支架零件夹具-本科毕业论文.doc

西安航空职业技术学院 毕业设计论文摘 要随着机械制造业的不断发展，社会对生产率的要求也越来越高，因此，大批量生产成为时代的需求，而组合机床就可以满足这一需求，我们有必要来研究他。另外，支架是主要起支撑作用的构架，承受较大的力，也有定位作用，使零件之间保持正确的位置。因此支架加工质量直接影响零件加工的精度性能，我们有必要对其进行研究。机械制造毕业设计涉及的内容比较多，它是基础课、技术基础课以及专业课的综合，是学完机械制造技术基础（含机床夹具设计）和全部专业课，并进行了实训的基础上进行的，是我们对所有课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们三年大学生活中占有重地位。本次毕业设计使我们能综合运用机械制造的基本理论，并结合生产实践中学到的技能知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件（支架）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。关键字：机械制造；毕业设计；零件；ABSTRCT With the continuous development of mechanical manufacturing, society is becoming more and more high to the requirement of productivity, therefore, the mass production as the demand of The Times, and the modular machine tool can meet the demand, it is necessary for us to study him. In addition, the fabric of the bracket is the main supporting role, bear greater force, also has the role positioning, kept between parts in the right place. Therefore support the processing quality directly affects the precision of parts processing performance, it is necessary for us to study.Machinery manufacturing as the content of graduation design is more, it is a basic course, integrated technology basic course and specialized course, is to learn the mechanical manufacturing technology base (including machine tool fixture design) and all specialized courses, and on the basis of the practice, it is our of all courses a total review of in-depth comprehensive, is also a theory with practical training, therefore, it has heavy in our three years of university life.The graduation design enables us to the basic theory of the integrated use of machinery manufacturing, learned skills, knowledge and combined with production practice, independently analyze and solve process problems, a preliminary design with a moderately complex parts (stent) process planning ability and by using the basic principle and method of fixture design, draw up jig design, complete the ability of fixture design, is familiar with and use the relevant manuals, charts, and other technical data and writing technical documents such as a chance to practice basic skills. Keywords: Mechanical manufacturing; Graduation design; parts目 录序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2零件的工艺分析 2二. 工艺规程设计32.1确定毛坯的制造形式 42.2基面的选择 42.3制定工艺路线 62.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 82.5确定切削用量及基本工时 9三 夹具设计 123.1问题的提出123.2定位基准的选择123.3切削力及夹紧力计算133.4定位误差分析163.5夹具设计及简要操作说明16总 结19致 谢21参考文献 22序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。支架零件的加工工艺规程及钻孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一、 零件的分析1.1 零件的作用支架是起支撑作用的构架，承受较大的力，也具有定位作用，使零件之间保持正确的位置。1.2 零件的工艺分析 该零件材料选用灰铸铁，生产类型为中批生产。主要加工表面为M和N两面以及加工45mm的孔，65mm外圆，钻4个11mm的孔。 (1)选用灰铸铁H20-40，硬度170220HB，可承受大负荷，磨损无关重要，变形很小，经过正火处理。灰铸铁件的牌号和应用范围如表1-1所示。（2）未标注圆角半径为R3mm。（3）加工表面不应该有毛刺、裂缝、结疤、夹渣等缺陷，并应清理清洁。（4）所有加工表面应光洁，不可有裂缝、压痕、毛刺、气孔、凹痕以及非金属夹杂物。（5）上下表面应与中心孔轴线保持一定的垂直度和平面度，M、N两表面加工粗糙度为12.5，8的销栓孔粗造度1.6，11的孔粗糙度12.5.（6）在加工之前进行人工时效热处理，对毛坯预备性热处理，为降低零件硬度，在精加工阶段的磨削加工前进行淬火处理，淬火后工件硬度提高且易变形。表1-1 灰铸铁件的牌号和应用范围牌号硬度HB应用范围工作条件用途举例HT10-26170（1）负荷极低（2）磨损无关重要（3）变形很小盖、外罩、油盘、手轮、手把、支架、坐板、重锤等形状简单、不重要的零件，这些铸件通常不经试验即被采用，一般不需要加工，或者只需经过简单的机械加工。HT15-33150200（1）承受中等载荷的零件（2）摩擦面间的压力490KPa(1)一般机械制造中的铸件，如支柱、坐板、齿轮箱、刀架、轴承座、轴承滑座、工作台，齿面不加工的齿轮和链轮，汽车、拖拉机的进气管，排气管、液压泵进油管等；（2）薄壁（重量不大）零件，工作压力不大的管子配件，以及壁厚30mm的耐磨轴套等；（3）圆周速度为612m/s的带轮以及其他符合左列工作条件的零件。HT20-40170220(1)承受较大负荷的零件（2）摩擦面间的压力490KPa（大于10t的大型铸件1470 Kpa）或需经表面淬火的零件（3）要求保持气密性以及韧性的零件（1）一般机械制造中较为中重要的铸件，如气缸、齿轮、链轮、棘轮、衬套、金属切削机床床身、飞轮等；（2）汽车、拖拉机的汽缸体、汽缸盖、活塞、制动毂、联轴器盘、飞轮、离合器外壳、分离器本体、左右半轴壳等；（3）承受7840KPa以下中等压力的液压缸、泵体、阀体等；（4）汽油机和柴油机的活塞环；（5）圆周速度为1220m/s的带轮以及其他符合左列工作条件的零件。HT25-47190240二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式考虑到支架零件的变形，先木模、铸造、热处理去除内应力。2.2 基面的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）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。（2） 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。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 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。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。精基准：考虑到保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以加工后的M、N表面.1为主要的定位精基准。2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。具体加工路线如下： 1木木模2铸铸造3热处理回火4铣铣平面N及两个表面粗糙度为12.5的侧面，至尺寸265铣铣平面N，至尺寸256铣铣平面M、65mm外圆及端面，端面尺寸至247钻、扩、铰、钻、扩、铰、45mm孔8钻钻四个11mm孔9车45mm孔一端倒角10车45mm孔另一端倒角11热处理淬火12去毛刺13终检14入库分析：为了提高效率，尽量减少零件的装夹定位，如同一平面上孔加工在一次装夹就完成加工要求，使工序集中，节约时间，提高了生产率，按机械加工安排原则，合理的拟定工艺路线。 孔的加工方案序号加工方案经济加工精度等级（IT）加工表面粗糙度Ra/m适用范围1钻111212.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工非铁金属（但粗糙度稍高），孔径20mm。2钻-铰893.21.63钻-粗铰-精铰781.60.84钻-扩1112.56.3加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工非铁金属（但粗糙度稍高），孔径20mm。5钻-扩-铰893.21.66钻-扩-粗铰-精铰71.60.87钻-扩-机铰-手铰670.40.18钻-（扩）-拉（或推）791.60.1大批量生产的中、小零件的通孔2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定支架零件材料为灰铸铁生产类型为大批量生产。1、 不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差。2、 外圆由于外圆要与其他接触面接触，查相关资料知余量留2.5mm比较合适。2.5 确定切削用量及基本工时1）工序4，铣N及两个表面粗糙度为12.5的侧面，保证总高，fz =0.08mm/齿（参考切削手册），切削速度：参考有关手册，确定V =0.45m/s。即27m/min，采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw =225mm，齿数z=20，则ns =38r/min,现采用X6130万能升降台铣床，根据机床使用说明书，取nw =37.5r/min,故实际切削速度为：V =dwnw/1000=22537.5/1000=26.5m/min当nw =37.5r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为：Fm =fzznw =0.082037.5=60mm/min查机床说明书，刚好有fm=60mm/min,故直接选用该值，切削加工时，由于是粗铣，利用作图法，可得出行程刀刃口宽20mm，L=260mm=360mm，则机动加工时间为：Tm =L/fm =360/60min=6min2) 工序5，铣平面N至尺寸，切削用量同上。3) 工序6，铣平面M至尺寸，切削用量同上。4) 工序7，钻、扩、铰、45mm孔根据有关手册的规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取f=(1.21.8)f钻 =(1.21.8) 0.650.75=0.5850.87mm/r根据机床说明书，选取f=0.57mm/r,则V=（1/21/3）V钻 =（1/21/3）12=64m/min则主轴转速为n=51.634r/min,并按机床说明书取nw =68r/min,实际切削速度为：V=dwnw/1000=3768/1000=7.9m/min切削工时，L=12mm,Tm = L/nwf=12/680.57=0.31min粗铰45孔，参考有关资料，取铰刀的切削速度 Vc=0.3m/s=18m/min,由此计算出转速为：n=1000V/d=1000*18/*30=191.08r/min 按机床实际转速取n=200r/min,则实际切削速度Vc =dn/1000=*30*200/1000=18.84m/min=0.314m/s切削工时：L=70mm，Tm =2L/nVc=2*70/200*0.314=2.23min5)工序8，钻四个11的孔，切削用量同上。6)工序9，内孔倒角C1（C端面处），选卧式车床C620-1，据手册及机床取f1 =0.08mm/r,当采用高速钢车刀时，根据一般资料，确定切削速度V=16m/min,则ns =1000V/d=1000*16/*30=159.1r/min按机床说明书取nw =120r/min,则此时切削速度为：V =dnw/1000=11.3m/min切削工时：L=2mm，则Tm = L/nwf =2/120*0.08=0.21min 7)工序10，内孔倒角另一端面同工序9，切削工时：Tm =0.21min三、 夹具设计在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或检测的装置。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。3.1问题的提出 在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹定位工件的装置称为机床夹具，简称夹具。本夹具主要用于钻45孔的钻模。在本工序中，除了保证孔本身的尺寸精度和粗糙度以外，还应保证孔的轴线对M面的垂直度不大于0.04mm。3.2定位基准的选择基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。2. 工艺基准零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。（1）装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。（3）工序基准在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。（4）定位基准工件定位时所采用的基准，称为定位基准。按照基准重合原则，加工45mm孔时，应该选择M面为定位基准。因M面较小，定位不可靠，考虑到加工的方便和使夹具结构简化，定位时以N面为宜。3.3切削力和夹紧力的计算确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获得良好的效益。（1）计算此夹紧机构的夹紧力，单个螺旋夹紧产生的夹紧力按下公式计算：W0=QL/【rtan1+rztan（+2）】（式中W0 单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N）； Q 原始作用力（N）； L 作用力臂（mm）； r螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm），其值视为螺杆端部的结构形式而定； 1 螺杆端部与工件间的摩擦角；2螺旋副的当量摩擦角（）； rz 螺纹中经之半（mm）； 螺纹升角。） （2）计算公式中各项的值确定原始作用力Q的值：由于是手动的简单装置，根据经验选择Q =65N。确定L的值：作用力臂即为螺钉上手柄的长度，L取为100mm。确定r的值：由于夹紧装置是圆周线接触式，则螺杆端部与工件间的当量摩擦半径查资料取为6.9，即r=6.9。确定1和2的值：螺杆端部与工件间的摩擦角1和螺旋副的当量摩擦角2取值如4-10所示：表4-10螺纹形状三角螺纹梯形螺纹方牙螺纹螺纹牙形半角301502=arctan（tan2/cos9050850832注：tan2 =0.15，2为螺旋副的摩擦角（）。 确定rz和的值，由表4-11所示：公称直径/mm螺距P/mm中经之半rz/mm升角121.755.43152261.55.5132291.255.5942215.6751361426.35052521.56.51326116.6751221627.35052291.57.51314917.675111注：=arctan（nP/2rz），n为螺纹线数。（3）计算夹紧力 由（1）和（2）可以计算出夹紧力：W0 = QL/【rtan1+rztan（+2）】= 65190/【 6.9 0.15+ 7.3505tan（229+ 850）】= 4928N本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3.4定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 定位销外圆直径公差（mm）。心轴水平放置时定位分析图3.5夹具设计及操作的简要说明采用心轴定位，采用开口压板快速夹紧，即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用可换钻套，第一个钻套用于钻底孔，第二个钻套用于钻铰锥孔，在生产中可以迅速更换，且当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以换上新的钻套。保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产 装配图附图如下总 结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕业设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，付老师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在付老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢！致 谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师付老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向付老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年第 21 页 共 25 页