镗孔夹具设计论文11379.docx
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镗孔夹具设计论文11379
工
艺
规
程
及
镗
孔
夹
具
设
计
摘要
本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。
双支撑镗模加工工艺规程及镗孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。
在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。
关键词：
工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。
目录
序言…………………………………………………………………1
一.零件分析……………………………………………………2
1.1零件作用………………………………………………2
1.2零件的工艺分析…………………………………………2
二.工艺规程设计…………………………………………………3
2.1确定毛坯的制造形式……………………………………4
2.2基面的选择………………………………………………5
2.3制定工艺路线……………………………………………5
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…………6
2.5确定切削用量及基本工时………………………………7
三夹具设计……………………………………………………8
3.1问题的提出………………………………………………8
3.2定位基准的选择…………………………………………8
3.3切削力及夹紧力计算……………………………………8
3.4定位误差分析……………………………………………9
3.5夹具设计及简要操作说明………………………………10
总结………………………………………………………………12
致谢………………………………………………………………13
参考文献…………………………………………………………14
序言
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。
机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。
我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。
从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。
双支撑镗模的加工工艺规程及其镗孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。
正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。
本次设计也要培养自己的自学与创新能力。
因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。
所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。
本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。
一、零件的分析
1.1零件的作用
1.2零件的工艺分析
双支撑镗模有3个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。
1：
以下端面为基准的加工面，这组加工面主要是台阶面和4-Φ11的孔。
2：
以Φ11孔为基准的加工面，这组加工面主要是各个孔端面及其孔和槽。
二.工艺规程设计
2.1确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200，考虑到运行时经常需要挂倒档以倒行或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。
由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。
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。
基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。
先选取下端面作为定位基准，。
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。
以已经加工好的2-Φ11孔和一端面（一面两销）为定位精基准，加工其它表面及孔。
主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。
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。
制定以下两种工艺方案：
方案一
1
铸造
铸造
2
时效处理
时效处理
3
铣
铣下端面
4
铣
铣高12mm台阶面
5
钻
钻4-Φ11孔
6
铣
铣大孔两端面
7
镗
镗Φ40H7，Φ47，Φ52js7孔
8
铣
铣宽5mm槽
9
检验
检验
10
入库
入库
方案二
1
铸造
铸造
2
时效处理
时效处理
3
铣
铣下端面
4
铣
铣大孔两端面
5
镗
镗Φ40H7，Φ47，Φ52js7孔
6
铣
铣高12mm台阶面
7
钻
钻4-Φ11孔
8
铣
铣宽5mm槽
9
检验
检验
10
入库
入库
工艺方案一和方案二的区别在于方案一把钻4-Φ11孔放在了前面，因为镗孔的精度较高，尺寸要求较为严格，这样我们做镗孔的时间就可以利用钻好的孔做为定位基准，这样能能更好地保证工件镗孔时的位置度要求。
具体的加工路线如下
1
铸造
铸造
2
时效处理
时效处理
3
铣
铣下端面
4
铣
铣高12mm台阶面
5
钻
钻4-Φ11孔
6
铣
铣大孔两端面
7
镗
镗Φ40H7，Φ47，Φ52js7孔
8
铣
铣宽5mm槽
9
检验
检验
10
入库
入库
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
零件材料为HT200
生产类型为批量生产，采用砂型机铸造毛坯。
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，由铸造可直接获得。
2、双支撑镗模的下端面
由于双支撑镗模的下端面要与其他接触面接触，粗糙度要求为3.2，查相关资料知余量留2mm比较合适。
3、双支撑镗模的孔
毛坯为空心，铸造出孔。
孔的精度要求介于IT7—IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为2mm
2.5确定切削用量及基本工时
1.加工条件
工件材料：
HT200，时效处理，砂型铸造
加工要求：
镗孔Φ52mm
机床：
卧式镗床T616
刀具：
弯头镗刀
2.计算切削用量
查《简明手册》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得
=25mm/min
=0.07mm/z
=9.6mm
根据T616镗床说明书，取
=150r/min
切削工时：
L=15mm
镗Φ40孔的工时计算如下
切削工时：
L=25mm
镗Φ47孔的工时计算如下
切削工时：
L=10mm
三、夹具设计
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。
由指导老师的分配第7道工序的镗Φ40H7，Φ47，Φ52js7孔的镗床夹具。
3.1问题的提出
本夹具主要用于镗Φ40H7，Φ47，Φ52js7孔，粗糙度3.2，精度要求比较高，因为Φ40H7和Φ47，Φ52js7孔有平行度关系，我们可以同时镗这2组孔，因此要考虑采用2个镗套。
同时还要考虑如何提高生产效率。
3.2定位基准的选择
因为工件不能和夹具体直接接触，所以我们采用了2个支撑板定位底面，然后我们以已经加工好的2-Φ11定位，一个采用圆柱销定位，一个采用削边销定位，这样我们的底面限制工件的3个自由度，圆柱销限制工件的2个自由度，削边销限制工件的1个自由度，这样空间的6个自由度都已经限制完了，我们就可以开始加工工件。
3.3切削力和夹紧力的计算
由夹具装配图可以看出,由于水平方向上有两个定位销,所以水平方向上不需要考虑夹紧力是否合适,只用考虑Z轴上的夹紧力就可以了.
查《机床夹具设计手册》表1-2-3得:
式中:
=
×1.0×1.0×1.0×1.0=1.10
所以,
=487N
在计算切削力时,必须把安全系数也考虑在内.
查《机床夹具设计手册》,表1-2-1可知:
所以,
切削力
=1.5×1.2×1.0×1.0×1.3×1.0×1.5×487=1864N
因本夹具主要夹紧力是螺母夹紧,
查《机械加工工艺师手册》表17-30得:
夹紧力N=6587N
此时,实际夹紧力已大于所需1864N的加紧力了,所以本夹具可安全工作.
3.4定位误差分析
（1）移动时基准位移误差
（式5-5）
式中：
————圆柱销孔的最大偏差
————圆柱销孔的最小偏差
————圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙
代入（式5-5）得：
=
=
（2）转角误差
（式5-6）
式中：
————圆柱销孔的最大偏差
————圆柱销孔的最小偏差
————圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙
————削边销孔的最大偏差
————削边销孔的最小偏差
————削边销定位孔与定位销最小配合间隙
其中：
则代入（式5-6）得：
则：
经检验合格
3.5夹具设计及操作的简要说明
如前面所述,在夹具设计时,为提高劳动生产率,应首先着眼于联动夹紧，本道工序的镗孔选用联动夹紧装置压紧，当我们装上工件后，采用一面2销把工件的空间的6个自由度限制完毕后我们旋转铰链压板，试着和工件接触，然后旋转螺母压紧工件，这是我们把镗杆放入镗套，既可以开始加工工件。
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。
因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。
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，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。
同时，在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，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，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，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。
多少个日日夜夜，她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，她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。
在此谨向指导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,机械工业出版社出版，1994年
2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年
3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年
4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年
5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月
6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年
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