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設計說明書 題 目∶ 剎車支架的工藝工裝設計 系 名：___________機械系_______________ 專業(yè)班級：__________機電04_____________ 學生姓名：___________________ 學 號：____ __________________ 指導教師姓名：_____________________ 指導教師職稱：___ 二○一○年 八 月 二十二 日 摘 要 本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 剎車支架的加工工藝規(guī)程及其鉆、擴、鉸Ф14H9、Ф16H9與銑A向面的夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞：切削用量 夾緊 定位 誤差。 ABSTRCT The design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge. The brake bracket processing procedure and drilling, expanding, hinge with 14H9, 16H9 and A were to face milling fixture design is to include parts machining process design, process design and fixture design in three parts. In the design process should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design a rough structure, and choose the good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of the process step size calculation, is the key to decide the process equipment and cutting parameters; then special fixture design, selection and design of a jig for the various components, such as positioning devices, clamping elements, a guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is produced when the positioning error analysis, fixture structure rationality and deficiency, and later in the design of improved. Key words : cutting clamping and positioning error. 目 錄 序言…………………………………………………………………1 1、 零件分析……………………………………………………2 2、 工藝規(guī)程設計………………………………………………3 2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………3 2.2基面的選擇傳 ……………………………………………4 2.3制定工藝路線 ……………………………………………4 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………6 2.5確定切削用量及基本工時 ………………………………6 3、 專用夾具設計 …………………………………………16 3.1問題的提出 ………………………………………………16 3.2定位基準的選擇 …………………………………………16 3.3定位元件的設計 …………………………………………16 3.4切削力及夾緊力計算 ……………………………………16 3.5夾具設計及操作簡要說明 ………………………………16 總 結………………………………………………………………18 致 謝………………………………………………………………19 參考文獻 …………………………………………………………20 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 剎車支架的加工工藝規(guī)程及其鉆孔與銑面的夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計，鉆孔的夾具用三塊支承板，一圓柱銷，一支承釘來實現(xiàn)工件的定位，夾緊則是由鉸鏈壓板來完成，導向則是由快換鉆套，鉆套用襯套，鉆模板，鉆套螺釘?shù)冉M成，引導鉆頭對中；銑面夾具則是由一面，一圓柱銷，一削邊銷來實現(xiàn)工件的定位，夾緊由兩移動壓板來完成，與工件加工面之間的位置則是由對刀塊、塞尺來實現(xiàn)，與工作臺之間的導向則是由兩個定向鍵來實現(xiàn)。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 1、零件的分析 剎車支架的作用是用來支承工件。 2、工藝規(guī)程的設計 2.1 、確定毛坯的的制造形式 剎車支架零件材料為 HT200，硬度選用175-255HBS，毛坯重約1Kg。生產類型為成批生產，采用砂型鑄造，機械翻砂造型，2級精度組。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，對毛坯初步設計如下： 1.5070的面，表面粗糙度為6.3，需要二步加工方能滿足要求，粗銑——精銑，查《機械設計手冊》，表2—8得 粗銑 單邊余量 Z=0.7 精銑 單邊余量 Z=0.3 2、Ф20、Ф32的端面，表面粗糙度為12.5，只需一步銑削即可滿足要求，查《機械設計工藝手冊》，表2-10得 單邊余量 Z=1.0 3. A向面，表面粗糙度為12.5，只需一步銑削即可滿足要求，查《機械設計工藝手冊》，表2-8得 單邊余量 Z=1.0 4、B向面，表面粗糙度為12.5，只需一步銑削即可滿足要求，查《機械設計工藝手冊》，表2-8得 單邊余量 Z=1.0 鉸 單邊余量 Z=0.1 5.Ф14H9孔及Ф16H9孔，需要三步加工方能滿足精度要求，鉆——擴——鉸，查《機械設計工藝手冊》，表3—6得 Ф14H9孔的余量 鉆 單邊余量 Z=6.0 擴 單邊余量 Z=0.9 Ф16H9孔的余量 鉆 單邊余量 Z=6.0 擴 單邊余量 Z=1.9 鉸 單邊余量 Z=0.1 6、兩個寬12的槽，鑄造成實心，銑削即可滿足要求。 7、不加工表面的毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。 毛坯圖如下： 2.2 、基準的選擇 （1）、 粗基準的的選擇 根據(jù)粗基準的選擇原則，選Ф20、Ф32端面作為粗基準 （2） 、精基準的選擇 主要考慮的是基準的重合問題。當設計與工序的基準不重合時，因該進行尺寸換算。以直徑為16和14的孔作為精基準。 2.3 、制訂工藝路線 （1）、工藝路線方案一： 工序10：鑄造 工序20：退火 工序30：銑5070的面 工序40：銑Ф20、Ф30的端面 工序50：鉆、擴、鉸Ф14H9、Ф16H9孔 工序60：銑A向面 工序70：銑B向面 工序 80：銑兩個寬12的槽 工序 90：鉆、攻A向面上的M8-7H螺紋 工序100：鉆、攻A向面上的M8-7H螺紋 工序 110：清洗去毛刺 工序120: 驗收 工序130：入庫 （2）、工藝路線方案二： 工序10：鑄造 工序20：退火 工序30：銑5070的面 工序40：銑Ф20、Ф30的端面 工序50：銑A向面 工序60：銑B向面 工序70：鉆、擴、鉸Ф14H9、Ф16H9孔 工序 80：銑兩個寬12的槽 工序 90：鉆、攻A向面上的M8-7H螺紋 工序100：鉆、攻A向面上的M8-7H螺紋 工序 110：清洗去毛刺 工序120: 驗收 工序130：入庫 （3）、工藝方案的分析： 上述兩個工藝方案的特點在于：方案二是先加工所有的面，然后加工孔。而方案一則把Φ14H9孔和Φ16H9孔的加工放到了前面，這樣做為后序的加工的提供了定位基準，簡化了夾具的設計，相比較而言，我們選取方案一： 具體的工藝過程如下： 工序10：鑄造 工序20：退火 工序30：銑5070的面 工序40：銑Ф20、Ф30的端面 工序50：鉆、擴、鉸Ф14H9、Ф16H9孔 工序60：銑A向面 工序70：銑B向面 工序 80：銑兩個寬12的槽 工序 90：鉆、攻A向面上的M8-7H螺紋 工序100：鉆、攻A向面上的M8-7H螺紋 工序 110：清洗去毛刺 工序120: 驗收 工序130：入庫 2.4 、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “剎車支架”零件材料為鑄鐵，毛坯的重量約為1Kg，生產類型為大批量生產，采用砂型機鑄造毛坯。 1.5070的面，表面粗糙度為6.3，需要二步加工方能滿足要求，粗銑——精銑，查《機械設計手冊》，表2—8得 粗銑 單邊余量 Z=0.7 精銑 單邊余量 Z=0.3 2、Ф20、Ф32的端面，表面粗糙度為12.5，只需一步銑削即可滿足要求，查《機械設計工藝手冊》，表2-10得 單邊余量 Z=1.0 3. A向面，表面粗糙度為12.5，只需一步銑削即可滿足要求，查《機械設計工藝手冊》，表2-8得 單邊余量 Z=1.0 4、B向面，表面粗糙度為12.5，只需一步銑削即可滿足要求，查《機械設計工藝手冊》，表2-8得 單邊余量 Z=1.0 鉸 單邊余量 Z=0.1 5.Ф14H9孔及Ф16H9孔，需要三步加工方能滿足精度要求，鉆——擴——鉸，查《機械設計工藝手冊》，表3—6得 Ф14H9孔的余量 鉆 單邊余量 Z=6.0 擴 單邊余量 Z=0.9 Ф16H9孔的余量 鉆 單邊余量 Z=6.0 擴 單邊余量 Z=1.9 鉸 單邊余量 Z=0.1 6、兩個寬12的槽，鑄造成實心，銑削即可滿足要求。 7、不加工表面的毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。 2.5、 確定切削用量及基本工時 工序10：鑄造 工序20：退火 工序30：銑5070端面 工步一：粗銑5070端面 1. 選擇刀具 刀具選取端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?75 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：精銑5070端面 1. 選擇刀具 刀具選取端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工精度相對較高，故分兩次（即粗銑、精銑）完成，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?75 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序40：銑Ф20、Ф32端面 1. 選擇刀具 刀具選取立銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?75 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 總的工時：T=2t=0.519min 工序50：鉆、擴、鉸Φ14H9、Ф16H9孔 工步一鉆孔至φ12 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ12孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：擴孔 利用鉆頭將孔擴大至，根據(jù)有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 根據(jù)機床說明書，選取 則主軸轉速為，并按車床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步3：鉸孔 根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 工步四：鉆孔至φ12 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ12孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步五：擴孔 利用鉆頭將孔擴大至，根據(jù)有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 根據(jù)機床說明書，選取 則主軸轉速為，并按車床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步六：鉸孔 根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 工序60：銑A向面 1. 選擇刀具 刀具選取立銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型立式銑床說明書，其功率為為4.5kw 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝675 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序70：銑B向面 1. 選擇刀具 刀具選立銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型立式銑床說明書，其功率為為4.5kw 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?50 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序 80：銑兩個寬12的槽 1.刀具選取立銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?50 當＝650r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時： ，，則機動工時為 總的時間T=2t=2.123min表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16 工序 90：鉆、攻A向面上的M8-7H螺紋 工步一：鉆M8-7H的螺紋底孔Φ6.7 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》查得 （《切削》表2.15） =760.5r/min 按機床選取n=750r/min 基本工時： 工步二：攻螺紋M8mm 選擇M8mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即 按機床選取n=275r/min 基本工時：t==0.037（min） 工序 100：鉆、攻B向面上的M6-7H螺紋 工步一：鉆M6-7H的螺紋底孔Φ5.1 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》查得 （《切削》表2.15） =999.1r/min 按機床選取n=950r/min 基本工時： 工步二：攻螺紋M6mm 選擇M6mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即 n==398.1(r/min) 按機床選取n=375r/min 基本工時：t==0.022（min） 工序 110：清洗去毛刺 工序120: 驗收 工序130：入庫 3、 專用夾具的設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。有老師分配的任務，我被要求設計工序60：銑A向面的夾具設計，選用機床：X51立式銑床。 3.1 問題的提出 本夾具主要用于銑基A向面，屬于工序60，主要應考慮如何提高生產率、降低勞動強度。 3.2 定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。Φ14H9孔與Φ16H9孔已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的Φ14H9孔與Φ16H9孔作為定位基準，采用一圓柱銷、一削邊銷來定位，即經典的“一面兩銷”。 3.3 切削力及夾緊力計算 （1）刀具： 采用立銑刀 φ20mm 機床： X51立式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=928.5N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=8mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 3.4 定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結構如圖所示： 圖 3.3 夾具體槽形與螺釘圖 根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如下： 表 3.1 定向鍵數(shù)據(jù)表 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 18 -0.011 -0.027 25 12 5 12 6.8 17 +0.023 6 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 由于本道工序是完成A向面的加工，所以選用圓形對刀塊。圓形對刀塊的結構和尺寸如圖所示： 塞尺選用平塞尺，其結構如下圖所示： 平塞尺圖 塞尺尺寸為： 表 3.2 平塞尺尺寸表 公稱尺寸H 允差d C 2 -0.006 0.25 3.5 夾具設計及操作簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了鉸鏈壓板的夾緊方式。本工序為銑切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊。 夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產力，使用鉸鏈壓板的夾緊機構。 夾具裝配圖如下 夾具體附圖如下 總 結 設計是大學學習中最重要的一門科目，它要求我們把大學里學到的所有知識系統(tǒng)的組織起來，進行理論聯(lián)系實際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機床概論、公差與配合、機械加工質量、機床夾具設計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產實踐的需要，將各種理論與生產實踐相結合，來完成本次設計。 設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學完大學所學的所有專業(yè)課及生產實習的一次理論與實踐相結合的綜合訓練。這次設計雖然只有三個月時間，但在這三個月時間中使我對這次設計有了很深的體會。 這次設計使我以前所掌握的關于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等； 也培養(yǎng)了自己綜合運用設計與工藝等方面的知識； 以及自己獨立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進一步的鍛煉與提高；再次體會到理論與實踐相結合時，理論與實踐也存在差異。 回顧起此次設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到完成定稿，從理論到實踐，在整整一學期的日子里，可以說學到了很多很多的的東西，同時鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正的實用，在生產過程中得到應用。在設計的過程中遇到了許多問題，當然也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次設計，讓自己把以前所學過的知識重新復習了一遍。 這次設計雖然順利完成了，也解決了許多問題，也碰到了許多問題，老師的辛勤指導下，都迎刃而解。同時，在老師的身上我也學得到很多額外的知識，在此我表示深深的感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位教研室指導老師再次表示忠心的感謝！ 致 謝 這次設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。 這次設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 [1]《機械加工工藝手冊》 李洪 主編 [2]《機床夾具設計手冊》 東北重型機械學院 等編 [3]《機械制造工藝學》 鄭修本 馮冠大主編 [4]《機床夾具設計》 劉友才，肖繼德 主編 [5]《機械設計課程設計手冊》 吳宗澤，羅圣國主編 [6]《金屬切削機床夾具圖冊》 南京市機械研究所主編 [7]《機械零件設計手冊》 冶金工業(yè)出版社 24