托架工艺和夹具设计

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1、辽宁工业大学设计说明书题目： 托架工艺和夹具设计院 係）:机械工程与自动化学院专业班级：学 号：学生姓名：指导教师：教师职称：起止时间：2014.12.08-201511托架工艺和夹具设计摘要：托架零件加工工艺及钻床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，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件 以及

2、其它部件；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。机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且 有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则 需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差目录第一章 零件的分析 4一零件的作用 4二.制定工艺路线 4第二章 钻孔夹具设计11一. 设计要求11二. 夹具设计112.1 定位基准的选择112.2 切削力及夹紧力的计算 12三. 定位误差的分析 13四 钻套、衬套、钻模板设计与选用 13五.夹具设

3、计及操作的简要说明 15总 结 16参 考 文 献 17致 谢 18第一章 零件的分析一零件的作用托架主要用来夹持机构加紧和固定物体，对物体进行支撑作用的。 托架零件属于支架 类零件，结构简单，强度刚度和韧度好，各加工表面精度和表面 粗糙度都不难获得。零件组成面：端面、内孔加工。二.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成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配 以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使 生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序 10：粗铣、精铣上端面工序

4、20：粗铣、精铣下端面工序30：钻屮11孑L、铰屮11孔工序40：钻屮9孔工序50：钻2-屮15孑L工序60：钻屮22孔4.1.确定切削用量及基本工时工序10：粗铣、精铣上端面（1）铣上端面已知铣削深度a二38mm, a二2.97mm，故pe查（1）表 3-1 得 d 二 80mmw由于铣削后表面粗糙度为3.2，因此分粗铣和半精铣，故要分两次铣削，第一次铣削 2mm， 第二次铣削 0.97mm。粗铣时查（1）表 3-3 得 f = 0.24mm / zz1查（1）表 3-9 得 z=6，v 二 20m / min c11000vn _s1 3.14dw=1000 X 20 = 79.6r /m

5、in3.14X80查X52K卧式铣床使用说明书，取n二95r/min w13.14d n故实际切削速度vc1 _ W- _ 23.864m/minf 1 二广 X Z X w1= 0.24 X 6 X 95 二 1368mm/minm1查 X52K 铣床使用说明书，z1取 f 二 150mm / minm1机动工时tm1響=0.68minm1半精铣时查（1）表3-3得每转进给量f2 = 1.08mm / rz2查（1）表3-9得 vc2二 23m / minns2_ 1000v3.14dw=黑:80=91.56r/min查X52K铣床使用说明书，取nw2二95r/min，故实际切削速度3.14

6、d nV _ w_ w2c2w1000二 3.14X 80X95 二 23.864m/min1000当 n 二 95r/min 时, w2工作台每分钟进给量应为 二 f n = 102.6mm/ min m 22w2查机床使用说明书取 二 118mm / minm2机动工时m2=_ 兽 _ 0.83minm2t 二 t +1mm1m 2二 1.51 min工序 20：粗铣、精铣下端面已知铣削深度，a二2mm，故e查（1）表 3-1 得 d 二 80mmw由于铣削后表面粗糙度为 3.2，因此分粗铣和半精铣，故要分两次铣削，第一次铣削1.5mm，第二次铣削 0.5mm。粗铣时查（1）表 3-3 得

7、 f = 0.24mm / zz1查（1）表 3-9 得 z=6, v 二 20m / minc11000v1000x20/ n = 79.6r /mins1 3.14d 3.14x80w查X52K卧式铣床使用说明书，取n = 95r/minw13.14d n故实际切削速度J =-005- = 23.864m/minf = f xzxn =0.24x6x95=136.8mm/min m1z1w1查 X52K 铣床使用说明书，取 f =150mm/minm1机动工时tm1L + y + A = 87 +13= 0.67 min半精铣时查（1）表3-3得每转进给量f = 1.08mm / r2z2

8、1.08z= 0.18m m / z查（1）表3-9得 v =23m/minc21000v 1000x 23n = 91.56r /mms2 3.14d3.14 x80w查X52K铣床使用说明书，取n = 95r/min，故实际切削速度w23.14d nV = w_w2c210003.14 x 80 x 951000= 23.864m/min当n = 95r/min时，工作台每分钟进给量应为 w2f = f n = 102.6mm/ min m 22w2查机床使用说明书取 f = 1 18mm/ minm2机动工时L + y + A 87 + 9.t = 0.81mmm 2f118m2故t 二

9、 t +1 二 1.48minmm1m 24 工序 30：钻 11孔、铰 11孔选用机床：立式钻床 Z525钻孔 11mmf=0.2mm/r（见切削手册表2.7）v=12m/min（见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性考虑）1000 *12n =r/min=294r/mins兀 *13按机床选取 n =272r/min （按工艺手册表4.2-2）w所以实际切削速v=貯w*13 * 2721000m /min=11.1m/min切削工时 t=272*0.2=0.66minw切出 l =5mm2l=25mm式中，切入 l=6mm1钻孔 11mmf=0.2mm/r （见切削手册表 2.7）

10、v=12m/min （见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性考虑）n=s1000*12兀*10r/min=382r/min按机床选取n =392r/min （按工艺手册表4.2-2） w所以实际切削速度兀d n兀 *10*392/ .v二 =m /min=12.3m/minn f1000w切肖U工时 t二1 +1 +12 =-=0.66minn f 392 *0.2w式中，切入 l =5mm 切出 l =4mm l=25mm 12（1）钻孔 8mmf=0.15m/min （见切削手册表2.7）v=12m/min （见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性考虑）1000*12兀*8

11、r/min=478r/min按机床选取n =545r/min （按工艺手册表4.2-2）w兀d nV=w_wn fw兀 *8*5451000m /min=13.69m/mi所以实际切削速度切削工时1 +1 +1t二 12 n f w54品=0.27min式中切入 l =4 切出 l =3mm l=15mm12工序40：钻炉9孔，根据切削手册表2.10规定，查得孔钻 9孔时的进给量，并根据 机床规选f=0.55mm/r 扩孔钻扩孔时的切削速度根据其他有关资料，确定为 v=0.4v 式中， v 为用钻钻钻 头同样尺寸实心孔的切削速度，故V=0.4 v =0.4*12m/min=4.8m/min钻n

12、=s1000*4.8兀*9r/min=170r/min按机床选取 n =195r/min w切削工时： 切入时 l =2mm 切出时 l =0.7 则12l +1 +1t二 12n fw2 +15 + 0.7195*0.55min=0.17min工序50：钻2-申15孔f=0.12m/min （见切削手册表2.7）v=12m/min （见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性考虑）n=s1000*12兀*6r/min=637r/min按机床选取n =680r/min （按工艺手册表4.2-2）w一兀d n兀 *6*680所以实际切削速度v二一w =m /min=1281m/min f 1

13、000w切削工时t= 1 + 11 + 12n fw15 + 4 + 3680*0.12=0.27min式中切入 l =41切出 l =3mm l=15mm2工序60：钻屮22孔，根据切削手册表2.10规定，查得扩孔钻屮22孔时的进给量，并 根据机床规选f=0.55mm/r扩孔钻扩空时的切削速度根据其他有关资料，确定为v=0.4v式中，v为用钻头 钻钻同样尺寸实心孔的切削速度，故V=0.4 v =0.4*12m/min=4.8m/min钻n=1000*4.8兀 *6.7r/min=228r/min按机床选取 n =195r/min w切削工时： 切入时 l =2mm 切出时 l =1.5 则1

14、2l+1 +1t二 12n f2 +15 +1.5195*0.55min=0.15minw第二章 钻孔夹具设计一.设计要求为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。上面即为 钻屮11孔、铰屮11孔的专用夹具，本夹具将用于Z525钻床。在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先要使工件相对道具及机床有 正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，在进行机械加工 前，先要将工件装夹好。机床夹具的组成1、定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。2、夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削 力等）作用时不离开已经占据的

15、正确的正确位置。3、对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。4、连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。5、夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整 体。6、其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需 要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对 于大型夹具，常设置吊装元件等。本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度， 精度不是主要考虑的问题。二.夹具设计2.1 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹

16、紧。2.2 切削力及夹紧力的计算刀具： 钻头 D=11。3.1则轴向力：见工艺师手册表 28.4F=CF d0 zFfyF kF式中： C F =420， Z F =1.0, y F =0.8, f=0.35kF竺)F 二(190200190)1.3 二 1.07F=420 x 13.51.0 x 0.350.8 x 1.07 二 2123(N) 转矩T=CTd0 ZT fyTkT式中:CT =0.206, ZT =2.0, yT=0.8T=0.206 x 112.0 x 0.350.8 x 1.07 二 17.34(N M)功率TP m=-v-30d017.34 x 16.9530 x 11

17、=0.726KW在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数K=K1K2K3 K4式中 K1 基本安全系数，1.5;K2 加工性质系数，1.1;K 3 刀具钝化系数, 1.1;K4 断续切削系数, 1.1则F / 二KF=1.5 x 1,1 x 1-1 x 1-1 x 2123 - 4239(N)钻削时T=17.34 N M切向方向所受力:T =二 267 NF1 二 L 65 x 10 -3F f =4416 x -441.6(N)Ff F1 所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。三.定位误差的分析该夹具以一底面一侧面，两支撑钉和一个调节螺丝定位，为了满足工序的加工要求，必须使工序 中误差

18、总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。A +A 5jwg与机床夹具有关的加工误差 j ，一般可用下式表示：A = A +A +A +A +A jWZDADWjjjM由参考文献5可得：支撑钉的定位误差 ：A=5 +5 + AD1d11min5 +5 + A+5 +5 + A2LA = arctg d1 m i nDd22- m i nDW其中：5 二 0.052mmD15 二 0.011mmd1A 二 0mm1min5 二 0mmD25 二 0.023mmd2二 0.034mmA2minJ.WA二 0.063mmDWA二 0.0032mmJ.WA 二(y- y )cosaj jmax min 夹

19、紧误差 ：其中接触变形位移值：A = (k R +HB + c )( Z )ny RaZ aZ HB 1 19.62 l木 士七K 二0.004,K =0.0016,C 二0.412,n二0.7查表1215有RazHB1。A = A cosa = 0.0028mmj jy磨损造成的加工误差：A jM通常不超过.05mm夹具相对刀具位置误差：A da取01mm亠、一 A +A - 0.085mm 0.3mm误差总和： j w从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。四 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以 减少更换

20、钻套的辅助时间。图 3.1 可换钻套铰工艺孔钻套结构参数如下表 3.4：图 3.2 固定衬套其结构参数如下表 3.5：表 3.5 固定衬套dHDCc 1公称尺允差公称尺寸允差+0.034+0.0236.812100.52+0.01+0.0126钻模板选用固定式钻模板，用 4 个沉头螺钉和 2 个锥销定位于夹具体上。五.夹具设计及操作的简要说明由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速 度要求快。本夹具设计，用移动夹紧的大平面定位三个自由度，定位两个自由度，用定位 块定位最后一个转动自由度。此时虽然有过定位，但底面是经精铣的面，定位是允许的。总结在设计过程中，我

21、们读到一些技术资料和设计手册，在机械领域中的一些基本问题的 探讨。因此，这样的设计不仅要加强自己的理解和知识，和他们的知识，拓宽。此外，该 拉延工艺的设计，AutoCAD绘图软件的使用，并在同一时间，手绘，所有这些因素都使我 们学到更多的知识，图像识别和提高我们的绘图能力。本课题是托架的加工工艺及夹具设计，主要是确定的工艺设计的工艺路线，确定加工 和切削参数，基本工时，本设计的零件工艺路线是正确合理的，定位和夹紧的夹紧机构可 实现定位和夹紧的目的，可以保证工件的加工精度。在很多问题的设计过程中，假设出现 不合理工艺路线，甚无法保证夹具设计的准确性。在夹具设计中，由于定位基准的选择不 合理，出现

22、了定位或不定位零件加工精度无法保证。在夹紧机构由于尺寸的选择，如不合 理，但没有达到夹紧的目的，也可能是由于位置的夹紧力和工件表面的作用所产生的营业 额不合理。然而，在老师的细心指导的悉心指导下，经过三个月的努力，这些问题都一一 解决方案。在这一过程中，加工工艺及夹具设计知识和更深入的了解，提高了综合专业知 识的能力，我的专业知识，进一步提高技能，为以后从事专业技术工作。然而，在老师的 细心指导的悉心指导下，经过努力，这些问题都一一解决方案。参考文献1 李 洪.工艺手册M.北京出版社，2006. 1.2 陈宏钧.实用金属切削手册M.机械工业出版社，2005. 1.3 上海市金属切削技术协会.金

23、属切削手册M.上海科学技术出版社，2002.4 杨叔子.机械加工工艺师手册M.机械工业出版社，2000.5 徐鸿本.机床夹具设计手册M.辽宁科学技术出版社，2003. 10.6 都克勤.机床夹具结构图册M.贵州人民出版社，2003. 47 胡建新机床夹具M 中国劳动社会保障出版社，2001. 5.8 冯 道.机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册 M .安徽文化音像出版社 2003.9 王先逵.机械制造工艺学M.机械工业出版社，2000.10 马贤智机械加工余量与公差手册M.中国标准出版社，1994. 12.11 刘文剑.夹具工程师手册M.黑龙江科学技术出版社，200712 王光斗.机床夹具设

24、计手册M.上海科学技术出版社，2002. 8.致谢本课题是在XX老师指导下完成，非常感谢XX老师的耐心指导帮助。课程设计是大学 知识，相关的专业知识的综合运用，是知识在实践中的应用。通过本次课程设计，使我的 专业知识得到巩固和提高在原来的基础上，就离不开老师和同学的帮助。设计的分析是在 老师的指导下完成的，在分析过程中，老师给了我很大的鼓励，在设计和分析使我觉得更 多的设计思路，提高的学习能力，和讨论的问题的分析，有一个更清楚的了解，使我受益 不浅。说实话，课程设计真是有点累了。然而，明确其自身的设计结果，课程设计仔细回味 的旅程，一个罕见的成功立刻让我昏昏欲睡。虽然这是我刚学的第一个走，一点在我的生 命中的成功，但它让我觉得更成熟了。通过这次的课程设计，我深深地感受到，做任何事 都必须有耐心，细心。有时是不小心计算误差，只能被无情地重做。但一想到老师教得比 平时多，病人，认为他们的社会责任感的未来，思想在世界上是因为一些小错误，让人触 目惊心的事故，我不能不提醒自己，要形成一个高度负责的好习惯，一丝不苟。发现自己 的知识真的很差，他们的能力，用学到的知识是不够的，几年来学习很多毕业，今天才知 道自己和不使用。想到这里，我真的有点不耐烦。