机械制造技术课程设计-转向蜗杆箱托架工艺规程及铣12mm平面夹具设计（全套图纸）.doc

设计说明书题目：转向蜗杆箱托架工艺规程及铣12mm平面夹具设计系 别: 专 业: 班 级: 姓 名: 学 号: 设计小组: 指导教师: 完成时间: 目 录摘要2Abstract31.引 言41.1机床夹具在机械加工中的作用41.2机床夹具的分类51.3机床夹具的组成61.4本设计的任务72.零件的分析82.1零件的作用82.2零件的结构82.3设计基准及技术关键82.4主要加工表面92.5零件的工艺分析93工艺规程的设计93.1确定毛坯的制造形式93.2基准的选择103.3制订工艺路线103.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定113.5切削用量及机床的确定124零件专用夹具的设计174.1 问题的提出174.2 夹具的设计174.3夹具体的设计194.4夹具设计及操作的简要说明19总 结21致 谢22参考文献23摘要工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。机械制造的工艺过程一般包括零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程。机械加工工艺过程（以下简称加工过程）是指用机械加工的方法直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质等使之成为合格零件的工艺过程。加工过程直接决定零件和机械产品的质量，对产品的成本和生产率都有较大影响，是整个工艺过程的重要组成部分。通过对加工工艺过程的设计，我们可以更有效的利用现有的资源设备，降低生产的成本，缩短加工时间，从而实现生产的最优化。关键词：工艺过程；机械加工工艺；装配工艺全套图纸加153893706AbstractProcess is in the production process, the production target by changing the shape, location and nature of each other, making it a finished or semi-finished products of the process. Machinery manufacturing process generally includes parts of the machining process and machinery assembly process. Machining process (the process) is a mechanical method of processing the direct Blanks change the shape, size, location and nature of relative to become qualified parts of the process. Processing machinery and spare parts directly determine the quality of the product, the product cost and productivity have a greater impact, the whole process is an important part. By processing the design process, we can more effective use of existing resources equipment, reduce production costs and shorten the processing time to achieve the optimum production.Key words: Process; machining process; assembly process1.引 言制造业是向国民经济各部门提供装备的部门，是现代经济的支柱产业；装备制造业的发达程度，是衡量一个国家工业化阶段的重要标准。而机床行业又是装备制造业的基础行业，是向传统机械工业、国防工业、汽车工业、航空航天工业、电子信息技术工业以及其他加工工业提供加工装备的部门，是“支柱的支柱”。振兴装备制造业，必须首先发展机床制造业。车床是应用最为广泛机床之一。车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。车床除了用于车外圆外还能用于镗孔，车端面、钻孔和铰孔，车床的多功能性可以使工件在一次定位安装中完成多种加工，提高了生产效率。是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。毕业实践工作对于每一位即将毕业的毕业生来说都是非常重要的，它对我们以后走上工作岗位很有帮助。对于我们机电专业来说，在以后的工作中经常要做关于夹具的设计工作，在这里，我以连杆零件为例，对它的工艺过程和夹具进行设计。做课程设计可以把以前所学的知识加以综合运用，起到巩固学到的知识的作用，从而提高分析，解决问题的能力。因此，认真的完成课程设计是很有必要的。机械制造工艺规程的制定需选择机械加工余量，机械加工余量的大小，不仅影响机械零件的毛坯尺寸，而且也影响工艺装备的尺寸，设备的调整，材料的消耗，切削用量的选择，加工工时的多少。因此，正确的确定机械加工余量，对于节约金属材料，降低刀具损耗，减少工时，从而降低产品制造成本，保证加工质量具有十分重要的意义。在这次设计过程中，广泛的收集各种资料及标准，课程设计中另一个重要的设计为专用夹具的设计。专用夹具的设计是为了特殊加工工序的技术要求的加工。夹具是机械制造厂使用的一种工艺装备,分为机床夹具、焊接夹具、装配夹具及检验夹具等。各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，称机床夹具，如车床上使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的平口虎钳等。1.1机床夹具在机械加工中的作用对工件进行加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此，在进行机械加工前，首先要将工件装夹好。工件的装夹方法有两种：一种是工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；另一种是工件装夹在夹具上。采用第一种方法夹工件时，一般要先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。这种方法无需专用装备，但效率低，一般用于小批生产。批量较大时，大都用夹具装夹工件。用夹具装夹工件有下列优点：（1） 能稳定地保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。（2） 能提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高生产率。（3） 能扩大机床的使用范围 （4）能降低成本 在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显地降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上，每个工件增加的成本是极少的，远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本。工件批量愈大，使用夹具所取得的经济效益就愈显著。1.2机床夹具的分类机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。常用的分类方法有以下几种。1. 按夹具的使用特点分类（1） 通用夹具 已经标准化的，可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，如三爪定心卡盘、机床用平口虎钳、万能分度头、磁力工作台等。这些夹具已作为机床附件的专门工厂制造供应，只需选购即可。（2）专用夹具 专门为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。专用夹具一般在批量生产中使用。（3）可调夹具 夹具的某些元件可调整或可更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。它还分为通用可调夹具和成组夹具两类。（4）组合夹具 采用标准的组合夹具元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。（5）拼装夹具 用专门的标准化、系列化的拼装夹具而成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。此类夹具更适合在数控机床上使用。2.按使用机床分类夹具按使用机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其它机床夹具等。3.按夹紧的动力源分类夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。1.3机床夹具的组成机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为下面几个部分。1. 定位装置定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。2. 夹紧装置夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用是不离开已经占据的正确位置。3. 对刀或导向装置对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。4. 连接元件连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。5. 夹具体 夹具体是机床夹具的基础件。6. 其它装置或元件它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。如需加工按一定规律分布的多个表面时，常设置分度装置；为能方便、准确地定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。1.4本设计的任务本设计的任务是：设计CA10B转向蜗杆箱托架零件的工艺规程以及对典型夹具进行结构分析与精度分析；通过本设计使学生具有一定的设计专用夹具的能力和分析生产中与夹具有关的技术问题的能力。机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，培养学生综合运用所学基础理论、专业知识与技能，独立分析和解决问题的能力，有助于学生对专业知识、技能的进一步提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。专用夹具的设计对加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的性能有着重要的影响。2.零件的分析2.1零件的作用 题目给出的是CA10B转向蜗杆箱托架，它的主要作用是传递运动与力，便于中间轴的安装，从零件图可知对零件的精度要求不高。2.2零件的结构该零件上孔轴线与其他面及孔有尺寸联系，也是关系要加工部位，同时托架两侧平面与与直径65孔应当有位置度要求，5-12.5孔中心到直径65孔的距离要求，具体尺寸要求，如下图所示：2.3设计基准及技术关键零件以65孔的中心轴线为设计基准。加工时要保证零件上65孔轴线要保证托架两侧板的平面与5-12.5孔位置要求2.4主要加工表面65內孔表面，凸台面，侧面，凸台上的螺纹孔，以及5-12.5的孔。2.5零件的工艺分析分析零件图可知，零件两端面均要求切削加工，并在轴向上均高于相邻表面，这样减少了加工面积，又提高了端面的接触刚度，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，该件除主要工作表面外，其余表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件内下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。3工艺规程的设计3.1确定毛坯的制造形式 零件的材料为KT370-12,零件承受的冲击载荷不大，且零件的轮廓尺寸较大，又是批量生产，而且表面粗糙度要求也不是很高，故采用铸件，以提高生产效率和效益。选择毛坯及毛坯制造方法：根据零件材料确定毛坯为铸件，根据其结构形状、尺寸大小和材料性能毛坯的铸造方法选用-低压铸造毛坯公差等级-IT8级球墨铸铁：在铁水（球墨生铁）浇注前加一定量的球化剂（硅，镁）使铸铁中石墨球化，由于碳以球状存在于铸件基体中，改善其对基体的割裂作用，球墨铸铁的抗拉强度，屈服强度，塑性，冲击韧性大大提高，并且有耐磨，减震。工艺性能好，成本低等优点因为零件要求无砂眼，所以在毛坯铸造时要注意气孔的产生气孔原因：1空气夾杂在熔汤中2气体的来源：熔解时、在料管中、在模具中、离型剂改善方法：1适当的慢速2检查流道转弯是否圆滑，截面积是否渐減3检查逃气道面积是否够大，是否有被阻塞，位置是否位於最后充填的地方4检查离型剂是否噴太多，模温是否太低5使用真空3.2基准的选择、粗基准的选择先选取侧面外圆为定位基准，利用三爪卡盘为定位元件，铣65两端面，再以侧面为定位基准，镗内孔。、精基准的选择以内孔,的两端面为基准，加工其它表面及孔。3.3制订工艺路线定位基面的选择是拟定零件的机械加工路线，确定加工方案中首先要做的重要工作。基面选择得正确、合理与否，将直接影响工件的加工质量和生产率。 在选择定位基面时，需要同时考虑以下三个问题：(1) 以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工精度，使整个机械加工工艺过程顺利地进行?(2) 为加工上述精基面或统一基准，应采用哪一个表面作为粗基面?(3) 是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面精基面的选择：根据精基面的选择原则，选择精基面时，首先应考虑基准重合的问题，即在可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准。 在托架机械加工工艺过程中，大部分工序选用托架的一个指定的端面和孔作为主要基面，并用孔处指定一侧的外圆面作为另一基面。这是由于：端面的面积大，定位比较稳定；这样就使各工序的定位基准统一起来，减少定位误差。该零件为大批量生产，零件本身精度要求并不高。工序 铣削 以65孔和一端面为基准，铣一端面,粗糙度为50m,翻转铣另一端面,粗糙度为50m;工序 镗削 以侧面为基准,粗镗内孔到65mm，半精镗内孔到64.5，倒245倒角,粗糙度为6.3m;工序 铣削 以面65内孔和一端面为基准，铣顶凸台面,使其厚度为25mm,表粗糙度为50m;工序 钻孔 以65内孔和一端面为基准，钻中间12.5的孔,粗糙度为50m;工序 钻孔 以65一端面为基准,钻两螺纹孔，保证两孔间距离为1060.15mm; 3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 CA10B转向蜗杆箱托架零件材料为KT370-12，生产类型为大批量产。根据以上资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸如下：65两端面查机械加工余量手册，因其表面质量要求比较低(粗糙度为50m)，故可直接对其表面进行铣削，铣削厚度为2mm，故毛坯两表面之间的厚度为69mm。65内孔的加工 查机械加工余量手册，其加工余量为2mm，粗镗1.3mm，精镗0.7mm，故毛坯的尺寸为140-2=138mm。铣凸台面 查机械加工余量手册，因其表面质量要求比较低(粗糙度为50m)，故可直接对其表面进行铣削；铣销厚度为2mm，故毛坯凸台平面的厚度为28mm。钻中间12.5的孔因其表面质量要求粗糙度为50m,故可直接对其进行钻孔。铣两侧凸台面查机械加工余量手册，加工表面粗糙度为50m，可直接对其表面进行铣削，铣销厚度为2mm，故毛坯两侧平面的厚度为14mm;钻两侧凸台孔因其表面质量要求粗糙度为50m,故可直接对其进行钻孔。钻圆柱面上两螺纹孔因其公差等级要求比较低，两孔轴线之间的距离为1060.1mm，两孔的故可直接对其进行钻孔攻丝。3.5切削用量及机床的确定确立切削用量及基本工时工序1 以65圆一端面为基准，粗铣65前后端面。1. 加工条件工件材料：KT370-12,b =0.16GPa, HBS=170220,铸造。加工要求：粗铣12mm一端面。机床：X51立式铣床。刀具： 硬质合金端铣刀,牌号YG8合金钢。铣削宽度aw=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=2mm，nc=1225r/min,Vfc=77mm/s，f z=0.18mm/z。6）计算基本工时工序 粗镗65mm内孔, 选用CA6140,采用通空镗刀,d=20mm,镗销速度:参考机械加工工艺手册V=30m/min,进给量为0.5mm/r; ap=1.3mm精镗65mm内孔,选用CA6140车床,采用通空镗刀,d=20mm,镗销速度:参考有关手册V=29m/min,进给量为0.4mm/r. ap=0.7mm工序粗铣12.5孔端面 1. 加工条件工件材料：KT370-12,b =0.16GPa HB=170220,铸造。加工要求：粗铣12.5孔上端面。机床：X51立式铣床。刀具： 硬质合金端铣刀,牌号YG8合金钢。铣削宽度aw=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=2mm，nc=1225r/min,Vfc=77mm/s，f z=0.18mm/z。6）计算基本工时工序 以65孔及后端面为精基准，钻12.5孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达IT7。1选择钻床：Z535立式钻床。加工刀具分别为：钻孔12.5mm直柄短麻花钻；2.确定钻削用量 （1）确定进给量查机械加工工艺手册：取f=0.3mm/r， 根据机械加工工艺手册，按钻头强度所允许的进给量f1.75mm/r, 由于机床进给机构允许的轴向力Fmax=15690N(由机床说明书查出),根据表28-9允许的进给量f1.8mm/r。 由于所选进给量f远小于f及f，故所选f可用。（2）确定切削速度V，轴向力F，转矩T及切削功率PM 根据机械加工工艺手册表28-15，由插入法得：V表 =23m/min, F表=6460N, T表=58Nm, PM表=1.34KW 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所的结果进行修正. 由表28-3得: kMv=1.0, klv=1.0,故V表=13.5 m/min1.01.0=13.5 m/min.查Z535机床说明书，取n=750r/min.实际切削速度为由表28-5得：kMT= kMF=0.94,故F=6460*0.94=6072N，T=58*0.94=54.5 Nm（3）校验机床功率切削功率PM=PM表（n/n）kMM=1.32KW,机床有效功率PE=PE=3.65KWPM, 故选择的钻削用量可用.即d0=18mm,f=0.8mm/r,n=245r/min,v=13.9m/min 相应的F=6072N,T=54.5 Nm, PM=1.32KW,.计算工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。工序 粗铣两侧12.5孔端面1. 加工条件工件材料：KT371-12b =0.16GPa HB=170220,铸造。加工要求：精铣12.5端面。机床：X50A立式铣床。刀具： 硬质合金端铣刀,牌号YG8合金钢。铣削宽度aw=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=2mm，nc=1225r/min,Vfc=77mm/s，f z=0.18mm/z。6）计算基本工时工序以65孔，端面，及顶端12.5孔为精基准，钻12.5孔1. 选择钻头及钻床选择高速钢麻花钻钻头，钻床为Z535-A.粗钻时do=13mm. 2.确定切削用量 ）背吃刀量取ap =13mm）进给量 由表5查得 结合表选f0.3mm/r）切削速度由表5，v可取mmin，由式n=r/min，参照表，取n=750r/min实际v=23m/min、时间定额5.75mm 4mm 12mm=0.18min工序 钻面上两螺纹孔, 选用T611卧式镗床,采用直柄小麻花钻,d=15mm, 切削速度:参考有关手册,V=24m/min.进给量为0.4mm/r.时间定额6mm 4.08mm 3mm=0.06min工序 检查4零件专用夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，减低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与老师协商，决定设计工序铣宽度为12mm的平面的铣床夹具，本夹具将用于铣床。刀具为硬质合金镶齿三面刃铣刀，齿数为10，直径选用d=80mm。4.1 问题的提出利用本夹具主要用来粗铣宽度为12mm的平面，由于是铣面，其要求比较低，但为了保证零件的厚度，故主要用与背面相对的前面作为定位基准，定位元件为支承钉。由于是粗加工，在保证加工要求的前提下尽量提高劳动生产率，降低劳动强度。4.2 夹具的设计 定位基准的选择 由零件图可知，宽度为12mm的背面相对于其前面有一定厚度要求，其设计基准为与背面相对的前面，在其底面用压紧螺钉对其进行压紧。 切削力及夹紧力的计算 刀具：硬质合金镶耻三面刃铣刀，d=80mm,Z=10实际所需夹紧力Wk=Wk-实际所需夹紧力K-安全系数，安全系数计算公式如下：=故取-考虑工件材料及加工雨余量均匀性的基本安全系数-加工性质-刀具钝化程度-切削特点-夹紧力的稳定性-手动夹紧时的手柄位置-仅有力矩使工件回转时工件与支承面接触情况 定位误差分析定位元件尺寸及公差确定。夹具主要定位元件是支承钉，该支承钉用于支撑未加工表面，即粗基准，加工要求不高。 定位元件的设计 本工序选用的定位基准是与背面相对的前面，因此定位元件主要是支承钉 夹具体槽形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。其距离尽可能地布置的远些。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。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据参考文献定向键的结构如图所示。 定向键根据参考文献夹具U型槽的结构如图所示 U型槽 对刀装置由对刀块来实现，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成支架宽度为12mm的平面铣加工，所以选用对刀块进行对刀.4.3夹具体的设计 夹具体的设计主要考虑零件的形状及上述各主要元件连成一个整体，这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。4.4夹具设计及操作的简要说明本夹具用于铣床上加工零件12mm的平面，工件以与此相平行的前面作为定位基准，用支承钉定位，采用活动螺母压紧压板对工件进行夹紧。当加工完成时，可拧松压紧螺母，取下工件。总 结在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。在课程设计中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。在课程设计中还用到了CAD制图和一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。但不久就能熟练的画了。CAD制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。因此，这次课程设计真正将以前所学的联系到实际应用中