夹具课程设计.docx
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夹具课程设计
机制工艺课程设计
说明书
设计题目：
壳体的机械加工的工艺规程及典型夹具设计
专业班级：
机械电子工程机器人班
学生姓名：
学生学号：
14902121
指导教师：
黑龙江大学
机械制造技术基础课程设计任务书
设计题目：
壳体的机械加工的工艺规程及典型夹具设计
设计内容：
1.绘制零件图和毛坯图各一张。
2.编制零件的加工工艺过程，并填写加工工艺过程卡及工序卡一套。
3.涉及指定工序的夹具，绘制夹具装配总图一套。
4.绘制夹具的非标零件图一张。
5.编写设计说明书一份。
指导教师：
年月日
目录
第一章绪论…………………………………
§1.1课程设计的目的…………………………………
§1.2课程设计的题目…………………………………
§1.3课程设计的内容…………………………………
§1.4课程设计的进度表………………………………
第二章零件设计与工艺分析……………………………………
§2.1零件的作用…………………………………
§2.2确定毛坯种类及加工方式……………
§2.3零件的工艺性分析…………………………
§2.4机械加工工艺过程卡片………………
§2.5机械加工工序卡片………………
§2.6机械加工余量………………
第三章工艺规程设计……………………………………………
§3.1加工方案的选择……………………………………
§3.2制定工艺路线……………………………
§3.3定位基准的选择与分析……………………………
§3.3.1粗基准的选择
§3.3.2精基准的选择
第四章壳体钻孔夹具设计………………………………
§4.1夹具分析……………………………
§4.2夹具设计……………………………
§4.2.1定位方案及元件的分析与设计…………
§4.2.2夹紧方案设计……………………
§4.2.3钻套设计……………………………………
§4.2.4夹具体整体设计……………………………………
§4.3夹具图……………………………
第五章设计心得体会…………………………………………
参考文献…………………………………………………………
第一章:
机制工艺课程设计概述
1.1课程设计的目的
机制工艺课程设计是在学完了该门课程之后的一个重要的实践教学环节，机制工艺课程设计是对学生未来从事机械制造工艺工作的一次基本训练。
通过课程设计培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。
在设计过程中，学生应熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。
1、能熟练运用机制工艺课程中的基本理论以及在生产实践中学到的实践知识，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，保证零件的加工质量。
2、提高结构设计能力。
学生通过非标专用夹具设计的训练，应获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。
3、学会使用手册、图表及数据库资料。
掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。
1.2课程设计的题目
机制工艺课程设计题目：
设计方刀架夹具的机械加工工艺规程及工艺装备。
1.3课程设计的内容
壳体毛坯图的绘制；
壳体夹具图以及零件图的设计以及绘制；
编写课程设计说明书。
1.4课程设计的进度表
序号
内容
所用时间
1
绘制零件图一张
1天
2
零件工艺的分析，绘制毛坯图
1天
3
制定工艺路线，编写工艺过程卡片
1天
4
编制机械加工工序卡片
2天
5
夹具装配图设计及夹具零件图设计
7天
6
编写课程设计说明书
2天
7
课程设计答辩
1天
合计
15天
第二章零件设计与工艺分析
2.1零件的作用
壳体零件是机器或部件的基础零件，它把有关零件联结成一个整体，使这些零件保持正确的相对位置，彼此能协调地工作。
因此，壳体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量，进而影响机器的使用性能和寿命，因而壳体一般具有较高的技术要求。
由于机器的结构特点和壳体在机器中的不同功用，壳体零件具有多种不同的结构形式。
零件图：
2.2确定毛坯种类与加工方式
该零件时属于箱壳类零件，结构比较简单规则，但某些加工面和孔的尺寸精度、平面度，垂直度、位置精度、表面粗糙度要求比较高，铸件适用于制造复杂形状的毛坯，锻件适用于形状简单，强度要求高的毛坯。
该零件选择毛坯为铸件，铸件制造的方法有砂型铸造、手工造型、机器造型、壳型和金属型铸造五种。
该零件应选择大批量生产砂型铸造的方法制造毛坯。
2.3零件的工艺性分析
1.2零件的工艺分析
1.2.1产品的零件图与装配图的分析
零件图上的主要技术要求有：
（1）、铸件时效处理，回火处理，消除内应力；
（2）、铸件表面不得有气孔、夹渣、沙眼、疏松、裂纹等缺陷；
（3）、拔模斜度不大于3°；
（4）、材料HT200；
（5）、要加工左右的端面粗糙度为Ra小于3,2um,上端面粗糙度为Ra小于3,2um,Φ45孔的表面粗糙度为Ra小于1.6um，Φ12孔的表面粗糙度为Ra小于3.2um，Φ25孔的表面粗糙度为Ra小于6.3um,Φ14孔的表面粗糙度为Ra小于1.6um,Φ4孔的表面粗糙度为Ra小于6。
3um。
1.2.2零件的结构工艺性分析
零件材料要求灰铸铁HT200（切削性能好，价格低廉，且抗振性和耐磨性也较好），尺寸中型，形状复杂程度一般，大批量生产。
考虑到零件分析及相关要求，再联系零件的大批量生产的实际，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。
该零件主要加工有上端面面、左右端面、Φ45、Φ25、Φ14、6xΦ4和6xΦ12孔。
2.6机械加工余量
根据《机械制造技术基础课程设计指导》，分别确定机械加工余量，以及尺寸和公差。
结合毛胚图和零件图，壳体的尺寸如下：
左右端面60：
根据查书75-76页，工序尺寸及余量为61+-0.8；
上端面：
40+-0.1
根据查书75-76页，工序尺寸及余量为41.5+-0.7；
Φ45的孔：
根据查书75-76页，工序尺寸及余量为44+-0.7
第三章工艺规程设计
3.1加工方案的选择
壳体采用铸造，铸造出的粗糙度为Ra12.5,对于壳体左右端面及壳体上端面采用铣削加工，粗铣左端面63，精洗至62.5，粗铣右端面60.5，精铣至60.粗镗Φ43.5，半精镗Φ42.5精镗Φ47H7的孔，钻6x11Φ孔，铰至6xΦ12,钻Φ25的孔，钻Φ13的孔，扩至Φ13.85，铰至Φ14H9。
钻6xΦ3,9的孔，铰至6xΦ4.
3.2制定工艺路线
制定工艺路线的出发点,应当是使零件的加工精度和表面质量等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已确定为中批生产的条件下,可以考虑采用效率较高的通用机床配以专用夹具,并尽量使用工序集中来提高生产率。
除此之外,还要考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。
工艺路线方案:
工序00毛坯及正火处理。
工序10粗-精铣壳体左右端面。
工序20粗-精洗壳体上端面。
工序30粗-半精镗-精镗。
工序40钻-铰孔
工序50钻-扩-铰孔
工序60钻-铰孔
工序70最终检验
3.3定位基准的选择与分析
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证、生产率得到提高。
否则不但加工工艺过程中的问题百出更有甚者还会造成零件大批报废使生产无法正常进行。
根据零件图纸及零件的使用情况分析应右端面作为第一定位基准,中间孔作为第二定位基准。
3.3.1粗基准的选择
在机械加工工艺过程中，第一道工序所用的基准总是粗基准，所以粗基准的选择主要是第一道工序定位基准的选择。
经本组人分析，壳体类零件一般采用“先面后孔”的加工顺序。
为保证不加工表面的和加工表面的位置要求应尽量选择不加工表面为粗基准,这里互为基准加工故此处选择右端面为第一粗基准。
3.3.2精基准的选择
在左右端面和上端面加工以后各工序则以上端面和中间孔为定位精基准。
这样就满足了基准重合的原则和互为基准的原则。
在加工某些表面时可能会出现基准不重合,这时需要进行尺寸链的换算。
第四章壳体钻孔夹具设计
4.1夹具分析
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。
经本组人讨论决定，本夹具将用于立式钻床，对工件进行钻孔。
设计第50道工序——设计钻Φ25的孔再钻Φ13-扩Φ13.85-铰Φ14的孔的夹具。
本夹具将用于Z35摇臂钻床，使用快换钻套，刀具为锪钻，高速钢锥柄麻花钻。
本夹具用于第50道工序钻孔，与其它表面并无技术要求。
因此，加工本工序时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度不是主要问题。
4.2夹具设计
4.2.1定位方案及元件的分析与设计
由零件图可知，待加工孔的轴线对底座有垂直度度要求，对Φ45孔的轴线有平行度要求，其设计基准为Φ45孔的中心线。
本设计选用以Φ45孔的轴线和底座下端面为主要定位基面，另选用底座的Φ8孔的轴线作为辅助定位基准。
为了降低生产成本，本设计选择采用以螺纹夹紧和插棱形销定位的方式。
4.2.2夹紧方案的设计
针对成批生产的工艺特征，此夹具采用螺纹夹紧机构压夹工件。
在夹具体的底板上钻2个Φ8的孔，支撑板用两个定位销定位后，再用2个Φ8的螺母固定，支撑板上的用螺钉固定一带螺纹的阶梯轴，轴线于底板平行，夹紧时用M12的螺母和快换垫盘与轴配合进行夹紧。
4.2.3钻套设计
本工序进行钻孔扩孔及铰孔等加工，综合考虑，本组决定采用快换钻套。
钻套d=25,D=35，H=25mm,h=12mm。
4.2.4夹具体整体设计
夹具体的设计应该通盘考虑，使各个部件通过夹具体能够有机的联系起来，形成一个整体。
考虑夹具与机床的连接，因为是在立式钻床上使用,所以不需要专门的夹具与机床定位连接元件。
4.3夹具图
第五章设计心得体会
此次的课程设计是为期3周，从刚开始的茫然布置所措，到后来渐渐的熟悉，慢慢的走上了正轨，总的来说在此次设计中学到了不少东西。
首先是工艺过程卡的编制，工艺卡有很多讲究的，首先编号与编号之间得留出间隔，以便以后能添加工序，其次不得以000或001开头，因为第一道工序也有可能会改变。
每一道工序，工序中的每一道工步，基于什么样的设计原则进行设计，加工余量，工序余量如何制定才合理，这是摆在我面前的难题，首先我们基于先主要后次要，先面后孔，先粗后精等原则来设计每一道工序，其次通过对加工设备的了解以及查阅设计手册，定下加工余量然后分配每一道工序余量，以及达到的加工精度。
对于钻孔的所需专用夹具的设计，更是将我们在机制工艺里所学的知识用于实际，定位元件设计及分析，对刀导向元件的设计，夹紧元件的设计，夹具整体的设计，每一个部分如何分析，如何选用，如何使之合理，这都是能力的提升。
最让我印象深刻的还是设计过程中的经济性，钢板的厚度能薄就薄，因为质量越轻，工人搬起来越方便，销，螺钉，螺栓能设计成一样的就设计成一样，因为这样买零部件的时候就方便了，左右横跨距离不要过大，因为实际工厂车间里距离不是很大，太大了容易碍事。
这些学来的实际经验非常受用。
参考文献
[1]张德生，孙曙光.机械制造技术基础课程设计指导.第一版.哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社.2013
[2]张锋，古乐.机械设计课程设计.第五版.哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社.2012
[3]孙曙光，张德生.机械制造技术基础.第一版.哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社.2014
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