托架机械加工工艺规程及夹具设计讲解.doc

北方民族大学 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 托托架架机机械械加加工工工工艺艺规规程程及及 铣内孔铣内孔夹夹具具设设计计 班 级： 机械 131 班 姓 名： 海类旭 学 号： 20131941 指导教师： 李红梅 完成日期： 2016 年 1 月 22 日 北方民族大学 课程设计 第 1 页 共 17 页 任任 务务 书书 一、设计题目一、设计题目: :托架的机械加工工艺规程及铣宽托架的机械加工工艺规程及铣宽 3 3 槽工艺装备设计槽工艺装备设计 二、原始资料二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型 :（小批 量生产） 三、上交材料三、上交材料 1所加工的零件图 1 张 2毛坯图 1 张 3编制机械加工工艺过程卡片 1 套 4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1 套 5绘制夹具装配图（ A2） 1 张 6课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计 全部内容。（约 5000-8000 字） 北方名族 大学课程设计 第 2 页 共 17 页 目目 录录 1 1 托托架架的的工工艺艺分分析析及及生生产产类类型型的的确确定定.6 1.1 托架的用途 .6 1.2 托架的技术要求 及工艺性审查 .6 2 2、确确定定毛毛胚胚、绘绘制制毛毛胚胚简简图图.7 2.1 选择毛胚 .7 2.2 确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量.7 3 3 拟拟定定托托架架工工艺艺路路线线.8 3.1 表面加工方法的确定.8 3.2 加工阶段的划分 .9 3.3 工序的集中与分散.9 3.4 工序顺序的安排 .9 3.5 机械加工工序.9 3.6 确定工艺路线.10 4 4、加加工工余余量量、工工序序尺尺寸寸和和工工差差的的确确定定.11 5 5、切切削削用用量量、时时间间定定额额的的计计算算.11 6 6. .夹夹具具设设计计 .12 6.1 提出问题 .12 6.2 设计思想 .12 6.3 夹具设计 .12 7 7. .总总结结 .15 参参考考文文献献 .16 北方名族 大学课程设计 第 3 页 共 17 页 1 1 托托架架的的 工工艺艺分分析析及及生生产产类类型型的的确确定定 1 1. .1 1 托托架架的的 用用途途 1 1. .2 2 托托架架的的技技术术要要求求 及及工工艺艺性性审审查查 该托架的各项技术要求如下表所示： 加工表面 尺寸偏差 （mm） 公差及精度 等级 表面粗糙度 (um) 形位公差 (mm) 后端面 IT1212.5 80 内孔 面 IT116.3 10 销孔 IT71.6 M10 螺纹孔 IT7 75 内孔 面 0.03mm IT71.6 左端面 IT116.3 2 2、确确定定毛毛胚胚、绘绘制制毛毛胚胚简简图图 2 2. .1 1 选选择择毛毛胚胚 毛坯的结构工艺要求 托架为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求： 铸件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。 铸造圆角要适当，不得有尖角。 铸件结构要尽量简化，并要有和合理的起模斜度，以减少分型面、芯 子、并便于起模。 加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。 铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。 毛坯形状、尺寸确定的要求 设计毛坯形状、尺寸还应考虑到： 各加工面的几何形状应尽量简单。 工艺基准以设计基准相一致。 北方名族 大学课程设计 第 4 页 共 17 页 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。 在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以 减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛 坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因 此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证 零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出 毛坯图。 因托架零件比较复杂，选用铸件毛坯较为合适。 零件的材料为HT100,零件承受的冲击载荷不是很大，且零件的轮廓尺 寸较大，又是小 批量生产 ，选用砂型机铸造。 2 2. .2 2 确确定定毛毛胚胚的的尺尺寸寸公公差差和和机机械械加加工工余余量量 2 2. .2 2. .1 1 公公差差等等级级 由托架的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT=9。 2 2. .2 2. .2 2 托托架架 铸铸造造毛毛坯坯尺尺寸寸工工差差及及加加工工余余量量 项目机械加工余量 /mm 尺寸公 差 /mm 毛坯尺寸 /mm 备注 后端面62.3262.3 80 内孔 面42.2742.2 70 内孔 面30.8230.8 10 销孔30.37130.37 其他地方不作要求，设其加工余量为1mm 北方名族 大学课程设计 第 5 页 共 17 页 2.2.3 绘绘制制托托架架毛毛坯坯简简图图 3 3 拟拟定定托托架架工工艺艺路路线线 3 3. .1 1 基基面面的的选选择择的的选选择择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理， 可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会 问题百出。 粗基准的选择：对 支架这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。 以零件的 右端 面和前端面 作为粗基准 。 精基准的选择：根据基准重合原则，选取后端面及左端面 作为精 基准。 3 3. .2 2 表表面面加加工工方方法法的的确确定定 加工方法选择的原则 所选加工方法应考虑每种加工方法的经济、精度要求相适应。 所选加工方法能确保加工面的几何形状精度，表面相互位置精度 要求。 北方名族 大学课程设计 第 6 页 共 17 页 所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。 加工方法要与生产类型相适应。 所选加工方法企业现有设备条件和工人技术水平相适应。 根据 托架 零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加 工件各表面的加工方法，如下表所示： 加工表面尺寸精度等 级 表面粗糙度 Ra/um 加工方案 后端面 IT12 12.5粗铣 80 内孔面 IT7 6.3粗镗 75 内孔 面 IT11 1.6粗镗-半精镗 -精镗 10 销孔IT71.6钻-粗绞 -精绞 13 通孔钻孔 24 沉孔锪孔 左端面IT116.3粗铣 -半精铣 3 3. .3 3、加加工工阶阶段段的的划划分分 该托架加工质量要求高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工 和精加工三 个阶段。 考虑到是小批量生产，所以尽可能保证精度和在 一台机床上完成多道工序。按照加工性质和作用的不同，工艺过程一般可 划分为三个加工阶段： 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的 条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷， 予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机 床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多， 所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值 大。一般粗加工的公差等级为1211ITIT，粗糙度为umRa10080。 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备， 保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为109ITIT。表面粗糙度为 umRa25. 110。 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几 精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安 排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工 精度精加工的加工精度一般为76ITIT，表面粗糙度为umRa25. 110。 此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质 北方名族 大学课程设计 第 7 页 共 17 页 的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。 首先以后端面为粗基准，粗铣 出前端面。以右端面为基准粗铣、 精铣出 左端面。然后将以 精基准（ 后端面 ）为基准 ；粗镗、半精镗、 精镗内孔， 然后 以左端面为精基准钻、粗绞、精绞销孔 ，并锪 24 的孔和钻 13 的孔 。 3 3. .4 4、工工序序的的集集中中与与分分散散 确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机 床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： （1） 工序分散原则 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简 单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术 要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长， 生产管理复杂。 （2）工序集中原则 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作 工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表 面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用 高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备， 使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。 但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床 和工夹具组织流水线生产。 3 3. .5 5 工工序序顺顺序序的的安安排排 3 3. .5 5. .1 1 机机械械加加工工工工序序 （1）遵循 “先基准后其他 ”原则，首先加工精基准后端面 及左 端面作为精基准 。 （2）遵循 “先粗后精 ”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工 工序。 （3）遵循 “先面后孔 ”原则：先加工 前端面、后端 面，再 镗 75 和 80 的内孔、 加工 4*13 通孔 24 沉孔及 10 的销孔 . 北方名族 大学课程设计 第 8 页 共 17 页 3 3. .5 5. .2 2热热处处理理工工序序 零件的加工过程通常包括机械加工工序，热处理工序，以及辅助工序。 在安排加工顺序时常遵循以下原则：见下表 表 1.2 加工工序安排原则 工序类别工序安排原则 机械加工1）对于形状复杂、尺寸较大的毛坯， 先安排划线工序，为精基准加工提供找正 基准 2）按“先基准后其他 ”的顺序，首 先加工精基准面 3）在重要表面加工前应对精基准进行 修正 4）按“先主后次，先粗后精 ”的顺 序 5）对于与主要表面有位置精度要求的 次要表面应安排在主要表面加工之后加工 退火与正 火 毛坯预备性热处理，应安排在机械加工之 前进行 时效为消除残余应力，对于尺寸大结构复杂的 铸件，需在粗加工前、后各安排时效处理； 对于一般铸件在铸造后或则粗加工后安排时 效处理；对于精度高的铸件，在半精加工前、 后各安排一次时效处理 淬火淬火后工件硬度提高，应安排在精加工阶 段的磨削加工前进行 渗碳渗碳易产生变形，应安排在精加工前 热处理 渗氮一般安排在工艺过程的后部、该表面的最 终加工之前 中间检验一般安排在粗加工全部结束之后，精加工 之前；花费工时较多和重要工序的前后 辅助工序 特种检验荧光检验、磁力探伤主要用于表面质量的 检验，通常安排在精加工阶段。荧光如用于 北方名族 大学课程设计 第 9 页 共 17 页 检验毛坯的裂纹，则安排在加工前 表面处理电镀、涂层、发蓝等表面处理工序一般安 排在工序的最后进行 3 3. .5 5. .3 3辅辅助助工工序序 在精加工后，安排 表面处理、 去毛刺、清洗和终检工序。 综上所述，该 托架工序的安排顺序为：热处理 基准加工 粗加工 半精加工 精加工 。 3 3. .6 6、确确定定工工艺艺路路线线 拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究， 多提几个方案，加以分析比较确定一个最合理方案。采用加工方法一般所能达 到的公差等级和表面粗糙度以及需留的加工余量 表 1.3 (参考参数) 加工 表面 加工方法表面 粗糙 度 Ra 表面 光洁 度 公差等级公差等 级 加工余量说 明 外 圆 粗 车 半精车 精 车 细 车 粗 磨 精 磨 研 磨 12.5 6.3 1.6 0.8 1.0 0.4 0.1 13 45 67 78 67 89 1014 IT12IT1 1 IT10IT9 IT8IT7 IT6IT5 IT8IT7 IT6IT5 IT6IT5 1110 108 87 76 7 6 45 15 0.501.60 0.20.5 0.10.25 0.250.85 0.06 0.100.03 指尺寸在 直径 180 以下,长度 在 500 以 下,铸件的 直径余量 内 孔 钻 孔 扩 孔 粗 镗 半精镗 精 镗 细 镗 粗 铰 精 铰 粗 磨 精 磨 研 磨 25 6.3 6.3 1.6 0.8 0.2 3.2 1.6 1.6 0.2 0.1 13 45 24 56 67 910 56 67 67 910 1014 IT13IT1 1 IT10IT9 IT10IT9 IT9IT8 IT8IT7 IT7IT6 IT8 IT7 IT8 IT7IT6 IT7IT6 10 8 98 8 7 6 87 76 7 6 54 0.30.5 1.8 1.01.8 0.50.8 0.10.3 0.10.55 0.40.2 0.20.3 0.20.5 0.10.2 0.010.02 指孔径在 180 以下, 铸件直径 的余量. L/d2 L/d=210 时,加工误 差增加 1.22 倍 北方名族 大学课程设计 第 10 页 共 17 页 平 面 粗刨,粗铣 精刨,精铣 细刨,细铣 粗 磨 半精磨 精 磨 研 磨 12.5 6.3 0.8 1.6 0.8 0.8 0.1 13 46 78 67 79 79 1014 IT14IT1 1 IT10 IT9IT6 IT9 IT7IT6 IT7IT6 IT5 119 109 86 86 75 75 52 0.92.3 0.20.3 0.16 0.05 0.03 0.03 0.010.03 指平面最 大尺寸 500 以下的铸 件的平面 余量 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了托架的 工艺路线 工 序 号 工 序 内 容 设 备工 艺 装 备 工 时 1铸造毛坯造型机砂 2除去烧冒口、锋边及型砂老虎钳锉刀、铁棍 3热处理（退火）高温电炉 4 铣前、后两侧端面，粗铣后端面 表面粗糙度为12.5 微米 卧式铣床 X60 高速钢 铣刀，刀片采用 YG8 游标卡尺、专用夹 具 5 粗镗 80、75 的内孔使 80 内孔粗糙度为6.3 微米，更换镗 刀，半精镗、精镗使75 内孔粗 糙度为 1.6 微米 卧式 TGX4132B 镗床 粗、半精、精镗刀 、 游标卡尺、专用夹具 6 铣左面， 加工余量不大，故可在一 次走刀内铣完 卧式铣床 X60 硬质合金套式面铣刀， 刀片采用 YG8、游标 卡尺、专用夹具 7 钻 10 销孔 ，钻完换绞刀，半精 绞、精绞至粗糙度为1.6 微米 Z512 台式钻 床 麻花钻、游标卡尺、专 用夹具 8锪 24 沉孔 钻 M13 通孔 Z512 台式钻 床 麻花钻、 平底 锪专用 夹具 9铣右端面半圆环 卧式铣床 X60 高速钢 铣刀，刀片采用 YG8 游标卡尺、专用夹 具 10去毛刺钳工台平锉 11清洗清洗机 北方名族 大学课程设计 第 11 页 共 17 页 12终检，入库塞规、百分表、卡尺等 4 4、加加工工余余量量、工工序序尺尺寸寸和和工工差差的的确确定定 工序 1 和工序 2粗铣后端面和镗内孔 （一）工序加工过程 工序 1：以后端面为粗基准，粗铣前端面。然后以前端面为精基准，粗 铣后端面，保证后端面的粗糙度。 工序 2：以后端面为精基准 1）粗镗75 内孔，保证工序尺寸p3, 2）半精镗 75 内孔保证工序尺寸p2，. 达到粗糙度为1.6 的技术要求。 （二）查找工序尺寸链，画出加工过程示意图 查出全部工艺尺寸链，如下图。 （三）求解各工序尺寸及公差 5 5、切切削削用用量量、时时间间定定额额的的计计算算 直齿三面刃铣刀63*3GB/T6119.1-1996 铣刀参数： L=3 D=63mm d=22mm d1=34 ro=15v=75mm/min ao=12an=6Z=16 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 由于槽的深度为10mm, 故一次走完， ae=10mm ap=3mm 根据 X62 型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/08. 0mmfz min/13.379 63 7510001000 r d v ns 按机床标准选取375 w nmin/r min/18.74 1000 37563 1000 m dn v w 当375r/min 时 w n 北方名族 大学课程设计 第 12 页 共 17 页 min/4803751608 . 0 mmznff wzm 按机床标准选取rmmfm/480 ss f lll t m j 10875.9min1645.0 480 4255021 mmada eel 252232)1063(10)31 ()( 1 mml452 2 6 6. .夹夹具具设设计计 夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺 装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现 代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本， 一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保 证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同 时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。 6 6. .1 1 提提出出问问题题 （1）怎样限制零件的自由度；“一面两销 ”限制 6 个自由度 。 （2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。 （3）怎样使夹具使用合理，便于装卸。 6 6. .2 2 设设计计思思想想 设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠， 使用安全，有合理的装卸空间。本夹具主要用来对 宽 3mm 槽进行铣 削，槽尺寸精度要求为IT11，表面粗糙度Ra6.3，粗铣就可以满足其 精度要求 。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低 劳动强度。 6 6. .3 3 夹夹具具设设计计 6 6. .3 3. .1 1 定定位位分分析析 （1）定位基准的选择 定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽 北方名族 大学课程设计 第 13 页 共 17 页 量采用同一定位基准进行加工。故铣宽 3mm 槽时，采用 孔及 8*82 面作为 定位基准。mm32815深沉mmmm （2）定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两个销 定位， 两个销 A 型固定式定位销和B 型固定式定位销（既菱形销） 。 因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合，基准不 重合误差 b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存 在基准位移误差。 mmTT SdDdw 0811 . 0 010 . 0 011 . 0 060 . 0 mm mmT mmT s d D 010 . 0 011 . 0 060 . 0 . 1 2221111 1162 . 0 40*2 010 . 0 010 . 0 011 . 0 060 . 0 011 . 0 060 . 0 tan 2 tan L STTSTT dDdD L=40mm mmS mmT mmT mmS mmT mmT d D d D 010 . 0 011 . 0 060 . 0 010 . 0 011 . 0 060 . 0 2 2 2 1 1 1 6 6. .3 3. .2 2 切切削削力力及及夹夹紧紧力力的的计计算算 铣槽铣削力：查 切削用量简明手册 +第 3 版P111 表 3.28，得铣削力计算公式： C C F C F C F C F Z c YX pFC kvfaCF* 30 c F C0 . 1 c F X72 . 0 C F Y10 . 1 C F Z25 . 1 C F K 北方名族 大学课程设计 第 14 页 共 17 页 NkvfaCF C C F C F C F C F Z c YX pFC 1436.51625 . 1 *23 . 1 *6*3*30* 83 . 0 72 . 0 0 . 1 求铣槽夹紧力 理论夹紧力N F Q C 9619.825 6249 . 0 1436.516 32tan 。 考虑安全系数，粗加工，取K=3，则实际夹紧力Q 为 NNQKQ24788857.24779619.825*3* NQQ1239 2 2478 21 6 6. .3 3. .3 3 夹夹具具操操作作说说明明 如前所叙述，在设计夹具时，应注意提高劳动生产率。为此，应首先 着眼于 快速夹紧而不用慢速夹紧。但所加工零件尺寸小壁厚小，夹紧力 应较小，而且本工序 加工，切削力较小，采用手动即可以满足夹紧需要， 这样又可以简化机构减低成本，经过综合考虑，选取构形压板的手动 螺旋 夹紧机构。 由于夹具体结构简单多为板状部分，故采用焊接制造以减小加工量， 又可以达到一定位置精度。 使用对刀块，便于对刀。 定位元件： 定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基面与 夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。两个销定位，两个销A 型固定式定位销和B 型固定式定位销（既菱形销） 夹具装配图附图如下夹具装配图附图如下 夹具体附图如下夹具体附图如下 北方名族 大学课程设计 第 15 页 共 17 页 7 7. .总总结结 这次夹具设计与以往的机械设计有很大不同之处，我感觉这次课程设 计设计即是对以往所学知识