課程設(shè)計殼體零件機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計

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1、機械制造技術(shù)課程設(shè)計說明書(2010 - 2011 年度第 一 學(xué)期)院 系： 機械工程學(xué)院 班 級： 機械0805 學(xué) 號： 200804000115學(xué)生姓名： 陸小明 指導(dǎo)教師： 康文利 設(shè)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(shè)計（加工殼體上表面直徑7mm，深度8mm的6個通孔）目 錄一、前言1 課程設(shè)計的目的12 課程設(shè)計的基本任務(wù)與要求1 3 設(shè)計說明書的編寫1二、殼體工藝設(shè)計與工裝設(shè)計1 殼體工藝設(shè)計與工裝設(shè)計的基本任務(wù) 22殼體工藝設(shè)計與工裝設(shè)計的設(shè)計要求 23 殼體工藝設(shè)計與工裝設(shè)計的方法和步驟 23、1生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算與生產(chǎn)類型

2、的確定23、2零件圖審查23、2、1 了解零件圖的功用及技術(shù)要求23、2、2 分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性23、3毛坯的選擇23、31毛坯的種類23、32鑄件制造方法的選擇23、33鉆孔的加工余量 33、4定位基準(zhǔn)的選擇33、4、1 夾具設(shè)計研究原始資料33、4、2 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案43、4、2、1確定夾具的類型43、4、2、2確定工件的定位方式及定位元件的結(jié)構(gòu)43、4、2、3確定工件的夾緊方式，計算夾緊力并設(shè)計夾緊裝置43、4、2、4確定夾具體的結(jié)構(gòu)類型43、4、3 夾具總圖設(shè)計53、4、3、1 繪制總裝圖的注意問題53、4、3、2 繪制總裝圖的步驟53、4、3、3 夾具總圖上尺寸及精度、位置精度

3、與技術(shù)要求的標(biāo)注53、4、3、4 夾具公差與配合的選擇53、4、4繪制夾具零件圖樣73、4、5夾具總體結(jié)構(gòu)分析及夾具的使用說明73、5 擬定工藝路線73、5、1 確定各表面的加工方法73、5、2 加工順序的安排83、5、3 確定加工余量93、5、4 計算工序尺寸及公差103、6 確定工序切削用量及工時的計算 113、7 機床及工藝裝備的選擇124、設(shè)計小結(jié)13三、參考文獻 13一、前言1設(shè)計的目的（1）、能熟練運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程以及先修課程中的基本理論知識和在認(rèn)識實習(xí)中學(xué)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(zhì)量。（

4、2）、提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。通過機床夾具設(shè)計的訓(xùn)練，使學(xué)生能獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，在確保加工質(zhì)量的前提下設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理的機床夾具的能力。（3）學(xué)會使用手冊及圖表資料、掌握與本課程設(shè)計有關(guān)的各種參考資料的名稱、出處、做到熟練運用。2設(shè)計的基本任務(wù)與要求1）設(shè)計任務(wù)（1） 設(shè)計一個殼體的加工工藝規(guī)程；（2） 設(shè)計一個專用夾具；（3） 編寫設(shè)計說明書。2）設(shè)計基本要求（1） 內(nèi)容完整，步驟齊全。（2） 設(shè)計內(nèi)容與說明書的數(shù)據(jù)和結(jié)論應(yīng)一致，內(nèi)容表達清楚，圖紙準(zhǔn)確規(guī)范，簡圖應(yīng)簡潔明了，正確易懂。（3） 正確處理繼承與創(chuàng)新的關(guān)系。（4） 正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。（5） 盡量采用先進設(shè)計手段。3

5、設(shè)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(shè)計與工裝設(shè)計1基本任務(wù)：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(shè)計說明書一份；2設(shè)計要求：（1）應(yīng)保證零件的加工質(zhì)量，達到設(shè)計圖紙的技術(shù)要求；（2）在保證加工質(zhì)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(chǔ)上，盡可能采用國內(nèi)外新技術(shù)、新工藝

6、、新裝備；（5）工藝規(guī)程應(yīng)正確、完整、簡潔、清晰；（6）工藝規(guī)程應(yīng)滿足規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化要求；（7）夾具設(shè)計保證工件的加工精度；（8）提高生產(chǎn)效率；（9）工藝性好；（10）使用性好；（11）經(jīng)濟性好。3方法和步驟：31生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算與生產(chǎn)類型的確定生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）大批量生產(chǎn) 表1-1生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的關(guān)系321分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性零件的結(jié)構(gòu)工藝分析主要應(yīng)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(yīng)經(jīng)濟合理，重要尺寸精度30，48，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(yīng)盡量簡單；（3

7、）有相互位置要求的表面應(yīng)盡量在一次裝夾中加工；該殼體在加工時，對30和48二孔加工要保證與底面的垂直度在0.05之內(nèi)，故對35和40加工時采用一次定位安裝來加工。33毛坯選擇331毛坯的種類鑄件HT200。332鑄件制造方法的選擇毛坯制造方法應(yīng)與材料的工藝性、零件的結(jié)構(gòu)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(yīng)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(fù)雜表1-2各類毛坯的特點及應(yīng)用范圍333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。34定位基準(zhǔn)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

8、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(cè)未加工，用可調(diào)支撐限制1個自由度。341夾具設(shè)計研究原始資料1、研究加工工件圖樣了解該工件的結(jié)構(gòu)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(shù)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(zhǔn)面的狀況。（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。342擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案1 確定夾具的類型2 確

9、定工件的定位方式及定位元件的結(jié)構(gòu)工件的定位方式主要取決于工件的加工要求和定位基準(zhǔn)的形狀尺寸。分析加工工序的技術(shù)條件和定位基準(zhǔn)選擇的合理性，遵循六點定位原則，按定位可靠結(jié)構(gòu)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(yīng)的定位元件及結(jié)構(gòu)。（1） 平面定位在夾具設(shè)計中常用的平面定位元件有固定支承可調(diào)支承自位支承及輔助支承，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(shè)計夾緊裝置夾緊機構(gòu)應(yīng)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(shè)計夾緊裝置時必須合

10、理選擇夾緊力的方向和作用點，必要時還應(yīng)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 =1047.45NT=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。夾緊力（大型工件還應(yīng)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(shè)計夾緊裝置的設(shè)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

11、全面考慮工件的結(jié)構(gòu)工藝方法定位元件的結(jié)構(gòu)與布置等因素。要求夾緊裝置動作迅速，操作安全省力，結(jié)構(gòu)簡單易于制造并且體積小剛度好，有足夠的夾緊行程和裝卸工件的間隙。常見的夾緊機構(gòu)有斜鍥機構(gòu)螺旋機構(gòu)偏心機構(gòu)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確定刀具的導(dǎo)向方式或?qū)Φ堆b置表3-49表3-62為常用的對刀元件和導(dǎo)向元件（機械制造技術(shù)課程設(shè)計），供設(shè)計時選用5確定夾具體的結(jié)構(gòu)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

12、） 有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性2） 有足夠的強度和剛度3） 結(jié)構(gòu)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(shè)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)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(yīng)以能完整清晰地表示出整個結(jié)構(gòu)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(yīng)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(dǎo)向?qū)Φ对?）設(shè)計夾緊裝置（

13、4）設(shè)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(shù)要求的標(biāo)注（1）夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和相互位置關(guān)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）對刀元件或?qū)蛟c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(yīng)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(guān)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(guān)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取

14、（下述文中的k為工件相應(yīng)公差）；1）夾具上的尺寸和角度公差取（1/21/5）k；2）夾具上的位置公差?。?/21/3）k；3）當(dāng)加工未注公差工件時取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(guān)公差均應(yīng)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?qū)ΨQ偏差，然后取其值的1/21/5，以確定夾具上有關(guān)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(yīng)符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)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

15、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(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，故存在基準(zhǔn)不重合和誤差B=上表面的尺寸公差，基準(zhǔn)位置誤差Y=下表面的尺寸公差，故定位誤差=B+Y2、 對刀或?qū)蛘`差T3、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）35 擬定工藝路線 （見工藝卡片）351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(shù)要求確定，同時還要綜合考慮生產(chǎn)類型，零件的結(jié)構(gòu)形狀和加工表面的尺寸，工廠現(xiàn)有的設(shè)備情況，工件材料性質(zhì)和毛坯情況等。352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

16、先后順序，零件加工順序是否合適，對加工質(zhì)量，生產(chǎn)率和經(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(zhǔn)先行的原則。對于工序內(nèi)容復(fù)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(zhì)量要求較高的零件，應(yīng)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(zhì)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(zhì)量合理使用機床設(shè)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(yīng)力。熱處理的方法次數(shù)

17、和在工藝路線中的位置，應(yīng)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(diào)質(zhì) 退火） （高頻淬火 滲碳淬火整體淬火去應(yīng)力處理）圖1-4熱處理工序的安排圖（機械制造技術(shù)課程設(shè)計）由圖可得熱處理安排為 毛坯粗加工半精加工精加工 （去應(yīng)力退火 時效去應(yīng)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。353確定加工余量合理確定加工余量對零件的加工質(zhì)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

18、的誤差和缺陷層，影響加工質(zhì)量，造成廢品。故應(yīng)在保證加工質(zhì)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7mm零件基本尺寸鉆7mm7mm深度鉆8mm8mm354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(yīng)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(biāo)注方法基準(zhǔn)選擇中間工序安排等密切相關(guān)，是一項細致的工作。36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(yīng)科學(xué)地嚴(yán)格地選擇切削用量，以充分發(fā)揮高效率設(shè)備的潛力和作用。切削用量的選用與下

19、列因素有關(guān)：生產(chǎn)率，加工質(zhì)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。在綜合考慮上述因素的基礎(chǔ)上，使背吃刀量ap，進給量f ，切削速度v的積最大。一般應(yīng)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(zhuǎn)速n=0=909.5r/min 故選擇 轉(zhuǎn)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.37機床及工藝裝備的選擇1）選擇機床：

20、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(zhì)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(shè)備或設(shè)計專用機床時，應(yīng)根據(jù)具體要求提出設(shè)計任務(wù)書，其中包括與加工工序內(nèi)容有關(guān)的必要參數(shù)，所要求的生產(chǎn)率保證產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)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(yīng)性又要注意新技術(shù)的應(yīng)用，當(dāng)需要設(shè)計專用刀具量具時，也應(yīng)提出設(shè)計任務(wù)書。4、設(shè)計小結(jié)通過殼體課程設(shè)計（包括工藝設(shè)計和夾具設(shè)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(rèn)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(shè)計時都為加工出更好使用的性能。在設(shè)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(guān)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(dǎo)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(shè)計基礎(chǔ)2. 機械設(shè)計手冊3. 金屬工藝學(xué)4. 機械制造工藝學(xué)5. 機床夾具設(shè)計