机械工艺夹具毕业设计212闸板零件的机械加工工艺规程说明书.doc
机械工艺夹具毕业设计212闸板零件的机械加工工艺规程说明书
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机械工艺夹具毕业设计212闸板零件的机械加工工艺规程说明书,机械毕业设计论文
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1 1 设计闸板零件的机械加工工艺规程 1.1 零件工艺性分析 1.1.1 导轨座的作用 题目所给的零件是导轨座用于连接导轨滑块，使导轨滑块在导轨座的导轨槽里直线运动。导轨座的加工精度要求高 。 1.1.2 导轨座的技术要求 表 1-1 导轨座零件技术要求表 加工表面 相关尺寸及偏差 /mm 公差 /mm 及公差等级 表 面 粗 糙 度 Ra/um 形位公差 /mm 底面 A 194 45 3.2 台阶面 H 18 45 3.2 台阶面 B 54 45 0.2 台阶面 D 90 45 1.6 / 0.005 B 台阶面 E 104 4.37 72+0.1 0 0.1 IT10 1.6 / 0.1 A 台阶侧面 F 104 1.6 0.01 B C 尾部左侧面 C 32 12.5 0.2 0.003 B 直槽 2 45 0.5 12.5 斜槽 45 104 6.87 12.5 导轨槽上槽 85.5 11 10 3.2 导轨槽下槽 91 16 7 12.5 9 孔 9 12.5 5 锥孔（配作） 5 12.5 30 孔 12.5 9 孔长度方向中心距 176+ -js12 0.8 IT12 9 孔宽度方向中心距 24 30 孔中心距 46 30 孔至底面距离 32 该导轨座结构复杂，要求加工的表面多，许多表面粗糙度要求高，而且还有位置精度要求。该零件的前表面、后表面加工量少，要求少，9 个孔的加工要求也较少，相比易加工。 nts 2 1.1.3 审查导轨座的工艺性 分析零件图可知虽然该毛坯的各个表面都需加工以达到设计要求，但是大部分表面通过粗加工和半精加工就可以达到要求。 9 个孔的端面都是平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，除主要工作表面（导轨槽）和几个精度要求高的表面，其余表面通过粗铣和半精铣就可以达到精度要求；而祝愿表面虽然加工精度要求高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性还是比较好的。 1.1.4 确定导轨座的生产类型 由课程设计题目要求，该闸板的生产类型为中批或大批生产。 1.2 机械加工工艺规程设计 1.2.1 选择毛坯 由零件要求可知 ，零件的材料为 ZG230-450，考虑到本零件在具体工作的受力情况因导轨座承受冲击载荷和交变载荷，其毛坯宜用锻件。该导轨座的轮廓尺寸不大、机构复杂、要求精度高，且属于大批量生产。为提高提高生产率和锻件精度，宜采用模锻的方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为 5 . 1.2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 由机械加工工艺手册表 2.3-5，确定此铸造毛坯的尺寸公差和机械加工余量如下表所示： 表 2-1 导轨座铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量表 由书中表 2-10 和 2-13 可知，要确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量，应先确定如下各项因素。 1. 公差等级 由导轨座的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 2. 锻件的质量 已知加工后的导轨座的质量为 3.8kg，由此初步估计毛坯的质量为nts 3 4.5kg。 3. 锻件形状复杂系数 对导轨座的零件图经行分析研究计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度和高度， l =200,b=50,h=100,S=4.5/ lbh=4.5/7.8=0.576 由于 0.576 介于 0.63 与 1 之间。为 S2（一般）级。 4. 锻件材质系数 因为它的合金钢含量为 2%，小于 3%，所以该锻件的材质系数为 M1级。 5. 锻件的分模线 形状 选择零件宽度方向的对称平面为分模面，属于平直分模面。 6. 零件的表面粗糙度 由零件图可知，该零件各表面的表面粗糙度 Ra 均大于或等于 0.2 导轨座锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量 锻件质量 /kg 包容体重量 /kg 形状复杂系数 材质系数 公差等级 4.5 7.8 S2 M1 普通级 项目 /mm 机械加工余量 /mm 尺寸公差 备注 长度 194 3.2（ +2.1 -1.1） 表 2-10 1.7 2.2（取 2） 表 2-13 宽度 45 2.2（ +1.5 -0.7） 表 2-10 1.7 2.2（取 2） 表 2-13 厚度 92 2.8（ +2.1 -0.7） 表 2-10 1.7 2.2（取 2） 表 2-13 中心距 32 + -0.3 表 2-12 宽度 18 2.0（ +1.4 -0.6） 表 2-10 nts 4 1.7 2.2（取 2） 表 2-13 高度 12 2.0（ +1.4 -0.6） 表 2-10 1.7 2.2（取 2） 表 2-13 高度 60 2.2（ +1.5 -0.7） 表 2-10 1.7 2.2（取 2） 表 2-13 高度 72 2.2（ +1.5 -0.7） 表 2-10 1.7 2.2（取 2） 表 2-13 高度 80 2.2（ +1.5 -0.7） 表 2-10 1.7 2.2（取 2） 表 2-13 长度 104 2.5（ +1.7 -0.8） 表 2-10 1.7 2.2（取 2） 表 2-13 宽度 32 2.2（ +1.5 -0.7） 表 2-10 1.7 2.2（取 2） 表 2-13 长度 12 2.0（ +1.4 -0.6） 表 2-10 1.7 2.2（取 2） 表 2-13 1.3 拟定导轨座工艺路线 1.3.1 定位基准的选择 基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正确与否，可以是加工质量的到保证，生产效率提高，否则，不但加工工nts 5 艺过程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法进行，难以在工期内完成加工任务。 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。 1.3.1.1 精基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则设计。 1.3.1.2 粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。 1.3.2 表面加 工方法的确定 表 3-1 导轨座零件各表面加工方法 根据导轨座零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定各加工表面的加工方法，如图所示。 加工表面 尺寸精度等级 表 面 粗 糙 度 Ra/m 加工方案 备注 底面 A IT11 3.2 粗铣 -半精铣 表 1-8 台阶面 H IT11 3.2 粗铣 -半精铣 表 1-8 台阶面 B IT6 0.2 粗铣 -半精铣 -精铣 -磨削 表 1-8 台阶面 D IT9 1.6 粗铣 -精铣 表 1-8 台阶面 E IT9 1.6 粗铣 -精铣 表 1-8 尾部左侧面 C IT6 0.2 粗铣 -半精铣 -精铣 -磨削 表 1-8 侧面 F IT9 1.6 粗铣 -精铣 表 1-8 直槽 IT13 12.5 粗铣 表 1-8 斜槽 IT13 12.5 粗铣 表 1-8 导轨槽上槽 IT11 3.2 粗铣 -半精铣 表 1-8 导轨槽下槽 IT13 12.5 粗铣 表 1-8 9 孔 IT12 12.5 钻 表 1-7 5 锥孔 IT12 12.5 粗扩 表 1-9 30 孔 IT 12.5 钻 表 1-7 其他表面 IT 12.5 粗铣 表 1-8 1.3.3 加工阶段的划分 ， 该导轨座加工质量要求很高， 可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工三个阶段。 nts 6 在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣 其他表面。在半精加工阶段，先完成外一些主要表面的半精加工，再完成次要表面的加工（如钻孔等）。在精加工阶段，挖成主要表面的精加工。 1.3.4 工序的集中与分散 选用工序集中原则安排闸板的加工工序。该闸板的生产类型为大批或者中批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间， 而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。 1.3.5 工序顺序的安排 机械加工工序 （ 1） 遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准 导轨座底面和左右侧面 （ 2） 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排半精加工工序。 （ 3） 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。 （ 4） 遵循“先面后孔”原则，先加工端面，再钻孔。 热处理工序放在半精加工和精加工之间。 辅助工序 粗加工后，安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后安排清洗和终检工序。综上所述，该导轨座的安排顺序为：基准加工 主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工 主要表面半精加工和次要表面加工 主要表面的精加工。 1.3.6 确定工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了导轨座的工艺路线。 nts 7 表 3-2 导轨座工艺路线及设备、工装的选用 工序号 工序名称 机床设备 刀具 /工具 量具 1 粗铣底面 A 立式铣床 X51 面铣刀 游标卡尺 2 粗铣右侧面及左侧面 立式铣床 X51 面铣刀 游标卡尺 3 半精铣底面 A 立式铣床 X51 面铣刀 游标卡尺 4 粗铣出直槽 立式铣床 X51 槽 铣刀 卡规深度游标卡尺 5 粗铣出斜槽 立式铣床 X51 槽铣刀 卡规深度游标卡尺 6 粗铣台阶面 B 立式铣床 X51 立铣刀 游标卡尺 7 粗铣尾部左侧面 C 卧式双面铣床 三面刃铣刀 游标卡尺 8 粗铣台阶面 D 立式铣床 X51 立铣刀 游标卡尺 9 粗铣台阶面 E 立式铣床 X51 立铣刀 游标卡尺 10 粗铣侧面 F 卧式双面铣床 三面刃铣刀 游标卡尺 11 粗铣台阶面 H 立式铣床 X51 立铣刀 游标卡尺 12 粗铣其他表面 立式铣床 X51 立铣刀 游标卡尺 13 检验、校正 钳工台 手锤等 游标卡尺 14 半精铣 B 面 立式铣床 X51 立铣刀 游标卡尺 15 半精铣 C 面 卧式双面铣床 三面刃铣刀 游标卡尺 16 半精铣 H 面 立式铣床 X51 立铣刀 游标卡尺 17 钻 9 孔 摇臂钻床 Z3040 麻花钻 内径千分尺 18 粗扩 5 孔 摇臂钻床 Z3040 扩刀 内径千分尺 19 钻 30 孔 摇臂钻床 Z3040 麻花钻 内径千分尺 20 粗铣出导轨槽上槽 立式铣床 X51 立铣刀 游标卡尺 21 粗铣出导轨槽下槽 立式铣床 X51 立铣刀 游标卡尺 22 半精铣导轨槽上槽 立式铣床 X51 立铣刀 游标卡尺 23 给 30 孔倒角 车床 C6140 弯头车刀 游标卡尺 24 去毛刺 钳工台 锉刀等 25 中检、校正 钳工台 手锤等 游标卡尺 26 热处理 淬火机等 27 检验、校正 钳工台 手锤等 游标卡尺 28 精铣 B 面 立式铣床 X51 立铣刀 游标卡尺 29 精铣 C 面 卧式双面铣床 三面刃铣刀 游标卡尺 30 精铣 D 面 立式铣床 X51 立铣刀 游标卡尺 31 精铣 E 面 立式铣床 X51 立铣刀 游标卡尺 32 精铣 F 面 卧式双面铣床 三面刃铣刀 游标卡尺 33 磨削 B 面 立式铣床 X51 砂轮 游标卡尺 34 磨削 C 面 卧式双面铣床 砂轮 游标卡尺 35 清洗 清洗机 36 终检 钳工台 手锤等 游标卡尺 37 化学处理 38 nts 8 1.4 工序尺寸（工序 21） 由零件图及查表可得，此工序的工序尺寸为 91 16 7mm，加工精度等级为 IT13。 1.5 切削用量、时间定额的计算。（工序 21） 1.5.1 切削用量的计算 该工序就是通过多次走刀，完成窄槽的铣削加工。只要选择合适的背吃刀量、切削速度和进给量就可以。通过一次粗铣就能完成工序内容。 1.5.1.1 背吃刀量的确定 由于机床刚度和刀具尺寸的限定，此工序之需一次走刀成型。 1.5.1.2 进给量的确定 由课程设计指导书表 4 16 查得，立式铣床 X51 工作台的横向进给量选为 100mm/min。 1.5.1.3 铣削速度的计算 铣削速度 v=n d/1000，由课程设计指导书表 4 16 查得，立式铣床 X51 主轴转速选为 1350r/min。查手册， T 型槽铣刀的直径选为16mm 。可以计算铣削速度 v= n d/1000=1350 3.14 16/1000=67.9m/min。 1.5.2 时间定额的计算 由课程设计指导书表 5 43 查得，立式铣床 T 型槽铣刀铣削的基本时间计算公式为il f lltmzj21 =130s。可以知道辅助时间 tf 0.2 tj =0.2 130=26s。布置工作地时间 tt jb 05.0 =0.05 130=6.5s。休息和生理需要时间 9.313003.003.0 tt jx 。 则单件时间定额 ttttt xbfjdj 130+16+26.5+3.9=176.4s。 nts 9 2. 相关工序夹具的设计 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。根据老师给定的题目，设计工序 21 粗铣环形槽内槽的铣床夹具。本专用夹具将用于立式铣床 X51。刀具为 T 型槽铣刀，制造夹具体毛坯的材料为 HT200。通过铸造得到。 2.1 定位方案 工件以下底面支撑板为定位基准， 采用支撑板、支撑钉组成定位方案，支撑板限制工件的一个平动和一个转动两个自由度，支撑钉限制上面两个定位元件没有限制住的一个转动。这些定位装置可以保证对零件六个自由度的限制，工件在夹具中定位，若六个自由度都被限制时，称为完全定位。 2.2 夹紧机构 根据生产要求，选用气动压板夹紧机构进行夹紧，利用压板直接夹紧工件。使用气动夹紧装置，适应工件的大批量生产要求，并有效的提高了工作效率。 确定夹紧力的基本原则，夹紧力包括大小，方向和作用点三个要素，它们的确定是夹紧机构设计中首先要解决的问题。应依据工件的结构特点，加工 要求并结合工件加工中的受力状况及定位元件的结构和布置方式等中和考虑。 1，夹紧力方向的选择 夹紧力的方向与工件定位基准所处的位置，以及工件所受外力的作用方向等有关。选择时注意，应垂直于主要定位基准面。以保证工件夹紧的稳定性，最好与切削力和工件重力的方向一致，这样所需夹紧力最小，应尽量与工件刚度最大的方向一致，以减少变形。 2，夹紧力作用点的选择 夹紧力作用点的选择对夹紧的稳定性和工件变形有很大的影响。选择时注意：应落在支撑元件上或几个支撑元件所形成的支承面内，应落在工件刚度好的部位上，应尽量靠近加工面。 3，夹紧力的计算 nts 10 根据夹具设计要求有公式 ： 12 t a n ( ) t a n jFLF =380N 其中式中： -接触点升角 -偏心轮回转角 1 -偏心轮与夹紧面的摩擦角 2 -偏心轮 与销轴 的摩擦角 R-偏心轮半径 -回转中心到接触点的距离 2.3 对刀装置 采用直角对刀块及平塞尺对刀。 2.4 夹具与机床联接元件 采用四个标准定为键，每两个定位键用螺钉固定在夹具体底面同一条直线位置上，用于确定铣床夹具相对于机床进给方向的正确位置。要保证定位键的宽度与机床工作台 T 型槽相匹配的要求。定位键可以承受一定的铣削扭矩，减轻夹紧螺栓、夹具体与机床的负荷，加强夹具加工过程的稳定性。夹具体上设置四个坐耳，夹具在机床工作台上定位后，用 T 形螺栓和螺母及垫片把夹具与机床固定夹紧。 2.5 夹具体 夹具体一般是夹具上最大和最复杂的基础元件，在夹具体上，要安放组成该夹具所需要的各种元件，机构，装置，并且还要考虑便于装卸工件以及在机床上的固定。因此夹具体的形状和尺寸应满足一定的要求，它主要取决与工件的外廓尺寸和各类元件与装置的布置情况以及加工性质等。所以在专用夹具中，夹具体的形状和尺寸很多是非标准的。 夹具体设计时应满足一下基本要求： 1 有足够的强度和刚度 2 减轻重量，便于操作 3 安放稳定，可靠 4 尺寸稳定，有一定的精度 5 结构稳定，工艺性好 6 排屑方便 nts 11 7 应吊装方便，使用 安全 2.6 方案综合评价和总结 该夹具结构简单，操作方便。采用气动夹紧装置，使工件的夹紧与卸下过程更为方便快捷。夹具上装有直角对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以利于铣削加工。 工作过程为气动夹紧装置为夹紧机构提供动力源，夹紧机构控制夹紧元件，夹紧元件直接与工件接触并对工件进行夹紧。对工件的夹紧可通过控制气动夹紧装置来完成，实现了工件的夹紧与卸下的自动化，这样有效的提高生产效率。 nts 12 3 设计体会 为期三周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我在老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为机械制造基础课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。 本次课程设计主要经历了两个阶段，第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我运用了基准选择、机床选用等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。 经过这三个星期的设计，我基本掌握了零件的加工过程分析及工艺文件的编制、专用夹具设计的方法 和步骤，学会了查找相关手册、说明书等，以及选择使用工艺装备等等。 总之，这次设计使我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。 由于个人能力有限，所学知识还不能完全掌握，设计中还有许多错误和不足，请各位老师和同学们多多斧正。 nts 13 4 参考文献 1哈尔滨工业大学，机床夹具设计，上海科学技术出版社， 1990。 2顾崇衡，机械制造工艺学，陕西科学出版社， 1995。 3邹青，机 械制造技术基础课程设计指导教程 ，机械工业出版社，200.8。 4崇 凯 ， 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 指 南 ， 化 学 工 业 出 版 社 ，2006.12。 5周开勤，机械零件手册，高等教育出版社， 1994。 6大连组合机床研究所，组合机床设计，机械工业出版社， 1978。 7李云 .机械制造及设备指导手册 .北京 :机械工业出版社 ,1997
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