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1、毕业设计（论文） 题目：支架零件的机械加工工艺规程及工艺装备与夹具设计 序言 机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术机车和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。 由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。
2、 目 录 序言……………………………………………………………………1 一、零件的工艺分析及生产类型的确定……………………………………… 3 1.零件的工艺分析………………………………………………………………3 2.零件的生产类型 …………………………………………………………… 3 二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 …………………………………3 1.选择毛坯 …………………………………………………………………… 3 2.确定机械加工余量 ……………………………………………
3、…………… 3 3.确定毛坯尺寸 ……………………………………………………………… 3 4.设计毛坯 …………………………………………………………………… 3 三、选择加工方法，制定工艺路线…………………………………………… 4 1.定位基准的选择………………………………………………………………4 2.零件表面加工方法的选择……………………………………………………4 3.制定工艺路线…………………………………………………………………4 四、工序设计………………………………………………………………………5 1.选择加工设备与工艺装备……………………………………………………5
4、 2.确定工序尺寸（工序Ⅸ）……………………………………………………5 五、确定切削用量及基本时间（工序Ⅸ）………………………………………5 1.切削用量的计算………………………………………………………………5 2.基本时间tm的计算……………………………………………………………6 3.辅助时间的计算……………………………………………………………6 4.其他时间的计算………………………………………………………………6 六、夹具设计………………………………………………………………………7 1.定位方案………………………………………………………………………7 2.夹紧机构……………
5、…………………………………………………………7 3.导向装置………………………………………………………………………7 4.夹具与机床连接元件…………………………………………………………7 5.夹具体…………………………………………………………………………7 七、结束语…………………………………………………………………………8 参考文献…………………………………………………………………………9 附件 第一章 零件的工艺分析及生产类型的确定 一、零件的工艺分析 通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面均需切削加工，各表
6、面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。以下是支架需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： 1.R面粗糙度为6.3，通孔φ30H7，粗糙度为1.6，此孔为加工其他孔的基准。 2.孔φ8，粗糙度为12.5。 3.孔φ20，粗糙度为3.2。 4.M面，粗糙度为6.3 5.S面，粗糙度为6.3。 6.T面，粗糙度为6.3。 7.键槽b=8,粗糙度为3.2。 根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。 二、零件的生产类型 大批量生产。 第二章 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 一、选择毛坯
7、 该零件材料为HT200，零件结构比较简单，生产类型为大批生产，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用铸造成形。这从提高生产效率保证加工精度上考虑也是应该的。 二、确定机械加工余量 根据工艺手册中的铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查表得，单边余量在厚度方向为1.0-2.0mm，水平方向亦为1.0-2.0mm。铸件孔的单面余量查表得0.7mm. 三、确定毛坯尺寸 毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。 四、设计毛坯图 第三章 选择加工方法，制定工艺路线 一、定位基准的选择 粗基准的选择：按有关基准的选择原则，即
8、当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。现以零件的侧面为主要的定位粗基准。 精基准的选择：考虑要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，选择以圆柱体的Φ30H7孔为精基准。 二、零件表面加工方法的选择 （1）R端面 公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra6.3，需进行粗铣。 （2）Φ50外圆面 为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定起公差等级按IT14，需进行粗铣。 （3）N端面 为未注公差尺寸，根据GB
9、1800-79规定起公差等级按IT14，需进行粗铣。 （4）T端面 公差等级按IT10，表面粗糙度为Ra6.3，粗铣即可。 （5）M端面 公差等级按IT10，表面粗糙度为Ra6.3，粗铣即可。 （6）S端面 公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra6.3，需钻和铰。 （7）Φ30H7通孔，倒角1.6×45 公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra3.2，需钻、精扩、精铰。 （8）Φ8孔 公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra12.5，需粗铣即可。 （9）Φ20半圆孔 公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2，需钻-铰。 三、制定工艺路线 工序Ⅰ：粗铣M面。
10、工序Ⅱ：粗铣N面。 工序Ⅲ：粗铣R面。 工序Ⅳ：钻-精扩-铰孔至Ø30H7,孔口倒角1.6×45 °。 工序Ⅴ：粗铣键槽。 工序Ⅵ：粗铣S面及T面。 工序Ⅶ：粗铣-半精铣Ø18半圆面。 工序Ⅷ：钻孔4-Ø8扩铰球形孔。 工序Ⅸ：清洗。 工序Ⅹ：终检。 第四章 工序设计 工序号 设备 工 艺 装 备 工序Ⅰ 立式铣床X51 高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具 工序Ⅱ 立式铣床X51 高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具 工序Ⅲ 立式铣床X51 高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具 工序Ⅳ Z550 莫氏直柄麻花钻，扩孔钻，铰刀，卡尺
11、塞规 工序Ⅴ 立式铣床X51 直柄键槽铣刀，游标卡尺 工序Ⅵ 立式铣床X51 高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具 工序Ⅶ 立式铣床X51 圆柱形铣刀，卡尺 工序Ⅷ Z550 莫氏直柄麻花钻，游标卡尺 工序Ⅸ 清洗机 工序Ⅹ 塞规，百分表，卡尺等 一、选择加工设备与工艺装备 二、确定工序尺寸（工序Ⅸ） 钻Φ=28.6mm。查表可依次确定各工步尺寸的加工精度等级为，精铰：IT9；钻：IT12；根据上述结果，再由表可查得，Φ30mm的孔精铰余量Z精铰=0.2mm；钻孔余量Z查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.030mm；钻：0.12
12、0mm。 综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：Φ30+0.0300mm；钻孔：Φ28+0.1200mm. 第五章 确定切削用量及基本时间（工序Ⅸ） 一、切削用量的计算 （1）钻孔工步 ①被吃刀量的确定 取ap=5.8mm。 ②进给量的确定 由表，选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。 ③切削速度的计算 由表，按工件材料为HT200的条件选取，切削速度v可取为25m/min。由公式n=1000v/Πd可求得该工序钻头转速n=265r/min,参照表所列Z550 型立式钻床的主轴转速，取转速n=351/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实
13、际钻削速度v=nΠd/1000=33.06m/min. (2) 精铰工步 ①背吃刀量的确定 取ap=0.10mm。 ②进给量的确定 由表，选取该工步的每转进给量f=0.40mm/r。 ③切削速度的计算 由表，切削速度v可取为4m/min。由公式n=1000v/Πd可求得该工序铰刀转速n=42.4 r/min,参照表所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速n=47r/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实际切削速度v=nΠd/1000=4.42m/min. 二、基本时间tm的计算 (1)钻孔工步 根据表，钻孔的基本时间可由公式tj=L/fn=(l+l1+l
14、2)/fn求得。式中l=53mm;l2=1mm;l1=(D/2)×cotkr+(1～2)=（15mm/2）×cot54°+1mm=11.89mm;f= 0.4mm/r;n= 351r/min.将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=(53mm+1mm+11.89mm)/(0.4mm/r×351r/min)=0.46min=28.1s。 (2) 精铰工步 根据表，可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得该工序的基本时间。l1、l2由表按kr=15°、ap=(D-d)/2=(30mm-29.8mm)/2=0.10mm的条件查得l1=0.37mm；l2=15mm；而l=53
15、mm；f=0.4mm/r; n=47r/min.将上述结果代入公式，则该工序基本时间tj=（53mm+0.37mm+15mm）/（0.4mm/r×47r/min）=3.63min=218s。 三、辅助时间的计算 辅助时间与基本时间之间的关系为，可取=0.15，则各工序的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间： =精铰孔工步的辅助时间： =。 四、其他时间的计算 除了作业时间以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于右端盖的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间是作业时间的，休息与生理需要时间是作业时间
16、的，本工件均取3%，则各工序的其他时间（）可按关系式（3%+3%）X（）计算，分别为：钻孔工步的其他时间：=。精铰孔工步的其他时间：= 第六章 夹具设计 一、定位方案 工件以R端面为定位基准，采用平面和定位销，V型块组合定位方案，在定位平面及定位销的圆柱面上定位，其中平面限制3个自由度、V行块限制2个自由度，共限制了五个自由度。然后增加一个短销来限制旋转的自由度，所有六个自由度都被限制了。 二、夹紧机构 根据生产率要求，运用手动夹紧可以满足。采用一般的螺旋夹紧机构，通过旋转螺母实现对工件表面夹紧。夹紧力主要作用是防止工件在切削力的作用下产生震动。由于夹紧力与钻孔时产
17、生的力方向垂直，所以需要对夹紧力进行计算。 应用下面的公式进行计算： 其中：--摩擦系数只在夹紧机构有足够刚性才考虑。 K—安全系数，精加工时取1.5～2。 F—切屑力。 其中：--切屑条件修正系数。 A—单位切屑面积。 三、导向装置 采用钻套作为导向装置，选用JB/T 8045.2-1999。钻套高度H=37mm，排削间隙h=9mm。 四、夹具与机床连接元件 在夹具体上设计座耳，用T形螺栓固定。 五、夹具体 由于被加工零件的孔有垂直度要求，所以定位平面与定位圆柱销在安装时垂直度在Φ16范围内允差0.1mm.此外，因为夹具体受
18、力不打可以选用HT200材料铸造出。 结 束 语 短暂的课程设计就要结束了，在这次设计中，我感受颇深。首先，明确设计目的，要求.综合应用了所学专业知识,培养了自主动手与团结合作的能力.将理论与实际结合起来.在设计过程中,我遇到了很多的困难,出现过很多的错误,但是这并不影响我的斗志,不经历风雨，怎能见彩虹，错误是难免的，挫折时暂时的，只要认真努力，一切都会好的。我懂得设计人员的艰辛,也对他们的付出表示敬意.经过这次课程设计,我有了更充分的自信.我相信一切困难都会有解决的办法.同时通过这次设计为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。综上所述，本次课程设计的基本目的已经
19、达到，较好的反映了零件加工过程中的定位需要。同时，在专用夹具设计过程中，通过查阅大量资料，所设计的夹具在使用上十分方便，定位准确。绘制夹具体装配图时，很好运用了机械制图的知识，图幅表达合理，线条准确。整理了以前学到过的知识，加强了实际操控与运算的能力。 在此真心的感谢指导老师一直以来的关心和帮助。 参考文献 [1]哈尔滨工业大学 .《机床夹具设计》.上海科学技术出版社 .1990。 [2]顾崇衡 .《机械制造工艺学》.陕西科学出版社.1995。 [3]邹青 .《机械制
20、造技术基础课程设计指导教程》 . 机械工业出版社，200.8。 [4]崇凯 .《机械制造技术基础课程设计指南》.化学工业出版社 .2006.12。 [5]周开勤 .《机械零件手册》.高等教育出版社 .1994。 [6]大连组合机床研究所 .《组合机床设计》.机械工业出版社 .1978。 [7]李云..《机械制造及设备指导手册》.北京:机械工业出版社 .1997.8。 [8]孟少农..《机械加工工艺手册》.北京:机械工业出版社.1991.9。 [9]李庆寿.《机床夹具设计》.北京：机械工业出版社 .1984。 [10]于骏一 .《机械制造技术基础》.北京：机械工业出版社.20
21、00。 [11]薛源顺..《机床卡具设计》.北京：机械工业出版社.2000。 [12]赵家奇 .《机械制造工艺学课程设计指导书—2版》.北京:机械工业出版社.2000.10。 [13]陶崇德.葛鸿翰 .《机床夹具设计.第二版》.上海：上海科技技术出版社 .1989。 [14]黄健求..《机械制造技术基础》. 机械工业出版社 .2005。 [15]杨叔子. 《机械加工工艺师手册》. 机械工业出版社 .2000。 西南科技大学 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 支架 零件名称 共 1 页 第 1 页 材 料 牌 号
22、HT150 毛 坯 种 类 铸件 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 1 每 台 件 数 1 备 注 工序号 工 序 名 称 工 序 内 容 车间 工段 设 备 工 艺 装 备 工时 准终 单件 Ⅰ 划 划孔2-，打冲眼，16右侧线及B面位置线 Ⅱ 铣 按线装夹，拉表找正 立式铣床 用面铣刀铣16右面， 用棒铣刀铣B面 重新装夹，拉表找正
23、 用面铣刀铣上面 Ⅲ 用面铣刀铣50两侧保证尺寸50 平铣 用三面刃铣刀铣3开口 用钻头钻通孔 用扩孔钻扩孔 用铣刀铰孔 Ⅳ 划 划的位置线打冲眼 Ⅴ 钻 用钻头钻2- 摇臂钻床 用锪钻锪平深3孔 用钻头钻M10底孔，攻螺纹孔M10 用钻头钻孔
24、 32.66s Ⅵ 钳工 去毛刺，清理干净 Ⅶ 油漆 设 计 （日 期） 校 对 （日期） 审 核 （日期） 标准化 （日期） 会 签 （日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日期 附件图纸 西南科技大学机 机械加工工序卡片 工 序 名 称 钻、粗铰、精铰 工序号 Ⅺ 零件数量 1 零件
25、号 零件名称 阀体 材 料 毛 坯 牌号 硬度 形 式 重 量 HT150 180 铸 件 设 备 夹 具 工序工时(s) 名称 型号 专用夹 具 准终 单件 钻床 Z3050x16 0 32.66 工步 工 步 内 容 工艺装备 走刀次数 背吃刀量(mm) 进给量mm/r 主轴转速r/min 切削速度mm/min 工步工时（s） 机动 辅助 1 钻孔至Φ8.5mm 莫氏锥柄麻花钻、游标卡尺 1 17 0.20 325 65 18 5 2 攻丝M8 M8丝锥、 1 1.5 125 187.5 3 5 3 钻扩孔至Φ11mm 莫氏锥柄麻花钻、游标卡尺 1 17 0.20 325 65 12 5 设计者：吕玲 指导老师 孔德璀 共1页 第1页 毛坯图 零件图 夹具体零件图 装配图
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