KCSJ05支架的加工工艺及镗孔专用夹具设计.docx

KCSJ05支架的加工工艺及镗孔专用夹具设计.docx

《KCSJ05支架的加工工艺及镗孔专用夹具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《KCSJ05支架的加工工艺及镗孔专用夹具设计.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

KCSJ05支架的加工工艺及镗孔专用夹具设计

Southwestuniversityofscienceandtechnology

机械制造技术课程设计

支架镗床夹具设计说明书

学院：

专业：

姓名：

学号：

指导老师：

2014年6月20日星期三

目录

第一章绪论3

1.1课程概况3

1.2本课程设计的目的3

1.3本课程设计的基本内容3

第二章机械加工工艺规程设计4

2.1图样研究4

2.1.1支架的图样的分析4

2.1.2零件的工艺分析4

2.2毛坯的设计5

2.3支架机械加工工艺路线的拟定6

2.3.1定位基准的选择6

2.3.2拟定工艺路线6

第三章机械加工工序设计8

3.1工序余量及工序尺寸的设计8

3.2切削用量的确定9

第四章专用夹具设计17

4.1基本技术要求17

4.2确定设计方案17

4.3选择定位方式及定位元件18

4.4确定导向装置及对刀元件18

4.5定位误差的分析18

4.6确定夹紧装置19

4.7夹具与机床的连接方式20

第五章课题总结21

5.1设计小结21

参考文献21

支架的加工工艺与专用夹具设计

第一章绪论

1.1课程概况

工艺综合课程设计是机械类专业的一门主干专业基础课，内容覆盖金属切削原理和刀具、机械加工方法及设备、互换性与测量技术、机械制造工艺学及工艺装备等，因而也是一门实践性和综合性很强的课程，必须通过实践性教学环节才能使我们对该课程的基础理论有更深刻的理解，也只有通过实践才能培养我们理论联系实际的能力和独立工作能力。

因此，工艺综合课程设计应运而生，也成为机械类专业的一门重要实践课程。

而本次对于扇形板加工工艺及夹具设计的主要任务是：

（1）完成支架零件加工工艺规程的制定。

（2）完成镗孔专用夹具的设计。

1.2本课程设计的目的

工艺综合课程设计旨在继承前期先修基础课程的基础上，让我们完成一次机械零件的机械加工工艺规程和典型夹具设计的锻炼，其目的如下。

（1）在结束了机械制造基础等前期课程的学习后，通过本次设计使我们所学到的知识得到巩固和加深。

培养我们全面综合地应用所学知识去分析和解决机械制造中的问题的能力。

（2）通过设计提高我们的自学能力，使我们熟悉机械制造中的有关手册、图表和技术资料，特别是熟悉机械加工工艺规程设计和夹具设计方面的资料，并学会结合生产实际正确使用这些资料。

（3）通过设计使我们树立正确的设计理念，懂得合理的设计应该是技术上先进的，经济上合理的，并且在生产实践中是可行的。

（4）通过编写设计说明书，提高我们的技术文件整理、写作及组织编排能力，为我们将来撰写专业技术及科研论文打下基础。

1.3本课程设计的基本内容

本课题是“KCSJ-05支架”的机械加工工艺规程的编制及工艺装备的设计，KCSJ-05支架是十分常用的部件，它有着支撑的作用。

因此在加工时，零件的配合部分需进行精加工，保证其配合准确，又因为被加工零件的结构比较复杂，加工难度大，要保证其关键两孔的垂直度，必需进行专用夹具的设计与装配。

生产纲领为中批及大批量生产。

第二章机械加工工艺规程设计

2.1图样研究

2.1.1支架的图样的分析

支架零件图可知，该支架结构形状对称布置。

典型支座类零件，该零件的主要要素主要是由底板、两对相互垂直的支承孔φ40H7及两孔所在的内侧面和圆柱孔φ60H8及其所在端面等部分构成。

辅助要素为底面的装配孔，及支架座身的铸造结构。

图1-1支架三维图

2.1.2零件的工艺分析

主要分析各个加工表面的加工精度要求和表面质量要求

支架的主要加工表面有：

支架底面、支座孔φ40H7与圆柱孔φ60H8、φ40H7所在肋板孔内端面及圆柱孔上端面等。

其中支架底面的表面粗糙度Ra≤1.6μm，肋板内侧面的表面粗糙度Ra≤3.2μm，定位孔φ6H7，肋板上的支架孔φ40H7，圆柱孔的孔φ60H8，两肋板两内侧面间的距离75H8，以及圆柱孔的内表面与上端面的表面粗糙度Ra≤3.2μm，沉头孔，其加工精度及表面质量要求由加工保证。

该支架零件的主要技术要求为（加工精度要求）：

1.未注明圆角半径R5；

2.2×φ40H7孔的同轴度允许误差为0.01；

3.φ60H8孔φ40H7孔与A面的平行度允许误差为0.02；

4.φ60H8孔与A面垂直度允许误差为0.01；

5.φ60H8孔与2×φ40H7孔的垂直度允差为0.02

6.φ60H8圆柱孔中心距极限偏差为±0.25mm；

7.φ40H7肋板孔中心线距支架底面的距离的极限偏差为±0.05mm；

8.φ60H8圆柱孔与φ40H7肋板孔的中心距极限偏差为±0.15mm。

2.2毛坯的设计

题目给定的是支架零件，假定该零件的生产纲领为中、大批量生产，其图样规定的材料为灰铸铁，同时据表1-1，指甲毛皮的制造形式为铸造且其零件的形状较为复杂。

在毛坯的制造方法及加工余量、机床设备及机床布置、夹具及尺寸保证、刀具量具、生产率、成本等各方面需要结合零件自身的特点，采用先进铸造方法、自动机床与专用机床、高效专用夹具、刀具量具以提高生产率和加工质量，降低生产成本。

该支架零件的结构形状较复杂以及大批量生产的生产纲领确定采用金属型铸造方式生产，金属型铸造的零件适用于中小型铸件，且能适应该工件形状较复杂的要求，且其铸造性能较好也适用于中、大批生产。

由于毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，铸造出肋板孔与圆柱孔。

毛坯尺寸通过确定加工余量决定。

底板铸造厚度为28mm，φ40H7圆柱孔铸造为φ36，φ60H8圆柱孔铸造为φ56，毛坯材料是HT200。

其铸造圆角、铸件的最小壁厚、铸件孔的最小尺寸均有其铸造的方式查自工艺手册可以得知。

2.3支架机械加工工艺路线的拟定

支架机械加工工艺路线的拟定一般需要确定的内容包括：

1、工件的装夹；

2、加工方法的选择；

3、工序内容的组织；

4,、合理划分加工阶段；

5、机械加工工序排序；

支架的工艺特点是：

外形较复杂，尺寸精度、形状精度、和位置精度及表面粗糙度要求较高。

上诉工艺特点决定了支架在机械加工时存在一定的困难，因此在确定支架的工艺过程时应注意定位基准的选择，以减少定位误差；夹紧力方向和夹紧点的选择要尽量减少夹紧变形；对于主要表面，应粗、精加工分阶段进行，以减少变形对加工精度的影响。

2.3.1定位基准的选择

基面选择是工艺规程中的重要工作之一。

基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

基准面选择的最主要的目标当然是满足每道工序的加工要求，特别是满足重要表面的关键工序的加工要求，一般首先确定精基准再根据精基准确定粗基准。

（1）精基准的选择：

根据精基准的选择原则，选择精基面时，首先应考虑基准重合的问题，即可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准作为定位基准。

支架零件的支架底面作为后面工序如铣圆柱孔上端面、镗孔等工序的基准。

因此底面应作为精基准。

（2）粗基准的选择：

遵照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则（即零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准）这里先选择圆柱孔上端面为粗基准。

2.3.2拟定工艺路线

（1）加工方法的选择和加工阶段的划分

支架底面的表面粗糙度要求较高，Ra≤1.6，同时从结构上来说底面为一整个平面，且未经热处理，所以确定最终加工方法为精铣。

精铣前要进行粗铣、半精铣。

肋板两内侧面与圆柱孔上端面的表面粗糙度要求较高，Ra≤3.2，所以确定最终加工方法为精铣。

精铣前要进行粗铣、半精铣。

肋板上的孔与圆柱孔的位置精度和表面粗糙度要求较高，Ra≤3.2，所以确定最终加工方法为精镗。

精镗前要进行粗镗。

装配孔的精度要求较高，最终加工方法为精铰。

精铰前要进行钻孔。

沉头孔没有位置精度与表面粗糙度要求，故采用钻孔、就能达到图纸上的设计要求。

加工阶段主要是分为精加工阶段和粗加工阶段。

（2）工序内容的确定

对该支架零件来其生产类型为中、大批量生产，因此每到工序的加工内容单一，其工序内容趋于分散，精加工、粗加工各为一道工序。

（3）工序的集中与分散

制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。

所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。

（1）工序集中的特点

工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。

使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。

但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。

（2）工序分散的特点

工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。

便于采用通用设备，简单的机床工艺装备。

生产准备工作量少，产品更换容易。

对工人的技术水平要求不高。

但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。

工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。

加工要求和工厂和具体情况进行综合分析决定采用哪一种原则。

一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。

但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制，结构简单的专用机床和工件夹具组织流水线生产。

由于控计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。

（4）工艺路线的拟定

在工艺路线的拟定过程中要遵循机械加工工序顺序的安排原则。

即：

（1）基准先行按照“先基面后其它”的顺序，先加工精基准面，再以加工出的精基准面为定位基准，安排其它表面的加工。

（2）先粗后精按先粗后精的顺序，对精度要求高的各主要表面进行粗加工、半精加工和精加工。

（3）先主后次先考虑主要表面加工，再考虑次要表面加工。

次要表面的加工，通常从加工方便与经济角度出发进行安排。

次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加

加工后，以主要表面定位加工主要表面。

（4）先面后孔当零件有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位孔加工，这样可以保证定位准确、稳定。

（5）关键工序对易出现废品的工序，精加工或光整加工可适当提前。

在一般情况下，主要表面的精加工和光整加工应放在最后阶段进行。

制定工艺路线的出发点，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保证。

工艺路线方案：

工序010铸造毛坯

工序020粗铣半精铣支架底面

工序030精铣支架底面

工序040粗铣半精铣φ60H8圆柱孔上端面

工序050精铣φ60H8圆柱孔上端面

工序060粗铣半精铣肋板内表面

工序070精铣肋板内表面

工序080粗镗半精镗肋板圆柱孔φ40H7

工序090精镗肋板圆柱孔φ40H7

工序100粗镗半精镗圆柱孔φ60H8

工序120精镗圆柱孔φ60H8

工序130钻沉头孔

工序140钻铰φ6装配孔

工序150检验

第三章机械加工工序设计

3.1工序余量及工序尺寸的设计

零件材料为灰口铸铁，零件开关为非圆柱体，且属中批及大批生产，已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，因此选用金属铸造成型，再进行时效处理（消除应力）。

这样毛坯形状与成品相似，这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。

而且投资较少成本较低，生产周期短。

工序余量是指相邻两工序的工序尺寸之差，也就是在一道工序中所切除的金属层厚度，在确定工序间加工余量时，应遵循两个原则：

（1）加工余量应尽量小，以缩短加工时间；提高效率；降低制造成本；延长机

床刀具使用寿命。

（2）加工余量应保证按此余量加工后，能达到零件图要求的尺寸、形状、位置

公差和表面粗糙度，工序公差不应超出经济加工精度范围；本工序的余量应大于上工序留下的尺寸公差、行为公差和表面缺陷厚度，且应按入体原则标注。

各工序尺寸及公差查《机械加工工艺手册》可得。

表1各工序尺寸及公差的计算结果

加工表面

工步（工步）名称

工序（工序）余量

工序（工步）

基本尺寸

经济精度公差

表面粗糙度

工序尺寸及公差

支架底面

毛坯

28.0±2

粗铣

1.5

26.5

IT12

Ra≤6.3

半精铣

1.0

25.5

IT10

Ra≤3.2

精铣

0.5

25.0

IT7

Ra≤1.6

圆柱孔上

端面

毛坯

88.0±2

粗铣

1.5

86.5

IT12

Ra≤6.3

半精铣

1.0

85.5

IT10

Ra≤6.3

精铣

0.5

85.0

IT9

Ra≤3.2

圆柱孔

毛坯

56.0±2

粗镗

2Z=2.0

58.0

IT12

Ra≤6.3

半精镗

2Z=1.5

59.5

IT10

Ra≤6.3

精镗

2Z=0.5

60.0

IT8

Ra≤3.2

肋板内表

面

毛坯

69.0±2

粗铣

2Z=3.0

72.0

IT12

Ra≤12.5

半精铣

2Z=2

74.0

IT10

Ra≤6.3

精铣

2Z=1

75.0

IT8

Ra≤3.2

肋板孔

毛坯

36±2

粗镗

2Z=3.0

38.0

IT12

Ra≤12.5

半精镗

2Z=1.5

39.5

IT9

Ra≤6.3

精镗

2Z=0.5

40.0

IT7

Ra≤3.2

沉头孔

钻孔

8.0

IT12

Ra≤12.5

钻孔

15.0

IT12

Ra≤12.5

装配孔

钻孔

5.8

IT12

Ra≤12.5

精铰

0.2

6.0

IT7

Ra≤1.6

3.2切削用量的确定

工序020

（1）选择加工设备与工艺装备

本工序及随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达到要求的表面粗糙度及要求尺寸。

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-5选择X5032立式铣床。

工作台面尺寸宽320mm、长1320mm，工作台面最大行程纵向500mm、横向255mm、垂向370mm，主电动机功率7.5kW、总功率9.09kW。

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-18，选用镶齿套式面铣刀，查表5-18选铣刀的规格尺寸为，D=80。

夹具选用通用夹具。

（2）确定切削用量

该工序分为两个工步，在粗加工的时候进给量可以适当取大一点的进给量，在精加工的时候，主要是为了保持其加工的尺寸精度和表面的质量要求，进给量适当取小一点。

工步1粗铣底面时

a.确定背吃刀量

粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。

因为粗铣的余量为1.5mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量a=1.5mm

b.确定进给量

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择每齿进给量fz为0.3mm/z。

c.初选切削速度

根据表5-72，选择切削速度Vc=34.6m/min。

工步2.半精铣底面时

a.确定背吃刀量

粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。

因为半精铣的余量为.10mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量a=1.0mm

b.确定进给量

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择每齿进给量fz为0.3mm/z。

c.初选切削速度

根据表5-72，选择切削速度Vc=34.6m/min。

工序030

精铣支架底面

（1）选择加工设备与工艺装备

本工序及随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达到要求的表面粗糙度及要求尺寸。

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-5选择X5032立式铣床。

工作台面尺寸宽320mm、长1320mm，工作台面最大行程纵向500mm、横向255mm、垂向370mm，主电动机功率7.5kW、总功率9.09kW。

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-18，选用镶齿套式面铣刀，查表5-18选铣刀的规格尺寸为，D=80。

夹具选用通用夹具。

（3）确定切削用量

该工序分为两个工步，在粗加工的时候进给量可以适当取大一点的进给量，在精加工的时候，主要是为了保持其加工的尺寸精度和表面的质量要求，进给量适当取小一点。

a.确定背吃刀量

粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。

因为精铣的余量为0.5mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量a=0.5mm

b.确定进给量

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择每齿进给量fz为0.12mm/z。

c.初选切削速度

根据表5-72，选择切削速度Vc=49.0m/min。

工序40

粗铣半精铣圆柱上端面

（1）选择加工设备与工艺装备

本工序及随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达到要求的表面粗糙度及要求尺寸。

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-5选择X5032立式铣床。

工作台面尺寸宽320mm、长1320mm，工作台面最大行程纵向500mm、横向255mm、垂向370mm，主电动机功率7.5kW、总功率9.09kW。

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-18，选用镶齿套式面铣刀，查表5-18选铣刀的规格尺寸为，D=80。

夹具选用通用夹具。

（2）确定切削用量

该工序分为两个工步，在粗加工的时候进给量可以适当取大一点的进给量，在精加工的时候，主要是为了保持其加工的尺寸精度和表面的质量要求，进给量适当取小一点。

工步1.在粗铣底面时

a.确定背吃刀量

粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。

因为粗铣的余量为1.5mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量a=1.5mm

b.确定进给量

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择每齿进给量fz为0.3mm/z。

c.初选切削速度

根据表5-72，选择切削速度Vc=34.6m/min。

工步2.在半精铣底面时

a.确定背吃刀量

粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。

因为半精铣的余量为1.00mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量a=1.0mm

b.确定进给量

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择每齿进给量fz为0.3mm/z。

c.初选切削速度

根据表5-72，选择切削速度Vc=34.6m/min。

工序050

精铣圆柱上端面

（1）选择加工设备与工艺装备

本工序及随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达到要求的表面粗糙度及要求尺寸。

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-5选择X5032立式铣床。

工作台面尺寸宽320mm、长1320mm，工作台面最大行程纵向500mm、横向255mm、垂向370mm，主电动机功率7.5kW、总功率9.09kW。

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-18，选用镶齿套式面铣刀，查表5-18选铣刀的规格尺寸为，D=80。

夹具选用通用夹具。

（2）确定切削用量

该工序分为两个工步，在粗加工的时候进给量可以适当取大一点的进给量，在精加工的时候，主要是为了保持其加工的尺寸精度和表面的质量要求，进给量适当取小一点。

a.确定背吃刀量

粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。

因为精铣的余量为0.5mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量a=0.5mm

b.确定进给量

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择每齿进给量fz为0.12mm/z。

c.初选切削速度

根据表5-72，选择切削速度Vc=49.0m/min。

工序60

粗铣半精铣肋板两内侧面

（1）选择加工设备与工艺装备

本工序及随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达到要求的表面粗糙度及要求尺寸。

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-5选择X5032立式铣床。

工作台面尺寸宽320mm、长1320mm，工作台面最大行程纵向500mm、横向255mm、垂向370mm，主电动机功率7.5kW、总功率9.09kW。

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-14，选用铣刀的规格尺寸为，D=63，刀刃长90mm。

夹具选用通用夹具。

（4）确定切削用量

该工序分为两个工步，在粗加工的时候进给量可以适当取大一点的进给量，在精加工的时候，主要是为了保持其加工的尺寸精度和表面的质量要求，进给量适当取小一点。

工步1.在粗铣两侧面时

a.确定背吃刀量

粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。

因为粗铣的余量为2×2mm，两次走刀完成，所以选择背吃刀量a=2×2mm

b.确定进给量

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择每齿进给量fz为0.3mm/z。

c.初选切削速度

根据表5-72，选择切削速度Vc=34.6m/min。

工步2.在半精铣两侧面时

a.确定背吃刀量

粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。

因为半精铣的余量为2×1mm，两次走刀完成，所以选择背吃刀量a=1.0mm

b.确定进给量

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择每齿进给量fz为0.3mm/z。

c.初选切削速度

根据表5-72，选择切削速度Vc=34.6m/min。

工序070

精铣肋板两内侧面

（1）选择加工设备与工艺装备

本工序及随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达到要求的表面粗糙度及要求尺寸。

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-5选择X5032立式铣床。

工作台面尺寸宽320mm、长1320mm，工作台面最大行程纵向500mm、横向255mm、垂向370mm，主电动机功率7.5kW、总功率9.09kW。

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-18，选用铣刀的规格尺寸为，D=63，刀刃长90mm。

夹具选用通用夹具。

（2）确定切削用量

该工序分为两个工步，在粗加工的时候进给量可以适当取大一点的进给量，在精加工的时候，主要是为了保持其加工的尺寸精度和表面的质量要求，进给量适当取小一点。

a.确定背吃刀量

粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。

因为精铣的余量为2×0.5mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量a=0.5mm

b.确定进给量

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择每齿进给量fz为0.12mm/z。

c.初选切削速度

根据表5-72，选择切削速度Vc=49.0m/min。

工序080

钻沉头孔

工步1.钻φ15深15孔

（1）选择刀具

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-21，选择d=15mm的直柄麻