拖曳钩锁扣机械加工工艺及铣左侧槽夹具设计【含CAD高清图纸和说明书】
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摘要拖曳钩锁扣加工工艺和夹具设计系 名： （四号宋体） 专业班级： （四号宋体） 学生姓名： （四号宋体） 学 号： （四号宋体） 指导教师姓名： （四号宋体） 指导教师职称： （四号宋体） 年 月摘要在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差II目 录摘要II第1章 绪论1第2章 加工工艺规程设计22.1 零件的分析22.1.1 零件的作用22.1.2 零件的工艺分析22.2 拖曳钩锁扣零件加工的主要问题和措施32.2.1 孔和平面的加工顺序32.2.2 孔系加工方案选择32.3 拖曳钩锁扣零件加工定位基准的选择32.3.1 粗基准的选择32.3.2 精基准的选择32.4 拖曳钩锁扣零件加工主要工序安排42.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定52.6确定切削用量及基本工时（机动时间）6第3章 铣左侧槽专用夹具设计113.1 研究原始质料113.2设计要求113.3夹具设计113.3.1 定位基准的选择113.3.2 切削力及夹紧力的计算113.4定向键与对刀装置设计123.5定位误差的分析143.6夹具设计及操作的简要说明15结 论16参考文献17致 谢18第1章 绪论学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生综合运用本课程及有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计。其目的如下：培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过课程设计，熟练运用机械技术基础课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中定位、加紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量，初步具备设计一个中等复杂程度零件的能力。培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术文件等基本技能。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第2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拖曳钩锁扣零件。拖曳钩锁扣零件的主要作用是保证轴之间的中心距及平行度，并保证正确安装。因此拖曳钩锁扣零件的加工质量，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。, 2.1.2 零件的工艺分析由拖曳钩锁扣零件图可知。拖曳钩锁扣零件是一个拖曳钩锁扣零件，它的外表面上有4个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：(1)、钻25孔，钻22孔，钻7孔(2)、铣宽50mm的R100圆弧槽(3)、铣宽34mm的R100圆弧槽2.2 拖曳钩锁扣零件加工的主要问题和措施由以上分析可知。该拖曳钩锁扣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，对于拖曳钩锁扣零件来说，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拖曳钩锁扣零件类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工拖曳钩锁扣零件上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。拖曳钩锁扣零件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。拖曳钩锁扣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 孔系加工方案选择拖曳钩锁扣零件孔系加工方案，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，应选择价格最低的机床。2.3 拖曳钩锁扣零件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）保证各重要孔的加工余量均匀；（2）保证装入拖曳钩锁扣零件的零件与边缘有一定的间隙。为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以拖曳钩锁扣零件的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。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拖曳钩锁扣零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证拖曳钩锁扣零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拖曳钩锁扣零件图分析可知，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，虽然它是拖曳钩锁扣零件的装配基准，但因为它与拖曳钩锁扣零件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 拖曳钩锁扣零件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。拖曳钩锁扣零件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拖曳钩锁扣零件加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶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。对于拖曳钩锁扣零件，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。根据以上分析过程，现将拖曳钩锁扣零件加工工艺路线确定如下：工艺路线一： 1铸采用铸造的方法获得毛坯2时时效处理，去应力3铣以尺寸88的两端面为粗基准定位，铣宽50mm的R100圆弧槽4钻以R100圆弧槽端面为基准，钻25孔5钻以R100圆弧槽端面为基准，钻22孔6铣以R100圆弧槽端面、25孔和22孔为基准，铣宽34mm的R100圆弧槽7钻以R100圆弧槽端面、25孔和22孔为基准，钻7孔8检验检验9入库入库工艺路线二： 10铸采用铸造的方法获得毛坯20时时效处理，去应力30钻以外圆弧轮廓为基准，钻25孔，钻22孔，钻7孔40铣以25孔，钻22孔为基准定位，铣宽50mm的R100圆弧槽50铣以25孔，钻22孔为基准，铣宽34mm的R100圆弧槽60检验检验70入库入库 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，以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案二：10铸采用铸造的方法获得毛坯20时时效处理，去应力30钻以外圆弧轮廓为基准，钻25孔，钻22孔，钻7孔40铣以25孔，钻22孔为基准定位，铣宽50mm的R100圆弧槽50铣以25孔，钻22孔为基准，铣宽34mm的R100圆弧槽60检验检验70入库入库2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“拖曳钩锁扣零件”零件材料采用1号可锻铸铁制造，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，顶面加工分粗、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，现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。精铣：参照机械加工工艺手册表2.3.59，其余量值规定为。（3）孔毛坯为实心，不冲孔。（4）端面加工余量。根据工艺要求，前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。各工序余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷表3.2.23，其加工余量规定为，现取。半精铣：参照机械加工工艺手册第1卷，其加工余量值取为。 2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）工序30 以外圆弧轮廓为基准，钻25孔，钻22孔，钻7孔工件材料为1号可锻铸铁，硬度200HBS。孔的直径为25mm。加工机床为Z525立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔22mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔24.7mm标准高速钢扩孔钻；铰孔25mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查Z535立式钻床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得：，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故查Z535机床说明书，取。实际切削速度为：由表28-5，故3）校验机床功率 切削功率为机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地，（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-31，。根据Z535机床说明书，取=0.57mm/r。2）确定切削速度及 根据参考文献7表28-33，取。修正系数：，故 查机床说明书，取。实际切削速度为 （3）确定铰孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-36，按该表注4，进给量取小植。查Z535说明书，取。2）确定切削速度及 由参考文献7表28-39，取。由参考文献7表28-3，得修正系数，故 查Z535说明书，取，实际铰孔速度 （4）各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下：钻孔：，扩孔：，铰孔：，钻孔工时：切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速， 铰孔：，=（30+3+1）/0.43195=0.41min根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间扩孔工时：切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速=（30+3+1）/0.57275=0.22min根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间铰孔工时：切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速=（30+3+1）/1.6100=0.21min根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间总工时：t=+=0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min工序40 以25孔，钻22孔为基准定位，铣宽50mm的R100圆弧槽机床：铣床X51刀具：错齿三面刃铣刀切削深度：根据参考文献3表查得：进给量,根据参考文献1表查得切削速度。机床主轴转速：，按照参考文献3表3.174，取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =63mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工序50 以25孔，钻22孔为基准，铣宽34mm的R100圆弧槽加工条件：工件材料：1号可锻铸铁，铸造。机床：X51立式铣床。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=1.9mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-75，取铣削速度：参照参考文献7表3034，取。机床主轴转速： 式（2.1）式中 V铣削速度； d刀具直径。由式2.1机床主轴转速：按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7表2.4-81,粗铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间精铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间第3章 铣左侧槽专用夹具设计3.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工铣左侧槽夹具设计，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。3.2设计要求为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。下面即为铣床夹具铣左侧槽的专用夹具，本夹具将用于X51铣床。本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。3.3夹具设计3.3.1 定位基准的选择由零件图可知：在对铣右侧槽进行加工前，平面进行了粗、精铣加工，三个孔进行了钻、扩、铰加工。因此，定位、夹紧方案有：方案：选底平面、22孔、25孔，即一面、心轴和棱形销定位，夹紧方式选用压板在心轴上夹紧。方案：选一面两销定位方式，22孔用短圆柱销，25孔用棱形销定位，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面两销的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即为平面；两销为的22孔用短圆柱销，25孔用棱形销。3.3.2 切削力及夹紧力的计算刀具：立铣刀（硬质合金） 根据机械加工工艺手册可查得：铣削力计算公式为圆周分力 式（3-1）查表可得： 代入公式（3-1）得 =查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为： 铣削加工产生的水平分力应由夹紧力产生的摩擦力平衡。 即： （） 计算出的理论夹紧力F再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力 即： 取k=2 查参考文献51226可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 其中： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构， 由上述计算易得： 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。3.4定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示：图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=25mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D25-0.014-0.0454014615624+0.0237对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成后加工，所以选用对刀块。塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC3-0.0060.253.5定位误差的分析该夹具以一面两销定位，两定位销孔尺寸公差为79.5。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得： 两定位销的定位误差 ： 其中：， 且：L=79.5mm ，得 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.6夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。15结 论通过这次的毕业设计，我们系统地回顾了相关专业的大学，也深深意识到学习的重要性，认识到设计是一种学习的方式。在设计过程中，我们使用的系统设计方法和相关设计软件（如AutoCAD），熟悉设计相关的信息（包括手册，标准和规范）和实证估计有了一定程度的提高，在计算机和方便的参考书籍和手册的情感设计和帮助。通过这次毕业设计，机械制造过程更系统的了解一般的过程，学习和掌握整个设计过程中，有一个科学的设计方法是更严格的。毕业设计的基本理论知识，可以学习使用，定位和夹紧工件加工的正确的解决方案，选择合理的设计方案，进行必要的计算，效率高的项目的设计以满足高质量的要求，基于降低成本基本理论知识，进行必要的计算设计，高质量，高效率夹具，成本低。清晰的过程，了解情况之前，机床刀具和加工，毕业设计有很大的收获我的。但也有许多地方都在辛苦的工作。但教师思想教育比平常更多，认为他们的社会责任感的未来，思想在世界上是因为一些小错误，我不提醒自己，要形成良好的习惯的高度负责，一丝不苟。在设计和分析使我感到更多的设计思路，提高我们的学习能力，和我们讨论的问题，所以我要了解分析更清晰，使我受益不浅。通过这次的毕业设计，我深深感到，做任何事都要有耐心，细心。毕业设计的过程，许多计算有时会让我感到心烦意乱；有时是不小心计算误差，只能被无情地重做。参考文献1 刘德荣，组合夹具结构简图的初步探讨，组合夹具，1982. (1)2 孙已德，机床夹具图册M，北京：机械工业出版社，1984：20-23。3 贵州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册M，贵阳：贵州任命出版社，1983：42-50。4 刘友才，机床夹具设计 ，北京：机械工业出版社，1992 。5 孟少龙，机械加工工艺手册第1卷M，北京：机械工业出版社，1991。6 金属机械加工工艺人员手册修订组，金属机械加工工艺人员手册M，上海：上海科学技术出版社，1979。7 李洪，机械加工工艺师手册M，北京：机械工业出版社，1990。8 马贤智，机械加工余量与公差手册M，北京：中国标准出版社，1994。9 上海金属切削技术协会，金属切削手册M，上海：上海科学技术出版社，1984。10 周永强，高等学校毕业设计指导M，北京：中国建材工业出版社，2002。11 薛源顺,机床夹具设计(第二版) M,机械工业出版社,2003.112 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，1995。13 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社，1980。14 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册M，银州：宁夏人民出版社，1991。15 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量M，中国计量出版社，2000：9-19。16 哈尔滨工业大学,哈尔滨市教育局,专用机床夹具设计与制造,黑农江人民出版社,1979.12 17 乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社，2005：4-17。18 Machine Tools N.chernor 1984.19 Machine Tool Metalworking John L.Feirer 19
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