支架加工工艺及夹具设计说明书.pdf

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1、1 设计（论文） 题目支架零件的机械加工工艺及夹具设计 所属系部机械工程系所属专业机械设计与制造 所属班级学号 学生姓名指导教师 起讫日期 2 摘要 本文是对支架零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯 的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件 的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对填料箱盖零件的两 道工序的加工设计了专用夹具. 机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并 且有专业的工厂进行生产。 而广泛用于批量生产， 专为某工件加工工序服务的专用夹具， 则需要各制造厂根据工件加工工艺自

2、行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计磨 中心孔夹具。 关键词：支架，加工工艺，加工方法，工艺文件，夹具 Abstract This paper is on the bracket parts processing application and processing technology and analysis, including the parts of the plan, the choice of blank, the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting c

3、onditions, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. In addition to the stuffing box cover part two process designing special fixture. Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been

4、standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, specially for a workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of

5、 design of fixture for grinding center. Key words: scaffold, processing technology, processing method, process documentation, fixture 目录 摘要 错误！未定义书签。 ABSTRACT 错误！未定义书签。 目录 错误！未定义书签。 1 绪 论 错误！未定义书签。 2 零件的分析 错误！未定义书签。 2.1 零件的工艺分析 错误！未定义书签。 2.2 零件的工艺要求 错误！未定义书签。 3 工艺规程设计 错误！未定义书签。 3.1 加工工艺过程 错误！未定义书签。

6、3.2 确定各表面加工方案 错误！未定义书签。 3.2.1 考虑因素 错误！未定义书签。 3.2.2 加工方案的选择 错误！未定义书签。 3.3 确定定位基准 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 3.4 工艺路线的拟订 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 3.5 零件的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 3.6 确定切削用量及基本工时（机动时间） 错误！未定义书签。 3.7 时间定额计算及生产安排 错误！未定义书签。 4 钻直径 14 的孔夹

7、具设计 错误！未定义书签。 4.1 概述 错误！未定义书签。 4.2 方案设计 错误！未定义书签。 4.3 定位基准的选择 错误！未定义书签。 5 4.4 切削力和夹紧力的计算 错误！未定义书签。 4.5 定位误差分析 错误！未定义书签。 4.6 导向装置设计 错误！未定义书签。 4.7 夹具设计及操作说明 错误！未定义书签。 5 铣直径 54 端面设计 错误！未定义书签。 5.1 设计要求 错误！未定义书签。 5.2 夹具设计 错误！未定义书签。 5.2.1 定位基准的选择 错误！未定义书签。 5.2.2 切削力及夹紧力的计算 错误！未定义书签。 5.3 定位误差的分析 错误！未定义书签。

8、5.4 夹具设计及操作的简要说明 错误！未定义书签。 总 结 错误！未定义书签。 参考文献 错误！未定义书签。 致谢 错误！未定义书签。 1 绪 论 机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生 产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经 济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手 段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的 质量的重要保证的重要依据。 在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。 而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳 动强度、降低生产成本而在机床上用以

9、装夹工件的一种装置，其作用是使工件 相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们 的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中， 常采用专用夹具。 而本次对于零件加工工艺及夹具设计的主要任务是： 完成零件零件加工工艺规程的制定； 完成专用夹具的设计。 通过对零件零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主 要加工面和加工粗、精基准，从而制定出零件加工工艺规程；对于专用夹具的 设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据切销力的大小、 批量生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。 2 零件的分析 2.1 零件的工艺分析 支架是一个很重要的零件

10、，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但 其加工孔和底面的精度要求较高，此外还有支架端面要求加工，对精度要求也很 高。零件的底面、中心孔38孔粗糙度要求都是6.1Ra，所以都要求精加工。 其中心孔有同轴度公差要求因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度， 以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作 寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。 2.2 零件的工艺要求 一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性， 也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的 劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加

11、 工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。 图 2.1 零件零件图 该加工有七个加工表面：平面加工包括零件底面、底部平面；孔系加工包 括大、小头孔、小孔。 以平面为主有： 零件底面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是2.3Ra； 6 支 架 小端面 的粗 、精 铣加 工 ， 其 粗 糙 度 要 求 是 2.3Ra。 孔系加工有：38粗、精镗加工，其表面粗糙度为2.3Ra； 小孔钻铰加工2.3Ra 零件毛坯的选择铸造， 因为生产率很高， 所以可以免去每次造型。单边余 量一般在13mm，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。因其 年产量是中批量生产。 上面主要是对零件零件的结构、加

12、工精度和主要加工表面进行了分析，选 择了其毛坯的的制造方法为铸造和中批的批量生产方式，从而为工艺规程设计 提供了必要的准备。 3 工艺规程设计 3.1 加工工艺过程 由以上分析可知，该零件零件的主要加工表面是平面、孔系。一般来说， 保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于零件来说，加 工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的 相互关系以各尺寸精度。 由上面的一些技术条件分析得知：零件的尺寸精度，形状精度以及位置关 系精度要求都不是很高，这样对加工要求也就不是很高。 3.2 确定各表面加工方案 一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺

13、性，也 就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时使加工的劳 动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计零件的 加工工艺来说，应选择能够满足平面孔系和孔加工精度要求的加工方法及设备。 除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足 精度要求及生产率的条件下，应选择价格较低的机床。 3.2.1 考虑因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求， 选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择， 在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小 批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工， 7 在小

14、批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有 色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况， 同时也应考虑不断改进现有加工方法和 设备，推广新技术，提高工艺水平。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求， 工件形状和重量等。 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方 法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为 IT6，表面粗糙度为 Ra0.63m ，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准 备工

15、序可为粗车半精车淬火粗磨。 3.2.2 加工方案的选择 由参考文献 3 表 2.1 12 可以确定，平面的加工方案为：粗铣精 铣（79ITIT） ，粗糙度为 a R 6.30.8 ，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可 以较小。 由参考文献 3 表 2.1 11 确定，40H7孔的表面粗糙度要求为6.3 ， 则选择孔的加方案序为：粗镗精镗。 小孔钻铰孔加工方法： 因为孔的表面粗糙度的要求6 .1Ra，所以我们采用钻扩铰的加 工方法。 小头端面的加工方法是： 因孔两侧面表面粗糙度的要求较高，为6.1Ra，所以我们采用粗铣 精铣。 3.3 确定定位基准 选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足

16、够的余量，使不加 工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 粗基准选择应当满足以下要求： 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工 面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选 择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、 外形对称、少装夹等。 8 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面 是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床 身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的 余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 应选择加工余量最小的表面

17、作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加 工余量。 应尽可能选择平整、 光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位 准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需 经初加工。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证零件在整个 加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从零件零件图分析可知，主要是选 择加工零件底面的装夹定位面为其加工粗基准。 基准重合原则。 即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定 位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则， 应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证 各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误

18、差，并且各工序所采用的夹具 比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为 定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书 表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 互为基准的原则。 选择精基准时， 有时两个被加工面，可以互为基准反 复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准 磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。 自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择 加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此 外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。 此外，还应

19、选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳 固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证零件在整个 加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从零件零件图分析可知，它的底平 面，适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够，如 果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统 一的基准定位的要求。至于两侧面，因为是非加工表面，所以也可以用44的 孔为加工基准。 9 选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹 准。 3.4 工艺路线的拟订 对于中批量生产的零件，一般总是

20、首先加工出统一的基准。零件的加工的 第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工零 件底面底部平面。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。 确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设 备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： 工序分散原则 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的 机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不 高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中原则 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人 数

21、和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证 这些表面间的相互位置精度。 使用设备少， 大量生产可采用高效率的专用机床， 以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费 事，生产准备工作量大。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但 由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具 组织流水线生产。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在8090 c的含 0.4%1.1% 苏打及 0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证 零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 mg

22、200 。 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个 不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序 分散。 工序集中的特点 工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数 和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这 些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床， 10 以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费 事，生产准备工作量大。 工序分散的特点 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备，简单的 机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换

23、容易。对工人的技术水平要求不 高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具 体情况进行综合分析决定采用那一种原则。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但 由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具 组织流水线生产。 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突 出， 即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量， 从而可取的良好的经济效果。 零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： 粗加工阶段 粗

24、加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条 件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷， 予以报废或修补，以免浪费工时。 粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提 高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生 的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 IT11IT12。粗糙度为 Ra80 100m 。 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备， 保证合适的加工余量。 半精加工的公差等级为IT9IT10。 表面粗糙度为 Ra10 1.25 m

25、 。 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量, 主要目的是保证零件的形状位置几 精度, 尺寸精度及表面粗糙度, 使各主要表面达到图纸要求. 另外精加工工序安 排在最后 , 可防止或减少工件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工 精度精加工的加工精度一般为IT6IT7，表面粗糙度为Ra10 1.25m 。 11 此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质 的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精 度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型

26、零件往往不严格划分阶 段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不 把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表 面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就 要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。 在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产 可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产 成本，拟订三个加工工艺路线方案。 方案一： 1、铸造 2、时效处理 3、粗镗 38 孔 4、精镗 38 孔 5、车 46 端面 6、车 34 端面 7、铣削 54 左端面 8、铣削 54 右端面 9、铣削左凸台 10、铣削右凸台 11、铣削支架小端顶部凸台 12、钻支架小端顶部孔6 13、钻沉头孔 14、钻14 孔 15、倒角 14 孔 16、终检 17、清洗入库 方案二： 1、铸造 2、时效处理 3、车 46 端面 4、车 34 端面 12 5、铣削 54 左端面 6、铣削 54 右端面 7、铣削左凸台 8、铣削右凸台 9、铣削支架小端顶部凸台 1