机制工艺与夹具设计课程设计说明书

1机械制造工艺学与机床夹具设计课程设计设计题目：摇臂座的机械加工工艺规程及夹具设计设计者：所在班级：10机制1班指导教师：尹成龙、方梁菲提交日期：2013年12月安徽农业大学工学院二零一三年十二月2目录机制工艺课程设计任务书………………………………………………3页第1章零件分析…………………………………………………………5页1.1零件的作用……………………………………………………5页1.2零件的工艺分析………………………………………………5页第2章确定毛坯、绘制毛坯简图………………………………………6页2.1选择毛坯………………………………………………………6页2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量………………………6页2.3绘制摇臂座锻造毛坯简图…………………………………………7页第3章工艺规程设计……………………………………………………8页3.1定位基准的选择………………………………………………8页3.2拟订工艺路线…………………………………………………8页3.3加工设备及工艺装备的选用……………………………………11页3.4切削用量的计算………………………………………………11页3.5时间定额的计算………………………………………………12页第4章专用铣床夹具设计………………………………………………13页4.1夹具设计任务…………………………………………………13页4.2拟定铣床夹具结构方案与绘制夹具草图……………………13页4.3绘制夹具装配总图……………………………………………15页4.4夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求…………………15页第5章设计总结…………………………………………………………16页参考文献………………………………………………………………17页附件…………………………………………………………………………18页3机制工艺课程设计任务书一、课程设计任务书课程编号课程名称机制工艺与夹具课程设计周数3论文（设计）进度安排◆指导教师布置课程设计任务。明确设计任务，阅读设计任务书和指导书，收集、借阅有关资料、手册。◆对零件进行工艺分析，画出零件图；确定毛坯的制造方式，绘制毛坯简图。◆制定机械加工工艺路线，选择定位基准。◆选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量。◆画出毛坯图，填写工艺过程卡及工序卡。◆针对指定的一道工序，确定该工序夹具设计方案，选择定位元件，计算所需夹紧力，选择夹紧方案。◆绘制夹具装配图。◆绘制夹具零件图。◆整理设计说明书。◆答辩、评定成绩。具体设计方法、步骤见《机械制造工艺学与机床夹具设计》课程设计指导书和《机械制造工艺学》教材。另外主要参考书目：1．机床专用夹具图册2．机械制造装备设计3．机械制造工艺设计简明手册4．机械制造工艺学课程设计指导书5．实用机械加工手册6．实用机械加工工艺手册论文（设计）内容一、设计题目与要求摇臂座工艺规程及夹具设计。年产量为5000件（大批生产）。（零件参考图附后）二、设计内容1．对零件进行工艺分析，画零件图；2．确定毛坯的制造方式，绘制毛坯简图；3．制定零件的机械加工工艺路线，填写机械加工工艺过程卡；4．对指定工序，选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量，填写机械加工工序卡；5．对指定工序进行机床夹具设计计算和机构设计，画夹具装配图；6．对夹具的一个零件设计零件图；7．编写设计计算说明书。要求设计工作要求提交：1．零件图1张（A4）2．毛坯图1张（附在说明书里）3．机械加工工艺过程卡4．机械加工工序卡5．夹具结构设计装配图1张（根据实际情况选择A3或者A2图纸绘制）6．夹具结构设计零件图1张（根据实际情况选择A4或者A3图纸绘制）7．课程设计说明书1份★所有资料最终用档案袋装好上交。4二、设计题目与要求如下图所示摇臂座，材料为HT20-40，毛坯为锻件，试编制零件的机械加工工艺规程及设计加工摇臂座底座A面的铣床夹具。零件图5第1章零件分析1.1零件的作用摇臂座主要作用是：旋转。1.2零件的工艺分析摇臂座共有三组加工表面，它们之间有一定的位置求。现分述如下：1以Φ12.5mm孔为中心的加工表面加工表面包括:Φ12.5mm的孔,Φ24mm平面、底端面(40mm*32mm)、Φ18mm斜面。主要加工表面为底端面。以Φ0035.020+mm的孔为中心的加工表面以Φ0035.020mm的孔及其倒角;Φ34mm两端面。3、以Φ0035.016mm的孔为中心加工表面以Φ10035.016mm的孔及其倒角，Φ28mm两端面。这三组加工表面之间存着一定的位置要求，主要是:(1)、以Φ0035.020mm孔与Φ12.5mm孔底面的平行度公差为0.25mm。（2）、Φ34mm两端面与Φ0035.020孔的垂直度公差为0.08mm。（3）、Φ0035.016mm的孔与Φ0035.020孔的平行度公差为100:0.10。6第2章确定毛坯、绘制毛坯简图2.1选择毛坯摇臂座零材料为HT200—40灰铸铁，生产类型为大批量生产工艺，毛坯采用铸造生产方法。2.2机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定摇臂座零材料为HT200—40灰铸铁，生产类型为大批量生产工艺，毛坯采用铸造生产方法。铸造用采用金属模机械工业砂型，精度等级达到（CT）8—9，毛坯公差1—3mm，加工余量等级为G。查《机械制造工艺设计简明手册》以下简称《工艺手册》表13—1。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸好如下:(1)、铣24mm底面（42mm*32mm）用顶面、铣24mm顶面、侧斜面18mm。毛坯精度等级为9级，查《机械制造工艺设计简明手册》以下简称《工艺手册》表2.2—4，加工余量为3mm。（2）、内孔0035.020mm毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度为8—10，参考《工艺手册》表2.3—9。钻孔:18.0mm扩孔:Ф19.8mmZ=1.8mm铰孔:0035.020mmZ=0.2mm(3)、内孔0035.016mm钻孔:15.0mm7扩孔:Ф15.85mmZ=0.85mm铰孔:0035.016mmZ=0.15mm(4)、34mm两端面的加工余量（保证加工余量的计算长度为0035.024mm）按照《工艺手册》表1.4—8加工余量等级介入8~10级，表2.2-4。2.3绘制摇臂座锻造毛坯简图铸造件尺寸零件尺寸单加工余量尺寸允许偏差偏差74mm670-0.2上3mm下4mm670-0.2±0.829mm24+0.1002.5mm24+0.100±0.521mm16±0.202.5mm16±0.20±0.5由表2.1所得结果，绘制毛坯简图2.3所示。图2.3（毛坯简图）8第3章工艺规程设计3.1定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择行正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1）、粗基准的选择确定基准时除了考虑满足有关的基准选择原则外，还要考虑怎样实现所选择和基准，确定各工序的定位及夹紧方式，夹压（装置）位置和夹紧作用方向。要考虑定位精度要求，当工序基准与工序基准不重合时，要进行工序尺寸换算，分折定位误差，故选Φ24mm上端面为粗基准面，选底端面为精基准。（2）、对摇臂座定位基准的分折主视图:①底面精度，故应先以下端面准，铣上顶面。②其次以上顶面为基准，粗铣下底面。③再以上顶面为基准，精铣下底面④以下底面为基准，粗铣斜Φ18mm。⑤经下底面为基准，钻孔Φ12.5mm。俯视图:⑥由于圆柱面(Φ12.5mm)与底座平行,则应以底座为基准粗铣圆柱Φ34mm端面,粗铣圆梯形端面分三个工序。⑦圆柱孔的中心线垂直端面，则应以端面为基准对孔进行钻、扩、铰，其中应换钻头，以达到相应的精度。⑧再以孔中心线为基准，精铣圆柱端面。注意:倒角与钻、扩、铰同时进行，即为同一个工序3.2拟订工艺路线工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括：确定加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排，以及安排热处理、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等)。它不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上，提出工艺方9案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。1．表面加工方法的确定根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查《机械制造工艺学与机床夹具设计》课程设计指导书相关表格，确定拨叉零件各表面的加工方法，如表3.1所示。表3.1摇臂座零件各表面加工方案加工表面尺寸及偏差尺寸精度等级表面粗糙度加工方案备注铣Ф24mm上端面离A面01.054mmIT6Ra20μm粗铣—半精铣铣Φ24mm底端面(40mm*32mm)离A面04.032mmIT10Ra5μm粗铣—半精铣-精铣钻12.5mm孔M8-6HIT6Ra20μm钻—扩—粗—精铰铣Ф34mm两端面035.0024mmIT10Ra5μm粗铣—半精铣铣Ф28mm两端面16±0.20mIT10Ra5μm粗铣—半精铣035.0020mm孔M8-6H与基准A平行度0.025IT13Ra2.5μm钻—扩—粗—精铰035.0016mm孔M8-6H，与基准B平行度100:0.10IT13Ra2.5μm钻—扩—粗—精铰铣Ф18mm斜端面IT6Ra20μm粗铣—半精铣2．加工阶段的划分该摇臂座加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准(Φ24mm底端面(40mm*32mm)准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；在半精加工阶段，完成摇臂座钻12.5mm孔、铣Ф34mm两端面、铣Ф28mm两端面；在精加工阶段，进行摇臂座精铰035.0020mm孔、035.0016mm孔，精铣Φ24mm底端面(40mm*32mm)加工。3．工序的集中与分散选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。4．工序顺序的安排(1)机械加工工序安排10遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——摇臂座Φ24mm底端面(40mm*32mm)；遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原则，初拟拨叉机械加工工序安排如表3.2所示。表3.2摇臂座机械加工工序安排（初拟）工序号工序内容简要说明10铣Ф24mm上端面“先基准后其他”20半精铣Φ24mm底端面(40mm*32mm)“先基准后其他”、“先面后孔”、“先主后次”30钻12.5mm孔“先面后孔”、“先主后次”40铣Ф34mm（035.0024mm）两端面先面后孔”、“先主后次”50铣Ф28mm(16±0.20mm)两端面“先面后孔”、“先主后次”60钻、扩、铰035.0020mm孔“先面后孔”（精加工开始）70钻、扩、铰035.0016mm孔“先面后孔”“先粗后精”80铣Ф18mm斜端面“先粗后精”90精铣Φ24mm底端面(40mm*32mm)“先粗后精”(2)辅助工序加工后安排去毛刺和检验工序。综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：基准加工——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——主要表面精加工。5．确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟定拨叉的工艺路线如表3.3所示。表3.3摇臂座机械加工工艺路线（修改后）工序号工序内容定位基准10铣Ф24mm上端面Φ24mm底端面(40mm*32mm)20半精铣Φ24mm底端面(40mm*32mm)Ф24mm