机械制造技术课程设计-支架机械加工工艺规程及铣上端面夹具设计

机床夹具简介全套图纸加V信153893706或扣3346389411机床夹具的主要功能机床夹具已成为机械加工时的重要装备，同时是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术也正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。机床夹具的主要功能是使工件定位夹紧，使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置，保证其被加工表面达到工序所规定的技术要求，工件定位后，经夹紧装置施力于工件，将其固定夹牢，使其在加工过程中不致因切削力、重力、离心力等外力作用而发生位置改变。为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。安装方法有找正法和用专用夹具，找正法用于单件、小批生产中，而专用夹具用于生产批量较大或特殊需要时。机床夹具的组成1.定位支承元件确定工件在夹具中的正确位置并支承工件。2.夹紧装置将工件夹紧不发生移动。3.对刀或导向元件保证刀具与工件加工表面的正确位置。4.夹具体将夹具的所有组成部分组成一体，并保证它们之间的相对位置关系。夹具设计的步骤和基本要求夹具设计的基本要求夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、工人的劳动强度、生产率和加工成本。因此对设计的夹具，提出以下几点基本要求。1.能稳定可靠地保证工件的加工技术要求。若工件达不到加工技术要求，成为废品，则夹具设计是失败的，该夹具不能用与生产。2.操作简单，便于工件安装，减轻工人的劳动强度，节省工件安装时间，降低辅助工时，保证高的生产效率。3.具有良好的工艺性，便于制造，降低夹具制造成本，从而降低分摊在工件上的加工成本。为保证上述基本要求，夹具的生产过程应按下面程序进行：夹具生产任务书—夹具的结构设计—使用、制造部门会签——夹具制造——夹具验收——生产使用。夹具生产任务书是由工艺人员在编制工艺规程时，根据生产需要而提出的。任务书中包含内容有设计理由、使用车间、使用设备，该夹具所使用工件工序的工序图并在工序图上要标明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基准、夹紧点。这是设计夹具的依据，也是验收制造夹具的依据。夹具结构设计是设计人根据夹具设计任务书的加工要求，提出几种可行方案、分析比较、进行误差计算，以确定出合理方案，进行设计。夹具结构设计完成后，要会同使用部门、制造部门就夹具的结构合理性、结构工艺性和经济性进行审核、会签、交付制造。制成的夹具要同设计人员。工艺人员、使用部门、制造部门共同进行验证。当确认夹具可保证工件该工序加工要求，能保证生产率、操作方便、安全，就可交付生产车间使用。夹具的设计步骤当接到夹具设计任务书后，按下面6个步骤，逐步设计。1.明确设计任务，收集研究设计的原始资料。原始资料包括如下内容。A：加工零件的零件图、毛坯图及加工工艺过程，所设计夹具应有的工序图，并了解该工序所使用的设备、刀具、量具、其他辅具以及该工序的加工余量、切削用量、加工要求、生产节拍等参数。B：了解零件的生产类型，就是决定夹具采用简单结构或复杂结构的依据。若属大批量生产，则力求夹具结构完善、生产率高或是单件小批量生产或急于应付生产，则夹具结构应简单，以便迅速制造交付使用。C：收集该夹具所用机床的资料，主要指与夹具连接部分的安装尺寸。如铣床夹具要安装在工作台上，要收集工作如大小，工作如T形槽及槽距，以及机床的技术参数。D：收集所使用刀具的资料如刀具的精度、安装方式、使用要求及技术条件等。E：收集国内外同类型夹具资料，吸收其中先进而又能结合本厂情况的合理部分。F：了解本厂制造夹具的能力和使用的条件，如夹具制造的条件及精度水平，有无压缩空气压值等。G：收集有关夹具部件的标准（包括国标、部标、企标、厂标），典型夹具结构图册等。2.确定夹具结构方案，绘制结构草图，其主要内容如下。A：根据工件加工尺寸、要求和开关，确定工件的定位方式，选择或设计定位元件，计算定位误差。B：确定刀具的引导方式及引导元件（指钻夹具、铣夹具）。C：确定工件夹紧方式，选择或设计夹紧机构，计算夹紧力。D：确定其他装置（如分度装置、顶出装置）的结构型式。E：确定和设计其他结构，如铣床夹具与机床的连接装置、对刀装置。在确定夹具结构的各组成部分时，可提出几种不同方案，分别画出草图，进行分析比较，从中选择出合理方案。3.绘制夹具总图。应注意以下几点。A：绘制夹具总图，尽量按1：1绘制，以保证直观性。B：主视图尽量符合操作者的正面位置。C：工件轮廓用双点画线绘制，并视为假想透明体，不影响其他元件的绘制。D：绘图顺序为：工件——定位元件——引导元件——夹紧装置——其他装置——夹具体。4.标注总图上的尺寸、公差与配合和技术条件。夹具总图结构绘制完成后，需标注五类尺寸和四类技术条件。5.编写零件明细表。明细表应包括零件序号、名称、代号（指标准件代号或通用件代号）、数量、材料、热处理、质量等。6.绘制总图中非标准件的零件图。零件的分析零件的分析支架起支撑作用的构架肝小叶支架。主要应用于固定建筑及结构中管道电缆的支架，提升空间利用、生产效率等，又可分为一般支架和成品支架等分类。零件的主次表面图1-1支架零件图支架所有加工表面现分述如下：1.支架上端面2.支架Ф25端面3.支架68×58端面4.支架Ф35H8孔5.支架宽22U型槽6.支架宽36U型槽7.支架R10U型槽8.支架M8-6H螺纹零件表面的技术要求序号加工表面尺寸精度粗糙度1上端面0.03Ra3.22Ф25端面—Ra12.5368×58端面0.05Ra3.24Ф35H8孔Ra3.25宽22U型槽—Ra12.56宽36U型槽—Ra12.57支架R10U型槽—Ra12.58M8-6H螺纹—Ra12.5计算生产纲领、确定生产类型生产纲领生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算。N=Qn(1+a+)式中：N——零件的生产纲领（件/年）Q——机器产品的年产量（台/年）n——每台产品中该零件的数量（件/台）a——备品百分率——废品百分率生效率分析

1）标准工时：标准工时=标准作业时间+辅助时间

a\标准工时：标准工时=生产一个良品的作业时间。b\标准工时=正常工时+宽放时间=正常工时×（1+宽放率）c\工厂使用的宽放率一般在10%～20%，对一些特殊的工种，如体力消耗较大的工种，宽放率可适当放宽一些d\正常工时是人工操作单元工时+机器自动作业工时的总和。2生产率＝（产出数量×标准工时）÷（日工作小时×直接人工数）×100%

生产类型根据生产纲领的大小，可分为三种不同的生产类型：1.单件生产：少量地制造不同结构和尺寸的产品，且很少重复。如新产品试制，专用设备和修配件的制造等。2.成批生产：产品数量较大，一年中分批地制造相同的产品，生产呈周期性重复。而小批生产接近于单件生产，大批生产接近于大量生产。3.大量生产：当一种零件或产品数量很大，而在大多数工作地点经常是重复性地进行相同的工序。生产类型的判别要根据零件的生产数量（生产纲领）及其自身特点，具体情况见表1-1。表1-1：生产类型与生产纲领的关系生产类型重型（零件质量大于2000kg）中型（零件质量为100-2000kg）轻型（零件质量小于100kg）单件生产小于等于5小于等于20小于等于100小批生产5-10020-200100-500中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-50005000-50000大量生产大于1000大于5000大于50000零件是轻型零件，根据表1-1可知生产类型为大量生产。制订工艺路线确定毛坯的制造形式零件材料为HT200灰铸铁，铸件有多种分类方法：按其所用金属材料的不同，分为铸钢件、铸铁件、铸铜件、铸铝件、铸镁件、铸锌件、铸钛件等。而每类铸件又可按其化学成分或金相组织进一步分成不同的种类。如铸铁件可分为灰铸铁件、球墨铸铁件、蠕墨铸铁件、可锻铸铁件、合金铸铁件等；按铸型成型方法的不同，可以把铸件分为普通砂型铸件、金属型铸件、压铸件、离心铸件、连续浇注件、熔模铸件、陶瓷型铸件、电渣重熔铸件、双金属铸件等。其中以普通砂型铸件应用最多，约占全部铸件产量的80%。而铝、镁、锌等有色金属铸件，多是压铸件。定位基准选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确、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。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，选用支架上端面、前端面和右端面作为定位粗基准。精基准选择的原则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。由精基准选择原则及支架零件图知，选择后端面、Ф35H8孔作为定位精基准。各加工表面加工余量1.支架上端面的加工余量查《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=3.0m,铸件尺寸公差为CT9级，表面粗糙度Ra3.2。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，两步铣削（即粗铣、半精铣）方可满足其精度要求。粗铣单边余量Z=2.5mm半精铣单边余量Z=0.5mm2.支架68×58端面的加工余量查《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=3.0mm,铸件尺寸公差为CT9级，表面粗糙度Ra3.2。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，两步铣削（即粗铣、精铣）方可满足其精度要求。粗铣单边余量Z=2.5mm精铣单边余量Z=0.5mm3.支架Φ35H8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=2.5mm,铸件尺寸公差为CT9级，表面粗糙度Ra3.2。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-6，两步镗削（即粗镗、半精镗）方可满足其精度要求。粗镗单边余量Z=2.0mm半精镗单边余量Z=0.5mm4.支架Φ25端面的加工余量查《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=3.0mm,铸件尺寸公差为CT9级，表面粗糙度Ra12.5。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。5.支架宽22U型槽的加工余量采用实心铸造,铸件尺寸公差为CT9级，表面粗糙度Ra12.5。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。6.支架宽36U型槽的加工余量采用实心铸造,铸件尺寸公差为CT9级，表面粗糙度Ra12.5。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。7.支架R10U型槽的加工余量采用实心铸造,铸件尺寸公差为CT9级，表面粗糙度Ra12.5。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。8.支架M8-6H螺纹的加工余量采用实心铸造,铸件尺寸公差为CT9级，表面粗糙度Ra12.5。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-6和2.4-20，两步钻削（即钻、攻丝）方可满足其精度要求。首先钻M8-6H螺纹底孔Ф6.8，再攻M8-6H螺纹。制定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。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线：工序01：铸造工序02：时效处理工序03：粗镗Ф30孔至Ф34；半精镗Ф34孔至Ф35H8工序04：镗顶部Ф30孔至Ф35工序05：粗铣上端面工序06：粗铣68×58端面工序07：铣Ф25端面工序08：铣宽22U型槽；铣宽36U型槽工序09：铣R10U型槽；铣120°切口工序10：钻M8-6H螺纹底孔Ф6.8；攻M8-6H螺纹工序11：半精铣上端面工序12：半精铣68×58端面工序13：去毛刺工序14：检验至图纸要求并入库选择切削用量、确定时间定额工序03：粗镗Ф30孔至Ф34；半精镗Ф34孔至Ф35H8工步一：粗镗Ф30孔至Ф34所选刀具为YT5硬质合金圆形镗刀1.确定切削深度2.确定进给量根据表1.5，=0.15～0.30mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择=0.27mm/r3.确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=200，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则≈47m/min≈440r/min按T68机床上的转速，选择4.基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=68mm，=2.0mm，=3mm，=0，=0.27mm/r,，走刀次数工步二：半精镗Ф34孔至Ф35H8所选刀具为YT5硬质合金、直径为20mm的圆形镗刀1.确定切削深度2.确定进给量根据表1.5，=0.15～0.30mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择=0.19mm/r3.确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=300，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则≈70m/min≈637r/min按T68机床上的转速，选择4.基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=68mm，=0.5mm，=3mm，=0，=0.19mm/r,，走刀次数工序04：镗顶部Ф30孔至Ф35所选刀具为YT5硬质合金圆形镗刀1.确定切削深度2.确定进给量根据表1.5，=0.15～0.30mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择=0.27mm/r3.确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=200，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则≈47m/min≈428r/min按T68机床上的转速，选择4.基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=26mm，=2.5mm，=0mm，=0，=0.27mm/r,，走刀次数工序05：粗铣上端面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决定铣削深度毛坯余量Z=3.0，表面粗糙Ra3.2，粗铣单边余量2.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为粗铣，故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＝150当＝150r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序06：粗铣68×58端面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决定铣削深度毛坯余量Z=3.0，表面粗糙Ra3.2，粗铣单边余量2.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为粗铣，故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＝150当＝150r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序07：铣Ф25端面1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8，，2.决定铣削用量①决定铣削深度毛坯余量Z=3.0，表面粗糙Ra12.5，故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＝118当＝118r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序08：铣宽22U型槽；铣宽36U型槽工步一：铣宽22U型槽1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8，，2.决定铣削用量①决定铣削深度毛坯余量Z=11，表面粗糙Ra12.5，故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＝150当＝150r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步二：铣宽36U型槽1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8，，2.决定铣削用量①决定铣削深度毛坯余量Z=7，表面粗糙Ra12.5，故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＝95当＝95r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序09：铣R10U型槽；铣120°切口工步一：铣R10U型槽1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8，，2.决定铣削用量①决定铣削深度毛坯余量Z=10，表面粗糙Ra12.5，故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＝150当＝150r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步二：铣120°切口1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8，，2.决定铣削用量①决定铣削深度毛坯余量Z=4，表面粗糙Ra12.5，故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＝150当＝150r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序10：钻M8-6H螺纹底孔Ф6.8；攻M8-6H螺纹工步一：钻M8mm螺纹底孔Ф6.8确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为工步二：攻M8mm螺纹确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取故实际切削速度为切削工时：，，盲孔时，走刀次数i=1则机动工时为工序11：半精铣上端面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决定铣削深度毛坯余量Z=3.0，表面粗糙Ra3.2，粗铣单边余量2.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为半精铣，故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＝235当＝235r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序12：半精铣68×58端面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决定铣削深度毛坯余量Z=3.0，表面粗糙Ra3.2，粗铣单边余量2.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为半精铣，故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＝235当＝235r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为铣上端面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，决定设计工序11：半精铣支架上端面的铣床夹具。专用夹具的提出本夹具主要用于半精铣支架上端面，粗糙度为Ra3.2，精度要求一般靠上，故设计夹具时，既要考虑如何提高生产效率，也要考虑支架上端面质量问题。定位误差分析基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以Φ35H8孔在轴上定位半精铣支架上端面，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算式中——基准位移误差，mm——孔的最大直径，mm——轴的最小直径，mm=0.057mm基准不重合误差加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为=式中——基准不重合误差，mm——工件的最大外圆面积直径公差，mm=切削力和夹紧力计算查表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5380N==13450N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。夹具操作说明如前所述，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。本道工序为铣床夹具选择由六角螺母、圆垫圈、心轴和快换垫圈等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。总结俗话说“凡事必亲躬”,唯有自己亲自去做的事，才懂得其过程的艰辛。通过做这次大作业，我着实遇到了不少的困难，构思、定数据、画图、写论文等都得自己去做。每天泡在图书馆，找例证、查资料，个中自有不少困难，而这些难题都是课本中所不曾提到过的。开始时，由于书本上没有任何提示，我甚至不知道从何入手，只能与同学们相互切磋，这样我慢慢地入了门，进而也可以自己搞定了。这其中有一个习惯问题最需要克服。众所周知，课堂、书本给我们的都是一种确切的数据，但实际上你去做的时候就会发现它们都是经验性的，也就是说需要你根据从资料上查得的范围靠经验自己去定