課程設計說明書
題目： 支架零件工藝規(guī)程及夾具設計
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專業(yè)班級：
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目錄
機械制造工程師課程設計任務書…………………………………………3
第1章 零件圖及工藝編制 …………………………………………………4
1.1零件圖……………………………………………………………4
1.2毛坯圖……………………………………………………………5
1.3零件的工藝規(guī)程設計………………………………………………5
第2章 專用夾具設計………………………………………………………9
2.1定位分析……………………………………………………………9
2.2裝夾分析…………………………………………………………11
2.3導向裝置的設計…………………………………………………12
2.4夾具裝配圖及零件圖……………………………………………17
第3章 設計總結(jié)………………………………………………………19
參考文獻 ………………………………………………………………20
第1章 零件圖及工藝編制
1.1零件圖
圖1-1零件圖
1.2毛坯圖
圖1-2毛坯圖
1.3零件的工藝規(guī)程設計
1.3.1毛坯的選擇
零件材料為HT150，考慮到零件在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應該的。
1.3.2定位基準的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證、生產(chǎn)效率得到提高；否則不但使加工工藝過程中的問題百出，甚至還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
（1）粗基準選擇應當滿足以下要求：
1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。
2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。
3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。
5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
（2）精基準的選擇應滿足以下原則：
1）“基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。
2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設計與制造。
3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。
4）“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。
5）所選的精基準 應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。
以已經(jīng)加工好的Φ22和Φ18孔和一端面為定位精基準，加工其它表面及孔。主要考慮精基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復。
1.3.3零件表面加工方法的選擇
采用銑削平面加工方法其中的端銑。其加工特點是，切削厚度變化小，同時進行切削的齒數(shù)多，因此銑削較平穩(wěn)。端銑刀的端面刃起修光作用，因此可使工件表面粗糙度較好。
1.3.4零件的加工工藝分析
制訂加工工藝的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。 其具體加工工藝路線如下：
工序01：粗銑P端面
工序02：粗銑Q端面
工序03：半精銑P端面
工序04：半精銑Q端面
工序05：粗銑底面(M面)
工序06：銑高18mm的臺階面和退刀槽
工序07：銑2側(cè)18MM小平面
工序08：鉆，擴，鉸Φ22 H7孔
工序09：鉆，擴，鉸Φ18 H7孔
工序10：鉆R6扁孔底孔Φ12孔
工序11：銑R6扁槽
工序12：鉆2-M8孔
工序13：鉆M6孔
1
鑄造
鑄造
2
時效處理
時效處理
3
銑
粗銑P端面
4
銑
粗銑Q端面
5
銑
半精銑P端面
6
銑
半精銑Q端面
7
銑
粗銑底面(M面)
8
銑
銑高18mm的臺階面和退刀槽??
9
銑
銑2側(cè)18MM小平面
10
鉆
鉆，擴，鉸Φ22 H7孔
11
鉆
鉆，擴，鉸Φ18H7孔
12
鉆
鉆R6扁孔底孔Φ12孔
13
銑
銑R6扁槽
14
鉆
鉆2-M8孔
15
鉆
鉆M6孔
16
檢驗
檢驗入庫
表1-1零件加工工藝
第2章 專用夾具設計
支架有2個加工面他們相互之間沒有任何位置度要求。
1：以下端面為基準的加工面，這組加工面主要是銑上端面，鉆擴鉸Φ22H7和Φ18H7孔。
2：以Φ22H7和Φ18H7孔為基準的加工面，這組加工面主要是銑頂端面，鉆R6扁孔工藝孔，銑R6扁槽，鉆2-M8孔，鉆M6孔，銑高18mm的側(cè)面和臺階面。
2.1定位分析
2.1.1定位原理
一個自由剛體，在空間中有且僅有六個自由度，即沿X、Y、Z三個方向的移動和繞X、Y、Z三個坐標軸的轉(zhuǎn)動，如果要使一個剛體在空間中有確定的位置，就必須設置約束限制其相應的自由度，通常用合理設置的六個支承點來約束工件的六個自由度，稱為六點定位原理，但根據(jù)工件的加工要求，有時并不需要約束工件的全部自由度，對工件進行部分定位。
2.1.2定位基準的選擇
為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動夾緊。
P、Q面加工采用的是互為基準，當加工P面的時候 以Q面為基準，當加工Q面的時候 以P面為基準，
采用平面為基準，限制3個自由度，然后3面各用擋銷定位能限制3個自由度。
2.1.3定位方式的確定及定位原件的選擇
為了提高加工效率及方便加工，決定采用以平面定位的定位方式。平面定位的主要形式是支承定位。本次我們選用的是固定支承的定位原件。固定支承有支承釘和支承板兩種形式。因為我們只需滿足對于工件側(cè)面的定位，所以選用圖中所示支承釘即可。
2.1.4定位誤差的分析與計算
為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻[5]可得：
⑴定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有
。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
2.2裝夾分析
在機械加工過程中工件會受到切削力等力的作用，為了保證工件在夾具中定位后能保持正確的位置，所以要設置合理的夾緊裝置將工件夾緊。
2.2.1夾緊裝置的組成及其設計原則
（1）夾緊裝置的組成
夾緊裝置主要由力源裝置中間傳力機構(gòu)夾緊元件三部分組成，力源裝置是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置，所產(chǎn)生的力稱為原始力，如氣動、液動、電動等，對于手動夾緊來說，力源來自人力；中間傳力機構(gòu)是介于力源和夾緊元件之間傳遞力的機構(gòu)，在傳遞力的過程中，它能夠改變作用力的方向和大小，起增力作用；還能使夾緊實現(xiàn)自鎖，保證力源提供的原始力消失后，仍能可靠地夾緊工件，這對手動夾緊尤為重要；夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行件，與工件直接接觸完成夾緊作用。
（2）夾緊裝置的設計要求
在夾具中，用以防止工件在加工過程中產(chǎn)生位移或振動的裝置，稱為夾緊裝置。在設計夾緊裝置時應考慮下列要求：在夾緊過程中不改變工件的位置。夾緊力大小應能保證工件在加工過程中不產(chǎn)生位移或振動，又不致壓傷工件表面或引起變形。操作方便、夾緊動作迅速，以提高生產(chǎn)率；結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，以降低夾具的成本。能自鎖，即在原始力去除后，仍能保持工件的夾緊狀態(tài)。操作安全、勞動強度小。
2.2.2確定夾緊機構(gòu)
考慮鉆床鉆削工件時會產(chǎn)生振動，夾緊裝置的設計要求選擇兩個錐端緊定螺釘對工件進行夾緊，螺釘與工件接觸形式為點接觸，夾緊力作用在工件表面上，作用力方向與工件豎直方向平行。
2.2.3夾緊力計算
鉆削力
鉆削力矩
式中：
本套夾具采用移動壓板夾緊，移動壓板主要靠移動壓板上的螺母來實現(xiàn)夾緊。根據(jù)參考文獻[11]可知該機構(gòu)屬于單個螺旋夾緊。
由式（3.1）根據(jù)參考文獻[11]表1-2-20到表1-2-23可查得
查參考文獻[5]1～2～26可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)， 由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
2.2.3夾具體的設計
為了制作方便，夾具體用45鋼銑削加工形成外形，然后用鉆床鉆孔和鉸孔，用車床車削φ40內(nèi)孔加工成型后為保證夾具體的使用強度，對其進行淬火和回火處理。
2.3導向裝置的設計
在鉆床上加工孔時，大都采用導向元件或?qū)蜓b置，用以引導刀具進入正確的加工位置，并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過程中，導向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導向裝置如同定位元件一樣，對于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。
2.3.1確定引導元件 (鉆套的類型及結(jié)構(gòu)尺寸)
為能迅速、準確的確定刀具與夾具的相對位置，鉆夾具上都應該設置引導刀具的元件——鉆套。鉆套一般安裝在鉆模板上，鉆模板與夾具體連接，鉆套與工件之間留有排屑空間，如圖2-1所示。因工件批量小又是單一鉆孔工序，所以此處選用固定鉆套。
圖2-1 固定鉆套
主要尺寸有《機床夾具零、部件》國家標準GB/T2262-91選取鉆孔時如表2-1
表2-1 固定鉆套標準尺寸
鉆套的尺寸、公差配合的選擇
鉆套內(nèi)徑基本尺寸=引導刀具的最大極限尺寸
（1）鉆套內(nèi)徑基本尺寸：鉆頭、擴孔鉆，鉸刀是標準化定尺寸刀具，所以內(nèi)徑刀與刀具按基軸制選。鉆套與刀具之間按一定的間隙配合，以防刀具使用時咬孔或長使一般根據(jù)刀具精度選套孔的公差：鉆（擴孔）選F7，粗鉸 G7，精鉸G6。若引導的是刀具導柱部分不是切削部分，可按孔制選?。篐7/f7，,H7/g6，,H6/g5等。
（2）鉆套高度H：
H=（1~3）D 斜孔 H=（4~6）D
H過長，磨損嚴重由
表1.5-1可查得： 鉆套高度H取20mm
（3）排屑空間：h措鉆套底部與工件表面之間的空間。h過大要引偏，過小不能排屑.
鑄鐵：S=（0.3~0.7）D 小孔取小值
鋼： S=(0.7~1.5) D 大孔取大值
斜孔：S=（0~0.2）D
所以排屑空間h為 30mm
（4）材料：
性能要求：高硬度，耐磨
常用材料：T10A T12A CrMn 或20滲碳淬火
D≤10mm CrMn
D<25mm T10A T12A HRC58~64
D≥25mm 20滲碳淬火 HRC58~64
因此，本處采用材料T10A,熱處理:T10A HRC58~64。
因鉆孔φ6.5H9；由表1.5-1可查得：
鉆套內(nèi)徑為φ6.5F7；
外徑為φ12D6；
麻花鉆選用φ6.5f6
鉆套軸線對基面的垂直度允差為0.02mm
導向元件包括刀桿的導向部分和導向套。
在這套鉆床夾具上用的導向套是鉆套。
鉆套按其結(jié)構(gòu)可分為固定鉆套，可換鉆套，快換鉆套及特殊鉆套。
因此套鉆夾具加工量不大，磨損較小，孔距離精度要求較高，則選用固定鉆套。如圖2-2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。
圖2-2 鉆套
鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性，材料選擇20Mn2。淬火HRC60。我選擇的鉆套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。
相同的，為了防止定位銷與模板之間的磨損，在模板定位孔之間套上兩個固定襯套。選取的標準件代號為12*18 GB2263-1980。材料仍選取T10A， 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。
2.3.2鉆孔與工件之間的切屑間隙
鉆套的類型和特點:
（1）固定鉆套：
鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。
（2）可換鉆套：
主要用在大批量生產(chǎn)中，由于鉆套磨損大，因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內(nèi)，鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。
（3）快換鉆套：
當對孔進行鉆鉸等加工時，由于刀徑不斷增大，需要不同的導套引導刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。
（4）特殊鉆套：
尺寸或形狀與標準鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。
鉆套下端面與工件表面之間應留一定的空隙C，使開始鉆孔時，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內(nèi)孔，如圖2-3。
圖2-3
切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。
在本次夾具鉆模設計中考慮了多方面的因素，確定了設計方案后，選擇了C=8。因為此鉆的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。
2.3.3 鉆模板
在導向裝置中，導套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈式鉆模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。
在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下，鉆模板在夾具體上采用定位銷一面雙孔定位，螺栓緊固，鉆模精度較高。[4]
2.4夾具裝配圖及零件圖
第3章 設計總結(jié)
這次課程設計是大學學習中重要的一門科目，它要求我們把學到的知識系統(tǒng)地組織起來，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(zhì)量、機床夾具設計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結(jié)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(chǎn)實踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，來完成本次設計。
這次設計是培養(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),更是一次理論與實踐相結(jié)合的綜合訓練。這次課程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(jié)合時，理論與實踐也存在差異。
回顧起此次課程設計，至今我仍感慨頗多。的確，從理論到實踐，在兩周的時間中，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。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結(jié)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(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正的實用，在生產(chǎn)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，通過這次畢業(yè)設計，讓自己把以前所學過的知識重新復習了一遍。
這次課程設計雖然順利完成了，但碰到了許多問題，也解決了許多問題。在老師的指導下，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和老師再次表示忠心的感謝！
參考文獻：
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