车床支架机械加工工艺及夹具设计

车床支架机械加工工艺及夹具设计远程与继续教育学院本科生毕业论文（设计）学习中心层次专科起点本科_专业机械设计制造及其自动化年级_11年秋季学号_学生指导教师完成日期内容摘要车床作为一种传统的机床，目前在国民生产中占据重要的地位。本人毕业设计的题目是车床尾座体机械加工工艺及车床夹具设计。通过此次设计，进一步熟悉工艺方案的制定原理过程以及车床夹具设计的基本思路。本论文以车床尾座为模板，根据零件的特性，通过分析计算，确定加工基准。在多种方案中选择最优的加工工艺路线，并根据计算所得的余量选择合理的机床进行加工。最后在所有的工序中选择一道工序，做车床夹具设计。根据夹具设计的基本原理，选择合理的夹紧与定位方案，最有效的满足车床夹具的设计要求。关键词车床尾座；加工工艺；夹具设计I目录内容摘要I目录II绪论1设计任务说明21零件的分析311零件的作用312工艺性分析3121以100H7为中心的加工表面3122以底面为中心的加工表面42工艺规程设计121确定毛坯制造形式122基准的选择1221粗基准的选择1222精基准的选择123制订工艺路线124确定毛坯尺寸6241中心孔的加工余量6242中心线的加工余量6243E、F面的加工余量6244底面四周的加工余量6245100H7孔的加工6246120孔的加工724750孔的加工724833孔的加工7249槽的加工及G面的加工7241030H7孔的加工724116、10H7油杯孔的加工7II2412M1220螺纹孔的加工825模型铸造的斜度826工序设计8261选择机床9262选择夹具9263选择刀具9264选择量具1027确定切削用量及基本时间11271工序311272工序412273工序513274工序614275工序715276工序817277工序1220278工序1121279工序12212710工序13232711工序14252712工序15252713工序16262714工序17272715工序18282716工序20292717工序21352718工序22372719工序23392720工序24403夹具设计44III31问题的提出4432夹具设计44321定位基准的选择44322切削力及夹紧力的计算44323定位误差分析4533夹具设计及操作的简要说明45结束语47参考文献48IV绪论随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。尾座位于机床变速机构中，车床的尾座是在加工轴类零件时，用其顶尖顶紧工件，保证加工的稳定性。尾座的运动包括尾座体的移动和尾座套筒的移动。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，再根据加工方法的经济精度和机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据一般的技术要求采用常规的加工工艺均可保证。拨叉类零件以其良好的操纵性和良好的稳定性广泛应用于各种机械的变速箱中，该零件的制造工艺简单，但其过程涉及了机械加工工艺的很多方面，是机械加工的基础的体现。夹具设计作为高等工科院校教学的基本训练科目，在毕业设计中占极其重要的位置。夹具结构设计在加深对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能力的培养方面发挥着极其重要的作用。因此，选择拨叉的夹具设计能很好的综合考查我们大学四年来所学知识。本次所选拔叉的工艺分析及夹具设计内容主要包括尾座工艺路线的确定，夹具方案的优选，装配图、零件图的绘制以及设计说明书的编写等。夹具是工艺装备的主要组合部分，在机械制造中占有重要地位，夹具对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，缩短产品生产周期等都具有重要意义。随着先进制造技术的发展和市场竞争的加剧，传统的夹具设计方式已成为企业中产品快速上市的瓶颈，各企业迫切需要提高夹具设计的效率。1设计任务说明一、设计内容这次设计所指定的车床支架尾座为中批生产的产品，使用专用或通用夹具，生产纲领为5005000件。毛坯采用砂型铸造方法生产。机械加工中采用专用机床或通用机床，专用或标准刀具、量具。工人技术水平和工装制造能力为中等水平。主要技术指标1、中批生产，工序较分散。2、设计的专用夹具应选择好定位基准、夹紧方式。定位、夹紧迅速，夹紧力适中，以缩短工序工时，提高生产效率，确保产品质量。技术要求根据已学知识，进行工艺规程及专用夹具设计。所设计的夹具必须定位可靠、夹紧可靠。所绘制的零件图，必须表达全面，符合国标。编写的设计说明书应文理通顺、条理清晰、图文并茂。工作要求认真复习设计有关知识，并查询有关资料、手册。按时保质、保量完成设计任务。在设计时间，因事离校要办理请假手续，及时报告设计进度，设计过程中的问题应及时请教老师。图纸要求要求图面清晰、布图合理；所有设计图纸用计算机绘制，必须符合国家标准。二、设计工作量1、毛坯零件综合图一张2、工艺过程卡片（统一格式）一套3、夹具装配图（一道工序的夹具）一张4、夹具体零件图一张5、论文一份21零件的分析11零件的作用题目所给定的零件是车床尾座体，它位于车床的末端，主要作用是当加工长轴时，用于顶紧工件防止因装夹误差发生径向跳动零件的顶部有一个100H7的孔，用于安装一个顶尖在尾座体末端，用一个手轮夹操作顶尖的进退，尾座体顶部有一个30H7的孔，并有M8的配钻螺纹孔,用于锁紧顶尖；另外，顶部还有一个10的梯形孔，作用是加润滑油，使顶尖能移动自如；在套筒的旁边，还有一个50的孔，用于使顶尖偏心，调整加工时的不同椎度，在尾座体底面有一个矩形槽，用于能通过手柄使尾座体能左右移动。12工艺性分析车床尾座体共有两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求，现分析如下121以100H7为中心的加工表面这一组加工表面包括1100H7孔及其倒角公差等级为IT7，表面粗糙度为RA08M，并有圆柱度要求，公差为0012，需粗镗、半精镗、精镗、浮动精镗。2120H8的孔公差等级为IT8，表面粗糙度为RA16M，需粗镗、半精镗、精镗。330H7孔公差等级为IT7，表面粗糙度为RA16M，并有位置度要求为008，需钻，扩，粗铰，精铰。410H7孔公差等级为IT7，表面粗糙度为RA16M，需粗铰精铰。56孔未注公差，表面粗糙度为RA125M，只需钻就可以了。650H7孔公差等级为IT7，表面粗糙度为RA16M，并有位置度要求，位置度公差为007，需钻粗铰精铰。777孔自由公差，表面粗糙度为RA63M，锪。384M12深20孔未注公差及表面粗糙度，需钻攻。9两个端面后端面有垂直度要求，表面粗糙度为RA32M，需粗铣精铣。10顶面未注公差等级，表面粗糙度为RA16M，需粗铣精铣。122以底面为中心的加工表面这组加工表面包括1底面未注公差等级，表面粗糙度RA16M，平面度要求为004，需粗铣精铣刮研。2底面四周未注公差等级，表面粗糙度RA32M，需粗铣精铣。3底面的两孔233未注公差等级，表面粗糙度RA125M，需钻即可。4261及倒角未注公差等级，表面粗糙度RA125M、RA63M，锪。517孔未注公差等级，RA125M，钻。6螺纹M20345未注公差等级，在17基础上扩孔至175，深50，再攻M20345。7175孔未注公差等级，表面粗糙度RA125M，需钻即可。826，20螺纹表面粗糙度RA125M，需扩孔至20，再攻螺纹，深20。9钻175孔，扩孔至26，深20，再将剩余部分攻20的螺纹。1062324的槽未注公差等级，表面粗糙度为RA125M，其中G面RA16M，需粗车，其中G面需粗铣。332退刀槽未注公差等级，表面粗糙度为RA125M，粗车即可。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是30H7孔中心线与100H7孔中心线的位置度公差为008；4端面F与100H7孔中心线的垂直度公差等级002；G端与100H7孔中心线的垂直度公差等级003，与底面的垂直度公差为008；100H7孔中心线与底面的平行度公差为012；50H7孔中心线与100H7孔中心线的位置度公差为007；100H7孔的圆柱度公差为0012；底面的平面度公差为004。52工艺规程设计21确定毛坯制造形式零件材料为HT150，车床在工作过程中，尾座体承受的载荷较为稳定，零件的产量为5005000件，为中批生产，零件尺寸轮廓较大，故采用砂型铸造。22基准的选择221粗基准的选择根据粗基准选择原则的重要表面余量均匀原则，定位可靠性原则考虑，选择尾座体的底面为粗基准。222精基准的选择精基准选择时应主要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。23制订工艺路线根据设计的主要技术要求及机械加工工艺工序的安排原则，制订如下的工艺方案工序1铸造工序2预备热处理工序3粗铣顶面，以A面定位，利用专用夹具，粗铣C面至尺寸线，保证尺寸755。图21尾座体毛坯图工序4粗铣底面，以C面定位，粗铣A面，保证尺寸33625。1图22尾座体毛坯图工序5铣槽，以C面和F面定位，铣槽至尺寸60324。图23尾座体毛坯图工序6粗铣端面E，端面F，以A面，G面定位，铣F面，保证尺寸55，铣E面，保证2975。图24尾座体毛坯图2工序7铣底面的四周，铣至尺寸4403335。工序8钻233孔，锪261孔。图25尾座体零件图工序9去应力热处理。工序10精铣顶面（安装方式同工序3）工序11精铣底面（安装同工序4）工序12粗镗、半精镗100。图26尾座体零件图工序13粗镗、半精镗50孔，精镗、浮动镗50孔，并锪77孔。3图27尾座体零件图工序14刮研底面，磨A面至尺寸33502，保证平面度003。工序15精车G面（以C、F定位至尺寸618324）。图28尾座体零件图工序16车退刀槽（安装同上），以C、E面定位，利用专用夹具，保证G面，使与滑枕运动方向平行，车332。4图29尾座体零件图工序17精铣两端面E、F（安装同粗铣）工序18精镗100，1201、精镗100孔至993；2、精镗120孔至1193315；3、倒角1345；4、浮孔至100H7；5、浮孔至120H8；图210尾座体零件图工序19研刮G面，保证与底面垂直度为008，与孔垂直度为003；工序20钻、扩、铰30，10钻28底孔，扩孔至298，铰30H7；5钻6通孔，扩孔至98314，再扩至99314，铰10H7孔；工序21钻4M12深20的螺纹孔。1、钻底孔10，深25；2、攻螺纹4M12，深20；工序22钻2175335，锪226320；工序23钻21753125，攻226320；工序24钻M20底孔17，攻螺纹M20，深50；工序25终检。24确定毛坯尺寸根据零件是成批生产，材料是HT150，可得它的尺寸公差等级为810，加工余量等级为G，查表2241，加工余量的范围是555，则取加工余量为5MM，当需精加工时，应增加加工余量05MM，由于顶面的加工余量等级比底面降低一级，则顶面的加工余量为7MM。241中心孔的加工余量100H7中心孔到顶面的距离75，顶面要求粗加工、精加工、尺寸公差自由，则加工余量为55MM。242中心线的加工余量100H7孔中心线到底面的距离260，尺寸公差自由，表面粗糙度要求为RA16M，需粗、精、刮，则加工余量为575MM。243E、F面的加工余量E面、F面都需粗加工，精加工，则加工余量为单侧55MM。244底面四周的加工余量底面四周的加工粗糙度为RA125M，只需粗加工，则加工余量为单侧5MM。245100H7孔的加工100H7孔，该孔铸造时已经铸出，由表23101可得毛坯85MM；第一次粗镗95MM；半精镗、第二次粗镗98MM；精镗993022MM；0浮动镗100MM；6246120孔的加工120孔，查表可得第一次粗镗115MM；第二次粗镗118MM；精镗1193022MM；0浮动镗120MM；24750孔的加工50孔，查表可得毛坯35MM；第一次粗镗45MM；第二次粗镗48MM；精镗497016MM；0浮动镗50MM；24833孔的加工33孔，该孔未铸出，则第一次钻20MM；第二次钻至33MM；249槽的加工及G面的加工槽的加工及G面，则铣槽至尺寸60324；半精铣G面，则槽为617324；磨G面，则为62324；241030H7孔的加工30H7孔的加工，开始时未铸出，则查表2381有钻孔28MM；扩孔至298MM；粗铰至2993；铰孔至30H7MM；24116、10H7油杯孔的加工6、10H7油杯孔的加工钻6底孔，再钻98314，粗铰孔至996，精铰至10H7。72412M12320螺纹孔的加工M12320螺纹孔钻孔至102，深20。攻螺纹至M12而毛坯及各工序都有加工公差，因此所规定的加工余量也只是名义加工余量，实际上余量有最大最小之分。由于本零件为中批生产，应采用调整法予以确定，以底面至100H7孔中心线的距离260为例，它的分布图如下图211空外端面工序间尺寸公差分布图由图可知毛坯名义尺寸26057526575MM；毛坯最大尺寸265752126785MM；毛坯最小尺寸265751126465MM；粗铣后最大尺寸26007526075MM；粗铣后最小尺寸2607501326062MM；精铣后最大尺寸26002526025MM；精铣后最小尺寸260250052260198MM；刮后尺寸与零件图上相同即260MM；25模型铸造的斜度对于砂型铸造而言，常取3。26工序设计选择加工设备与工艺装备8261选择机床（1）工序3、工序4、工序10、工序11均为铣面，加工的精度要求较高，且为中批量生产，并且工件比较大，则选择立式铣床X52K。（2）工序5、工序15、工序16均为车槽，中批生产，则选择牛头车床B650。（3）工序6、工序7、工序17均铣的是侧面，批量生产，铣削的面积相对来说批量较小，则选择立式铣床X51。（4）工序8、工序21、工序22、工序23，钻的都是孔系，工件又比较沉重，为了减轻劳动强度，采用摇臂钻床Z35。（5）工序12、工序13、工序18为镗孔，精度要求较高，则采用专用车床。（6）工序14，磨A面，采用平面磨床M7130。（7）工序20、工序24为钻一般的孔的加工，但工件较沉重，为减轻工人的劳动强度，选用立式钻床Z535。（8）工序5为铣槽，选用X2016B龙门铣床。262选择夹具本零件的生产批量比较大，为了提高劳动生产率，除采用一些通用的夹具之外，还需设计一些专用的夹具，比如说在加工孔系的时候应采用专用的钻床夹具，加工100H7孔时，应采用专用的车床夹具等。263选择刀具（1）在铣床上加工的刀具，一般都是铣刀，则对顶面，底面，E面，F面及底面四周的加工的刀具均选择高速钢镶齿套式面铣刀。（2）在车床上加工的刀具，一般都是车刀，则对底面槽的加工，G面的加工均用切槽车刀。（3）在磨床上加工的刀具一般都是砂轮。（4）在钻床上加工的刀具一般都是钻头，锪刀。对于不同孔径的孔，则采用不同的钻头。不同的作用也需不同种类的钻头。因此，本零件所需的钻头如下查表316、表318、表3110、表31141，对工序8，钻33孔，钻孔时需两种钻头，锥柄麻花钻，直径为120，型号GB143885，套式扩孔钻，型号GB114284，带导柱直柄平底锪钻、型号GB426084。对于工序20，对30H7孔加工时，钻28底孔时用GB143885，扩孔至298时，用锥柄扩孔钻GB114184，对油杯孔的加工，钻底孔6时，用GB143885，扩孔时采用GB114184系列，铰孔时用铰刀，锥柄型号GB113884。9对于工序21，钻底孔10时，用锥柄麻花钻，型号GB143885；攻螺纹时，用细柄机用，和手用丝锥GB346483。对于工序22，钻17底孔时，用锥柄麻花钻GB143885，锪孔时用GB426084。对于工序23，钻175底孔时，用锥柄麻花钻GB143885，攻26320时，用细柄机用的手用丝锥GB346483。对于工序24，钻17孔，用GB143885，扩孔至175时，用GB114184，攻丝纹时用细柄机用手用丝锥GB346483。（5）在车床上加工时，刀具一般都是镗刀板，对于粗加工，用粗镗刀板Z331，对于精加工，选用精镗刀板，Z332。264选择量具本零件属成批生产，一般均采用通用量具。选择量具的方法有二种一是按计量器具的不确定选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。选择时，采用其中的一种方法即可。（）选择加工孔用量具100H7，120H8，50H7孔径粗镗，半精镗，精镗，浮动镗，对于100H7孔，一次粗镗至100022MM，（半精镗）第二次粗镗至980087MM，精镗990046000MM，浮动镗至100H7MM，现按计量器的测量方法极限误差选择其量具。精镗孔至95022MM，公差等级为IT11，按表5152，精度系数K10，0计量器具测量方法的极误差LIMKT0130220022。查表516，可选用内径百分尺，从表52112中选分度值001MM，测量范围50125的内径百分尺即可。半精镗孔至980087MM，公差等级为IT9，按表5153，精度系数K20，0则LIMKT023008700174，查表516、表52182，可选用一级内径百分表，测量范围为50100，测孔深度为I型的（JB108175）。精镗孔至990046MM，公差等级IT8，则精度系数K25。于是0LIMKT02530046001125查表5164，可选用二级杠杆百分表。浮动镗100H7孔，由于精度要求高，加工时每个工件都需要进行测量，故宜选用极限量规，按表521，根据孔径，可选用三牙锁紧式圆柱塞规（GB632286）按同样的方法，选择120，50孔加工时的量具120H8粗镗分度值为001MM，测量范围50125的内径百分尺（GB817781）；（21）10半精镗测量范围50100，测孔深度为I型的一级内径百分表（GB108175）；精镗二级杠杆百分表；浮动镗三牙锁紧式圆柱塞规（GB632286）；50H7粗镗测量范围3550，测孔深度为I型的一级内径百分表（G