角板的工艺流程及夹具设计.doc

沈阳理工大学课程设计专用纸
目 录

一、角板的工艺分析及生产类型的确定 2
（1)角板的零件图及要求 2
(2）角板的工艺性分析 3
(3)确定角板的生产类型 3
二、确定毛坯、绘制毛坯简图 4
（1)选择毛坯 4
（2）确定毛坯公差等级及铸造角度 4
（3）确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 4
（4)绘制角板毛坯简图 6
三、拟定角板工艺路线 7
1 粗基准的选择原则 7
2 精基准的选择原则 8
3 定位基准的选择 8
4 零件表面加工方法的确定 9
5 制定工艺路线 9
四、确定机械加工余量及毛坯尺寸 12
五、确定切削用量及基本工时 12
六。夹具设计 21
（1)提出问题 21
(2）定位基准的选择 21
（2）定位基准的选择 21
(3）切削力及夹紧力的计算 22
(4）定位误差的分析 11
。 设计心得 12
参考文献 13
一、角板的工艺分析及生产类型的确定：
零件图如图所示
（1）设计要求：
通过所给的工程图，需要设计相应的机械加工工艺规程，并对工艺加工流程中所要用到的夹具进行设计。
（2）角板的工艺性分析:
角板零件图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。基准孔Φ40H7mm， 其表面粗糙度要Ra为1。6um 较高。可以通过粗镗,半精镗，精镗进行加工。 本零件各表面加工精度低，加工并不困难。角板的沟槽加工精度不高，可以用立铣刀铣出。角板凸台的螺纹孔，需经过钻底孔,再攻丝。角板加工表面和Φ40H7mm有一定的位置要求,主要是上表面与Φ40H7mm轴线平行度为0。06。
通以上分析，我们可以选定粗基准，加工精基准表面所在的表面然后借助夹具对其他表而进行加工，从而保证相应的位置精度。
(3）确定角板的生产类型:
零件材料为HT250。在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。
取零件成批生产，年生产量为60000件，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求,这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的.
二、确定毛坯、绘制毛坯简图：
(1)选择毛坯：
由于角板零件材料HT250，生产类型为大批生产，查《机械加工工艺设计实用手册》表6—68，因为角板属于箱体类零件、形状复杂所以采用砂型铸造毛坯；
（2）确定毛坯公差等级及铸造角度：
查《机械加工工艺设计实用手册》表6—90,根据为砂型机械造型材料为灰铸铁选取铸造公差等级为CT8,；查书《机械加工工艺设计实用手册》常用斜度值砂型一般选为铸造斜度为3°,查书《机械加工工艺设计实用手册》对于砂型铸造一般圆角半径为R3。
（3）确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量：
查《机械加工余量与公差手册》表3-1，为砂型机械造型
选取铸件加工余量等级为F；查《机械加工余量与公差手册》表3—3,根据毛坯加工面的基本尺寸选取铸件机械加工余量； 查《机械加工余量与公差手册》表3—6,根据铸件的基本尺寸选取铸件尺寸公差值。
通过分析零件图可知，有以下一些加工表面与孔需要设计铸件的机械加工余量：
（3。1）主要平面：60mm2端面查《机械加工余量与公差手册》知，长度为60mm的铸件的加工余量为单边2mm。
（3。2）Φ40孔：Φ40孔因为孔径相对比较大，且我们是大批量生产，因此我们铸造出孔,因为孔的粗糙度为Ra=1.6，需要我们粗镗，半精镗，精镗3个工序加工方可满足要求，查《机械加工余量与公差手册》可以知道孔的单边余量也为2.5mm。
（4）绘制角板毛坯简图:
要据以上分析，可以确定该角板零件各个需要加工的表面和孔的加工余量,并设计相应的工序尺,该毛坯图如下：
三、 拟定角板工艺路线：
1 粗基准的选择原则：
（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。
2精基准的选择原则：
(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。
3定位基准的选择：
综合以上原则分析有，本零件是带孔的角板,孔是设计基准，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合原则”由于角板除去下底面不需要加工，其他均需加工，选定Φ52外圆为粗基准，加工Φ40H7mm , 此后选用Φ40H7mm孔为精基准加工其余各表面及铣槽.
4 零件表面加工方法的确定：
本零件的加工表面有内孔，上表面、槽及螺纹孔等，材料为HT250，查《机械加工实用手册》《机械加工工艺员手册》 选取该零件的加工方法如下：
（1） Φ40H7mm的内孔，表面粗糙度为1.6um， 基公差等级为IT7，需粗镗，半精镗，精镗。
（2） 角板端面的粗糙度为12.5um，粗铣即可.
（3） 角板上表而的粗糙度为6。3um， 公差等级为IT10,需要粗铣，半精铣.
（4） 角板上槽内表面粗糙度为6.3um, 公差等级为IT10，需要粗铣，半精铣。
（5） 凸台Φ16粗糙度为12。5um，粗铣即可。
（6） 螺纹孔M8需经过钻孔攻丝.
5 制定工艺路线：
铣削加工在排工序，一般遵循基准先行、先主后次、先粗后精、先面后孔的原则。提出两种加工方案如下:
(1）工艺路线方案一：
工序一：铸造
工序二:时效处理
工序三：铣60mm 2端面
工序四；粗镗，半精镗，精镗Φ40孔
工序五：铣2个74x60平面
工序六:铣半径为R3的2个半圆槽
工序七:铣Φ16端面
工序八:钻M8螺纹底孔，攻丝M8
工序九：去毛刺
工序十：质检，入库
（2）工艺路线方案二：
工序一：铸造
工序二：时效处理
工序三:铣60mm2端面
工序四；铣2个74x60端面
工序五:粗镗，半精镗，精镗Φ40孔
工序六：铣半径为R3的2个半圆槽
工序七：铣Φ16端面
工序八:钻M8螺纹底孔，攻丝M8
工序九：去毛刺
工序十:质检,入库
（3）、工艺方案的分析:
上述两个工艺方案的特点在于：方案一加工好宽60mm 2
端面后,就开始加工Φ40的孔，然后以Φ40的孔定位加工其余各面和孔，这样能为后续的加工提供定位基准,从而很好的保证了精度要求。因此我们选择方案一.
具体的工艺过程如下:
工序一：铸造。
工序二：时效处理。
工序三：铣60mm2端面。
工序四;粗镗,半精镗,精镗Φ40孔。
工序五:铣2个74x60平面。
工序六:铣半径为R4的2个半圆槽.
工序七:铣Φ16端面。
工序八：钻M8螺纹底孔，攻丝M8.
工序九:去毛刺.
工序十：质检，入库.
四、确定机械加工余量及毛坯尺寸：
零件尺寸/mm
单面加工余量/mm
铸件尺寸/mm
Φ40
2.5
Φ35
10
2
12
28
1.5
29.5
60
2
64
五、 确定切削用量、刀具、机床、及基本工时：
工序一：铸造
工序二：时效处理
工序三：铣宽60mm 2端面, 60mm 2端面粗糙度要求为12.5。一次粗铣加工即可满足要求，我们选用X51立式铣床，高速钢端铣刀加工:
工步一：铣60mm上端面,
1. 选择刀具
刀具选取高速钢端铣刀,刀片采用YG8,
,，,。
2. 决定铣削用量:
（1） 决定铣削深度
因为加工余量不大,一次加工完成：
(2) 决定每次进给量及切削速度
查<〈机床设计手册>〉根据X51型铣床，有其功率为为7。5kw，为中等系统刚度。
根据表查出 ，则
按机床标准选取＝750
当＝750r/min时
按机床标准选取
(3) 计算工时
切削工时:，,,则机动工时为
.
工步二 铣60mm下端面的切削用量及基本工时的计算如上在此不再累述：
工序四：粗镗，半精镗，精镗Φ40孔
选用CA6140车床上进行，直径为20mm圆形镗刀。
工步一 粗镗至φ38.5
确定切削用量：ap=(38.5-35)/2=1。75mm
根据《机械加工工艺实用手册》有： f= 0。3～0。8mm/r ，
V=0.6～1m/s 选取 f= 0.6mm/r ， V=0.8m/s。
所以有：
选取 n=6.33r/s, v=0。87m/s
切削工时：,，，则机动工时为
工步二：半精镗φ39.5
确定切削用量：ap=（39。5-38。5）/2=0。5mm
查《机械加工工艺实用手册》有
f= 0.2~0。6mm/r ，V=0。8~1。32m/s 选取v=1，f=0.2 则有：
故选取n=8 r/s， v=0。97m/s
切削工时：，，，则机动工时为
工步3 ； 精镗孔φ40
确定切削用量：ap=（40—39.5)/2=0.25mm
查《机械加工工艺实用手册》有
V=0。30～0.66m/s, f= 1.0～1.4mm/r 初选V=0。30m/s，f= 2.0mm/r
故取n=2r/s， v=0.25m/s
切削工时:，,，则机动工时为
工序五：铣2个74x60mm端面，60mm2端面粗糙度要求为6.3一次粗铣加工即可满足要求，我们选用X51立式铣床，高
速钢端铣刀加工
工步一:铣74x60上表面，
1。 选择刀具：
刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用YG8,
，，，.
2。 决定铣削用量
(1) 决定铣削深度
因为加工余量不大,一次加工完成
(2) 决定每次进给量及切削速度
根据X51型铣床说明书，其功率为为7。5kw，中等系统刚度。
根据表查出 ，则
按机床标准选取＝750
当＝750r/min时
按机床标准选取
(3) 计算工时
切削工时:，，，则机动工时为
。
工步二：半精铣74x60表面的切削用量及基本工时的计算如下:
1。 选择刀具：
刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用YG8，
，，，。
2. 决定铣削用量
(1)决定铣削深度
因为加工余量不大,一次加工完成
（2）决定每次进给量及切削速度
根据X51型铣床说明书，其功率为为7。5kw，中等系统刚度.
根据表查出 ，则
按机床标准选取＝800
当＝800r/min时
按机床标准选取
(3)计算工时
切削工时：，，，则机动工时为
。
工序六：铣长为12的R4的半圆槽
选择刀具
刀具选取高速钢三面刃铣刀，刀片采用YG8，
，,，。
2。 决定铣削用量
(1) 决定铣削深度
因为加工余量不大,故可在一次走刀内铣完，则
(2) 决定每次进给量及切削速度
根据X51型铣床说明书，其功率为为7。5kw，中等系统刚度.
根据表查出 ，则
按机床标准选取＝1450
当＝1450r/min时
按机床标准选取
(3) 计算工时
切削工时： ，，则机动工时为
铣削其余机床的切削用量及基本工时的计算，如上在此不再
累述。
工序VII:Φ15端面。 选择刀具
刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,
，，，。
2。 决定铣削用量
(1) 决定铣削深度
因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则
(2) 决定每次进给量及切削速度
根据X51型铣床说明书，其功率为为7。5kw,中等系统刚度。
根据表查出 ，则
按机床标准选取＝1450
当＝1450r/min时
按机床标准选取
（3）计算工时
切削工时：,,,则机动工时为
工序VIII：钻M8螺纹孔的切削用量及基本工时的确定：
选用Z525立式钻床，选用d=Φ6。8的麻花钻，M8的机用丝锥
选用高速钢锥柄麻花钻(《工艺》表3。1－6）
由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得
（《切削》表2。15）
按机床选取
基本工时： min
⑵攻螺纹M8mm：
选择M8mm高速钢机用丝锥
等于工件螺纹的螺距，即
按机床选取
基本工时：
六.夹具设计:
(1）提出问题
由于大批量生产，为了是高生产率和降低生产成本保证质量，降低劳动强度，需设计铣床专用夹具,由于对加工精度不高，
所以工本道工序加工时，主要考虑降低生产成和劳动强度.
本夹具是铣角板上表面60X74的夹具设计.
（2)定位基准的选择：
在加工中用作确定工件在夹具正确位置的基准，称为定位基准，根据《夹具手册》定位基准尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中尽量采用同一定位基准进行加工。
由零件图有，角板表面与Φ40H7轴线有位置精度要求，故可以选用长心轴进行定位，限制四个自由度，水平角板用支撑钉定位，限制一个自由度，零件端面用压板进行定位，限制一个自由度，最后用零件的夹紧机构夹紧即可.
（3） 工件的夹紧:
定位方式确定后，选择合适的夹紧方案把工件的位置固定下来,选择夹紧方案的原则是稳、牢、快,加工角板水表平面，
夹紧力作用在角板的端面，靠近加工表面，压紧选用压板进行夹紧，采用手动夹紧。
（4）铣削力及夹紧力的计算：
在专用铣床夹具，主要采用螺旋夹紧机构来实现对零件夹紧和固定。
螺旋压杆的直径d=12mm
丝杆的直径d=16mm
铣削力的计算如下：查《机械制造技术基础》有
ap=1.5mm
v=40m/min
f=0。4mm/r
ae=1.5mm
查《机械制造技术课程设计》有：
直齿三面刃铣刀 d=25 Z=4
Fx=1710N, Fy=1030N ， Fz=314N
所需的理论夹紧力为
Fx0=FxK=1710X1。5=2565N
Fy0=FyK=1030X1。5=1545N
Fz0=FzK=314X1。5=471N
对螺旋压板机构；
FJ=471N
d2=16
L1=l=35
a=1。82°， Φ=6.59°n=0。89
所以Mc=581N
丝杠提供的动力〉〉Mc 所以合格。
对于螺旋夹紧机构:
F=1545N， a=1。82°， Φ=6.59°,d2=11.025 D=20 d=12
f=0.1
所以 Fj=984N
螺旋压杆提供能满足要求
(5） 定位误差分析:
夹具的主要定位元件为心轴，心轴的尺寸公差与孔Φ40H7公差相同，采用过盈配合。
支撑钉的工作表面为上表表面,因支撑钉需经常更换，故加衬套的外径与夹具配合为H7/r6,内径与支撑钉的配合为H7/js6.
毛坯图,角板零件图，机械加工工艺图,夹具的零件图,装配图,见附图。
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