机械制造技术课程设计-溜板加工工艺及夹具设计

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1、目 录1 前 言12 零件的分析22.1 零件的作用22.2溜板的主要技术要求22.2.1尺寸精度和表面粗糙度22.2.3工艺过程分组23 工艺规程的设计33.1 确定毛坯的制造形式33.2 基准的选择33.2.1粗基准的选择33.2.2 精基准的选择32.2.3基准的转换33.3 3制定工艺路线43.3.1制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段43.3.2加工阶段的划分43.4 确定切削用量及基本工时54 夹具设计134.1 机床夹具设计的基本要求和一般步骤134.2 钻28孔夹具设计144.2.1定位基准的选择144.2.2定位元件的设计154.2.3定位误差分析154.2.4钻削力

2、与夹紧力的计算154.2.5夹紧装置的设计154.2.6夹具设计及操作的简要说明165 总结176 参考文献18全套图纸加扣30122505821 前 言机械的加工工艺及夹具设计是在完成了工艺学课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造

3、系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机

4、床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。在设计中，需要对零件加工工艺方案和夹具进行设计，在确定加工工艺方案时，可能会出现工艺路线的不合理，甚至出现不能保证加工所要求达到的精度。在进行夹具设计时，可能因定位基准选择不合理，出现过定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保证。在选择夹紧机构时由于机构的大小，尺寸等不合理，而达不到夹紧的目的，也可能因夹紧力作用点或作用面的位置不合理而使工件产生翻转。所以在设计过程中应制订多套方案，以供比较选择最优，同时还要多请教指导老师和同学，并多查阅相关的书籍来尽可能好的完成设计。2 零件的分析2.1 零件的作用题目给出的零件是溜板，溜板是

5、机器的主要的零件。主要和其它零件装配在一起，起到支撑固定，密封防尘，使内部的零件不受到外部因数的伤害。溜板要有足够的刚度和强度，否则机器的使用寿命将降低。2.2溜板的主要技术要求2.2.1尺寸精度和表面粗糙度：溜板的内孔和安装平面是决定工件精度的关键表面，其精度要求最高，一般不低于IT8级；表面粗糙度。溜板内孔的圆度直接影响加工工件的孔精度，故要求较高，其误差不能大于尺寸的。2.2.3工艺过程分组溜板结构不太简单，精度要求也不低，在大批量的生产条件下，溜板的机械加工工艺过程有二组加工表面。第一阶段：以毛坯面为基准，粗、精车底平面。第二阶段：以底平面为基准，钻各个光孔及螺纹孔，8孔等各个孔。3

6、工艺规程的设计3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为3，由于零件年生产量为8000件，已达到大批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不小。故采用铸造成型 。它的毛坯精度较高，加工余量较小，对提高生产率，保证加工质量也是有利的。 3.2 基准的选择3.2.1粗基准的选择为取得平面作为精加工的定位基准，所以机械加工的第一道工序是车11mm底平面，然后以11mm底平面为基准，车46mm侧面。为此可选择平面为粗加工基准。这样，当反过来再用平面定位，加工孔时，可以获得均匀的加工余量，有利于保证这两个高精度的加工面的加工精度。3.2.2 精基准的选择为了避免基准不重合误差，考虑工艺基准与设计基准和各工序定位基准

7、的统一，以及尽可能在一次装夹中加工较多的工件表面，所以在溜板精加工的全部工序中，均采用端面作为定位基准。端面在使用过程中的磨损会影响定位精度，为了保证和提高定位精度，均需重新修整保证定位面的清洁。在使用过程中，不能随意拆卸和更换，都会引起基准的位置变动，从而造成误差。2.2.3基准的转换由于溜板的中孔与端面位置精度要求很高，所以在加工过程中要采用互换基准的原则，在基准相互转换的过程中，精度逐步得到提高。特别是钻溜板孔时，由于定位基准选择恰当，收到了互基准和基准重合双重效果，从而保证了很高的溜板跳动精度。3.3 3制定工艺路线3.3.1制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。(1)选择加工

8、方法应以零件加工表面的技术条件为依据，主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度，并综合考虑各个方面工艺因素的影响。一般是根据主要表面的技术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然后再确定其他次要表面的加工方法。(2)在各表面加工方法选定以后，就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序。(3)排加工路线图表。当生产批量不同时零件的工艺路线也会有较大的差别，先在列出零件大量生产时的工艺路线。见附表.由于生产类型为大批量生产，故在使零件的几何性状、尺寸精度几位置精度等技术要求得到合理的保证的前提下，应采用专用的

9、夹具，并应尽量使工序集中起来提高生产率，处此之外，还应考虑经济效果，以使生产成本尽量提高。根据工件材料性质和具体尺寸精度、粗糙度的要求，设计了两种工艺路线来达到加工目的：在工艺路线拟定中根据机加工工序的安排原则：1 先基准后其它原则2 先粗后精原则3 先面后孔原则4 先主后次原则上述两方案的特点在于：底面为基准加工孔，可以看出先加工孔，以孔作为定位基准加工时位置精度不易保证，并且定位装夹等都不方便，不能保证加工质量的要求，在大批生产的情况下，比较适合。应此选用方案作为最终加工路线。3.3.2加工阶段的划分在大批量生产条件下，溜板的机械加工工艺可划分为以下三阶段：粗加工阶段该阶段是在溜板毛坯铸造

10、和正火后进行的，包括车端面、钻孔等工序。其主要任务是切除毛坯上大部分余量，同时，可以发现铸件的裂纹或其他缺陷。精加工阶段溜板毛坯在加工后需要进行调质阶段，然后再进行精加工。精加工阶段包括各钻孔工序，及孔等次要表面加工等工序。3.4 确定切削用量及基本工时工序 铸造成型工序 时效热处理3）工序 车左端成型。机床车床6140刀具：高速硬质的合金面车刀 （1）粗车车削深度：每齿的进给量：据相关的机械加工工艺手册中的表2.1.75，取车削速度：据相关的机械加工工艺手册中的表2.4.87，取机床主轴转速：，取实际车削速度：进给量：工作台每分进给量：参照书籍机械加工工艺手册中的表2.1.85,机床刀具切入

11、长度：机床刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（2）精车车削深度：精车每齿的进给量：参照书籍机械加工工艺手册表2.1.75，取精车车削的速度：参照书籍机械加工工艺手册表2.2.89，取机床传动主轴的转速：，取精车实际车削速度：精车进给量：精车机床工作台每分进给量： 精车刀具切入长度：精车时精车刀具切出长度：取精车走刀次数为1精车机床机动时间：故 本工序机床机动时间工序：车大端孔及外圆端面，选取机床6140粗车30mm孔： 选取车刀的半径是（见参考资料工艺手册附表3.129） ，参考资料（切削附表3.3以及切削附表3.6） 参考资料（切削附表3.6） 参照机选择 实际切削加工的速度： 机床工作

12、台每分钟的给量： 车床工作台的给量： 基本工时：车87.5mm外圆面： 加工余量为 切削速度为 选用主轴为 工作台进给量： 基本工时：工序：钻2-8孔，选用机床：Z512B钻床进给量：根据表5-25，取切削速度：参照表5-27，取机床主轴转速：， 钻孔的切削时间计算按照如下式式中被切削层长度：本次按照切削的深度为刀具切入长度：直柄麻花钻头的前角，一般为118度，本次按照120度计算刀具切出长度：，本次是钻孔，按照3mm走刀次数为1机动时间：扩孔12mm孔,机床：Z512B钻床刀具：选择7高速钢钻头进给量：由于,因此进给量切削速度：参照参考文献5表2.4-106，取由式（2.1）机床主轴转速：，

13、取钻头回转转速：取实际切削速度： 工序：铣10mm槽：机床选择：选择62铣床。由机械制造工艺简明手册表4.3-36至4.1-39可查其技术参数。刀具选择：选用硬质合金端铣刀。选择车刀直径，齿数，刀片牌号YT15。车刀几何参数根据机械加工工艺手册第一卷表9.1-26选择：、。确定车削用量：铣削深度：每齿进给量：由机械加工工艺手册第一卷表9.2-1，取铣刀磨钝标准以及耐用度：由机械加工工艺手册第一卷表9.1-5表9.2-4取后刀面最大磨损限度取，耐用度。铣削速度V：由机械加工工艺手册第一卷表9.1-14取 机床主轴转速： 根据X62W机床技术参数取： 实际车削速度：工作台每分钟进给量： 根据62铣

14、技术参数取： 则实际每齿进给量为：校验机床功率：机械加工工艺手册第一卷P2-104页2.5小节公式： 式中， ，将以上数据代入式（1-4）得： 将、V代入式2-4得：根据62机床主轴电动机功率为，故切削用量可用。基本时间的确定：由机械加工工艺手册第一卷表9.5-36端车刀对称车削的基本时间公式： 式中：，由机械加工工艺手册第一卷表9.2-39查得=38mm，代入式2-6得： 工序铣齿：机床选择：选择62铣床。由机械制造工艺简明手册表4.1-29至4.3-35可查其技术参数。刀具选择：选用硬质合金端铣刀。选者车刀直径，齿数，刀片牌号YT15。车刀几何参数根据机械加工工艺手册第一卷表9.1-15选

15、择：、。铣削用量：铣削深度：每齿进给量：由机械加工工艺手册第一卷表9.2-6，取每转进给量为，则铣削速度V：由机械加工工艺手册第一卷表9.6-7得： （1-7）式中：。代入式1-6得： 机床主轴转速：根据62铣机床技术参数取： 实际车削速度： 工作台每分钟进给量： 根据62技术参数取： 则实际每齿进给量为：基本时间的确定：由机械加工工艺手册第一卷表9.2-37车刀对称车削的基本时间公式： 式中：，由机械加工工艺手册第一卷表9.1-36查得，代入式1-9得： 工序 钳工工序 去毛刺， 检验 174 夹具设计4.1 机床夹具设计的基本要求和一般步骤一、对专用夹具的基本要求1.保证工件的加工精度专用

16、夹具应有合理的定位方案，标注合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。2.提高生产效率应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产效率。3.工艺性好 专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的制造属于单件生产。当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整或修配结构，如设置适当的调整间隙，采用可修磨的垫片等。4.使用性好专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。5.经济性好除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外。还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分

17、析，以提高夹具在生产中的经济效益。二、专用夹具设计步骤1.明确设计任务与收集设计资料夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下，研究被加工零件的零件图、工序图、工艺规程和设计任务书，对工件进行工艺分析。其内容主要是了解工件的结构特点、材料；确定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基准和夹紧表面及所用的机床、刀具、量具等。其次是根据设计任务收集有关资料，如机床的技术参数，夹具零部件的国家标准、部颁标准和厂订标准，各类夹具图册、夹具设计手册等，还可收集一些同类夹具的设计图样，并了解该厂的工装制造水平，以供参考。2.拟订夹具结构方案与绘制夹具草图确定工件的定位方案，设计定位装置。确定工件的夹紧方

18、案，设计夹紧装置。确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面。确定和设计其它装置及元件的结构形式。如分度装置、预定位装置及吊装元件等。确定夹具体的结构形式及夹具在机床上的安装方式。绘制夹具草图，并标注尺寸、公差及技术要求。3进行必要的分析计算工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有动力装置的夹具，需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行经济分析，选用经济效益较高的方案。4.审查方案与改进设计夹具草图画出后，应征求有关人员的意见，并送有关部门审查，然后根据根据他们的意见对夹具方案作进一步修改。5.绘制夹具装配总图夹具的总装配图应按国家制图标准

19、绘制。绘图比例尽量采用1：1。主视图按夹具面对操作者的方向绘制。总图应把夹具的工作原理、个种装置的结构及其相互关系表达清楚。4.2 钻28孔夹具设计4.2.1定位基准的选择在加工镗孔工序时，溜板底平面及孔已经加工到要求尺寸。因此选用底平面及与其垂直的底面两孔作为定位基准。4.2.2定位元件的设计本工序选用的定位基准为底平面与外圆，所以相应的夹具上的定位元件应是定位块与定位销。因此进行定位元件的设计主要是定位套与钻模板进行设计4.2.3定位误差分析机械加工过程中，产生加工误差的因素有很多。在这些因素中，有一项因素于机床夹具有关。使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定

20、位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等于或小于该工序所规定的工序公差。4.2.4钻削力与夹紧力的计算由于本道工序主要完成钻孔加工，由参考文献13得：钻削力 钻削力矩 式中： 所以 本套夹具采用螺栓夹紧，垫板主要靠左右旋动螺栓上的螺母来实现夹紧。根据参考文献13可知该机构属于单个螺旋夹紧。由式（3.2）根据参考文献13表2-3-23到表1-3-25可查得 4.2.5夹紧装置的设计夹紧装置采用活动的螺栓来夹紧工件，采用的活动的螺栓的好处就是加工完成后，可以将活动的螺栓松开，然后向下退后一定距离把工件取出。主要用的螺旋夹紧原理。4.2.6夹具设计及操作的简要说明本套夹具

21、用于加工钻28孔。溜板底平面及其底面两孔来实现定位。主要考虑工件便于取出夹紧装置采用活动的螺栓夹紧。工件加工完成后，移动螺母向后退一定距离，工件就可以很方便的取出。工件装夹时，先将工件放到定位板处，然后将移动压板移动，压紧工件，将螺栓拧紧就可以进行加工了。加工完成以后将移动压板退出一定距离，就可以把工件直接取出。如夹具装配图上图所示。5 总结设计中遇到很多细节问题，如机床的选择原则，要根据加工零件的材料、尺寸，机床的加工范围来确定；刀具的选择，它是有零件的材料，加工表面的形状来确定的；装配图上尺寸、配合的标注；工序图绘制原则，加工表面要用粗实线表示，非加工表面用细实线等。这些都是以前设计中没太

22、注意的问题，感谢导师的指出和耐心指导。通过此次设计，不但使我在设计中得到了很大的收获，丰富了自己的理论知识，提高了实践的能力，为今后在工作岗位中从事设计行业打下了坚实的基础，更让我深刻感觉到相互协作的团体精神和导师指导的重要性。由于我的时间经验比较缺乏，理论知识不够全面和深入，设计中肯定还存在不少的缺点和问题，希望能够得到老师的批评和指正。6 参考文献1李洪.机械加工工艺手册M.北京，北京出版社 ，1991 2孟少农.机械加工工艺手册第一卷M.北京，机械工业出版社，19913孟少农.机械加工工艺手册第二卷M.北京，机械工业出版社，19914贺光谊，唐之清.画法几何及机械制图M.重庆，重庆大学出版社，19945沈康.机械制造工艺及设备M.北京，机械工业出版社19896李洪.机械制造工艺金属切削机床设计指导M. 东北工学苑出版社，19887张耀宸.机械加工工艺设计实用说明手册M. 北京，航空工业出版.1993