K121-支架零件的工艺规程及夹具设计（钻15孔+铣端面）
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设计说明书题目：支架零件的工艺规程及夹具设计摘 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。支架加工工艺规程及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。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目 录ABSTRCT3序 言1一 零件的分析21.1零件的作用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42.4制定工艺路线62.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定82.5 确定切削用量及基本工时9三 夹具设计183.1问题的提出183.2定位基准的选择183.3切削力和夹紧力的计算193.4定位误差分析203.5夹具设计及操作的简要说明20总 结21致 谢23参 考 文 献24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。支架的加工工艺规程及其钻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。一 零件的分析1.1零件的作用支架零件主要起支撑作用。1.2零件的工艺分析由零件图分析可知，支架头部两端面和尾部两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样减少了加工面积且易于加工。肋板的存在增加了支架头部的接触刚度，的孔和的孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，该零件除主要工作表面外，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面，虽然加工精度相对较高，但也可以在正常生产条件下采用较经济的方法保质保量的加工出来，因此该零件的加工工艺性好。二 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式由于该支架结构复杂，所以毛坯选用铸件，用于铸造的材料为HT200。此支架的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为提高生产率和铸件精度，宜采用金属模机器造型方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为。2.2基面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。作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。选择支架头左端面作为粗基准，可以为后续工序准备好精基准。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。根据该支架零件的技术要求和装配要求，选择支架底座底面、mm圆柱轴线和支架头mm孔轴线作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则，mm圆柱轴线是设计基准，选用其作精基准定位加工支架头mm孔，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工孔的轴线的垂直度要求。选用支架座底面和mm孔轴线作为精基准同样是遵循了“基准重合”的原则，因为该支架在mm圆柱轴线方向上的尺寸多以他们作为设计基准，即遵循了“基准统一”原则。2.4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。 制定以下两种工艺方案：方案一工序：铸造工序：时效处理工序：粗铣支架底座上下两端面工序：粗铣支架头圆柱左右两端面和连接板左端面工序：半精铣支架底座上下两端面工序：钻-粗扩-精铰mm孔工序：钻-粗铰-精铰mm孔工序：钻-扩mm孔工序：钻-锪-精铰mm沉孔工序X：钻4-M6-6H通孔工序XI：车M42-6H螺纹工序XII：车4-M6-6H通孔工序XIII：检验，入库方案二工序：铸造工序：时效处理工序：粗铣支架底座上下两端面工序：粗铣支架头圆柱左右两端面和连接板左端面工序：半精铣支架底座上下两端面工序：钻-粗扩-精铰mm孔工序：钻-粗铰-精铰mm孔工序：钻-扩mm孔，车M42-6H螺纹工序：钻-锪-精铰mm沉孔工序X：钻4-M6-6H通孔工序XII：车4-M6-6H通孔工序XIII：检验，入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一钻完42螺纹底孔后，车42螺纹孔，这样就我们就不能用加工好的42螺纹底孔定位，加工其他工序，这样我们后续加工就不是很方便，而方案一则恰恰相反，这就刚好为后续的加工提供了基准，既提高了生产效率，又保证了加工质量，综合考虑，我们选择方案一，具体的加工路线如下工序：铸造工序：时效处理工序：粗铣支架底座上下两端面工序：粗铣支架头圆柱左右两端面和连接板左端面工序：半精铣支架底座上下两端面工序：钻-粗扩-精铰mm孔工序：钻-粗铰-精铰mm孔工序：钻-扩mm孔工序：钻-锪-精铰mm沉孔工序X：钻4-M6-6H通孔工序XI：车M42-6H螺纹工序XII：车4-M6-6H通孔工序XIII：检验，入库2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定由表2-12-5可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。1、公差等级由支架的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT810，选择CT9。2、铸件分型面根据该铸件的形位特点，选择零件中间对称面为分型面。3、表面粗糙度由零件图可知，该支架各加工表面的粗糙度Ra均大于等于3.2。根据上述诸因素，可查表确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表中工序7钻-精铰mm孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定由表2-28可查的，精铰余量=0.1mm；钻孔余量=3.9mm。查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：IT7;钻：IT12。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.012mm ；钻：0.12mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰： mm；钻孔： mm，他们的相互关系如下图所示：2.5 确定切削用量及基本工时工序一：铣支架底面上下端面工步一：铣45上端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则2） 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375当375/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工步二：铣60端面的切削用量的计算与上相同，基本工时如下切削工时：，则机动工时为工序二：铣左右端面及连接板端面工步一：铣30端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则5） 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375当375/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，则机动工时为工步二：铣28端面的切削用量的计算如上，其工时的计算如下切削工时：，则机动工时为工步三：铣连接面的工时计算如下切削工时：，则机动工时为工序三：半精铣底座上下端面的切削用量与基本工时的计算与工序一相同，在此不再累述。详情请看工序一工序四：钻，扩铰27孔 的切削用量及基本工时计算工步一钻孔至26确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。于本零件在加工26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：，则机动工时为工序五：钻扩M42螺纹底孔的切削用量及基本工时的计算同上在此不再累述。工序六：钻，扩，铰15孔的切削用量及基本工时的计算工步一钻孔至14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14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：，则机动工时为工序VII：钻5孔的切削用量及基本工时的计算如下(1)钻4mm孔机床：Z525立式钻床刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻41)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=1824m/min. 取V=18m/min3)确定机床主轴转速ns= 1433r/min与1433r/min相近的机床转速为1450r/min。现选取=1450r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。t=i其中l=7.5mm; =4mm; =3mm;t= =0.0769(min)工序八：钻4-M6螺纹底孔钻M6螺纹底孔5根据机械加工工艺手册表查得：进给量,切削速度，切削深度机床主轴转速取 实际切削速度被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取根据机械制造工艺学表可得：=0.09攻丝M6选择M6mm高速钢机用丝锥 f等于工件螺纹的螺距p，即 按机床选取 基本工时： 工序九：车M42螺纹孔车M42螺纹孔：因为单边与量: Z=3mm根据参考文献表3中3-1得：f=0.5 m/r根据参考文献5中5.3-20得：v=82 m/r则机床主轴转速工时定额： 根据文献13 表2-24得T基公式-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。由指导老师的分配的任务我们加工钻15孔的钻床夹具。3.1问题的提出本夹具主要用于钻15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，。3.2定位基准的选择基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。2. 工艺基准零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。（1）装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。（3）工序基准在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。（4）定位基准工件定位时所采用的基准，称为定位基准。本道工序加工铣端面，我们采用M42孔及端面作为定位基准，端面限制3个自由度，M42孔处采用心轴定位，限制2个自由度，侧面采用支撑钉定位，限制1个自由度，这样空间的六个自由度就限制完全了，同时采用开口垫圈夹紧工件。3.3切削力和夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺钻加工，切削力。由切削手册得：切削力 式（5-2）切削力矩 式（5-3）式中：D=6 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与切削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义.3.4定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在心轴上定位，心轴为水平放置，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。式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 心轴外圆直径公差（mm）。3.5夹具设计及操作的简要说明使用心轴和支撑钉定位，开口垫圈的压紧力即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用快换钻套，导向麻花钻，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。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课程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
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