机械制造技术课程设计-前横架零件的加工工艺及钻4×M12孔夹具设计

1、工 艺 夹 具 设 计设计任务书设计题目：前横架零件的机械加工工艺规程及钻4M12孔工序专用夹具设计生产纲领：4000件生产类型：中批量或大批量生产设计要求： （1）产品零件图 1张 （2）机械加工工艺过程卡片 1份（3）机械加工工序卡片 1份（4）夹具总装图（1图纸） 1张 （5）夹具主要零件图（2图纸） 1张（6）课程设计说明书（40006000字） 1份全套图纸加扣 3346389411或3012250582目 录设计任务书I第1章 绪 论11.1课题的目的和意义11.2本课题主要设计任务1第2章 机械加工工艺规程设22.1零件的分析22.1.1零件的作用22.1.2零件的工艺分析22.2 确定毛坯、绘制毛坯简图32.2.1选择毛坯32.2.2毛坯的尺寸公差和机械加工余量32.3工艺过程设计32.3.1定位基准的选择32.3.2加工方法的确定42.3.3加工阶段的划分42.3.4加工顺序的安排42.3.5工序的组合42.3.6拟定工艺路线52.4 工序设计52.4.1机床工艺装备选择52.4.2机械加工余量、工序尺寸及公差的确定62.4.3确定切削用量及时间定额7第3章 专用夹具

2、设计133.1问题的提出133.2定位方案设计133.2.1定位基准的选择133.2.2定位元件的选择133.2.3定位误差分析133.3夹紧方案设计133.3.1夹紧力的确定133.3.2夹紧机构设计143.4对刀导引元件的设计143.5夹具体的设计143.5.1夹具体的设计要求143.5.2夹具体的确定143.6夹具设计及操作的简要说明15课程设计的心得体会16参考文献17附 录 1 机械加工工艺过程卡片18附 录 2 机械加工工序卡片19第 I 页第1章 绪 论1.1课题的目的和意义机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。钻前横架上螺纹孔的工艺分析，可以使我们学会怎样确定零件的生产类型，怎样拟定生产路线及工艺文件的编制。其中工艺卡片的绘制尤为重要。设计内容主要是夹具的设计。六点定位原理的应用在此得到应用。夹紧装置的设计应遵循夹

3、紧力的基本原则作用点、方向、大小。夹具是为满足机械加工工艺要求而进行的一种工装设计，同时它又是一项较为独立的生产实用技能。本课程的学习需要有机床、刀具、公差与技术测量、机械制图、工程材料及热处理、机械原理与机械零件、理论力学及材料力学等机械专业多门专业基础课程做支撑。通过此次课程设计能够掌握机床夹具的基本理论知识和设计计算方法，能对机床夹具进行结构设计和精度分析。 会查阅有关夹具设计的标准、手册、图册等技术资料。 掌握机床夹具设计的一般方法，具有设计一般复杂程度夹具的基本能力。了解现代夹具设计的一般知识。1.2本课题主要设计任务（1）分析零件的工艺，制定工艺过程卡（2）根据工艺路线制定工序卡（3）设计夹具设计手册，设计夹具方案（4）绘制夹具装配图和夹具零件（5）写工艺规程设计说明书（6）写夹具设计说明书第2章 机械加工工艺规程设2.1零件的分析零件如图2-1所示，零件经铸造后前面需要粗加工，用立式铣床加工前面。保证螺纹孔的位置度。底面要求不允许有凸块等缺陷。其余表面均为铸造面，不需加工。而主要工作面的加工精度较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。所以，该

4、零件的工艺性较好。 图2-1 前横架零件图2.1.1零件的作用主要是起到支撑作用的。2.1.2零件的工艺分析各加工表面工艺如表2-1所列。表2-1 前横架零件技术要求表加工表面尺寸mm表面粗糙度Ra/m形位公差/mm前横架前面 25前横架底面 不允许有凸块等缺陷底板螺纹孔M12相对于B面圆度误差0.5凸起螺纹孔M12相对于C面圆度误差0.1垫片圆槽25锪平2.2 确定毛坯、绘制毛坯简图2.2.1选择毛坯由于前横架在工作过程中要承受载荷，毛坯选铸造件。该前横架的生产类型为大批生产。2.2.2毛坯的尺寸公差和机械加工余量该前横架采用熔模铸造（硅溶胶），其材料为灰铸铁，所以公差等级选4-6，取6.进而由表确定铸件尺寸公差为0.58mm。由表选出机械加工余量等级为E。又查得铸件的机械加工余量为0.4mm。零件表面粗糙度由零件图可知，该前横架加工表面的粗糙度Ra等于25m，其余均为铸造面。2.3工艺过程设计2.3.1定位基准的选择定为基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。2.3.1.1精基准的选择根据该前横架零件的技术要求和装配要求，选择前横架前面和底面作为精基准，以此来

5、加工底板上4个螺纹孔和凸起上1个螺纹孔遵循了“基准统一”原则。2.3.1.2粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。该前横架选择后面为粗基准，以加工前面，为后续工序准备好精基准。2.3.2加工方法的确定根据前横架零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工工件各表面的加工方法。如表2-2所列。表2-2 前横架各面尺寸精度、表面粗糙度、加工方案表加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/m加工方案前横架前面IT1325粗铣底板螺纹孔M12IT111.6钻-丝锥攻内螺纹凸起螺纹孔M12IT111.6钻-丝锥攻内螺纹垫片圆槽25IT1212.5钻2.3.3加工阶段的划分该前横架的加工阶段可分为粗加工和精加工两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（前横架前面和底面）准备好，是后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗铣前横架前面。在精加工阶段完成底板四螺纹孔以及凸起螺纹孔和垫片圆槽的钻削，再用丝锥攻螺纹，进行螺纹加工。2.3.4加工顺序的安排（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准前横架前面。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排

6、精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原则，先加工前面，后加工螺纹孔以及垫片圆槽。2.3.5工序的组合该前横架选用工序集中原则安排加工工序。该零件的生产类型为大批生产，可采用万能型机床以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则是工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且在一次装夹中加工了许多孔，有利于保证各孔之间的相对位置精度的要求。2.3.6拟定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上安排工艺路线如表2-3所列。表2-3 工艺路线表工序号工序名称机床设备刀具1粗铣前横架底面立式铣床X51直柄粗加工立铣刀2锪平立式钻床Z525直柄麻花钻3钻凸起螺纹孔立式钻床Z525直柄麻花钻4钻底板螺纹孔立式钻床Z525直柄麻花钻5攻底面螺纹立式钻床Z525丝锥6攻凸起螺纹立式钻床Z525丝锥2.4 工序设计2.4.1机床工艺装备选择2.4.1.1选择机床工序1选用立式铣床，型号为X51。其他工序选用立式钻床，型号Z525。2.4.1.2选择夹具所有工序均选用专用夹具。2.4.1.3选择刀具铣刀选择莫氏锥柄立铣刀，莫氏锥柄号为2，直径d=18mm，l=32mm,L=117mm,齿数z=6粗

7、铣留余量1.5mm。钻10.8mm孔，选用莫氏10.8麻花钻.攻M12螺纹，选用机用丝锥12mm2.4.1.4选用量具铣下表面选用分度值0.05mm的游标卡尺进行测量。由于孔加工选用的是标准的麻花钻与丝锥，故不需用量具进行测量。2.4.2机械加工余量、工序尺寸及公差的确定2.4.2.1工序1前横架底面加工余量、工序尺寸和公差的确定。以后面B定位，粗铣前面A，保证工序尺寸P，如图2-2所示。 图2-2粗铣余量图从图2-2中知P=22mm，Z为粗铣余量。查表得Z=0.4mm，则P+Z为铸造面基本尺寸设为P1=P+Z=22.4mm。由于工序尺寸P1是在粗铣加工中保证的，查表知，粗铣工序的精度等级可达到A面的最终加工要求IT13，因此确定该工序尺寸公差为IT13，其公差值为0.33mm，故P1=（22.40.165）mm。为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。余量Z的校核Zmax=P1maxPmin=（22.4+0.16522）mm=0.565mmZmin=P1minPmax =（22.40.16522）mm=0.235mm余量校核表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。所以

8、工序尺寸及公差为P1=mm。2.4.2.2工序4底板螺纹孔（4M12）的加工余量、工序尺寸及公差的确定查表知，钻孔余量为1mm。加工M12的螺纹孔使用直径为11mm的麻花钻。加工完后，用丝锥攻螺纹，即得到M12的螺纹孔。2.4.3确定切削用量及时间定额切削用量包括背吃刀量ap，进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定ap，f，再确定v。2.4.3.1工序1（铣底面）切削用量及基本时间的确定（1）切削用量 本道工序为粗铣下表面。已知加工材料为HT200。机床为X51铣床。工件安装采用专用夹具。确定粗铣下表面，留余量1.5mm的切削用量。选刀具为莫氏锥柄立铣刀，莫氏锥柄号为3，直径d=28mm，l=45mm,L=147mm,（细）齿数z=6粗铣留余量1.5mm。前角为0，后角为7度，刀齿斜角s=-10，主刃r=50，过渡刃r=30，过渡刃宽度b=1.5mm。a）确定背吃刀量ap，粗铣单边余量为1.5mm，显然ap=1.5mmb）确定进给量f铣床的功率为4.5kw，细齿铣刀确定f=0.12mm/Z 所以f=0.72mm/r。c）确定切削速度v和工作台每分钟进给量，根据公式计算。 （2-1）式中，m=0.25,z=6,T=90min,d=28mm。根据X51型铣床主轴转速表，选择n=125r/min=2.08r/s则实际切削速度v=0.18m/s,工作台每分钟进给量为根据X51型铣床工作台进给量，选择则实际的每齿进给量校验机床功率。根据计算公式铣削时的功率为 （2-2） （2-3）,X51型铣床的功率为4.5KW,故所选切削用量可以采用，确定切削用量为，n=210r/min=2.08r/s，v=0.18m/s（2）基本时间 （2-4）式中

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