铣槽12专用夹具.docx

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铣槽12专用夹具

机械制造综合课程设计

2013-2014第1学期

题目:

铣槽12专用夹具

学号：

姓名：

班级：

指导教师：

成绩：

机电与汽车工程学院

2013年12月

设计任务书1

一、零件的分析2

1、零件的作用3

2、零件的工艺分析4

二、确定生产类型5

三、确定毛坯6

四、工艺规程设计7

1、选择定位基准7

2、制定工艺路线9

3、选择加工设备和工艺设备11

4、机械加工余量、工序尺寸及工时的确定14

5、机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片14

五、夹具设计16

1、问题的提出16

2、夹具设计17

3、定位误差分析19

4、夹具的装配图见附图21

参考文献22

心得体会23

《机械制造综合课程设计》

设计任务书

设计题目：

铣槽12专用夹具

设计要求：

能够根据工序卡片规定的定位夹紧方法，正确选择夹具元件；能正确进行定位误差和夹紧力计算，合理布置夹紧力作用点和作用方向并进行夹具精度校核；能够根据国家制图标准，运用必要的视图完整地表达一个夹具结构，能正确标注设计尺寸，合理标注技术要求。

生产类型：

中批量生产

毛坯类型：

模锻件

设计内容：

1、绘制产品零件图

2、确定定位及夹紧方案

3、绘制夹具总装图

4、绘制夹具零件图

5、编写设计说明书

一、零件的分析

1.1、零件的作用

题目所给的零件是传力杆。

主要起传递力和扭矩的作用。

传力杆两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力。

在传动过程中承受交变载荷。

1.2、零件的工艺分析

零件的主要加工表面是两个侧平面M/N、孔内表面、铣槽12的表面、外轮廓表面。

零件的两个侧平面表面粗糙度

值应不大于12.5μm。

零件要加工小孔孔径为Φ11

mm，小孔内表面表面粗糙度

值应不大于1.6μm。

零件要加工大孔孔径为Φ24

mm，大孔内表面表面粗糙度

值应不大于1.6μm。

两孔中心距为42±0.02mm。

零件外轮廓大孔端尺寸R18

mm，小孔端尺寸R14

，厚度为26

mm。

在加工槽时，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由铣削直接加工就可以达到要求，其中槽的宽度由刀具的尺寸保证，槽的深度尺寸和位置精度由设计的夹具来保证。

槽的位置包括如下两方面要求：

（1）、加工槽的宽度为12mm，且两个侧面相对于中心面A对称度为0.1mm；

（2）、加工槽的深度为32±0.2mm。

在大孔处有一Φ6销孔，没有特殊要求，只需按一般钻孔处理。

传力杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要具有很高的强度。

因此，传力杆材料一般都采用合金钢，如45钢、65钢、40Cr、40MnB等。

在此选用45钢。

二、确定生产类型

2.1、生产纲领：

指产品的年产量。

N=Qn（1+a%）（1+b%）

式中N--零件的年产量（件/年）；

Q--产品的年产量（台/年）；

n--每台产品中该零件的数量（件/台）；

a%--备品率；

b%--废品率。

2.2、生产类型

生产类型有三种：

单件生产、成批生产和大量生产。

生产纲领和生产类型的关系类型

生产类型

零件的年生产纲领/件

重型零件（30kgy以上）

中型零件（4～30kg）

轻型零件（4kg一下）

单件生产

小于5

小于10

小于100

小批量生产

5～100

10～200

100～500

中批量生产

100～300

200～500

500～5000

大批量生产

300～1000

500～5000

5000～50000

大量生产

大于1000

大于5000

大于50000

题目给出生产类型为中批量生产。

年产量5000件。

2.3各种生产类型的工艺特征

表2.3各种生产类型的工艺特征

名称

大批生产

中批生产

单件生产

生产对象

品种较少，数量很大

品种较多，数量较多

品种很多，数量少

零件互换性

具有广泛的互换性，某些高精度配合件用分组选择法装配，不允许用钳工修配

大部分零件具有互换性，同时还保留某些钳工修配工作

广泛采用钳工修配

毛坯制造

广泛采用金属模机器造型、模锻等

毛坯精度高，加工余量小

部分采用金属模造型、模锻等，部分采用木模手工造型、自由锻造

毛坯精度中等

广泛采用木模手工造型、自由锻造

毛坯精度低，加工余量大

机床设备及其布置

采用高效专用机床，组合机床、可换主轴箱（刀架）机床、可重组机床

采用流水线或自动线进行生产

部分采用通用机床，部分采用数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统

机床按零件类别分工段排列

广泛采用通用机床、重要零件采用数控机床或加工中心，机床按机群布置

获得规定加工精度的方法

在调整好的机床上加工

一般是在调整好的机床上加工，有时也用试切法

试切法

装夹方法

高效专用夹具装夹

夹具装夹

通用夹具装夹，找正装夹

工艺装备

广泛采用高效率夹具、量具或自动检测装置，高效复合刀具

广泛采用夹具，广泛采用通用刀具、万能量具，部分采用专用刀具、专用量具

广泛采用通用夹具、量具和刀具

对工人要求

调整工技术水平要求高，操作工技术水平要求不高

对工人技术水平要求较高

对工人技术水平要求高

工艺文件

工艺过程卡片，工序卡片，检验卡片

一般有工艺过程卡片，重要工序有工序卡片

只有工艺过程卡片

由上表2.3可知，不同的生产类型具有不同的工艺特征。

在制订零件机械加工工艺规程时，必须首先确定生产类型，生产类型确定之后，工艺过程的总体轮廓就勾画出来了。

由题意可知，该零件为中批量生产，则部分采用通用机床，部分采用数控机床、加工中心；广泛采用通用刀具、万能量具，部分采用专用刀具、专用量具。

三、确定毛坯

传力杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要具有很高的强度。

因此，毛坯材料一般都采用合金钢，如45钢、65钢、40Cr、40MnB等。

在此选用45钢。

毛坯用模锻法成型。

毛坯的锻造工艺过程。

将棒料在炉中加热至1140-1200°C。

先在辊锻机上通过4个型槽进行辊锻制坯，然后在锻压机上进行预锻和终锻。

锻造好的毛坯需要经调质处理，使之得到细致均匀的回火索氏体组织，从而改善性能，减少毛坯内应力。

此外，为提高毛坯的精度，还需要进行热校正、外观缺陷检查、内部探伤、毛坯尺寸检查等工序，最终获得合格的毛坯。

为节省材料、减少加工余量，同时保证加工精度，毛坯外形锻造成零件外形，外轮廓留下2mm加工余量，即大孔端取R20，小孔端取R16；厚度留下4mm的加工余量，取30mm。

四、工艺规程设计

4.1、选择定位基准

4.1.1设计基准

零件图上用来确定其他点、线、面的位置时所依据的点、线、面其组合，称为设计基准。

此零件的设计基准中心面A。

4.1.2工艺基准

工件的加工、检验、装配过程中所采用的基准称为工艺基准。

因此，工艺基准按其用途不同又可以分为定位基准、测量基准、装配基准、和工序基准。

（1）定位基准

工件在加工时用作定位的基准称为定位基准。

根据基准重合的原则应选中心面A面作为定位基准，但A面实际不存在，故可选工件的两侧面M或N的任一面作为定位基准。

（2）测量基准

工件在测量是所采用的基准称为测量基准。

与定位基准重合，可选工件的两侧面M或N的任一面作为定位基准。

（3）装配基准

工件在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准称为装配基准。

与定位基准重合，可选工件的两侧面M或N的任一面作为定位基准。

（4）工序基准

在工序图上用来确定本工序被加工表面位置所采用的基准称为工序基准。

加工侧面M时以侧面N为基准；加工侧面N时以侧面M为基准；加工两个孔及销孔时以侧面N为基准；加工槽时以侧面N为基准。

4.2、制定工艺路线

该零件的加工工艺路线是先进行外形的加工，再进行孔、槽的加工。

按照先基准面后其他、先粗后精、先面后孔的原则，传力杆加工可按下面工艺路线进行。

工序1锻造毛坯

工序2以侧面N为基准，粗铣侧面M;以侧面M、N互为为基准，半精铣侧面M、N，保证厚度26

0.03mm

工序3以侧面N为基准，钻孔Φ10

工序4以侧面N为基准，扩孔Φ10至Φ10.8

工序5以侧面N为基准，铰孔Φ10.8至Φ11

工序6以侧面N为基准，钻孔Φ23

工序7以侧面N为基准，扩孔Φ23至Φ23.8

工序8以侧面N为基准，铰孔Φ23.8至Φ24

工序9以侧面N、两个孔为基准，铣零件外轮廓，大孔端外轮廓铣至R=18mm，小孔端外轮廓铣至R=14mm

工序10以侧面N、两个孔为基准，铣槽至12mm

工序11以侧面N、两个孔为基准，钻销孔Φ6

工序12倒角、去毛刺

工序13检验

4.3、选择加工设备和工艺设备

由零件的加工工艺路线可知，需要铣床、钻床；以及相应铣刀、钻头等刀具；量具选用普通钢尺、游标卡尺、千分尺；需要V型块来定位夹紧。

工序2，用立式铣床，选用Φ30端铣刀

工序3，用立式钻床，选用Φ10钻头

工序4，用立式钻床，选用Φ10.8扩孔钻

工序5，用立式铣床，选用Φ11铰刀

工序6，用立式钻床，选用Φ23钻头

工序7,用立式钻床，选用Φ23.8扩孔钻

工序8,用立式铣床，选用Φ24铰刀

工序9，用数控铣床，选用Φ30立铣刀

工序10用立式铣床，选用Φ11.5立铣刀、Φ12立铣刀

工序11，用立式钻床，选用Φ6钻头

工序12，钳工倒角、去毛刺

4.4、机械加工余量、工序尺寸及工时的确定

机械加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如下表

加工表面

工序双边余量（mm）

工序尺寸及公差（mm）

表面粗糙度（μm）

粗

半精

精

粗

半精

精

粗

半精

精

两侧面

3.2

0.8

26.8

26

16

12.5

大孔

22

0.8

0.2

Φ23

Φ23.8

Φ24

32

6.3

1.6

小孔

10

0.8

0.2

Φ10

Φ10.8

Φ11

32

6.3

1.6

外轮廓

1.2

0.8

R18.8

R18

16

12.5

外轮廓

1.2

0.8

R14.8

R14

16

12.5

槽12

11.5

0.5

11.5

12

16

6.3

销孔

6

Φ6

16

切削用量的确定：

1、工序2：

由于是铣平面，所以选用端面铣刀，刀具直径为D=30mm。

粗铣的每齿进给量fz=0.10mm/z，背吃刀量ap=1.6mm,取粗铣的主轴转速为n

=130r/min。

半精铣的每转进给量f=1.2mm/r，背吃刀量ap=0.4mm，取半精铣的主轴转速为n

=260r/min。

故相应的切削速度分别为：

粗加工V=πDn/1000=3.14×30×130/1000m/min=12.25m/min

半精加工V=πDn/1000=3.14×30×260/1000m/min=25.49m/min

2、工序3：

钻孔，钻头直径10mm,进给量f=0.09mm/r,主轴转速,1000r/min，切削速度V=31.4m/min;

工序4：

扩孔，钻头直径10.8mm,进给量f=0.09mm/r,主轴转速,1000r/min，切削速度V=33.9m/min;

工序5：

铰孔，铰刀直径:

11mm，进给量f=0.1mm/r,主轴转速110r/min,切削速度V

=3.8m/min。

工序6：

钻孔，钻头直径23mm,进给量f=0.09mm/r,主轴转速,1000r/min，切削速度V=69.08m/min;

工序7：

扩孔，钻头直径23.8mm,进给量f=0.09mm/r,主轴转速,1000r/min，切削速度V=71.59m/min;

工序8：

铰孔，铰刀直径:

24mm，进给量f=0.1mm/r,主轴转速110r/min,切削速度V

=7.94m/min。

3、工序9：

铣圆弧轮廓，选用立铣刀，刀具直径为30mm。

粗铣的每齿进给量fz=0.06mm/z，背吃刀量ap=0.6mm,取粗铣的主轴转速为n

=100r/min，切削速度V9.42m/min。

半精铣的每转进给量f=0.8mm/r，背吃刀量ap=0.4mm,半精铣的主轴转速为200r/min，切削速度为V=18.84m/min。

4、工序10：

铣槽12，选用立铣刀。

粗铣，刀具直径为11.5mm，每齿进给量fz=0.06mm/z，背吃刀量ap=0.5mm,取粗铣的主轴转速为n

=100r/min，切削速度V=3.61m/min。

半精铣，刀具直径为12mm，每转进给量f=0.8mm/r，背吃刀量ap=0.4mm,半精铣的主轴转速为200r/min，切削速度为V=7.54m/min。

5、工序11：

钻孔，钻头直径6mm,进给量f=0.09mm/r,主轴转速,1000r/min，切削速度V=18.84m/min

4.5、机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片

机械加工工艺过程卡片

重庆交通大学

机械加工工艺过程卡片

产品型号

产品名称

传力杆

共1页

材料牌号

45钢

毛坯种类

模锻件

毛坯外型尺寸

工序号

工序名称

工序内容

设备

工艺装备

1

锻造

锻造毛坯

2

铣

以侧面N为基准，粗铣侧面M;以侧面M、N互为为基准，半精铣侧面M、N，保证厚度26

0.03mm

立式铣床

Ф30硬质合金端铣刀

3

钻

以侧面N为基准，钻孔Φ10

立式钻床

Ф10麻花钻

4

钻

以侧面N为基准，扩孔Φ10至Φ10.8

立式钻床

Ф10.8麻花钻

5

铰

以侧面N为基准，铰孔Φ10.8至Φ11

立式铣床

Ф11铰刀

6

钻

以侧面N为基准，钻孔Φ23

立式钻床

Ф23麻花钻

7

钻

以侧面N为基准，扩孔Φ23至Φ23.8

立式钻床

Ф23.8麻花钻

8

铰

以侧面N为基准，铰孔Φ23.8至Φ24

立式铣床

Ф24铰刀

9

铣

以侧面N、两个孔为基准，铣零件外轮廓，大孔端外轮廓铣至R=18mm，小孔端外轮廓铣至R=14mm

数控铣床

Ф30硬质合金立铣刀

10

铣

以侧面N、两个孔为基准，铣槽至12mm

立式铣床

Ф11.5、Ф12硬质合金立铣刀

11

钻

以侧面N、两个孔为基准，钻销孔Φ6

立式钻床

Ф6麻花钻

12

钳工

钳工倒角、去毛刺

钳工台

规，锉刀

13

检查

按工艺要求

游标卡尺，塞规

机械加工工序卡片

重庆交通大学

机械加工工序卡片

产品名称

零件名称

零件图号

传力杆

传力杆

材料

材料名称

毛坯种类

毛坯尺寸

零件重

每台件数

卡片编号

第1页

45

半成品

1

共6页

加工工序图

工序号

2

工序名

铣侧面M、N

设备

立式铣床

夹具

V型块、机用虎钳

工量具

游标卡尺

刃具

Ф30硬质合金端铣刀

工步

工步内容及要求

主轴

转速（r/min）

吃刀深度（mm）

切削速度（m/min）

进给量（mm/r）

走刀

次数

1

以侧面N为基准，粗铣侧面M

130

1.6

12.25

0.3

1

2

以侧面M为基准，粗铣侧面N

130

1.6

12.25

0.3

1

3

以侧面N为基准，半精铣侧面M

260

0.4

25.49

1.2

1

4

以侧面M为基准，半精铣侧面N

260

0.4

25.49

1.2

1

工艺编制

学号

审定

会签

工时定额

校核

执行时间

批准

机械加工工序卡片

重庆交通大学

机械加工工序卡片

产品名称

零件名称

零件图号

传力杆

传力杆

材料

材料名称

毛坯种类

毛坯尺寸

零件重

每台件数

卡片编号

第2页

45

半成品

1

共6页

加工工序图

工序号

3

工序名

钻孔

设备

立式钻床

夹具

V型块、机用虎钳

工量具

游标卡尺

刃具

Ф10麻花钻

工步

工步内容及要求

主轴

转速（r/min）

吃刀深度（mm）

切削速度（m/min）

进给量（mm/r）

走刀

次数

1

以侧面N为基准，划线找中心，钻中心孔

1000

1

2

按中心孔钻孔Ф10

1000

31.4

0.09

1

工艺编制

学号

审定

会签

工时定额

校核

执行时间

批准

机械加工工序卡片

重庆交通大学

机械加工工序卡片

产品名称

零件名称

零件图号

传力杆

传力杆

材料

材料名称

毛坯种类

毛坯尺寸

零件重

每台件数

卡片编号

第3页

45

半成品

1

共6页

加工工序图

工序号

4

工序名

钻孔

设备

立式钻床

夹具

V型块、机用虎钳

工量具

游标卡尺

刃具

Ф10.8麻花钻

工步

工步内容及要求

主轴

转速（r/min）

吃刀深度（mm）

切削速度（m/min）

进给量（mm/r）

走刀

次数

1

在孔Ф10的基础上扩孔至Ф10.8

1000

33.9

0.09

1

工艺编制

学号

审定

会签

工时定额

校核

执行时间

批准

机械加工工序卡片

重庆交通大学

机械加工工序卡片

产品名称

零件名称

零件图号

传力杆

传力杆

材料

材料名称

毛坯种类

毛坯尺寸

零件重

每台件数

卡片编号

第4页

45

半成品

1

共6页

加工工序图

工序号

5

工序名

铰孔

设备

立式铣床

夹具

V型块、机用虎钳

工量具

游标卡尺

刃具

Ф11铰刀

工步

工步内容及要求

主轴

转速（r/min）

吃刀深度（mm）

切削速度（m/min）

进给量（mm/r）

走刀

次数

1

在孔Ф10.8的基础上铰孔至Ф11

110

3.8

0.1

1

工艺编制

学号

审定

会签

工时定额

校核

执行时间

批准

机械加工工序卡片

重庆交通大学

机械加工工序卡片

产品名称

零件名称

零件图号

传力杆

传力杆

材料

材料名称

毛坯种类

毛坯尺寸

零件重

每台件数

卡片编号

第5页

45

半成品

1

共6页

加工工序图

工序号

9

工序名

铣外轮廓

设备

数控铣床

夹具

专用夹具

工量具

游标卡尺

刃具

Ф30硬质合金立铣刀

工步

工步内容及要求

主轴

转速（r/min）

吃刀深度（mm）

切削速度（m/min）

进给量（mm/r）

走刀

次数

1

编程，粗铣外轮廓

100

0.6

9.42

0.18

1

2

编程，半精铣外轮廓

200

0.4

18.84

0.8

1

工艺编制

学号

审定

会签

工时定额

校核

执行时间

批准

机械加工工序卡片

重庆交通大学

机械加工工序卡片

产品名称

零件名称

零件图号

传力杆

传力杆

材料

材料名称

毛坯种类

毛坯尺寸

零件重

每台件数

卡片编号

第6页

45

半成品

1

共6页

加工工序图

工序号

10

工序名

铣槽12

设备

立式铣床

夹具

专用夹具

工量具

游标卡尺

刃具

Ф11.5、Ф12硬质合金立铣刀

工步

工步内容及要求

主轴

转速（r/min）

吃刀深度（mm）

切削速度（m/min）

进给量（mm/r）

走刀

次数

1

Ф11.5硬质合金立铣刀粗铣槽

100

1

3.61

0.18

30

2

Ф12硬质合金立铣刀半精铣槽

200

1

7.54

0.8

31

工艺编制

学号

审定

会签

工时定额

校核

执行时间

批准

五、夹具设计

5.1、问题的提出

零件已加工大小孔Φ24

mm、Φ11

mm，两个侧面也加工完毕。

现在需要在小孔端加工槽，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由铣削直接加工就可以达到要求，其中槽的宽度由刀具的尺寸保证，槽的深度尺寸和位置精度由设计的夹具来保证。

槽的位置包括如下两方面要求：

（1）、加工槽的宽度为12mm，且两个侧面相对于中心面A对称度为0.1mm；

（2）、加工槽的深度为32±0.2mm。

因此，为工序14、工序15设计一个专用夹具。

5.2、夹具设计

5.2.1、定位方案设计：

根据加工槽两侧面相对于中心面对称要求，需要限制工件X方向转动自由度、Y方向转动自由度和Z方向转动自由度；根据加工槽宽度和深度要求，需要限制工件X方向移动自由度和Z方向移动自由度。

但考虑到加工时工件定位的稳定性，可以将六个不定度全部限制。

工件相对中心面对称，要实现加工槽两侧面相对中心面对称的要求，且根据基准重合的原则应选A面作为定位基准，但A面实际不存在，故可选工件的两侧面M或N的任一面作为定位基准，限制三个不定自由度，此为第一定位基准。

由加工槽深度要求，

方案一：

如右图所示

孔O2及O1为第二和第三定位基准，通过固定圆柱销及V形块实现定位；

方案二：

如下图所示

可以选择孔O1及O2为第二和第三定位基准，通过图中所示的固定式圆柱销及菱形销实现定位。

经分析，第一种方案以圆柱和V形块组合定位时，要受到外圆加工精度的影响，由于外圆表面系毛坯铸件不能保证工件的加工要求，加上V形块比较薄且夹住工件一边，不易夹紧。

所以采用第二种方案，即以孔O1及O2为第二和第三定位基准，对两孔采用固定式圆柱销及菱形销定位，此方案实现了工件的完全定位