1、6夾具設計設計日錄2 課程設計的目的23 支架的工藝分析333.1 支架的結(jié)構(gòu)及其工藝性分析33.2 支架的技術要求分析4 毛坯的選擇35 支架機械加工工藝路線的制定445.1 定位基準的選擇45.1.1 精基準的選擇45.1.2 粗基準的選擇45.2 擬定工藝路線41.1.1 加工方法的選擇和加工階段的劃分1.1.2 工藝路線的擬定65.3 加工余量和工序尺寸的擬定75.4 切削用量的確定156.1 確定設計方案166.2 選擇定位方式及定位元件166.3 確定導向裝置166.4 定位誤差的分析與計算166.5 設計夾緊機構(gòu)1616致謝17參考文獻1 引言工藝綜合課程設計是機械類專業(yè)的一門主

2、干專業(yè)基礎課，內(nèi)容覆蓋金屬切削原理和刀具、機械加工方法及設備、互換性與測量技術、機械制造工藝學及工藝裝備等，因而也是一門實踐性和綜合性很強的課程，必須通過實踐性教學環(huán)節(jié)才能使我們對該課程的基礎理論有更深刻的理解，也只有通過實踐才能培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的能力和獨立工作能力。因此，工藝綜合課程設計應運而生，也成為機械類專業(yè)的一門重要實踐課程。2 課程設計的目的工藝綜合課程設計旨在繼承前期先修基礎課程的基礎上，讓我們完成一次機械零件的機械加工工藝規(guī)程和典型夾具設計的鍛煉，其目的如下。（ 1）在結(jié)束了機械制造基礎等前期課程的學習后，通過本次設計使我們所學到的知識得到鞏固和加深。培養(yǎng)我們?nèi)婢C合地應用所

3、學知識去分析和解決機械制造中的問題的能力。（ 2）通過設計提高我們的自學能力，使我們熟悉機械制造中的有關手冊、圖表和技術資料，特別是熟悉機械加工工藝規(guī)程設計和夾具設計方面的資料，并學會結(jié)合生產(chǎn)實際正確使用這些資料。（ 3）通過設計使我們樹立正確的設計理念，懂得合理的設計應該是技術上先進的，經(jīng)濟上合理的，并且在生產(chǎn)實踐中是可行的。（ 4）通過編寫設計說明書，提高我們的技術文件整理、寫作及組織編排能力，為我們將來撰寫專業(yè)技術及科研論文打下基礎。3 支架的工藝分析3.1 支架的結(jié)構(gòu)及其工藝性分析由支架零件圖可知，該支架結(jié)構(gòu)形狀對稱布置。主要由底板、肋板和圓柱孔等部分構(gòu)成。支架的主要加工表面有：支架底

4、面、肋板孔與圓柱孔、肋板孔內(nèi)端面及圓柱孔上端面等。其中支架底面的表面粗糙度Raw1.6Pm月力板內(nèi)表面的表面粗糙度Raw3.2Pm定位孔？6H7,月力板上的孔徑？40H7,圓柱孔的孔徑？60H8兩月力板75H8, 以及圓柱孔的內(nèi)表面與上端面的表面粗糙度RaK3.2Pm是重要尺寸3.2 支架的技術要求分析該支架零件的主要技術要求為：1. 未注明圓角半徑R5；2. 2X?40H7孔的同軸度允許誤差為0.01;3. 2X?40H7孔與A面的平行度允許誤差為0.02;4. ?60H8孔與A面垂直度允許誤差為0.01;5. 兩圓柱孔中心距極限偏差為±0.25mm；6. 肋板孔中心線距支架底板的

5、距離的極限偏差為±0.05mm；7. 圓柱孔與肋板孔的中心距極限偏差為±0.15mm。4 毛坯的選擇題目給定的是支架零件，該零件年產(chǎn)M為4000件，設具備品率a為4%機械加工廢品率B為1%則該零件的年生產(chǎn)綱領為：N=Qn(1+a%：B%)=4000X1(1+4%+1%)=420(件/年)。查表可知該產(chǎn)品為大批生產(chǎn)。在毛坯的制造方法及加工余量、機床設備及機床布置、夾具及尺寸保證、刀具量具、生產(chǎn)率、成本等各方面需要結(jié)合零件自身的特點，采用先進鑄造方法、自動機床與專用機床、高效專用夾具、刀具量具以提高生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。該支架零件的結(jié)構(gòu)形狀較復雜以及大批量生產(chǎn)的生產(chǎn)綱

6、領確定采用熔模鑄造方式生產(chǎn)，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，鑄造出肋板孔與圓柱孔。毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。毛坯材料是HT200。5 支架機械加工工藝路線的制定支架的工藝特點是：外形較復雜，尺寸精度、形狀精度、和位置精度及表面粗糙度要求較高。上訴工藝特點決定了支架在機械加工時存在一定的困難，因此在確定支架的工藝過程時應注意定位基準的選擇，以減少定位誤差；夾緊力方向和夾緊點的選擇要盡量減少夾緊變形；對于主要表面，應粗、精加工分階段進行，以減少變形對加工精度的影響。5.1 定位基準的選擇基面選擇是工藝規(guī)程中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。

7、否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常運行。5.1.1 粗基準的選擇遵照“保證不加工表面與加工表面相互精度原則”的粗基準選擇原則（即零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作為粗基準；若零件有若干個不加工表面時則應與這些加工表面要求相對精度較高的不加工表面作為粗基準）這里先選擇圓柱孔上端面為粗基準。5.1.2 精基準的選擇根據(jù)精基準的選擇原則，選擇精基面時，首先應考慮基準重合的問題，即在可能的情況下，應盡量選擇加工表面的設計基準作為定位基準。本支架零件以加工好的支架底面作為后續(xù)工序如銑圓柱孔上端面、鏜肋板孔等工序的精基準。5.2 擬定工藝路線5.2.1

8、加工方法的選擇和加工階段的劃分支架底面的表面粗糙度要求較高，Ra<1.6，所以確定最終加工方法為精銑。精銑前要進行粗銑、半精銑。肋板內(nèi)表面與圓柱孔上端面的表面粗糙度要求較高，Raw3.2，所以確定最終加工方法為精銑。精銑前要進行粗銑、半精銑。肋板上的孔與圓柱孔的位置精度和表面粗糙度要求較高，Ra<3.2，所以確定最終加工方法為半精鏜。半精鏜前要進行粗鏜。裝配孔的精度要求較高，最終加工方法為精鉸。精鉸前要進行鉆孔。沉頭孔沒有位置精度與表面粗糙度要求，故采用鉆孔、锪孔就能達到圖紙上的設計要求。完成其他次要表面的加工。5.2.2 工藝路線的擬定在工藝路線的擬定過程中要遵循機械加工工序順序

9、的安排原則。即：1) 基準先行按照“先基面后其它”的順序，先加工精基準面，再以加工出的精基準面為定位基準，安排其它表面的加工。2) 先粗后精按先粗后精的順序，對精度要求高的各主要表面進行粗加34) 主次先面后孔先情況下考般慮，主要表面的精加工和光整加工應放在最后階段進再考慮次要表面加工。次要表面的加工，通常從加工方便與經(jīng)濟角度出發(fā)進行安排。次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位加工主要表面。當零件有較大的平面可以作定位基準時，先將其加工出來，再以面定位孔加工，這樣可以保證定位準確、穩(wěn)定。5) 關鍵工序?qū)σ壮霈F(xiàn)廢品的工序，精加工或光整加工可適當提前。在

10、一行。制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理保證。在生產(chǎn)綱領已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能機床配以專用夾具，并盡量使工序分散來提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應該考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低。工藝路線方案：工序10粗銑支架底面工序20半精銑支架底面工序30精銑支架底面工序40粗銑圓柱孔上端面工序50半精銑圓柱孔上端面工序60精銑圓柱孔上端面工序70粗鏜圓柱孔工序80半精鏜圓柱孔工序90粗銑肋板內(nèi)表面工序100半精銑肋板內(nèi)表面工、半精加工和精加工。工序110粗鏈助板孔工序120半精鏈月力板孔工序130鉆？8孔工序140鉆？15孔工序1

11、50鉤？15沉頭孔工序160鉆？6裝配孔工序170精較？6裝配孔工序180檢驗5.3 加工余M和工序尺寸的擬定工序余M是指相鄰兩工序的工序尺寸之差，也就是在一道工序中所切除的金屬層厚度，在確定工序間加工余M時，應遵循兩個原則：1. 加工余M應盡M小，以縮短加工時間；提高效率；降低制造成本；延長機床刀具使用壽命。2. 加工余M應保證按此余M加工后，能達到零件圖要求的尺寸、形狀、位置公差和表面粗糙度，工序公差不應超出經(jīng)濟加工精度范圍；本工序的余M應大于上工序留下的尺寸公差、行為公差和表面缺陷厚度。根據(jù)經(jīng)驗法選取毛坯公差取T=士2mm其余各工序尺寸及公差查機械加工工藝手冊可得。表1各工序尺寸及公差的

12、計算結(jié)果加工表面工步（工步）名稱工序（工序）余M工序（工步）基本尺寸經(jīng)濟精度公差表面粗糙度工序尺寸及公差支架底卸毛坯28.2士2:27.3：粗銃1.526.7IT12Ra<6.326.800.21半精銃1.025.7IT10Ra<3.225.7o084精銃0.725.0IT9RaA1.625.000-052圓柱孔上端面毛坯88.2士2882;粗銃1.586.7IT1288.20.35半精銃1.085.7IT10Ra<6.386.7014精銃0.785IT9Ra<3.285.7。0.。87圓柱孔毛坯54.0士254.0;粗鏈2Z=4.058.0IT12Ra<6.35

13、8.00.3半精鏈2Z=2.060.0IT9Ra<3.260.000074月力板內(nèi)表面毛坯76.7士226.7:粗銃1.075.7IT12Ra<12.525.700-3半精銃0.775.0IT10Ra<3.225.000.12月力板孔毛坯35±235.0;粗鏈2Z=3.038.0IT12Ra<6.338.000.25半精鏈2Z=2.040.0IT9Ra<3.24O.O0062沉頭孔鉆孔8.0IT12Ra<12.58.0。15鉆孔14.5IT12Ra<12.514.50.15鉤孔0.515.0IT12Ra<12.515.00.15裝配孔鉆

14、孔5.8IT12Ra<12.55.800.12精較0.26.0IT8RaA1.66.O0.0185.4 切削用M的確定工序40粗銃圓柱孔上端表面(1) 選擇加工設備與工藝裝備本工序及隨后兩道工序是加工出圓柱孔上端面，以達到要求的表面粗糙度及要求尺寸。根據(jù)工藝綜合課程設計表5-5選擇X5032立式銃床。工作臺面尺寸寬320mm長1320mm工作臺面最大行程縱向700mm橫向255mm垂向370mm主電動機功率7.5kW總功率9.09kW。根據(jù)機械加工工藝手冊表9.2-1,選用鑲齒套式面銃刀，刀片材料選用硬質(zhì)合金鋼，牌號為YT15,查表9.2-8選銃刀的規(guī)格尺寸為，D=50夾具選用專用夾具。

15、(2) 確定切削用Ma.確定背吃刀M粗銃時，為提高切削效率，一般選擇銃削背吃刀M等于加工余一個工作行程銃完。因為粗銃的余M為1.5mm一次走刀完成，所以選擇背吃刀Ma=1.5mmb. 確定進給M根據(jù)工藝綜合課程設計表5-72,選擇每齒進給Mfz為0.3mm/z。c. 初選切削速度根據(jù)工藝綜合課程設計表5-72,選擇切削速度Vc=34.6m/min。(3) 確定銃刀的磨鈍標準及耐用度根據(jù)機械加工工藝手冊表9.4-6取粗銃時鑲齒套式面銃刀的磨鈍標準為1.7mm由表9.4-7查得刀具的耐用度T=180min和切削速度R(4)確認機床主軸轉(zhuǎn)速1000V=1000X34.6r/m220r/m|jrd=3

16、44X50按照X5032銃床說明書選取實有的機床主軸轉(zhuǎn)速為270r/m,故實際的切削速度為nnd3.14X270X50r/m=42.4r/m=10010000根據(jù)工藝綜合表3-1知，單位切削力kt= 1118N An2, KfFr=1;查表 3-3,b.確定進給M(5)校驗機床功率:V1=1.20;其它切削條件修正系數(shù)為1,故切削力F=:小f卜r"I=1118X1.5X0.3X1X1.20N=603.7N切削功率P二匕叮/60000=603.7X42.4/60000kW=0.43kW由機床說明書知，X5032機床主電動機功率1I=7.5kW,取機床效率n=0.75，則P/n=0.43

17、/0.75kW=0.57kW<卜故機床功率夠用。工序50半精銃圓柱孔上端面表面(1)選擇刀具根據(jù)工藝綜合課程設計表5-18,選用鑲齒套式面銃刀。(2)確定切削用Ma.確定背吃刀M半精銃時的背吃刀M一般為0.52mm所以取背吃刀M等于其在此工序的加工余即a=1.0mmb.確定進給M根據(jù)工藝綜合課程設計表5-72,選擇每齒進給Mfz為0.2mm/z。5-72 ,選擇切削速度 Vc=40m/minoc.初選切削速度根據(jù)工藝綜合課程設計表(3)確定銃刀的磨鈍標準及耐用度根據(jù)機械加工工藝手冊表9.4-6取半精銃時鑲齒套式面銃刀的磨鈍標準為1.8mm由表9.4-7查得刀具的耐用度T=180min和切

18、(4)確認機床主軸轉(zhuǎn)速削速r/m 255r/m,LOOOv1000)<40nd=3.11>-根據(jù)工藝綜合表3-1知，單位切削力&=1118Nmm2,K即=1;查表3-3,Jnnd=314X270>C50%|=1000=1000按照X5032銃床說明書選取實有的機床主軸轉(zhuǎn)速為270r/m,故實際的切削速度為r/m=42.4r/m(5)校驗機床功率得KVRF,=1.20;其它切削條件修正系數(shù)為1,故切削力(7) =i小新；碩=1118X1.5X0.3X1X1.20N=603.7N切削功率=卜/60000=603.7X42.4/60000kW=0.43kW由機床說明書知，X

19、5032機床主電動機功率PE=7.5kW,取機床效率n=0.75,則口/n=0.43/0.75kW=0.57kW<卜故機床功率夠用。工序60精銃圓柱孔上端面(1)選擇刀具根據(jù)工藝綜合課程設計表5-18,選用鑲齒套式面銃刀。(2)確定切削用Ma.確定背吃刀M精銃時一般為0.1-1mm或更小，所以取背吃刀M等于其在此工序的加工余即a=0.7mm根據(jù)工藝綜合課程設計表5-72，選擇每齒進給量fz為0.12mm/z。c.初選切削速度根據(jù)工藝綜合課程設計表5-72，選擇切削速度Vc=58.5m/min。(3)確定銃刀的磨鈍標準及耐用度根據(jù)機械加工工藝手冊表9.4-6取精銃時鑲齒套式面銃刀的磨鈍標準

20、為0.4mm由表9.4-7查得刀具的耐用度T=180min和切削速度卜1確認機床主軸轉(zhuǎn)速JOOOv1000Xn<-373r/md=344、K50Md3J4X360X50_r/m=56.5r/m=1000(5)校驗機床功率根據(jù)工藝綜合表3-1知，單位切削力"=1118N/ri,k=1；查表3按照X5032銃床說明書選取實有的機床主軸轉(zhuǎn)速為360r/m,故實際的切削速為V1=1.20;其它切削條件修正系數(shù)為1,故切削力、=rfh卜、=1118X1.5X0.3X1X1.20N=603.7N切削功率廣卜丫/60000=603.7X56.5/60000kW=0.57kW由機床說明書知，X

21、5032機床主電動機功率1I=7.5kW,取機床效率n=0.75，則P/n=0.57/0.75kW=0.76kW<i；故機床功率夠用。工序110粗鎮(zhèn)月力板孔(1)選擇機床與刀具根據(jù)工藝綜合課程設計表5-9,選擇T618臥式鏈床，由表5-26選擇機夾單刃鍵刀的桿部宜徑d(g7)為25mm最小鏈孔宜徑D為32mm(2)確定切削用Ma.確定背吃刀M由表5-69,選擇粗鏈的刀具材料為高速鋼，刀具類型為刀頭。取背吃刀M等于其在此工序的加工余即a=3mm5-69知,f=0.2mm/rc.初選切削速度由表5-69知，Vc=0.4m/s(3)確定鍵刀的磨鈍標準及耐用度和切削速度卜1(4)確認機床主軸轉(zhuǎn)速

22、'GOOr/m191r/mOO3.14X40按照T6v8鏈床說明書選取實有的機床主軸轉(zhuǎn)速為200r/m,故實際的切削速度為vJind3,14X200X40vc=1000r/m=25.1r/m1000(5)校驗機床功率根據(jù)=1.06;查表3-3,得K#RF=1.40;其它切削條件修正系數(shù)為1,故切削力廠卜=1118X3X0.2X1.06X1.40N=995.5N切削功率h匕丫/60000=995.5X25.14/60000kW=0.42kW由機床說明書知，T618機床主電動機功率P=5.5kW,取機床效率n=0.75,則根據(jù)工藝綜合課程設計表3-7取粗鏈時單刃鍵刀刀具的耐用度T=50mi

23、n。故機床功率夠用。工序120半精鏈助板孔(1)選擇機床與刀具根據(jù)工藝綜合課程設計表5-9,選擇T618臥式鏈床，由表5-26選擇機夾單刃鏈刀的桿部宜徑d(g7)為25mm最小鏈孔宜徑D為32mm(2)確定切削用Ma. 確定背吃刀M由表5-69,選擇粗鏈的刀具材料為高速鋼，刀具類型為刀頭。取背吃刀M等于其在此工序的加工余即a=2mmb. 確定進給量由表5-69知，f=0.5mm/rc.初選切削速度由表5-69知，Vc=0.6m/s(3)確定鏈刀刀的磨鈍標準及耐用度T=50min。根據(jù)工藝綜合課程設計表3-7取半精鏈時單刃鏈刀刀具的耐用度和切削速度口(4)確認機床主軸轉(zhuǎn)速60UOOX0.63+1

24、4X40r/m287r/m#Jind3,14X300X401000按照T618鏈床說明書選取實有的機床主軸轉(zhuǎn)速為(5)校驗機床功率根據(jù)工藝綜合表3-1知，單位切削力：r/m=37.7r/m300r/m,故實際的切削速度為二1118N/，查表3-3,得KVRF,=1.40;其它切削條件修正系數(shù)為1,故切削力118X2X0.5X1.06X1.40N=1659.1N切削功率1=八：/60000=1659.1X37.7/60000kW=1.04kW由機床說明書知，T618機床主電動機功率卜=5.5kW,取機床效率n=0.75,則P/n=1.04/0.75kW=1.39kW<i；故機床功率夠用。工

25、序160鉆？6裝配孔(1)選擇刀具根據(jù)工藝綜合課程設計表5-21,選用宜徑為5.8的標準高速鋼麻花鉆。由表5-6選擇Z5125A立式鉆床，工作臺面尺寸為(550X400)mm總功率為2.3Kw,主電動機功率為2.2KWo(2) 確定切削用Ma. 確定背吃刀M因為第一次鉆孔的加工余M為5.8mm一次工作行程鉆完，所以選擇背吃刀量a=5.8mmb. 確定進給量根據(jù)工藝綜合課程設計表5-64,選擇進給Mf為0.27mm/rc. 確定切削速度根據(jù)工藝綜合課程設計表5-66,選擇切削速度Vc=0.42m/s(3) 確定鉸刀的磨鈍標準及耐用度根據(jù)工藝綜合課程設計表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度T=10

26、0min。(4) 鉆削基本時間的計算根據(jù)工藝綜合課程設計表3-11知,鉆孔的基本時間計算公式為：LI+h+bbfnfn?4式中，h=(D/2)cot計算得Tb=1.2s工序170精鉸?6裝配孔(1) 選擇刀具根據(jù)工藝綜合課程設計表5-21，選擇d=6mm勺直柄機用鉸刀。由表5-6選擇Z5125A立式鉆床，工作臺面尺寸為(550X400)mm總功率為2.3Kw，主電動機功率為2.2Kw。(2) 確定切削用量a. 確定背吃刀量因為鉸孔的加工余量為0.2mm一次工作行程鉸完，所以選擇背吃刀量a=0.2mmb. 確定進給量根據(jù)工藝綜合課程設計表5-68,選擇進給Mf為1.00mm/rc. 確定切削速度

27、6夾具的設計機床夾具（簡稱夾具）是在機械加工中使用的一種工藝裝備，它的主要功能是實現(xiàn)對被加工工件的定位和夾緊。通過定位，使各被加工工件在夾具中占有一個正確的加工位置；通過夾緊，克服加工中存在的各種作用力，使這一正確的位置得到保證，從而使加工過程得以順利進行。專用夾具是針對某一種工件機械加工工藝過程中的某一工序而專門設計的。由于不需要考慮通用性，因此夾具的結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速方便。按實際需要可采用各種省力機構(gòu)、動力裝置、防護裝置、分度裝置等。因此，專用夾具可以保證較高的加工精度和勞動生產(chǎn)率。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設計與制造，它的設計與制造周期較長。當生產(chǎn)的產(chǎn)品或工藝過程變更時，往往無法繼

28、續(xù)使用，故此類夾具只適合在產(chǎn)品固定工藝過程穩(wěn)定的大批量生產(chǎn)中使用。夾具的設計是工藝設計與機械制造中的一項重要內(nèi)容，它對機床性能的發(fā)揮與延伸、生產(chǎn)率的高低、生產(chǎn)成本的控制、工件的加工質(zhì)量都有很大的影響，在其設計時應特別注意以下幾個問題；1、 所設計的專用夾具，應當既能保證工序的加工精度又能保證工序的生產(chǎn)節(jié)拍。特別對于大批量生產(chǎn)中使用的夾具，應設法縮短加工的基本時間和輔助時間。2、 夾具的操作要方便、省力和安全。若有條件，盡可能采用氣動、液壓以及其它機械化自動化的夾緊機構(gòu)，以減輕勞動強度。同時，為保證操作安全，必要時可設計和配備安全防護裝置。3、 能保證夾具一定的使用壽命和較低的制造成本。夾具的復雜程度應與工件的生產(chǎn)批量相適應，在大批量生產(chǎn)中應采用氣動、液壓等高效夾緊機構(gòu)；而小批量生產(chǎn)中、則宜采用較簡單的夾