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刹车支架的钻Ф14H9和Ф16H9孔专用夹具设计及加工工艺装备说明书.doc
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刹车
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14
H9
16
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非标
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摘要夹具是零件加工的夹紧装置，是加工零件的一种必不可少的装置。夹具利用率高，经济性好，对功能组件的使用和数量少。随着零件的尺寸变化，越来越多的夹具被淘汰了，因此，设计专用夹具是十分有必要的。在设计专用夹具时要考虑工件的定位方案，工件的夹紧方案和设计夹紧机构，夹具的其他组成部分，夹具的结构形式等。本次设计的题目是刹车支架工艺工装设计，根据老师给的图纸要求进行加工工艺规程设计和夹具设计，在掌握零件作用的基础上，对零件的工艺进行分析。针对设计给定的题目，设计里面主要对机床夹具进行设计。本夹具体是以保证加工精度，生产效率和便于工人操作为宗旨展开的设计。设计之初我查阅相关数据及国内外关于机床夹具的文献，在看懂零件图的同时对零件的结构和工艺进行分析，明确粗基准和精基准的选择，确定零件的加工余量与毛坯的尺寸、从而确定零件的加工工艺过程、计算各工序的切削用量及工时。最终完成了本次设计所需的夹具。 关键词：夹紧机构；刹车支架；加工工艺； 夹具设计；切削用量AbstractJig is the clamping device for parts processing, which is an essential device for processing parts. The fixture has the advantages of high utilization rate, good economy, and less use and quantity of functional components. With the size changes of parts, more and more fixtures have been eliminated. Therefore, it is necessary to design special fixtures. When the special fixture is designed, the positioning scheme of the workpiece should be considered, the clamping scheme of the workpiece and the design and clamping mechanism, the other components of the fixture, the structural form of the fixture and so on.The title of this design is the design of the brake support process tooling. According to the requirements of the teachers drawings, the process planning and fixture design are required. On the basis of mastering the role of the parts, the process of the parts is analyzed. For the design of a given topic, the design mainly focuses on the design of machine tool jig. The clip is specifically designed to ensure machining accuracy, production efficiency and ease of worker operation.At the beginning of the design, I consulted the relevant data and the literature about machine tool jig at home and abroad. At the same time, I analyzed the structure and technology of the parts at the same time of understanding the part drawings, made clear the choice of the rough datum and the fine datum, determined the machining allowance and the size of the blank, thus determined the process of the addition of the parts, and calculated the cutting of each process. The amount and time of work. Finally, the fixture required for this design is completed.Key words: clamping mechanism; brake bracket; processing technology; fixture design; cutting parameters目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1 机床夹具的分类11.2 机床夹具的发展趋势21.3夹具设计的基本要求22工艺规程的设计42.1 确定毛坯的的制造形式42.2 基准的选择52.3 制订工艺路线52.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定72.5确定切削用量及基本工时83钻、扩、铰14H9和16H9孔专用夹具的设计173.1问题提出173.2 定位基准的选择173.3定位元件的设计173.4切削力和夹紧力的计算173.5夹具设计及简要操作说明17总 结19致 谢20参考文献21III1 绪论1.1 机床夹具的分类用的比较多的夹具有通用的夹具，还有专用的夹具，还有可以调整的夹具，还有组合夹具，以及自动线的夹具这五种类型。1、通用夹具这种夹具的构造和大小都已经按照固定的规格，并且这种类型的夹具是可以通用的，它的好处就是可以适应的地方非常多，在用的时候基本上不需要进行调整，或者有的时候只要调整一点，就可以对需要加工的零件进行装夹。这种夹具现在在市面上销售的很多。比方说三爪定心卡盘，还有顶尖，中心架等等这些。如果在生产的时候用这种夹具，那么整个生产花费的时间就没有那么长，并且在生产过程中使用的夹具类型就比较少，这样一来产品的成本自然就降低了很多。不过，它不好的地方就是生产的时候，精度没有那么高，并且生产力也不高，另外如果说需要加工的零件比较复杂，那么用这种夹具进行装夹的时候就比较困难了，所以说，它只能生产数量不多的某一件的产品。2、专用夹具这种类型的夹具是用来对某一个，或者是某一个工序来进行使用的。这种夹具针对性是非常高的。一般是生产数量比较多，对稳定性要求高的时候使用，不管是生产效率还是生产时候的精度都是非常高的。3、可调夹具这种类型的夹具，它的一些零部件是可以更换，或者是可进行调整，在很多产品的夹具上都是用了，它有两种类型，一种是通用的，还有一种是成组的。4、组合夹具组合夹具的组成部分是可以来回进行使用的标准夹具，它是可以用来进行连接，也可以用来拆装的。按照需要生产产品的工艺需求，在最快的速度将专用夹具组装起来，夹具用好了之后，可以非常便利的将夹具拆下来。这种夹具一般都是用在数量不多，产品不大的生产过程中，这种夹具的成本不是很高。5、自动线夹具对这种类型的夹具进行分类，一类是固定式的，这种夹具跟专用夹具是比较像的；还有一类夹具是随行的，就算是在进行生产加工的时候，夹具跟产品一起进行动作，产品顺着自动线，从一个工位移动到另一个工位。1.2 机床夹具的发展趋势1、夹具元件多功能模块化它是可以跟别的零部件进行组装，加工时候一起进行工作，这样一来机械的多功能比例就高了很多。比方说，现在用的各种类型的定位夹紧座、定位压紧支承、精密虎钳等板块都是可以进行定位、还能能进行夹紧、进行调节等等，不管是哪一个单件都可以单独来用，不过这些工件组装起来之后还能用，组装的工件可以是一样的，也可以是不一样的，在机床上用这种类型的夹具之后，机床停下来的时间就少了很多，这样一来机床不管是加工也好，数控也好效率都提高了很多。2、高强度、高刚性、高精度要想生产时候的效率高一些，生产工件花费的时间短一些，现在生产工件速度更快，切削量更大，并且工序的集中度更高，在对工件进行定位夹紧了之后，还有很多工序，要铣，要钻，要镗等等。切削力一直在改变，切削力的方向也在改变，那么夹具的柔性要非常高才行，这样一来工件被进行加工的时候精度才会很高。3、专用夹具、组合夹具、成组夹具一体化现在车间里面的机床功能是非常多的，并且工序的集中度也是很高的，只要定位一次工件，可以进行很多道工序，那么在机床上的夹具系统必须是可以来回使用的，并且还能进行调整的，这个系统必须统一，标准才行，通过这些零部件的各种组合，这样夹具可以有很多形式，有很多构造，并且这个夹具可以来回使用，这种夹具可以用在生产数量不太多，或者说只生产某一种零件的时候用。这种系统不仅具备了组合夹具的好处，在进行组装的时候非常简单，并且可靠性更高，还能对零部件进行调整，这样一来成组夹具的好处都有了。要想让夹具跟机床进行定位连接的时候方便一些，要想方便夹具跟机床进行定位连接的时候方便一些，那么夹具基体的标准必须要同意，这样一来夹具的发展方向就是一体化，组合化，这样就可以更加现代化。4、工件夹紧快速化、自动化要想生产零件的时候辅助时间少一些，让劳动强度轻一些，装夹工件，拆卸工件的时候要机械化，自动化。夹紧工件的时候，原来只是单单对工件压紧，现在可以对板块进行调整，这样就可以在最快的速度进行组装，夹紧的速度也非常快。要是生产零件的数量比较多，液压夹具、启动夹具都可以对工件进行自动化快速夹紧。1.3夹具设计的基本要求夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、工人的劳动强度、生产率和加工成本。因此对设计的夹具，提出以下几点基本要求。1）能稳定可靠地保证工件的加工技术要求。若工件达不到加工技术要求，成为废品，则夹具设计是失败的，该夹具不能用与生产。2）操作简单，便于工件安装，减轻工人的劳动强度，节省工件安装时间，降低辅助工时，保证高的生产效率。3）具有良好的工艺性，便于制造，降低夹具制造成本，从而降低分摊在工件上的加工成本。为保证上述基本要求，夹具的生产过程应按下面程序进行：夹具生产任务书夹具的结构设计使用、制造部门会签夹具制造夹具验收生产使用。夹具生产任务书是由工艺人员在编制工艺规程时，根据生产需要而提出的。任务书中包含内容有设计理由、使用车间、使用设备，该夹具所使用工件工序的工序图并在工序图上要标明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基准、夹紧点。这是设计夹具的依据，也是验收制造夹具的依据。夹具结构设计是设计人根据夹具设计任务书的加工要求，提出几种可行方案、分析比较、进行误差计算，以确定出合理方案，进行设计。夹具结构设计完成后，要会同使用部门、制造部门就夹具的结构合理性、结构工艺性和经济性进行审核、会签、交付制造。制成的夹具要同设计人员。工艺人员、使用部门、制造部门共同进行验证。当确认夹具可保证工件该工序加工要求，能保证生产率、操作方便、安全，就可交付生产车间使用。2工艺规程的设计 2.1 确定毛坯的的制造形式刹车支架零件材料为 HT200，硬度选用175-255HBS，毛坯重约1Kg。生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1.5070的面，表面粗糙度为6.3，需要二步加工方能满足要求，粗铣精铣，查机械设计手册，表28得 粗铣 单边余量 Z=0.7精铣 单边余量 Z=0.32、20、32的端面，表面粗糙度为12.5，只需一步铣削即可满足要求，查机械设计工艺手册，表2-10得 单边余量 Z=1.03. A向面，表面粗糙度为12.5，只需一步铣削即可满足要求，查机械设计工艺手册，表2-8得 单边余量 Z=1.04、B向面，表面粗糙度为12.5，只需一步铣削即可满足要求，查机械设计工艺手册，表2-8得 单边余量 Z=1.0铰 单边余量 Z=0.15.14H9孔及16H9孔，需要三步加工方能满足精度要求，钻扩铰，查机械设计工艺手册，表36得14H9孔的余量钻 单边余量 Z=6.0扩 单边余量 Z=0.916H9孔的余量钻 单边余量 Z=6.0扩 单边余量 Z=1.9铰 单边余量 Z=0.16、两个宽12的槽，铸造成实心，铣削即可满足要求。7、不加工表面的毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。毛坯图如下：2.2 基准的选择 （1） 粗基准的的选择 根据粗基准的选择原则，选20、32端面作为粗基准（2） 精基准的选择 主要考虑的是基准的重合问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。以直径为16和14的孔作为精基准。2.3 制订工艺路线（1）工艺路线方案一：工序10：铸造工序20：退火工序30：铣5070的面工序40：铣20、30的端面工序50：钻、扩、铰14H9、16H9孔工序60：铣A向面工序70：铣B向面工序 80：铣两个宽12的槽工序 90：钻、攻A向面上的M8-7H螺纹工序100：钻、攻A向面上的M8-7H螺纹工序 110：清洗去毛刺工序120: 验收工序130：入库（2）工艺路线方案二：工序10：铸造工序20：退火工序30：铣5070的面工序40：铣20、30的端面工序50：铣A向面工序60：铣B向面工序70：钻、扩、铰14H9、16H9孔工序 80：铣两个宽12的槽工序 90：钻、攻A向面上的M8-7H螺纹工序100：钻、攻A向面上的M8-7H螺纹工序 110：清洗去毛刺工序120: 验收工序130：入库（3）工艺方案的分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案二是先加工所有的面，然后加工孔。而方案一则把14H9孔和16H9孔的加工放到了前面，这样做为后序的加工的提供了定位基准，简化了夹具的设计，相比较而言，我们选取方案一：具体的工艺过程如下：工序10：铸造工序20：退火工序30：铣5070的面工序40：铣20、30的端面工序50：钻、扩、铰14H9、16H9孔工序60：铣A向面工序70：铣B向面工序 80：铣两个宽12的槽工序 90：钻、攻A向面上的M8-7H螺纹工序100：钻、攻A向面上的M8-7H螺纹工序 110：清洗去毛刺工序120: 验收工序130：入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“刹车支架”零件材料为铸铁，毛坯的重量约为1Kg，生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1.5070的面，表面粗糙度为6.3，需要二步加工方能满足要求，粗铣精铣，查机械设计手册，表28得 粗铣 单边余量 Z=0.7精铣 单边余量 Z=0.32、20、32的端面，表面粗糙度为12.5，只需一步铣削即可满足要求，查机械设计工艺手册，表2-10得 单边余量 Z=1.03. A向面，表面粗糙度为12.5，只需一步铣削即可满足要求，查机械设计工艺手册，表2-8得 单边余量 Z=1.04、B向面，表面粗糙度为12.5，只需一步铣削即可满足要求，查机械设计工艺手册，表2-8得 单边余量 Z=1.0铰 单边余量 Z=0.15.14H9孔及16H9孔，需要三步加工方能满足精度要求，钻扩铰，查机械设计工艺手册，表36得14H9孔的余量钻 单边余量 Z=6.0扩 单边余量 Z=0.916H9孔的余量钻 单边余量 Z=6.0扩 单边余量 Z=1.9铰 单边余量 Z=0.16、两个宽12的槽，铸造成实心，铣削即可满足要求。7、不加工表面的毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。2.5确定切削用量及基本工时工序10：铸造工序20：退火工序30：铣5070端面工步一：粗铣5070端面1. 选择刀具刀具选取端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量决定铣削深度决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取475计算工时切削工时：，则机动工时为工步二：精铣5070端面1. 选择刀具刀具选取端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量决定铣削深度 因为加工精度相对较高，故分两次（即粗铣、精铣）完成，则决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取475计算工时切削工时：，则机动工时为工序40：铣20、32端面1. 选择刀具刀具选取立铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量决定铣削深度决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取675计算工时切削工时：，则机动工时为总的工时：T=2t=0.519min工序50：钻、扩、铰14H9、16H9孔工步一钻孔至12确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工12孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：扩孔利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步3：铰孔根据参考文献表2-25，得查参考文献表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为工步四：钻孔至12确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工12孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步五：扩孔利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步六：铰孔根据参考文献表2-25，得查参考文献表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为工序60：铣A向面1. 选择刀具刀具选取立铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量决定铣削深度决定每次进给量及切削速度 根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw根据表查出 ，则按机床标准选取675 计算工时切削工时：，则机动工时为工序70：铣B向面1. 选择刀具刀具选立铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量决定铣削深度决定每次进给量及切削速度 根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw根据表查出 ，则按机床标准选取550 计算工时切削工时：，则机动工时为工序 80：铣两个宽12的槽1.刀具选取立铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量决定铣削深度决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取650当650r/min时按机床标准选取计算工时切削工时： ，则机动工时为总的时间T=2t=2.123min表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216工序 90：钻、攻A向面上的M8-7H螺纹工步一：钻M8-7H的螺纹底孔6.7 选用高速钢锥柄麻花钻（工艺查得（切削表2.15）=760.5r/min按机床选取n=750r/min基本工时：工步二：攻螺纹M8mm 选择M8mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 按机床选取n=275r/min 基本工时：t=0.037（min）工序 100：钻、攻B向面上的M6-7H螺纹工步一：钻M6-7H的螺纹底孔5.1 选用高速钢锥柄麻花钻（工艺查得（切削表2.15）=999.1r/min按机床选取n=950r/min基本工时：工步二：攻螺纹M6mm 选择M6mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 n=398.1(r/min) 按机床选取n=375r/min基本工时：t=0.022（min）工序 110：清洗去毛刺工序120: 验收工序130：入库3钻、扩、铰14H9和16H9孔专用夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。有老师分配的任务，我被要求设计工序50：钻、扩、铰14H9和16H9孔的夹具设计, 选用机床,Z525立式钻床；工序60：铣A向面的夹具设计，选用机床：X51立式铣床。3.1问题提出本夹具主要用来钻、扩、铰14H9和16H9孔，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度。3.2 定位基准的选择以5070面为定位基准，用1250来辅助定位。3.3定位元件的设计本道工序的夹具设计所用定位元件为支承板，圆柱销，支承钉支承板，一支承板与1250面配合限制一个自由度，两个支承板与5070面配合限制三个自由度，圆柱销和支承钉与工件相合限制两个自由度，这样工件被完全定位。3.4切削力和夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（3-1）式中： 式（3-2） 代入公式（3-1）和（3-2）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向垂直。因此进行夹紧立计算无太大意义。3.5夹具设计及简要操作说明 本工件采用支承板、圆柱销和支承钉来定位，通过铰链压板夹紧工件，这样操作更加简单，迅速，特别适合大批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求装配图附图如下：夹具体附图如下总 结设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次设计虽然只有三个月时间，但在这三个月时间中使我对这次设计有了很深的体会。 这次设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢！致 谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复
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