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機械制造工程與機床夾具 課程設計說明書 設計題目：方刀架零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計 院 （系）： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械工藝技術 班 級： 姓 名： XXX 學 號： XX 指導教師： 設計時間： 目 錄 序言 1 第1章 零件的分析 2 1.1 零件的作用 2 1.2零件的工藝分析 3 第2章 工藝規(guī)程設計 4 2.1確定毛坯的制造形式 4 2.2基準的選擇 5 2.3 制定加工工藝路線 6 2.4 確定切削用量及基本工時 7 第4章專用夾具設計 8 4.1夾具類型及使用機床選擇 8 4.2定位方案的確定 8 4.3 夾緊方案設計 9 4.4 夾具體設計 9 4.5 鉆模板的設計 10 4.6 切削力和夾緊力的計算 10 4.7 夾具結構特點 11 結 論 12 致 謝 13 參考文獻 14 II 序言 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。因此，機械加工工藝規(guī)程在機械加工中起著重要的作用，主要包括以下的幾個方面：（1） 工藝規(guī)程是指導生產的主要技術文件，機械加工車間生產的計劃、調度，工人的操作，零件的加工質量檢驗，加工成本的核算，都是以工藝規(guī)程為依據的。處理生產中的問題，也常以工藝規(guī)程作為共同依據。如處理質量事故，應按工藝規(guī)程來確定各有關單位、人員的責任。 （2） 工藝規(guī)程是生產準備工作的主要依據 　　車間要生產新零件時，首先要制訂該零件的機械加工工藝規(guī)程，再根據工藝規(guī)程進行生產準備。如：新零件加工工藝中的關鍵工序的分析研究；準備所需的刀、夾、量具（外購或自行制造）；原材料及毛坯的采購或制造；新設備的購置或舊設備改裝等，均必須根據工藝來進行。（3） 工藝規(guī)程是新建機械制造廠（車間）的基本技術文件 。新建（改.擴建）批量或大批量機械加工車間（工段）時，應根據工藝規(guī)程確定所需機床的種類和數(shù)量以及在車間的布置，再由此確定車間的面積大小、動力和吊裝設備配置以及所需工人的工種、技術等級、數(shù)量等。 此外，先進的工藝規(guī)程還起著交流和推廣先進制造技術的作用。典型工藝規(guī)程可以縮短工廠摸索和試制的過程。因此，工藝規(guī)程的制訂是對于工廠的生產和發(fā)展起到非常重要的作用，是工廠的基本技術文件。 方刀架零件的機械加工工藝規(guī)程制訂及專用機床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。本次設計也要培養(yǎng)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。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 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。 0 第1章 零件的分析 1.1 零件的作用 方刀架是在臥式車床四方刀架的基礎上發(fā)展的一種自動換刀裝置，其功能和普通四方刀架一樣：有 四個刀位，能裝夾四把不同功能的刀具，普通車床普通車床方刀架回轉 90°時，刀具交換一個刀位，但方刀架的回轉和刀位號的選普通車床擇是由加工程序指令控制。換刀時方刀架的動作順序是：刀架抬起、刀架轉位、加工中心加工中心刀架定位和夾緊刀架。方刀架在數(shù)控臥式車床中的還是發(fā)揮著很重要的作用的。 圖1.1零件圖 1.2零件的工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削。 在分析零件的時候要考慮以下3方面： 1、加工零件主要表面的要求及保證的方法； 2、怎么樣達到重要的技術要求及保證方法； 3、零件的表面位置尺寸標注。 對零件進行工藝分析 工藝分析的目的，一是根據圖紙審查零件的形狀結構及尺寸精度、性能（包括物理性能、化學性能、機械性能等）以及相對位置關系的過程、表面粗糙度、材料及熱處理等的技術要求是否合理，是否便于加工和裝配；是否符合實際。二是通過工藝分析，對零件的工藝要求有進一步的了解，以便制訂出合理的工藝規(guī)程。 第2章 工藝規(guī)程設計 2.1確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200，根據選擇毛坯應考慮的因素，該零件體積較小，形狀較復雜，外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度要求，由于零件生產類型為成批，中小批量生產，而砂型鑄造生產成本低，設備簡單，故本零件毛坯采用砂型鑄造。 由于零件上孔都較小，且都有嚴格的表面精度要求，故都不鑄出，留待后續(xù)機械加工反而經濟實用。 由《機械加工工藝手冊》表2.3-5，確定此鑄造毛坯的尺寸公差和機械加工余量為2mm，不加工位置直接鑄造成型，孔的孔徑較小，故采用實心鑄造。 圖2.1毛坯圖 2.2基準的選擇 基準的選擇是工藝規(guī)劃設計中的重要工作之一，基準選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高，否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 1、粗基準的選擇 粗基準選擇應為后續(xù)加工提供精基準，由于該零件毛坯圖上已經鑄造出孔，所以可以以此孔作為加工基準，進行外圓加工。 2、精基準的選擇 精基準主要考慮如何保證加工精度和裝夾方便，以加工好的端面和外圓作為基準，進行內孔的精加工，然后再以內孔作為基準進行后續(xù)的加工，如鉆孔和攻絲等，均以此為基準。? 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；鶞拭孢x擇的正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中問題百出，更我甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產無法正常進行。 定位基準分為粗基準和精基準。在初始加工過程中，以毛坯上的粗糙表面作為加工零件的粗糙基準。在下一步驟中，加工表面被用作加工的精細基準。主要考慮以下要求。第一，確保加工表面和非加工表面之間的正確位置；二是保證了加工面與專用加工面之間的正確位置，使專用加工面的加工余量小且均勻；第三，提高加工面與定位基準面之間的定位精度。四是裝夾方便，定位可靠，裝夾結構簡單。 2.3 制定加工工藝路線 擬定工藝路線的內容除選擇定位基準外，還要選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定加工設備，工藝裝備等。工藝路線的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理保證，成批生產還應考慮采用組合機床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應考慮加工的經濟性，以便使生產成本盡量下降。 制定的工藝路線如下： 表3-1 1 鑄造 鑄造 2 時效 時效處理 3 銑 銑底端面 4 銑 銑頂端面 5 銑 銑零件四周表面，尺寸132x132 6 銑 銑尺寸38的四周槽面 7 鉆 鉸Φ48H7的孔 8 鉆 锪孔Φ48.2 9 鏜 鏜Φ64H9的孔 10 鉆 鉆Φ16的孔，锪孔18 11 鉆 鉆M12螺紋底孔，锪孔Φ19.2 12 鉆 攻絲M12 13 鉆 鉆8-M16螺紋孔 14 檢驗 檢驗 15 入庫 入庫 2.4 確定切削用量及基本工時 鉸Φ48H7的孔 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 按機床選取 基本工時： min 第4章專用夾具設計 為了提高生產效率，保證端面及孔的加工質量，提高精確率，得到標準的數(shù)據來源，需要使用專用夾具。 4.1夾具類型及使用機床選擇 根據本次設計要求，設計一套鉆φ48孔的專用夾具。選用Z5135立式鉆床（圖4-1）更合理。它適用于各種零件的鉆孔、擴孔、絞孔、锪平面及攻絲加工，操作簡單，夾具一次裝夾就可加工所有孔。 圖4.1立式鉆床 4.2定位方案的確定 工件的定位面是工件上直接和接觸的部分，選擇定位面時應該遵循以下原則：選擇大而平整的平面或內圓外圓進行定位、選擇定位面后要方便后續(xù)的裝夾、定位面所對應的裝夾位置應該結構牢固，在裝夾時保證不得有變形現(xiàn)象。根據上述原則選擇底端面作為加工基準。 我們設計夾具主要被用在立式鉆床，因為零件的端面已經加工完成，所以在進行定位時我們可以選擇端面作為定位的基準。 使用支承板和支撐釘作為定位元件，支承板限制三個自由度，分別是一個移動自由度和兩個旋轉自由度，支撐釘限制了一個旋轉自由度和一個旋轉自由度，定位銷限制一個移動自由度，這樣限制了空間的6個自由度，完成零件的定位。 4.3 夾緊方案設計 考慮到本次設計的夾具其零件并不是十分的復雜，并且為本夾具是進行鉆孔加工，其切削力是垂直于水平面的。因此，采用的是對其垂直方向進行夾緊。 從夾具圖上可以看出，我們考慮夾緊這個用壓板壓緊就能完成零件的夾緊。壓板壓住零件，擰緊螺母的同時壓緊零件。 圖4.2夾緊機構 4.4 夾具體設計 夾具體是整個夾具的基礎和骨架，是夾具上最大和最復雜的基礎零件，該夾具是鉆夾具，所以不需要安裝定位原件也不需要對刀塊。故為了滿足有足夠的強度和剛度、安放穩(wěn)定可靠、結構緊湊和工藝性好，并且重量盡可能輕巧，便于操作，使用安全，所以選擇夾具體為鑄造體。 夾具體是夾具的重要零件，他的主要作用是作為整個夾具的支撐部件，同時還連接了如鉆模板、定位銷、支撐釘、支撐板、壓板等零件，是一套夾具中最為重要的零件，夾具體的加工精度是否能夠達到要求直接關系到工件的加工質量。如夾具體底面與頂面的平行度直接關系到鉆孔加工中孔的垂直度。該夾具體結構較為簡單，選用易于得到毛坯的灰鑄鐵作為夾具體材料。 4.5 鉆模板的設計 鉆模板是引導刀具在工件上鉆孔用的零件。鉆模板的作用是支撐鉆套，讓鉆套和夾具體上的定位元件保證一定的位置關系。鉆模板的精度直接影響到工件鉆孔的精度。 在設計鉆模板的結構時，主要要根據工件的外形大小、加工部位、結構特點和生產規(guī)模以及機床類型等條件而定。要求所設計的鉆模板結構簡單、使用方便、制造容易。 對于本次設計的夾具，由于其定位和夾緊的特殊性，鉆套與工件的距離也有要求，所以，設計為固定式鉆模板，用兩個定位銷和兩個螺栓固定，加工工件時安裝，加工完后需要將鉆模板拆下。 4.6 切削力和夾緊力的計算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得： 鉆削力 式（5-2） 鉆削力矩 式（5-3） 式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。 4.7 夾具結構特點 鉆模板固定安裝到夾具體上，用兩個定位銷和兩個螺栓固定，導向裝置用快換鉆套，鉆頭從鉆套進入，進行加工。加工完成后，松開手柄螺釘，取下壓塊，拆下鉆模板，將零件從夾具上取下。 加工由鉆套作為導向，增加了加工的準確性，確保零件和合格率。 圖4.3 夾具裝配圖 結 論 本次的夾具設計及加工工藝過程設計是機械專業(yè)里面一次重要的考驗題目，也是現(xiàn)在加工企業(yè)的研究課題，這次設計需要用到學校學習的所有知識內容，例如：金屬工藝學，機床加工學，配合與公差，機械制造，夾具設計原理等學科，需要將這些內容和實踐進行整體的結合與考慮，培養(yǎng)我們的創(chuàng)新能力。所有本次設計不僅僅是要理解和學習客戶的理論知識、基本概念等，還要注重生產實踐與知識的想結合，要進行全方面的實踐考慮。本次設計是考驗最全面、涉及最廣泛的一次考驗。 致 謝 設計完成后，我真的需要感謝的人是老師的指導，我體會到了他的和藹可親，不僅更謙虛，知識和知識是，做事更嚴重，他是我們的學習模式和 行動指南。 我們的指導老師在平常的時候很難，但他可能每周需要時間來幫助我們解決設計中存在的問題和設計中存在的問題。 在這里，我想我老師在我心里說的最崇高的尊重和感激，感謝我的團隊成員，在設計的過程中為我提供任何幫助，你可以說這沒有你的幫助，沒有我 成功的這個設計。 謝謝你的幫助。 參考文獻 [1] 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 [2] 機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 [3] 機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術出版社出版，1983年 [4] 機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術出版社出版，1990年 [5] 金屬機械加工工藝人員手冊，上海科學技術出版社，1981年10月 [6] 機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 13