机械制造技术课程设计-摇臂零件机械加工工艺规程及夹具设计.docx

制造工程基础课程设计(论文)题目：摇臂零件机械加工工艺规程及夹具设计学院：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：202().06292()20.07.17本文是对摇臂零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对摇臂零件的工序的加工设计了专用夹具.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。本论文夹具设计的主要内容是专用夹具。关键词：加工工艺，加工方法，工艺文件，夹具目录摘要21零件的分析41.1 零件工艺分析41.2 选择毛坯的制造方式42零件的机械加工工艺规程52.1 零件的工艺要求52.1.1 加工工艺过程62.1.2 确定各表面加工方案62.2 确定定位基准62.2.1 粗基准的选择62.2.2 精基准选择的原则62.3工艺路线的拟订72.3.1设计合理的工序72.4选择机床、根据不同的工序选择机床82.5确定切削用量及基本工时83钻孔夹具设计93.1 概述93.2 方案设计103.3 定位基准的选择103.4 切削力和夹紧力的计算113.5 定位误差分析113.6 夹具设计及操作说明11设计心得体会12参考文献131零件的分析1.1 零件工艺分析技术参数与要求（1）设备年产量1万件，废品率、备品率各0.1%,每台设备含该零件件数：1；（2）主要技术指标，包括产品规格、外型尺寸、重量和其它技术数据具体见零件图（零件图见附页）。针对本次的摇臂零件进行加工工艺规程的制定与设计，对零件进行钻孔加工夹具设计，钻孔8中心孔。首先需要对零件的外形进行分析，通过外形的分析结合加工的要求，从而定制出对应的摇臂零件加工工艺。摇臂零件的外形由圆柱体加平面组成，有端面可以进行固定。其中心孔有同轴度公差要求因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。图1.1零件零件图1.2 选择毛坯的制造方式毛坯的选择应该以生产批量的大小、零件的复杂程度、加工表面及非加工表面的技术要求等几个方面综合考虑。正确的选择毛坯的制造方式，可以使得整个工艺过程经济合理，故应慎重进行，在通常情况下，应主要以生产性质来决定。根据零件的材料为铸钢，那么本次设计选择毛坯为铸造形成。用查表法确定各加工表面的总余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明e16两端面12H2.O双侧加工摇臂底面59X3112.0底面加工8圆孔8G1.5孔降一级，双侧加工）2零件的机械加工工艺规程2.1 零件的工艺要求一个零件加工的夹具设计与工艺规程的设计是反应对这个零件的加工可靠性，可行性的标准。通过后期的加工工时，加工装卸，工人的劳动进行反应。设计者要考虑加工工艺问题。该加工有七个加工表面:平面加工包括零件底面、底部平面；孔系加工包括大、小头孔、小孔。以平面为主有： 首先对摇臂零件底面进行加工，选择粗、精铳加工，选择的加工精度Ra=3.2； 然后在以上的加工顺序上，对摇臂小端面进行加工，选择的加工精度Ra=3.2。孔系加工有：选择加工孔面，加工孔8,分别进行粗、精加工，选择精度为R=3.2;最后进行较孔加工，精度为Ra=3.2零件毛坯是通过直接铸造成型的，属于成批量生产。单边余量一般在l3mm0因其年产量是中批量生产。以上是对零件的毛坯进行分析、加工精度和主要加工表面进行了分析，选择了其毛坯的的制造方法为铸造和中批的批量生产方式，从而为工艺规程设计提供了必要的准备。2.1.1 加工工艺过程由以上对摇臂零件分析可知，该零件零件的主要加工表面是平面、孔系。结合机械加工工艺来说，平面加工比孔加工容易。因此，对于零件来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以各尺寸精度。由上面的一些技术条件分析得知：零件的尺寸精度，形状精度以及位置关系精度要求都不是很高，这样对加工要求也就不是很高。2.1.2 确定各表面加工方案摇臂零件加工类型为铳削加工，加工为铳面，结合机床等加工工艺，必须充分了解零件的加工要求。从上面的零件图可知,对表面粗糙度的要求、形位公差的要求和尺寸精度的要求是非常高的，结合实际的应用，加工的误差径向圆跳动的公差WO.02mm,对于高精度零件，表面光洁度的也需要达到0.02-0.04之间。由尺寸关系可以知道该类型的零件属于小尺寸的零件，因此在加工上误差控制是很关键的，壁厚的尺寸精度控制也是很重要的。2.2确定定位基准2.2.1 粗基准的选择在零件粗精准选择时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。2.2.2 精基准选择的原则基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。位置精度原则，位置精度原则应该选择零件的不加工面为基准，且相对被加工面要有一定的位置精度保证。加工余量合理的分配，选择的基准应该保证加工的准确性，然后就是保证加工有足够的余量。选择的基准应该便于装夹，使用便于方便，夹具固定可靠。2.3工艺路线的拟订对于中批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。零件的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工零件底面底部平面。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。工序号工序内容简要说明1一箱多件砂型铸造2进行人工时效处理消除内应力3涂漆防止生锈4粗铳16mm圆的两端面先加工面5精铳l6mm圆的两端面6粗铳59mm和宽3mm一基准端面7精铳59mm和宽3mm一基准端面8钻8mm底孔后加工孔9钻半、精较、精较081,倒角45°10检验11入库2.3.1设计合理的工序确定加工方法以后，就按生产型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。2.4选择机床、根据不同的工序选择机床工序4、516mm圆的两端面，由于基准一样，并且工序工步不是很多，还有效率上也没有多高的要求，所以选用XA6132卧式铳床。工序6、7粗铳59mm和宽3mm一基准端面为相同基准的两端面，选用XA6132卧式铳床。工序8钻8mm底孔，选用Z535立式钻床。工序9车Iomrn、16mm孔的基准面，这里是车端面，钻IOmm、16mm的孔，孔口倒角，选用CA6140车床。工序9钻半、精较、精较8mm,倒角45°,选用Z535立式钻床。2.5确定切削用量及基本工时工序4：铳削端面机床：铳床XA6132刀具：硬质合金端铳刀YG8,硬质合金立铳刀YT15(1)粗铳两侧面铳刀直径4,二320齿数Z=12铳削深度ap：ap=3/n/n每齿进给量町：根据机械加工工艺手册表2.4.73,取盯=0.25mmZ铳削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4.81,取V=3ms机床主轴转速n：n=!上=l×3>jOni79rn,取=150rmin成03.14×320实际铳削速度口：Vf=-=314×320×150%2.5ms10001000x60进给量匕：Vf=afZn=0.25×12×150/60=7.5nns工作台每分进给量fm：fltl=Vf=75mmIs=450mtn!min%：根据机械加工工艺手册表2.4.81,%=192三7被切削层长度/：由毛坯尺寸可知=14(M三刀具切入长度A1=0.5(Z)-yD2-a+(1-3)=Mmm刀具切出长度/2：取4=2m走刀次数为1机动时间盯： 0.39 min/+/+4_140+34+2-T-450Jfit(2)粗铳凸台铳刀直径(=50制，齿数Z=6铳削深度ap：ap=3mm每齿进给量与：根据机械加工工艺手册表2.4.77,取%=0.22三zZ铳削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4.88,取V=O.33as理由十打毋、击100OV1000×0.33×60.口口cn.HL床主轴转速n：n=126min,取=150rmn冗d。3.14×50实际铳削速度V'：V,=3,14x50x1500.39m/s10001000×60进给量：Vf=y-Zh=0.2×6×15060=3zwj5工作台每分进给量fn：fnt=Vf=3mn/s=180m/n/min走刀次数为1机动时间5：5=双公四念0.4611in（其中A=26/wn）fm180因为：tj2>Iji本工序机动时间Zj：tj=tj2=0.46min3钻孔夹具设计3.1 概述在机床对零件进行机械加工时，为保证工件加工精度，首先要保证工件在机床上占有正确的位置，然后通过夹紧机构使工件正确位置固定不动，这一任务就是由夹具来完成。在选择夹具上，是根据零件的量与加工精度进行选择，那么可以在单件、小批生产,选择通用夹具，这样可以降低工件的生产成本。由于本次设计的摇臂零件在生产上属于大批量零件，所以在选择钻孔夹具上，应该选择专用夹具。3.2 方案设计方案设计一般都是在设计夹具时首先需要做的，先通过方案设计达到一种预想的效果,然后通过方案设计进行具体的夹具设计，的好、坏将直接影响工件的加工精度、加工效率,稍不注意就会造成不能满足工件加工要求，或加工精度不能达到设计要求，因此必须慎重考虑。设计方案的拟定必须遵循下列原则：1、夹具的定位装置，需要满足摇臂的定位标准，符合六位定位原理。2、夹具的定位精度能满足工件精度的要求。3、夹具结构设计符合使用的要求，在结构设计上需要简单。图3-1夹具装配图3.3 定位基准的选择我们采用已经加工好的孔及其端面作为定位基准，孔和端面共限制5个自由度,这样还有一个旋转的自由度没有限制，为了保证空间工件定位准确，我们需要限制6个自由度，因此我们采用一销来限制旋转方向的自由度。这样空间6个自由度就限制完了。3.4 切削力和夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力F=26ZY08HB06式(5-2)钻削力矩T=1OD,7°8o6式(5-3)式中=如皿-¾n)=187T(187-149)=174/=0.20加加尸I代入公式(5-2)和(5-3)得Ff=1980.69(V)M=0.0069(TVn)本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧力计算无太大意义。夹紧力的计算:本次钻孔夹具设计选择的使用受到夹紧方案，因此只需要在手动夹紧后即可，无须计算。3.5 定位误差分析(1)定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位的配合是间隙配合，通过一平面和套座配合使用。(2)工件的工序基准为孔心，采用的工件孔进行选择基准加工，当工件孔径为最大，孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其位误差为：3.6 夹具设计及操作说明如前所述，在设计夹具时，为提高生产率，首先想到是怎么样方便的安装和拆卸，本道工序就是采用了螺钉压紧的方式。由于本夹具是对工件进行钻削加工面，因此工件的主要受力是钻削力，因为钻削力是向下的，我们采用的是钱链压板压紧，压紧力也是向下的，钻削力和压紧力方向相同。设计心得体会加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。本次设计摇臂夹具设计，首先是通过对摇臂零件的的分析，对摇臂零件的作用，摇臂零件的材料，摇臂零件的工艺特性进行全面的分析，结合以上的分析,设计对应的加工工序，通过加工工序的制定，选择重要的部件进行设计计算，通过对切削转速，切削力，切削深度的计算，通过计算的这些参数设计对应的摇臂夹具。在通过对夹具分类的对比，选择合适的夹具分类，进行摇臂专用夹具的设计。完成对摇臂夹具设计。完成了本次设计，通过做这次的设计，使对专业知识和技能有了进一步的提高，为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。参考文献I杨叔子，机械加工工艺师手册M,北京：机械工业出版社，2004o21上海金属切削技术协会，金属切削手册M,上海：上海科学技术出版社，2004<,3李洪，机械加工工艺手册M,北京：机械工业出版社，1990。4方昆凡，公差与配合手册M,北京：机械工业出版社，1999«5王光斗，王春福，机床夹具设计手册M,上海科学技术出版社，2000。6东北重型机械学院等，机床夹具设计手册M,上海：上海科学技术出版社，1979。7吴宗泽，机械设计实用手册M,北京：化学工业出版社，2000o8刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册M,哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987。9上海金属切削技术协会，金属切削手册M,上海：上海科学技术出版社，1984。10周永强，高等学校毕业设计指导M,北京：中国建材工业出版社，2002。