支架的機械加工工藝規(guī)程及銑夾具設計課程設計

1、機械制造課程設計(論文)題 目:支架的機械加工工藝規(guī)程及銑夾具設計 所在學院專 業(yè)班 級姓 名學 號指導老師 年 月 日目 錄1 引言22 課程設計的目的23 支架的工藝分析33.1支架的結構及其工藝性分析33.2支架的技術要求分析34 毛坯的選擇35 支架機械加工工藝路線的制定45.1定位基準的選擇4 精基準的選擇4 粗基準的選擇45.2擬定工藝路線4 加工方法的選擇和加工階段的劃分4 工藝路線的擬定55.3加工余量和工序尺寸的擬定65.3切削用量的確定76 夾具設計設計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

2、緊機構167 致謝16參考文獻171 引言 工藝綜合課程設計是機械類專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎課，內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） 在結束了機械制造基礎等前期課

3、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)我們全面綜合地應用所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，并學會結合生產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支架的結構及其工藝性分析由支架零件圖可知，該支架結

4、構形狀對稱布置。主要由底板、肋板和圓柱孔等部分構成。支架的主要加工表面有：支架底面、肋板孔與圓柱孔、肋板孔內端面及圓柱孔上端面等。其中支架底面的表面粗糙度Ra1.6m，肋板內表面的表面粗糙度Ra3.2m，定位孔6H7，肋板上的孔徑40H7，圓柱孔的孔徑60H8，兩肋板間的距離75H8，以及圓柱孔的內表面與上端面的表面粗糙度Ra3.2m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. 2×40H7孔的同軸度允許誤差為0.01；3. 2×40H7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.

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，該零件年產量為4000件，設其備品率為4%，機械加工廢品率為1%，則該零件的年生產綱領為：N=Qn(1+%+%)=4000×1（1+4%+1%)=4200(件/年)。查表可知該產品為大批生產。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、生產率、成本等各方面需要結合零件自身的特點，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

6、量具以提高生產率和加工質量，降低生產成本。該支架零件的結構形狀較復雜以及大批量生產的生產綱領確定采用熔模鑄造方式生產，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

7、是工藝規(guī)程中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。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，使生產無法正常運行。 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。 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

8、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，Ra1.6，所以確定最終加工方法為精銑。精銑前要進行粗銑、半精銑。肋板內表面與圓柱孔上端面的表面粗糙度要求較高，Ra3.2，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，Ra3.2，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。工藝路線的擬定在工藝路

9、線的擬定過程中要遵循機械加工工序順序的安排原則。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 工、半精加工和精加工。 （3） 先主后次 先考慮主要表面加工，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。（4） 先面后孔 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）

10、 關鍵工序 對易出現(xiàn)廢品的工序，精加工或光整加工可適當提前。在一 般情況下，主要表面的精加工和光整加工應放在最后階段進 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。在生產綱領已經(jīng)確定為大批生產的條件下，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效率。除此之外，還應該考慮經(jīng)濟效果，以便使生產成本盡量降低。方案分析與比較，方案一是先鉆擴鉸對角線上兩個8孔到工序尺寸，方案二是先銑75H8開擋到工序尺寸，比較發(fā)現(xiàn)方案一的設計可以方便為后續(xù)方案尋找定位基準，利用8定位銷孔加工其他部位比較精確。故選擇方案一。 5.3 加工余量和工序尺寸的

11、擬定工序余量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量時，應遵循兩個原則：1. 加工余量應盡量小，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. 加工余量應保證按此余量加工后，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；本工序的余量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=±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計算結果加工表面工步（工步）名稱工序（工序）余量工序（工步）基本尺寸 經(jīng)濟精度公差表面粗糙度

12、工序尺寸及公差支架底面毛坯28±2 粗銑 1.526.5IT12Ra6.3半精銑 1.025.5IT10Ra3.2精銑 0.525.0IT9Ra1.6圓柱孔上端面毛坯88±2 粗銑1.586.5IT12 半精銑1.085.5IT10Ra6.3 精銑0.585IT9Ra3.2 圓柱孔毛坯54.0±2 粗鏜2Z=4.058.0IT12Ra6.3 半精鏜2Z=2.060.0IT9Ra3.2 肋板內表面毛坯72±2 粗銑2.574.5IT12Ra12.5 半精銑0.575.0IT10Ra3.2 肋板孔毛坯35±2 粗鏜 2Z=3.038.0IT12Ra

13、6.3 半精鏜2Z=2.040.0IT9Ra3.2 沉頭孔鉆孔8.0IT12Ra12.5 鉆孔14.5IT12Ra12.5 锪孔0.515.0IT12Ra12.5 裝配孔鉆孔5.8IT12Ra12.5 精鉸0.26.0IT8Ra1.6 5.4 切削用量的確定工序 40 粗銑圓柱孔上端表面（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立式銑床。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)

14、機械加工工藝手冊表9.2-1，選用鑲齒套式面銑刀，刀片材料選用硬質合金鋼，牌號為YT15，查表9.2-8選銑刀的規(guī)格尺寸為，D=50。夾具選用專用夾具。（2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量 粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。因為粗銑的余量為1.5mm，一次走刀完成，所以選擇背吃刀量a=1.5mm b. 確定進給量 根據(jù)工藝綜合課程設計表5-72，選擇每齒進給量fz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）確定銑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取粗銑時鑲齒套式

15、面銑刀的磨鈍標準為1.7mm。由表9.4-7查得刀具的耐用度T=180min。（4）確認機床主軸轉速 和切削速度 =r/m220r/m按照X5032銑床說明書選取實有的機床主軸轉速為270r/m,故實際的切削速度為=r/m=42.4r/m（5）校驗機床功率 根據(jù)工藝綜合表3-1知，單位切削力=1118N/,=1；查表3-3，得=1.20；其它切削條件修正系數(shù)為1，故切削力 =f=1118×1.5×0.3×1×1.20N=603.7N切削功率 =/60000=603.7×42.4/60000kW=0.43kW由機床說明書知，X5032機床主電動機

16、功率=7.5kW,取機床效率=0.55，則 /=0.43/0.55kW=0.57kW故機床功率夠用。工序50半精銑圓柱孔上端面表面（1）選擇刀具 根據(jù)工藝綜合課程設計表5-18，選用鑲齒套式面銑刀。（2）確定切削用量a. 確定背吃刀量半精銑時的背吃刀量一般為0.52mm，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=1.0mm。b. 確定進給量根據(jù)工藝綜合課程設計表5-72，選擇每齒進給量fz為0.2mm/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=40m/min。（3）確定銑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取半精銑時鑲齒套式面銑刀的磨鈍標準為1

17、.8mm。由表9.4-7查得刀具的耐用度T=180min。（4）確認機床主軸轉速 和切削速度 =r/m255r/m按照X5032銑床說明書選取實有的機床主軸轉速為270r/m,故實際的切削速度為=r/m=42.4r/m（5）校驗機床功率 根據(jù)工藝綜合表3-1知，單位切削力=1118N/,=1；查表3-3，得=1.20；其它切削條件修正系數(shù)為1，故切削力 =f=1118×1.5×0.3×1×1.20N=603.7N切削功率 =/60000=603.7×42.4/60000kW=0.43kW由機床說明書知，X5032機床主電動機功率=7.5kW,取

18、機床效率=0.55，則 /=0.43/0.55kW=0.57kW故機床功率夠用。工序60精銑圓柱孔上端面（1）選擇刀具 根據(jù)工藝綜合課程設計表5-18，選用鑲齒套式面銑刀。（2）確定切削用量a. 確定背吃刀量 精銑時一般為0.1-1mm或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.5mm。b. 確定進給量根據(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）確定銑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取精銑時鑲齒套式面銑刀的磨鈍標準為0.4mm。由表9.4-7

19、查得刀具的耐用度T=180min。（4）確認機床主軸轉速 和切削速度 =r/m373r/m按照X5032銑床說明書選取實有的機床主軸轉速為360r/m,故實際的切削速為=r/m=56.5r/m（5）校驗機床功率 根據(jù)工藝綜合表3-1知，單位切削力=1118N/,=1；查表3得=1.20；其它切削條件修正系數(shù)為1，故切削力 =f=1118×1.5×0.3×1×1.20N=603.7N切削功率 =/60000=603.7×56.5/60000kW=0.57kW由機床說明書知，X5032機床主電動機功率=7.5kW,取機床效率=0.55，則 /=0.

20、57/0.55kW=0.56kW故機床功率夠用。工序110粗鏜肋板孔（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臥式鏜床，由表5-26選擇機夾單刃鏜刀的桿部直徑d（g7）為25mm，最小鏜孔直徑D為32mm。（2）確定切削用量a. 確定背吃刀量 由表5-69，選擇粗鏜的刀具材料為高速鋼，刀具類型為刀頭。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=3mm。b. 確定進給量 由表5-69知，f=0.2mm/rc. 初選切削速度由表5-69知，Vc=0.4m/s（3）確定鏜刀的磨鈍標準及耐用度根據(jù)工藝綜合課程設計表3-7取粗鏜時單刃鏜刀刀具的耐用度T=50min。（4）確認機床主軸

21、轉速 和切削速度 =r/m191r/m按照T618鏜床說明書選取實有的機床主軸轉速為200r/m,故實際的切削速度為=r/m=25.1r/m（5）校驗機床功率 根據(jù)工藝綜合表3-1知，單位切削力=1118N/,=1.06；查表3-3，得=1.40；其它切削條件修正系數(shù)為1，故切削力 =f=1118×3×0.2×1.06×1.40N=995.5N切削功率 =/60000=995.5×25.14/60000kW=0.42kW由機床說明書知，T618機床主電動機功率=5.5kW,取機床效率=0.55，則 /=0.42/0.55kW=0.56kW故機床

22、功率夠用。工序120銑肋板距離為75寬（1）選擇機床與刀具 根據(jù)工藝綜合課程設計表5-9，選擇臥式X6125，（2）確定切削用量a. 確定背吃刀量 由表5-69，選擇刀具材料為高速鋼，刀具類型為銑刀。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=2mm。b. 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）確定銑刀刀的磨鈍標準及耐用度根據(jù)工藝綜合課程設計表3-7取刀具的耐用度T=50min。（4）確認機床主軸轉速 和切削速度 =r/m287r/m按照說明書選取實有的機床主軸轉速為300r/m,故實際的切削速度為=r/m=37.7r/m（5）校

23、驗機床功率 根據(jù)工藝綜合表3-1知，單位切削力=1118N/,=1.06；查表3-3，得=1.40；其它切削條件修正系數(shù)為1，故切削力 =f=1118×2×0.5×1.06×1.40N=1659.1N切削功率 =/60000=1659.1×37.7/60000kW=1.04kW由機床說明書知，機床主電動機功率=5.5kW,取機床效率=0.55，則 /=1.04/0.55kW=1.39kW故機床功率夠用。工序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，選用直徑為5.8的標準高速鋼麻花鉆。由表5-6選擇Z5125A立式鉆床，工作

24、臺面尺寸為（550×400）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 因為第一次鉆孔的加工余量為5.8mm。一次工作行程鉆完，所以選擇背吃刀量a=5.8mm。 b. 確定進給量 根據(jù)工藝綜合課程設計表5-64，選擇進給量f為0.27mm/r c. 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=100min。（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:式中,=(D/2)co

25、t=計算得=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的直柄機用鉸刀。由表5-6選擇Z5125A立式鉆床，工作臺面尺寸為（550×400）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=0.2mm。 b. 確定進給量 根據(jù)工藝綜合課程設計表5-68，選擇進給量f為1.00mm/r c. 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=0.20m/s6 夾具的設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度

26、，需要設計專用夾具。（一） 問題的提出：本夾具是用來銑夾具，由于此孔為預鑄孔 ，在前面的加工過程中保證了加工精度，經(jīng)過與老師商議決定采用X6125銑床，設計銑床夾具。 （二）夾具設計：6.1 研究原始質料利用本夾具主要用來銑，要滿足粗糙度要求，為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。6.2 定位基準的選擇由零件圖可知：在對孔進行加工前，底平面進行了粗銑加工。因此，選底平面為定位精基準（設計基準）。在設計夾具時，應該注意提高生產率，為此，采用手動夾緊，此夾具的工作原理：采用“一面兩銷”制，限制三個自由度。采用一個短圓柱銷和削邊銷定位，限制三個自由度。

27、夾緊方式采用手動螺紋夾緊。6.3 切削力及夾緊力的計算由資料10機床夾具設計手冊查表可得：切削力由式2.11得： 查資料10機床夾具設計手冊表得： 即：切削扭矩由式2.12得： 即：實際所需夾緊力：由式2.13得： 取，即：螺旋夾緊時產生的夾緊力由式得：該夾具采用夾緊機構，用螺栓壓塊壓緊工件。即： 由上述計算易得： 因此采用該夾緊機構工作是可靠的。6.4 誤差分析與計算該夾具以底面、側面和頂面為定位基準，要求保證孔軸線與左側面間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差?？着c左側面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標準的規(guī)定，由資料6互換性與技術測量表可

28、知：?。ㄖ械燃墸┯少Y料10機床夾具設計手冊可得： 定位誤差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，這里的方向與加工方向一致。即：故 夾緊安裝誤差，對工序尺寸的影響均小。即： 磨損造成的加工誤差：通常不超過 夾具相對刀具位置誤差：鉆套孔之間的距離公差，按工件相應尺寸公差的五分之一取。即誤差總和：從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。小結加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生