溜板工艺极其挂架式双引导镗床夹具模板.doc

毕业设计说明书

设计题目溜板工艺极其挂架式双引导镗床夹具

学生姓名

指导老师 张 良 职称 讲 师

评阅老师 ________________ 职称_______

______________ 职称_______

年 月 日

目录

序言 ------------------------------------------------- 3
第一章 零件分析 ---------------------------------- 4
1.1 零件工艺分析 ------------------------------------------ 4
1.2 零件安装过程 ----------------------------------------- 4
第二章 确定零件毛坯制造形式------------------------- 6
第三章 制订工艺路线 ------------------------------ 6
3.1 各关键表面工序安排 ------------------------------- 6
3.2 确定工艺路线 -------------------------------------------- 6
3.3 零件加工工艺过程分析 ------------------------------------ 8
3.4 确定工艺路线 -------------------------------------------- 9
第四章 夹具设计 ----------------------------------- 13
4.1 对夹具机构具体分析 -------------------------------------- 13
4.2 镗孔夹具设计方案------------------------------------------- 15
4.3 计算夹紧力并确定螺杆直径 -------------------------------- 15
第五章 致谢 ----------------------------------------- 16
第六章 参考文件 ------------------------------------- 17

序言
毕业设计是在完成了制造工艺学(含机床夹具设计)和大部分专业课,并进行了生产实习基础上进行一个关键步骤.这次设计使我能够综合利用机械制造工艺学中基础理论,并结合生产实习中学道实践理论知识,独立地分析和处理工艺问题,初步含有了设一个中等复杂程序工艺规程能力和利用夹具设计基础原理和方法.拟订夹具设计方案,完成夹具结构设计能力,也是熟悉和利用相关手册,图表等技术资料及编写技术文件等技能 一次全方面实践机会,为以后从事工作打下良好基础
因为我能力所限,经验不足,设计中还有很多不足之处,敬请各位老师多多指教.

第一章 零件分析
1.1 零件工艺分析

由图可知，零件材料为HT20-40，该材料总来说比含有同类型基体灰口铸铁或可锻铸铁含有更高机械性能，尤其是球墨铸铁拉伸屈服极限是较高，这是其宝贵性能，球墨铸铁也含有灰口铸铁很多优点，（如铸造性好、减磨性好、切削加工性好，缺口敏感性……等）而且一些性能优于灰口铸铁或锻钢。如疲惫强度比灰口铸铁大0.5-1倍以上，而和中碳钢相近，耐磨性比灰口铸铁好，而大大优于表面淬火钢。在经济方面则比钢显著优越。另外，球墨铸铁还比一般灰口铸铁有很好热处理工艺性，钢多种热处理抵达全部能适适用于球墨铸铁，并能取得显著效果。
该零件关键加工为：溜板上孔45H9、φ42H9、φ56mm、φ70mm和台阶面。

1.2 零件安装过程
先将工件下平面A置于镗床工作台上，再将镗模放在工件H面上，挪正相对位置后，将两定位销4分别插入工件两定位孔φ62H7中。拧紧四个螺钉9，使镗模固定于工件上，此时必需检验两定位销4在孔φ62H7和φ62H7槽中能否轻轻转动，假如任何一定位销不能转动，说明工件安装时移位，必需重新调整。
工件安装后，需找正镗模支架上校正面G，使其和镗床主轴平行，再用压板将工件固定在回转工作台上。因为工件同轴上四孔间距较大，为缩短镗杆长度，采取调头镗铰方法加工。
1、 孔加工
溜板大小有空加工是溜板加工中关键工序，尤其是大头孔加工是溜板个部位加工中要求最高部位，直接影响溜板成品质量，通常先加工小头孔，后加工大头孔，合装后再同时精加工大、小孔，小头孔小，锻坯上不锻出预孔，所以小头孔首道工序为钻削加工。加工方案多为：钻—扩（拉）--镗（铰）
不管采取整体锻还是分开锻，大头孔全部会锻出预孔。所以大头孔首选工序全部是粗镗（或）扩，大头孔加工方案多为：（扩）粗镗—半精镗—精镗
在大、小头孔加工中，镗孔是确保精度关键方法。因为镗孔能够修正毛坯和上道工序造成孔歪斜，易于确保空和其它孔或平面相互位置精度，即使镗杆尺寸受到孔径大小限制，不过溜板孔径通常不会太小，且孔深和孔径比皆在1左右，这个范围镗孔工艺性最好，镗杆悬伸短，刚性也好。
2、 台阶面加工
溜板两端面是溜板加工过程中最关键定位基准面，而且在很多工序中使用，所以应该先加工它，而且伴随工艺过程进行要逐步精化其几转，以提升其定位精度。大批大量生产多采取拉削和磨削加工；成批生产多采取铣削和磨削。
铣两端时，为确保两端面对称于杆身轴线，应以杆身定位。铣削时候多采取下面铣削方法：一个是在专用铣床上装两把硬质合金端铣刀盘，工件装夹在回转工作台上做低速回转进给运动，粗精铣同时进行，只是切深不一样，加工完另一个面，转过180度再加工另一端面；另一个铣削方法是在专用四轴龙门铣床上用四把端铣刀从两端方向同时铣削大、小头两端面。
两端面磨削加工，通常在立轴平面磨床上用砂轮端面进行磨削，生产率较高。在大量生产中，可采取双端面磨床进行磨削，以确保两端面知道平行度和高生产率。

第二章 确定零件毛坯制造形式
因为溜板要求有较高强度和刚度，和良好耐磨性和疲惫强度，材料选为球墨铸铁。因为球墨铸铁，价格较低，轻易加工，同时确保良好化学成份和机械性能，均匀性及表面质量，塑性和韧性全部比较高。
因为溜板在工作中承受冲击性动载荷，为了使金属纤维尽可能不被切断，非加工表面对称均匀，使零件工作可靠。所以应选择锻件。因为该零件轮廓尺寸不大，生产类型为大量生产，又考虑到零件加工条件要求较高。为了确保加工质量、提升生产率、降低成本、降低工人劳动强度，确定采取模锻成型。

第三章 制订工艺路线
3.1 各关键表面工序安排
1) 两端面：粗铣、精铣、磨。
2) 小头孔：钻孔、粗镗、半精镗、精镗。
3) 大头孔：粗镗两次、半精镗、精镗、珩磨。
4) 螺栓孔：钻、扩、铰、推。
3.2 确定工艺路线
序号
工序名称
1、
铸造、调质、酸洗、探伤
2、
粗铣大小头两端面
3、
精铣大小头两端面
4
钻镗小头孔、锪小头孔倒角
5
铣大头孔两侧定位面
6
粗铣螺栓台面
7
精铣螺栓台面
8
检验
9
切开本体和盖及打字头
10
粗镗大头孔及单面倒角
11
去毛刺及去磁
12
钻、扩、铰螺栓孔
13
螺栓孔倒角
14
清洗、检验
15
装配工艺螺栓
16
磨大头端面
17
半精镗大头孔
18
大头孔倒角
19
钻小头油孔
20
精镗小头孔及半精镗大头孔
21
松开螺栓，消除内应力
22
去毛刺，压装铜套
23
精镗铜套孔及大头孔
24
滚压小头孔
25
珩磨大头孔
26
检验
27
卸下工艺螺栓，装配成品螺栓
28
称重量分组配对及打印字头
29
人工清理，成品检验

此种方案含有以下特点：
安排工艺过程时把各关键粗、精加工工序分开，即把粗加工安排在前，半精加工安排在之间，精加工安排在后面，这么避免了因为粗加工工序切削余量大，切削力、夹紧力肯定大，加工后轻易产生变形，如：内应力引发变形；夹紧力较大引发变形；切削温度过高引发变形；工艺系统热变形等影响。粗、精加工分开后，粗加工产生编写能够在半精及精加工中达成修正，就能最终达成零件技术要求。同时，还能合理使用设备，确保加工质量。在粗加工各表面后可和早发觉毛坯缺点。避免损失更多工时和费用。
定位基准选择：
溜板加工作为精基准边面是大端面、小头空和两侧定位面，而作为精基准边面应该提前加工完。在选择粗基按时候考虑关键是怎样确保各加工表面有足够余量，使不加工表面尺寸、位置符合图纸要求。所以根据粗基准来加工两端面——精基准。溜板大、小头端面和同侧小头端面不在一个平面上，用这么不等高作定位基准，肯定会产生定位误差，制订工艺时候，能够先把大小头作成一样厚度，这么避免了上述缺点，而且因为定位面积大，使得定位愈加可靠。而到加工最终阶段才铣出这个接替面。在溜板加工过程中定位基准满足基准重合标准，降低了因基准不重合而产生定位误差，提升了定位精度。定位基准选择还满足基准统一标准，简化了工艺过程制订，使夹具设计、制造简单、降低成本。

3.3 零件加工工艺过程分析
（一） 加工阶段划分和加工工序划分
（二） 溜板本身刚度比较低，在外力作用下轻易变形；溜板是木煅件，孔加工余量比较大，切削加工时易产生残余应力，有残余应力存在，就会有变形倾向，所以安排加工工序时，应把个表面粗，精加工表面分开。这么粗加工变形就能够安排在半精加工中得到修正；半精加工中变形就能够在精加工中得到修正，最终达成零件技术要求。如大头孔进行粗镗加工标准，溜板和体加工后半精镗大头孔，在工序安排上先加工基准，去端面铣，磨工序放在加工过程前面。
（三） 溜板加工工艺可分为以下三个阶段：
1. 粗加工阶段
粗加工阶段有是合并前加工阶段，基准面加工，包含辅助基准面加工，准备溜板体及盖合并所进行加工，如二者对口面铣，磨等。
2. 半精加工阶段
半精加工阶段也是溜板体和盖合并加工，如精磨两平面，半精镗大头孔几孔口倒角等，总而言之，是为精加工大小，小头孔做准备阶段。
3. 精加工阶段
精加工阶段关键是确保最终溜板体关键表面—大，小头孔全部达成图纸要求阶段，如珩磨大头，精镗小头孔等。

3.4 确定工艺路线
溜板加工过程中，各加工工序组合基础上是根据工序分散标准进行，因为溜板形状复杂，要加工表面不便于集中加工，为了适应大批量生产快节奏，必需在各工序采取高效率专用机床和夹具，以提升生产率，确保加工质量。使各工序时间趋于平衡，按一定节拍组织流水生产。即使现代生产发展趋于工序集中，但工序分散在大批量生产中仍应用广泛。
五、确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸
溜板材料为球墨铸铁，毛坯重量为6.95K g
机械加工余量对工艺过程有一定影响，余量不够，不能确保零件加工质量。余量过大，不仅增加机械加工劳动量，而且增加了材料、刀具、能源消耗，从而增加了成本。所以必需合理安排加工余量。
本设计采取查表法确定各表面加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸。
（1） 大头孔加工余量及工序尺寸确实定
由[1]表5——69 珩磨a=0.08mm
由表5——68 精镗a=0.4mm
由[1]表5——60及[2]表1——31参考取
粗镗 a=3 mm 半精镗ai=2mm a2=0.52mm
工序名称
工序间余量
最小极限尺寸
工序尺寸及偏差
珩磨
0.08
81
81+0.0210
精镗
0.4
70.92
70.92+0.0220
半精镗
0.52
70.52
70.52+0.054
半精镗
2
70
70+0.14
粗镗
3
78
78+0.35
毛坯孔

75

以上各序公差等级由[2]表2——1查

（2）小头孔余量及工序尺寸确实定
由[2]表5——68 精镗a=0.2mm
半精镗参考工厂取a=1.8mm
工序尺寸及公差计算；
工序名称
工序间余量
最小极限尺寸
工序尺寸及偏差
精镗
0.2
20
20+0.030
半精镗
1.8
19.8
19.8+0.12
钻孔

18（盲孔）

毛坯孔

（2） 大、小头端面加工余量及工序尺寸确实定
由[2]表1——52查总余量A=2.75-2=5.5mm
[1]表5——72精磨a=0.2mm
精铣 a=1.0mm
粗铣 大头 A－2×0.2－2 ×1.0=3.1 取 a=3.6 mm 小头
A －2 ×1.0=3.5mm 取 a=3.5mm
工步1.镗小头孔至φ20+0.0230 Vw=3.14×53×90/60×1000=0.25m/s

a)刀具:YT15镗刀
b)量具:塞规
c)切削用量:ap=0.9mm
f=0.4mm/r<表3-123>
v=0.95m/s<表3-123>
ns=60*1000*0.95/3.14*54.8=331.25r/min
按专用机床选择
nw=330r/min
vw=3.14*54.8*330/60*1000=0.95m/s
工序2.锪小头孔倒角

(1)机床:立式砖床z235
(2)夹具:专用夹具
(3)刀具:56*60锪钻w18cr4v
(4)切削用量:f=0.3mm/r(表3-38)
v=0.25m/s(表3-42)
n=60*1000*0.25/3.14*56=90.13r/min
表查4-5-1
取nw=100r/min
vw=3.14*56*100/60*1000=0.29m/s
工序3.铣大头两侧面
(1) 机床:卧铣x62w
(2) 夹具:专用夹具
(3)量具:卡板
(4)刀具:镶齿套式面铣刀yt15,d=100 z=6
(5)切削用量:ap=1.735mm 表3-25
af=0.1mm/z 表3-28
v=1.5m/s 表3-30
n=1000*60*1.5/3.14*100=286r/min
按机床取nw=300r/min表4-17-1
vw=3.14*100*300/60*1000=1.57m/s
fm=af.z.nw=0.1*6*300=180mm/min
工序4.粗铣螺栓台面
(1) 机床:卧铣x62w
(2) 夹具:专用夹具
(3) 量尺:卡板
(4) 刀具:硬合金三面刃铣刀yt15,d=100,z=8
(5)切削用量:ap=2.25mm
af=0.20mm/z
v=1.8m/s
n=1000*60*1.8/3.14*100=1.96m/s
工作台进给速度fm=af.z.nw=0.2*8*375=600mm/min
工序5.精铣螺栓台面
(1)机床:卧铣x62w
(3) 夹具:专用夹具
(4) 量板:卡板
(5) 切削用量:
ap=0.5mm
af=0.13mm/z
v=1.8m/s
n=1000*60*1.8/3.14*100=343r/min
按机床选择
nw=375r/min表4-17-1
vw=3.14*1000*375/60*1000=1.96m/s
工作台进给速度:fm=af.z.nw=0.13*8*375=390mm/min
工序6.切开本体和盖及打字头
(1) 机床:卧式铣床x62w
(2) 夹具:专用夹具
(3) 量具:卡板
(4) 刀具:切口铣刀160*4w18cr4vz=50
(5) 切削用量:ap=4mm
af=0.08mm/z表3-28
v=1.2m/s表3-30
n=1000*60*1.2/60*1000=143.3r/min
按机床取
nw=150r/min表4-17-1
vw=3.14*160*150/60*1000=1.25m/s
fm=af.z.nw=0.08*50*150=600mm/min
工序7.粗镗大头孔及单面倒角
(1) 机床:大头孔粗镗床
(2) 夹具:专用夹具
(3) 量具:塞尺
(4) 刀具:镗刀yt15
(5) 切削用量:ap=1.5mm
f=0.4mm/r
v=1.2m/s
n=1000*60*1.2/3.14*88=260.56m/s
依据机床取
nw=260r/min
vw=3.14*88*260/60*1000=1.2m/s
工序8.钻,扩,铰螺栓孔
(1) 机床:五工位组合机床
夹具:专用夹具
量具:塞尺16.5*27测棒
刀具:16.5钻14.7钻头14.5钻头15.8扩钻16+0.027绞刀
切削用量:钻2-10.5孔
ap=8.25mm
f=0.30mm/r
v=0.25m/s
n=1000*60*0.25/3.14*16.5=289.5m/s
依据机床取
nw=290r/min
vw=3.14*16.5*290/60*1000=0.25m/s
钻2-11孔
ap=7.35mm
f=0.30mm/r
nw=290r/min
vw=3.14*14.7*290/60*1000=0.22m/s
钻2-11.5孔
ap=7.25mm
f=0.30mm/r
nw=290r/min
vw=3.14*14.5*290/60*1000=0.22m/s
扩2-12.5孔
ap=0.65mm
f=0.30mm/r
v=(1/2-1/3)v钻=0.1m/s
n=1000*60*0.1/3.14*15.8=120.9m/s
取nw=290/2=145r/min
vw=3.14*15.8*145/60*1000=0.12m/s
铰2-12孔
ap=0.1mm
f=0.30mm/r
nw=290r/min
vw=3.14×16×290/60×1000=0.25/

第四章 夹具设计
4.1 夹具机构具体分析
1、开口垫圈技术要求.
(1) 锐角倒钝
(2) 表面发蓝或其它防锈处理
(3) 热处理 20渗碳 0.8—1.2mm 淬火HRC50—55
2、对刀块采取圆形对刀块
(1) 材料:20 按GB699—65<<优质碳素结构钢钢号和通常技术要求>>
(2) 热处理 :渗碳深度 0.8—1.2mm HRC58—64
(3) 其它技术条件按GB2259—80<<机床夹具零件及部件技术要求>>
3、调整螺钉
(1) 材料:45 按GB699—65<<优质碳素结构钢钢号和通常技术条件>>
(2) 热处理 HRC40—50
(3) 其它技术条件按GB2259—80<<机床夹具零件及部件技术要求>>
4、定位销
材料：T10A。按GB1298-77《碳素工具钢技术要求》
热处理：T10A。HRC60—64，
20，渗碳深度0.8—1.2HRC60-64
其它技术要求按GB2259—80《机床夹具零件及部件技术要求》
4.2 镗孔夹具设计方案
方案1.
采取一面两销定位,一个圆柱销和一个削边销能够限制六个(自由度即一面两孔定位)这种定位方法简单,夹具结构也很简单,夹紧比较方便, 削边销还可消除过定位带来危害,这种方法只增大连心线方向间隙,不增大关键转角误差,所以定位精度高,
所以选择这种方案很好.
方案 2.
采取双V块夹两个耳朵,能够限制五个自由度，这种方案从原理上分析是合理,不过双V块所夹全部是非加工表面,这么定位精度不高,影响加工精度,故不宜采取这种方案.
4.3 计算夹紧力并确定螺杆直径
因夹具夹紧力和切削力方向大致相同,
实际所需夹紧力F夹和切削力F之间关系为
F夹=KF
式中K为安全系数，
因为夹紧力和主切削力方向一致，所以取K=2
由前面公式可知F=1452N，
所以F夹=1452*2=2904N，
因为有两个压板同时压紧，
所以每个压板承受F夹=1452N，
又因为每个压板是对称分布，
所以F=F夹/2，=1452/2=726N，
依据参考文件[3]表1—24，
从强度考虑，因一个M10螺钉能承受3924N许用应力，
所以用M10螺钉完全能满足强度要求 ，
所以，选择M10螺钉。
依据参考文件[3]表1-10-6。取衬套和夹具体模板配合为H7/r6；

致谢
我能顺利完成这次毕业设计我要感谢我指导老师张良，她在我做毕业设计过程中给了我很多帮助，原本她事情就多，但她还是在百忙中抽出空余时间来指导我。正是因为她悉心指导和耐心教导才使我这么顺利地完成这次毕业设计，所以我要对她说一声“感谢”。
对于班级同学我也要向她们说一声谢谢，是她们在我碰到困难时给我无偿提供帮助，我能这么顺利地完成毕业设计多亏了她们帮助。
经过这次毕业设计我各方面能力全部得到了提升，这对我以后找工作很有帮助。

参考文件
1、 李洪主编《机械加工工艺手册》，北京：北京出版社 1990

2、 徐圣群主编《简明机械加工工艺手册》，上海科学技术出版社、1990

3、 《机床夹具设计手册》，上海科学技术出版社、

4、 林建榕 主编 《机械制造基础》，上海交通出版社

5、机械制造工艺学课程设计指导用书（第二版） 机械工业出版社，1994
赵家齐 主编
6、《机床夹具设计》 上海：上海科学技术出版社，1983
哈尔滨工业大学，上海工业大学主编