机械制造技术课程设计-支架加工工艺及铣宽5槽夹具设计

前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。支架及其铣宽5槽的夹具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毕业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。本设计选用支架来进行工艺编制与夹具设计，以说明书、绘图为主，设计手册与国家标准为附来进行详细说明。全套图纸加V信153893706或扣3346389411第1章工艺规程制定1.1机械加工工艺规程制订1、工艺规程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。2、制订工艺规程的原则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。3、制订工艺规程的原始资料4、制订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；拟订工艺路线（划分工艺过程的组成、选择定位基准、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、工序尺寸及公差，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。1.2机械加工工艺规程的组成工艺过程由若干个按着一定顺序排列的工序组成。工序是工艺过程的基本单元，也是生产组织和计划的基本单元。工序又可细分为若干个安装、工位及工步等。工序一个或一组人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的一部分工艺过程。安装工件经一次装夹后所完成的那一部分工序工位为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分相对刀具或设备的固定部分占据每一位置所完成的那部分工序。工步在加工表面和加工工具不变的情况下所连续完成的那一部分工序走刀在一个工步内当被加工表面的切削余量较大，需分几次切削时，则每进行一次切削称为一次走刀。1.3制订机械加工工艺规程的原始资料产品装配图及零件图；产品质量的验收标准；产品的生产纲领及生产类型；原材料及毛坯的生产水平；现场生产条件（机床设备与工艺装备、工人技术水平等）；国内外有关工艺、技术发展状况。第2章零件的分析2.1零件的作用题目所给的零件是支架，主要是用来支撑运动零件和其他零件。由于被支撑的零件形状多种多样，支架类零件也各有不同，但按其结构功能大体可分为三大部分：工作（主体）部分、安装部分和连接支撑部分。2.2零件的工艺分析图2.1支架支架共有十二处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1、Φ38孔后端面

2、Φ36孔后端面3、Φ38孔前端面4、Φ36孔前端面5、M20螺纹端面6、Φ46孔端面7、Φ38H7孔8、Φ36孔9、Φ22孔10、Φ46孔11、M20螺纹12、宽5槽第3章工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT150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。3.2基准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。一：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。二精基准的选择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。3.3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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工艺路线方案一：工序01：铸造工序02：时效处理以消除内应力工序03：铣Φ38孔后端面、Φ36孔后端面工序04：铣Φ38孔前端面、Φ36孔前端面工序05：铣M20螺纹端面工序06：铣Φ46孔端面工序07：钻、扩、粗铰、精铰Φ38H7孔工序08：钻Φ36孔工序09：钻Φ17孔、扩Φ17孔至Φ22、锪Φ22孔至Φ46、攻M20螺纹工序10：铣宽5槽工序11：钳工去毛刺工序12：检验至图纸要求并入库工艺路线方案二：工序01：铸造工序02：时效处理以消除内应力工序03：铣M20螺纹端面工序04：铣Φ46孔端面工序05：铣Φ38孔后端面工序06：铣Φ38孔前端面工序07：Φ36孔前端面工序08：Φ36孔后端面工序09：钻Φ38H7底孔Φ36工序10：钻Φ36孔工序11：钻Φ17孔工序12：扩Φ36孔至Φ37.75工序13：扩Φ17孔至Φ22工序14：锪Φ22孔至Φ46工序15：粗铰Φ37.75孔至Φ37.93工序16：精铰Φ37.93孔至Φ38H7孔工序17：攻M20螺纹工序18：铣宽5槽工序19：钳工去毛刺工序20：检验至图纸要求并入库确定工艺路线以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：工序集中与工序分散各有特点，由于生产类型为不是大批量生产，所以决定选择方案一。3.4确定各加工表面的加工余量1、Φ38孔后端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。2、Φ36孔后端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。3、Φ38孔前端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。4、Φ36孔前端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。5、M20螺纹端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。6、Φ46孔端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。7、Φ38H7孔的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，其加工孔的尺寸不大故采用实心铸造,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为3.2。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，首先钻Φ36孔、然后再扩Φ36孔至Φ37.75、接着粗铰Φ37.75孔至Φ37.93，最后精铰Φ37.93至Φ38H7方可满足其精度要求。8、Φ36孔的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，其加工孔的尺寸不大故采用实心铸造,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步钻削即可满足其精度要求。9、Φ46孔、Φ22孔、M20螺纹的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，其加工孔的尺寸不大故采用实心铸造,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，首先钻Φ17孔、然后再扩Φ17孔至Φ22、接着锪Φ22孔至Φ46，最后攻M20螺纹方可满足其精度要求。10、宽5槽的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25，其加工表面的尺寸不大故采用实心铸造,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。3.5基本工时的确立工序01：铸造工序02：时效处理以消除内应力工序03：铣Φ38孔后端面、Φ36孔后端面工序一：铣Φ38孔后端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，，，6。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Ra6.3，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：，，则机动工时为工序二：铣Φ36孔后端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，，，6。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Ra6.3，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04：铣Φ38孔前端面、Φ36孔前端面工序一：铣Φ38孔前端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，，，6。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Ra6.3，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：，，则机动工时为工序二：铣Φ36孔前端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，，，6。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Ra6.3，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05：铣M20螺纹端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，，，5。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Ra6.3，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06：铣Φ46孔端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，，，5。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Ra6.3，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07：钻、扩、粗铰、精铰Φ38H7孔工步一：钻孔至Φ36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：扩Φ36孔至Φ37.75利用扩孔钻将Φ36孔至Φ37.75，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，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取则主轴转速为，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则机动工时为工步三：粗铰Φ37.75孔至Φ37.93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 工步四：精铰Φ37.93孔至Φ38H7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 工序08：钻Φ36孔确定进给量：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 工序09：钻Φ17孔、扩Φ17孔至Φ22、锪Φ22孔至Φ46、攻M20螺纹工步一：钻Φ17孔确定进给量：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：扩Φ17孔至Φ22利用扩孔钻扩Φ17孔至Φ22，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，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取则主轴转速为，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则机动工时为工步三：锪Φ22孔至Φ46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 工步四：攻M20螺纹选择M20mm高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即f=1.5mm/r398r/min按机床选取n=392r/min切削工时：，，则机动工时为工序10：铣宽5槽1、选择刀具刀具选取硬质合金三面刃铣刀，刀片采用YG8,，，，6。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Ra6.3，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X62型卧式铣床说明书，其功率为为6.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝4753）计算工时切削工时：，，则机动工时为工序11：钳工去毛刺工序12：检验至图纸要求并入库第4章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。有老师分配的任务，我被要求设计铣宽5槽，选用机床：卧式铣床X624.1定位基准的选择选择Φ38孔前端面、Φ36孔前端面和Φ38孔及Φ46孔端面来定位，所以相应的夹具上的定位元件应是心轴和调节支承及A型固定式定位销。因此进行定位元件的设计主要是心轴和六角头支承及A型固定式定位销。Φ38孔前端面与心轴相配合，限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。Φ38孔与心轴相配合，限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴移动。Φ46孔端面与A型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即X轴转动。Φ36孔前端面与调节支承相配合，起到一个浮动支承的作用。工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。4.2切削力及夹紧力的计算本夹具是铣宽5槽，由于粗糙度不高，只有粗铣一道工步，故按粗铣时计算切削力。计算切削力如下：查《简明机床夹具设计手册》表3-3得切削力计算公式：由铣宽5槽的工时计算知，，=0.2mm，，，，由《简明机床夹具设计手册》表3-3知即10851.7N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=2.153，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12356N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.3定位误差分析

1、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Φ38孔前端面、Φ36孔前端面和Φ38孔及Φ46孔端面来定位，铣宽5槽，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——工件在夹具中的定位误差，mm——工件孔的最大直径公差，mm——圆柱心轴和圆柱定位销的直径公差，mm——定位孔与定位销间的最小间隙，mm=0.066mm4.4夹具设计及操作的简要说明如前所述，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。本道工序为铣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。致谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好