中罗拉过桥摇臂加工工艺及铣26mm上端面夹具设计课程设计
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罗拉
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26
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辽宁工程技术大学 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题目：过桥摇臂零件的机械加工工艺规程工艺装备设计 班 级：机自13-4班 姓 名：杨林 学 号：1307010424 指导教师：孙远敬 完成日期：2016年6月18日 任 务 书一、设计题目:过桥摇臂零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1张 (2) 生产类型:大批生产三、上交材料1所加工的零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程卡片 1套4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1套5绘制夹具装配图（A0或A1） 1张6绘制夹具体零件图 1张7编写课程设计说明书（约50008000字） 1份 四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料，绘制零件图。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工 艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具装配图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天21天，完成图纸和说明书的输出打印。8. 第2021天，答辩。5、 成绩评定优秀良好中等及格不及格满分得分平时表现勤奋好学，善于思考勤奋积极，态度认真比较勤奋不够勤奋不勤奋，态度不端正10图纸质量方案合理新颖，表达规范方案合理，图纸比较规范方案一般，图纸基本规范方案基本合理，图纸欠规范方案不合理，图纸不规范40说明书质量内容全面，准确内容全面，基本准确内容一般，准确性一般内容基本全面，有小错误内容不全，错误较多20答辩回答问题准确流利回答问题比较准确回答问题基本准确回答问题欠准确回答错误30总分100综合评定成绩： 优秀、 良好、 中等、 及格、 不及格 指导教师日期摘 要此次课设中本人通过将所学理论与生产实践相结合，提高了自己解决问题和分析问题的能力，也为以后搞好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合性的训练。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。 过桥摇臂零件的工艺规程及铣高度为26mm上端面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；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：切削用量、夹紧、定位。 Abstract Learned this lesson set myself through the combination of theory and production practice,Improve their ability to solve problems and analysis of the problem, but also for the future to do a good job in the graduation design, take the job to carry out a comprehensive training.This design involves the mechanical manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance and measurement and other aspects of knowledge.In roller bridge arm parts of the process planning and milling height for 26mm end of fixture design is including machining process design, process design and fixture design of three parts. In the process design to first on the part of the analysis, understanding of parts of the process redesign rough structure, and choose the good parts machining reference to design parts of the process route; then the parts each labor step of process dimension calculation, the key is to determine every step of process equipment and the cutting specifications; then special fixture design, choice of design fixture of various components, such as location elements and clamping elements. The guide element, the clamp is specific to the machines connection parts ; calculate the positioning error generated when the fixture positioning, analysis fixture structure, and the lack of rationality, and in the design of the attention to improve in the future.Keywords: the cutting specifications, clamp, the localization. 目 录 序言 11. 零件分析 2 1.1 零件的生产类型及生产纲领 2 1.2 零件作用21.3零件的工艺分析32. 工艺规程设计 42.1 确定毛坯的制造形式42.2 基面的选择 42.3 制定工艺路线52.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定62.5 确定切削用量及基本工时63. 夹具设计143.1 问题的提出 143.2 定位基准的选择 143.3 切削力及夹紧力计算 143.4 定位误差分析 153.5 夹具设计及简要操作说明 164方案综合评价与结论175体会与展望18 参考文献 19 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。我们的生活离不开制造业，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。此次课程设计的零件是阜锦开关厂加工的一种零件。阜锦开关厂成立于1988年，是生产高压开关柜用配套件的专业厂，省级高新技术企业。具有批量生产各种型号高压隔离插头，户内高压隔离开关，户内高压接地开关柜和各种绝缘套筒，载流体配件的生产能力，同时具备批量生产真空断路器，中置式高压开关柜的能力。多年来，依照升级换代战略思想，坚持科研生产一体化方针，坚持策划开发设计研制定型生产，持续不断依靠科技力量开发新产品提高产品质量提升产品档次扩大生产规模。此次课程设计过桥摇臂零件的工艺规程及铣高度为26mm上端面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。1. 零件分析1.1零件的生产类型及生产纲领 生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。在本次课程设计题目中，已知该零件的生产类型为大批量生产。由于过桥摇臂轮廓尺寸小，属于轻型零件。（查机械制造技术基础课程设计指导书第3页表1-3）该零件的生产纲领大于5000（件/年）。（查机械制造技术基础课程设计指导书第3页表1-4）1.2 零件的作用 图1-1过桥摇臂零件图 本次课程设计题目给定的零件是过桥摇臂零件，是阜锦开关厂中生产的与其他零件配合使用进行控制的一个零件。此零件对零件的加工质量有较严格的要求。1.3 零件的工艺分析 过桥摇臂主要加工面有平面、圆端面和螺纹孔，是一个形状比较简单的零件，可通过镗、铣、钻及攻螺纹来获得。加工参数如下： 镗42mm的孔； 铣高度15m的上端面尺寸;镗78的孔； 铣高度为20mm的上端面尺寸； 铣68mm的上下端面尺寸；在上端面25mm处攻螺纹M10x1； 在上下端面攻螺纹2面-M6钻深16攻深12均布； 有2个加工面他们相互之间没有任何位置度要求： 1：以68下端面为基准的加工面，这组加工的主要是镗42孔。 2：以42孔为基准的加工面，这组加工面主要是各个孔端面及其螺纹孔。 根据以上的分析可知，可以先加工内孔面，然后借助内孔面加工其他表面。这样对于后续的加工，其精度要求更加容易得到保证。2.工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2 基面的选择2.2.1粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，它对零件的生产是非常重要的。先选取68上下端面作为定位基准。2.2.2精基准的选择原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 具体的加工路线如下： 工艺路线表1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣68上端面4铣铣68下端面5镗镗42孔6铣铣高度为26mm上端面7铣铣95的上下端面8镗镗78孔9钻钻上端52圆周均布的4-M6螺纹孔10钻钻下端52圆周均布的4-M6螺纹孔11钻钻距离上端面为25mm的M10螺纹孔12检验检验，入库 表2-12.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 零件材料为HT200。生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。查机械制造技术基础课程设计指导书，由表2-1查的公差等级可达IT8-IT12.查机械制造技术基础课程设计指导书，由表2-4和2-5知机械加工余量留3.5mm。1、 不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。2、 68上下端面由于上下端面要作为后面工序的定位基准，同时又是42孔的中心线的基准。粗糙度要求为3.2，查机械制造技术基础课程设计指导书，由表2-4和2-5知机械加工余量留3.5mm比较合适。3、42和87孔毛坯为空心，铸造出孔。机械加工余量为3,5mm，孔的精度要求介于IT8IT12之间，查机械制造技术基础课程设计指导书，由表2-28和2-29确定工序加工余量为0.3mm和0.7mm2.5 确定切削用量及基本工时工序1：铸造工序2：时效处理工序3：铣68上端面1. 选择刀具查机械制造技术基础课程设计指导书，由表3-14，刀具选取硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，查表5-12，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成2） 决定每次进给量及切削速度查机械制造技术基础课程设计指导书，由表4-14 根据X52K型立式铣床主要参数，其功率为7.5kw，上等系统刚度。查机械制造技术基础课程设计指导书，由表5-7 ，由公式 5-1，则 （2-1） 查机械制造技术基础课程设计指导书，由表4-15,按机床标准选取 600由公式5-1，实际铣削速度为： (2-2)当600r/min时 （2-3）查机械制造技术基础课程设计指导书，由表4-16，按机床标准选取 3） 计算工时切削工时：，查机械制造技术基础课程设计指导书，按表5-43计算，则机动工时为 （2-4）工序4：铣68下端面铣68下端面和铣68上端面的切削用量和工时计算相同。1. 选择刀具查机械制造技术基础课程设计指导书，由表3-14，刀具选取硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，查机械制造技术基础课程设计指导书，由表5-12，。2. 决定铣削用量1)决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2)决定每次进给量及切削速度查机械制造技术基础课程设计指导书由表4-14 根据X52K型立式铣床主要参数，其功率为7.5kw，上等系统刚度。根据查表5-7 ，由公式5-1，则查机械制造技术基础课程设计指导书,由表4-15,按机床标准选取600由公式5-1，实际铣削速度为： 当600r/min时查机械制造技术基础课程设计指导书,由表4-16，按机床标准选取3)计算工时切削工时：，查机械制造技术基础课程设计指导书，按表5-43计算，则机动工时为工序5：镗42孔切削用量：ap=3.5 mm 毛坯孔径d=42mm查机械制造技术基础课程设计指导书，由表5-29得：f=0.25 m/r v=120 m/r则n=318V/D=908m/r取n=900r/min实际切削速度 （2-5）工作台每分钟进给量 （2-6）被切削层长度刀具切入长度 （2-7）刀具切出长度 取行程次数：查机械制造技术基础课程设计指导书，查表5-39计算基本工时有： （2-8）工序6：铣高度为26mm上端面1. 选择刀具查机械制造技术基础课程设计指导书，查表3-14，刀具选取硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，L=78mm，查表5-12，2. 决定铣削用量1)决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成2) 决定每次进给量及切削速度查机械制造技术基础课程设计指导书查表4-14 根据X52K型立式铣床主要参数，其功率为7.5kw，上等系统刚度。查机械制造技术基础课程设计指导书，根据查表5-7 ，由公式5-1，则ns=1000v/d=1000x25/x78=510r/min查机械制造技术基础课程设计指导书，查表4-15,按机床标准选取600由公式5-1，实际铣削速度为：v=dnw/1000=147m/min当600r/min时 查机械制造技术基础课程设计指导书，查表4-16，按机床标准选取3)计算工时切削工时：=78mm,，查表5-43则机动工时为tm=0.75min工序7：铣95的上下端面1. 选择刀具查机械制造技术基础课程设计指导书查表3-14，刀具选取硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，,查表5-12，.2. 决定铣削用量1)决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成2)决定每次进给量及切削速度查机械制造技术基础课程设计指导书,查表4-14 根据X52K型立式铣床主要参数，其功率为7.5kw，上等系统刚度。根据查表5-7 ，由公式5-1，则查机械制造技术基础课程设计指导书，查表4-15,按机床标准选取600由公式5-1，实际铣削速度为：当600r/min时查机械制造技术基础课程设计指导书，查表4-16，按机床标准选取3)计算工时切削工时：，查表5-43则机动工时为工序8：镗78孔切削用量：ap=3.5 mm 毛坯孔径d=78mm查机械制造技术基础课程设计指导书由表5-29得：f=0.5 m/r v=88 m/r则n=318V/D=358m/r取D=400r/min实际切削速度工作台每分钟进给量被切削层长度刀具切入长度 （2-9）刀具切出长度 取行程次数：查机械制造技术基础课程设计指导书，查表5-39计算，基本工时有：工序9：钻上端52圆周均布的4-M6螺纹孔工步1：钻M6螺纹底孔5mm查机械制造技术基础课程设计指导书 选用硬质合金锥柄麻花钻（表3-5）查机械制造技术基础课程设计指导书查表4-8，选择立式钻床Z525，查得 （表5-24） 查机械制造技术基础课程设计指导书，查表4-9，按机床选取n机=1360r/minVc机=Dn机/1000=x8x1360/1000=34m/min查机械制造技术基础课程设计指导书， 查表5-41， 基本工时：t=l+l1+l2/n机f机=(16+3+3)/1360x0.25=0,065min 工步2：攻螺纹M6mm查机械制造技术基础课程设计指导书， 查表3-38，选择M6mm细柄高速钢机用丝锥。 等于工件螺纹的螺距，即f=1mm/r 查机械制造技术基础课程设计指导书查表4-9，按机床选取 查机械制造技术基础课程设计指导书，查表5-41，基本工时：工序10: 钻下端52圆周均布的4-M6螺纹孔钻下端52圆周均布的4-M6螺纹孔切削用量工时计算与钻上端52圆周均布的4-M6螺纹孔的相同，在此不再累述。工序11: 钻距离上端面为25mm的M10螺纹孔工步1：钻M10螺纹底孔8mm查机械制造技术基础课程设计指导书， 查表3-5，选用硬质合金锥柄麻花钻查机械制造技术基础课程设计指导书查表4-8，选择立式钻床Z525，查得 （表5-24） 按机床选取 查机械制造技术基础课程设计指导书 查表5-41，基本工时： min工步2：攻螺纹M10mm查机械制造技术基础课程设计指导书查表3-38 选择M10mm细柄高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 按机床选取 查机械制造技术基础课程设计指导书查表5-41，基本工时：工序12：检验，入库3. 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。设计第6道工序铣高度为26mm上端面的的铣床夹具。3.1问题的提出 本夹具主要用于铣高度为26mm上端面，粗糙度3.2，和A基准有垂直度要求，加工时主要考虑如何提高生产效率上和精度要求。3.2定位基准的选择 方案设计是夹具设计的第一步，也是夹具设计关键的一步，方案设计的好、坏将直接影响工件的加工精度、加工效率，稍不注意就会造成不能满足工件加工要求，或加工精度不能达到设计要求，因此必须慎重考虑。 设计方案的拟定必须遵循下列原则： 1.定位装置要确保工件定位准确和可靠，符合六位定位原理。 2.夹具的定位精度能满足工件精度的要求。 3.夹具结构尽量简单，操纵力小而夹紧可靠，力争造价低 本道工序加工高度为26mm上端面，我们采用已加工好的42孔及其端面定位，采用心轴和挡销定位，由于铣削力比较大，在下端面采用4个可调节辅助支撑，使用螺母快速夹紧即可以满足要求。3.3切削力和夹紧力的计算刀具：高速钢端面铣刀，68mm。铣时的轴向力（查机械制造技术基础公式2-28）查切削用量手册表， （3-1） 由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直，为防止工件在切削力作用下沿其他平面侧边倾斜，使工件离开基面所需的夹紧力。查机床夹具设计由表10-1： ， （3-2） 摩擦系数机床夹具设计手册，查表10-2，=0.25。 安全系数 ， (3-3)式中 K基本安全系数1.5；K加工状态系数1.2；K刀具钝化系数1.5，由文献机械制造工艺设计简明手册查表3-20查得；K切削特点系数1.0；K考虑加紧动力稳定性系数1.3。L=20mm, H=42mm, l=34mm查文献知d=10mm的螺栓许用加紧力，因此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。3.4定位误差分析 夹具的主要定位元件为短芯轴，大平面和挡销，可调节辅助支撑。大平面限制3个自由度，即Z轴方向的移动，绕X,Y轴方向的旋转；短芯轴限制2个自由度，即沿X,Y轴的移动；挡销限制1个自由度，即绕Z轴的旋转。辅助支撑限制0个自由度，所以此方案为完全定位。该定位心轴是根据零件定位方案设计的专用件，定位精度较高。由于芯轴景象存在误差，查机械制造技术基础则定位基准位移误差，即Y=Dmax-dmin/2=0.02，而且定位基准与加工基准重合，所以基准不重合误差也为零，即B=0.所以，总的定位误差为D=Y+B=0+0.02=0.02T/2,此定位设计方案满足要求。3.5夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，为提高生产率，首先想到是怎么样方便的安装和拆卸，本道工序就是采用了开口压板压紧的方式。由于本夹具是对工件进行铣上端面，因此在铅直方向受到很大的冲击力，故在其相应的方向上应适当的考虑强度上的要求。并设法减少夹具的的占地面积，使之很方便的操作和快速的切换工件。 夹具体上用42孔定位，在侧面加支撑钉定位，同时使用四个可调节辅助支撑对工件起到辅助支撑作用，靠铣削时的里来限挤进工件，即满足定位要求又能增加定位稳定性。夹紧装置使用移动压板，操作方便。夹具体也是由定位夹紧需要设计而成，工件的拆装也比较方便，总体上这套夹具方案能够满足生产要求。4 方案综合评价与结论通过查阅大量资料和进行大量计算，在老师的指导下完成了本次设计，总的来说，本次设计中的几点要求已达到完成了1张装配图，1张毛坯图，2张零件图，1份说明书和2张工艺卡片。此次设计，通过对零件的分析，制定出加工工序，查阅资料，对每一步加工的工序选择了合适的机床和刀具，并对相应的各参数进行了分析计算，校核，达到了零
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