机 械 制 造 技 术 基 础

课 程 设 计

托架机械加工工艺规程及铣内孔夹具设计

        班　　级：　 机械131班   

姓　　名：　  海类旭      

学   号：　  ********     

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完成日期：2016年1月22日  

任 务 书

一、设计题目:托架的机械加工工艺规程及铣宽3槽工艺装备设计

二、原始资料

(1) 被加工零件的零件图                           1张

(2) 生产类型:（小批量生产）

三、上交材料

1．所加工的零件图                                1张

2．毛坯图                                       1张

3．编制机械加工工艺过程卡片                       1套

4．编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片    1套

5．绘制夹具装配图（A2）                      1张

6．课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000字）                

1托架的工艺分析及生产类型的确定

1.1托架的用途

1.2 托架的技术要求及工艺性审查

该托架的各项技术要求如下表所示：

2.1选择毛胚

毛坯的结构工艺要求

托架为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求：

① 铸件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。

② 铸造圆角要适当，不得有尖角。

③ 铸件结构要尽量简化，并要有和合理的起模斜度，以减少分型面、芯子、并便于起模。

④ 加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。

⑤ 铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。

毛坯形状、尺寸确定的要求

设计毛坯形状、尺寸还应考虑到：

① 各加工面的几何形状应尽量简单。

② 工艺基准以设计基准相一致。

③ 便于装夹、加工和检查。

④ 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。

在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。因托架零件比较复杂，选用铸件毛坯较为合适。

零件的材料为HT100,零件承受的冲击载荷不是很大，且零件的轮廓尺寸较大，又是小批量生产，选用砂型机铸造。

2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量

2.2.1公差等级

由托架的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT=9。

2.2.2托架铸造毛坯尺寸工差及加工余量

2.2.3绘制托架毛坯简图

3 拟定托架工艺路线

3.1  基面的选择的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。

粗基准的选择：对支架这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。以零件的右端面和前端面作为粗基准。

精基准的选择：根据基准重合原则，选取后端面及左端面作为精基准。

3.2 表面加工方法的确定 

加工方法选择的原则

① 所选加工方法应考虑每种加工方法的经济、精度要求相适应。

② 所选加工方法能确保加工面的几何形状精度，表面相互位置精度要求。

③ 所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。

④ 加工方法要与生产类型相适应。

⑤ 所选加工方法企业现有设备条件和工人技术水平相适应。

根据托架零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示：

该托架加工质量要求高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。考虑到是小批量生产，所以尽可能保证精度和在一台机床上完成多道工序。按照加工性质和作用的不同，工艺过程一般可划分为三个加工阶段：

1 粗加工阶段

粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为，粗糙度为。

② 半精加工阶段

半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为。表面粗糙度为。

③ 精加工阶段

     精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。

精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般为，表面粗糙度为。

此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。

首先以后端面为粗基准，粗铣出前端面。以右端面为基准粗铣、精铣出左端面。然后将以精基准（后端面）为基准；粗镗、半精镗、精镗内孔，然后以左端面为精基准钻、粗绞、精绞销孔，并锪φ24的孔和钻φ13的孔。

3.4、工序的集中与分散

确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：

（1） 工序分散原则

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。对工人的技术要求水平不高。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。

（2）工序集中原则

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。

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。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。

3.5工序顺序的安排

3.5.1机械加工工序

（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准后端面及左端面作为精基准。

（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

（3）遵循“先面后孔”原则：先加工前端面、后端面，再镗φ75和φ80的内孔、加工4*φ13 通孔φ24沉孔及φ10的销孔.

3.5.2．热处理工序

零件的加工过程通常包括机械加工工序，热处理工序，以及辅助工序。在安排加工顺序时常遵循以下原则：见下表

表1.2 加工工序安排原则

在精加工后，安排表面处理、去毛刺、清洗和终检工序。

综上所述，该托架工序的安排顺序为：热处理——基准加工——粗加工——半精加工——精加工。

3.6、确定工艺路线

拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究，多提几个方案，加以分析比较确定一个最合理方案。采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度以及需留的加工余量 

表1.3 (参考参数)

工序1和工序2——粗铣后端面和镗内孔

（一）工序加工过程

工序1：以后端面为粗基准，粗铣前端面。然后以前端面为精基准，粗铣后端面，保证后端面的粗糙度。

工序2：以后端面为精基准

1）粗镗φ75内孔，保证工序尺寸p3,

2）半精镗φ75内孔保证工序尺寸p2，.

达到粗糙度为1.6的技术要求。

（二）查找工序尺寸链，画出加工过程示意图

查出全部工艺尺寸链，如下图。

 （三）求解各工序尺寸及公差

5、切削用量、时间定额的计算

直齿三面刃铣刀63*3GB/T6119.1--1996

铣刀参数：L=3  D=63mm d=22mm d1=34 ro=15°v=75mm/min

ao=12°an=6°Z=16

  因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则

由于槽的深度为10mm, 故一次走完，ae=10mm ap=3mm

 根据X62型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。

根据表查出 ，则

按机床标准选取＝375

当＝375r/min时

按机床标准选取

6.夹具设计

夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。

6.1提出问题

（1）怎样零件的自由度；“一面两销”6个自由度。

（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。

（3）怎样使夹具使用合理，便于装卸。

6.2设计思想

设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间。本夹具主要用来对宽3mm槽进行铣削，槽尺寸精度要求为IT11，表面粗糙度Ra6.3，粗铣就可以满足其精度要求。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。

6.3夹具设计

6.3.1定位分析

（1）定位基准的选择

定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故铣宽3mm槽时，采用孔及8*82面作为定位基准。

（2）定位误差的分析

定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两个销定位，两个销A型固定式定位销和B型固定式定位销（既菱形销）。

因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合，基准不重合误差△b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。

L=40mm 

6.3.2切削力及夹紧力的计算

①铣槽铣削力：查《切削用量简明手册++第3版》P111表3.28，得铣削力计算公式：

求铣槽夹紧力

 理论夹紧力

考虑安全系数，粗加工，取K=3，则实际夹紧力Q为

6.3.3夹具操作说明

如前所叙述，在设计夹具时，应注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于快速夹紧而不用慢速夹紧。但所加工零件尺寸小壁厚小，夹紧力应较小，而且本工序加工，切削力较小，采用手动即可以满足夹紧需要，这样又可以简化机构减低成本，经过综合考虑，选取构形压板的手动螺旋夹紧机构。

由于夹具体结构简单多为板状部分，故采用焊接制造以减小加工量，又可以达到一定位置精度。

使用对刀块，便于对刀。

定位元件：

定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。两个销定位，两个销A型固定式定位销和B型固定式定位销（既菱形销）

夹具装配图附图如下

夹具体附图如下

7.总结

这次夹具设计与以往的机械设计有很大不同之处，我感觉这次课程设计设计即是对以往所学知识的实践，又是对大学三年来知识的整合。以前课程设计只是设计一些简单零件或者两级减速器，并没有提及这些设计加工方法及问题，这次夹具设计是“理论联系实际”的典例，让我们认识到了理论用于实际并不是那么容易的。

通过这次课程设计，了解了一些机床的相关知识，及各种刀具，夹紧装置的材料性能，用法。

在设计中遇到过很多问题，我深深的认识到知识掌握不牢固造成的后果。但是有时即使在掌握以后也无法在实际运用中左右逢源，在这次课程设计中我获得了很多经验，对现有的知识也有进一步加深和巩固。在这一过程中感受最深的就是实际的东西和理论的东西有一定的差距，而且在设计中要实践和理论相结合，及时灵活的解决问题。

在此次设计中，我们参阅了不少有关书籍和资料，通过自己的思考和，在老师的精心指导下完成了此次设计任务。在设计过程中，应用到了大学三年来所学的所有知识，发现自己还有许多欠缺的地方，通过看书和老师指导弥补了不少，其它不足之处在今后的工作中尽快弥补上。在设计中遇到不少困难和难题，在指导老师的指导帮助下解决了这些难题，我从中受益非浅，巩固了所学知识和缺乏的地方。

本次设计是我们大学四年来所担任完成的规模最大的一次设计，由于知识结构和经验不足，其中可能有不少疏漏和不合理的地方，希望各位老师给予指正。

参考文献

[1]黄健求主编.机械制造技术基础.机械工业出版社，2005.11（2010.7重印）

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[3]（译者）吴家驹 合理化夹具设计方法及附件 徐氏基金会出版世界图书出版公司 1990

[4]王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.机械工业出版社，1987

[5]黄如林主编.切削加工简明实用手册.化学工业出版社，2004

[6]赵丽娟 冷岳峰主编.机械几何量精度设计与检测. 辽宁工程技术大学，2010.06

 [7]司乃钧，许德珠主编.热加工工艺基础. 高等教育出版社，1991

[8]教研室 机械制造技术基础及课程设计指导书.辽宁工程技术大学，2011

[9]艾兴，肖诗纲主编.切削用量简明手册(第三版)械工业出版社，2002

[10] 张  平.铣床夹具优化设计的研究[D].阜新：辽宁工程技术大学硕士学位论文，2006下载本文