夹具设计说明书终稿

南京农业大学工学院机制课程设计20106月南京农业大学工学院机械设计制造及其自动化指导老师：聂信天史立新朱有志机械制造工艺课程设计说明书设计题目：零件“拨叉”的机械加工工艺规程及夹具设计（中批量生产）姓名：马龙学号：3317601班级：机械设计制造及其自动化76同组设计者：王叶稼、王其超、王能伦指导老师：聂信天史立新朱有志评定成绩：设计日期2010年6月10日至6月23日目录设计任务书课程设计说明书正文序言零件分析工艺规程设计制定工艺路线确定毛坯尺寸及机械加工余量、工序尺寸确定切削用量及基本工时专用夹具设计问题提出夹具设计课程设计心得体会参考文献序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。一、零件的分析(一)零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是杠杆臂需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、Φ22的孔有0.033的上偏差。2、Φ10处的上下面有尺寸公差而且有相对于Φ22孔壁的0.04的垂直度误差。3、Φ5处的槽不仅有尺寸偏差还有相对于Φ22孔壁的0.05的垂直度误差。（二）确定生产类型已知此杠杆臂零件的生产纲领为4000至5000件/年，确定该杠杆臂生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。二、工艺规程设计(一)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。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以采用外能机床配以专用夹具。首先根据图纸的要求，再辅以加工经济精度，设计工艺方案。方案一工序01以Φ45外圆轮廓为粗基准粗铣B、C两面；工序02以加工的基准平面C为基准钻铰扩Φ22的孔及Φ10的孔；工序03以基准平面C为基准，采用一面两孔定位加工Φ5的孔；工序04以基准平面C为基准，铣D、E平面；工序05以基准平面C及Φ22的孔壁为基准铣平面F和槽；工序06倒角去毛刺；工序07终检。方案二工序01以Φ45外圆轮廓为粗基准，选用卧式车床直接装夹，粗车C面，钻、粗镗、精镗Φ22的孔；工序02以加工的基准平面C为基准粗铣B面；工序03以基准平面C及Φ22的孔壁为基准，钻Φ10的孔；工序04以基准平面C及Φ22的孔壁为基准，铣D、E平面；工序05以基准平面C及Φ22的孔壁为基准，钻Φ5的孔；工序06以基准平面C为基准用成型铣刀铣槽和面F；工序07以基准平面C为基准半精铣B面；工序08以基准平面B为基准半精铣C面；工序09倒角去毛刺；工序10终检。方案比较与分析方案一中多次采用外圆轮廓为粗基准不合理，而且铣槽和面F时分两步没有方案二中采用成型铣方便快捷。方案二中基准面C未精铣仅粗铣可能是误差较大，建议先精铣在以之为基准。最后加工路线确定如下：工序01以Φ45外圆轮廓为粗基准，选用卧式车床直接装夹，粗车C面，钻、粗镗、精镗Φ22的孔；工序02以加工的基准平面C为基准粗铣、半精铣B面；工序03以平面B为精基准半精铣C面；工序04以基准平面C及Φ22的孔壁为基准，钻Φ10的孔（选用立式钻床）；工序05以基准平面C及Φ22的孔壁为基准，铣D、E平面（选用卧式铣床）；工序06以基准平面C及Φ22的孔壁为基准，钻Φ5的孔；工序07以基准平面C为基准用成型铣刀铣槽和面F；工序09倒角去毛刺；工序10终检。（二）确定毛坯尺寸及机械加工余量、工序尺寸1、确定毛坯种类：零件材料为HT200，硬度为160HBS---180HBS。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择砂型铸造。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件等级为1级。2、确定铸件加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸（一）、Φ45上下表面此表面的余量为双边余量，厚度为72mm。查《实用机械制造工艺设计手册》P表根据工件表面粗糙度、公差等级以及综合考虑经济度，Φ45上端面的最佳加工方案为：粗车—半精车，Φ45下端面的最佳加工方案为：粗铣—半精铣。根据以上信息查表得到各个端面粗铣的经济度为IT12。据此查表得到工件的各个工序的表面粗糙度。查P155可得到各个公差等级的数值，以此可以得到工序尺寸公差。Φ5处的槽此表面的余量也是单边余量厚度为29mm。考虑到宽8的槽和端面面是用成型铣刀加工，查表，得总余量为2mm。(三）、计算根据工序间的余量和零件的基本尺寸，可以算得工序基本尺寸；根据经济精度和工序基本尺寸，可以标注工序的尺寸公差。省略具体查表和简单的计算步骤，现把以上各个所得的数据汇总如下表：加工表面工序号工序名称工序间余量/mm工序工序基本尺寸/mm尺寸偏差/mm经济度/mm表面粗糙度/μmΦ45上端面毛坯76.5±0.3粗铣1.8IT1212.574.7精铣0.7IT83.274Φ45下端面毛坯74±0.3粗铣1.3IT1212.572.7精铣0.7IT83.272孔Φ10处上下端面（单边）毛坯18±0.2粗铣2.3IT1212.513.4精铣0.7IT83.212（三）确定切削用量及基本工时1、加工条件加工材料：HT200，硬度160HBS—180HBS。加工要求：铣D、E两平面。铣床：X62W万能卧式铣床。2、选择铣刀选择高速钢圆盘铣刀查《铣工实用手册》得其直径D125mm，厚12mm，孔d50mm齿数12具体参数由查《机械工程手册》表4.4-4的刀前角γ10°后角α12°kr75°λs-5°3、选择切削用量（1）决定进给量f由于加工时两把刀同时工作，所以确定，每齿进给量fz为0.01mm/z，切削速度20m/min所以查《切削用量简明手册（第3版）》选X62W万能卧式铣床转速60r/min。确定铣削力由《机械工艺手册》表2.4-12由表2.4-13得=510对于灰铸铁Kp=即Kp=0.925由表2.4-14得=1.0=3mm=21mmz=12=774.606N顺铣由《机械工艺手册》表2.4-15知沿进给方向的水平分力最大为657.9N。当用两把刀铣削时=2x=1315.8N计算切削力时，必须考虑到安全系数。安全系数K=K1K2K3K4。K1为基本安全系数1.2；K2为加工性质系数1.1；K3为刀具钝化系数1；K4为续断切削系数1.1。所以F'=KFH=1.1x1.2x1.1x1x1315.8=1910.5N由《切削用量简明手册（第3版）》知沿进给方向的最大抗力为15000N满足机床要求确定铣削功率由《机械工艺手册》P2-107页公式得一把刀的功率=0.621kw总功率为1.242kw查《切削用量简明手册（第3版）》知计算铣削时间由《机械工艺手册》P2-103页公式L（切削总长度）=l1+l2+l3；l1工件加工表面长；l2切入距离l2=；l3切出距离（1-5mm）；e总加工余量。l1=25mm，l2=19.13mm，l3=3mm。L=47.13mm；==7.2m/min可得=6.55min。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。经过与指导老师协商，决定设计第4道工序——铣Φ10处上下两端面的铣床夹具。本夹具将用于x62w卧式铣床。刀具为两把高速钢盘形铣刀，对工件两面同时一次加工。问题的提出本夹具主要用来铣Φ10处上下两端面，这两个面对Φ22的孔壁有垂直度要求及尺寸精度要求，因此应同时考虑加工精度和提高提高劳动生产率、降低劳动强度。夹具设计由零件图可知，Φ10处的两个面对Φ22的孔壁有垂直度要求及尺寸精度要求，设计基准为加工的两个面。为了使定位误差为0，选用两个盘形铣刀加工，两个铣刀间的距离为mm，而垂直度要求可通过将Φ22的孔壁作为定位基准来保证。为提高效率决定用螺栓及开口垫圈加紧，螺栓的螺母要比孔径小，以方便工件的取出。切削力及夹紧力的计算切削力已算出为774.606NNKFH=1315.8N切削产生的力矩为1315.8x64.5=84869.1N螺栓产生的摩擦力为螺栓许用应力乘以摩擦系数。f1,f2为夹具定位面及加紧面的摩擦系数，f1=f2=0.25，产生的力矩为5690x0.5x11.5=32717.5N/mm而辅助支承受力许用压应力267Mpa产生力1890.3N力矩60490N/mm故总力矩92661.4>84869N故本夹具可安全工作。定位误差分析由于两平面一次铣出，相对位置只由刀具安装间隙有关，故尺寸误差可以满足。垂直度误差计算平面的垂直度误差由长销与孔壁配合来保证，销与孔的最大间隙bmax=0-(-0.065)=0.