支架零件夹具设计毕业论文文档格式.docx

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灰铸铁件的牌号和应用围如表1-1所示。

（2）未标注圆角半径为R3mm。

（3）加工表面不应该有毛刺、裂缝、结疤、夹渣等缺陷，并应清理清洁。

（4）所有加工表面应光洁，不可有裂缝、压痕、毛刺、气孔、凹痕以及非金属夹杂物。

（5）上下表面应与中心孔轴线保持一定的垂直度和平面度，M、N两表面加工粗糙度为12.5，￠8的销栓孔粗造度1.6，￠11的孔粗糙度12.5.

（6）在加工之前进行人工时效热处理，对毛坯预备性热处理，为降低零件硬度，在精加工阶段的磨削加工前进行淬火处理，淬火后工件硬度提高且易变形。

表1-1灰铸铁件的牌号和应用围

牌号

硬度HB

应用围

工作条件

用途举例

HT10-26

≤170

（1）负荷极低

（2）磨损无关重要

（3）变形很小

盖、外罩、油盘、手轮、手把、支架、坐板、重锤等形状简单、不重要的零件，这些铸件通常不经试验即被采用，一般不需要加工，或者只需经过简单的机械加工。

HT15-33

150～200

（1）承受中等载荷的零件

（2）摩擦面间的压力≤490KPa

（1）一般机械制造中的铸件，如支柱、坐板、齿轮箱、刀架、轴承座、轴承滑座、工作台，齿面不加工的齿轮和链轮，汽车、拖拉机的进气管，排气管、液压泵进油管等；

（2）薄壁（重量不大）零件，工作压力不大的管子配件，以及壁厚≤30mm的耐磨轴套等；

（3）圆周速度为6～12m/s的带轮以及其他符合左列工作条件的零件。

HT20-40

170～220

（1）承受较大负荷的零件

（2）摩擦面间的压力＞490KPa（大于10t的大型铸件＞1470Kpa）或需经表面淬火的零件

（3）要求保持气密性以及韧性的零件

（1）一般机械制造中较为中重要的铸件，如气缸、齿轮、链轮、棘轮、衬套、金属切削机床床身、飞轮等；

（2）汽车、拖拉机的汽缸体、汽缸盖、活塞、制动毂、联轴器盘、飞轮、离合器外壳、分离器本体、左右半轴壳等；

（3）承受7840KPa以下中等压力的液压缸、泵体、阀体等；

（4）汽油机和柴油机的活塞环；

（5）圆周速度为12～20m/s的带轮以及其他符合左列工作条件的零件。

HT25-47

190～240

二.工艺规程设计

2.1确定毛坯的制造形式

考虑到支架零件的变形，先木模、铸造、热处理去除应力。

2.2基面的选择

粗基准选择应当满足以下要求：

（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。

精基准的选择应满足以下原则：

（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。

精基准：

考虑到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,以加工后的M、N表面.1为主要的定位精基准。

2.3制定工艺路线

制订工艺路线的出发点，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的保证。

在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。

除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。

具体加工路线如下：

1

木

木模

2

铸

铸造

3

热处理

回火

4

铣

铣平面N及两个表面粗糙度为12.5的侧面，至尺寸26

5

铣平面N，至尺寸25

6

铣平面M、￠65mm外圆及端面，端面尺寸至24

7

钻、扩、铰、

钻、扩、铰、￠45mm孔

8

钻

钻四个￠11mm孔

9

车

￠45mm孔一端倒角

10

￠45mm孔另一端倒角

11

淬火

12

去毛刺

13

终检

14

入库

分析：

为了提高效率，尽量减少零件的装夹定位，如同一平面上孔加工在一次装夹就完成加工要求，使工序集中，节约时间，提高了生产率，按机械加工安排原则，合理的拟定工艺路线。

孔的加工方案

序号

加工方案

经济加工精度等级（IT）

加工表面粗糙度Ra/μm

适用围

11～12

12.5

加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工非铁金属（但粗糙度稍高），孔径＜20mm。

钻-铰

8～9

3.2～1.6

钻-粗铰-精铰

7～8

1.6～0.8

钻-扩

12.5～6.3

加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工非铁金属（但粗糙度稍高），孔径＞20mm。

钻-扩-铰

钻-扩-粗铰-精铰

钻-扩-机铰-手铰

6～7

0.4～0.1

钻-（扩）-拉（或推）

7～9

1.6～0.1

大批量生产的中、小零件的通孔

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

支架零件材料为灰铸铁

生产类型为大批量生产。

1、不加工表面毛坯尺寸

不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差。

2、外圆

由于外圆要与其他接触面接触，查相关资料知余量留2.5mm比较合适。

2.5确定切削用量及基本工时

1）工序4，铣N及两个表面粗糙度为12.5的侧面，保证总高，

fz=0.08mm/齿（参考《切削手册》），切削速度：

参考有关手册，

确定V=0.45m/s。

即27m/min，采用高速钢镶齿三面刃铣刀，

dw=225mm，齿数z=20，则ns=

=

=38r/min,现采用

X6130万能升降台铣床，根据机床使用说明书，取nw=37.5r/min,

故实际切削速度为：

V=πdwnw/1000=π×

225×

37.5/1000=26.5m/min

当nw=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为

：

Fm=fzznw=0.08×

20×

37.5=60mm/min

查机床说明书，刚好有fm=60mm/min,故直接选用该值，切削加工

时，由于是粗铣，利用作图法，可得出行程刀刃口宽20mm，L=2

×

60mm=360mm，则机动加工时间为：

Tm=L/fm

=360/60min=6min

2）工序5，铣平面N至尺寸，切削用量同上。

3）工序6，铣平面M至尺寸，切削用量同上

。

4）工序7，钻、扩、铰、￠45mm孔

根据有关手册的规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取

f=（1.2～1.8）f钻=（1.2～1.8）×

0.65×

0.75=0.585～0.87mm/r

根据机床说明书，选取f=0.57mm/r,则

V=（1/2～1/3）V钻=（1/2～1/3）×

12=6～4m/min

则主轴转速为n=51.6～34r/min,并按机床说明书取nw=68r/min,

实际切削速度为：

V=πdwnw/1000=π×

37×

68/1000=7.9m/min

切削工时，L=12mm,Tm=L/nwf=12/68×

0.57=0.31min

粗铰Φ45孔，参考有关资料，取铰刀的切削速度

Vc=0.3m/s=18m/min,由此计算出转速为：

n=1000V/πd=1000*18/π*30=191.08r/min

按机床实际转速取n=200r/min,则实际切削速度

Vc=πdn/1000=π*30*200/1000=18.84m/min=0.314m/s

切削工时：

L=70mm，Tm=2L/nVc=2*70/200*0.314=2.23min

5）工序8，钻四个￠11的孔，切削用量同上。

6）工序9，孔倒角C1（C端面处），选卧式车床C620-1，

据手册及机床取f1=0.08mm/r,当采用高速钢车刀时，根据

一般资料，确定切削速度V=16m/min,则

ns=1000V/πd=1000*16/π*30=159.1r/min

按机床说明书取nw=120r/min,则此时切削速度为

V=πdnw/1000=11.3m/min

L=2mm，则Tm=L/nwf=2/120*0.08=0.21min

7）工序10，孔倒角另一端面同工序9，切削工时：

Tm=0.21min

三、夹具设计

在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。

它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或检测的装置。

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

3.1问题的提出

在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。

定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。

工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。

用以装夹定位工件的装置称为机床夹具，简称夹具。

本夹具主要用于钻Φ45孔的钻模。

在本工序中，除了保证孔本身的尺寸精度和粗糙度以外，还应保证孔的轴线对M面的垂直度不大于0.04mm。

3.2定位基准的选择

基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。

根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。

1.设计基准

在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。

2.工艺基准

零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。

工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。

（1）装配基准

装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。

（2）测量基准

测量时用以检验已加工表面尺寸几位置的基准，称为测量基准。

（3）工序基准

在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。

（4）定位基准

工件定位时所采用的基准，称为定位基准。

按照基准重合原则，加工Φ45mm孔时，应该选择M面为定位基准。

因M面较小，定位不可靠，考虑到加工的方便和使夹具结构简化，定位时以N面为宜。

3.3切削力和夹紧力的计算

确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。

在确定夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。

夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。

只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获得良好的效益。

（1）计算此夹紧机构的夹紧力，单个螺旋夹紧产生的夹紧力按下公式计算：

W0=QL/【r′tanφ1+rztan（а+φ2′）】

（式中W0——单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N）；

Q——原始作用力（N）；

L——作用力臂（mm）；

r′——螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm），其值视为螺杆端部的结构形式而定；

φ1——螺杆端部与工件间的摩擦角；

φ2′——螺旋副的当量摩擦角（°

）；

rz——螺纹中经之半（mm）；

а——螺纹升角。

）

（2）计算公式中各项的值

①确定原始作用力Q的值：

由于是手动的简单装置，根据经验选择Q=65N。

②确定L的值：

作用力臂即为螺钉上手柄的长度，L取为100mm。

③确定r′的值：

由于夹紧装置是圆周线接触式，则螺杆端部与工件间的当量摩擦半径查资料取为6.9，即r′=6.9。

④确定φ1和φ2′的值：

螺杆端部与工件间的摩擦角φ1和螺旋副的当量摩擦角φ2′取值如4-10所示：

表4-10

螺纹形状

三角螺纹

梯形螺纹

方牙螺纹

螺纹牙形半角β

30°

15°

φ2′=arctan（tanφ2/cosβ

90°

50′

8°

32′

注：

tanφ2=0.15，φ2为螺旋副的摩擦角（°

）。

⑤确定rz和а的值，由表4-11所示：

公称直径/mm

螺距P/mm

中经之半rz/mm

升角а

1.75

5.4315

2°

26′

1.5

5.513

29′

1.25

5.594

2′

5.675

1°

36′

6.3505

52′

6.513

61′

6.675

22′

16

7.3505

7.513

49′

7.675

11′

а=arctan（nP/2πrz），n为螺纹线数。

（3）计算夹紧力

由

（1）和

（2）可以计算出夹紧力：

W0=QL/【r′tanφ1+rztan（а+φ2′）】

=65×

190/【6.9×

0.15+7.3505×

tan（2°

29′+8°

50′）】

=4928N

本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。

因此进行夹紧立计算无太大意义。

只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。

3.4定位误差分析

本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。

在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。

式中

——定位副间的最小配合间隙（mm）；

——工件圆孔直径公差（mm）；

——定位销外圆直径公差（mm）。

心轴水平放置时定位分析图

3.5夹具设计及操作的简要说明

采用心轴定位，采用开口压板快速夹紧，即可指定可靠的卡紧力。

同时我们采用可换钻套，第一个钻套用于钻底孔，第二个钻套用于钻铰锥孔，在生产中可以迅速更换，且当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以换上新的钻套。

保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产

装配图附图如下

总结

这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。

同时也培养了自己的自学与创新能力。

所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。

这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。

这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。

比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等；

也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识；

以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；

再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。

回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。

在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕业设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。

这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，付老师的辛勤指导下，都迎刃而解。

同时，在付老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！

同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢！

致谢

这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。

但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师付老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。

这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。

在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。

从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。

多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

在此谨向付老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

参考文献

1.切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版，1994年

2.机械制造工艺设计简明手册，益民主编，机械工业出版，1994年

3.机床夹具设计，工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版，1983年

4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版，1990年

5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术，1981年10月

6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版，1997年