移動輪座的加工工藝及鉆4-Φ5孔專用夾具設計

1、 成都工業(yè)職業(yè)技術學院機械加工工藝課程設計說明書課題名稱：移動輪座的加工工藝及鉆4-5孔專用夾具設計 系 （分院） 裝備制造學院 專 業(yè) 機械制造與自動化 班 級 姓 名 學 號 指導教師 學年第 一 學期目 錄一、前言2二、零件的分析32.1 零件的作用32.2 零件的工藝分析3三、毛坯的確定4四、工藝規(guī)程設計54.1 基面的選擇54.2 加工工藝路線的確定64.3 主要工序的加工余量和工序尺寸的確定64.4 切削用量及切削時間的確定7五、夾具設計85.1 問題的提出85.2 設計類型及機床選擇85.3 定位方案的確定85.4 夾緊方案的確定95.5 夾緊力和切削力的計算95.6 定位誤差分

2、析105.7 夾具設計簡要操作說明10六、心得體會12七、致 謝12八、參考文獻13一、前言制造業(yè)是向國民經(jīng)濟各部門提供裝備的部門，是現(xiàn)代經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)；裝備制造業(yè)的發(fā)達程度，是衡量一個國家工業(yè)化階段的重要標準。而機床行業(yè)又是裝備制造業(yè)的基礎行業(yè)，是向傳統(tǒng)機械工業(yè)、國防工業(yè)、汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)、電子信息技術工業(yè)以及其他加工工業(yè)提供加工裝備的部門，是“支柱的支柱”。振興裝備制造業(yè)，必須首先發(fā)展機床制造業(yè)。 車床是應用最為廣泛機床之一。車床是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床。車床除了用于車外圓外還能用于鏜孔，車端面、鉆孔和鉸孔，車床的多功能性可以使工件在一次定位安裝中完成多種

3、加工，提高了生產(chǎn)效率。是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。本次設計的主要任務是擺桿零件機械加工工藝規(guī)程及專用夾具設計，機械的加工工藝及夾具設計是在完成了大學的全部課程之后，進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，培養(yǎng)學生綜合運用所學基礎理論、專業(yè)知識與技能，獨立分析和解決問題的能力，有助于學生對專業(yè)知識、技能的進一步提高，為以后從事專業(yè)技術的工作打下基礎。專用夾具的設計對加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的性能有著重要的影響。本課題討論的目的是通過分析零件的特點，論述了設計時應注意的問題及其應用范圍。二、零件的分析2.1 零件的作用題目給定的零件是移動輪座，主要用于軸等圓

4、柱體的支撐作用,防止軸或者圓柱體徑向移動。圖1 零件圖2.2 零件的工藝分析對零件進行工藝分析的目的，一是根據(jù)圖紙審查零件的形狀結構及尺寸精度、性能（包括物理性能、化學性能、機械性能等）以及相對位置關系的過程、表面粗糙度、材料及熱處理等的技術要求是否合理，是否便于加工和裝配；是否符合實際。二是通過工藝分析，對零件的工藝要求有進一步的了解，以便制訂出合理的工藝規(guī)程。 該零件為批量生產(chǎn)的小型零件，在生產(chǎn)時要注意零件的：1.減少裝夾次數(shù)和工作行程次數(shù) 零件的結構應便于加工時的定位和夾緊，裝夾次數(shù)要少。2.便于加工 零件的結構應采用國標數(shù)值，以便使用標準化刀具和量具。同時還注意退刀和進刀，易于保證加工

5、精度要求，減少加工面積及難加工表面等。三、毛坯的確定毛坯的制造類型有很多種，例如鑄造、鍛造、沖壓、焊接等，確定毛坯的類型和生產(chǎn)形勢時，需要著重考慮以下幾點：1）選取合適的材料，分析零件的力學。一般情況下，選擇好了零件的材料，基本上就能確定零件毛坯的制造類型。鑄鐵材料的話，當然是旋轉鑄造為制造類型；型材的材料話，力學要求低的話，直接選原材料即可。2）分析和確認零件的形狀和加工尺寸。尺寸對毛坯的影響很大，要認真考慮需要用的制造方法，鑄造適合復雜的零件，如果尺寸較大的零件，那么一般選用砂鑄的形式比較多了。3）如果是批量和大量生產(chǎn)的零件，精度要求比較高，那邊就需要選擇比較高的毛坯制造方法，以便減少材料

6、的消耗和降低后期加工費用。4）在確認毛坯的制造形式時，必須還有考慮實際的生產(chǎn)情況和生產(chǎn)條件，如果不適合企業(yè)內部生產(chǎn)的話，可以考慮外協(xié)或者外購的方式，應當組織地區(qū)專業(yè)化生產(chǎn)，以便統(tǒng)一管理毛坯。5）有可能的話，盡量使用新工藝和新材料來完成毛坯的制造，現(xiàn)在新材料的市場逐步發(fā)展，如果應用新材料的話，可以大大減少后期的加工量，而且鑄造的精度越來越高，甚至到直接鑄造成型，經(jīng)濟性可想而知。確定了毛坯的預留余量之后，除了要將這個加工余量添加到零件圖相應的尺寸位置之外，還需要綜合考慮下毛坯制造、熱處理工藝等多方面的因素影響。零件材料為ZG45，屬于大批生產(chǎn)，因此選用鑄造毛坯，鑄造方法為金屬型澆注。鑄件尺寸公差等

7、級采用CT9級。這樣，毛坯形狀與成品相似，加工方便，省工省料。四、工藝規(guī)程設計4.1 基面的選擇在選擇定位基準時，要全面考慮各個工位加工情況，達到三個目的：所選基準應能保證工件的定位準確，裝卸工件方便，能迅速完成工件的定位和夾緊，夾緊可靠，且夾具結構簡單。所選定的基準與各加工部位的各個尺寸運算簡單，盡量減少尺寸鏈計算，避免或減少計算環(huán)節(jié)和計算誤差。保證各項加工精度。在具體確定零件的定位基準時，要遵循下列原則：a)盡量選擇零件上的設計基準作為定位基準。在制定零件的加工方案時，首先要選擇最佳的精基準來進行機床設備加工。這就要求在粗加工時，考慮以怎樣的粗基準把精基準的各面加工出來，即機床設備上使用的

8、各個定位基準應在前面普通機床或機床設備工序中加工完成，這樣容易保證各個工位加工表面相互之間的精度關系，而且，當某些表面還要靠多次裝夾或其他機床完成時，選擇與設計基準相同的基準定位，不僅可以避免因基準不重合而引起的定位誤差，保證加工精度，且可簡化程序編制。b)當在機床設備上無法同時完成包括設計基準在內的工位加工時，應盡量使定位基準與設計基準重合。同時還要考慮用該基準定位后，一次裝夾就能夠完成全部關鍵精度部位的加工。為了避免精加工后的零件再經(jīng)過多次非重要的尺寸加工，多次周轉，造成零件變形、磕碰劃傷，在考慮一次盡可能完成多的加工內容(如螺孔，自由孔，倒角，非重要表面、刀具檢查等)的同時，一般將機床設

9、備上完成的工序安排在最后。c)當在機床設備上既加工基準又完成各工位的加工時，其定位基準的選擇需考慮完成盡可能多的加工內容。為此，要考慮便于各個表面都被加工的定位方式，如對于箱體，最好采用一面兩銷的定位方式，以便刀具對其他表面的加工。d)當零件的定位基準與設計基準難以重合時，應認真分析裝配圖紙，確定該零件設計基準的設計功能，通過尺寸鏈的計算，嚴格規(guī)定定位基準與設計基準間的形位公差范圍，確保加工精度。4.2 加工工藝路線的確定擬定工藝路線的內容除選擇定位基準外，還要選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定加工設備，工藝裝備等。工藝路線的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等

10、技術要求得到合理保證，成批生產(chǎn)還應考慮采用組合機床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應考慮加工的經(jīng)濟性，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工藝路線用來表示企業(yè)產(chǎn)品在企業(yè)的一個加工路線(加工順序)和在各個工序中的標準工時的定額情況。是一種計劃管理文件，不是企業(yè)的工藝文件，不能單純的使用工藝部門的工藝卡來代替。工藝卡主要是用來指定工人在加工過程中的各種操作要求和工藝要求，而工藝路線則強調加工的順序和工時定額情況，主要用來進行工序排產(chǎn)和車間成本統(tǒng)計。制定的工藝路線如下：表 1工序號 工序名稱 工 序 內 容1銑粗銑、精銑底端面2銑銑高度10mm的兩端面3銑銑86x25的四周端面4鉆鉆4-5的孔5銑銑寬度22

11、、17、4的三個槽6銑銑寬度10頂端面，倒角7鉆鉆8、10的孔8檢驗去毛刺，檢驗9入庫入庫4.3 主要工序的加工余量和工序尺寸的確定表 2序號加工表面加工內容加工余量毛坯尺寸備注1底端面103mm162頂端面103mm163孔5、8、10實心鑄造4槽22、17、4mm槽1.5mm13mm5四周面86x253mm92x314.4 切削用量及切削時間的確定工序：鉆4-5的孔進給量f：查機械加工工藝師手冊 表28-13，取f=0.08mm/r鉆削速度v：查機械加工工藝師手冊表28-13，取v=15m/min機床主軸速度：參考Z525機床的說明表，取=630r/min實際鉆削速度：每分進給量：鉆孔深度

12、：l=3mm刀具切入長度：由機械加工工藝師手冊表28-42得： 刀具切出長度：取2mm機動時間：由機械加工工藝師手冊表28-42得：五、夾具設計5.1 問題的提出本夾具主要用于鉆4-5孔，本道工序加工精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。5.2 設計類型及機床選擇根據(jù)本次設計要求，設計一套鉆孔的專用夾具。選用Z525立式鉆床（如下圖）更合理。它適用于各種零件的鉆孔、擴孔、絞孔、锪平面及攻絲加工，操作簡單，夾具一次裝夾就可加工所有孔。圖2 立式鉆床5.3 定位方案的確定擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終

13、加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。我們選用的夾具主要被用在立式鉆床，根據(jù)上述原則選擇底端面作為加工基準。任何物體在空間上確定位置需要限制6個自由度，分別是3個移動自由度和3個旋轉自由度。對于鉆孔夾具，用支承板限制1個移動自由度和2個旋轉自由度，支撐釘限制1個移動自由度和1個旋轉自由度，另外一個面的支撐釘限制1個移動自由度。這樣空間的6個自由度就全部限制了，工件完全定位。5.4 夾緊方案的確定設計夾緊裝置應遵循以下原

14、則：工件不移動原則；工件不變形原則；工件不振動原則；安全可靠原則；經(jīng)濟實用原則； 分析裝配圖，可以看出來零件在水平的方向右移動趨勢，選擇這個位置進行夾緊，就可以滿足零件的夾緊。通過夾具裝配圖可以看出，我們在零件的右側方向上，采用壓塊、壓緊螺釘?shù)仍谶@個方向夾緊。圖3 夾緊機構5.5 夾緊力和切削力的計算在機械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個工作過程。工件定位以后需要通過一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上，使工件在加工過程中，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動，以保證加工精度和安全生產(chǎn)。這樣把工件壓緊夾牢的裝置，即稱為夾緊裝置。由于本道工序主

15、要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由切削手冊得：鉆削力 式（5-2）鉆削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。5.6 定位誤差分析本工序選用的工件以端面定位，在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準位移誤差僅存在Z軸方向，且向下。式中 定位副間的最小配合間隙（mm）； 工件公差（mm）； 直徑公差（mm）。5.7 夾具設計簡要操作說明夾具的作用就是為了提高生產(chǎn)力，方便有效的提高生產(chǎn)效率，零件完成定位

16、，擰緊壓緊螺釘?shù)耐瑫r帶動壓塊壓緊零件，然后進行零件的加工。加工完成后，松動壓緊螺釘，壓塊松動后，取出零件即可。圖4 夾具裝配圖六、心得體會這次課程設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設計。七、致 謝這次課程設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。八、參考文獻1 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年2 機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年3 機床夾具設