机械制造工艺规程与机床夹具设计说明书

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1、课程设计报告设计课题：机械制造工艺规程与机床夹具设计专业班级： 学生姓名： 指导教师： 设计时间： 工程技术学院 目录第一章 机械加工工艺规程设计 5第一节 序言 5第二节 零件的分析 6（一）零件的作用 6（一）零件的工艺分析 6第三节 工艺规程设计 7（一）确定毛坯的制造形式 7（二）基面的选择 7（三）制定工艺路线 11（四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 17第二章 夹具设计 22(一)机床夹具的功用 22 (二)问题的提出 22 (三)夹具设计 22 第三章 设计总结 23 第四章 参考文献 24 第一章 机械加工工艺规程设计 第一节 序言 机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学

2、的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从而锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后更好的学习及工作打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导。 第二节 零件的分析(一)零件的作用零件实物图 题目所给的零件是车床CA6140拔叉，型号为831007。它位于车床变速机构中，主要起换挡使主轴回转运动按照工作者要求工作，获得所需的速度和

3、扭矩的作用，零件上方的22mm孔与操纵机构相连，55mm半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴相接触，通过上方的力拨动下方的齿轮变速，俩件零件铸为一体，加工时分开。（二）零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求1.小孔22mm的上端面。2.大头半圆孔55mm。 3.小头孔端面、大头半圆孔上下73mm端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。由上面分析可知，可以粗加小头孔端面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工

4、，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 第三节 工艺规程设计 (一) 确定毛坯的制造形式零件的材料为HT200，考虑零件在机床运行过程中所受的冲击力不大，零件制造又比较简单，故选择铸件毛坯，选用铸件公差等级为CT9级，已知该拨叉零件的生产纲领为5000件年，零件的质量为1.0kg个，可确定该拨叉零件为中批生产，所以初步确定工艺安排为；加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主。(二) 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择得合理可以使加工

5、质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工过程中将问题百出，更有甚者，造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。1.粗基准的选择 在选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够多的余量，及保证不加工表面与加工表面间的尺寸，位置符合零件图样设计要求，粗基准的选择原则：（1） 重要表面余量均匀原则 必须首先保证工件重要表面具有较小的加工余量，应选择该表面为粗基准。（2） 表面间的相互位置要求原则 必须保证工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置要求，应以不加工表面作为粗基准，如果在工件上有很多不加工表面，应以其中与不加工表面相互位置要求较高的不加工表面作为粗基准，以求壁厚均匀外形对称等。（3）

6、余量足够原则 如果零件上各个表面均需加工，则以加工余量较小的表面作为粗基准。（4） 定位可靠性原则 作为粗基准的表面，应选用比较可靠，平整光洁的的表面，以便定位准确，夹紧可靠。在铸件上不应该选择有浇冒口的表面，分型面，有毛刺或夹砂的表面作为粗基准；在锻件上不应该伴有飞边的表面作为粗基准，若工件上没有合适的表面作为粗基准，可以先铸出或焊上几个凸台，以后再去掉。（5） 不重复使用原则 粗基准的定位精度低，在同一尺寸方向上只允许使用一次，不能重复使用。对于一般的叉杆类零件而言，以孔和端面作为粗基准，是完全合理的。对于本零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对于有若干个不加工表面的工件，则应以其中

7、与加工表面相互位置要求较高的不加工表面为粗基准，以求壁厚均匀，外形对称等。根据这个基准选择原则，现选取22mm孔的不加工外轮廓作为粗基准，利用两个V型块支承这两个40mm作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。2.精基准的选择精基准的选择原则主要考虑如何减少误差，保证加工精度和安装方便以及设计基准和工序基准重合问题。当二者不重合时，应该进行换算。（1） 基准重合原则 应尽可能选择零件的设计基准作为定位基准，以避免产生基准不重合误差。（2） 基准统一原则 应尽可能选用精基准定位加工各表面，以保证各表面之间的位置精度。采用统一基准的好处在于：可以在

8、一次安装中加工几个表面，减少安装次数和安装误差，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度；有关工序所采用的夹具结构比较统一，简化夹具的设计与制造，缩短生产准备时间，便于采用高效率的专用设备，大幅度的提高生产率。（3） 自为基准原则 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择加工表面本身作为精基准。（4） 互为基准反复加工原则 有些相互位置精度要求较高的表面，可以采用互为基准反复加工的方法来保证。（5） 定位可靠性原则 精基准应平整光洁，具有相应的精度，确保定位简单准确，便于安装，夹紧可靠。如果工件上没有能作为精基准选用的恰当表面，可以在工件专门加工出定位基面，这种精基准成为辅助基准，辅

9、助基准在零件的的工作中不起任何作用它仅仅是为加工的需要而设计的。3.加工阶段的划分该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。4.工序的集中和分散本拨叉选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为成批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证加工表面之间的相对位置精度要求。5. 机械加工工序1）遵循“先基准后其他”原则，加工一开始，总是先安排精基面的加工，然后以精基面定位加工其他表面。如果精基面不止一个，则应该按基面转换的顺序和逐步提

10、高加工精度的原则来安排基面和主要表面的加工。2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。3）遵循“先主后次”原则，先安排主要表面的加工，后安排次要表面的加工。 4）遵循“先面后孔”原则. 考虑保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准统一和基准重合”原则,以粗加工底面为定位粗基准。（三） 制定工艺路线制定工艺路线得出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,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。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1.工艺路线方

11、案一：工序1： 铸造毛坯。工序2： 以40mm下表面为粗基准粗铣上表面。工序3：半精铣40mm上平面，保证表面粗糙度3.2。工序4：钻两个22mm的孔。工序5：扩两个22mm的孔。工序6：铰22mm的孔，保证表面粗糙度1.6。工序7：粗镗55mm的孔。工序8：半精镗55mm的孔，保证表面粗糙度3.2。工序9：粗镗55mm孔的上端面。工序10：半精镗55mm孔上端面，保证表面粗糙度3.2。工序11：粗镗55mm孔的下端面。工序12：半精镗55mm孔下端面，保证表面粗糙度3.2。 为保证设计尺寸20mm在工序6至工序9应该进行尺寸链换算，由于零件的定位基准是40mm的上表面，进行尺寸链换算如下：（

12、1）确定自由公差等级（查机械制造工艺设计简明手册P27页 表（1.424）（2）确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图。 列竖式：计算工序尺寸A： 增环： 50 0 -0.1 减环： -25 0.084 0 -20 0.21 0.07 封闭环： 5 0.294 -0.03 由计算可得A的基本尺寸为5，上偏差为0.294，下偏差为0.03时，才能保证设计尺寸。 250-0.084 A工序12：钻锥孔8mm及M8底孔。工序13：攻丝、精绞8mm孔，保证粗糙度1.6。 在加工M8螺纹时，为保证工序基准和定位基准重合，需要进行尺寸链换算。 （1）确定自由公差等级（查机械制造工艺设计简明手册P27页 表1.42

13、4）（2）确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图。 列竖式：计算工序尺寸A：增环： 30 -0.36 -0.52减环： -10 +0.36 0封闭环: 20 0 -0.52只有A的基本尺寸为30，上偏差为-0.36，下偏差为-0.52时才能保证M8螺纹的位置。100-0.36A200-0.52工序14： 切断。工序15： 检验。2.工艺路线方案二：工序 1：铸造毛坯。 工序 2：以40mm下表面为粗基准粗铣上表面。工序 3：精铣40mm上平面，保证表面粗糙度3.2。工序4：粗镗55mm的孔。工序5：半精镗55mm的孔，保证表面粗糙度3.2。 工序6：钻22mm的孔。工序7：扩22mm的孔。工序8：绞2

14、2mm的孔，保证表面粗糙度1.6。工序9：粗镗55mm孔的上端面。工序10：半精镗55mm孔上端面，保证表面粗糙度3.2。工序11：粗镗55mm孔的下端面。工序12：半精镗55mm孔下端面，保证表面粗糙度3.2。为保证设计尺寸在工序6至工序9应进行尺寸链换算。（1）确定自由公差等级（查机械制造工艺设计简明手册P27页 表1.424）（2）确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图 列竖式：计算工序尺寸A： 增环： 50 0 -0.1 减环： -25 0.084 0 -20 0.21 0.07 封闭环： 5 0.294 -0.03 由计算可得A的基本尺寸为5，上偏差.为0.294，下偏差为0.03时，才能保

15、证设计尺寸。 A工序 12： 钻锥孔8及M8底孔。工序 13：攻丝 精绞8孔，保证粗糙度1.6。 为保证加工M8螺纹时，工序基准与定位基准重合，进行尺寸链换算. （1） 确定自由公差等级（查机械制造工艺设计简明手册P27页 表1.424）（2） 确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图。 列竖式：计算工序尺寸A： 增环： 30 -0.36 -0.52 减环： -10 +0.36 0 封闭环：20 0 -0.52只有A的基本尺寸为30，上偏差为-0.36，下偏差为-0.52是才的保证M8螺纹的位置。100-0.36A200-0.52工序14： 切断。工序15： 检验。3. 工艺方案的比较及分析：上述两方案

16、:方案一：是先加工内孔22mm, 再以22mm孔为基准加工55mm内孔,而方案二：先镗孔55mm,以底面及22mm外圆面为基准，再以55mm内孔及上平面加工22mm孔。由零件图可知22mm孔的设计基准为55mm孔的中心线，按理以55mm孔的中心线为基准符合基准统一的原则，但是先加工的孔夹具复杂，不易夹紧，给加工工作带来麻烦，而且效率低，因此最终工艺路线确定如下：工序 1： 铸造毛坯。工序 2： 以40mm下表面为粗基准粗铣上表面。工序 3：半精铣40mm上平面（以22mm孔外表面及底面为基准，选用X5032立式升降台铣床和专用夹具）。工序4：钻22mm的孔（以40mm上平面及22mm孔外表面为

17、基准，选用Z3025摇臂钻床和专用夹具）。工序5：扩两个22mm的孔。工序6：绞22mm的孔，保证表面粗糙度1.6。工序7：粗镗55mm的孔（以40mm上平面及22mm内孔为基准，选用TGX4132B立式单柱坐标镗床和专用夹具）。工序8：半精镗55mm的孔，保证表面粗糙度3.2。工序 9：粗镗55mm孔的上端面（以40mm上平面及22mm的内孔为基准）。工序 10： 半精镗55mm孔上端面，保证表面粗糙度3.2。工序11：粗镗55mm孔的下端面。工序12：半精镗55mm孔下端面，保证表面粗糙度3.2。工序 13： 钻锥孔8mm及M8底孔（以40mm上平面及22mm的内孔为基准）。工序14：攻丝

18、、精绞8mm孔，保证粗糙度1.6。工序15： 切断、去毛刺。工序16： 检验。（四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:“CA6140拨叉”零件材料为HT200，硬度为190-210HB,重量为1.0kg，生产类型为成批生产，采用在金属模造型铸造，查机械制造工艺简明手册以下简称简明手册表2.2-5知；毛坯的加工余量的等级为F，尺寸公差 CT为8查表2.2-4单侧加工时，其加工余量为3.0mm,双侧加工时，每侧加工余量为2.5mm。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）22mm孔的加工余量的确定查机械制造工艺设计简明手册表2.3-9得，各加工

19、余量分别为绞孔0.2mm、扩孔1.8mm、钻孔20mm，总余量为22mm（由于该处孔径较小，未预先铸孔，故用20mm的钻头钻出20mm的孔）。（2）55mm孔的加工余量的确定查机械制造工艺设计简明手册表2.3-10得，各加工余量分别为粗绞0.42mm、精绞0.08粗镗3.00mm、精镗1.5mm，总余量为5mm（该处先已预铸出50mm的孔）。（3）40mm孔的两个上端面的加工余量的确定查机械制造工艺设计简明手册表2.3-21得，各加工余量分别为精铣0.2mm、粗铣1mm，总余量为1.2mm。（4）拨叉底面的加工余量的确定查机械制造工艺设计简明手册表2.3-21得，其粗铣的加工余量为1.5mm精

20、铣0.4mm。（5）各表面的各个加工工序的加工余量如下表：加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大55IT12铸件7.0CT12粗镗4.0IT126.30.956.8半精镗3.0IT103.22.93.2520IT7钻20IT11 17.8918扩1.8IT106.31.7161.910粗铰0.14IT8 3.20.1070.224精铰0.06IT7 1.60.0390.093（6）平面工序尺寸表：工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差工序余量最小最大铸件5.0CT1201粗铣40孔下端面4.058121.57.7502粗铣40孔上端面4.054121.5

21、7.7503精铣40孔上端面4.05081.86.3804粗镗55孔的上下端面4.026120.751.28305精镗55孔的上下端面1.0X22080.751.283（五）切削用量工序 粗铣小头孔端面，以底面为粗基准由机械手册可以直接查出铣削速度：采用立粗齿铣刀，。则计算工时工序 粗铣中间孔上端面由机械手册可以直接查出铣削速度：采用立粗齿铣刀，。则计算工时工序 粗铣中间孔下端面侧由机械手册可以直接查出铣削速度：采用错齿三面刃铣刀，。则计算工时工序VI 精铣小头孔上端面由于是精加工铣削速度放大30，其值：采用镶齿三面刃铣刀，。则计算工时工序VII 半精镗中间的孔需要镗至650+0.074，单边

22、余量，查手册一次镗削余量。3次镗完切削速度，进给量镗一次所以需要工时：完成整个加工需要的工时就为第二章 夹具设计为了提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，本小组决定设计工序14-铣断55mm孔的铣床夹具。本夹具将用于X5042立式升降台铣床，刀具选用圆盘锯片铣刀，以方便对工件进行铣断。（一） 问题的提出本夹具是用来铣断55mm的孔，由于此孔为预铸孔 ，在前面的加工过程中保证了加工精度，本道工序只需保证两工件端面粗糙度达到6.3即可。切削加工总余量为4mm，切削深度为20mm，主要应考虑如何提高生产效率，降低劳动强度。（二）夹具设计1 定位基准的选择

23、： 由零件图可知，55mm孔的中心线与22mm孔的中心线有相对位置要求，55mm孔上下两端面与22mm孔的上端面也有相对位置要求，所以铣断时采用22mm两孔的中心线及22mm孔的上端面为主要的定位面。2 选择定位元件，设计定位装置（1）、类型：定位支承板、短圆柱销、削边定位销；（2）、确定定位元件尺寸及配合公差： 支承板M为标准板 短圆柱销的尺寸20g6高15mm 两定位销的销心距平均尺寸130，公差为孔中心距的1/4夹紧设计及操作的简要说明：如前所述，在设计夹具时，应该注意提高生产效率，减少劳动强度，为此，采用多件同时加工，手动夹紧。此夹具的工作原理：采用“一面两销”的定位方式，完全限制工件

24、的六个自由度。夹紧方式采用手动螺纹夹紧，结构简单，便于操作。夹具两端相对于中心线对称，均可放置量块进行对刀，安装方便。夹具装配图：见附页 第三章 设计总结通过为期三周的课程设计，我系统的回顾了过去三年所学的专业课知识，把理论应用到实践，切实感受到了自己的诸多不足和设计工作的艰辛，为进一步提高自己的专业素养，弥补所学知识的不足指明了方向。在设计过程中，组内同学分工明确，遇到问题相互探讨，相互学习，在获取知识的同时，增进了同学间的友谊。课程设计是对我们专业知识掌握程度的检验，更是理论联系实际的有效手段。通过对课本及相关资料的查阅，使我对专业知识有了系统的认识，增进了对专业知识的掌握程度，拓展了知识

25、面，也初步确定了以后所要从事的工作方向，为合理的规划人生提供了条件。在老师及同学的帮助下，我掌握了夹具设计的方法和步骤也间接的了解了相关机床的使用性能。通过对零件工艺性的分析及工艺方案的确定，提高了我分析和解决问题的能力，为以后从事相关工作打下了坚实的基础。在一步步的设计过程中我了解了夹具设计的重点，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，独立思考能力也有所提高。第四章 参考文献1、赵家奇,机械制造工艺学课程设计指导书(2版),机械工业出版社,2006年.2、李益明主编,机械制造工艺设计简明手册,机械工业出版社,1993年.3、金属切削机床夹具设计手册.上海柴油机厂工艺设备研究所编,机械工业出版社，1987年.4.机械制造工艺设计简明手册/李益民主编.北京：机械工业出版社，1993年6月5.机械制造工艺学/陈明主编.北京：机械工业出版社，2005.86.机械制造工艺学课程设计机床专用夹具图册/李旦，王杰等著.2版。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005.222