机械制造技术课程设计-右支架加工工艺及铣开夹具设计

1、目录第1章 绪论11.1引言11.2机械加工工艺规程的作用11.3研究方法及技术路线21.4课题背景及发展趋势3第2章 工艺规程设计52.1毛坯的制造形式52.2零件分析52.3 基面的选择62.3.1 粗基准的选择原则62.3.2精基准选择的原则62.4制定工艺路线72.5确定各工序的加工余量82.6确定切削用量及基本工时10第3章 右支架的夹具设计203.1定位基准的选择203.2定位元件的设计203.3切削力及夹紧力的计算213.4 误差分析213.5 夹具设计及操作简要说明21总 结23致 谢2426第1章 绪论全套图纸加V信 sheji1120或扣 33463894111.1引言制造

2、技术的重要性是不言而喻的，它与当今的社会发展密切相关。现代制造技术是当前世界各国研究和发展的主题，特别是在市场经济的今天，它更占有十分重要的地位。人类的发展过程是一个不断制造的过程，在人类发展的初期，为了生存，制造了石器以便于狩猎，此后，出现了陶器，铜器，铁器，和一些简单的机械，如刀，剑，弓，箭等兵器，锅，壶，盆，罐等用具，犁，磨，碾，水车等农用工具，这些工具和用具的制造过程都是简单的制造过程，主要围绕生活必需和存亡征战，制造资源，规模和技术水平都非常有限。随着社会的发展，制造技术的范围，规模的不断扩大，技术水平的不断提高，向文化，艺术，工业发展，出现了纸张，笔墨，活版，石雕，珠宝 ，钱币金银

3、饰品等制造技术。到了资本主义和社会主义社会，出现了大工业生产，使得人类的物质生活和文明有了很大的提高，对精神和物质有了更高的要求，科学技术有了更快更新的发展，从而与制造工艺的关系更为密切。蒸汽机的制造技术的问世带来了工业革命和大工业生产，内燃机制造技术的出现和发展形成了现代汽车，火车和舰船，喷气涡轮发动机制造技术促进了现代喷气客机和超音速飞机的发展，集成电路制造技术的进步左右了现代计算机的水平，纳米技术的出现开创了微创机械的先河，因此，人类的活动与制造密切相关，人类活动的水平受到了限制，宇宙飞船，航天飞机，人造飞机，人造卫星以及空间工作站等技术的出现，使人类活动走出了地球，走向太空 。1.2机

4、械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程是指规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。制订工艺规程的原则是保证图样上规定的各项技术要求，有较高的生产效率，技术先进，经济效益高，劳动条件良好。制订工艺规程的程序：1、 计算生产纲领，确定生产类型2、 分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查3、 确定毛坯种类、形状、尺寸及精度4、 制订工艺路线5、 进行工序设计（确定各工序加工余量、切削用量、工序尺寸及公差、选择工艺装备，计算时间定额等。）1.3研究方法及技术路线1. 深入生产实践调查研究 在深入生产实践调查研究中，应当掌握下面一些资料：工程图纸，工艺文件，生产纲领，制造与使用夹具情况等。2.

5、 制订工艺工艺规程的程序计算生产纲领，确定生产类型，分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查，确定毛坯的种类，形状，尺寸及精度，拟定工艺路线（划分工艺规程的组成，选择的定位基准，选择零件表面的加工方法，安排加工顺序，选择机床设备等），进行工序设计（确定各工序加工余量，切削余量，工序尺寸及工差，选择工艺装备，计算时间定额等），确定工序的技术要求及检验方法，填写工艺文件。3. 确定工件的夹紧方式和设计夹紧机构夹紧力的作用点和方向应符合夹紧原则。进行夹紧力的分析和计算，以确定加紧元件和传动装置的主要尺寸。4. 确定夹具其他部分的结构形式如分度装置，对刀元件和夹具体等5. 绘制夹具总装配图在绘制总装配图

6、时，尽量采用1：1比例，主视图应选取面对操作者的工作位置。绘图时，先用红线或双点划线画出工件的轮廓和主要表面，如定位表面，夹紧表面和被加工表面等。其中，被加工表面用网纹线或粗实线画出加工余量。工件在夹具上可看成是一个假想的透明体，按定位元件，导向元件，夹紧机构，传动装置等顺序， 画出具体结构。6. 标注各部分主要尺寸，公差配合，和技术要求7. 标注零件编号及编制零件明细表在标注零件编号时。标准件可直接标出国家标准代号。明细表要注明夹具名称，编号，序号，零件名称及材料，数量等。8. 绘制家具零件图拆绘夹具零件图的顺序和绘制夹具总装配图的顺序相同。1.4课题背景及发展趋势机床夹具是在切削加工中，用

7、以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧的工艺装备。它的重要作用是：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，冲锋发挥和扩大机床的工艺性能。因此夹具在机械制造中占有重要的地位。机床夹具的设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项技术措施。我们在设计中也应该注意一些重要方法，我们必须深入生产实践调查研究，因为，这样有利于我们掌握一些重要资料，例如： （1）工件的图纸详细阅读图纸，了解工件被加工表面的技术要求，该件在机械中的位置和作用，以及装配中的特殊要求。（2）工艺文件了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件已加工面及及待加工面的状况，基准面的选择状

8、况，可用的机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。（3）生产纲领夹具的结构形式应与工件批量大小相适应，做到经济合理。（4）制造与使用夹具的状况等。我深刻明白要想做好这次夹具设计，我也要了解并注意设计夹具出现的问题，对夹具最基本的要求是：工件的定位准确，定位精度满足加工要求，工件夹紧牢固可靠，操作安全方便，成本低廉。工件夹具中的定位精度，主要是定为基准是否与工序基准重合，定位基准的形式和精度，定位元件的形式和精度，定位元件的布置方式，定位基准与定位元件的配合状况等因素有关。这些因素所造成的误差，可以通过数学计算求得。在采取提高定位精度的措施时，要注意到夹具制造上的可能性。在总的定位

9、精度满足加工要求的条件下，不要过高的提高工件在夹具中的定位精度。夹具在机床上的定位精度，和刀具在夹具上的导向精度也不应忽视。夹具在机床上的定位精度，主要与定位元件表面与机床配合处的位置精度。夹具与机床连接处的配合间隙等因素有关。因此，提高夹具制造精度，减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。如果定位精度要求很高，而通过提高夹具制造精度的措施已不可能或不合理时，应采用调整法或就地加工法解决，即在安装夹具时找正定位表面的准确位置，或在夹具安装后加工定位表面，使夹具在机床上获得高精度定位。刀具在夹具上的导向精度通常利用导向元件或对刀元件来保证。因此影响刀具在夹具上的导向精度的因素有：导套中心到定

10、位元件产生变形等。夹具中出现过定位时，可通过撤销多余定位定位元件，使多余定位元件失去限制重复自由度的能力，增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。第2章 工艺规程设计2.1毛坯的制造形式零件材料为铸钢，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9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. 2零件分析要对该零件的槽、平面和孔进行加工。具体加工要求如下：顶面A 粗糙度12.5底面B 粗糙度Ra12.5工艺凸台面C 粗糙度12.5Ø49孔 粗糙度12.5Ø55孔 粗糙度1.6Ø59槽 粗

11、糙度12.52-Ø43.5孔 粗糙度12.56- Ø20孔 粗糙度12.54- Ø21孔 粗糙度12.54- M202螺纹 右支架座与上盖的结合面 粗糙度12.5 技术要求：1.硬度156217HBW;2.未注拔模斜度3，未注圆角R3R5；3.43.5轴线对55轴线的垂直度公差为0.2/100;4.各轴线从其名义位置向任意方向的偏移a.螺孔M20不大于0.2；b. 20不大于0.5；5.线性未注尺寸公差GB/T 1804-m;6.未注形位公差为GB/T 1184-k;7.在B面上打上技术检验印记；8.非加工面涂以红色防锈漆；2.3 基面的选择基面的选择是工艺规程设

12、计中的重要工作之一。基面选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。2.3.1 粗基准的选择原则1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面 之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2）如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3）如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4）选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5）粗基准一般只能使用一次，特别是

13、主要定位基准，以免产生较大的位置误差。由以上及零件知，选用底面B作为定位粗基准。2.3.2精基准选择的原则选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。精基准选择应当满足以下要求：1） 用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。2） 当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。3） 当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。4） 为获得均匀的加工余

14、量或较高 的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。5） 有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。由上及零件图知，选用底面B与55孔一部分短孔作为定位精基准。2.4制定工艺路线 该支架具备较高的强度与抗冲击能力，毛坯件为铸件，材料为ZG310-570，公差等级为CT9级，零件的外形尺寸及技术要求参考零件图，由零件图知，该零件结构比较复杂，加工工序较多，在安排在零件工艺路线的过程中，主要考虑以下几个方面：1、底面B与55孔一部分短孔为精基准，同时底面也是粗基准。根据“先面后孔”和“基面先行”的原则，首先加工顶面A与底面B，底面B与工艺凸台面C属

15、于同一平面，装夹后一次加工。2、支架加工表面中55孔精度最高，一切工序都是围绕保证该孔的精度来安排。根据“先主后次”的原则，55孔应安排在工艺路线的前面进行，但不能一次加工到尺寸要求，否则在后续工序中利用该表面定位时，可能受到损伤。3、“先粗后精”是针对整个工艺路线而言的，而并非针对某一表面而言。对于55孔，它是其他次要表面加工的基准，必须先加工。加工时可将55孔半加工后作为统一的精基准来加工其他次要表面，之后再对其精加工至图纸要求。4、正确进行工序划分。在制订工艺路线时，要经过充分比较，认证，选择其中一种最佳的方案。同样，在选择加工方式及局部工艺路线时，也要对不同方案进行分析，确定最佳。最终

16、工艺方案如下：工序01铸造工序02退火工序03铣顶面A工序04铣底面B与工艺凸台面C工序05镗49孔；镗退刀槽；粗镗、半精镗55孔工序06扩2-36孔至2-43.5；倒角C2工序07钻6-20孔工序08钻4-21孔深43、钻、攻4-M20螺纹（攻丝有效深度不小于27）工序09精镗55孔、倒角C2工序10将支架上盖与支架座铣断工序11去毛刺工序12非加工表面上涂上红色防锈漆工序13检验至图纸要求工序14入库2.5确定各工序的加工余量1. 顶面A的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT9级，表面粗糙度Ra为12.5，加工余量为MA-E级

17、。一步铣削即可满足其精度要求。2. 底面B的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得铸件的单边加工余量Z=2.0mm, 铸件尺寸公差为CT9级，表面粗糙度Ra为12.5，加工余量为MA-E级。一步铣削即可满足其精度要求。3. 工艺凸台面C的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得铸件的单边加工余量Z=2.0mm, 铸件尺寸公差为CT9级，表面粗糙度Ra为12.5，加工余量为MA-E级。一步铣削即可满足其精度要求。4. Ø49孔的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT9级，表面粗糙度Ra为12.5，加工余量为

18、MA-E级。一步镗削即可满足其精度要求。5. Ø55孔的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT9级，表面粗糙度Ra为1.6，加工余量为MA-E级。三步镗削即粗镗半精镗精镗方可满足其精度要求。粗镗 单边余量Z=1.0半精镗 单边余量Z=0.75精镗 单边余量Z=0.256. Ø59槽的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT9级，表面粗糙度Ra为12.5，加工余量为MA-E级。一步镗削即可满足其精度要求。7. 2-Ø43.5孔的加工余量查机械制造

19、工艺设计简明手册表2.2-4得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT9级，表面粗糙度Ra为12.5，加工余量为MA-E级。一步扩削即可满足其精度要求。9. 6- Ø20孔的加工余量因孔的尺寸不大于30，故采用实心铸造。10. 4- Ø21孔的加工余量因孔的尺寸不大于30，故采用实心铸造。 11. 4- M202螺纹的加工余量因螺纹的尺寸小于30，故采用实心铸造。12. 右支架座与上盖的结合面因右支架座与上盖是一起铸造，故结合面铸成一体。13其他不加工表面，铸造即可满足其精度要求。2.6确定切削用量及基本工时工序01铸造工序02退火工序03铣顶面A1. 选择刀具

20、刀具选取端面铣刀，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度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1000当1000r/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04铣底面B与工艺凸台面C1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度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1000当1000r/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05镗49孔；镗退刀槽；粗镗、

21、半精镗55孔；工步一：镗45孔至491) 切削深度 单边余量为Z=2.0mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 578r/min与753r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时， t=i ;其中l=6mm; =2.0mm; =3mm; t=

22、0.023(min)工步二：镗退刀槽1) 切削深度 单边余量为Z=4.0mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 480r/min与753r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时， t=i ;其中l=3mm; =4.0mm; =0mm; t=

23、0.018(min)工步三：粗镗51孔至53孔1) 切削深度 单边余量为Z=1.0mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 535r/min与753r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时， t=i ;其中l=91mm; =1.0mm; =1

24、mm; t=0.233(min)工步四：半精镗53孔至54.51) 切削深度 单边余量为Z=0.75mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 520r/min与753r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时， t=i ;其中l=91mm; =

25、0.75mm; =1mm; t=0.232(min)工序06扩2-36孔至2-43.5；倒角C2工步一：2-36孔至2-43.5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，并按坐标镗床说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：倒角C2工序07钻6-20孔确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工20孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z3025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

26、工时为工序08钻4-21孔深43、钻、攻4-M20螺纹（攻丝有效深度不小于27）工步一：钻4-21孔深43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21孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z3025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：钻4-M20螺纹（攻丝有效深度不小于27）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V=50m/min（切削表2.15） 按机床选取 切削工时：，则机动工时为工步三：攻4-M20螺

27、纹（攻丝有效深度不小于27） 选择M20高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即V=50m/min（切削表2.15） 按机床选取 切削工时：，则机动工时为工序09精镗55孔、倒角C2工步一：精镗54.5孔至551) 切削深度 单边余量为Z=0.25mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 515r/min与7

28、53r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时， t=i ;其中l=91mm; =0.25mm; =1mm; t=0.231(min)工步二：倒角C2工序10将支架上盖与支架座铣断1、选择刀具刀具选取锯片铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书，其功率为为1.1kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1000当1000r/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11去毛刺工序12非加工表面上涂上红色防锈漆工序13检验至图纸要求工

29、序14入库第3章 右支架的夹具设计对于成批生产的零件，大多采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，亦可部分采用通用夹具。本加工工艺规程中，所用夹具均为专用夹具，需专门设计、制造，这里对支架上盖与支架座铣开的夹具进行分析。3.1定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的

30、技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。由零件图和工艺过程得，选55端面和右端面及43.5端面作为定位基准。3.2定位元件的设计本工序选用的定位基准为选55端面和右端面及43.5端面定位，所以相应的夹具上的定位元件应是支承板和A型固定式定位销。因此进行定位元件的设计主要是对支承板和A型固定式定位销进行设计。夹紧则是用螺杆、螺母、圆垫圈、弹簧、调节支承、移动压板和带肩螺母组成的夹紧机构来完成。1、 55端面与支承板相配合，限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。2、 右端面与A型固定式定位销相配合，限制两个自由度，即X 轴移动

31、和Z轴转动。3、 43.5端面与A型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即Y轴移动。工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。3.3切削力及夹紧力的计算查表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K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M12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 误差分析一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，

32、即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，。已知孔的形状公差为0.28，根据经验公式，易知此结果符合。3.5 夹具设计及操作简要说明 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。本道工序铣床夹具选择用螺杆、螺母、圆垫圈、弹簧、调节支承、移动压板和带肩螺母组成的夹紧机构夹紧工件。本工序为铣削余量小，铣削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。总 结这次设计使我收益不小，为我

33、今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以