机械制造技术课程设计-摇臂零件加工工艺及钻14孔夹具设计

1、机械制造技术课程设计课程设计说明书设计题目：摇臂零件加工工艺及钻14孔夹具设计班 级：机械173姓 名： 指导教师：提交日期：2019.06.101目录 绪论4第一章 加工工艺规程设计51.1零件的作用51.2毛坯的制作形式51.3加工工艺特点61.4基面的选择61.5加工阶段的区分61.6加工工序的原则71.7制定加工工艺路线71.8确定切削用量以及基本工时10第二章 8夹具设计222.1 问题的提出222.2 定位和夹紧的设计222.3 切削力及夹紧力的计算242.4误差分析与计算242.5 夹具设计及操作简要说明25总 结27参 考 文 献39 绪论机械制造业是当今社会的主题，在人们的生

2、活中占有非常重要的角色。由于人们对机械行业产品的不断追求，所以如今的机械越来越先进。但现在越来越多的机械行业发展已经给地球带来了极大的污染问题。所以本世纪的机械行业不但要做到追求更高质量、高效率的产品。也应注意环保问题。是本世纪追求的目标。要做到一个高效率、高质量的机械产品，那么需要的是根源部分，那就是车间的工艺加工。要确定好每个工序和工步的加工情况，要做到每个工步加工的粗糙度以及公差达到图纸的要求。在进行工艺设计时工艺上每个步骤都应该做到非常地详细。但在这些基础上要根据实际的加工车间以及车床进行出发。做到根据实际点出发进行指导加工的工艺流程。如今越来越多的先进加工设备，所以在设计的过程中考虑

3、到要引进先进的设备。进行高效地加工。要想做到一个产品的这些要求，还少不了夹具的设计。机械行业在设计夹具的目的包括为了提高零件的精度，还能够提高生产效率，因为机械行业生产的零件往往都是大批量生产。特别是现代的机械生产，车间加工的产品都少不了夹具这个工艺装备。为了方便，制作的夹具用在机床上进行装备加工的夹具，我们统一称为机床夹具。如今对机械产品的需求非常的大，所以考虑加工的效率也是工艺中非常重要的部分。其中夹具对这些有直接的影响，所以夹具在机械行业参演的角色非常重要。本次论文是摩托车摇臂零件的工艺及钻孔夹具展开设计，在这设计其中会存在一定的不足，待老师批改与修正。全套图纸加扣 3346389411

4、或3012250582第一章 加工工艺规程设计1.1零件的作用 本次的课题零件为摇臂。它的作用就是能够使得保证各轴之间的中心距，和保证各轴之间的平行度。而且还可以能够保证其他部件的安装正确位置。它可以直接影响到工作的精度，还有性能和寿命。所以摇臂的加工表面精度非常重要。做到加工满足加工要求。见下为摇臂零件图。其中有具体的尺寸、加工公差以及各个表面的粗糙度。 图1.1 摇臂零件图1.2毛坯的制造形式摇臂的零件采用材料是HT200，其加工类型为大批量生产类型。材料的硬度在190210HB。根据摇臂零件的这些，选择制作毛坯的方案。毛坯的材料正确选择，需要从很多方面去考虑。要根据摇臂零件的结构和工艺方

5、面去选择，它们相结合。综合可以得出摇臂零件的毛坯材料选择铸造比较适合。那是因为要是选择型材，那么加工的余量浪费巨大，这些从经济方面角度考虑不合理利用型材，不但浪费材料还给刀具和机床等制造机器带来很大的消耗，使得工作艰难还浪费材料。所以这次设计选择的毛坯材料为铸造造，它具有的性能为抗扭也抗拉等。强度适合。经济合理。 1.3加工工艺的特点通过零件的结构以及工艺方面的分析，得出零件需要加工主要是面和一些孔系。要做到两者都能够达到精度，那么必须要按照先加工面在加工孔的原则进行加工。本设计主要是做到能够保证孔的尺寸精度，因为表面的加工精度比孔的精度更容易达到。由此可以得出，零件加工要做到保证尺寸精度、个

6、孔系位置精度、以及形状精度等。1.4基面的选择加工的定位基准选择是工艺规程环节中最为重要的组成部分之一。反而，如果选择的定位基准不正确，会使得加工的质量得不到保证，严重还使得零件报废。影响加工效率的同时，还使得浪费了材料的制作成本。下面是基准选择的基本要求，要根据这些要求出发选择一个正确的定位基准进行加工：（1）粗基准的选择。这个选择也是比较重要的过程。它为后面的加工保留一定的加工余量供给加工。要选择粗基准那么需要根据零件的结构特点选择，一般挑选加工余量为最小的表面为粗基准面。一般挑选比较均匀、干净、整齐、等表面为粗基准。所以本次的要做到拨叉零件加工的各个位置为正确位置，那么加工的选择定位也是

7、非常重要的一步。为了能够保证这些的要求。那么最好在加工时选用统一的基准进行定位。这样减少加工的定位误差。为了定位基准的选择要满足上面的这些要求。本次零件的支承孔作为主要的基准。所以本次的摇臂零件的粗基准选择的是输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。（2）精基准的选择。根据盘类零件的工艺加工方面等因素进行挑选。挑选的精基准要满足一些要求，位置精度得到保证。要做到互为基准的原则。根据摇臂的结构、加工技术要求以及装配要求等出发点。摇臂零件的顶平面和一些主要的支承孔平行，而且符合占有大面积的选取原则。所以适于作精基准使用。1.5加工阶段的区分 粗加工阶段这个阶段可以说是第一阶段，其加工的目的就是切掉多余的

8、金属。可以说就是为接下来半精车或者精车做好准备。然后利用粗加工的过程看工件是否符合加工要求，如果发现有不良情况或者缺陷，要做出立刻做出相应的处理。 半精加工阶段这个阶段可以说是第二阶段，其加工的目的就是为精加工做准备。 精加工阶段精加工是加工的最后一个阶段，在进行了前面的粗加工或者半精加工的前提下进行加工。利用前者已经加工后的条件进行工件的工序最终需要的加工精度。加工至符合图纸要求。1.6加工工序的原则工艺规程中的工序数。要按实际的加工办法出发，根据加工类型以及加工的零件技术等方面出发考虑工序数。所以制作工艺中的工序过程中要保证能够有一定的工序原则。这些原则包括如下所示分析。（1）工序分散原则

9、。工序分散这个原则一般设计出来的工序需要很多的工人以及种类多的加工设备和加工装备。（2）工序集中原则。一条工艺制作需要考虑的是怎样使得加工的设备以及工艺装备能够减少的情况下不影响加工的质量。能够把需要加工的工件时间缩短。那么需要的是设计工序要有集中的原则。这样可以降低了劳动力和缩短了加工时间。使得加工生产能够得到简单化。有利于管理。1.7制定加工工艺路线工艺路线的设计出发点要从很多方面出发，首先结合需要加工的摇臂零件结构、形状以及工艺加工要求等等来设计工艺路线。加工要做到和保证了这些条件下，要考虑制作工艺路线的成本。把制作路线的费用成本降为最低进行，同时也能够提高加工效率的工艺路线。综合这些的

10、要求可以把摇臂零件工艺规程设计为如下几种方案，然后再在这几种工艺规程流程中挑选一条合适的加工工艺路线。、根据以上这些要求的分析，现把摇臂加工工艺路线制作如下所示：工艺路线一：工序10：锻造毛坯工序20：退火（消除内应力）工序30：粗铣削31孔一侧大端面工序40：粗铣削20孔一侧端面工序50：粗铣削31孔另外一侧端面工序60：粗铣削20另外一侧端面工序70：精铣削31孔一侧大端面工序80：精铣削20孔一侧端面工序90：精铣削31孔另外一侧端面工序100：精铣削20另外一侧端面工序110：钻扩铰孔20及倒角工序120：钻扩铰孔31及倒角工序130：粗铣宽50端面工序140：精铣宽50端面工序150

11、：钻大头侧面小14孔工序160：铣大头孔处宽5的槽工序170：去毛刺工序180：检验，入库工艺路线二：工序10：锻造毛坯工序20：退火（消除内应力）工序30：粗铣削31孔一侧大端面工序40：粗铣削20孔一侧端面工序50：粗铣削31孔另外一侧端面工序60：粗铣削20另外一侧端面工序70：精铣削31孔一侧大端面工序80：精铣削20孔一侧端面工序90：精铣削31孔另外一侧端面工序100：精铣削20另外一侧端面工序110：粗铣宽50端面工序120：精铣宽50端面工序130：钻扩铰孔20及倒角工序140：钻扩铰孔31及倒角工序150：钻大头侧面小14孔工序160：铣大头孔处宽5的槽工序170：去毛刺工序

12、180：检验，入库上面两个艺方案比较与分析：两个加工方案工序数都一样，但它们不同之处是加工的顺序。方案二把钻孔工序调整到加工端面的前面了，这些使得后面的加工面找不到定位基准，从而满足不了摇臂零件的加工精度要求。所以方案一符合加工要求。所以本次设计的工艺流程选择方案一进行加工。1.8确定切削用量以及基本工时工序30：加工31孔一侧大端面。加工机床：铣床X52K工步一：粗铣摇臂底面 加工刀具：铣刀，各个参数为。， ，齿数。因其单边余量：Z=3mm所以铣削深度：确定每齿进给量：取铣削速度：取机床主轴转速：，按照机床实际参数取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：取切削工时被切削层长度：，

13、 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序40：粗铣20孔一侧端面。加工机床：铣床X52K 加工刀具：高速钢圆柱铣刀，各个参数为，d=60mm，齿数z=10确定每齿进给量f：查得f=0.160.24mm/z、取f=0.16mm/z。铣刀磨损标准及耐用度： 最大磨损量为1.5mm，T=180min。确定切削速度 ：查取Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。按照机床实际参数取nc=310r/min,Vfc=475mm/s。所以实际切削：Vc =Vc=56.52m/min 所以实际进给量： f=f=0.16mm/z计算基本时间： t= t=3.6min工序50

14、：粗铣削31孔另外一侧端面加工机床：铣床X52K加工刀具：硬质合金端铣刀 参数为 齿数工步一：粗铣铣削深度：每齿进给量：取铣削速度：取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：取,刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步二：精铣铣削深度：每齿进给量：取铣削速度：取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：本工序机动时间工序60：粗铣削20另外一侧端面加工机床：铣床X52K加工刀具：硬质合金端铣刀，各个参数取 齿数10工步一：粗铣铣削深度：每齿进给量：取铣削速度：取机床主轴转速：，取实际铣削速度

15、：进给量：工作台每分进给量：取,被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：工序70精铣削31孔一侧大端面铣削深度：每齿进给量：取铣削速度：取机床主轴转速：，根据机床实际参数取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：本工序机动时间工序80精铣削20孔一侧端面铣削深度：每齿进给量：取铣削速度：取机床主轴转速：按照机床的实际参数取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间工序90 精铣削31孔另外一侧端面铣削深度：每齿进给量：取铣削速

16、度：取机床主轴转速：按照机床的实际参数取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：本工序机动时间工序100 精铣削20另外一侧端面铣削深度：每齿进给量：取铣削速度：，取机床主轴转速：按照机床的实际参数取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间工序110 钻、扩、铰20孔。工步一：钻孔加工机床：立式铣床Z525加工刀具：麻花钻头进给量：取。切削速度：取。机床主轴转速：，按照钻床的实际参数取实际切削速度：切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度

17、： 取走刀次数为1机动时间： 工步二：扩孔加工刀具：扩孔钻头切削深度：进给量：取。切削速度：取。机床主轴转速：按照机床的实际参数取所以实际切削速度：切削工时被切削层长度：刀具切入长度有：刀具切出长度： ，取走刀次数为1机动时间：工步三： 铰孔刀具：机用铰刀。切削深度：。进给量：取。切削速度：取。机床主轴转速：按照机床的实际参数取实际切削速度：切削工时被切削层长度：刀具切入长度，刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：加工基本时间总和是：工序120 钻扩铰孔31及倒角加工机床：Z525摇臂机床加工刀具直柄短麻花钻进给量为：0.200.35，则取确定切削速度， 则 =1.6机床主轴转速： =72按

18、照机床的实际参数取所以实际切削速度为=2.64确定切削时间：=工序130：粗铣宽50端面机床：X52K立式铣床刀具：铣刀因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：取铣削速度：取机床主轴转速：，按照机床的实际参数取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：取切削工时被切削层长度：， 刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：工序140：精铣宽50端面机床：X52K立式铣床刀具：铣刀单边余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：取铣削速度：取机床主轴转速：，按照机床的实际参数取 实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度： 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数

19、为1机动时间：工序150钻孔14加工机床：Z525摇臂机床加工刀具直柄短麻花钻进给量为：0.200.35，则取确定切削速度：切削速度计算公式为 则 =1.6机床的主轴转速： =72按照机床的实际参数取所以实际切削速度为=2.64确定切削时间： =第二章 夹具设计夹具的设计就是满足加工的要求。根据加工要求的不同选用的夹具就不同。夹具可以分为两种，它们为通用夹具和专用夹具。通用夹具就是可以通用于不同工步进行工件的加工。适合于一般的加工。专用夹具是针对于某个工步做出对应的夹具。只能用于某一工步。做出它的相应夹具也是为了提高加工精度和加工效率。即为专用夹具。2.1 问题的提出 摇臂零件是轻小型，它的生

20、产类型为大批量生产。为了能够在加工摇臂零件的过程中能够提高生产效率以及降低人力。保证零件的加工质量等问题，所以需要设计摇臂零件工序的加工专用夹具。本次指导老师安排我的毕业设计课题为摇臂加工工艺及夹具设计。在选择制作夹具方面安排到的是钻14mm孔夹具设计。这个工序的图纸要求精度没有很高。所以本次的设计过程要做到重点考虑两个部分。即加工的效率以及制作夹具的成本。2.2 定位和夹紧的设计工件的定位，这个过程就是为了在加工时候能够保证工件表面的精度和一些技术要求。加工的定位选择是工艺规程环节中最为重要的组成部分之一。反而，如果选择的定位不正确，会使得加工的质量得不到保证，严重还使得零件报废。影响加工效

21、率的同时，还使得浪费了材料的制作成本。所以选择定位这个环节一定要根据摇臂的图纸要求、技术要求方面出发。要首先保证加工出来的摇臂零件精度要求。合理地进行选择加工的定位基准。由上面开始分析本工序没有很高的加工精度要求，而且也没有存在和其他工件那样的平行度以及垂直度要求。所以定位设计要做到简单化，从提高加工效率以及制作成本方面出发。使得设计的定位装置越简单越好，因为考虑后期加工的维修以及改进。降低人工操作。由上面的加工工艺规程设计可以知道，在进行加工钻14mm孔之前，已经对摇臂零件的平面进行了加工。还有mm孔和 mm孔的加工。所以本次设计的定位方案为，选一面两销定位方式，工艺孔用棱形销，用短圆柱销定

22、位，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。如下所示为本次的定位图。 图2.1 摇臂定位图2.3切削力及夹紧力的计算钻孔选用机床：钻床Z525，刀具：高速钢钻头。（1）切削力的计算切削力公式： 其中 查得： 其中： 所以得出：（2）夹紧力的计算实际所需夹紧力： 有：安全系数K：式中：为各种因素系数，参阅文献表得： 所以：由上面计算出的夹紧力，得出夹紧力值不大。所以选用手动螺旋夹紧机构。取，夹紧力公式计算：由参考文献5可查得： 螺旋夹紧力：所以得出： 由上面的查阅分析以及计算，本次夹紧机构设计合理。2.4误差分析与计算定位误差误差总值保持在规定的尺寸公差内。一定保证小于或者等于所规定的值

23、，这样的设计才是符合要求。所以有：一般情况下可以列为下面所示： 根据的文献查阅查考可以得出：(1)定位误差产生的值为 ：式中的各项值是下面所示：， （2）夹紧误差产生的值为： 查得接触变形位移值的公式如下：式中的各项值是下面所示：。 可以求出：（3） 加工工作时因为会产生磨损，这个过程产生的误差通过综合分析可以得出它产生的误差值不会超过，固:设为。（4) 安装刀具在机床上所产生的误差。本次的设计刀具相对位置误差经过分析它不会超过，固:设的值为综合上面的各部分产生的误差值可以得出它们总和为：根据本次夹具各种误差分析，可以得出误差总值小于所规定的参数范围。所以看得出来本次的设计符合加工的各种精度要求。2.5夹具设计及简要说明图2.2是本次设计的钻mm孔夹具总装配图。具体见cad大图。夹具的制作成本要降低。做出一个性价比相对比较高的夹具。本序的夹具设计主要是用于机床加工。选择的夹具用压紧螺钉进行压紧的夹紧办法。因为夹具进行钻孔的加工余量小，而且其切削力也相对很小。所以本次的夹具夹紧机构采用手动进行夹紧达到本次的工序要求。这种夹紧机构类型的设计结构方面简单，使得夹紧可靠。而且这样的夹紧方案通用性相对比较高。在