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扁叉夹具课程设计说明书

机械制造工艺学与机床夹具设计

题目：

设计扁叉零件机械加工工艺规程及某一工序的夹具

专业班级：

08机制

（2）班

姓名：

俞烽炜

学号：

08530058

指导教师：

尹成龙、杨义

时间：

11.21-12.04

引言

《机械制造工艺学与机床夹具设计》课程是机械类专业的一门主要专业课。

它授予学生制订经济合理、切实可行的机械加工和装配工艺，确定各工序的工装与设备等方面的综合知识，以及基本的工艺理论和国内外先进的新工艺、新技术方面的知识；培养学生分析生产实际加工过程中产生误差的原因和存在的具体工艺问题，并能初步提出改进产品质量、提高生产率与降低成本的工艺途径和方法的能力。

为提高学生解决实际问题的能力，本课程学完后，特安排此课程设计。

本课程设计是在学完了机械制造工艺学及夹具设计之后进行的下一个教学环节。

它一方面要求学生在设计中能初步学会综合应用过去所学的全部课程，另外也为搞好毕业设计做一次综合训练。

学生应当通过机械制造工艺学及夹具设计课程设计在下述各方面得到锻炼：

能熟练运用机械制造工艺学及夹具设计课程设计中的基本理论，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线合理安排等问题，保证零件的加工质量。

提高结构设计能力。

学生通过设计夹具的训练，应当掌握如何根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理，又能保证加工质量的夹具来。

学会使用手册及图表资料。

掌握与本设计有关的各种资料的名称出处，能够做到熟练应用。

引言…………………………………………………………………………………2

零件图的分析………………………………………………………………………4

1.1零件的结构要求

1.2零件的工艺分析

零件的毛坯设计……………………………………………………………………4

2.1确定毛坯的制造形式

2.2确定毛坯的机械加工余量和公差

2.3毛坯图

工艺规程设计………………………………………………………………………5

3.1基面的选择

3.2制订加工工艺路线

工序设计……………………………………………………………………………6

4.1机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

4.2确定切削用量和基本工时

4.3扁叉零件图

夹具设计……………………………………………………………………………8

5.1问题的提出

5.2夹具设计

5.3定位误差分析

5.4夹具设计及操作的简要说明

总结…………………………………………………………………………………9

参考文献……………………………………………………………………………10

零件图的分析

1.1零件的结构要求

扁叉结构要合理，要求扁叉结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使劳动量最小。

而设计和工艺是密切相关的又是相辅相成的。

设计者要考虑加工工艺的问题。

扁叉是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状复杂程度一般，但其加工两同轴内孔的精度要求较高，此外还有上端面以及凸块两侧台阶面要求加工精度很高，对圆柱的四个端面也有一定的精度要求。

该零件的两小孔有同轴度要求，且凸块两侧面相对孔轴线有对称度要求，凸块两侧台阶面对两孔轴线也各自有平行度要求。

因此，该零件的尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此对他们的加工是非常关键的。

1.2零件的工艺分析

⑴以φ10H7为轴心线为基准，两圆柱同轴度有较高的要求。

⑵以两孔轴线为基准，要求凸块两侧台阶面有较高的对称度和平行度。

⑶凸块两侧台阶面要求粗糙度为3.2，上端面粗糙度为6.3。

⑷短圆柱的四个端面：

.有一定的位置要求和粗糙度要求。

⑸两孔的粗糙度有很高的要求。

由上面分析可知，加工时应先加工一组表面（铣削上端面和两侧台阶面），再以这组加工后表面为基准加工另外两组（分别是铣圆柱端面和钻铰两同轴小孔）。

零件的毛坯设计

2.1确定毛坯的制造形式

零件材料为HT35-32零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择金属型浇注铸件毛坯。

2.2确定毛坯的机械加工余量和公差

参考《机械制造技术基础课程设计》（以下称指导书）查表2-11，《公差与机械加工余量》（GB/T6414-1999），查表2-11,轮廓尺寸尺寸不超过160mm，得加工余量5-7mm，故取6mm。

加工表面

工序名称

工序余量

工序基

本尺寸

工序经济精度

工序（或工步）尺寸及其偏差

表面粗糙度（Ra）

公差等级

公差

粗铣凸块上端面和两侧面

粗铣B面和A1、A2面

4.3

2.3

142×7.4

142×10.7

4.3

2.3

42×7.4

142×10.7

12.5

6.3

铣B面

精铣B面

0.7

142×6

≥IT13、≤IT14

0.7

142×6

6.3

铣A1、A2

精铣A1、A2

0.7

142×10

≥IT13、≤IT14

0.7

142×10

3.2

2.3设计及绘制毛坯图

工艺规程设计

3.1基面的选择

本零件是有精度较高要求的孔的叉架零件，平面和孔是设计的基准，也是装配和测量的基准，在加工时，应尽量以平面为基准。

先以圆柱面为粗基准，铣出上端面和凸块侧面及其两有平行度要求的平面，再以加工的平面为精基准，加工出两短圆柱的四个端面，同样，也是以该已加工表面为基准钻出两同轴的Φ10H7孔；加工前后四个圆柱端面时，先以凸块表面为基准，在铣床上利用组合铣刀一次性铣出端面。

3.2制订加工工艺路线。

工艺路线方案：

I.粗铣凸块两侧台阶面A1、A2和凸块上端面B面

II.粗铣C圆柱两端面C1、C2

III.粗铣D圆柱两端面D1、D2

IV.钻孔φ10

V.精铣C圆柱两端面C1、C2

VI.精铣D圆柱两端面D1、D2

VII.精铣B面

VIII.精铣A1、A2面

IX.粗铰φ10，铰孔精度为0.07mm

X.精铰φ10，铰孔精度为0.07mm

XI.检查入库

工序设计

4.1机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定。

“扁叉”材料为HT15-32，生产类型中批量，金属型铸造毛坯。

据以上原始资料及加工路线，确定工序一中粗铣圆柱C的C1、C2两个端面d的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

查《机械制造基础课程设计》表2-11，工序尺寸加工余量为5-7mm，故取6mm。

查《工艺手册》表2.2～2.5，工序尺寸加工余量

铣C1、C2台阶面

φ200mm的高速钢镶齿套式面铣刀

粗铣2.3mm

精铣0.7mm

4.2确定切削用量和基本工时。

工序Ⅷ：

粗铣圆柱C的C1、C2两个端面

本工序是精铣侧凸台面，已知加工材料为HT15-32，σb=195Mpa,铸件无外皮，机床为X6142型卧式铣床，所选刀具为高速钢镶齿套式面铣刀，其参数：

直径d=200mm，齿数Z=20。

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

（1）确定每齿进给量

。

根据《机械制造基础课程设计》表5-4知X6142型卧式铣床的主电动机功率为14.175KW。

查5-27知工艺系统刚性中等、镶齿端铣刀加工铸铁时，每齿进给量

=0.3—0.5mm/z。

由于本工序背吃刀量

=0—1mm和切削宽度

=7.4mm，故选择每齿进给量

=0.3mm/z。

（2）选择铣刀磨钝标准和耐用度。

跟据《机械制造工艺学课程设计指导书》，查表5-28，用高速钢镶齿铣刀粗加工铸铁时，选择铣刀后刀面磨损极限值为2mm,查《机械制造基础课程设计》表5-72续知，铣刀合理耐用度时间T=240min。

（3）确定切削速度

和工作台每分钟进给量

。

由《机械制造基础课程设计》表5-72续查得，高速钢切削铸铁的切削速度为V=20m/min，则所需铣床主轴转速范围是：

n=1000V/∏d=31.85r/min。

选取n=35r/min，则实际铣削速度为

=∏dn/1000=21.98m/min

铣刀每转工作台移动速度，即每转进给量f=

z=0.3×20=6mm

工作台每分钟进给量为

=

zn=0.3×20×35=210mm/min

根据表5-13中工作台标准纵向进给量，选取f=150mm/min，则实际每齿进给量为

=f/zn=150/（20×35）=0.214mm/z

（4）校验机床功率。

由《机械制造工艺学课程设计指导书》查表5-31和5-32知，由铣削力Fz和铣削功率Pm得，故选X6142合适。

最后确定的切削用量为：

=0.7mm

==6mm

=0.214mm/z

=150m/min

=22m/min

上述中:

—铣削速度（m/min）

、

—铣刀直径（mm）

—铣刀转速（r/min）

—铣刀每分钟工作台移动速度，即每转进给量（mm/r）

—铣刀每齿工作台移动速度，即每齿进给量（mm/z）

—进给速度，即工作台每分钟移动速度（mm/min）

—铣刀齿数

—铣削宽度

—铣削背吃刀量

2.基本时间tm

tm=（Lw+L1+L2）/

LW——工件铣削部分长度

L1——切入行程长度当主偏角为90时，L1=0.5（d—

）+（1—3）

L2——切出行程长度L2=3—5mm

已知n=35r/min，Lw=142mm。

计算得L1+L2=8mm。

所以，基本时间为：

tm=（142+8）/150=1mim

故，A1，A2两面的基本时间为：

t=2×tm=2min

4.3扁叉零件图如下:

夹具设计

设计的是第八道工序——精铣A1、A2面的铣床夹具。

本夹具将用于x6142卧式铣床，道具为直径d=200mm的高速钢镶齿套式面铣刀。

5.2夹具设计

1.第八道工序的定位基准的选择

由零件图可知，台阶面A1、A2对φ10H7的平行度和对称度，其设计基准为零件上表面，定位时零件上表面定位。

2.切削力及夹紧力的计算

，

，

，

，

当铣削时，

在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。

安全系数

。

其中：

为基本安全系数1.5；

为加工性质系数1.1；

为刀具钝化系数1.1；

为断续切削系数1.1。

选用M8mm。

当螺纹直径为8mm，手柄长度为140mm，作用力为70N时，其夹紧力为

。

此时

已大于所需的3085N的夹紧力，故本夹具可安全工作。

5.3定位误差分析

本工序采用上表面为基准定位，使加工基准和设计基准统一，能很好的保证定位的精度。

5.4夹具设计及操作的简要说明

夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。

为了提高生产力，可使用有快换垫圈。

总结

通过为期两个星期的课程设计使我加深了对机械制造工艺学这一门课程实用性的理解，同时也使我回顾了我以往所学的知识。

因为这次课程设计是我们在毕业设计前一次重要的实践设计，涉及到的知识综合性很强，这就要求我们对所学的基础课、技术基础课和专业课有较熟练的掌握。

我们在做课程设计时，需要学会将书本上的理论知识和实践相结合，但这对我们来说有不少困难，因为我们根本没有什么实际经验。

所以这次课程设计我们主要通过反复的查阅资，、反复的思考，和设计同一种零件的同学相互间反复讨论来完成的。

经过繁忙困难的过程后,我们对知识的印象更加深刻了。

此外，整个过程中同学互帮互助,我们在快乐中共同学习,学习中共同进步，同学之间的关系也更加密切了。

在此次收获课程设计成功经验的同时,再次感谢尹老师、杨老师的辛勤指导，以及同学们的帮助。

参考文献

[1]郭艳玲.机械制造工艺学.北京：

北京大学出版社，2008.01

[2]尹成龙.机械制造工艺学与机床夹具设计.安徽：

安徽农业大学工学院，2009.10.

[3]机床夹具设计手册.上海：

上海科学技术出版社，1991.12.

[4]徐圣群.简明机械加工工艺手册.上海：

上海科学技术出版社，1994.7

[5]李益明.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社，1994.7

[6]卢秉恒.机械制造技术基础.北京：

机械工业出版社，2007.12.

[7]孟少农.机械加工工艺手册[M].北京：

机械工业出版社，1991.

[8]柯建宏，宾鸿赞.机械制造技术基础课程设计.华中科技大学出版社，2006.

[9]郑修本.机械制造工艺学[M].北京：

机械工业出版社，1999.