課程設計殼體零件機械加工工藝規(guī)程及夾具設計

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1、 機械制造技術課程設計說明書 (2010 -- 2011 年度第 一 學期) 院 系： 機械工程學院 班 級： 機械0805 學 號： 200804000115 學生姓名： 陸小明 指導教師： 康文利 設計周數(shù)： 2 成 績： 日期： 2011 年 1 月 13 殼體零件機械加工工藝規(guī)程及夾具設計 （加工殼體上表面直徑7mm，

2、深度8mm的6個通孔） 目 錄 一、前言 1 課程設計的目的…………………………………………………………………1 2 課程設計的基本任務與要求……………………………………………………1 3 設計說明書的編寫………………………………………………………………1 二、殼體工藝設計與工裝設計 1 殼體工藝設計與工裝設計的基本任務 ……………………………………2 2　殼體工藝設計與工裝設計的設計要求 ……………………………………2 3　 殼體工藝設計與工裝設計的方法和步驟 …………………………………2 3、1　生產(chǎn)綱領的計算與生產(chǎn)類型的確定

3、…………………………………………2 3、2　零件圖審查……………………………………………………………………2 3、2、1 了解零件圖的功用及技術要求……………………………………………2 3、2、2 分析零件的結構工藝性……………………………………………………2 3、3　毛坯的選擇……………………………………………………………………2 3、3．1毛坯的種類…………………………………………………………………2 3、3．2鑄件制造方法的選擇………………………………………………………2 3、3．3鉆孔的加工余量 ………………………………………………………3 3、4　定位基準的

4、選擇………………………………………………………………3 3、4、1 夾具設計研究原始資料……………………………………………………3 3、4、2 擬定夾具的結構方案………………………………………………………4 3、4、2、1確定夾具的類型…………………………………………………………4 3、4、2、2確定工件的定位方式及定位元件的結構………………………………4 3、4、2、3確定工件的夾緊方式，計算夾緊力并設計夾緊裝置…………………4 3、4、2、4確定夾具體的結構類型…………………………………………………4 3、4、3 夾具總圖設計……………………………………………………………

5、5 3、4、3、1 繪制總裝圖的注意問題………………………………………………5 3、4、3、2 繪制總裝圖的步驟……………………………………………………5 3、4、3、3 夾具總圖上尺寸及精度、位置精度與技術要求的標注……………5 3、4、3、4 夾具公差與配合的選擇………………………………………………5 3、4、4繪制夾具零件圖樣…………………………………………………………7 3、4、5夾具總體結構分析及夾具的使用說明……………………………………7 3、5 擬定工藝路線…………………………………………………………………7 3、5、1 確定各表面的加工方法……………

6、………………………………………7 3、5、2 加工順序的安排……………………………………………………………8 3、5、3 確定加工余量………………………………………………………………9 3、5、4 計算工序尺寸及公差……………………………………………………10 3、6 確定工序切削用量及工時的計算 ………………………………………11 3、7 機床及工藝裝備的選擇………………………………………………………12 4、設計小結…………………………………………………………………………13 三、參考文獻 ……………………………………………………………………13

7、 一、前言 1設計的目的 （1）、能熟練運用機械制造技術基礎課程以及先修課程中的基本理論知識和在認識實習中學到的時間知識，正確地解決一個零件工藝路線的安排，工藝尺寸確定以及在加工中的定位、夾緊以及等問題，保證零件的加工質量。 （2）、提高結構設計能力。通過機床夾具設計的訓練，使學生能獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，在確保加工質量的前提下設計出高效、省力、經(jīng)濟合理的機床夾具的能力。 （3）學會使用手冊及圖表資料、掌握與本課程設計有關的各種參考資料的名稱、出處、做到熟練運用。 2設計的基本任務與要求 1）設計任務 （1） 設計一個殼體的

8、加工工藝規(guī)程； （2） 設計一個專用夾具； （3） 編寫設計說明書。 2）設計基本要求 （1） 內(nèi)容完整，步驟齊全。 （2） 設計內(nèi)容與說明書的數(shù)據(jù)和結論應一致，內(nèi)容表達清楚，圖紙準確規(guī)范，簡圖應簡潔明了，正確易懂。 （3） 正確處理繼承與創(chuàng)新的關系。 （4） 正確使用標準和規(guī)范。 （5） 盡量采用先進設計手段。 3設計說明書的編寫 說明書要求系統(tǒng)性好、條理清楚、語言簡練、文字通順、字跡工整、圖例清晰、圖文并茂，充分表達自己的見解，力求避免抄書。 二、殼體工藝設計與工裝設計 1．基本任務： 前提：在通用機床上使用專用夾具進行大批量生產(chǎn)。 （1）繪制夾具裝

9、配圖一張； （2）繪制夾具體圖一張； （3）繪制制定夾具體零件圖一張； （4）編制機械加工工藝規(guī)程卡片一套 （4）編寫設計說明書一份； 2．設計要求： （1）應保證零件的加工質量，達到設計圖紙的技術要求； （2）在保證加工質量的前提下，盡可能提高生產(chǎn)效率； （3）要盡量減輕工人勞動強度，必須考慮生產(chǎn)安全、工業(yè)衛(wèi)生等措施； （4）在立足本企業(yè)的生產(chǎn)條件基礎上，盡可能采用國內(nèi)外新技術、新工藝、新裝備； （5）工藝規(guī)程應正確、完整、簡潔、清晰； （6）工藝規(guī)程應滿足規(guī)范化、標準化要求； （7）夾具設計保證工件的加工精度； （8）提高生產(chǎn)效率； （9）工藝性好； （10）

10、使用性好； （11）經(jīng)濟性好。 3．方法和步驟： 3．1生產(chǎn)綱領的計算與生產(chǎn)類型的確定 生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領（件/年） 大批量生產(chǎn) 表1-1生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型的關系 3．2．1分析零件的結構工藝性 零件的結構工藝分析主要應考慮以下幾個方面： （1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求應經(jīng)濟合理，重要尺寸精度φ30，φ48，以及上下表面等公差在0.05之內(nèi)，形位公差垂直度要求0.05之內(nèi),一般尺寸精度為9-11級； （2）各加工表面的幾何形狀應盡量簡單； （3）有相互位置要求的表面應盡量在一次裝夾中加工；

11、 該殼體在加工時，對φ30和φ48二孔加工要保證與底面的垂直度在0.05之內(nèi)，故對φ35和φ40加工時采用一次定位安裝來加工。　　　　 3．3毛坯選擇 3．3．1毛坯的種類—鑄件HT200。 3．3．2鑄件制造方法的選擇 毛坯制造方法應與材料的工藝性、零件的結構形狀及大小、生產(chǎn)類型及特點以及工廠的現(xiàn)有條件相適應 毛坯種類 制造精度 （IT） 加工余量 原材料 工件尺寸 工件形狀 砂型鑄造 13級以下 大 HT200 各種尺寸 復雜 表1-2各類毛坯的特點及應用范圍 3．3．3鉆孔的加工余量：因為是鉆直徑7mm的通孔，故加工余量是3.5mm。 3．4定位

12、基準的選擇 在本工序中，因是鉆直徑7mm的通孔。工件下表面和直徑30mm的孔都在之前加工好了，故可以選擇 1）下表面用大平面定位，限制3個自由度。 2）直徑30mm的孔用定位銷定位，限制2個自由度。 3）左側未加工，用可調支撐限制1個自由度。 3．4．1夾具設計研究原始資料 1、研究加工工件圖樣 了解該工件的結構形狀．尺寸．材料．熱處理要求，主要是表面的加工精度．表面粗糙度及其他技術要求 2、熟悉工藝文件，明確以下內(nèi)容 （1） 毛坯的種類．形狀．加工余量及其精度。 （2） 工件的加工工藝過程，工序圖，本工序所處的地位，本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基準面的狀況。

13、（3） 本工序所使用的機床．刀具及其他輔助工具的規(guī)格。 （4） 本工序所采用的切削用量。 3．4．2擬定夾具的結構方案 1． 確定夾具的類型 2． 確定工件的定位方式及定位元件的結構 工件的定位方式主要取決于工件的加工要求和定位基準的形狀．尺寸。分析加工工序的技術條件和定位基準選擇的合理性，遵循六點定位原則，按定位可靠．結構簡單的原則，確定定位方式。常見的定位方式有平面定位．內(nèi)孔定位．外圓定位和組合表面（一面兩銷）定位等。在確定了工件的定位方式后，即可根據(jù)定位基面的形狀，選取相應的定位元件及結構。 （1） 平面定位 在夾具設計中常用的平面定位元件有固定支承．可調支承．自位支承及輔

14、助支承，其中固定支承又可分為支承釘和支承板。 3、工件的夾緊方式，計算夾緊力并設計夾緊裝置 夾緊機構應保證工件夾緊可靠．安全．不破壞工件的定位及夾壓表面的精度和粗糙度。在設計夾緊裝置時必須合理選擇夾緊力的方向和作用點，必要時還應進行夾緊力的估算。 (1) 切削力的計算(D直徑 f進給量 HB 硬度) =2670.15232 =1047.45N T==10 7 0.15 232 =2321.9N/m (2)夾緊力的計算 F0=K*F=2.0*1047.45=2094.9N 在確定夾緊力的大小時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力。

15、夾緊力（大型工件還應考慮重力，慣性力等）的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)。 (2) 夾緊裝置的設計 夾緊裝置的設計實際上是一個綜合性的問題，確定夾緊力的大小．方向和作用點時，必須全面考慮工件的結構．工藝方法．定位元件的結構與布置等因素。要求夾緊裝置動作迅速，操作安全省力，結構簡單．易于制造并且體積?。畡偠群茫凶銐虻膴A緊行程和裝卸工件的間隙。常見的夾緊機構有斜鍥機構．螺旋機構．偏心機構等。也可采用 手動夾緊或機動夾緊如液壓．氣動夾緊等。 在本工序中采用手動夾緊，將工件裝在夾具中后，墊上開口墊圈，擰緊螺母，夾緊工件。 4．

16、確定刀具的導向方式或對刀裝置表3-49~表3-62為常用的對刀元件和導向元件（機械制造技術課程設計），供設計時選用 5．確定夾具體的結構類型 夾具上的各種裝置和元件通過夾具體連接成一個整體，因此夾具體的形狀及尺寸取決于夾具各種裝置的布置及夾具與機床的連接。 （1）對夾具體的要求 1） 有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 2） 有足夠的強度和剛度 3） 結構工藝性好 4） 排屑方便 5） 在機床上安裝穩(wěn)定可靠 （2） 夾具體毛坯的類型 1） 型材夾具體 2） 鑄造夾具體 3、4、3 夾具總圖設計 1 繪制總裝圖的注意問題 （1）盡可能采用1：1的比例，以求直觀不會產(chǎn)

17、生錯覺。 （2）被加工工件用雙點畫線表示，在圖中作透明體處理，它不影響夾具元件的投影。加工面的加工余量可用粗實線表示。 （3）視圖的數(shù)量應以能完整．清晰地表示出整個結構為原則。為直觀起見，一般常以操作者在加工時所面對的視圖為主觀圖。 （4）工件在夾具中應處于夾緊狀態(tài)。 2 繪制總裝圖的步驟 （1）布置定位元件 （2）布置導向．對刀元件 （3）設計夾緊裝置 （4）設計夾具體 （5）完成總裝圖 3 夾具總圖上尺寸及精度、位置精度與技術要求的標注 （1）夾具總圖上應標注的尺寸和相互位置關系有如下五類 1）定位副本身的精度和定位副之間的聯(lián)系尺寸及精度； 2）對刀元

18、件或導向元件與定位元件之間的聯(lián)系尺寸； 3）夾具體與機床的連接面以及定位元件與工件表面之間的聯(lián)系尺寸； 4）夾具外形的最大輪廓尺寸； 5）配合尺寸。 （2）尺寸公差的確定原則 為滿足加工精度要求，夾具本身應有較高的精度。由于目前分析計算方法不夠完善，因此夾具的有關公差仍按經(jīng)驗來確定。如果生產(chǎn)規(guī)模較大，要求夾具具有一定壽命，夾具的有關公差可取得小些；對加工精度較低的夾具，則取較大的公差。一般可按以下原則選?。ㄏ率鑫闹械摩膋為工件相應公差）； 1）夾具上的尺寸和角度公差?。?/2~1/5）δk； 2）夾具上的位置公差?。?/2~1/3）δk； 3）當加工未注公差工件時取

19、0.1mm； 4）未注形位公差的加工面，按GB/T11-1984中13級精度的規(guī)定選取。 注意夾具有關公差均應在工件公差帶的中間位置，即不管工件偏差對稱與否，都要將其化成雙向對稱偏差，然后取其值的1/2~1/5，以確定夾具上有關的基本尺寸和公差。 4 夾具公差與配合的選擇 夾具的公差與配合應符合有關國家標準，常用的配合種類與公差等級如表3-5所示。具體的配合確定，有標準規(guī)定的可直接選用，沒有規(guī)定的可按表3-5選用 表3-5夾具常用配合種類和公差等級 1、 定位誤差的分析計算：本工序以下表面及直徑30mm的孔定位，因工序基準與定位基準不重合，故存在基準不重合和誤差△B=上表面的尺

20、寸公差，基準位置誤差△Y=下表面的尺寸公差，故定位誤差△=△B+△Y 2、 對刀或導向誤差△T 3、4、5繪制夾具零件圖樣 3、4、6夾具的使用說明 （見夾具裝配圖） 3．5 擬定工藝路線 （見工藝卡片） 3．5．1確定各表面的加工方法 工件各加工表面的加工方法和加工次數(shù)是擬定工藝路線的重要內(nèi)容。主要依據(jù)零件各加工表面本身的技術要求確定，同時還要綜合考慮生產(chǎn)類型，零件的結構形狀和加工表面的尺寸，工廠現(xiàn)有的設備情況，工件材料性質和毛坯情況等。 3．5．2加工順序的安排 在確定了零件各表面的加工方法之后，就要安排加工的先后順序，零件加工順序是否合適，對加工質量，生產(chǎn)率和

21、經(jīng)濟性有著較大的影響。 （1） 機械加工順序的安排 在安排機械加工順序時，一般遵循先粗后精．先面后孔．先主后次．基準先行的原則。對于工序內(nèi)容復雜的零件則視具體情況采取工序集中與分散的原則處理。 （2） 加工階段的劃分 對于精度和表面質量要求較高的零件，應將粗．精加工分開進行。為此，一般將整個工藝過程劃分階段，按加工性質和作用不同，一般劃分為粗加工階段．半精加工階段．精加工階段和光整加工階段。這對于保證零件加工質量．合理使用機床設備．及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷及合理安排熱處理工序等有很大好處 。 （3） 熱處理工序的安排 熱處理工序主要用來改善材料的性能及消除應力。熱處理的方法．次數(shù)和在工藝路

22、線中的位置，應根據(jù)零件材料和熱處理的目的而定。 （退火 正火時效）（人工時效） （氮化） ↓　　　 ↓　　　　　　　　　↓ 毛坯→粗加工→半精加工→精加工→精磨→細磨 　　↑　　　 ↑　　　　 （調質 退火） （高頻淬火 滲碳淬火整體淬火去應力處理） 圖1-4熱處理工序的安排圖（機械制造技術課程設計） 由圖可得熱處理安排為 毛坯→粗加工→半精加工→精加工 ↑ ↑

23、 （去應力退火 時效去應力） （表面淬火） （4） 合理安排輔助工序 輔助工序種類很多，主要包括檢驗．劃線，去毛刺．清洗．平衡．退磁．防銹．包裝等，根據(jù)工藝需要穿插在工序中。 3．5．3確定加工余量 合理確定加工余量對零件的加工質量和整個工藝過程的經(jīng)濟性都有很大影響。余量過大（材料．工時．機床．刀具）則消耗大；余量過小，不能去掉加工前道工序存在的誤差和缺陷層，影響加工質量，造成廢品。 故應在保證加工質量的前提下盡量減小加工余量。毛坯余量（總余量）已在畫毛坯圖時確定，這里主要是確定工序余量。 通孔Φ7mm 零件基本尺寸 鉆 Φ7mm Φ7mm

24、 深度 鉆 8mm 8mm 3．5．4計算工序尺寸及公差 工序順序確定后，就要計算各個工序加工時所應達到的工序尺寸及其公差。工序尺寸及其公差的確定與工序余量大小．工序尺寸的標注方法．基準選擇．中間工序安排等密切相關，是一項細致的工作。 3．6確定各工序切削用量 在單件小批生產(chǎn)中，各工序的切削用量一般由操作工人根據(jù)具體情況自己確定，以簡化工藝文件。 在大批大量生產(chǎn)中則應科學地．嚴格地選擇切削用量，以充分發(fā)揮高效率設備的潛力和作用。切削用量的選用與下列因素有關：生產(chǎn)率，加工質量（主要是表面粗糙），切削力所收起的工藝系統(tǒng)彈性變形，工藝系統(tǒng)的振動，刀具耐用度，機床功率等。在綜合考慮

25、上述因素的基礎上，使背吃刀量ap，進給量f ，切削速度v的積最大。一般應先盡量取在的ap，其次盡量取大的進給量f，最后取合適的切削速度v. 在本工序中，f(0.12-0.20)mm/r 選擇 0.15mm/r。v(15-20)m/min 選擇 20m/min. 轉速n=0==909.5r/min 故選擇 轉速 960r/min。 基本時間 tj= l=8, kr=59 . 故：tj=4.56s， 輔助時間：tf=0.2*tj=0.912s. 3．7機床及工藝裝備的選擇 1）選擇機床：Z525立式鉆床。 2)夾具（專用夾具）。 3)刀具：直柄短麻花鉆。 選擇機床和工藝裝備

26、的總原則是根據(jù)生產(chǎn)類型與加工要求使所選擇的機床及工藝裝備既能保證加工質量，又經(jīng)濟合理。 夾具：在大批大量生產(chǎn)條件下，多采用高效率專用機床。 在需要改裝設備或設計專用機床時，應根據(jù)具體要求提出設計任務書，其中包括與加工工序內(nèi)容有關的必要參數(shù)，所要求的生產(chǎn)率．保證產(chǎn)品質量的技術條件以及機床的總體布置形式等。 在選擇工藝裝備時，既工考慮適應性又要注意新技術的應用，當需要設計專用刀具．量具時，也應提出設計任務書。 4、設計小結 通過殼體課程設計（包括工藝設計和夾具設計），它的全面性和系統(tǒng)性，使我對機械加工產(chǎn)生了更進一步的興趣，并讓我主觀上認識了加工過程中如何找定位，從而為保證殼體中重要尺寸（包括尺寸精度和位置精度）來滿足實際中與之相配套的用途。不僅是箱體類的，還有其它類型，在設計時都為加工出更好使用的性能。在設計時通過查閱資料使得了解的知識面更廣、范圍更大，在查閱時了解有關機械方面的書，從而切實地感受到機械行業(yè)的范圍涉及面之廣，它能指導實際，理論知識有待實際的檢驗，理論知識與實際操作是相輔相成。 三、參考文獻書目 1. 《機械設計基礎》 2. 《機械設計手冊》 3. 《金屬工藝學》 4. 《機械制造工藝學》 5. 《機床夾具設計》