机械制造工艺及夹具课程设计-C1318自动车车床的支架加工工艺及夹具设计.doc

湖 南 工 程 学 院机械制造工艺及夹具课程设计说明书学 院 应用技术学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机设0981 指导教师 姓 名 _ 学 号 200913090126 _ 完成日期 _2012年 12月 16日_ _目 录 任务书3一、 零件的分析5（一）零件的作用5（二）零件的工艺分析5（三）零件的技术条件分析5二. 选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图52.1、选择毛坯52.2、确定零件的加工余量62.3、设计毛坯图7三、机械加工工艺过程83.1、基准的选择83.2 表面的加工方法的选择93.3 制定机械加工工艺路线9四. 选择加工设备及刀具、量具、夹具124.1 定位基准的选择124.2 机械加工工艺过程124.3工序设计15五、夹具设计165.1本工序的加工要求与应限制的自由度165.2 确定定位方案及定位误差的分析与计算165.3夹紧方案的确定及夹紧装置的选择与设计165.4确定夹具的对刀（或导向）装置165.5 夹具上其它装置的设计165.6夹具的操作说明16参考文献19总结20附录21夹具装配图22任务书 机械制造工艺及夹具课程设计任务书 设计内容与设计要求一设计内容1、设计机械加工工艺规程；2、对指定工序进行工序设计；3、设计指定工序的专用夹具。二设计要求1、编制零件的机械加工工艺规程，填写工艺过程卡；2、按教师要求设计指定工序，填写工序卡；3、设计专用夹具装配图；4、设计专用夹具夹具体的零件工作图；5、撰写设计计算说明书。生产类型：中批 说明书内容1. 课程设计封面；2. 任务书（插入零件图）；3. 说明书目录；4. 设计计算过程；5. 参考文献；6. 总结与体会；7. 附录。进度安排第一周：熟悉零件结构及加工要求；设计零件机加工工艺规程，填写工艺过程卡片；设计指定工序，填写工序卡片。第二周：设计指定工序的专用夹具，画出夹具装配图。第二周：设计专用夹具夹具体的零件工作图；整理设计说明书。参考文献1、李洪主编机械加工工艺手册2、王绍俊主编机械制造工艺设计手册 3、倪小丹主编机械制造技术基础4、王益民主编机械制造工艺课程设计指导书5、王永康主编机械制造技术课程设计指导书6、杨黎明主编机床夹具设计手册附零件图一、 零件的分析（一）零件的作用题目所给的零件是C1318自动车车床的支架， 支架零件主要是起支撑作用的构架，支架已底面与床身用螺丝连接，支架开有二个直径35的轴承孔，内装有滑动轴承，其中一个孔要与轴承盖配合后再加工。 （二）零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此支架需要加工的表面以及加工表面之间的位置有一定要求。C1318车床支架共有两处加工表面，其间有一定位置要求。其加工步骤为：粗、精铣上下表面，钻，扩，绞35H7孔，钻，扩孔25，钻M16底孔，钻各种螺钉孔。（三）零件的技术条件分析1. 铣工件的上下表面2. 铣直径35的半圆槽3. 铣钻半圆槽内的螺钉孔4. 铣凸台平面，钻凸台平面上面的直径10深8的孔 5. 钻直径16的沉头孔4个6. 钻直径24的中心孔二. 选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图2.1、选择毛坯 确定毛坯材料：零件材料为HT200。查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra1.6um，当所加工表面的Ra1.6um时，余量要适当加大。分析本零件，加工表面Ra1.6um,因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值）生产类型为中批量生产，可采用模锻毛坯。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，另考虑加工工艺性，选择成对铸造，即选择成对铸件毛坯。查实用机械加工工艺手册用铸件尺寸公差等级CT9级。详图见附录12.2、确定零件的加工余量C1318车床支架；零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量11.45kg，生产类型为中批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 零件总长195考虑其零件底面为非加工表面，所以底面为铸造毛坯， 没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2. 上表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（55端面）。查实用机械加工工艺手册取55端面长度余量均为4铣削加工余量为：粗铣 3.6mm；半精铣 0.4mm。圆柱表面半圆形加工余量为：粗铣 3.6mm；半精铣 0.4mm。3. 凸台 查实用机械加工工艺手册表2.22.5，为了节省材料，凸台加工余量为4 mm 工序尺寸加工余量：粗镗孔 3.5mm精镗孔 0.5mm4. 上表面其他长度加工余量 铸出上表面至基准面40mm的距离，余量为4mm。 工序尺寸加工余量： 粗铣端面 3.5 mm 精铣端面 0.5 mm 6. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。2.3、 设计毛坯图根据以上分析，确定各面的加工余量为：铸造面的无加工余量；零件上55mm的圆柱台的加工余量为4mm，凸台的加工余量为4mm，上表面的加加工余量为4mm。三、 机械加工工艺过程3.1、 基准的选择（1）、基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。（2）、基准的选择（1）粗基准的选择。选择粗基准时。主要考虑两个问题：一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。（2）精基准的选择。精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。选择精基准一般应考虑如下原则： 1 “基准重合”原则为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求，应选择加工表面的设计基准为其定位基准。这一原则称为基准重合原则 。如果加工表面的设计基准与定位基准不重合，则会增大定位误差，其产生的原因及计算方法在下节讨论。 2 “基准统一”原则 当工件以某一组精基准定位可以比较方便地加工其它表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，这就是“基准统一”原则。例如轴类零件大多数工序都以中心孔为定位基准；齿轮的齿坯和齿形加工多采用齿轮内孔及端面为定位基准。3 “自为基准”原则 当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时，应选择加工表面本身作为定位基准，这就是“自为基准”原则。例如磨削床身导轨面时，就以床身导轨面作为定位基准。此时床脚平面只是起一个支承平面的作用，它并非是定位基准面。此外，用浮动铰刀铰孔、用拉刀拉孔、用无心磨床磨外圆等，均为自为基准的实例。4 “互为基准”原则 为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可采用互为基准反复加工的原则。例如加工精密齿轮时，先以内孔定位加工齿形面，齿面淬硬后需进行磨齿。因齿面淬硬层较薄，所以要求磨削余量小而均匀。此时可用齿面为定位基准磨内孔，再以内孔为定位基准磨齿面，从而保证齿面的磨削余量均匀，且与齿面的相互位置精度又较易得到保证。5 精基准选择应保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便.3.2 表面的加工方法的选择 零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中与分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排等问题。目前还没有一套通用而完整的工艺路线拟定方法，只总结出一些综合性原则，在具体运用这些原则时，要根据具体条件综合分析。 表面加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法。在选择时，一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的加工方法，即确定加工方案。3.3 制定机械加工工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查指导手册，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 工艺路线方案一：工序一 铸造出支架外形轮廓工序二 人工时效热处理 工序三 粗铣上表面工序四 铣侧面工序五 铣凸台平面工序六 铣35H7的半圆孔。工序七 钻，扩孔，粗铰、精铰35H7孔。工序八 钻，扩孔24孔工序九 钻 16 11的沉头孔。工序十 钻 8深20的孔 4个工序十一 钻 10H9的孔工序十二 钻 10深8的孔工序十三 精铣55圆柱凸台工序十四 铣下表面工序十五 精铣上表面工序十六 检查上面的工序加工不太合理，因为上表面作为加工基准面，再最后面才进行精加工，不能保证其他加工的精度。工艺路线方案二：工序一 铸造出支架外形轮廓工序二 人工时效热处理 工序三 粗铣上表面工序四 铣下表面工序五 精铣上表面工序六 铣侧面工序七 铣凸台平面工序八 铣35H7的半圆孔。工序九 钻，扩孔，粗铰、精铰35H7孔。工序十 钻，扩孔24孔工序十一 钻 16 11的沉头孔。工序十二 钻 8深20的孔 4个工序十三 钻 10H9的孔工序十四 钻 10深8的孔工序十五 精铣55圆柱凸台工序十六 检查以上方案最为精准。都是以精基准作为定位基准，能最大限度地保证加工精度，故为最佳方案。四. 选择加工设备及刀具、量具、夹具（一） 定位基准的选择：1 精基准的选择选择精基准主要考虑应可靠地保证主要加工表面间的相互位置精度并使工件装夹方便、准确、稳定、可靠.本工件以已加工的底面做为定位基准 ,定位比较容易,而且底面已经铣过,可以有效的保证加工精度,而且采用本基准还与工件的设计基准重合,因此选用已加工底面作为精基准.2 粗基准的选择 选择粗基准,主要是为了可靠方便地加工出粗基准了来,由于上面已经选择了已加工底面作为精基准,则粗基准就选择精基准对应的上表面作为粗基准来加工底面。（二）机械加工工艺过程 按照先面后孔“先粗后精”和基面导前的加工原则，并考虑到零件是大批量生产，适当采用工序分散的原则，将零件的机械加工工艺过程安排如表2-2所示。机 械 加 工 工 艺 过 程 卡湖南工程学院机械加工工艺过程卡零件名称零件图号第 1 页共 2 页支架材料名称铸铁材料牌号HT200每批数量毛坯种类工序号工序名称工 序 内 容机 床夹 具时 间名 称型 号名 称编 号定 额10铸造铸造毛坯20热处理人工时效30冲砂去除余砂与表面铁锈40油漆非加工表面刷漆防锈50铣 (1) 粗铣底面(2)精铣底面立式铣床X53K专用夹具60钻钻底面4个9沉孔并锪平13.5孔摇臂钻床Z35专用夹具更改内容班 级工业工程0701设计者姓名石建霞设计日期2010-1-15 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡湖南工程学院机械加工工艺过程卡零件名称零件图号第 2 页共 2 页支架材料名称铸铁材料牌号HT200每批数量毛坯种类工序号工序名称工 序 内 容机 床夹 具时 间名 称型 号名 称编 号定 额70钻(1)钻，扩，铰18H7的孔(2)扩32的孔摇臂钻床Z35专用夹具80插插一个油槽90钻钻，攻G1/4”的管螺纹摇臂钻床Z35专用夹具100钻(1) 钻4的孔(2) 扩,铰10H8的孔并锪平摇臂钻床Z35专用夹具110钻 钻,攻M6的螺纹摇臂钻床Z35专用夹具120130钻钻(1)钻20的通孔(2)扩,铰25H7的孔锪平,倒角,攻丝摇臂钻床摇臂钻床Z35Z35专用夹具专用夹具更改内容班 级机设0981设计者姓名范芊设计日期2012-12-19 （三） 工序设计 选择加工设备，刀具 夹具和量具工序60钻底面4个9沉孔并锪平13.5孔参阅文献1表4.2-11，选用Z35摇臂钻床钻孔。使用夹具为铰链钻模，并选用相应尺寸的麻花钻。钻的切削用量：(1)钻孔至9mm时的切削用量查文献2,fr=0.310.375mm/r,参照Z35摇臂钻床的技术参数,取fr=0.32mm/r,查文献2,切削速度V=16m/min,转速n=382r/min,参照z35摇臂钻床的技术参数,取n=420r/min，则实际切削速度为V=17.9m/min每齿进给量fz 查阅手册取fz=0.02mm/z。计算切削速度和进给量 vc=20.62m/min 查手册得：fz=0.02mm/r五、夹具设计5.1本工序的加工要求与应限制的自由度 基准的选择：加工时都是选择的精基准，即都是选择的已加工表面作为定位面。左边用35的圆的内孔定位，限制5个自由度：y z的转动xy z方向的移动，和下面的二个支撑钉限制x方向的转动；由于是钻孔，X轴方向的移动对他没影响，所以不必限制。5.2 确定定位方案及定位误差的分析与计算 孔的定位误差分析：工件和钻套通过直径16和11的圆孔中心的尺寸的的工序基准，故不存在定位误差。5.3夹紧方案的确定及夹紧装置的选择与设计 基本思想是：通过长杆的螺母夹紧，为了方便快捷，用可换垫片传递夹紧力 其位置由一个支撑钉进行定位，销直径为35mm。5.4确定夹具的对刀（或导向）装置钻套是任何一套钻夹具中不可缺少的部分，对于本专用钻夹具也是一样的。钻16和11的孔。对于钻孔工序是不要需要对刀的，因为有钻套，直接将高速钢钻头放在钻头里面，就可以了。本夹具的导向部分是用的可换钻套，因为是中批生产，钻套会磨损，所以必须考虑到换钻套。钻套的内径就是工件要钻的直径，即16mm和11mm。5.5 夹具上其它装置的设计夹紧螺丝和快换垫片都可以使用标准件，长圆柱可以使用车床加工。5.6夹具的操作说明1、钻套是标准件，只需要用就行。其夹具体零件图如下：3、支撑钉和削边销的零件图如下参考文献1.倪小丹，杨继荣.熊运昌 机械制造技术基础.-北京：清华大学出版社，2011.1 2.王忠.机械工程材料. -北京：清华大学出版社，2007.9 3.邓文英，郭晓鹏.金属工艺学.上、下册.-5版.-北京：高等教育出版社，2008.44.机械加工工艺手册（第2卷）/孟少农主编.-北京:机械工业出版社,1991.9