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左支座的工艺及夹具设计（完工排版）,支座,工艺,夹具,设计,完工,排版
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顾益波：左支座的工艺及夹具设计目录摘要.1序言.2第 1 章 零件的分析.31.1 零件的作用.31.2 零件的工艺分析.31.3 确定毛坯、画毛坯零件图（附图）.3第 2 章 工艺规程设计.52.1 定位基准的选择.52.2 制定工艺路线.52.3 选择加工设备及刀、夹、量具.72.4 加工工序设计.82.5 时间定额计算.92.6 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡.12第 3 章 夹具的设计.133.1 确定设计方案.133.2 计算夹紧力并确定螺杆直径.133.3 定位精度分析.143.4 操作说明.14江苏农林职业技术学院毕业论文（设计）总结.15致谢.16参考文献.17顾益波：左支座的工艺及夹具设计1左支座的工艺及夹具设计摘要摘要摘要：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。左支座加工工艺规程及铣 5mm 槽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：工艺；工序；切削用量；夹紧；定位；误差江苏农林职业技术学院毕业论文（设计）2序言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。左支座加工工艺规程及铣 5mm 槽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。顾益波：左支座的工艺及夹具设计3第第 1 章章 零件的分析零件的分析1.1 零件的作用零件的作用题目所给的零件是机床上的一个左支座，它用螺钉通过 4-13 孔连接于支架上，该零件纵横两方向 5mm 槽使 80mm 孔部分有一定弹性，利用一端 M20 螺纹穿过 21mm02孔，一端与 25H7 配合的样件通过旋紧其上的螺母夹紧，使装在 80H9 孔内的心轴定位夹紧。1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析由附图 1 可知，其材料为 HT200,该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。该零件的主要加工表面为下定位基面 A,以及下端面上的 4-13 的四个孔及 4-20 沉孔，80H9、21 孔和 25H7 孔。其中 80H9 孔与基面 A 有垂直度误差 0.03 要求和尺寸精度直接影响装在 80H9 孔内心轴与 A 面的垂直度。因此加工它们时最好能在一次装夹下将 80 孔与 A 面加工出来。两 13 孔之间的中心距为 1100.5,这就要求钻床夹具定位要求有一定的精度，否则将影响标准件与其配合精度。由参考文献1中有关的面和孔的加工经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。1.3 确定毛坯、画毛坯零件图确定毛坯、画毛坯零件图（附图）（附图）根据零件材料确定毛坯为铸件。又由题目已知零件的年生产纲领 6000 件/年。由参考文献3表 1-4、表 1-5 可知，其生产类型为大批生产。毛坯的铸造方法选用砂型机械造型。又由于支座零件 80 孔需铸出，故还应安放型芯，此外，为清除残余应力，铸造后应安排人工时效。参考文献1表 2.3-6，该种铸件的尺寸公差等级 CT 为 810 级，加工余量等级 MA为 G 级。铸件的分型面选择通过从基准孔轴线，且与侧面平行的面。浇冒口位置分别位于 80孔的上顶面。由参考文献1表 2.3-5，用查表法确定参考面的总余量如表 1-1 所示。表 1-1 各加工表面总余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量说 明A 面140G4.0底面，单侧加工80 孔80H5.0孔降 1 级，单侧加工江苏农林职业技术学院毕业论文（设计）4由参考文献1表 2.3-9 可得铸件主要尺寸的公差，如表 1-2 所示。表 1-2 毛坯主要尺寸及公差主要尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差 CTA 面中心距尺寸1004.01043.280 孔805.0751.6顾益波：左支座的工艺及夹具设计5第第 2 章章 工艺规程设计工艺规程设计2.1 定位基准的选择定位基准的选择（1）精基准的选择80 孔和 A 面既是装配基准，又是设计基准，用它们做精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺规程路线遵循了“基准统一”的原则。此外，A 面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。（2）粗基准的选择考虑到以下几点要求，选择 R55 孔外壁与毛坯上顶面作为粗基准，第一：在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀。第二：装入箱体内的旋转零件与箱体内壁有足够的间隙；此外还应能保证定位准确、夹紧可靠。2.2 制定工艺路线制定工艺路线根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：10 锥销：钻铣；A 面：精车精铣；80 孔：粗镗精镗；21 孔：钻扩铣； 25H7：孔钻扩铰；纵横方向上 5mm 的槽：粗铣；4-13 孔：钻扩铰；M8-7H、M10-7H 螺纹孔：钻孔攻螺纹。因 80 孔与 A 面有较高的垂直度要求，它们易采用工序集中的原则，即分别在一次装夹下将该孔和底面同时加工出来，以保证其位置精度。根据先面后孔，先主后次，先粗后精的原则，将以下槽和 21 孔、25H7 孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，螺纹孔 M8-7H、2-10 铰销放在后面。初步拟定加工工艺路线如表 2-1 下：江苏农林职业技术学院毕业论文（设计）6表 2-1 初步拟定加工工艺路线工序号工 序 内 容铸造时效涂漆10粗车 A 面，留加工余量20粗镗 80 孔，留精加工余量30粗铣 A 面40精扩铰 80 孔50钻 21 孔60铣削 5纵横两槽0270钻扩铰 25 H7 孔，留精加工余量80精铰 25H7 孔90钻孔、攻螺纹加工 M8-7H、M10-7H 螺纹孔100钻 4-13 孔110扩 4-20 沉孔120钻铰 2-10 锥销孔，留加工余量130精铰 2-10 锥销孔140检验入库上述方案遵循了工艺路线拟定的一般原则，但某些工序有些问题还需进一步讨论。如粗车 A 面时，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床上加工时，它们的惯性力较大，平衡较困难；又由于该平面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削，容易引起工艺系统的振动，故改用铣削加工。考虑到 21 孔加工时装夹方便，应先加工 4-13 孔，以利用螺钉定位加工。因为 80 孔加工面与 A 面有垂直度要求，其垂直度误差难以通过精扩铰孔纠正，故对 80 孔精扩铰改为精镗。修改后的工艺路线如表 2-2 下：顾益波：左支座的工艺及夹具设计7表 2-2 修改后的工艺路线工序号工 序 内 容说 明铸造时效涂漆10粗铣 A 面先加工基准面20粗镗 80H9 孔留精扩铰余量30钻 4-13 孔、扩 4-20 沉孔40钻扩 21 孔50钻 M10-7H 和 M8-7H 螺纹底孔60铣削 5mm 纵横两槽0270钻扩铰 25 H7 孔，镗 38、43 平槽粗加工结束80精铣 A 面精加工开始90精镗 80H9 孔提高工艺基准精度100精铰 25H7 孔110攻 M8-7H、M10-7H 螺纹孔120钻铰 2-10 锥销孔次要表面在后面加工130精铰 2-10 锥销孔140检验入库2.3 选择加工设备及刀、夹、量具选择加工设备及刀、夹、量具由于该生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床主，辅以少量专用机床。其生产方式以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各种机床上的装卸及各机床间的传送由人工完成。粗铣 A 面。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用卧铣，选择X62K 卧式铣床（参考文献1表 3.1-73） 。选择直径 D 为 200 的套式面铣刀（参考文献1表 4.4-40） 、专用夹具及游标卡尺。精铣 A 面也选择 X62K 卧式铣床，选择直径 D 为 200 的套式面铣刀，宜采用精铣专用夹具及游标卡尺、刀口形直尺。粗镗 80H9 孔采用卧式镗床 7620K，选择功率为 1.5KW 的 ITA20 镗削头（参考文献1表 3.2-44） 。选择镗通孔的镗刀、专用夹具、游标卡尺。江苏农林职业技术学院毕业论文（设计）8精镗 80H9 孔也采用卧式镗床 7620K，选择功率为 1.5KW 的 ITA200 镗削头。选择镗通孔的镗刀、专用夹具、游标卡尺。钻 4-13 孔、扩 4-20 沉孔，钻扩 21 孔。选用摇臂钻床 Z3025 加工（参考文献1表 3.1-30） 。选用锥柄麻花钻（参考文献1表 4.3-9） 、专用锥柄扩孔复合钻，采用专用夹具及游标卡尺。铣削 5mm 纵横两槽，采用 X62K 卧式铣床（参考文献1表 3.1-73） 。选择切口铣刀02（参考文献1表 5-49） ，采用专用夹具及游标卡尺。钻扩铰 25H7 孔，镗 38、43 平槽选用摇臂钻床 Z3025（参考文献1表 3.1-30） ，选用锥柄麻花钻（参考文献1表 4.3-9）锥柄扩孔复合钻；镗 38、43 平槽选择锥柄机用镗刀、采用专用夹具、快换夹头、游标卡尺及塞规。精铰 25H7 孔还选用摇臂钻床Z3025，选择锥柄螺旋机用铰刀（参考文献1表 5-16） ，采用专用夹具、游标卡尺。M8-7H 螺纹底孔及 M10-7H 螺纹底孔选用摇臂钻床 Z3025 加工（参考文献1表 3.1-30）留 1.0mm 加工余量。选用直柄阶梯麻花钻（参考文献1表 4.6-16） 。采用专用夹具、游标卡尺和塞规检查孔径。攻 M8-7H、M10-7H 螺纹孔选用摇臂钻床 Z3025 加工。采用机用丝锥（参考文献1表 4.6-3） 、丝锥夹头、专用夹具和螺纹塞规。钻铰 2-10 锥销孔留精铰余量，用 Z3025 摇臂钻床（参考文献1表 3.1-30） 。选用锥柄麻花钻（参考文献1表 4.3-9） ，精铰 2-10 锥销孔用直柄螺旋机用铰刀（参考文献1表 5-16） 。采用专用夹具、游标卡尺和塞规检查孔径。2.4 加工工序设计加工工序设计（粗铣 A 面为例）工序：1、粗铣 A 面（1）工件材料：HT200 铸造，HB150225（取 200） 。加工要求：铣削；A 面的粗糙度 Ra 为 3.2m；机床：X62 卧式机床；刀具：200 的套式面铣刀，选铣刀直径为 200，d=50，l=45，z=10，材料为高速钢。（2）计算切削用量确定底面最大加工余量为 4mm，留精余量 1mm，切削深度 dp=3，精加工余量016. 0顾益波：左支座的工艺及夹具设计91.5mm，粗加工后尺寸为 104-3=101，公差等级为 IT12IT14。确定进给量 f参考文献1表 2.4-73，取 200 的套式面铣刀的每齿进给量 fz=0.10.35，z=10-ap=3，则 f= fzz=(0.10.35)10=13.5，取 f=2。确定切削速度 Vc参考文献1表 3.1-74，可知切削材料为 HT200，刀具材料为高速钢的铣削速度为0.250.35，取 0.3m/s，则：Vc=600.3=18m/min。确定机床主轴转速 ns参考文献1表 4-17-1（附表） ，ns= =92.46 取 95r/min。d1810006214. 3181000计算切削力 F参考文献1表 2.2-2，F=6Fza-af0.26doap0.92查表 325（参考文献1） ，6Fz =50,查续表 3-29，a=3mm,且 af=0.2，do =220，=10,则 F=334N。计算切削消耗功率 Pc 为：Pc=FvVc10-3=3340.3=100.2W。2.5 时间定额计算时间定额计算只计算钻 21 孔的定额时间（1）机动时间。参考文献1表 2.5-7 得钻孔的计算公式为tj=fnlll21=ctgkr+(12)1l2D=14，钻盲孔时=02l2l钻 21 孔时：=ctg+1.5=9.3mm1l221o2118=80mm，取=2mm。l2l江苏农林职业技术学院毕业论文（设计）10确定进给量根据文献1表 3-38，查 d1=21mm 时，=0.780.98mm/r,根据机床说明书，现取f=0.9mm/r。f切削速度根据文献1表 3-42 可知，灰铸铁 HT200 用高速工具钢钻削时的切削速度：V=0.36m/s，Vc= V60=21m/min。切削时主轴转速:n=318r/min。dVc1000d211000由机床说明书取 n=318r/min。故实际切削速度 V= =20.97m/min。1000nwd将以上数据代入公式 tj=，得总机动时间 tj也就是基本时间 Tb：fnlll21tj=0.32min9 . 031823 . 980（2）辅助时间。参考文献1表 2.5-41 确定如下表 2-3 所示：表 2-3 辅助时间钻 21 孔操作内容每次需用时间操作次数时 间主轴变速0.025变换进给量0.02510.025移动摇臂0.01510.015升降钻杆0.01510.015装卸套筒刀具0.0610.06卡尺测量0.110.1塞规测量0.25开停车0.015主轴运转0.02消除铣屑0.04装卸工件时间由参考文献1表 2.5-42 取 1.5min。则：顾益波：左支座的工艺及夹具设计11Ta=0.025+0.015+0.015+0.06+0.1+1.5=1.715min（3）作业时间。TB=Tb+Ta=0.32+1.715=2.035(min)（4）布置工作地时间 Ts。参考文献3取=3%。则：Ts= TB=2.0353%0.061（5）休息与生理需要时间 Tr。由参考文献3取=3%。则：Tr= TB=2.0353%0.061（6）准备与终结时间 Te。参考文献1表 2.5-44，取各部分时间为：中等件 33min；摇臂 2min；使用回转夹具 10min；试刀 5min。由题目已知生产批量生产为 6000 件，则：Te/n=(33+2+10+5)/60000.0083min（7）单件时间 Tp。Tp=Tb+Ta+Ts+Tr=（0.32+1.715+0.061+0.061）=2.157min（8）单件计算时间 Tc。Tc=Tp+Te/n=2.157+0.0083=2.1653min江苏农林职业技术学院毕业论文（设计）122.6 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡图 2-1 机械加工工艺过程卡顾益波：左支座的工艺及夹具设计13第第 3 章章 夹具的设计夹具的设计本次设计的夹具为第 60 道工序铣 5mm 槽。该夹具适用于 X62k 卧式铣床。3.1 确定设计方案确定设计方案这道工序所加工的基准 A 面在顶面上，且与 80H9 孔的轴线垂直。按照基准重合原则并考虑到目前没有基准面，为避免定位误差增大，所以把顶面清除平整，工作台面清除干净。从对工件的结构形状分析，若工件倒装放入夹具内，定位夹紧比较稳定，可靠，也容易实现，待夹紧后需要用压板紧固在工作台面上，满足工作要求。因为加工 5mm 槽的期间，4-10 孔，已经加工好，我们可以以已经加工好的 2 个10 孔和底面为定位基准，即采用经典的一面 2 销定位。采用开口压板压紧3.2 计算夹紧力并确定螺杆直径计算夹紧力并确定螺杆直径参考文献4表 1-2-11，因夹具的夹紧力与切削力方向垂直，实际所需夹紧力 F夹夹与切削力 F 之间的关系为：F夹夹= 21FKWk：实际所需夹紧力F ：切削力K ：安全系数：夹紧元件与工件间的摩擦系数1：工件与夹具支撑面间的摩擦因数（参考文献【6】表 1-2-12）2,=0.16-0.1812K=K0K1K2K3K4K5K6K0=1.2-1.5，K1=1.2，K2=1.0-1.9，K3=1.2（断续切削） ，K4=1.3（手动夹紧） ，K5=K6=1.0由前面的计算可知 F=334N所以 F夹夹 =3900N21FK参考文献4表 1-24，从强度考虑，因一个 M10 的螺栓能承受 3954N 的许用夹紧力，江苏农林职业技术学院毕业论文（设计）14所以用 M10 的螺栓完全满足要求。但从夹具的刚度及整体对称性考虑，这里选用 M20 的螺栓。3.3 定位精度分析定位精度分析 5mm 槽是在一次装夹下完成粗加工的，它们之间的位置精度由上顶面和工作台面保证，与其有关的专用夹具尺寸如 110mm、55mm 的尺寸公差参考文献4表 1-10-1，取工件公差的 1/4，即夹具尺寸公差为0.125mm。3.4 操作说明操作说明将工件反装，置入夹具的型槽内，使工件的底面平稳置于工作台面上，圆内侧与夹具紧密接触，用螺栓分别紧固工件，用压板把夹具工件体紧压到工作台上。 图 3-1 装配图顾益波：左支座的工艺及夹具设计15总结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。 这次毕业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。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得
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