机械夹具设计

湖南电气职业技术学院《机械制造工艺课程设计》说明书设计题目：设计托架的机械加工工艺规范及工艺装备专业班级学生姓名指导老师2016年月日湖南电气职业技术学院机械制造工艺课程设计任务书学生姓名班级一、设计题目：设计托架的机械加工工艺规程及工艺设备二、给定数据及技术要求1、产品零件图一张2、生产批量：6000件/年三、应完成的任务1、绘制零件图一张2、编制零件机械加工工艺规程一份3、课程设计说明书一份发题时间：2016/5/16完成时间：2016/5/20指导老师：目录一、零件的分析......................................4（一）产品分析......................................4（二）零件的结构分析.................................4二毛坯的确定............................................4（一）确定毛坯类型...................................4（二）确定毛坯制造方法...............................4（三）查有关手册确定毛坯表面加工余量及公差............4三工艺规程设计..........................................5（一）选择定位基准....................................5（三）制工艺路线.....................................5（四）选择加工设备及刀、夹、量具.....................7（五）加工余量及工序尺寸与公差的确定.................8设计说明本次机械制造工艺课程设计是学完了机械制造工艺学理论课和大部分专业课，并进行了金工实训的基础上进行的一个教学环节。是对所学课程一次深入的综合性的一次总复习，也是一次理论联系实际的适应性训练。希望通过这次课程设计能锻炼自己分析和解决问题的能力。为以后的毕业设计及未来从事的工作打下一个良好的基础。由于能力所限，设计中尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。一、零件的分析（一）产品分析此零件的主要技术要求有：（1）铸件应肖除应力。（2）为注明铸造圆角R3-R5。（3）铸件表面不得有粘砂、裂纹等缺陷。（4）允许有非聚集的孔眼存在，直径不大于5mm，深度不大于3mm,相距不小于30mm，整个铸件上孔眼数不多于10个。（5）去毛刺，锐角倒钝。（6）同一加工平面上允许有直径不大于3mm，深度不大于15mm。总数不超过15个孔眼，两孔的间距不小于10mm，孔眼边距不小于3mm。（7）材料为HT150（二）零件的结构分析零件的材料为灰铸铁HT150。该材料的强度不高，但其耐磨性、耐热性及减震性很好，适用于承受较小应力，要求耐磨、减震等的零件。二毛坯的确定（一）确定毛坯类型根据零件材料确定毛坯铸件（二）确定毛坯制造方法由题目已知零件的生产批量为6000件/年。该零件质量约为3.35kg。查表可知，生产类型为大批量生产。毛坯的铸件方法选用砂型机器造型。（三）查有关手册确定毛坯表面加工余量及公差查表可知，该铸件的公差尺寸公差等级CT为8-10级，加工余量等级MA为G级。可取CT为10级，MA为G级。铸件的分型面选择通过Φ40（+0.025、0）、Φ30.2（+0.02、0）、Φ25.5（+0.3、0）的三圆的中心线。浇冒口的位置位于托架斜面最高端，与斜面垂直。通过表格的查询，确定个表面的总余量如下表所示：加工表面基本尺寸/mm加工余量等级加工余量数值/mm说明底面120H4俩侧面220H567的面67H3Φ40孔40G3Φ30.2孔30.2G3Φ25.5孔25.5G3孔到端面距离37G3通过查表确定铸件主要尺寸的公差，如下表所示：主要尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CT底面轮廓尺寸12041243.6俩侧面之间距离尺寸605+5702.8Φ40Φ403Φ372.8Φ30.2Φ30.23Φ27.22.8Φ25.5Φ25.53Φ22.52.8底面到顶部的距离673703.2Φ40孔到端面的距离373402.8三工艺规程设计（一）选择定位基准（1）精基准的选择：托架的底面和Φ20的台阶孔、Φ10的锥形孔是设计基准，同时也是装配基准，将他们作为精基准，遵循了“基准重合”的原则，同时，也实现箱体零件“一面二孔”的典型定位方式；其余大部分的面和孔的加工也能用它们定位，有遵循了“基准统一”的原则。（2）粗基准的选择：可以从以下几点考虑：1)在保证各加工余量的前提下，是重要孔的加工余量尽量均匀；2)装入箱体内的旋转零件与箱体内壁有足够的间隙；3)要保证定位准确、夹紧可靠。根据以上分析，选择箱体零件的重要孔（Φ20、Φ13）的毛坯孔，和两侧面作为粗基准比较合适。首先要进行机械加工的表面是精基准面和Φ20的台阶孔、Φ10的锥形孔，选定以下的夹紧方案。如下所示。用浮动圆锥销伸入Φ40（+0.025、0）的毛坯孔和Φ25.5（+0.3、0）的毛坯孔中，限制两个自由度，用四个夹爪夹住两侧面，限制四个自由度。接着加工托架底面和Φ20的台阶孔、Φ10的锥形孔。（三）制工艺路线确定个表面的加工方法主要是根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度而定。如下所示。底面：粗车——粗铣——精铣底部槽面：粗铣——精铣底部槽面：倒圆角R3-R5Φ13未铸出的台阶孔：钻——扩——铰2XΦ20未铸出的台阶孔：钻——扩——铰Φ6未铸出的锥形孔：粗车——精车因底面有高的平面度的要求，并且具有一定的精度要求，所以他们的加工采用工序集中原则，即在一次装夹下将平面一次加工出来，以保证精度。根据先面后孔、先主要表面后次要表面以及先粗加工后精加工的原则，将底面和槽的粗加工放在前面，精加工放到后面，每一加工阶级中又首先加工底面，将底面加工完后再对槽和孔进行加工。初步拟订加工工艺路线件下表：工序号工序内容铸造时效涂漆1.粗车底面2.钻、扩、铰2XΦ13和Φ10未铸出的台阶底孔（尺寸留精铰尺寸）3.粗铣凹槽面4.粗铣底面及底部锥面5.铣高为18的平面6.铣顶面7.粗镗Φ40（+0.025、0）、Φ30.2（+0.02、0）和Φ25.2（+0.3、0）的孔8.粗铣右端面，且对C平面进行加工9.粗铣B平面10.粗车Φ6未铸出的锥形孔11.精铣凹槽面12.精铣底面及底部锥面13.精铰2XΦ13和Φ10的台阶底孔14.精车Φ6的锥形孔15.铣俩侧面及15的台阶16.锪Φ25.5平面、尺寸为R2117.铣尺寸为R22的圆18.精镗Φ40（+0.025、0）、Φ30.2（+0.02、0）和Φ25.2（+0.3、0）的孔19.精铣右端面和B平面20.钻Φ6的孔21.钻Φ6的螺纹底孔，孔径倒角1X45°，攻螺纹M822.检验23.入库上述方案虽然遵循了工艺路线拟订的一般原则，但其中某些工序可以进行进一步讨论。比如粗车底面时，因为工件和夹具的尺寸都比较大，在卧式车床上加工时，它的惯性力比较大，平衡比较困难；又由于底面有凹槽且不是连续的圆环面，在车削过程容易出现断续切削，容易引起工艺系统的振动，所以改为铣削加工。工序10应在工序9前完成，使孔的加工面在底板和凹形槽进行精加工后有比较多的时间进行自然时效，减少工件受力变形和受热变形对孔加工精度的影响。工序15、17应在工序11之前完成成。先粗后精，这样是工件的精度比较高。工序4可以与工序3同时进行加工，工序6可以与工序5同时进行加工。修改后的工艺路线件下表：工序号工序内容简要说明铸造时效消除应力涂漆防止生锈1粗铣底面先加工基准面2钻、扩、铰2XΦ13和Φ10未铸出的台阶底孔（尺寸留精铰尺寸）留精扩铰余量3粗铣凹槽面及底部锥面先加工面4铣高为18的平面铣顶面5粗镗Φ40（+0.025、0）、Φ30.2（+0.02、0）和Φ25.2（+0.3、0）的孔后加工孔6粗铣右端面，且对C平面进行加工7粗铣B平面8粗车Φ6未铸出的锥形孔9铣俩侧面及15的台阶先加工面次,要表面后加工10铣尺寸为R22的圆后加工孔,粗加工结束11精铣凹槽面精加工开始12精铣底面及底部锥面13精铰2XΦ13和Φ10的台阶底孔14精车Φ6的锥形孔15精铣底面和凹槽面16锪Φ25.5平面、尺寸为R2117精镗Φ40（+0.025、0）、Φ30.2（+0.02、0）和Φ25.2（+0.3、0）的孔18精铣右端面和B平面21钻Φ6的孔22钻Φ6的螺纹底孔，孔径倒角1X45°，攻螺纹M823检验工序分散，平衡节拍24入库（四）选择加工设备及刀、夹、量具由于生产类型为大批量生产，所以加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送君由人工完成。（1）粗铣底面。考虑到工件的定位与加紧方案及夹具结构设计等问题，采用卧式铣床，通过查《实用机械加工工艺手册》（下同），可选择X6012卧式升降铣床。通过查表，可选择直径D为Φ125的可转位面铣刀、采用专用夹具和游标卡尺。（2）精铣底面。由于要控制底面的精度，不宜轻易更换加工面，依旧选用卧式机床，选用X6012卧式升降铣床，刀具及其量具选用与粗铣相同型号的刀具，采用专用夹具及游标卡尺和刀口形直尺。（3）粗铣凹槽。采用X6012卧式升降铣床，选择T形槽基本尺寸Φ22莫式锥柄T形槽铣刀，专用铣夹具，专用检具。（4）精铣凹槽，采用X6012卧式升降铣床，选择与粗铣同样型号的刀具，采用专用铣夹具，专用检具。（5）粗镗Φ40（+0.025、0）、Φ30.2（+0.02、0）和Φ25.2（+0.3、0）的孔。采用卧式双面组合镗床，选择精镗刀、采用专用夹具、游标卡尺。（6）精镗Φ40（+0.025、0）、Φ30.2（+0.02、0）和Φ25.2（+0.3、0）的孔。采用卧式双面组合镗床，选择精镗刀、采用专用夹具。（7）精铰2XΦ13和Φ10的台阶底孔。采用组合机床进行加工，采用孔的专用刀具进行加工。采用专用夹具、游标卡尺、专用检具。（8）钻Φ6的螺纹底孔，采用要比钻床Z3025进行加工。采用锥柄麻花钻。用扩孔钻倒角，，采用夹具，快换夹头，游标卡尺。（9）锪Φ25.5平面。选用直径为Φ26、带可换导柱锥柄平地锪钻，导柱直径为Φ14mm（10）粗铣右端面，且对C平面进行加工。采用立式铣床X25K，莫氏锥柄铣刀、专用铣夹具、专用检具。（11）精铣右端面和B平面。采用立式铣床X25K，莫氏锥柄铣刀、专用铣夹具、专用检具。（五）加工余量及工序尺寸与公差的确定1、参考有《金属切削手册》确定粗加工的铣削深度a=2.5mm；精加工的铣削深度a=0.5mm；2、确定每齿进给量：参考《机械加工工艺手册》取粗铣时的每齿进给量f=0.15(mm/z)；精铣时的每转进给量f=0.8（mm/z）；3、确定主轴转速：参考《实用金属切削加工工艺手册》，取粗铣时的主轴转速为150r/min，精铣时的主轴转速为190r/min；4、计算铣削速度：前面已经确定铣刀直径d=100mm和主轴转速（粗铣刀时为300r/mm）。所以，相应的铣削速度分别为：粗铣时：精铣时：5、校核机床功率（只需校核粗加工即可）：关由手册查得功率；取Z=14，，，a=2.5mm，而由手册查得=1，=1故1，所以：起所耗功率远小于机床功率，故可用。6、计算基本工时：参考《机械加工工艺手册》确定切入和切出的行程长度，而工件的长度为，故铣刀的工作行程为。所以，基本工时为0.41（m/min）（粗铣时）1.08（m/min）（精铣时）；