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设计说明书 设计题目：制定刀架零件（图5-20）的加工工 艺，设计夹具 专 业： 机械工程 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 机械工程系目录序言1第1章 零件的分析21.1 刀架的用途21.2 刀架的工艺分析：31.3 确定刀架的生产类型3第2章 工艺规程设计42.1 确定加工方案42.2 用查表发确定加工余量42.2.1 计算各工序尺寸的基本尺寸42.2.2 确定各工序尺寸的公差及其偏差52.3 拟定刀架工艺路线62.3.1 定为基准的选择62.3.2 表面加工方法的确定62.3.3 加工阶段的划分72.3.4 工序的集中与分散72.3.5 工序顺序安排72.2.682.4 切削用量、时间定额的计算112.4.1 切削用量的计算112.4.2 时间定额的确定13第3章 车床专用夹具设计153.1 定位方案153.1.1 确定定位元件153.1.2 定位误差的分析153.1.3 定位元件的配合尺寸153.2 确定导向装置153.3 确定夹紧机构163.3.1 夹紧力的计算163.3.2 确定定位元件之间及定位元件与工件之间的尺寸16设计体会18参考文献19全套图纸加扣 3346389411或3012250582III序言机械制造工艺课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：1.能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，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.提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。3.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、能够做到熟练运用。就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。第1章 零件的分析1.1 刀架的用途通过给刀架上紧紧定螺丝，来达到内圈周向、轴向固定的目的，但刀架外圈与刀架内孔是间隙配合，一般只用于轻载、无冲击的场合。刀架在工作时，静力平衡。该刀架零件，用来安装刀架，形状一般，精度要求较高，零件的主要技术要求分析如下：由零件图可知，零件的底座底面、端面、孔有粗糙度要求，其余的表面精度要求并不高，也就是说其余的表面不需要加工，只需按照铸造时的精度即可。底座底面的精度为Ra1.6，端面精度为Ra6.3, 32孔的精度要求为Ra1.6，6孔的精度要求为Ra3.2，孔内表面精度要求为Ra12.5，孔内表面精度为Ra6.3、底面精度为Ra3.2。图1-11.2 刀架的工艺分析：该刀架的各项技术要求如下表所示：表1-1加工表面尺寸偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度(um)形位公差(mm)刀架左端面60 IT136.332孔内表面IT81.6孔 IT8 3.2孔内表面 IT13 6.3孔底面 IT13 3.2孔 IT13 12.5刀架底面 IT13 1.6该刀架结构简单，形状普通，属一般类零件。主要加工表面有32孔内表面，要求其轴线与底面的平行度满足0.01mm，其次就是；11、16和6孔通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削的粗加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工工艺性较好。1.3 确定刀架的生产类型 本课程设计刀架的生产类型定为中批量生产。第2章 工艺规程设计2.1 确定加工方案 查阅机械制造基础课程设计指导书表2-40，对于基本尺寸为，公差为0.039mm,其公差等级为IT8。再由表1-7，确定其加工方案为粗镗半精镗精镗。2.2 用查表发确定加工余量毛坯总余量：由表2-1和2-5，对于中批量生产，砂型机造型，取尺寸公差等级为10级，加工余量等级为G级，这是底、侧面的加工余量等级。砂型铸造孔的加工余量等级降低一级选用，其加工余量等级为CT10级，RMA-H级。再由表2-4查得，每侧的加工余量数值为3mm,故毛坯孔的加工总余量为。 精镗余量 半精镗余量 粗镗余量 (表229)2.2.1 计算各工序尺寸的基本尺寸精镗后工序基本尺寸为（设计尺寸）；其他各工序基本尺寸依次为： 半精镗 32-0.3=31.7mm 粗镗 31.7-3.7=28mm毛坯 28-2=26mm2.2.2 确定各工序尺寸的公差及其偏差工序尺寸的公差按加工经济精度确定：精镗：IT8,公差值为0.039mm(表240)；半精镗：IT9 (表17)；公差值为0.062mm(表240)；粗镗： IT11（表17）；公差值为0.160mm(表240)；毛坯：CT10;公差值为2.6mm(表23)。工序尺寸偏差按“入体原则”标注：精镗：；半精镗：粗镗：； 毛坯孔： 工序尺寸及公差计算表（表1-2）工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差精镗0.3320.039半精镗3.731.70.062粗镗2280.160毛坯6262.6刀架的毛坯图如下图所示图1-22.3 拟定刀架工艺路线2.3.1 定为基准的选择1.粗基准的选择按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准。根据零件图所示，应选刀架底座上表面和右端面为粗基准，以此加工刀架底座底面和左端面以及其它表面。2.精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面和左端面为主要的定位精基准，即以刀架的下底面和左端面为精基准。2.3.2 表面加工方法的确定根据刀架零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示：表1-3加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案刀架左端面 IT136.3粗铣孔内表面IT81.6粗镗半精镗精镗 孔 IT8 3.2钻粗铰精铰孔内表面 IT13 6.3钻扩孔底面 IT3 3.2钻扩铰孔 IT12 12.5钻扩刀架10460底面 IT13 1.6粗铣精铣2.3.3 加工阶段的划分该刀架加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工、精加工加工三个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（刀架底面和左端面）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗镗孔，钻、孔。在半精加工阶段，完成半精镗孔，粗铰孔，扩、孔。在精加工阶段，完成精镗孔，精铰、孔以及M8内螺纹的加工。2.3.4 工序的集中与分散选用工序集中原则安排刀架的加工工序。该刀架的生产类型为大批生产，采用工序集中原则可以提高生产率；而且可以减少工件的装夹次数，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。2.3.5 工序顺序安排1.机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准刀架底面和左端面。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原则，先加工刀架底面和左端面，再加工各孔。2热处理工序 铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该刀架在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。3辅助工序在精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该刀架工序的安排顺序为：热处理基准加工粗加工半精加工精加工。2.2.6 确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了刀架的工艺路线表1-4工序号工序名称工 序 内 容设 备工 艺 装 备1粗铣底面以刀架底座的上表面为粗基准加工刀架的下底面卧式铣床X61铣刀、铣床专用夹具、游标卡尺2粗铣左端面以刀架右端面为粗基准加工刀架的左端面卧式铣床X61铣刀、铣床专用夹具、游标卡尺3精铣底面进一步精加工底面卧式铣床X61铣刀、铣床专用夹具、游标卡尺4精铣左端面进一步精加工左端面卧式铣床X61铣刀、铣床专用夹具、游标卡尺5镗32孔以下底面为精基准粗镗、半精镗、精镗32孔车床T68镗刀、车床专用夹具、游标卡尺6钻6孔以左端面为精基准钻、粗铰、精铰两个6孔立式钻床532钻头、钻床专用夹具、游标卡尺7钻11孔以左端面为精基准钻、扩四个11孔立式钻床532钻头、钻床专用夹具、游标卡尺8钻16孔以左端面为精基准钻、扩、铰四个16孔立式钻床532钻头、钻床专用夹具、游标卡尺9攻M8螺纹以左端面为精基准攻M8内螺纹卧式车床CA6140丝锥、车床专用夹具、游标卡尺10去毛刺去除加工后铸件表面的毛刺钳工台平锉11中检对半成品的尺寸进行中期检验塞规、百分表、卡尺等12热处理刀架32孔局部淬火、低温回火淬火机13磨削加工磨削刀架底面和左端面平面磨床M7120A砂轮、磨床专用夹具、游标卡尺14清洗清洗加工后的刀架清洗机15终检对最终成品进行尺寸上的检验塞规、百分表、卡尺等2.4 切削用量、时间定额的计算在这只计算粗镗半精镗精镗32孔此工序的切削用量和时间定额。2.4.1 切削用量的计算粗镗阶段（1）背吃刀量的选择： 粗镗前孔的直径是29mm,因此粗镗的背吃刀量 （2）进给量的选择： （表529）（3）切削速度的选择：由表529知灰铸铁件上粗镗的孔暂将切削速度v取为 由公式又由车床t68的18级转速 取实际切削速度半精镗阶段（1）背吃刀量的选择：半精镗孔的直径是31mm,因此粗镗的背吃刀量 （2）进给量的选择：（表529）（3）切削速度的选择：由表529知灰铸铁件上粗镗的孔暂将切削速度v取为 由公式又由车床t68的18级转速 取实际切削速度精镗阶段（1）背吃刀量的选择：精镗孔的直径是31.7mm,因此粗镗的背吃刀量 （2）进给量的选择：（表529）（3）切削速度的选择：由表529知灰铸铁件上粗镗的孔暂将切削速度v取为 由公式又由车床t68的18级转速 取实际切削速度2.4.2 时间定额的确定工步1：粗镗 工步2：半精镗 工步3：精镗 第3章 专用夹具设计3.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工铣底面夹具设计，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。一、机床夹具定位元件工件定位方式不同，夹具定位元件的结构形式也不同，这里只介绍几种常用的基本定位元件。实际生产中使用的定位元件都是这些基本定位元件的组合。（一）工件以平面定位常用定位元件1支承钉 常用支承钉的结构形式如图6-1所示。平头支承钉（图a）用于支承精基准面；球头支承钉（图b）用于支承粗基准面；网纹顶面支承钉（图c）能产生较大的摩擦力，但网槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基准定位且要求产生较大摩擦力的侧面定位场合。一个支承钉相当于一个支承点，限制一个自由度；在一个平面内，两个支承钉限制二个自由度；不在同一直线上的三个支承钉限制三个自由度。图6-1 常用支承钉的结构形式2支承板 常用的支承板结构形式如图6-2所示。平面型支承板（图a）结构简单，但沉头螺钉处清理切屑比较困难，适于作侧面和顶面定位；带斜槽型支承板（图b），在带有螺钉孔的斜槽中允许容纳少许切屑，适于作底面定位。当工件定位平面较大时，常用几块支承板组合成一个平面。一个支承板相当于两个支承点，限制两个自由度；两个（或多个）支承板组合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。图6-2 常用支承板的结构形式3可调支承 常用可调支承结构形式如图6-3所示。可调支承多用于支承工件的粗基准面，支承高度可以根据需要进行调整，调整到位后用螺母锁紧。一个可调支承限制一个自由度。图6-3 常用可调支承的结构形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件1定位销 图6-6是几种常用固定式定位销的结构形式。当工件的孔径尺寸较小时，可选用图 a 所示的结构；当孔径尺寸较大时，选用图 b 所示的结构；当工件同时以圆孔和端面组合定位时，则应选用图c所示的带有支承端面的结构。用定位销定位时，短圆柱销限制二个自由度；长圆柱销可以限制四个自由度；短圆锥销（图d）限制三个自由度。图6-6 固定式定位销的结构形式3.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知：在对加工前，平面进行了粗、精铣加工，底面进行了钻、扩加工。因此，定位、夹紧方案有：为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面一销再加上一手动调节的螺丝定位的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。3.3 切削力及夹紧力的计算刀具：铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力：F夹KF （N）扭距：Nm3.4 误差分析与计算该夹具以一底面一侧面，两支撑钉和一个调节螺丝定位，为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得：销的定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：3. 5 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示： 图5.1 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表5.4：表5.4 定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如图5.3所示： 图5.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表5.5：表5.5 塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.25上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.1 3.6 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。3.7夹具设计及操作的简要说明 为提高生产率，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。体会与展望三个星期的毕业设计的过程中学到了一些除技能以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化.在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 通过机械制造毕业设计的过程，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，初步具有设计中等难度的零件加工工艺以及设计夹具的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。在此要感谢我们的指导老师孙老师对我们悉心的指导，感谢老师们给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。第4章 参考文献1机床夹具设计（第二版） 肖继德、陈宁平主编 机械工业出版社 2000.52机床夹具的现代设计方法 秦国华、张卫红主编 航空工业出版社 2006.113机械制造技术基础 黄健求主编 机械工业出版社 2005.114机床夹具设计 秦宝荣主编 中国建材工业出版社 1998.25机械制造技术基础毕业设计指南 崇凯主编 化学工业出版社 2007.26机械制造与模具制造工艺学 陈国香主编 情话大学出版社 2006.57机械精度设计与检测技术 李彩霞主编 上海交通大学出版社 2006.18机械制造技术基础 方子良主编 上海交通大学出版社 2005.1 9敏捷夹具设计理论及应用 武良臣、郭培红等主编 煤炭工业出版社 2003.910机械制造工艺及专用夹具设计指导 孙丽媛 冶金工业出版社 2002.1211机械制造技术基础毕业设计指导教程 邹青主编 机械工业出版社 2004.8 致谢首先，我要感谢老师对我的毕业设计指导。在毕业设计中，给予了我学术和指导性的意见。我万分的感谢他们给我的宝贵的指导意见和鼓励。我也非常感谢我的父母。在学习和生活上，他们一直都很支持我，使我能全身心地投入到学习中。最后，很感谢阅读这篇毕业设计（论文）的人们。感谢你们抽出宝贵的时间来阅读这篇毕业设计（论文）。28
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