硬质合金三面刃的圆盘（面铣刀） ， 15YT100Dmm ，齿数选择。8Z 因为此单边的余量是 mm2Z 因此铣削加工的深度是： p a2 p amm 进给量各个齿是：按照参考书3的表 2.2-77，选择铣加工 f a0.12/ f amm Z 的速度是：根据参考书7附表 3237，选择。V1.33/Vm s 铣床主轴的转动速度： 式（2.1）n 1000V n d 公式当中 V铣削加工的速度； d铣刀的直径。 根据公式 2.3 铣床主轴的转动速度：n 10001000 1.33 60 254 /min 3.14 100 V nr d 根据参考书3附表 3.2-76 300 /minnr 实际铣削加工的速度 ：v 3.14 100 300 1.57/ 10001000 60 dn vm s 进给量： f V0.12 8 300/604.8/ ff Va Znmm s 机床工作台每分钟的进给量： m f4.8/288/min mf fVmm smm ：按照参考书7附表 2.6-87, a40amm 切削工时 被切削层长度的 ：根据毛坯尺寸可知道 l396lmm 刀具切入长度的：铣时为 1 l 1 100lDmm 刀具切出长度的：取得 2 lmml2 2 走刀的次数为 1 所需机动的时间： 2j t 12 2 396 1002 1.09min 135 j m lll t f 差参考资料5附表 2.6-49 可以得到铣削加工的辅助的时间 2 1.04 f t 精铣 28.5 孔两端面 已知条件： 零件所给的材质为 HT15-33，铸造成型。 铣床的选择 X51 式铣床。 刀具使用材料的面铣刀：， ，齿的个数为 1215YT100Dmm 一个边的余量： 1Zmm 深度加工： p a1 p amm 每一齿的进给的距离：依据教科书 7的表 31.32，取 f a0.08/ f amm Z 速度加工：依据依据教科书7的表 21.34，取V0.32/Vm s 机床主轴制造时的转速，依据式子（2.4）计算：n 10001000 0.32 60 61 /min 3.14 100 V nr d 依据教科书7的表 3.2-32 75 /minnr 加工实际的速度 ：v 3.14 100 75 0.4/ 10001000 60 dn vm s 加工进给的距离，根据式子（1.4）得： f V 0.15 12 75/602.25/ ff Va Znmm s 每一分工作台进给的距离： m f2.25/135/min mf fVmm smm 加工所用的时间 零件加工层的距离 ：依据毛坯的大小得出， l315lmm 铣刀切入的距离： 1 l 22 1 0.5()(1 3)lDDa 22 0.5(10010040 )(1 3)7mm 铣刀切出的距离：得 2 lmml2 2 1 次加工 机床所用的工时： 1j t 12 1 31572 1.13min 288 j m lll t f 切削所用的时间 切削层加工层的距离 ：依据毛坯的大小得出 l315lmm 铣刀切入时的距离：切削 1 l 1 100lDmm 刀具切出时的距离：取 2 lmml2 2 1 次加工 加工所使用的时间： 2j t 12 2 315 1002 1.05min 135 j m lll t f 工序 钻扩 28.5 孔 机床：钻床 Z35A 刀具：参考选用相关参考文献3表 4.540.0 的高速钢锥形柄的麻花钻头。 钻孔到 10，进给量：参考选用相关书籍文献3表 2.438，取f 。切削速度：查阅书籍文献3表 2.441，取。rmmf/33 . 0 V0.48/Vm s 机床主轴转速：n ， 10001000 0.48 60 539.53 / min 3.14 10 v nr d 查阅书籍文献3表 3.131，取530 / minnr 实际钻孔的加工的速度 ：v 3.14 10 530 0.56/ 10001000 60 dn vm s 切削工时 被切削层长度 ：l42lmm 麻花钻切入加工时的长度： 1 l 1 17 (1 2)12015.96 22 r D lctgkctgmmmm 钻头切出时的长度： 取 2 lmml41 2 mml3 2 走刀次数为 1 机动时间： 1 j t 1 4263 0.25min 0.33 530 j L t fn 扩孔 28.5 支架的材质是 HT15-33 铁，孔的直径选择 28.5mm。加工的机床选取 Z35A 钻床，加工的工序选择 28.5 的扩孔钻头。 进给量：按照参考书5资料表 2.5-39，使用frmmf/25. 0 制造的速度：依据教科书籍5资附表 2.7-49，使用VsmV/43. 0 查书里式子（2.5）钻床主轴的转动速度：n ，选择 0 10001000 0.43 60 356 / min 3.28.514 V nr d 350 / minnr 扩削时的实际速度： V 0 3.14 12.5 350 0.85/ 10001000 60 d n Vm s 被切削加工层的长度 ：l45lmm 钻头切入的长度： 1 l 1 5 (1 2)12023.5 22 r D lctgkctgmm 刀具切出的长： 2 l0 2 l 走刀的次数是 1 被切削加工层的长度 ：l45lmm 钻头切入的长度： 1 l 1 4.5lmm 刀具切出的长： 2 l0 2 l 1 次加工完成 机动所耗费的时间： j t 12 453.5 0.118min 0.25 800 j lll t fn 工序：粗精铣 22mm 上平面 粗铣 22mm 上平面 所给的条件，使用 HT15-33 的材料，铸件。 使用 X51 式的铣床。 依据教科书7的表 3137 选择材质为的硬质合金铣刀， ，齿数，此为粗齿铣15YT100Dmm8Z 刀。 0.15/fmm Z Z ，按照参考书籍9附表 3.7 与 3.6 0 50dmm180minT 参考书籍9附表 3.820/min c Vm 查 0 10001000 20 127.4( /min) 50 c V nr d 查 查 依据铣床使用的说明书160 /minnr 机 加工的实际速度： 160 50 25.12(/min) 10001000 n c n d Vm 机 机 每一分钟工作台进给的距离：0.15 6 160144(/min) f Vf Znmm Z机 工作台进给的距离：150/min f Vmm 横向 所使用的时间： 4520 0.43(min) 150 t （2）精铣 22mm 上平面 所知道的条件，使用 HT15-33 的材料，铸件。 使用 X51 式的铣床。 依据教科书7的表 3435 刀具使用材料做的铣刀， ，齿的个数是 12，这个为细齿形15YT100Dmm 状的铣刀。 加工平面的的余量： 1Zmm 深度加工： p a1.0 p amm 加工工序的余量选择1Zmm 被加工的零件切削加工的速度为20/min c Vm 127.4 /minnr 查 铣床主轴是160 /minnr 机 机床工作台的进给量：0.15 6 160144(/min) fz Vf Znmm 机 基本工时： 4520 0.65(min) 100 t 工序：钻 29 孔 零件的材质选择 HT15-33，孔的直径式 9mm。使用 Z35A 钻床来对 9 孔孔 进行加工，加工的工序选用麻花钻头为 9 孔加工。 加工进给距离：依据教科书籍5的表 2.1-39，使用frmmf/25. 0 制造的速度：依据教科书籍5的表 2.6-42，使用VsmV/43. 0 查书的公式（2.7）钻床主轴的转动速度：n ，选择 0 10001000 0.43 40 585 / min 3.14 9 V nr d 580 / minnr 钻削实际速度： V 0 3.14 9 580 0.47/ 10001000 40 d n Vm s 被切削加工层的长度 ：l22lmm 钻头切入的长度： 1 l 1 7 (1 2)12024.1 22 r D lctgkctgmm 钻头切出的长度： 2 l0 2 l 走刀的次数是1 按照参考书5附表 2.4-47 可以知道加工的辅助的时间 1 1.77 f t 工序：配钻 2 个锥销孔 钻孔至 8 刀具：根据查阅书籍文献3表 4.354，选择高速钢钻头。 切削深度：。 p a0.15 p amm 进给量：查阅书籍文献3表 2.458，取。frmmf/0 . 20 . 1rmmf/0 . 2 切削加工的速度：根据参考书籍4附表 2.562，选择。VsmV/32 . 0 机床主轴转速：n 10001000 0.32 60 305.73 / min 3.14 8 V nr D 查阅书籍参考文献3表 3.131 取 315 /minnr 实际切削速度 ： v 3.14 8 315 0.63/ 10001000 60 Dn vm s 切削工时 被切削层长度 ：l42lmm 刀具切入长度， 1 l 0 1 20 19.7 (1 2)12022.09 22 r Dd lctgkctgmm 刀具钻头切出长度： 取 2 lmml41 2 mml3 2 钻头走刀次数为 1 机动时间： 3j t 3 422.093 0.07min 2 315 j L t nf 经过对比可得到，本方案完全满足生产的要求 工序 去毛刺，终检 3 专用夹具设计专用夹具设计 3.1 粗、精铣 28.5 孔两端面夹具设计 本套专用夹具的设计，主要用来加工 28.5 孔两端面，选择以 25x44 平面为 基准，保证工序尺寸及粗糙度 6.3 要求。加工当中的定位。它加工的质量直接影 响到后面的工序的加工的精度。在加工平面时主要应该研究，如何保证本工序尺 寸的精度要求以及表面光洁度的要求，和咋样增加劳动的生产效率，减少劳动的 强度。 3.1.1 定位基准的选择定位基准的选择 根据支架能够知道：加工 28.5 孔两端面时，因此，定位、夹紧方案为： 选择 25x44 平面来定位，就是定位板与支撑钉来定位，夹紧的方式可以设计在端 面来进行夹紧。 因为别的面都是粗加工，加工以后的定位的基准都要以它为作为加工的参 考面。现在根据图中所表示的位置，为加工的基准面。 3.1.2 设计夹具体设计夹具体 在机床上面来进行加工时，支架随着设计的夹具一起定位在机床上面，加工 的时后就受到了比较大的铣削力的作用，而且铣削力随着转动速度的提高而很快 的提高。因此在设计的过程当中，应该正确的分析到各个装置的位置的布局。预 防震动所带来的加工的精度对零件加工表面的质量的影响。 3.1.3 设计夹紧的装置设计夹紧的装置 铣床夹具在加工的过程当中，要承受到铣削力的作用，它合力的大和小 以及方向相对于支架的定位的基准是会变化的，因此要求夹紧的装置要有满足要 求的夹紧力。以及优良的自锁性，以确保夹紧的安全牢靠。 3.1.4 计算夹具精度的分析计算夹具精度的分析 根据支架能够知道，所编制的夹具需要满足加工的要求：因为对它的加 工的精度要求不是太高，因此不需要进行检验。 计算定位的误差： 0)( . A WDDWD B2/1)( . DWD C2/1)( . 按照国标的要求，根据参考书籍 10附表能够知道：选择中等级，251m 得 ：尺寸的偏差是3 . 051_ 15 . 0 2/1)( . DWD B15 . 0 2/1)( . DWD C 3.1.5 计算切削力与夹紧力计算切削力与夹紧力 根据参考书籍10查表可得：721 铣削力的公式计算得： Pf KfDF 75 . 0 2 . 1 412 公式当中 mmD6rmmf/25 . 0 根据附表得： 82103 . 1 ) 190 ( 6 . 0 HB Kp 得：)(16.1288NFf 铣削扭矩的公式计算 ： P KfDM 8 . 02 . 2 12 . 0 得：)( 1 . 2mNM 按照零件受力的铣削力以及夹紧力的作用的情况，找出在零件加工的过程当 中，对夹紧最不好的状态瞬间，根据静力平衡的原则，算出出理论上的夹紧力。 然后为确保牢靠的夹紧，再来乘安全的系数来作为实际的所需要的夹紧力的数。 根据资料表可知： 取，1121 21 KF W f K 25 . 2 K16 . 0 1 2 . 0 2 得：)(8051 NWK 计算螺旋的夹紧时所产生的夹紧力： )( 21 0 tgtg QL W z 公式当中的参数，根据参考书籍10可以知道： 67 . 6 5 z r 0 1 059 2 13 公式当中： )(120 mmL )(25 NQ 螺旋的夹紧力：)(5282 0 NW 本次设计的铣 28.5 孔两端面夹具，选用螺旋的夹紧的机构，使用螺栓经过 快速的夹紧装置来对工件进行压紧。：原动力的计算的公式 0 0 1 L l WW K 得：)( 4 . 11067 64 98 . 0 149528200 N l LW WK )(3 . 2 98 . 0 1 149 64 5282 1 0 0 mN L l WMQ 根据上面的计算知道： MMQ KK WW 所以选择此夹紧的机构来工作是合理的。 3.1.63.1.6 铣床夹具设计以及操作的使用说明 本次设计的夹具用在 X51 铣床上面。支架见装配图 44x25 平面作为定位的 基准，在定位板以及支撑钉上面来实现定位。 如前面所说，应该考虑增高支架的生产效率，本铣 28.5 孔两端面夹具设计； 选用了手动的夹紧的方式，铣削的力不是很大等特点。通过对想法的仔细的考虑 与分析，选取了手动的夹紧的方式，及螺旋的夹紧的机构，此类的夹紧机构结构 比较的简单，而且有可靠的夹紧、通用性比较广，在机床的专用夹具当中应用的 比较广泛。 结结 论论 经过接近两周的设计，使我自己比较充分的了解了正常的设计的方法以及步 骤，不仅仅是对所学过的专业知识的一个复习，也从设计当中得到了新的启发以 及感受，而且也增强了自己使用理论的知识，解决实际问题的能力也有所提高， 并且比较全面的了解了，零件机械加工工艺以及夹具设计的整个