中罗拉过桥摇臂零件的工艺规程及铣26mm上端面夹具设计

辽宁工程技术大学课 程 设 计中罗拉过桥摇臂（右）的夹具设计题 目：班级：姓名：学 号： 指导教师：完成日期：任 务 书一、设计题目:二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1 张(2) 生产类型:（中批或大批大量生产）三、上交材料1所加工的零件图 1 张2毛坯图 1 张3编制机械加工工艺过程卡片 1 套4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1 套5绘制夹具装配图（A0 或 A1） 1 张6绘制夹具中 1 个零件图（A1 或 A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体） 。 1 张7课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。 （约5000-8000 字） 1 份四、进度安排本课程设计要求在 3 周内完成。1第 l2 天查资料，绘制零件图。2第 37 天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第 810 天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步） 。4第 1113 天，完成夹具装配图的绘制。5第 1415 天，零件图的绘制。6第 1618 天，整理并完成设计说明书的编写。7第 19 天，完成图纸和说明书的输出打印。8第 2021 天，答辩五、指导教师评语该生设计的过程中表现，设计内容反映的基本概念及计算，设计方案，图纸表达，说明书撰写。综合评定成绩：指导教师日期摘 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。中罗拉过桥摇臂零件的工艺规程及铣高度为 26mm 上端面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：切削用量、夹紧、定位。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 cutting specifications, clamp, the localization.目 录序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2 零件的工艺分析 2二. 工艺规程设计32.1 确定毛坯的制造形式 32.2 基面的选择传 42.3 制定工艺路线 42.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 52.5 确定切削用量及基本工时5三. 夹具设计 63.1 问题的提出63.2 定位基准的选择73.3 切削力及夹紧力计算73.4 定位误差分析123.5 夹具设计及简要操作说明12总 结13参考文献 14第 1 页 共 21 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。中罗拉过桥摇臂零件的工艺规程及铣高度为 26mm 上端面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 2 页 共 21 页一、 零件的分析1.1 零件的作用中罗拉过桥摇臂零件作用，待查1.2 零件的工艺分析中罗拉过桥摇臂有 2 个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。1：以 68 下端面为基准的加工面，这组加工的主要是镗 42 孔。2：以 42 孔为基准的加工面，这组加工面主要是各个孔端面及其螺纹孔。第 3 页 共 21 页二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200，考虑到零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为 2 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2 基面的选择2.2.1 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。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取 68 上下端面作为定位基准。2.2.2 精基准的选择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。第 4 页 共 21 页（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。以已经加工好的 42 孔和端面为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。 2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 具体的加工路线如下：工艺路线表1 铸造 铸造2 时效处 理 时效处理3 铣 铣 68 上端面4 铣 铣 68 下端面5 镗 镗 42 孔6 铣 铣高度为 26mm 上端面7 铣 铣 95 的上下端面8 镗 镗 78 孔9 钻 钻上端 52 圆周均布的 4-M6 螺纹孔10 钻 钻下端 52 圆周均布的 4-M6 螺纹孔11 钻 钻距离上端面为 25mm 的 M10 螺纹孔12 检验 检验，入库第 5 页 共 21 页2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为 HT2000。生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、不加工表面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、68 上下端面由于上下端面要作为后面工序的定位基准，同时又是 42 孔的中心线的基准。粗糙度要求为 3.2，查相关资料知余量留 3.5 比较合适。3、42 和 87 孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 IT7IT8 之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为 3.5mm2.5 确定切削用量及基本工时工序 1：铸造工序 2：时效处理工序 3：铣 68 上端面1. 选择刀具刀具选取端铣刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。3.5pam068dmin/125v4z2. 决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成 3.5pam2）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0./zf齿第 6 页 共 21 页101258/min6svnrd按机床标准选取 600wn012/i10wv当 600r/min 时n.5460/mzwf mr按机床标准选取 12mf3）计算工时切削工时： ， ， ，则机动工时为68ll91l321230.6inmwtnfx工序 4：铣 68 下端面铣 68 下端面和铣 68 上端面的切削用量和工时计算相同，在此不再类似。工序 5：镗 42 孔切削用量：ap=3.5 毛坯孔径 d=42由表 8.2-1 得：f=0.25 m/r v=120 m/r则 n=318V/D=908m/r取 n=900r/min实际切削速度 03.142901.8/6dnVms工作台每分钟进给量.5inmf被切削层长度 2l刀具切入长度 13()280praltgktg刀具切出长度取532 ml4行程次数 ：i基本工时 有：1jt12810.38in5jmltf工序 6：铣高度为 26mm 上端面1. 选择刀具第 7 页 共 21 页刀具选取端铣刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。3.5pam068d125/minv4z2. 决定铣削用量4）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成 3.5pam5）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 9kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则0.5/zf齿10128min6svnrd按机床标准选取 600wn/012i10wv当 600r/min 时n.5460/mzwf mr按机床标准选取 12mf6）计算工时切削工时： ， ， ，则机动工时为68ll91l321230.6inmwtnfx工序 7：铣 95 的上下端面1. 选择刀具刀具选取端铣刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。3.5pam095d175/minv4z2. 决定铣削用量7）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成第 8 页 共 21 页3.5pam8）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 6kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则0.5/zf齿101786min9svnrd按机床标准选取 600wn/5017i10wv当 600r/min 时n.54602/mzwf mr按机床标准选取 1mf9）计算工时切削工时： ， ， ，则机动工时为95ll91l321230.56in6mwtnfx工序 8：镗 78 孔切削用量：ap=3.5 毛坯孔径 d=78由表 8.2-1 得：f=0.5 m/r v=88 m/r则 n=318V/D=358m/r取 D=400r/min实际切削速度 03.147801.63/dnVms工作台每分钟进给量.52inmf被切削层长度 2l刀具切入长度 13.()8.50praltgktg刀具切出长度取532 ml42行程次数 ：i第 9 页 共 21 页基本工时 有：1jt12041.25minjmltf工序 9：钻上端 52 圆周均布的 4-M6 螺纹孔工步 1：钻 M6 螺纹底孔 5mm选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.16）由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得 f0.25m/r机（切削表 2.15）cV18m/inc0v0x1846r/minD5n机机 按机床选取 2/i机nx8103/in10cV机机 基本工时： min1260.73f.5ltx机 机工步 2：攻螺纹 M6mm选择 M6mm 高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距 ，即f p1.2/fmr12/mincV机 012637(/in)cnrD查按机床选取 0/i机13/incVm机基本工时： 1230.21(min)7ltf机工序 10: 钻下端 52 圆周均布的 4-M6 螺纹孔钻下端 52 圆周均布的 4-M6 螺纹孔切削用量工时计算与钻上端 52 圆周均布的 4-M6 螺纹孔的相同，在此不再累述。工序 11: 钻距离上端面为 25mm 的 M10 螺纹孔第 10 页 共 21 页工步 1：钻 M10 螺纹底孔 8mm选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.16）由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得 f0.18m/r机（切削表 2.15）cV12m/inc0v0x1247r/minD8n机机 按机床选取 5/i机nx012./in10cV机机 基本工时： min12630.4f5.8ltx机 机工步 2：攻螺纹 M10mm选择 M10mm 高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距 ，即f p1.5/fmr8/mincV机 10824(/in)10crD查按机床选取 75/i机8.6/incVm机基本工时： 1230.4(min)75ltf机工序 12：检验，入库第 11 页 共 21 页三、 夹具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。由指导老师的分配第 6 道工序铣高度为 26mm 上端面的的镗床夹具。3.1 问题的提出 本夹具主要用于铣高度为 26mm 上端面，粗糙度 3.2，和 A 基准有垂直度要求，加工时主要考虑如何提高生产效率上和精度要求。3.2 定位基准的选择方案设计是夹具设计的第一步，也是夹具设计关键的一步，方案设计的好、坏将直接影响工件的加工精度、加工效率，稍不注意就会造成不能满足工件加工要求，或加工精度不能达到设计要求，因此必须慎重考虑。设计方案的拟定必须遵循下列原则：1.定位装置要确保工件定位准确和可靠，符合六位定位原理。2.夹具的定位精度能满足工件精度的要求。3.夹具结构尽量简单，操纵力小而夹紧可靠，力争造价低本道工序加工高度为 26mm 上端面，我们采用已加工好的 42 孔及其端面定位，采用心轴和挡销定位，由于铣削力比较大，在下端面采用 4 个可调节辅助支撑，使用螺母快速夹紧即可以满足要求。3.3 切削力和夹紧力的计算刀具：高速钢端面铣刀，68mm。铣时的轴向力查文献表 15-31，01.0.69.82,1.4348FZyFFCdfkN由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直，为防止工件在切削力作用下沿其他平面侧边倾斜，使工件离开基面所需的夹紧力。，lHfKLQ18.9摩擦系数 查4表 3-19， =0.25。1f安全系数 ，5432第 12 页 共 21 页式中 K 基本安全系数 1.5；1K 加工状态系数 1.2；2K 刀具钝化系数 1.5，由文献4表 3-20 查得；3K 切削特点系数 1.0；4K 考虑加紧动力稳定性系数 1.3。5L=20mm, H=42mm, l=34mm9.81.251.0348207QN查文献知 d=10mm 的螺栓许用加紧力 ，因9许Q此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。3.4 定位误差分析夹具的主要定位元件为心轴和挡销，可调节辅助支撑。该定位心轴是根据零件定位方案设计的专用件，定位精度较高，同时铣面时，面自身精度要求不高，因此定位误差可以不予考虑。3.5 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，为提高生产率，首先想到是怎么样方便的安装和拆卸，本道工序就是采用了开口压板压紧的方式。由于本夹具是对工件进行铣上端面，因此在铅直方向受到很大的冲击力，故在其相应的方向上应适当的考虑强度上的要求。并设法减少夹具的的占地面积