工具磨床托架的工艺规程及专用夹具设计

第 1 页 共 23 页设计说明书题目：工具磨床托架的工艺规程及钻 20xR5 槽的工艺孔 9 孔的夹具设计学 生：学 号：专 业：班 级：指导老师：第 2 页 共 23 页摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。工具磨床托架的工艺规程及钻 20xR5 槽的工艺孔 9 孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。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。第 3 页 共 23 页ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error第 4 页 共 23 页目 录序 言 .1第一章 工具磨床托架的工艺规程设计 .21.分析加工零件的结构特点及技术要求 .21.1 零件的结构 .21.2 技术要求分析 .22.确定毛坯 .32.1 确定零件的生产类型 .32.2 确定零件毛坯的制造形式 .33 制定工艺路线 .43.1 工艺过程的安排 .43.2 工艺路线的方案之一 .43.3 工艺路线的方案之二 .54.关键工序的分析说明 .6第二章：加工专用夹具设计 .101 本工序技术要求分析 .102 定位方案 .102.1 夹具的定位方案 .102.2 定位元件选择分析 .113 定位误差分析 .124 夹紧元件和夹具体的选择 .124.1 夹紧元件的选择 .124.2 夹具体的选择 .135 本夹具的使用简介和零件装卸过程 .13总 结 .14致 谢 .15参 考 文 献 .16第 5 页 共 23 页序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。工具磨床托架的工艺规程及钻 20xR5 槽的工艺孔 9 孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养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。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。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 6 页 共 23 页第一章 工具磨床托架的工艺规程设计1.分析加工零件的结构特点及技术要求1.1 零件的结构工具磨床托架是整体磨床装置的核心部分，它起着支撑整个装置的作用，该零件的承受着一定载荷。零件图附图：1.2 技术要求分析1.为了适合零件材料要求，因而采用铸件。2.为了保证整个零件的尺寸，首先以铣 80x90 底面为基准，铣 38 的端面，铣厚 15mm 的上端面，钻，扩，铰 20 孔，再以该孔为基准，铣16 端面和钻，扩，铰 8 孔，钻 20xR5 槽的工艺孔 9 孔以上步骤均需要专用铣夹具和专用钻夹具等。第 7 页 共 23 页2.确定毛坯2.1 确定零件的生产类型生产纲领的确定：N 零 =Q* n（1+） 式中：N 零 ：零件的生产纲领；Q：产品的生产纲领，Q=500 台/年；n:每一产品中包含该零件的数量 n=1；：零件的备品率，一般情况下为 =3%5%取 4%：零件的平均废品率，取 =1；N 零 =500*1（1 +4%+1%）=525 件/年根据任务书可知零件为大量生产。2.2 确定零件毛坯的制造形式影响毛坯选择的因素通常包括：1、零件材料的工艺性及对材料组织的要求。2、零件的结构形状和外形尺寸。3、零件对毛坯精度，表面粗糙度和表面层性能的要求。4、零件生产纲领的大小。5、现有生产能力和发展前途。由于工具磨床托架要求有较高的强度和刚度，以及良好的耐磨性和疲劳强度，材料选择 HT200。因为工具磨床托架在工作中承受重荷，为了使金属纤维尽量不被切断，非加工表面对称均匀，使零件工作可靠，并且铸件的铸造性能较好， 。由于该零件的轮廓尺寸不大，生产类型为大量生产，又考虑零件的加工条件要求较高。为了保证加工质量、提高生产率、降低成本、减少工人的劳动强度，确定采用铸造成型。第 8 页 共 23 页3 制定工艺路线3.1 工艺过程的安排安排工艺过程，首选要确定基准的选择。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。第 9 页 共 23 页精基准的选择应满足以下原则：（1） “基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2） “基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3） “自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4） “互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。3.2 工艺路线的方案之一1 铸造 铸造2 时效处 理 时效处理3 铣 粗铣 80x90 底面4 铣 铣 38 的端面5 铣 精铣 80x90 底面6 铣 铣厚 15mm 的上端面7 钻 20xR5 槽的工艺孔 9 孔8 铣 铣距离为 60mm，长度为 20mm 的 2 个 R5 的槽9 钻 钻，扩，铰 20 孔10 铣 铣 16 端面11 钻 钻，扩，铰 8 孔12 检验 检验，入库3.3 工艺路线的方案之二1 铸造 铸造2 时效处 理 时效处理3 铣 铣 80x90 底面第 10 页 共 23 页4 铣 铣 38 的端面5 铣 铣厚 15mm 的上端面6 铣 铣距离为 60mm，长度为 20mm 的 2 个 R5 的槽7 钻 钻，扩，铰 20 孔8 铣 铣 16 端面9 钻 钻，扩，铰 8 孔10 检验 检验，入库工艺方案一和方案二的区别在于方案二中的只有铣 80x90 底面，而方案一加工铣 80x90 底面，分粗铣和精铣，因为这个面的粗糙度是 1.6，只有粗铣和精铣才能保证加工精度，这样能能更好地保证工件铣面的位置度要求，为下面工序的加工提供更准确的定位基准，因此选择方案一。1 铸造 铸造2 时效处 理 时效处理3 铣 粗铣 80x90 底面4 铣 铣 38 的端面5 铣 精铣 80x90 底面6 铣 铣厚 15mm 的上端面7 钻 20xR5 槽的工艺孔 9 孔8 铣 铣距离为 60mm，长度为 20mm 的 2 个 R5 的槽9 钻 钻，扩，铰 20 孔10 铣 铣 16 端面11 钻 钻，扩，铰 8 孔12 检验 检验，入库4.关键工序的分析说明工序 3：粗铣 80x90 底面查参考文献14表 2.4-73刀具：硬质合金铣刀（端铣刀） ，材料： ，D=80mm ，齿数 ，此为15YT8Z粗齿铣刀。第 11 页 共 23 页因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度 ： =2mmpa每齿进给量 ：根据参考文献7表 2.4-75，取 ，铣削速度 ：f Zmaf/24.0V参照参考文献7表 3034，取 V=1.4m/s机床主轴转速 ： 式（2.1）n10Vd式中 V铣削速度；d刀具直径。机床主轴转速 ：nmin/348014.3610rvc按照参考文献3表 3.1-74 i/75实际铣削速度 ：v sDnc /7.160进给量 ： fVZafM2/3824.工作台每分进给量 ：12mm/s60=72mm/min m：根据参考文献7 表 2.4-81, a mae0被切削层长度：由毛坯尺寸可知 L8铣刀切入时取： ，Dlee 235.1)(1 mae60铣刀切出时取： 2根据机械制造工艺学表 可得：40=0.145minsiflLTjM75.8.638021工序 4：铣 38 的端面查参考文献14表 2.4-73刀具：硬质合金铣刀（端铣刀） ，材料： ，D=38mm ，齿数 Z=6，此为粗15YT齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度 ： =2mmpa每齿进给量 ：根据参考文献7表 2.4-75，取 ，铣削速度 ：f Zmaf/12.0V第 12 页 共 23 页参照参考文献7表 3034，取 V=1.08m/s机床主轴转速 ： 式（2.1）n10Vd式中 V铣削速度；d刀具直径。机床主轴转速 ：nmin/54381.36010rvc按照参考文献3表 3.1-74 i/n实际铣削速度 ：v sDc /09.160进给量 ： fVZafM4/5412.工作台每分进给量 ：4.4mm/s60=264mm/min m：根据参考文献7 表 2.4-81, a mae38被切削层长度：由毛坯尺寸可知 L铣刀切入时取： ，Dlee 15.0)(1 mae38铣刀切出时取： 2根据机械制造工艺学表 可得：4=0.22minsiflLTjM.13.8321工序 5：精铣 80x90 底面精铣 80x90 底面和粗铣 80x90 底面的基本工时相同，在此不再累述。工序 7：铣距离为 60mm，长度为 20mm 的 2 个 R5 的槽查参考文献14表 2.4-73刀具：硬质合金铣刀（端铣刀） ，材料： ，D=30mm ，齿数 Z=4，此为键15YT槽铣刀。因其单边余量：Z=1mm所以铣削深度 ： =1mmpa每齿进给量 ：根据参考文献7表 2.4-75，取 ，铣削速度 ：f Zmaf/13.0V参照参考文献7表 3034，取 V=1.12m/s第 13 页 共 23 页机床主轴转速 ： 式（2.1）n10Vd式中 V铣削速度；d刀具直径。机床主轴转速 ：nmin/713014.36210rvc按照参考文献3表 3.1-74 i/5n实际铣削速度 ：v sDc /7.60进给量 ： fVZafM5/413.工作台每分进给量 ：12mm/s60=399mm/min m：根据参考文献7 表 2.4-81, a mae0被切削层长度：由毛坯尺寸可知 L3铣刀切入时取： ，Dlee 25.1)(1 mae60铣刀切出时取： 2根据机械制造工艺学表 可得：40=0.137minsiflLTjM7.865.3021工序 10：钻 8 孔切削深度 ：pam2进给量 ：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-52，取frf/25.0切削速度 ：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-53，取Vsm/1机床主轴转速 ，由式（1.1）有：n，取min/597814.30rdv in/60r实际切削速度 ，由式（1.2）有：V smdV/25.0184.3第 14 页 共 23 页被切削层长度 ：lm13刀具切入长度 ：式mctgctgkDlr 4.3.20)2(21 （1.8）刀具切出长度 ： 取2lm41l2走刀次数为 1基本工时 ： 式（1.9）2jt in07.65.03fnLj第 15 页 共 23 页第二章：加工专用夹具设计1 本工序技术要求分析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。由指导老师的分配第 10 道工序的 20xR5 槽的工艺孔 9 孔的钻床夹具。本夹具主要用于加工 20xR5 槽的工艺孔 9 孔，精度要求不高，和其他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑，。本零件属于大量生产，根据需要我们选择专用钻夹具，为了保证工件精度， 提高生产效率，设计专用夹具就显得非常必要。2 定位方案2.1 夹具的定位方案工件装夹在机床上必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置，它包括工件在夹具的定位、夹具在机床上的安装以及夹具相对于刀具和整个工艺系统的调整等工作过程。在使用夹具的情况下，就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工位置。显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。本夹具我们采用一个心轴和支撑钉定位，螺母夹紧，再加上辅助支撑，从而实现完全定位。定位工序方案图：第 16 页 共 23 页夹具装配方案如下：2.2 定位元件选择分析本夹具我们选用的是心轴和支撑钉作为定位元件。心轴如装配图编号 4，如下图：支撑钉如装配图编号 2，如下图：第 17 页 共 23 页辅助支撑如装配图 1，如下图第 18 页 共 23 页3 定位误差分析夹具的主要定位元件为心轴和支撑钉，本工序选用的工件以圆孔在心轴上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在 Z 轴方向，且向下，见下图。0.12.30.2.67DYzTd式中 定位副间的最小配合间隙（mm） ；工件圆孔直径公差（mm） ； D定位销外圆直径公差（mm） 。Td第 19 页 共 23 页图 3.2 定位销水平放置时定位分析图4 夹紧元件和夹具体的选择4.1 夹紧元件的选择本夹具用心轴和削边销定位，采用的是螺母夹紧方式。螺母装配图编号 12，螺母的附图如下：4.2 夹具体的选择夹具体我们根据该零件的夹具而量身设计的，长 200mm，宽 180 mm，高 140 mm，底座高20mm，带有 2 个 U 型槽，高 2 mm。第 20 页 共 23 页夹具体如下图：5 本夹具的使用简介和零件装卸过程本道工序用心轴和支撑钉定位，采用了开口压板，螺母压紧的方式。 ，即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用快换钻套，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快速地换下钻套。保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产，即满足定位要求又能增加定位稳定性。夹紧装置使用螺母螺旋夹紧，操作方便。夹具体也是由定位夹紧需要设计而成，工件的拆装也比较方便，总体上这套夹具方案能够满足生产要求。第 21 页 共 23 页总 结毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且