夹具设计说明书1.docx
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夹具设计说明书1.docx
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夹具设计说明书1
机械制造工艺学
课程设计说明书
设计题目:
零件工艺规程设计及机床专用夹具的设计
设计者:
指导老师:
2012年3月10日
机械制造技术基础课程设计任务书
题目:
零件工艺规程设计及机床专用夹具的设计
内容:
1.零件图1张
2.毛坯图1张
3.机械加工工艺规程卡片1套
4.夹具装配图1张
5.夹具体零件图1张
6.课程设计说明书1份
目录
课程设计的目的
一、零件的分析
二、零件的工艺分析
三、毛坯设计
四、选择加工方法,拟定工艺路线
五、加工设备及刀具、夹具、量具的选择
六、切削用量及基本时间的确定
七、夹具设计
八、设计小结
九、参考文献
课程设计的目的
机械制造工艺学课程设计是在学完了《机械制造工艺学》课程,进行生产实习之后的一个重要教学实践环节。
它要求学生综合运用本课程及有关先修课程(工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削机床、金属切削原理与刀具等)的理论以及在生产实习中学到的实践知识进行工艺规程设计,是毕业设计前的一次综合训练。
通过机械制造工艺学课程设计,应达到下述目的:
1.学生能熟练运用“机械制造工艺学”课程中的基本理论以及生产实际中学到的实践知识,正确制定一个中等复杂零件的工艺规程。
2.学生能根据被加工零件的工艺规程,运用夹具设计的基本原理和方法,设计一套专用夹具。
3.培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。
进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。
4.进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。
一、零件的分析
1、零件的作用
2、零件的形状
零件的实际形状如上图所示, 从零件图上看,该零件是典型的零件,结构比较简单。
具体尺寸,公差如下图所示。
二、零件的工艺分析
由零件图可知,该材料为铸铁,具有较高强度,耐磨性,耐热性及减振性,适用于承受较大应力和要求耐磨零件。
该零件共有11处加工面,他们之间有一定的位置要求。
现分述如下:
1.中心孔:
这一加工表面包括:
Φ70+0.035中心孔,这一部份孔面有1.6的粗糙度要求。
其要求相对较高,以外圆为粗基准钻Φ7孔,先钻Φ6的孔,然后扩孔、铰孔Φ7孔等工序。
2.耳环孔
这一组加工表面包括:
四个耳环孔4-Φ6-0.04+0.12的孔,粗糙度为6.3,并带有倒角1X45;°耳环孔外端面30,粗糙度为6.3。
其要求也不高,粗洗后半精铣就可以达到精度要求。
其中,Φ6的孔在钻床上钻孔、然后扩孔、铰孔可以达到加工要求。
3.上下两端面
上加工表面与下加工端面尺寸为5-0.030,粗糙度为6.3,加工要求不高,粗铣后半精铣可以到达要求。
下加工面粗糙度为1.6,加工要求相对较高,粗铣、半精铣然后精铣可以达到要求。
5.阶梯轴
这组加工面包括:
Φ19-0.0330外圆面,粗糙度为1.6,粗车、半精车然后精车可以达到加工要求;Φ15的外圆面,其粗糙度为12.5,加工要求不高,只需粗车就可以达到要求;Φ11的外圆面,其粗糙度为6.3,加工要求不高,粗车即可;轴端端面,其面与4-Φ6的尺寸为33,粗糙度为3.2,加工要求不高,粗车即可;车退刀槽,无加工要求。
6.钻2-Φ6.5的孔
两孔分布在Φ30的圆周上,成180度。
无加工要求,在钻床上钻孔即可,并锪平。
7.耳环内端面
此面尺寸为18+0.2+0.5,其粗糙度为12.5,加工精度不高,粗铣即可达到加工要求。
其具体过程如下表:
加工表面
表面粗糙度
公差/精度等级
加工方法
Φ7孔
Ra1.6
IT6~IT8
钻孔-扩孔—铰孔
倒角
无
IT11以下
锪平
Φ6孔
Ra6.3
IT8~IT10
钻孔-扩孔
倒角
无
IT11以下
锪平
耳环外端面
Ra6.3
IT8~IT10
粗铣-半精铣-精铣
上端面
Ra6.3
IT8~IT10
粗铣-半精铣-精铣
下端面
Ra1.6
IT6~IT8
粗铣-半精铣-精铣
Φ190-0.033外圆
Ra1.6
IT6~IT8
粗车-半精车-精车
Φ15
Ra12.5
IT11以下
粗车
Φ11
Ra6.3
IT8~IT10
粗车-半精车
端面
无
IT11以下
粗车
Φ6.5-0.04+0.12通孔
无
IT11以下
钻通孔
耳环内端面
Ra12.5
IT11以下
粗铣
三、毛坯设计
1、毛坯的选择
毛坯种类的选择决定与零件的实际作用,材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性,毛坯的制造方法主要有以下几种:
1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。
根据零件的材料,推荐用型材或铸件,但从经济方面着想,如用型材中的棒料,加工余量太大,这样不仅浪费材料,而且还增加机床,刀具及能源等消耗,而铸件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度,冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。
该零件材料为HT200,考虑到零件在工作时要有高的耐磨性,所以选择灰铸铁铸造。
2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
(1)求最大轮廓尺寸
根据零件图计算轮廓的尺寸,最大直径Ф50mm,高39mm。
(2)选择铸件公差等级CT
查手册铸造方法按机器造型,铸件材料按灰铸铁,得铸件公差等级CT为8~12级取为10级。
(3)求铸件尺寸公差CT
公差带相对于基本尺寸对称分布。
(4)求机械加工余量等级
查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为HT200得机械加工余量等级E-G级选择F级。
(5)确定机械加工余量
根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度,对所有加工表面取同一个数值,根据查表5-4查最大轮廓尺寸为50mm,机械加工余量等级为F级,取数值为0.5mm。
(6)确定毛坯基本尺寸
4XФ6孔、2XФ6.5孔及Ф7孔都较小,铸成实心;
耳环外端面加工,应由式(5-2)求出,即
R=F+2RMA+CT/2=30+2*0.5+2.8/2=32.4mm
耳环内端面加工,应由式(5-3)求出,即
R=F-2RMA-CT/2=18-2*0.5-2.8/2=15.6mm
耳环内端面双面加工,应由式(5-2)求出,即
R=F+2RMA+CT/2=5+2*0.5+2.8/2=7.4mm
阶梯轴的加工,应由式(5-2)求出,即
R=F+2RMA+CT/2=19+2*0.5+2.8/2=21.4mm
R=F+2RMA+CT/2=15+2*0.5+2.8/2=17.4mm
R=F+2RMA+CT/2=11+2*0.5+2.8/2=13.4mm
阶梯轴端面单边加工,应由式(5-2)求出,即
R=F+RMA+CT/2=33+0.5+2.8/2=34.9mm
此外,为消除残余应力,铸造后应安排人工进行时效处理。
6、设计毛坯图
(1)确定拔模斜度根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为3度。
(2)确定分型面由于毛坯形状左右对称,且最大截面在中截面,为了起模及便于发现上下模在铸造过程中的错移所以选左右对称的中截面为分型面。
(3)毛坯的热处理方式为了去除内应力,改善切削性能,在铸件取出后要做正火处理。
下图为该零件的毛坯图:
四、选择加工方法,拟定工艺路线
1、基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一,基面的选择正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高。
否则,加工工艺过程会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法进行。
2、精基面的选择
精基准的选择主要考虑基准重合的问题。
选择加工表面的设计基准为定位基准,称为基准重合的原则。
采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差,零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。
3、制定机械加工工艺路线:
工艺路线:
工序一:
1.钻Φ6孔
2.扩Φ6.7孔
3.铰Φ7孔
4.锪平倒角
工序二:
1.钻Φ5孔
2.扩Φ5.7孔
3.铰Φ6孔
4.锪平倒角
工序三:
1.粗铣耳环外端面
2.半精铣耳环外端面
3.精铣耳环外端面
工序四:
粗铣耳环内槽面
工序五:
1.粗铣下端面
2.半精铣下端面
工序六:
1.粗车Φ19外圆面
2.半精车Φ19外圆面
3.精车Φ19外圆面
4.粗车Φ15外圆面
5.粗车Φ11外圆面
6.半精车Φ11外圆面
7.粗车端面
8.车退刀槽
工序七:
1.钻Φ6.5孔
2.锪平Φ12
工序八:
粗铣耳环内端面
上述工艺路线做得比较精细,每一道工序都安排的很到位,工艺路线比较简洁明了,基本上可以达到精度要求,然后对其进行修改:
确定工艺过程。
拟定工艺过程
工序号
工序内容
简要说明
01
砂型铸造
02
进行人工时效处理
消除内应力
03
涂漆
防止生锈
04
钻Φ6孔
扩Φ6孔
铰Φ7孔
锪平倒角
05
钻Φ5孔
扩Φ5孔
铰Φ6孔
锪平倒角
06
粗铣耳环外端面
半精铣耳环外端面
07
粗铣耳环内槽面
08
粗铣下端面
半精铣下端面
09
粗车Φ19外圆面
半精车Φ19外圆面
精车Φ19外圆面
粗车Φ15外圆面
粗车Φ11外圆面
半精车Φ11外圆面
粗车端面
车退刀槽
10
钻Φ6.5孔
锪平Φ12
11
粗铣耳环内端面
12
去毛刺
13
检查、入库
五、加工设备及刀具、夹具、量具的选择
由于生产类型为大批量,故加工设备以通用机床为主,辅以少量专用机床,其生产方式以通用机床专用夹具为主,辅以少量专用机床的流水生产线,工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。
(一)选择加工设备及工艺装备
1、选择机床,根据不同的工序选择机床:
(1)工序7主要是粗车、半精车、精车,由于加工零件的外廓尺寸不大,又是回转体,故宜在车床上镗孔。
各工序的工步不多,成批生产不要求很高的生产率,故选用卧式车床就能满足要求,所以选用的C620-1型卧式车床即可。
(2)工序6、9为粗铣、精铣,由于零件的外廓尺寸不大,所以选用X62型铣床即可
(3)工序4、5和8为钻孔、扩钻,选用立式钻床Z535即可。
2、选择夹具
本零件除粗铣、精铣、钻孔需要专用夹具外,其他各工序均可使用通用夹具,比如三爪自定心卡盘。
3、选择刀具,根据不同的工序选择刀具。
(1)在车床上加工的工序一般都选用硬质合金车刀,加工钢质零件采用YT类硬质合金,粗加工用YT5,半精加工用YT15,精加工用YT30。
为提高身产率及经济性,应选用可转位车刀。
(2)铣刀:
铣端面时,铣削深度为2.4mm,选用直柄立铣刀,精铣工序铣刀直径d=8mm,孔径32mm,粗齿齿数=3,中齿齿数=4细齿齿数=5.宽L=63mm。
(3)钻Φ7孔,根据表5-83选用直柄麻花钻头Φ7,l=109mm,l1=69mm,d=7mm。
(4)钻Φ6.5孔,根据资料,选用麻花钻头Φ6.5。
4、选择量具本零件属成批生产,一般情况下尽量采用通用量具。
根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点,参考资料,选择如下。
(1)选择各外圆的加工面得量具
加工所有外圆时的量具选用读数值0.02,测量范围0-150的游标卡尺。
(2)选择加工孔用量具。
Φ6、Φ6.5及Φ7孔各经过三次加工,所以各选用5-30的内径千分尺。
(3)选择加工轴向尺寸所用量具
根据零件尺寸可选用读数值0.02、测量范围0-150的游标卡尺。
(二)确定工序尺寸
1.确定圆柱面的工序尺寸圆柱面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关,前面已确定总加工余量,应将毛坯余量分为各个工序的加工余量,计算工序尺寸。
如下表:
加工表面
工序单边余量
粗
半精
精
车外圆Φ19
1.6
0.6
0.2
车外圆Φ15
2.4
————
————
车外圆Φ11
1.6
0.8
————
孔Φ7
————
6(扩孔)
0.1
孔Φ6
————
5(扩孔)
0.1
孔Φ6.5
6.5
————
————
2.确定轴向工序尺寸
前面总加工余量已经确定,将毛坯余量分为各个工序的加工余量,如下表:
加工表面
工序单边余量
粗
半精
精
车上端面
1.6
0.6
0.2
车下台阶面
1.6
0.6
0.2
车阶梯端面
1.6
0.6
0.2
铣耳环外端面
1.6
0.8
————
铣耳环内端面
1.6
0.8
————
六、确定切削用量及基本时间的确定
切削用量包括背吃刀量ap、进给量f和切削速度v。
确定顺序是先确定ap、f,再确定v。
(一)工序1切削用量及基本时间的确定
本工序为钻孔及扩孔。
已知加工材料为HT200,铸件,机床为Z535型钻床。
a、钻孔到Φ6
v1=15.3m/sn1=229r/sf1=0.25mm/n
b、扩钻到Φ6.7
v2=7.9m/sn2=68r/sf2=0.57mm/n
C、铰孔到Φ7
v3=8.26m/sn3=68r/sf3=0.72mm/n
(二)工序2切削用量及基本时间的确定
本工序为钻孔及扩孔。
已知加工材料为HT200,铸件,机床为Z535型钻床。
a、钻孔到Φ5
v1=15.3m/sn1=229r/sf1=0.25mm/n
b、扩钻到Φ5.7
v2=7.9m/sn2=68r/sf2=0.57mm/n
C、铰孔到Φ7
v3=8.26m/sn3=68r/sf3=0.72mm/n
(三)工序3的切削用量及基本时间
本工序为粗铣、半精铣及精铣。
已知加工材料为HT200,铸件,机床为x51型钻床。
a、精铣耳环外端面面
v1=74.2m/sn1=375r/sf1=0.018mm/n
(四)工序4的切削用量及基本时间
本工序为粗车、半精车及精车。
已知加工材料为HT200,铸件,机床为C62卧式车床。
a、确定粗车外圆Φ21.4的基本时间
所以
b、确定半精车台阶面的基本时间
所以
c、确定半精车台阶面的基本时间
所以
d、确定粗车右端面的基本时间:
i=1,则
=2s,
(7)确定工序的基本时间
(五)工序5切削用量及基本时间的确定
本工序为钻孔。
已知加工材料为HT200,铸件,机床为Z535型钻床。
a、钻孔到Φ6.5
v1=15.3m/sn1=229r/sf1=0.25mm/n
(六)工序6的切削用量及基本时间
本工序为粗铣。
已知加工材料为HT200,铸件,机床为x51型铣床。
a、精铣耳环内端面
v1=74.2m/sn1=375r/sf1=0.018mm/n
七、夹具设计
本夹具是工序7放用钻头给上端面打两个个孔的专用夹具,在立式钻床Z535上加工这两个个孔,所设计夹具装配图及工序简图如下图
7
长定位销
1
45
6
GB5786-86
锁紧螺母
1
35
5
GB5786-86
螺栓
2
35
4
钻模套支架
1
Q235
3
钻模套
1
Q235
2
钻套
2
45
1
销柱
1
45
序号
代号
名称
件数
材料
备注
连接座夹具总装配图
比例
件数
设计
重量
指导
审核
1、定位方案
工件以一个端面和中心孔为定位基准,在定位面上定位,其中定位孔限制4个自由度,定位面限制1个自由度,销柱限制一个自由度,共限制了6个自由度。
2、夹紧机构
根据生产率的要求,运用手动夹紧就可以满足要求。
采用螺母拧紧夹紧机构,实现夹紧,有效提高了工作效率。
3、对刀装置
采用钻模上面得两个钻套对刀。
选用JB/T8045.1——1999固定钻套通过钻模固定在夹具体上,保证加工过程中孔的被加工的位置精度。
4、夹具体
夹具体是整个夹具基体,夹具体上要安装组成改夹具体的各种元件、机构和装置等,夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具体上各个组成元件的分布情况、零件形状和尺寸、加工特性等。
钻套定位在钻模上,钻模板通过支架定位在底座上,这样该夹具体便有机的连接起来,实现定位、夹紧、对刀等功能。
八、设计小结
机械制造工艺学课程设计是我们在学完了大学的大部分基础课,专业基础课以及专业课后进行的。
这是进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节,也是在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习,和一次理论联系实际的训练。
因此,它在我们的学习生活中占有重要的地位。
就我个人而言,我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练,希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力,为以后的工作打下良好的基础。
由于能力有限、时间有限,设计尚有很多不足之处,希望各位老师给予指导。
九、参考文献
设计资料及主要参考书
参考书:
《机械制造装备设计》第二版
冯辛安主编机械工业出版社
《机械制造工艺学课程设计指导书》
崇凯主编机械工业出版社
设计资料:
《实用机械加工工艺手册》
《机床夹具设计原理》
《机械制造技术基础课程设计指南》
等资料
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