KCSJ-05支架的加工工艺及镗孔专用夹具课程设计.zip

        机械毕业设计是工科类学生锻炼自身掌握机械设计、机械制造、材料工程学等基本理论水平、检测实践能力的重要环节，同时也能够极大地提高学生三维机械设计软件（如proe，solidworks,ug，中望3D，inventor，catia等）、的操作水平，同时通过结合社会生产的实践课题，能够极大的了解设计与生产、工艺设计、成本、市场推广价值之间的关系，对学生进入企业，更好地进入工作岗位打下坚实的基础。近年来，随着仿真分析软件的成熟化使用，对机械结构设计进行有限元分析强度校核，评估产品失效形式；对注塑模具设计进行模流分析，评估工艺成型过程；对数控加工工艺设计进行数控模拟加工，仿真机械加工过程；对三维结构设计模型进行机械结构运动仿真，评估模型运动合理性；成为机械毕业设计的新的发展方向。以上分享的机械毕业设计案例，帮助大家更好理解的设计过程与步骤，下载资料后免费提供设计意见指导，原件可编辑可修改，辅助大家学习。 Southwest university of science and technology 机械制造技术课程设计 支架镗床夹具设计说明书 学 院： 制 造 学 院 专 业： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 姓 名：杜建媛、 王玉烨、 杨悦、 唐晓敏、荣云、 张雪 亮 学 号： 20096890 20096891 20096910 20096920 20096921 20096930 指导老师： 李 双 跃 2012 年 6 月 20 日星期三 目录目录 第一章 绪论.3 1.1 课程概况.3 1.2 本课程设计的目的.3 1.3 本课程设计的基本内容.3 第二章 机械加工工艺规程设计.4 2.1 图样研究.4 2.1.1 支架的图样的分析.4 2.1.2 零件的工艺分析.4 2.2 毛坯的设计.5 2.3 支架机械加工工艺路线的拟定.6 2.3 .1 定位基准的选择.6 2.3 .2 拟定工艺路线.6 第三章 机械加工工序设计.8 3.1 工序余量及工序尺寸的设计.8 3.2 切削用量的确定.9 第四章 专用夹具设计.17 4.1 基本技术要求.17 4.2 确定设计方案.17 4.3 选择定位方式及定位元件.18 4.4 确定导向装置及对刀元件.18 4.5 定位误差的分析.18 4.6 确定夹紧装置.19 4.7 夹具与机床的连接方式.20 第五章 课题总结.21 5.1 设计小结.21 参考文献.21 支架支架的加工工艺与专用夹具设计的加工工艺与专用夹具设计 第一章第一章 绪论绪论 1.1.1 1 课程概况课程概况 工艺综合课程设计是机械类专业的一门主干专业基础课，内容覆盖金属切 削原理和刀具、机械加工方法及设备、互换性与测量技术、机械制造工艺学及 工艺装备等，因而也是一门实践性和综合性很强的课程，必须通过实践性教学 环节才能使我们对该课程的基础理论有更深刻的理解，也只有通过实践才能培 养我们理论联系实际的能力和独立工作能力。因此，工艺综合课程设计应运而 生，也成为机械类专业的一门重要实践课程。 而本次对于扇形板加工工艺及夹具设计的主要任务是： (1)完成支架零件加工工艺规程的制定。 (2)完成镗孔专用夹具的设计。 1.21.2 本课程设计的本课程设计的目的目的 工艺综合课程设计旨在继承前期先修基础课程的基础上，让我们完成一次 机械零件的机械加工工艺规程和典型夹具设计的锻炼，其目的如下。 （1） 在结束了机械制造基础等前期课程的学习后，通过本次设计使我们 所学到的知识得到巩固和加深。培养我们全面综合地应用所学知识去分析和解 决机械制造中的问题的能力。 （2） 通过设计提高我们的自学能力，使我们熟悉机械制造中的有关手册、 图表和技术资料，特别是熟悉机械加工工艺规程设计和夹具设计方面的资料， 并学会结合生产实际正确使用这些资料。 （3） 通过设计使我们树立正确的设计理念，懂得合理的设计应该是技术 上先进的，经济上合理的，并且在生产实践中是可行的。 （4） 通过编写设计说明书，提高我们的技术文件整理、写作及组织编排 能力，为我们将来撰写专业技术及科研论文打下基础。 1.31.3 本课程设计的基本内容本课程设计的基本内容 本课题是“KCSJ-05 支架”的机械加工工艺规程的编制及工艺装备的设计， KCSJ-05 支架是十分常用的部件，它有着支撑的作用。因此在加工时，零件的 配合部分需进行精加工，保证其配合准确，又因为被加工零件的结构比较复杂， 加工难度大，要保证其关键两孔的垂直度，必需进行专用夹具的设计与装配。 生产纲领为中批及大批量生产。 第二章第二章 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 2.12.1 图样研究图样研究 2.1.12.1.1 支架的图样的分析支架的图样的分析 支架零件图可知，该支架结构形状对称布置。典型支座类零件，该零件的 主要要素主要是由底板、两对相互垂直的支承孔 40H7 及两孔所在的内侧面和 圆柱孔 60H8 及其所在端面等部分构成。辅助要素为底面的装配孔，及支架座 身的铸造结构。 图 1-1 支架三维图 2.1.22.1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 主要分析各个加工表面的加工精度要求和表面质量要求 支架的主要加工表面有：支架底面、支座孔 40H7 与圆柱孔 60H8、40H7 所在肋板孔内端面及圆柱孔上端面等。其中支架底面的表面粗 糙度 Ra1.6m，肋板内侧面的表面粗糙度 Ra3.2m，定位孔 6H7，肋板 上的支架孔 40H7，圆柱孔的孔 60H8，两肋板两内侧面间的距离 75H8，以 及圆柱孔的内表面与上端面的表面粗糙度 Ra3.2m，沉头孔，其加工精度及 表面质量要求由加工保证。 该支架零件的主要技术要求为（加工精度要求）： 1. 未注明圆角半径 R5； 2. 240H7 孔的同轴度允许误差为 0.01； 3. 60H8 孔 40H7 孔与 A 面的平行度允许误差为 0.02； 4. 60H8 孔与 A 面垂直度允许误差为 0.01； 5. 60H8 孔与 240H7 孔的垂直度允差为 0.02 6. 60H8 圆柱孔中心距极限偏差为0.25mm； 7. 40H7 肋板孔中心线距支架底面的距离的极限偏差为0.05mm； 8.60H8 圆柱孔与 40H7 肋板孔的中心距极限偏差为0.15mm。 2.22.2 毛坯的设计毛坯的设计 题目给定的是支架零件，假定该零件的生产纲领为中、大批量生产， 其图样规定的材料为灰铸铁，同时据表 1-1，指甲毛皮的制造形式为铸造且其 零件的形状较为复杂。 在毛坯的制造方法及加工余量、机床设备及机床布置、夹具及尺寸保证、 刀具量具、生产率、成本等各方面需要结合零件自身的特点，采用先进铸造方 法、自动机床与专用机床、高效专用夹具、刀具量具以提高生产率和加工质量， 降低生产成本。 该支架零件的结构形状较复杂以及大批量生产的生产纲领确定采用金属型 铸造方式生产，金属型铸造的零件适用于中小型铸件，且能适应该工件形状较 复杂的要求，且其铸造性能较好也适用于中、大批生产。由于毛坯形状可以与 零件的形状尽量接近，铸造出肋板孔与圆柱孔。毛坯尺寸通过确定加工余量决 定。底板铸造厚度为 28mm，40H7 圆柱孔铸造为 36，60H8 圆柱孔铸造为 56，毛坯材料是 HT200。 其铸造圆角、铸件的最小壁厚、铸件孔的最小尺寸均有其铸造的方式查自 工艺手册可以得知。 2.32.3 支架机械加工工艺路线的拟定支架机械加工工艺路线的拟定 支架机械加工工艺路线的拟定一般需要确定的内容包括： 1、工件的装夹； 2、加工方法的选择； 3、工序内容的组织； 4,、合理划分加工阶段； 5、机械加工工序排序； 支架的工艺特点是：外形较复杂，尺寸精度、形状精度、和位置精度及表 面粗糙度要求较高。上诉工艺特点决定了支架在机械加工时存在一定的困难， 因此在确定支架的工艺过程时应注意定位基准的选择，以减少定位误差；夹紧 力方向和夹紧点的选择要尽量减少夹紧变形；对于主要表面，应粗、精加工分 阶段进行，以减少变形对加工精度的影响。 2.32.3 .1.1 定位基准的选择定位基准的选择 基面选择是工艺规程中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使 加工质量得到保证，生产率得以提高。基准面选择的最主要的目标当然是满足 每道工序的加工要求，特别是满足重要表面的关键工序的加工要求，一般首先 确定精基准再根据精基准确定粗基准。 （1）精基准的选择 ：根据精基准的选择原则，选择精基面时，首先应考虑 基准重合的问题，即可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准作为定位 基准。支架零件的支架底面作为后面工序如铣圆柱孔上端面、镗孔等工序的基 准。因此底面应作为精基准。 （2）粗基准的选择：遵照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的 粗基准选择原则（即零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准； 若零件有若干个加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表 面作为粗基准）这里先选择圆柱孔上端面为粗基准。 2.32.3 .2.2 拟定工艺路线拟定工艺路线 (1)(1) 加工方法的选择和加工阶段的划分加工方法的选择和加工阶段的划分 支架底面的表面粗糙度要求较高，Ra1.6，同时从结构上来说底面为一整 个平面，且未经热处理，所以确定最终加工方法为精铣。精铣前要进行粗铣、 半精铣。 肋板两内侧面与圆柱孔上端面的表面粗糙度要求较高，Ra3.2，所以确定 最终加工方法为精铣。精铣前要进行粗铣、半精铣。 肋板上的孔与圆柱孔的位置精度和表面粗糙度要求较高，Ra3.2，所以确 定最终加工方法为精镗。精镗前要进行粗镗。 装配孔的精度要求较高，最终加工方法为精铰。精铰前要进行钻孔。 沉头孔没有位置精度与表面粗糙度要求，故采用钻孔、就能达到图纸上的 设计要求。 加工阶段主要是分为精加工阶段和粗加工阶段。 (2)(2)工序内容的确定工序内容的确定 对该支架零件来其生产类型为中、大批量生产，因此每到工序的加工内容 单一，其工序内容趋于分散，精加工、粗加工各为一道工序。 (3)(3)工序的集中与分散工序的集中与分散 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个 不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序 分散。 （1） 工序集中的特点 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。使用设备少，大量生 产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设 备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 （2） 工序分散的特点 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 的技术水平要求不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工 艺路线长，生产管理复杂。 工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工 厂和具体情况进行综合分析决定采用哪一种原则。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但 由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制，结构简单的专用机床和工件夹 具组织流水线生产。 由于控计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出， 即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从 而可取的良好的经济效果。 (4)(4)工艺路线的拟定工艺路线的拟定 在工艺路线的拟定过程中要遵循机械加工工序顺序的安排原则。即： （1）基准先行 按照“先基面后其它”的顺序，先加工精基准面，再 以加工出的精基准面为定位基准，安排其它表面的加工。 （2）先粗后精 按先粗后精的顺序，对精度要求高的各主要表面进行 粗加工、半精加工和精加工。 （3）先主后次 先考虑主要表面加工，再考虑次要表面加工。次要表 面的加工，通常从加工方便与经济角度出发进行安排。次要表面和 主要表 面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加 加工后，以主要表面定位加工主要表面。 （4）先面后孔 当零件有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工 出来，再以面定位孔加工，这样可以保证定位准确、稳定。 （5）关键工序 对易出现废品的工序，精加工或光整加工可适当提前。 在一般情况下，主要表面的精加工和光整加工应放在最后阶段进行。 制定工艺路线的出发点，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保证。 工艺路线方案： 工序 010 铸造毛坯 工序 020 粗铣半精铣支架底面 工序 030 精铣支架底面 工序 040 粗铣半精铣 60H8 圆柱孔上端面 工序 050 精铣 60H8 圆柱孔上端面 工序 060 粗铣半精铣肋板内表面 工序 070 精铣肋板内表面 工序 080 粗镗半精镗肋板圆柱孔 40H7 工序 090 精镗肋板圆柱孔 40H7 工序 100 粗镗半精镗圆柱孔 60H8 工序 120 精镗圆柱孔 60H8 工序 130 钻沉头孔 工序 140 钻铰 6 装配孔 工序 150 检验 第三章第三章 机械加工工序设计机械加工工序设计 3.13.1 工序余量及工序尺寸的设计工序余量及工序尺寸的设计 零件材料为灰口铸铁，零件开关为非圆柱体，且属中批及大批生产，已达 到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，因此选用金属铸造成型，再进 行时效处理（消除应力） 。这样毛坯形状与成品相似，这对于提高生产率、保证 加工质量也是有利的。而且投资较少成本较低，生产周期短。 工序余量是指相邻两工序的工序尺寸之差，也就是在一道工序中所切除的 金属层厚度，在确定工序间加工余量时，应遵循两个原则： （1）加工余量应尽量小，以缩短加工时间；提高效率；降低制造成本；延长机 床刀具使用寿命。 （2）加工余量应保证按此余量加工后，能达到零件图要求的尺寸、形状、位置 公差和表面粗糙度，工序公差不应超出经济加工精度范围；本工序的余量应大 于上工序留下的尺寸公差、行为公差和表面缺陷厚度，且应按入体原则标注。 各工序尺寸及公差查机械加工工艺手册可得。 表 1 各工序尺寸及公差的计算结果 加工表面 工步（工步） 名称 工序（工 序）余量 工序（工步） 基本尺寸 经济精 度公差 表面粗糙 度 工序尺寸及公 差 毛坯 28.02 2 2 0 . 27 粗铣 1.526.5IT12Ra6.3 0 21. 0 5 . 26 半精铣 1.025.5IT10Ra3.2 0 084 . 0 5 . 25 支架底面 精铣 0.525.0IT7Ra1.6 0 021. 0 0 . 25 毛坯 88.02 2 2- 88.0 粗铣1.586.5IT12Ra6.3 0 35 . 0 5 . 86 半精铣1.085.5IT10Ra6.3 0 14 . 0 5 .85 圆柱孔上 端面 精铣0.585.0IT9Ra3.2 0 087 . 0 0 . 85 毛坯56.02 2 2 0 . 56 粗镗2Z=2.058.0IT12Ra6.3 3 . 0 0 0 .58 圆柱孔 半精镗2Z=1.559.5IT10Ra6.3 21 . 0 0 5 . 59 精镗 2Z=0.560.0IT8Ra3.2 046 . 0 0 0 . 60 3.23.2 切削用量的确定切削用量的确定 工序工序 020020 （1）选择加工设备与工艺装备 毛坯69.02 2 2 0 . 69 粗铣2Z=3.072.0IT12Ra12.5 3 . 0 0 0 . 72 肋板内表 面 半精铣2Z=274.0IT10Ra6.3 12 . 0 0 0 . 74 精铣 2Z=175.0IT8Ra3.2 046. 0 0 0 .75 毛坯362 2 2 0 . 36 粗镗 2Z=3.038.0IT12Ra12.5 25 . 0 0 0 . 38 肋板孔 半精镗2Z=1.539.5IT9Ra6.3 062 . 0 0 5 .39 精镗2Z=0.540.0IT7Ra3.2 025. 0 0 0 . 40 钻孔 8.0IT12Ra12.5 15 . 0 0 0 . 8 钻孔 15.0IT12Ra12.5 15 . 0 0 0 . 15 沉头孔 钻孔 5.8IT12Ra12.5 15 . 0 0 8 . 5 装配孔 精铰 0.26.0IT7Ra1.6 015. 0 0 0 . 6 本工序及随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达到要求的表面粗糙度 及要求尺寸。 根据机械制造技术基础课程设计表 5-5 选择 X5032 立式铣床。工作台 面尺寸宽 320mm、长 1320mm，工作台面最大行程纵向 500mm、横向 255mm、垂向 370mm，主电动机功率 7.5kW、总功率 9.09kW。 根据机械制造技术基础课程设计表 5-18，选用镶齿套式面铣刀，查表 5-18 选铣刀的规格尺寸为，D=80。 夹具选用通用夹具。 （2）确定切削用量 该工序分为两个工步，在粗加工的时候进给量可以适当取大一点的进给量， 在精加工的时候，主要是为了保持其加工的尺寸精度和表面的质量要求，进给 量适当取小一点。 工步工步 1 1 粗铣底面时 a. 确定背吃刀量 粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工 作行程铣完。因为粗铣的余量为 1.5mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量 a=1.5mm b. 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择每齿进给量 fz 为 0.3mm/z。 c. 初选切削速度 根据表 5-72，选择切削速度 Vc=34.6m/min。 工步工步 2 2.半精铣底面时 a. 确定背吃刀量 粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工 作行程铣完。因为半精铣的余量为.10mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量 a=1.0mm b. 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择每齿进给量 fz 为 0.3mm/z。 c. 初选切削速度 根据表 5-72，选择切削速度 Vc=34.6m/min。 工序工序 030030 精铣支架底面 （1）选择加工设备与工艺装备 本工序及随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达到要求的表面粗糙度 及要求尺寸。 根据机械制造技术基础课程设计表 5-5 选择 X5032 立式铣床。工作台 面尺寸宽 320mm、长 1320mm，工作台面最大行程纵向 500mm、横向 255mm、垂向 370mm，主电动机功率 7.5kW、总功率 9.09kW。 根据机械制造技术基础课程设计表 5-18，选用镶齿套式面铣刀，查表 5-18 选铣刀的规格尺寸为，D=80。 夹具选用通用夹具。 （3）确定切削用量 该工序分为两个工步，在粗加工的时候进给量可以适当取大一点的进给量， 在精加工的时候，主要是为了保持其加工的尺寸精度和表面的质量要求，进给 量适当取小一点。 a. 确定背吃刀量 粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工 作行程铣完。因为精铣的余量为 0.5mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量 a=0.5mm b. 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择每齿进给量 fz 为 0.12mm/z。 c. 初选切削速度 根据表 5-72，选择切削速度 Vc=49.0m/min。 工序工序 4040 粗铣半精铣圆柱上端面 （1）选择加工设备与工艺装备 本工序及随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达到要求的表面粗糙度 及要求尺寸。 根据机械制造技术基础课程设计表 5-5 选择 X5032 立式铣床。工作台 面尺寸宽 320mm、长 1320mm，工作台面最大行程纵向 500mm、横向 255mm、垂向 370mm，主电动机功率 7.5kW、总功率 9.09kW。 根据机械制造技术基础课程设计表 5-18，选用镶齿套式面铣刀，查表 5-18 选铣刀的规格尺寸为，D=80。 夹具选用通用夹具。 （2）确定切削用量 该工序分为两个工步，在粗加工的时候进给量可以适当取大一点的进给量， 在精加工的时候，主要是为了保持其加工的尺寸精度和表面的质量要求，进给 量适当取小一点。 工步工步 1 1.在粗铣底面时 a. 确定背吃刀量 粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工 作行程铣完。因为粗铣的余量为 1.5mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量 a=1.5mm b. 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择每齿进给量 fz 为 0.3mm/z。 c. 初选切削速度 根据表 5-72，选择切削速度 Vc=34.6m/min。 工步工步 2 2.在半精铣底面时 a. 确定背吃刀量 粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工 作行程铣完。因为半精铣的余量为 1.00mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量 a=1.0mm b. 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择每齿进给量 fz 为 0.3mm/z。 c. 初选切削速度 根据表 5-72，选择切削速度 Vc=34.6m/min。 工序工序 050050 精铣圆柱上端面 （1）选择加工设备与工艺装备 本工序及随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达到要求的表面粗糙度 及要求尺寸。 根据机械制造技术基础课程设计表 5-5 选择 X5032 立式铣床。工作台 面尺寸宽 320mm、长 1320mm，工作台面最大行程纵向 500mm、横向 255mm、垂向 370mm，主电动机功率 7.5kW、总功率 9.09kW。 根据机械制造技术基础课程设计表 5-18，选用镶齿套式面铣刀，查表 5-18 选铣刀的规格尺寸为，D=80。 夹具选用通用夹具。 （2）确定切削用量 该工序分为两个工步，在粗加工的时候进给量可以适当取大一点的进给量， 在精加工的时候，主要是为了保持其加工的尺寸精度和表面的质量要求，进给 量适当取小一点。 a. 确定背吃刀量 粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工 作行程铣完。因为精铣的余量为 0.5mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量 a=0.5mm b. 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择每齿进给量 fz 为 0.12mm/z。 c. 初选切削速度 根据表 5-72，选择切削速度 Vc=49.0m/min。 工序工序 6060 粗铣半精铣肋板两内侧面 （1）选择加工设备与工艺装备 本工序及随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达到要求的表面粗糙度 及要求尺寸。 根据机械制造技术基础课程设计表 5-5 选择 X5032 立式铣床。工作台 面尺寸宽 320mm、长 1320mm，工作台面最大行程纵向 500mm、横向 255mm、垂向 370mm，主电动机功率 7.5kW、总功率 9.09kW。 根据机械制造技术基础课程设计表 5-14，选用铣刀的规格尺寸为， D=63，刀刃长 90mm。 夹具选用通用夹具。 （4）确定切削用量 该工序分为两个工步，在粗加工的时候进给量可以适当取大一点的进给量， 在精加工的时候，主要是为了保持其加工的尺寸精度和表面的质量要求，进给 量适当取小一点。 工步工步 1 1.在粗铣两侧面时 a. 确定背吃刀量 粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工 作行程铣完。因为粗铣的余量为 22mm，两次走刀完成，所以选择背吃刀量 a=22mm b. 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择每齿进给量 fz 为 0.3mm/z。 c. 初选切削速度 根据表 5-72，选择切削速度 Vc=34.6m/min。 工步工步 2 2. 在半精铣两侧面时 a. 确定背吃刀量 粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工 作行程铣完。因为半精铣的余量为 21mm，两次走刀完成，所以选择背吃刀量 a=1.0mm b. 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择每齿进给量 fz 为 0.3mm/z。 c. 初选切削速度 根据表 5-72，选择切削速度 Vc=34.6m/min。 工序工序 070070 精铣肋板两内侧面 （1）选择加工设备与工艺装备 本工序及随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达到要求的表面粗糙度 及要求尺寸。 根据机械制造技术基础课程设计表 5-5 选择 X5032 立式铣床。工作台 面尺寸宽 320mm、长 1320mm，工作台面最大行程纵向 500mm、横向 255mm、垂向 370mm，主电动机功率 7.5kW、总功率 9.09kW。 根据机械制造技术基础课程设计表 5-18，选用铣刀的规格尺寸为， D=63，刀刃长 90mm。 夹具选用通用夹具。 （2）确定切削用量 该工序分为两个工步，在粗加工的时候进给量可以适当取大一点的进给量， 在精加工的时候，主要是为了保持其加工的尺寸精度和表面的质量要求，进给 量适当取小一点。 a. 确定背吃刀量 粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工 作行程铣完。因为精铣的余量为 20.5mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量 a=0.5mm b. 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择每齿进给量 fz 为 0.12mm/z。 c. 初选切削速度 根据表 5-72，选择切削速度 Vc=49.0m/min。 工序工序 080080 钻沉头孔 工步工步 1 1.钻 15 深 15 孔 （1）选择刀具 根据机械制造技术基础课程设计表 5-21，选择 d=15mm 的直柄麻花钻,材 料为高速钢。由表 5-6 选择 Z3025B 摇臂钻床，工作台面尺寸为（1052654） mm，总功率为 2.3Kw，主电动机功率为 1.3Kw。 （2）确定切削用量 a. 确定背吃刀量 因为钻孔的加工余量为 7.5mm。一次工作行程铰完，所以选择背吃刀量 a=7.5mm。 b. 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5-64，选择进给量 f 为 0.41mm/r c. 确定切削速度 根据机械制造技术基础课程设计表 5-66,选择切削速度 Vc=0.22m/s 工步工步 2 2.钻 8 通孔 （1）选择刀具 根据机械制造技术基础课程设计表 5-21，选择 d=8mm 的直柄麻花钻, 材料为高速钢。由表 5-6 选择 Z3025B 摇臂钻床，工作台面尺寸为 （1052654）mm，总功率为 2.3Kw，主电动机功率为 1.3Kw。 （2）确定切削用量 a. 确定背吃刀量 因为钻孔的加工余量为 4.0mm。一次工作行程铰完，所以选择背吃刀量 a=4.0mm。 b. 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5-64，选择进给量 f 为 0.20mm/r c. 确定切削速度 根据机械制造技术基础课程设计表 5-66,选择切削速度 Vc=0.22m/s 工序工序 090090 钻铰 6 装配孔 工步 1.钻 6 孔 （1）选择刀具 根据机械制造技术基础课程设计表 5-21，选择 d=5.8mm 的直柄麻花 钻刀。由表 5-6 选择 Z5125A 立式钻床，工作台面尺寸为（550400）mm，总功 率为 2.3Kw，主电动机功率为 2.2Kw。 （2）确定切削用量 a. 确定背吃刀量 因为铰孔的加工余量为 0.2mm。因此钻孔的额加工余量为 5.8mm，一次工 作 行程钻完，所以选择背吃刀量 a=2.9mm。 b. 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5-68，选择进给量 f 为 0.22mm/r c. 确定切削速度 根据机械制造技术基础课程设计表 5-66,选择切削速度 Vc=0.22m/s 工步工步 2 2.铰 6 孔 （1）选择刀具 根据机械制造技术基础课程设计表 5-25，选择 d=6mm 的直柄机用铰 刀。由表 5-6 选择 Z5125A 立式钻床，工作台面尺寸为（550400）mm，总功率 为 2.3Kw，主电动机功率为 2.2Kw。 （2）确定切削用量 a. 确定背吃刀量 因为铰孔的加工余量为 0.2mm。一次工作行程钻完，所以选择背吃刀量 a=0.1mm。 b. 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5-68，选择进给量 f 为 0.9mm/r c. 确定切削速度 根据机械制造技术基础课程设计表 5-66,选择切削速度 Vc=0.22m/s 工序工序 100100 粗镗半精镗肋板孔 工步 1.粗镗肋板孔 （1）选择机床与刀具 根据机械制造技术基础课程设计表 5-9，选择 T68 卧式镗床，由表 5- 26 选择机夹单刃镗刀的杆部直径 d（g7）为 20mm，最小镗孔直径 D 为 25mm。 选用专用夹具 （2）确定切削用量 a. 确定背吃刀量 由表 5-69，选择粗镗的刀具材料为高速钢，刀具类型为刀头。取背吃刀量 等于其在此工序的加工余量，即 a=1mm。 b. 确定进给量 由表 5-69 知，f=0.4mm/r c. 初选切削速度 由表 5-69 知，Vc=0.4m/s 工步工步 2 2.半精镗肋板孔 （1）选择机床与刀具 根据机械制造技术基础课程设计表 5-9，选择 T68 卧式镗床，由表 5- 26 选择机夹单刃镗刀的杆部直径 d（g7）为 20mm，最小镗孔直径 D 为 25mm。 （2）确定切削用量 a. 确定背吃刀量 由表 5-69，选择粗镗的刀具材料为高速钢，刀具类型为刀头。取背吃刀量 等于其在此工序的加工余量，即 a=0.75mm。 b. 确定进给量 由表 5-69 知，f=0.2mm/r c. 初选切削速度 由表 5-69 知，Vc=0.4m/s 工序工序 110110 精镗肋板孔 （1）选择机床与刀具 根据机械制造技术基础课程设计表 5-9，选择 T68 卧式镗床，由表 5- 26 选择机夹单刃镗刀的杆部直径 d（g7）为 20mm，最小镗孔直径 D 为 25mm。 选用专用夹具 （2）确定切削用量 a. 确定背吃刀量 由表 5-69，选择粗镗的刀具材料为高速钢，刀具类型为刀头。取背吃刀量 等于其在此工序的加工余量，即 a=0.25mm。 b. 确定进给量 由表 5-69 知，f=0.3mm/r c. 初选切削速度 由表 5-69 知，Vc=0.4m/s 工序工序 120120 粗镗半精镗圆柱孔 工步工步 1 1.粗镗圆柱孔 （1）选择机床与刀具 根据机械制造技术基础课程设计表 5-9，选择 T68 卧式镗床，由表 5- 26 选择机夹单刃镗刀的杆部直径 d（g7）为 20mm，最小镗孔直径 D 为 25mm。 选用专用夹具 （2）确定切削用量 a. 确定背吃刀量 由表 5-69，选择粗镗的刀具材料为高速钢，刀具类型为刀头。取背吃刀量 等于其在此工序的加工余量，即 a=1mm。 b. 确定进给量 由表 5-69 知，f=0.4mm/r c. 初选切削速度 由表 5-69 知，Vc=0.4m/s 工步工步 2 2.半精镗圆柱孔 （1）选择机床与刀具 根据机械制造技术基础课程设计表 5-9，选择 T68 卧式镗床，由表 5- 26 选择机夹单刃镗刀的杆部直径 d（g7）为 20mm，最小镗孔直径 D 为 25mm。 （2）确定切削用量 a. 确定背吃刀量 由表 5-69，选择粗镗的刀具材料为高速钢，刀具类型为刀头。取背吃刀量 等于其在此工序的加工余量，即 a=0.75mm。 b. 确定进给量 由表 5-69 知，f=0.2mm/r c. 初选切削速度 由表 5-69 知，Vc=0.4m/s 工序工序 130130 精镗圆柱孔 （1）选择机床与刀具 根据机械制造技术基础课程设计表 5-9，选择 T68 卧式镗床，由表 5- 26 选择机夹单刃镗刀的杆部直径 d（g7）为 20mm，最小镗孔直径 D 为 25mm。 选用专用夹具 （2）确定切削用量 a. 确定背吃刀量 由表 5-69，选择粗镗的刀具材料为高速钢，刀具类型为刀头。取背吃刀量 等于其在此工序的加工余量，即 a=0.25mm。 b. 确定进给量 由表 5-69 知，f=0.3mm/r c. 初选切削速度 由表 5-69 知，Vc=0.4m/s 第四章第四章 专用夹具设计专用夹具设计 机床夹具（简称夹具）是在机械加工中使用的一种工艺装备，它的主要功 能是实现对被加工工件的定位和夹紧。通过定位，使各被加工工件在夹具中占 有一个正确的加工位置；通过夹紧，克服加工中存在的各种作用力，使这一正 确的位置得到保证，从而使加工过程得以顺利进行。 专用夹具是针对某一种工件机械加工工艺过程中的某一工序而专门设计的。 由于不需要考虑通用性，因此夹具的结构紧凑，操作迅速方便。按实际需要可 采用各种省力机构、动力装置、防护装置、分度装置等。因此，专用夹具可以 保证较高的加工精度和劳动生产率。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计 与制造，它的设计与制造周期较长。当生产的产品或工艺过程变更时，往往无 法继续使用，故此类夹具只适合在产品固定工艺过程稳定的大批量生产中使用。 夹具的设计是工艺设计与机械制造中的一项重要内容，它对机床性能的发 挥与延伸、生产率的高低、生产成本的控制、工件的加工质量都有很大的影响。 4.1 基本技术要求 (1)保证被加工要素的加工精度。采用合理的定位、夹紧方案，选择适当的 定位、夹紧元件，确定合适的尺寸、形位公差。 (2)提高劳动生产率。通过夹具结构的合理设计，可以简化操作过程，有效 的减少辅助时间，提高生产效率。 (3)具有良好的使用性能。简单的总体解骨偶、合理的结构工艺性、加工工 艺性，使加工、装配、检验、维修和使用更加简便、安全、可靠。 (4)经济性。在满足加工精度的条件下，夹具结构越简单、元件标准化程度 越高，其制造成本越低和周期越短，就可以争取到更好的经济性。 4.2 确定设计方案 根据该零件的技术要求的分析,要保证 60H8 孔与 240H7 孔的垂直度 允差为 0.02mm 的要求，这是这个零件制造的关键，因此必须要保证该要求。为 了保证其垂直度的要求，同时这两个孔均用镗床加工得到，因此便设计出了用 于 T68 镗床的夹具，经分析，该夹具既然能保证其垂直度，那么其是形似与角 钢。同时为了满足夹具制造容易，应尽量选用标准件，在满足能达到加工要求 的前提之下，要尽量减少加工，节省材料和省时。 4.3 选择定位方式及定位元件 夹具类型的选择支架底面采用直接与夹具体面定位，限制 3 个自由度：X,Y 方向的转动，及 Z 方向的转动。此时还应再确定两个方向的自由度才能使该工 件定位，一般来说都选用的是加工过的面作为定位面，因此通过分析，只有采 用销定位比较合适来限制 2 个自由度。一个圆柱销与一个削边销和一个平面来 定位，典型的“一面两孔”定位，且其这种定位方式也适用于将其两次翻转加 工 60H8 时的定位，因此这种定位方式比较合适。 4.44.4 确定导向装置及对刀元件确定导向装置及对刀元件 由于对 60H8 孔与 240H7 孔的垂直度精度要求较高，因此在加工这两 个孔时，工件并不重新装夹，只是同夹具体一起翻转来完成下一个孔的加工， 一次装夹完成这两个孔的加工，才能最终达到工序图上规定的加工要求，故采 用镗套，40H7 是位于肋板上的两个孔因此在其的两侧通过夹具体来固定夹套， 夹套的位置及大小尺寸通过夹具手册可查，支撑板的厚度与夹套相适应， 镗套选用的是：镗套 A40H750g535 GB2266-80，其排屑间隙不超过 35mm， 因此其间隙为 25mm。对称布置。 60H8 是位于肋板上的两个孔因此在其的一侧通过夹具体来固定夹套，夹套的 位置及大小尺寸通过夹具手册可查，支撑板的厚度与夹套相适应，镗套选 用的是：镗套 A60H775g545 GB2266-80，其排屑间隙不超过 45mm，因此其 间隙为 25mm。对称布置。 镗孔的时候为了便于确定刀具与夹具的相对的位置，同时由于夹具体与车 床采用的是键连接，而键槽存在间隙，因此同时还需要一个能对正夹具体的装 置，把两者合为一体这是一“L形的对刀块，一般来说镗孔均采用的是内孔对 刀，为了在数控车床中能快速确定位置而设计。采用的是内侧面对刀可以确定 其在 X 轴的位置，下侧面对刀可确定其在 Y 轴上的位置，同时其外侧面与夹具 体外侧面平行可以作为其对正夹具体的基准。 4.54.5 定位误差的分析定位误差的分析 该夹具采用的定位方式为“一面两孔”定位，因此其定位误差的计算如下： 圆柱销所在孔的孔中心线在 X,Y 方向的最大位移为： =0.3-0.02=0.280mm max1min111 11 CC d T D T y e x e 定定 削边销所在孔德孔中心线在 X,Y 方向的最大位移为： =0.30-0.02=0.280mm max2min222 2 CC d T D T y e 定 2 2 12 D T x e x e 定定 两孔中心线连线对两销中心连线的最大转角误差为 =0.175 L CC e 2 min2max11 - arctan22 定 4.64.6 确定夹紧装置确定