前横架加工工艺规程及钻M12螺纹夹具设计毕业说明书工艺卡片CAD图纸
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目 录第1章 绪论11.1课题背景11.2目的11.3夹具设计中的特点11.4夹具设计需保证的条件21.5夹具的发展趋势2第2章 零件的分析32.1前横架工艺分析32.2基面的选择32.3制订工艺路线52.4机械加工余量的确定62.5 确定切削用量及基本工时6第3章 专用夹具设计113.1 问题的提出113.2夹具的定位方案113.3夹具的夹紧方案133.4机床夹具的总体形式15参 考 文 献18结束语19心得体会20第1章 绪论1.1课题背景制定前横架的加工工艺，设计钻孔的钻床夹具，运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，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，保证零件的加工质量。提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 1.2目的课程设计是我们对所学课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。另外在做完这次课程设计之后，我得到一次综合性训练，我在想我能在多个方面得到锻炼。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后参加祖国建设打一个良好的基础。由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教，本人将表示真诚的感谢！1.3夹具设计中的特点1.夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。2.专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3.“确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。1.4夹具设计需保证的条件 1.夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。 2.保证工件的精度。 3.保证使用方便与安全。 4.正确处理作用力的平衡问题。 5.注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。1.5夹具的发展趋势 1.发展通用夹具的新品种，由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。 2.发展调整式夹具。 3.推广和发展组合夹具及拼拆夹具。 4.加强专用夹具的标准化和规范化。 5.大力推广和使用机械化及自动化夹具。 6.采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。第2章 零件的分析2.1前横架工艺分析通过对该零件图的观察分析可知该零件属于箱体台阶类零件。下表面需要进行铣削加工，表面粗糙度Ra25，由于要保证M12螺纹孔与上表面的尺寸以及该孔的位置度误差，所以上表面不易加工，故不进行加工，其余4个M12的螺纹孔加工也很容易，所以该零件的工艺性较好。 图2-1 前横架零件图2.2基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。一：粗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。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。二：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。（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。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制订工艺路线制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序01：熔模铸造（铸件毛坯尺寸：长247mm，宽54mm，高67mm）工序02：粗铣横架的B面工序03：钻4M12螺纹底孔11工序04：锪25沉孔，钻M12螺纹底孔11工序05：攻4M12螺纹工序06：攻M12螺纹工序07：去毛刺工序08：检验至图纸要求工序09：包装、入库2.4机械加工余量的确定前横架材料为HT200，由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知各加工表面毛坯余量如下所述：1. 前横架B面的单边余量 前横架B面粗糙度Ra25，长247mm，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步铣削即可满足其精度要求。2. 前横架4-M12螺纹的加工余量 前横架4-M12螺纹，因螺纹尺寸不大，故采用实心铸造，由机械制造工艺设计简明手册2.3-20知，4-M12螺纹攻前先钻4-M12螺纹底孔11，再攻4-M12螺纹。3. 前横架M12螺纹的加工余量 前横架M12螺纹，因螺纹尺寸不大，故采用实心铸造，由机械制造工艺设计简明手册2.3-20知，M12螺纹攻前先钻M12螺纹底孔11，再攻M12螺纹。4. 前横架25沉孔的加工余量 前横架25沉孔，由零件图知，锪平即可满足要求，因加工余量比较小，故也采用实心铸造。 5.前横架其他不加工表面，熔模铸造即可满足其精度要求。2.5 确定切削用量及基本工时工序01：熔模铸造（铸件毛坯尺寸：长247mm，宽54mm，高67mm）工序02：粗铣横架的B面1.选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，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，且表面粗糙Ra25，要求不高，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X52K型立式铣床说明书，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475当475r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工序03：钻4M12螺纹底孔11选用10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=0.25mm/r （切削表2.15） 579r/min 按机床选取n=630r/min 切削工时： ，走刀次数=4则机动工时为工序04：锪25沉孔，钻M12螺纹底孔11工步一：锪25沉孔1.选择钻头选择高速钢锪刀，其直径d=25mm 2选择切削用量（1）选择进给量按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表2.7，当铸铁硬度200H有。（2）计算切削速度根据切削用量手册表2.15，当铸铁硬度=200220HBS时，, 切削速度的修正系数为：，故 根据Z525型钻床技术资料（见简明手册表4.2-12）可选择n=545r/mm， 。3计算基本工时 工步二：钻M12螺纹底孔11选用11mm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 （切削表2.15） 579r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时： ，则机动工时为工序05：攻4M12螺纹选择M12mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即f=0.5mm/r663r/min 按机床选取n=630r/min切削工时： ，走刀次数=4则机动工时为工序06：攻M12螺纹选择M12mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即f=0.5mm/r663r/min 按机床选取n=680r/min切削工时： ，则机动工时为工序07：去毛刺工序08：检验至图纸要求工序09：包装、入库第3章 专用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，决定设计锪25沉孔，钻M12螺纹底孔11的钻床夹具。3.1 问题的提出 本夹具主要用于锪25沉孔，钻M12螺纹底孔11，精度要求较不高，故设计夹具时主要考虑如何提高生产效率。3.2夹具的定位方案在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。一：选择定位方案选择已加工好的基准B和两个11孔来定位，所以相应的夹具上的定位元件是支承板、A型固定式定位销和B型固定式定位销，定位分析如下：1、 基准B与支承板相配合，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴移动和Z轴转动。2、 11孔与A型固定式定位销相配合，限制两个自由度，即X轴移动和Z轴移动。3、 另一11孔与B型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即Y轴转动，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。二：分析计算定位误差 1、移动时基准位移误差 （式3-1）式中： A型固定式定位销孔的最大偏差 A型固定式定位销孔的最小偏差 A型固定式定位销孔与A型固定式定位销最小配合间隙代入（式3-1）得： =0.018+0+0.016 =0.034（mm) 2、 转角误差 （式3-2）式中： A型固定式定位销孔的最大偏差 A型固定式定位销孔的最小偏差 A型固定式定位销孔与A型固定式定位销最小配合间隙 B型固定式定位销孔的最大偏差 B型固定式定位销孔的最小偏差 B型固定式定位销孔与B型固定式定位销最小配合间隙其中： 则代入（式3-2）得：则：=0.012493.3夹具的夹紧方案1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。2 .夹紧力的方向的确定： 1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。 2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。3 .夹紧力的作用点的选择： 1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。 2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。 3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。 4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。4. 选择夹紧机构：设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。选用螺栓螺母夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。螺栓螺母夹紧机构的特点：结构简单，制造方便加紧可靠施力范围大；自锁性能好操；扩力比80以上，行程S不受限制；加紧工作慢，效力低。一：选择夹紧方案如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择在心轴的螺杆上用螺母进行夹紧工件。本工序为钻削余量小，钻削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。二：切削力和夹紧力的计算查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa, 即=1547N所需夹紧力，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=1.872，当计算K2.5时，取K=2.5孔轴部分由M10螺母锁紧，查表得夹紧力为12360N=30900N由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3.4机床夹具的总体形式机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。夹具的组成归纳为：1）定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。2）夹紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。3）导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。4） 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。5） 夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。6）其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。一：确定夹具体：夹具总体设计中最后完成的主要元件是夹具体。夹具体是夹具基础件、组成夹具的各种元件、机构、装置都要安装在夹具体上。在加工过程中，它还要承受切削力、夹紧、惯性力及由此而产生的振动和冲击。所以，夹具体是夹具中一个设计、制造劳动量大，耗费材料多，加工要求高的零部件。在夹具成本中所占比重较大，制造周期也长，设计时，应给以足够的重视。1， 夹具体和毛坯结构实际生产中所用夹具体常用的有三种结构。A：铸造结构铸造结构夹具体的优点如下： 可铸出复杂的结构形状。 铸件抗压强度大、抗振性好，特别适用于加工时振动大、切削负荷大的场合。 铸件易于加工，价格低廉，成本低。但铸件生产周期长，因存在铸内应力，易引起变形，影响夹具精度的保持性，因此，夹具体必须进行时效处理。B：焊接结构其优点如下： 容易制造，周期短。 采用钢板、型材，如结构合理，布置得当，可减小质量。由于上述两优点，特别适用于新产品试制或临时急用的场合，以缩短生产周期。此外，一些结构简单的小型夹具，如翻转式钻模、盖板式钻模、可缷式钻模，采用焊接式结构十分有利，因为这些夹具要频繁拆缷翻转，力求结构轻巧耐磨。但焊接结构夹具体在焊接过程中的热变形和残余应力对夹具精度会有不得影响，因此，焊完后要进行退火处理；另外，为提高刚性需加加强筋。C：装配结构装配夹具体是选用夹具专用标准毛坯或标准零件，根据使用要求组装而成，可得到精确的外形和空间位置尺寸。标准毛坯和标准零件可组织专业化生产，这样不但可以大大缩短夹具体的生产周期，还可降低生产成本。要使装配夹具体在生产中得到广泛使用，必须实行夹具零部件的标准化、系列化。（2）对夹具体的基本要求A：一定的形状和尺寸夹具的外形，取决于安装在夹具上的各种元件、机构、装置的形状及它们之间的布置位置。设计时，只要将组成该夹具的所有元件、机构和装置的结构尺寸都设计好并布置好它们在图纸上的位置，就可以由此勾画出夹具体的大致外形轮廓尺寸。因为是单件生产，一般不作复杂计算设计。通常参照类似的夹具结构，按经验类比法估计确定。确定夹具体尺寸时，可参考下面数据。 铸造结构的夹具体，壁厚取825mm，过厚处挖空。 焊接结构用钢板取610mm，刚度不够时加筋板。 夹具体上不加工表面与工件表面之间应有一定间隙，以保证工件与夹具体之间不发生干涉。间隙大小按以下规定选取：a:夹具体、工件都是毛面，间隙取815mm.b:夹具体是毛面，工件是光面，间隙取410mm.B：足够的强度和刚度目的是减小在加工过程中因受切削力、夹紧力等而发生变形或振动。当刚度不够时，可增设加强筋或用框形结构。若用加强筋，其壁厚取0.70.9倍壁厚，高度不大于壁厚5倍。C：良好的结构工艺性以便于制造、装配、并减少加工工时。如夹具体上大平面上要局部加工，可铸出35mm凸台；各加工表面，最好在同一平面内或在同一回转表面上，以便于加工；尽量减少加工表面面积。另外，对于切削量大的工件所使用夹具，要注意应能方便排屑，以免影响安装精度；对于大而重的夹具体，要考虑起吊装置，如吊环螺钉或起重螺栓。 参 考 文 献1.邹青 主编 机械制造技术基础课程设计指导教程 北京： 机械工业出版社 2004，8 2.赵志修 主编 机械制造工艺学 北京： 机械工业出版社 1984，23.孙丽媛 主编 机械制造工艺及专用夹具设计指导 北京：冶金工业出版社 2002，12 4.李洪 主编 机械加工工艺手册 北京： 北京出版社 1990，125.邓文英 主编 金属工艺学 北京： 高等教育出版社 20006.黄茂林 主编 机械原理 重庆： 重庆大学出版社 2002，77.丘宣怀 主编 机械设计 北京： 高等教育出版社 19978.储凯 许斌 等主编 机械工程材料 重庆： 重庆大学出版社 1997，129.廖念钊 主编 互换性与技术测量 北京： 中国计量出版社 2000，110.乐兑谦 主编 金属切削刀具 北京： 机械工业出版社 1992，1211.李庆寿 主编 机床夹具设计 北京： 机械工业出版社 1983，412.陶济贤 主编 机床夹具设计 北京： 机械工业出版社 1986，413.机床夹具结构图册 贵州：贵州人民出版社 1983，714.龚定安 主编 机床夹具设计原理 陕西：陕西科技出版社，1981,715.李益民 主编 机械制造工艺学习题集 黑龙江： 哈儿滨工业大学出版社 1984, 716.周永强等 主编 高等学校毕业设计指导 北京： 中国建材工业出版社 2002,12结束语 通过这次的课程设计，我学到了许多新的知识，同时加深，对旧知识的理解. 一、综合素质的提高 此次课程设计，本人将二年内学到的知识与教学中遇到的问题结合起来，能解决一些以前不能解决的问题，对机械制造有了更深的了解与认识。 二、独立工作能力的提高课程设计要求每个学生均能独立思考，提出自己的独特见解，这是常规教学所无法比拟的。 三、计
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