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1、机械制造机床夹具课程设计说明书机械制造机床夹具课程设计说明书设计题目：机床专用夹具设计设计题目：机床专用夹具设计专专 业：数控技术业：数控技术班班 级：数控级：数控 1007 班班设设 计计 者：者：学学 号：号：指导老师：彭富官指导老师：彭富官2012.5.15序序 言言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平
2、的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。曲柄板的加工工艺规程及其，铣各面的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次课程设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。1 1 零件的分析零件
3、的分析1.11.1 零件图零件图1.21.2 零件的工艺分析零件的工艺分析零件的结构工艺性是指所设计的零件在能够满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。它的涉及面广，因此有必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的加工措施加以保证。 ，该零件属于异形零件，在加工时存在一定的难度，因此一定要设计合适的夹具方能确保所有工序的完成。该零件主要由圆柱面、端面、孔系等组成。在分析图可知，零件曲柄板为典型的盘类零件，是导偏动机构，材料为 45 钢，采用油淬或水淬。结构比较简单，其他各表面均已加工好，且各处加工精度高，本次设
4、计任务是：加工曲柄板上均匀分布的 5 个直径 5.2mm 和同轴线上 5-直径 11mm 深 3.5mm的沉孔。夹具应有分度盘装置，同时还应有快速更换钻套功能，工件有大的通孔可以将分度盘做成轴形状，用锁紧螺母夹紧。因此设计为专用夹具。曲柄板有 2 组加工面1：以 29 外圆为基准的加工面，这组加工面包括上端面，各个孔。2：以上端面为基准的加工面，这组加工面包括 29 和端面。1.31.3 技术要求分析技术要求分析零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度要求等，这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。进行零件技术要求分析，主要是分析这些技术要求的合理性，以及实
5、现的可能性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合理的加工方案做好准备。同时通过分析以确定技术要求是否过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺过程变得复杂，加工难度大，增加不必要的成本。从图得知，该零件的部分尺寸精度要求较高，最高公差为 0.06mm，在加工中可以达到此要求；该零件无形位公差要求，按照 IT1011 进行控制均可；零件的表面粗糙度要求不高，最高处才 Ra3.2，在加工中很容易保证。 2 2 工艺规程设计工艺规程设计 2.12.1 确定零件的生产类型确定零件的生产类型生产纲领的确定：N零=Q* n（1+） 式中：N零：零件的生产纲领；Q：产品的生产纲领
6、，Q=5000 台/年；n:每一产品中包含该零件的数量 n=1；：零件的备品率，一般情况下为 =3%5%取 4%：零件的平均废品率，取 =1；N零=5000*1（1+4%+1%）=5，025 件/年根据任务书可知零件为大量生产。2.22.2 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式影响毛坯选择的因素通常包括：1、零件材料的工艺性及对材料组织的要求。2、零件的结构形状和外形尺寸。3、零件对毛坯精度，表面粗糙度和表面层性能的要求。4、零件生产纲领的大小。5、现有生产能力和发展前途。由于曲柄板要求有较高的强度和刚度，以及良好的耐磨性和疲劳强度，材料选择 HT200。因为阀体在工作中承受静载荷以及小量的动
7、载荷，为了使金属纤维尽量不被切断，非加工表面对称均匀，使零件工作可靠，并且铸件的铸造性能较好， 。由于该零件的轮廓尺寸不大，生产类型为大量生产，又考虑零件的加工条件要求较高。为了保证加工质量、提高生产率、降低成本、减少工人的劳动强度，确定采用铸造成型考虑到该零件属于批量生产，在毛坯的设计时，应该对其加工余量进行合理的控制，尽可能在保证零件精度的前提下提高生产效率，降低成本，综合考虑，本题零件的毛坯选择铸件毛坯2.32.3 导向方案导向方案由于加工的工件有2个直径不同的孔组成，工件需钻、扩、铰多工步加工时，为能快速更换不同孔径的钻套，应选用快换钻套。更换钻套时，将钻套缺口转至螺钉处，即可取出钻套
8、。为了避免钻模板防碍工件装卸，采用铰链式钻模板。2.42.4 制定工艺路线制定工艺路线 2.4.12.4.1 工艺过程的安排工艺过程的安排：在曲柄板加工中，影响加工精度的主要因素有：(1)曲柄板本身的刚度比较低，在外力（切削力、夹紧力）的作用下，容易变形。(2)曲柄板是铸造件，孔的加工余量大，切削时将产生的残余内应力，并引起应力重新分布。因此，在安排工艺过程中，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开，既把粗加工安排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这是由于粗加工工序的切削余量大，因此，切削力、夹紧力必然大，加工后容易变形。粗精加工分开后，粗加工产生的变形，可以在半精加工修正，半精加工中
9、产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量，切削力及内应力作用。逐步修正加工的变形就能最后达到零件的技术要求。 2.4.22.4.2 各主要表面的工序安排如下各主要表面的工序安排如下：工序 10：铸造工序 20：退火工序 30：铣上端面工序 40：车 29 的外圆工序 50：钻 30 的孔工序 60：钻 5-11 孔工序 70：钻 8 的孔工序 80：铣 A B 面工序 90：去毛刺工序 100：检验，入库2.52.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定机械加工余量对工艺过程有一定的影响，余量不够，不能保证零件的加工质量。余量过大，不但增加机械加工
10、的劳动量，而且增加了成本。所以，必须合理地安排加工余量。1、孔端面采用车削分 2 次走刀完表面加工，表面粗糙度为 3.2，根据参考文献，其余量为 Z=1.5mm2.62.6 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时工序：铣曲柄板 A，B 面1. 选择刀具刀具选取高速钢三面刃铣刀，刀片采用 YG8,，。mmap5 . 1mmd600min/125mv 16z2. 决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成mmap5 . 12）决定每次进给量及切削速度根据 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 ，则齿/2 . 0 mmfzmin/5 .5126
11、012510001000rdvns按机床标准选取750wnmin/rmin/200100075060 1000mdnvw当750r/min 时wnrmmznffwzm/2400750162 . 0按机床标准选取rmmfm/6003）计算工时切削工时：，则机动工时为mml35mml91mml32min62. 1281. 0)2 . 0750 3935(2)(221XxXfnlllXtwm3 3 夹具设计夹具设计 3.13.1 问题提出问题提出 本夹具主要是钻 5-5 孔，面自身没有精度要求，定位要求不高，为了达到精度要求，同时又为了提高生产效率，我们采一面 2 销定位。 3.23.2 定位基准的
12、选择定位基准的选择以 30 的内孔和 5 的内孔和 50 的端面定位，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：对曲柄板这样的零件来说，通常以不加工的轮廓做为粗基准。根据“基准重合”和“基准统一”原则选定工件上已加工好的曲柄板下端面为主要基准，用 3 个支承钉形成定位，限制 X,Y,Z3 个自由度；直径 30H8mm内孔表面作为次要定位基准，用分度盘限制 X,Y2 个自由度；活动 v 型块限制 Z；属于完全定位，能保证曲柄盘的精度及正确的原则。 3.33.3 定位误差分析定位误差分析D=B
13、+Y,式中D-定位误差；B-基准不重合误差；Y-基准位移误差。由于轴套孔的工序基准和定位基准均是螺杆的轴线，基准重合，B=0；夹具中定位基准面是直径30f7mm外圆柱面，被定位的是曲柄板直径30H8mm内孔面，属间隙配合，所以存在基准位移误差：Y=(Xmax-Xmin)2=0.033-(-0.041)- O-(-0.02)=0.027mm定位误差：B=D+Y=0.027+0=0.027mm工件尺寸80mm公差按自由公差，取ITl2级，查表IT=0.25mm，所以加工公差=0.25mm,D3,此定位方案可行。因为我们要加工的面没有位置度要求，同时也没有公差要求，因此一般的定位都能满足要求，需要考
14、虑如何提高生产效率。4 4 切削力和夹紧力计算切削力和夹紧力计算 4.14.1 确定夹紧方式确定夹紧方式由于所钻孔只有直径5.2mm和直径11mm，孔径小，钻削时的切削扭矩和轴向力较小，而工件质量较大，为便于操作和提高效率，利用工件上已加工好的上端面，用夹紧螺母和开口垫圈将工件压紧在分度套上。 4.24.2 分度方案分度方案由于5个沉孔的对称度要求不高(未标注公差)，设计一般精度的分度装置即可。分度盘与定位心轴做成一体，在夹具体的回转套中回转，采用对定销对定，锁紧螺母锁紧，结构简单，动作迅速可靠。4.34.3 夹具体夹具体选用铸造夹具体，夹具体是夹具中的基础元件，它所有的元件的支撑面，分度盘的
15、锁紧装置在夹具体的下方，因此夹具体下方要挖出槽来。夹紧力分析夹紧力是保证定位稳定,夹具可行的因素.夹紧力不能太小，否则加工时容易发生工件位移而破坏定位。夹紧力也不太过大，否则工件易变形，增大结构尺寸。本次钻孔孔径较小，所需夹紧力较小；综合考虑加工因素，选用M10的夹紧螺母，能够满足夹紧要求。刀具：硬质合金三面刃铣刀，24,24zmm（见切削手册表 3.28）ndafaFFFFFwqueyzxPFzc F 0其中：6, 2 . 0, 3 . 1,401,. 1(40,75. 0,18. 0, 0 . 1,5 . 1,4910Fu zmmmmmmmmuqdayfxacFFeFzFpF 值），在加工面上测量的近似所以 NF27865 . 1491 404008. 03 . 1 . 03 . 175. 0水平分力：278N1 . 1实FFH垂直分力： 65N.703 . 0V实FF在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数为4321KKKKK 其中：为基本安全系数 1.5；1K为加工性质系数 1.1；2K为刀具钝化系数 1.1 ；3K为断续切削系数 1.1。4KK5 5 为人力操作疲劳系数 1.3所以 =672.5 N1 .2593 . 11 . 11 . 11 . 15 . 1由于选用手动夹紧，由 机械设计手册查得 M8 螺钉的抗拉力为1024.5 大
