铣床夹具设计

前言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷热工艺工程中，使用着大量的夹具。而机床夹具是在机床上用以准确、迅速地安装工件或刀具，从而保证工件与刀具间正确相对位置的一种工艺装备。一台结构相同、要求相同的机器，或者具有相同要求的机器零件，均可以采用几种不同的工艺过程完成，但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下是最合理的。人们把合理工艺过程的有关内容写成工艺文件的形式，用以知道生产，这些工艺文件即称为工艺规程。经审定批准的工艺规程是指导生产的重要文件，生产人员必须严格执行。在机床上加工工件是，为了保证加工精度，必须正确安置工件，使其相对机床切削成形运动和刀具占有正确的位置，这一过程称之为“定位”。为了不因受切削力、惯性力、重力等外力作用而破坏工件已定的正确位置，还必须对其施加一定的夹紧力，这一过程称之为“夹紧”。定位和夹紧全过程称为“安装”。在机床上用来完成工件安装任务的重要工艺装备，就是各类夹具中应用最为广泛的“机床夹具”。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。目录前言一、零件分析····························3二、加工工艺设计························41．毛坯的选择2．基准的选择3．工件表面加工方法的选择4．制定工艺路线5．工艺方案的比较和分析6．选择加工设备及工艺装备7．确定切削用量及基本工时8．填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡三、铣床夹具设计························12结束语····································19参考文献··································20一、零件分析1、零件的作用题目中的零件为转向拨叉，他是通过扳手扣住左端的方形块，将导向杠杆装入Φ6mm的孔内，搬动扳手，控制杠杆在机器中的位置，调整好位置后，用M10的螺母将其固定，同而能达到紧固的作用。2、零件的工艺分析该转向共有7处需要加工，根据加工表面之间的关系，将其分为9道工序进行加工。转向拨叉的Φ6mm与中心孔有平行度要求，Φ18mm的加工表面的粗糙度要求为0.8，故需要磨削加工。工件的基准为中心孔。经过以上的分析，我们可先选定粗基准，加工出中心孔，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。零件的具体尺寸见设计任务书。二、加工工艺设计1、毛坯的选择零件材料是QT40-10。零件年产量是中批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。2、基准的选择定位的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。1)粗基准的选择该零件的的定位基准是中心孔，故应该将Φ21轴作为粗基准，对轴的两个端面进行加工。2)精基准的选择主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用中心孔定位。3、工件表面加工方法的选择本零件的加工面有个通孔、端面、攻丝等，材料为QT40-10。参考《机械制造工艺设计简明手册》表1—49、表1—48，表2—23等，其加工方法选择如下：(1)左右端面：公差等级为IT6~IT8，，采用锪平→钻中心孔的加工方法。(2)Φ6mm内孔：公差等级为IT7~IT8，表面粗糙度为R3.2，采用钻孔→铰孔的加工方法。(3)Φ18mm轴：公差等级为IT8~IT9，表面粗糙度为R0.8，采用粗车→精车→磨削的加工方法。(4)边长为12mm的方形块：公差等级IT7~IT8，表面粗糙度为R3.2，采用在车床尾座上加转头的加工方法。(5)M10螺纹孔：公差等级为IT8~IT9，采用摇臂钻床钻孔并机动攻丝的加工方法。4、制定工艺路线制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。1)工艺路线一工序Ⅰ钻中心孔B3。工序Ⅱ粗车Φ18mm的轴。工序Ⅲ粗、精铣Φ66mm孔的端面。工序Ⅳ钻孔Φ6mm，长度为9.5mm，掉头，钻令一个Φ6mm的孔。工序Ⅴ粗、精铣直径为12mm的方形块。工序Ⅵ粗车Φ10mm的轴。工序Ⅶ攻M10的螺纹。工序Ⅷ磨Φ18mm的轴。2)工艺路线方案二工序Ⅰ锪平轴的两个断面并钻中心孔。工序Ⅱ粗、精铣Φ6mm孔的端面。工序Ⅲ钻两个Φ6mm的孔。工序Ⅳ扩两个Φ6mm的孔。工序Ⅴ粗车Φ18mm的轴。工序Ⅵ粗、精铣直径为12mm的方形块工序Ⅶ粗车Φ10mm的轴，并攻M10的螺纹。工序Ⅷ磨Φ18mm的轴。3)工艺路线方案三工序Ⅰ锪平轴的两个断面并钻中心孔。工序Ⅱ粗、精铣Φ14mm轴的端面。工序Ⅲ钻、精铰两个Φ6mm的孔。工序Ⅳ粗、精车Φ18mm的轴，精车Φ14mm的退刀槽。工序Ⅴ车Φ15mm和Φ15mm的轴，并攻M10的螺纹。工序Ⅵ精铣直径为12mm的方形块。工序Ⅶ磨Φ18mm的轴。工序Ⅷ钳工去毛刺。工序Ⅸ检验入库。5、工艺方案的比较和分析上述三种工艺方案的特点在于：方案一，其中的第四步，他要求在钻孔的时候换刀，这样不能保证两孔的同轴度，所以不能采用此方案；方案二，他的第三个和第四个工序，在完成同一个加工时进行两次装夹，也同样保证不了他的加工精度；而方案三，他综合了一和二的优点，并且舍弃一和二的缺点，这样就可以保证零件的加工要求。因此决定选择方案三作为加工工艺路线比较合理。6、选择加工设备及工艺装备(1)根据零件加工精度、轮廓尺寸和批量等因素，合理确定机床种类及规格。(2)根据质量、效率和经济性选择夹具种类和数量。(3)根据工件材料和切削用量以及生产率的要求，选择刀具，应注意尽量选择标准刀具。(4)根据批量及加工精度选择量具。由于生产类型为中批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辐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均由人工完成。①选择机床A、工序Ⅱ、Ⅵ：是粗铣和精铣工序，因本零件外轮廓尺寸不大，精度要求不是很高，故选用X62W立式铣床；B、工序Ⅳ、Ⅴ：是粗车和精车，其回转半径不是很打，可选用CA6140卧式车床；C、工序Ⅰ、Ⅲ：是钻孔工序，选用立式钻床加工，故选用Z535摇臂钻床；D、工序Ⅶ：是磨削Φ18mm的轴，故选用M115W磨床。②选择夹具本零件除第一工序加工时需要三抓卡盘，其他各工序均需要独立设计专用夹具。③选择刀具A、锪平左右两端面时，锪刀选锥柄锪钻，其直径为22mm。B、钻中心孔时，需要选择B3的中心孔钻头。C、钻Φ18mm轴时，选用车床进行车削，选用YT15外圆车刀。D、钻Φ6mm孔时，由于精度的要求，需要进行两次钻削，故选用圆锥麻花钻，其直径分别为为5.8mm和6mm。E、铣Φ6mm轴端面时，选用不重磨硬质合金刀片套式面铣刀，其直径为100mm。F、铣Φ15mm方形轴时，选用不重磨硬质合金刀片套式面铣刀，其直径为100mm。G、磨Φ18mm轴端面时，选用GP46ZR1A6P350X40X127。H、车M10螺纹时，选用车床专用螺纹刀。④选择量具本零件属大量生产，一般均采用量具，选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量具的测量方法极限误差选择。A、选择加工孔用量具，可选内径百分尺，选分度值为0.01mm。B、选择加工槽用量具，可选用分度值为0.02mm,测量范围为0~150mm游标尺进行测量。C、选择加工螺纹用量具，可选用螺纹塞规，选分度值为0.01mm。7、确定切削用量及基本工时工序Ⅱ：粗，精铣Φ14mm端面。1)粗铣Φ14mm端面af=0.15mm/齿(表3—29)v=0.45m/s(27m/min)(表3—32)采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=100mm,齿数Z=8ns=dwv1000=10014.345.01000=1.43r/s(86r/min)按机床选取nw=1.58r/s(95r/min)(表4—17)所以实际切削速度为v=1000nd=10001175=0.55m/s切削工时：（表4—17）l1=100mml2=2mml=82mmtm=nwflll21=196s(3.3min)2)精铣Φ14mm端面af=0.15mm/齿(表3—29)v=0.45m/s(27m/min)(表3—32)采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=100mm,齿数Z=8ns=dwv1000=10014.345.01000=1.43r/s(86r/min)按机床选取nw=1.58r/s(95r/min)(表4—17)所以实际切削速度为v=1000nd=10001175=0.55m/s切削工时：（表4—17）l1=100mml2=2mml=82mmtm=nwflll21=196s(3.3min)工序Ⅲ：粗，精铣Φ14mm端面。1)钻Φ5.8mm孔f=0.43mm/r×0.75=0.639mm/r(表3—38)取f=0.3mm/r(表4—5)v=0.25=0.25m/s(15m/min)(表3—42)n=3.18r/s(191r/min)(表3—54)按机床选取nw=3.33r/s(200r/min)(表4—17)所以实际切削速度为v=0.26m/s(6m/min)切削工时：（表4—17）l=81mml1=3mml2=1mmtm=（l+l1+l2）/nwf=3.033.31381=85.1s(1.42min)2)扩孔至Φ6mmf=0.7×0.75×1.2=0.63mm/r取f=0.6mm/rv=0.25×0.5=0.125m/s(7.5m/min)nw=6.67r/s(400r/min)（表4—5）所以实际切削速度为v=0.126m/s(7.58m/min)切削工时：（表7—1）l=81mml1=2mml2=1mmtm=（l+l1+l2）/nwf=3.033.31381=21s(0.35min)其余时间定额计算略。8、填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡(1)工艺过程综合卡片简要写明各道工序，作为生产管理使用。(2)工艺卡片详细说明整个工艺过程，作为指导工人生产和帮助管理人员、技术人员掌握整个零件加工过程的一种工艺文件，除写明工序内容外，还应填写工序所采用的切削用量和工装设备名称、代号等。(3)工序卡片用于指导工人进行生产的更为详细的工艺文件，在大批量生产的关键零件的关键工序才使用。①简图可按比例缩小，用尽量少的投影视图表达。简图也可以只画出与加工部位有关的局部视图，除加工面、定位面夹紧面、主要轮廓面，其余线条可省略，以必需、明了为度。②被加工表面用粗实线（或红线）表示，其余均用细实线。应标明本工序的工序尺寸，公差及粗糙度要求。③定位、夹紧表面应以规定的符号标明。工艺文件详见表(4)检验工序卡片通过简单的视图表达检验方法，并用文字表达检验步骤，最后进行误差分析。三、铣床夹具设计1、机床夹具设计的基本要求和一般步骤(1)对专用夹具的基本要求①保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案，标注合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。②提高生产效率应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产效率。③工艺性好专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的制造属于单件生产。当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整或修配结构，如设置适当的调整间隙，采用可修磨的垫片等。④使用性好专用夹具的操作应简便、省力