磨架外壳零件镗模夹具设计Word文件下载.docx
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批准日期：
一、设计（论文）内容及要求：
（一）设计内容
1．在对M6020A工具磨床磨架外壳零件图进行工艺分析的基础上，拟定该零件的工艺流程和加工方案，进行工艺规程的初步设计，并填写工艺过程卡；
2．根据磨架外壳上
主轴孔的技术要求，拟定加工该孔的加工方案，并填写工序卡；
3．根据磨架外壳零件
主轴孔的技术要求，拟定加工该孔工序的定位及夹紧方案，进行定位误差分析计算，设计机床夹具（绘制装配图和零件图）；
4．依据学院教务处2007年4月26日发布的《关于规范毕业论文的通知》（教务【2007】5号文件）的统一规定格式，编写《毕业设计（计算）说明书》，准备毕业答辩提纲。
（二）设计要求
1．必须拟定两个以上的工艺方案进行对比分析，以便确定最佳工艺方案；
2．填写工序卡时，由指导老师指定关键工序进行填写；
3．进行夹具设计时，必须在绘制装配草图的基础上，经指导老师审查后，才能进行下一步工作；
4．设计任务量要求：
零件－毛坯合图一张；
机械加工工艺规程卡片一套；
设计草图（装配草图）一张；
装配图（正式装配图）一张；
零件图若干张（由老师指定）；
《毕业设计（计算）说明书》一份，字数不少于3000字；
毕业答辩提纲一份。
二、技术指标：
（祥见M6020A工具磨床的磨架外壳零件图）
三、主要参考资料：
1．《金属机械加工工艺人员手册》上海科学技术出版社主编赵如福
2．《机床夹具设计手册》国防工业出版社主编杨黎明
3．《机械零件设计手册》冶金工业出版社主编东北工学院
4．《机械设计手册》机械工业出版社主编徐灏
5．相关课程教材
四、毕业设计进程安排
（见进程安排表）
进程计划表
序号
起止日期
计划完成内容
实际完成情况
检查签名
1
12月03日
至
12月09日
（7天）
熟悉设计课题，准备设计资料，进行工艺流程初步设计。
2
12月10日
12月30日
（21天）
在工艺流程初步设计的基础上，进行夹具结构草图设计。
3
12月31日
2013年1月6日
进行定位误差分析和计算，并在草图设计基础上，绘制正式的机床夹具装配图和部分零件图。
4
01月07日
01月13日
编写毕业设计论文和答辩提纲，准备毕业答辩。
5
01月14日开始
毕业答辩。
2012-12-03拟订
指导教师评语：
指导教师签名：
毕业设计（论文）成绩：
毕业设计（论文）表现成绩：
毕业设计（论文）答辩
1．答辩组成员签名：
2．答 辩 日 期：
年 月 日
3．答 辩 评 语：
4．答 辩 成 绩：
毕业设计（论文）总成绩：
序言
机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的，这是我们在进行毕业设计之前对所学的各课程的一次深入的综合性的运用，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学学习生活中占有重要的地位。
本设计说明书主要分为五个部分，包括零件工艺分析、工艺规程设计、机床夹具的设计、工艺卡片及参考资料，是在指导老师及校办工厂（咸阳机床厂）师傅的指导之下完成，在此表示衷心的感谢！
就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。
由于本人是初次设计，能力有限，加之时间仓促，尚有许多不足之处，设计中的错误和不当之处，恳请老师予以指出和改正。
一、零件工艺分析
（一）零件功用
该零件为M6020A万能工具磨床的砂轮磨架外壳，其主要作用是支承内孔主轴，安装砂轮。
（二）主要技术要求分析
M6020A万能工具磨床的磨架外壳零件共有两组加工表面，而这两组加工表面之间有一定的位置要求，现将这两组加工表面分述如下：
1．以Ø
90为中心的加工表面
这一组加工表面包括Ø
28h6的端面及外圆，与之平行的外圆及端面，Ø
68的也及M12-7H孔端面，2×
0.5、3×
1的切断槽及Ø
70的环形槽及倒角；
2．以Ø
68为中心的加工表面
这一组成加工表面包括铣Ø
90两侧30宽，钻攻2×
3-M5-7H和M10-7H也和2×
M12-7H
3．这两组加工表面之间有着一定的位置要求
Ø
90mm的圆柱面与Ø
68也中心线的平行度公差为0.02。
4．Ø
90的端面需要一定的平面度为0.006和圆跳动为0.02
（三）工艺分析
由以上分析可知，对于这两组加工表面，我们可以先加工一组表面，然后借助于专用夹具进行另一表面的夹正，并保证它们之间有位置精度要求。
二、制订工艺路线
（一）毛坯的选择
由零件图和设计任务可知，磨架外壳零件材料为HT200，同时考虑到该零件在磨床工作中需要经常转动，且零件在工作过程中需要承受高变及冲击性载荷，为了降低其振动频率，因此应该选用铸件，以保证零件工作可靠。
已知零件的生产纲领为800件/年，通过计算，该零件质量为7.2Kg，由《金属机械加工工艺人员手册》可知，其生产类型为成批生产，故选择二级铸件毛坯，采用手工砂型木模铸造工艺，其上Ø
90磨架外壳凸台面和Ø
68孔需要铸出。
（二）确定毛坯余量
查阅《金属机械加工工艺人员手册》中铸件机械加工余量可知，体壳零件上Ø
68孔的总余量取值7mm（双边余量）；
90磨架外壳凸台面毛坯余量取值5mm，该零件的其余各表面的毛坯余量的具体分布情况见“零件－毛坯合图”所示。
（三）
精基准的选择：
加工磨架外壳Ø
68砂轮主轴孔时，为保证基准重合，采用了典型的“3、2、1”工件定位方案（见下图所示），即：
选择外壳底座Ø
90端面（限制工件3个自由度）和Ø
28H6外圆（限制工件2个自由度）作为主定位面，选择磨架外壳宽度尺寸为30的侧面（或Ø
90毛坯面，即：
68砂轮主轴孔同轴的毛坯外圆）作为防转面（限制工件转动自由度）。
粗基准的选择：
磨架外壳零件粗基准至关重要。
对于一般轴类零件而言，以外圆为粗基准是完全合理的，但对本零件来说，若以Ø
90的外圆为基准，则会造成加工Ø
68主轴孔的加工余量不均匀。
现选取Ø
68主轴孔的未加工前的毛坯孔为粗基准，起到定心作用，并利用毛坯孔的端面作为主要定位面限制三个自由度。
另外，以磨架外壳零件的腰部Ø
80不加工毛坯面作为防转面，限制工件转动自由度，达到完全定位。
（四）工艺路线拟订
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状及位置精度等技术要求能得到合理保证，在生产纲领已确定为成批生产条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量采用工序集中来提高生产率，除此以外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。
1．工艺路线方案一
工序Ⅰ 车Ø
28、Ø
90的端面及外圆
工序Ⅱ 粗镗Ø
68的一端面及孔
工序Ⅲ 半精镗Ø
68孔及其端面
工序Ⅳ 镗Ø
68的另一端面及精镗孔
工序Ⅴ 切3×
1、2×
0.5、Φ90的槽
工序Ⅵ 铣Ø
90的两侧30宽
工序Ⅶ 钻攻2×
3-M5-7H和M10-7H及M12-7H孔
工序Ⅷ 超精加工Ø
68孔至设计尺寸
2．工艺路线方案二
工序Ⅰ 镗Ø
68的一端面及粗镗孔
工序Ⅱ 镗Ø
工序Ⅲ 车Ø
28、Φ90的端面及外圆
工序Ⅳ 切3×
工序Ⅴ 铣Ø
工序Ⅵ 钻攻2×
3．工艺方案的比较与分析
由于Φ68的内孔精度要求最高；
根据工艺要求；
精度最高必须在最后精加工，所以根据分析可知：
方案一先加工Ø
90端面及外圆，再镗Ø
68的端面及孔，方案二则与此相反，先镗Ø
68的端面及孔，再加工Ø
90的端面及外圆。
两相比较，可以看出第一方案加工余量均匀，且满足以重要表面化为粗基准原则，因此决定将采用方案一。
（四）加工余量、工序尺寸的确定
根据磨架外壳的原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：
（1）加工余量（查表法）
68孔毛坯余量z=7±
1.0mm
1．车Ø
90的端面z=2mm
2．粗车Ø
90的外圆z=4mm
3．精车Ø
90的外圆z=0.8mm
4．镗Ø
68端面z=4mm
5．粗镗Φ68孔z=5mm
6．半精镗Ø
68孔z=1.2mm
7．精镗Ø
68孔z=0.8mm
8．切3×
0.5、Φ90的槽z=1mm
9．铣Ø
90的两侧30宽z=3mm
10．钻攻2×
3-M5-7H孔z=5mm
11．钻攻M10-7H孔z=10mm
12．钻攻M12-7H孔z=12mm
余量分布图：
（2）余量分布图（见上图）
选择Ø
68孔，其余量分布图如下：
毛坯孔直径为 Ø
68－（0.8＋1.2＋5）＝Ø
61±
粗镗孔直径为 Ø
61＋5＝Ø
66H13（
）
半精镗孔直径 Ø
66＋1.2＝Ø
67.2H10（
精镗孔直径为 Ø
67.2＋0.8＝Ø
68H7（
超精加工孔至设计尺寸 （
（五）确定切削用量、基本工时定额
1．加工方法与设备
工序40，50，60，100采用X5032铣床；
工序110中Φ60的孔采用镗68镗床；
工序120采用钻床Z5140。
2．切削用量
采用计算法，下面为设计要求填写的两个工序卡工序的切削用量的计算确定过程：
工序Ⅰ 车Φ28、Φ90的端面及外圆
1．加工条件：
1）加工材料：
灰口铸铁：
σD≥130，成批毛坯
2）加工要求：
车工Φ28端面有外圆，粗车Φ90外圆
3）机床：
CA6140普通车床
4）端面车刀：
刀片材料：
YT15；
刀杆尺寸：
16×
25mm，kr=90，r0=15，a0=12，re=0.5mm；
工序Ⅱ镗Φ68的一端面及孔
粗镗Φ68的一端面及孔
镗床
4）端面镗刀：
硬质合金；
工序Ⅲ 半精镗、精镗Φ68孔及其端面
精镗Φ68的一端面及孔
端面镗刀：
车切3×
4）切槽车刀：
白钢刀；
工序Ⅴ铣Φ90的两侧30宽
铣Φ90的两侧30宽
铣床
4）铣刀：
高速钢
工序Ⅵ钻攻2×
钻攻2×
钻床
4）钻头：
麻花钻
工序Ⅶ超精加工Φ68孔至设计尺寸
超精镗Φ68的一端面及孔
硬质合金
2．计算切削用量
（1）车端面
1）ap=1,f=0.2mm/r
2）计算切削速度、耐用度t=45min
V=kv.Cv/（tmapxvfyv）=292×
0.81×
0.8×
1.54/（450.18×
10.15×
0.20.3）=243（m/min）（4.04m/s）
3）确定主轴转速
Ns=1000v/3.14dw=1000×
4.04/（3.14×
28）=46（r/s）（2757r/min）
按机床选取nw=10r/s（600r/min）（48m/min）
所以实际的切削速度为v=0.8m/s
（2）粗车外圆
要求校验机床功率及进给机构强度
1）切削深度：
2z=4mm可一次性切除
2）进给量：
f=0.8mm/rap=3mm
3）计算切削速度
Ｖ=0.99×
292/（450.18×
30.15×
0.80.3）=129（m/min）（2.15m/s）
确定主轴转速：
ns=1000×
2.15/（3.14×
90）=7.6（r/s）（456r/min）
按机床选取nw=10m/s（600r/min）
所以实际切削速度为v=2.83（m/s）
（3）粗镗Φ68通孔
1）ap=2mm,f=0.3mm/r
2）镗刀25×
200
3）计算切削速度、耐用度
t=40min
V=292×
0.81×
1.54/（400.18×
20.15×
0.30.3）=99.8（m/min）（1.7m/s）
确定主轴转速ns=1000×
1.7/（3.14×
68）=7.96（r/s）
按机床选取nw=1.7（r/s）
所以实际切削速度v=0.4（m/s）
（4）钻攻M12-7H
1）ap=10mm,f=0.4mm/r
2）Φ10.2钻头
3）计算切削速度、耐用度t=120min
1.54/（1200.18×
100.15×
0.40.3）=112（m/min）（1.9m/s））
1.9/（3.14×
12）=50.4（r/s）按机床选取nw=5（r/s）
所以实际切削速度v=0.19（m/s）
4）M12-6H丝锥耐用度t=60min
ap=0.5mm,f=1mm/r
1.54/（600.18×
0.50.15×
10.3）=161（m/min）（2.7m/s）
2.7/（3.14×
12）=71.6r/s
按机床选取nw=1.7r/s
所以实际切削速度v=0.06（m/r）
查阅《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》以及《机械加工工艺人员手册》根据零件尺寸、材料确定各工序的切削用量：
工序
工步
切削深度
（mm）
切削速度
（m/min）
转速r/min
或往复次数
进给量min/r
或mm/双行程
40
37.68
150
2.5
0.5
47.73
190
1.24
0.2
59.03
235
50
29.44
375
1.25
0.3
37.29
475
0.4
60
100
1.8
2.63
39.03
0.85
110
12.56
80
0.37
19.6
125
0.13
0.42
75.26
400
1.43
0.08
59.35
315
1.03
120
2.3
20
500
6
180
1000
15
710
11
3．工时定额
外形尺寸主要在铣床加工，故准备—终结时间为65min；
切削用量的确定举例：
例如：
工序号40，铣大底面，查《金属机械加工工艺人员手册》表14-7，取粗铣时的每齿进给量
，
fz=0.15,z=18.则f=2.7mm/F,切削速度v=42.8m/min,则n=[1000*v/（д*d）]=1000*42.8/3.14*80=170,由机床手册可知，主轴转速取150m/min,则切削速度v=д*d*n/1000=3.14*80*150/1000=37.68m/min。
f=2.7*150=405mm/min,由机床纵向进给量可知（查表）f=375mm/min,则f=375/150=2.5mm/r。
工序号110.精镗Φ60H7孔时，查《金属机械制造加工工艺人员手册》表14—5及机床进给量（即T68镗床的实际进给量中选取）0.25—0.5取f=0.37mm/r切削速度v=12m/min,则n=1000*v/（д*d）=1000x12/（3.14x45）=84.92m/min,取主轴转速n=80r/min,则实际切削速度Vo=80x3.14x45/1000=11.3mm/min.
例如工序号20钻Φ13的孔时查《金属机械制造加工工艺人员手册》表14—36可知f=0.3,切削速度v=26.8m/min,则n=1000*v/（д*d）=1000x26.8/（12.8x3.14）=666.8m/min,由机床手册可知n=500r/min,则v=500x12.8x3.14/1000=20.1m/min,切削速度表中可知v=20m/min。
三、机床夹具设计
（一）定位基准和夹紧方案
由于所需加工工件的特征需在镗床上进行加工故采用镗床夹具。
1．工序进行镗孔Φ60H7加工时应限制Y。
Z各自的移动及转动自由度，故采用一面两销进行完全定位，大平面限制X、Y各自的转动自由度及Z的移动自由度，两销限制X、Y、Z各自的移动自由度，故此方案满足加工要求，时合理的。
2．利用螺栓夹紧机构进行夹紧，采用两个移动压板和一个可卸式弧形压板进行压紧工件，夹紧力方向向下。
3．无对刀导向机构。
4．通过T型螺栓把夹具固定在T68镗床的工作台上。
5．为了保证镗孔的精度，故对夹具的矩形块（即大地面的定位面）进行磨削加工。
为了保证其强度、稳定性，夹具的底座铸件且便于制造，并且铸件还有较好的抗震性。
6．夹具的整体布局设计
夹具为长方形零件，在两端放置两个支架，并且在2xΦ65的孔中放置2xΦ45的镗套，支架与底座采用螺钉及定位销连接，底座采用T型螺栓固定在工作台上，以此来加工孔的Φ60H7，并保证其孔的定位精度。
（二）夹紧力、切削力的计算
由于夹具装配图可知夹紧力的方向指向工件，因此工件的夹紧力采用了2个移动压板和一个弧形压板，沿Z轴的方向且夹紧力必须大于沿Z轴的切削力，F夹=F*K，Fo=F切削*L/t,则F夹=F切削*L/t*k且K=K0*K1*K2*K3*K6*K1，由切削力计算公式N2=Wzapf0.75=804x1x0.37x0.75=381.09N,K=1.2x1.2x1.0x1.0x1.0=1.4,由F夹=F切削x58/30x1.4=1031.5N
（三）定位误差的分析计算
1．夹具精度分析及计算：
△D定位误差分析：
由于定位基准与工序基准不重合，则△B=0.015mm，定位误差与限位基准重合，则△Y=0，因此△D=△B+△Y=0.015mm
2．安装误差分析计算：
镗套与支架的采用H7/h6最大间隙为0.01mm，所以△A=0.01mm
3．△G加工误差计算：
△G主要取决于机床的制造精度以及工艺的安排等多方面的因素，一般取零件加工精度的1/3到1/5，故取△G=＆K/3=0.03/3=0.01mm.夹具的总加工精度∑D=（△D2+△A2+△G2+△A2）1/2=0.021<
＆K=0.03mm.因此，此镗床的夹具定位方案合理。
四、课程设计心得体会
紧张而又辛苦的三周课程设计结束了，当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过了一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿干心旷神怡，眼前豁然开朗。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。
“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义，我我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地地迈开这一步，这是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。
说实话，课程设计真是有点累，然而，当我已着手清理自己的设计成果，仔细回味这三周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使我倦意顿消，虽然这是我刚学会走完的第一步，是我人生中的一点小小的胜利，然而他令我感到自己成熟了许多，令我有一种“春眠方觉晓”的感悟。
通过课程设计，使我深深地体会到：
干什么事都必须耐心、细致。
课程设计过程中，许多计算难免令我感到有些心烦意乱；
有三次因为不小心我计算出错，只能好不情愿的重来，但一想起老师平时对我们耐心的教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提醒自己，一定要养成一种高度责任、一丝不苟的良好习惯，这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练！
短短三周的课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是如此贫乏，自己综合应用所学专业知识的能力是如此的不足。
几年来学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用，想到这里我真的有点心急了，老师却对我说，这说明课程设计确实使你有收获了，老师的亲切勉励像春雨注入我的心田，使我更加自信了。
最后，我要衷心的感谢老师，是您的严厉批评唤醒了我，是您的敬业精神感动了我，是您的谆谆教诲启发了我，是您的殷切期望鼓励了我，我感谢老师您今天又为我插上了一副坚硬的翅膀！
五、参考文献
1．《机床夹具设计手册》。
2．《金属机械加工工艺员手册》
3．《机械零件设计手册》
4．《机械设计课程设计手册》
5．教材（机床夹具、机械加工技术、机械制图、金属材料热处理）
6．《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》
7．《机械加工余量、公差手册》
8．《机械夹具设计手册》
9．《机械制造技术课程设计》
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