零件工艺分析及夹具设计Word文档格式.docx
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1.2小组分工及主要任务
朱建辉负责“零件工艺分析及夹具设计”，主要任务是完成复杂的零件的工艺及夹具设计。
陈志亮负责“执行结构设计”，主要任务是完成执行结构和散热器的设计，分别实现治具自动分离两段式功能以及利用压缩空气制冷芯片，以及其他相关设计。
黄煜负责“外箱体结构设计”，主要任务是完成治具外箱体的设计，使执行机构能与之配合工作，以及自动开盖等其他设计。
本设计的任务：
本人负责设计工艺分析及其夹具设计，任务主要有两大部分，第一部分主要有1、分析该零件的模型，合理设计毛坯。
2、分析该零件的工序过程，合理的加工工序安排。
3、工序设计。
4、计算工艺过程的切削速度工艺工时计算。
5、制作工艺卡牌。
第二部分主要有，1、设计合理的夹具方案；
2、定位方案定位元件的设计；
3、夹紧方案设计，夹紧机构设计，计算相关参数；
4、设计零件预留安装位置等。
5、该零件的安装方法使用方法。
本次夹具的设计特点相对传统通过手动夹紧的夹具，加入了气动结构，可以完成半自动化的夹紧过程，可以更加省时、省力、便捷的夹紧元件。
传统夹具一般是用手工夹紧，人工干预的比较多，一些不规则的零件较难加工的。
本次夹具设计主要考虑了主要零件：
挂钩座座，该零件比较特别，上端面是圆端一般的夹具无法对它加工下端面孔加工时候定位，所以初步设想用V型块做定位元件。
用气动做动力源，还考虑了同时两侧对工件进行夹紧而设计了齿轮齿条的对中夹紧机构，支点夹紧机构作夹紧机构。
通过这个机构，由气缸推动，下齿条然后经过对中机构和支点机构同时对元件进行夹紧。
该零件在自动分离两段式PCB治具中，具有重要的作用。
在里面连接下载板和上载板之间起关键的零件。
挂钩座固定在上载板上，需要具有一定的的刚性，而且起固定气缸推出杆的作用。
在工作的时候，需要气缸推出杆，保证顺畅的运行，需要在孔内壁要求高精度。
模型分析：
该挂钩座对于气缸活塞杆具有较高的表面粗糙度要求，此零件需要较好的力学性能，选用才能304不锈钢，该材料具强度高、切削性能好，
图2.2.1挂钩座零件图
如图所示，是PCB自动分离两段式治具的关键零件。
由于这个气缸挂钩座在工作承担在真空环境，所以要求它具有足够的强度和钢度、良好的耐磨。
该气缸挂钩座对于气缸活塞杆具有较高的表面粗糙度要求，此零件需要较好的力学性能，选用才能304不锈钢，该材料具强度高、切削性能好，
主要为该零件设定加工工艺过程，及其夹具设计：
1、该零件有Ф9贯通需要和气缸活塞杆要顺畅穿过，需要间隙配合，的要求表面粗糙度为1.6的高精度的孔，并且同轴度在0.02的贯通孔，是要求最严格的部分。
2、该零件需要和上在载板固定，4-M4在平面螺纹孔到Ф9两侧。
3、Ф9与Ф10直口槽不同心轴。
4、Ф3需要和上载板起定位作用，精度IT8
从市场的角度看，产品的生产纲领取决的市场对产品的需求，了解生产纲领和生产类型有利于对产品做出生产准备并做出加工调整。
可以计算以下生产年产量来推断，该零件是属于批量生产，更好为零件生产做出生产计划。
计算公式：
N=Qn
（1+α%+β%）
该零件需要计算的年产量（件/年）：
N
假设该公司需求产品的年产量（台/年）：
Q=200
每台产品需要安装该零件的个数（件/台）：
n=4
该零件的备库率：
a%=5%
该零件的废品百分率：
β%=1.2%
由上面公式算的年产量：
N=849.6个
由年产量可知，该产品零件属于轻型零件因为小于4kg，生产类型属于中批量生产。
根据该零件的制造精度要求较高此工件也比较复杂，中批量生产，据《机械制造技术基础》表3-2；
可选用精密铸造得到毛坯，此毛坯，加工余量较小，而且机械性能好。
表2-2-5，选用铸件尺寸公差等级为CT-8，加工余量等级1，最小壁厚5mm。
零件形状复杂，毛坯形状可以和零件尺寸相似，中间凹槽贯穿孔可以铸出；
如果铸出φ9的孔，不容易取出毛坯，所以φ9mm的孔选择不铸出；
薄壁可以选择较大加工余量，以保证达到小壁厚；
下端面φ3，M4不铸出，考虑厚度3mm的板较薄的厚度，铸出时零件容易出现铸料不均匀的现象，因此取消铸出15×
30mm凹槽平台，选择铸出高度与上平台都一样毛坯尺寸。
1、起模斜度的确定铸件垂直于分型面上，为了更好的拿起毛坯通常需要设计起模斜度，而且各斜度值应该设计一致。
查《机械制造技术基础课程设计》，设计砂型毛坯的最小起模斜度为0°
30′，毛坯里面内表面最小起模斜度为1°
。
考虑材料的收缩率，应该设计最小起模斜度1°
2、铸件最小圆角半径铸件的壁部转角应该铸造圆角。
根据GB/T2822-2005选用R1为最小圆角半径。
3、件浇注位置可选择大面作为浇注口，可以保证薄壁充分灌浇
（3）毛坯的加工余量
结合和实际，该零件表面粗糙度小于等于1.6μm，通常一般有零件尺寸加上机械加工余量得到毛坯尺寸。
表2.3.1加工余量表
加工表面
基本尺寸（mm）
加工余量等级
加工余量（mm）
说明
上端平面
6
IT8
1.5
单边余量
上端圆面
R10
3
双边余量
台阶凹槽平面
4.5
侧壁R10的端面
2
下端面
贯通凹槽
9x24
IT7
2.0
双边对称余量
（4）毛坯图
根据上述毛坯确定，可以确定以下毛坯尺寸。
图2.3.1毛坯图
（5）工艺处理
毛坯铸造后可以采用渗氮处理表面强硬化，但是也会产生内应力，这样切削的时候性能不好，可以放置室外，充分的利用自然失效处理，可以改善工件材料切削性能和消除内应力。
一般在粗加工后，也通常会产生切削内应力，可以加入工序冷水降温，人工失效处理。
在粗加工和精加工后，在加工刀具到表面通常生产切削瘤，可以加入工序吹去切屑。
选择定位基准先选精后粗基准。
精基准的选择：
φ9有同轴度的定位基准，该零件下端面为圆柱面，可以利用它来做精基准。
粗基准的选择：
粗基准可以选择不需要机械加工的表面，可以选择下端打平面面和两侧面。
首先加工基准——挂钩座下端面；
先粗铣端面加工后精铣，先铣面后钻孔，先加工上端平面，再加工外端圆柱面。
先加工端面再钻孔。
选择加工的方法应该从该零件的结构模型，如何快速高效利用机器加工出来，同时考虑加工精度，加工尺寸，还有考虑经济成本，在工厂符合条件下，从实际应用来考虑加工方法的选择。
为了减小加工成本和为了减少工序次数，统一使用加工中心VMC850功率=7.5KW，对这个零件进行加工。
表3.2.1初步工序表
工序号
加工选择
工序内容
设备
工序设备
1
毛坯
粗-精铣
加工下端平
数控铣床
机用平口钳
加工上端面的尺寸
4
钻-精铰
Ф3的贯通孔
专用夹具1
5
钻-锪孔-攻丝
加工M4的螺纹孔
钻-粗铰-精铰
加工Ф9高精度的孔
专用夹具2
7
粗铣-精铣
加工厚度3的薄壁
8
去毛刺
该零件属于中批量生产，工序设计时候，应该考虑如何高效率的加工效率，如何降低成本，减少加工时间，在保证设计可靠的前提下，尽可能选择通用设备和工艺设备。
挂钩座机械加工工艺方案如下
表3.3.1工序过程设计
工序名称
工序简图
夹具设备
见图2.3.1
10
粗铣上端面、外端圆面
15
精铣上端面、外端圆
铣床精铣上端面、外端圆
20
粗铣下端面
以下端面加上定位凸台做定位基准
25
精铣下端面
以上端面圆面做定位设计专用夹具，精铣下端面
30
钻孔φ3，的孔
以上端面圆面做定位设计专用夹具，初步选用φ2.8的钻头从下端面钻孔
35
精铰φ3的孔
以上端面圆面做定位设计专用夹具，从下端面精铰φ3的孔
40
钻M4的孔
选用φ3.3钻头钻盲孔
45
攻M4的牙
选用φ3.3
M4螺距0.7，用钻头，切削丝锥与螺纹铣刀钻头钻盲孔
50
先用φ10锪孔倒角，钻φ9的贯通孔
先用φ10锪孔倒角，
选用φ8.8钻孔
55
粗铰φ9的贯通孔
粗铰
60
精铰φ9的孔
精校孔至
φ9
65
粗铣的薄壁并加工不同孔
选用φ5的粗铣端面并进行扩孔
70
半精铣薄壁
选用φ5的半精铣端面并进行扩孔
75
去除多余
3.4工艺加工余量的确定
通常来说，设计合理机械加工余量对工艺过程可以节省时间、成本、及其人为操作。
在加工余量如果不够时，零件机械加工过薄，不足以加工出高质量的零件；
机械余量如果过多，就会增加机械加工的材料余量，大大的提升了毛坯材料的浪费，从而增加成本。
可以根据查阅《机械制造工艺设计简明手册》和实际来决定加工余量。
平面表面工序尺寸
查表《13-19》中该零件加工大端面被加工表面宽度≤100，大端面被加工表面长度≤300，余量为1mm，公差为0.3，以下结合实际来得出的工序余量
表3.4.1平面加工余量
加工内容
加工余量
精度等级
表面粗糙度
工序余量极限值
最小
最大
粗车
6.3
1.2
精车
0.5
3.2
0.3
0.7
4.7
1.7
1.8
0.2
9x24凹槽
粗铣
精铣
薄壁
2.7
3.3
表3.4.2孔加工余量
Φ3
钻
2.9
精铰
0.1
0.08
M4-6H
攻牙
M4
Φ9
8.8
8.7
0.26
0.36
0.04
IT6
1.6
0.14
以下数据查阅《机械制造技术基础与工艺课程设计教程》，查表15-33查得加工的进给量fz，根据15-32的表格根据加工要求、加工尺寸选择刀具类型尺寸，查表15-38刀具的寿命，刀具的切削宽度刀具直径的60%--75%。
查阅《机械制造技术基础与工艺课程设计教程》表14-10，得到切削速度公式，式3-1，式3-2，可以算出切削速度，进给量，根据第14章机床参数表14-11提供公式得到机床功率，由第16章表16-5提供公式计算所得加工工序所用时间
钻孔铣削速度公式：
表14-6钻、扩和铰孔时切削速度的计算公式
=
（公式3-1）
铣削速度公式
（公式3-2）
加工平面的切屑速度和工时表参数表查表可知。
工序10
粗铣下端大平面，以下端面和一侧面为粗基准，加工后表面粗糙度达到6.3
1.加工条件
工件材料：
铸造sus304，经表面处理强度170~240Mpa
加工要求：
粗铣下端大平面，加工后表面粗糙度达到6.3
机床：
统一使用加工中心VMC850功率=7.5KW
刀具：
直径=16mm，粗齿，柄径10的莫式直柄标准系列立铣刀总长为117，莫式编号为2，齿数为3
2.切削用量的选择
1）背吃刀量
加工的深度为1mm，背吃刀量可以选择结合实际ap=1mm，一次走刀可以完成
2）进给量的选择
查表15-34立铣刀选择表得
立铣刀直径d=φ10,可以得知齿进给量为0.08~0.05，取=0.08mm，该立铣刀齿数为3
齿数为3
=0.24mm/r
3）确定刀具寿命和磨钝标准
T=60min
4）计算切削速度
选取主轴转速为n=590r/min
查14-10
查14-1表系数和指数：
刀具材料为高速钢，
=21.5，
=0.45，
=0.1，
=0.5，
=0.1，m=0.33，
=10，T=60,
=1.5，
=0.24，
（切削宽度）=6，Z（齿数）=3,
1.0
带入数据得：
Vc=11.5m/min
n=
=366.2r/min
Fm=fznw=0.24*366.2=87.2
毛坯尺寸大于刀具直径
L1=50（加工长度）l2=30（加工宽度）l=6（加工宽度）
T=
=86/87.2=1min=60s
以下数据如上算得
表3.5.1平面加工参数
（mm）
进给量
f（mm/min）
被吃刀量ap
（mm/min）
刀具选用
切屑宽度
ae（mm）
0.24m
立铣刀φ10
齿数=3
0.15
上端圆端面
0.16m
球头刀R2
齿数=2
精洗
立铣刀R2
齿数=1
上端凹槽
0.24
9x24贯通凹槽
立铣刀φ6
Φ9的端面
立铣刀φ8.8
薄壁槽端面
立铣刀φ9
表3.5.2平面切削速度及工时
刀具寿命
T（min）
切屑速度
（m/min）
加工工时t
（min）
刀具转速
（r/min）
11.5
366
16.4
1.1
522
0.6×
3=1.8
0.8
13
17
薄壁孔
2=1.2
1.4
工序60
钻φ3，以下端面和一侧面为粗基准，加工后表面粗糙度达到6.3
钻φ3，加工后表面粗糙度达到6.3
加工中心VMC850功率=7.5KW
直径=2.8mm，粗齿，柄径10的莫式直柄标准系列立铣刀总长为117，莫式编号为2，齿数为3
2.切削用量
因为余量较小，选择=1mm，一次走刀完成
2）进给量
查表15-34得
立铣刀d16,每齿进给量为0.08~0.05，取=0.08mm，齿数为3
查14-6
查14-6表系数和指数：
=4.8，
=0.4，
=0，
=0.7，m=0.2，
=3，T=15，
=0.1,
，ap=6（钻深度）
Vc=22.8m/min
n
=1500.2r/min
Fm=fznw=0.24*1500=360
l=6（加工深度）
=6/87.2=0.06min=4s
两处4*2=8对刀+5s，倒角用φ3.5倒角刀时间+5s
8+5+5=18s
以下表格《表3-8孔加工参数》和《表3-9孔切削速度和加工工时》按上面过程算取。
表3.5.3孔加工参数
f
0.10
φ3
铰
0.05
铰刀φ3.0
φ3.3
0.25
φ8.8
0.06
φ9.1
表3.5.4孔切削速度和加工工时
刀具寿命T（min）
切屑速度Vc（mm/min）
（s）
22.8
4×
2+5+5=18
1500
25.1
16
2000
4+5+5=26
22
4+5+5=14
1000
设计挂钩座的专用夹具，主要根据设计
升级会员 