机械制造技术课程设计-支臂加工工艺及铣R4槽夹具的设计

支臂加工工艺及专用铣R4槽夹具的设计学生姓名: 学生学号: 院（系）: 机械工程学院 年级专业: 指导教师: _ 全套图纸加扣3012250582 目录 1 序 言12分析支臂的零件图22.1支臂工艺性的分析22.1.1支臂结构功用分析22.1.2研究支臂零件的图纸22.1.3主要技术的条件32.2 确定毛坯的结构33支臂的加工工艺设计43.1 选取加工基面43.2工艺过程当中应该研究的主要的问题43.3 制定工艺路线43.4 先主要后次要的原理63.5设备及其工艺装备确定63.6确定切削用量及基本工时64 夹具设计144.1定位基准的选择144.2设计夹具体144.3设计夹紧的装置144.4计算夹具精度的分析144.5计算切削力与夹紧力154.6铣床夹具设计以及操作的使用说明165总结18参考书籍19致 谢20 1 序 言我们国家的制造机械生产的零件与产品,并且将他们制作成机械行业的设备。机械生产行业的产品不但能直接给大家使用,又能给别的行业供应生产设备,机械制造行业当中有着各种各样的机械或者其他的设备。制造产业在生活当中是人们所不能离开的,因此机械制造的专业,是一个国家的经济很快发展一个重要的行业,这也是对国家基础经济的发展里面当中,起了比较大的作用。因此说从当中一种层面的来说,机构生产的技能的高和低的重要指标是每个国家经济上面整体能力及科技水准的量衡。生产上面使用的夹具也是放在各种机器上面把零件重力夹紧、精准定位，把切削刀具固定引导方向的一种设备，它的最主要的一个功能是将零件对应与生产设备和加工刀具的一个合理的方位，并在生产折工程中维持一个不改变的位置，是当代工业生产当中的一个非常明显的特色：现代零件发展得比较快，对品质的要求比较高，种类上面的不一样的规格也不少，产品跟新换代的时间也较快。体现了在机械制造业上面，多个种类、批量不大生产的类型比例当中，是占了一个非常大的比例。这是为了顺应了这一系列要求，一定要做好这种生产技术上面的前序工作，从而机床使用的装夹工具是加工中非常重要的一部分。这次设计使用CAD设计支臂的专用夹具，以及机械加工工艺设计，对专用的机床的夹具设计。来进行结构的分析以及精度的分析；经过本设计使自己具有一定的设计。专用夹具的能力以及分析生产当中。和与夹具有关的技术的问题的能力。2分析支臂的零件图2.1支臂工艺性的分析2.1.1支臂结构功用分析：这次设计我分到的设计的题目，是最普通的支臂的工件，支臂零件是起支撑的作用的构架，而且承受非常大的力,也有着定位的作用,使各个零件之间能够持有合理的位置。所以，支臂零件的加工的质量，直接就影响到机器的精度以及寿命。2.1.2研究支臂零件的图纸：（1）重要的面加工：1）铣底平面，保证10mm尺寸，位置度的误差达到0.032）钻16孔，加工的定位的基准，为底平面，保证16mm的工序加工尺寸。3）钻26孔, 定位的基准为底平面及腰槽，保证34mm工序的尺寸，光洁度为3.22.1.3主要技术的条件：4腰槽的精度：尺寸与形状的误差，能够影响到支臂工作的状态，因此对4腰槽的要求低，4腰槽的尺寸公差为 3mm平面的精度：因为3mm的平面对支臂联接时的密封性能有影响，而且作为定位的加工基面，要不就可能对孔的加工的精度，具有非常大的影响，所以就要规定它加工的要求。2.2 确定毛坯的结构 分析支臂工件时作用，材质的强度就要求非常的高，而且支臂的结构有点复杂，所以选用材质为QT50-1.5铸造的零件毛坯。根据参考书籍的表1.3-17，可得支臂毛坯的端面的余量为，平面的余量为，支臂毛坯的尺寸的偏差根据附表1.4-6可得到 3支臂的加工工艺设计3.1 选取加工基面选择粗加工基准因为支臂工件为叉型类的工件，通常以平面来作为粗加工的基准。通常以不加工的表面来作为粗加工的基准，但支臂各个面都需要加工，就应该以加工的余量比最小的面，来作为粗加工的基准，因此对支臂零件，先以支臂的端面及右端面来作为粗加工的基准，使用夹具来夹紧可以同时去掉几个自由度，然后在以端面来定位可以去掉自由度。以支臂的平面作为主要的定位的粗加工基准，以侧面为辅助的粗加工的基准。选择精加工基准因为考虑到支臂的加工精度，以及装夹的准确与方便，按照基准相重合的原则，以及基准统一的加工的原则，定位精基准选择加工后的平面3.2工艺过程当中应该研究的主要的问题 所取加工的方法，应该符合每一种加工方法的经济和精度的要求。 所取的加工方法，能够满足加工面的几何形状的精度，表面位置度的精度的要求。 所取的加工的方法要与零件材料的可加工性相。 加工的方法要适应支臂生产的类型。 所取加工的方法，要满足企业现有设备和工人技术的水平3.3 制定工艺路线思路一工序号工序名称工 序 内 容10铸造铸造成型20热处理时效处理，去除铸造应力30钻钻16孔40钻钻26孔50铣铣14上端面60铣铣26mm侧面70铣铣4腰槽80铣铣底平面90铣铣深3mm平面100去毛刺去除工件表面毛刺150检检验工件尺寸，及表面质量等是否合格思路二工序号工序名称工 序 内 容10铸造铸造成型20热处理时效处理，去除铸造应力30铣铣底平面40铣铣深3mm平面50铣铣14上端面60铣铣26mm侧面70铣铣4腰槽80钻钻16孔90钻钻26孔100去毛刺去除工件表面毛刺思路方案的选取在零件工艺路线的拟定中，根据机械加工的考虑的原理：1 先基准后其它的原理2 先粗后精加工的原理3 先面后孔的原理3.4 先主要后次要的原理全面的研究支臂，选取思路二合适。3.5设备及其工艺装备确定所选用的机床有：X61铣床、Z525钻床，检验台、钳工台。专用夹具设计铣床专用夹具设计，刀具选用铣刀、各级钻头、丝攻、圆锉刀量具选用游标卡尺、专用塞规、专用量具3.6确定切削用量及基本工时工序：铣底平面切削加工的深度：单边的余量，进行2次走刀对零件进行加工；进给量：根据参考资料机械加工工艺手册16-18可以得到：选取；切削加工速度的计算： 主轴转动的速度的确定：根据机床来选择，故实际切削加工的速度：切削加工的工时: 当中所以铣底平面切削加工的深度：单边的余量，进行次走刀加工；进给量选择；切削加工速度的计算主轴转动速度的确定：按照机床的选择，故实际切削加工的速度：切削加工加工的工时: 公式当中所以工序 : 铣深3mm平面按照参考资料9附表2.4-71，刀具选择硬质合金铣刀（面铣刀），材料选择， ，齿数是，它为粗齿的铣刀。因为其单边的余量： 所以铣削加工的深度：每齿的进给量：按照参考资料7附表2.4-75，选取，铣削加工的速度：根据参考资料7附表3037，选择机床主轴的转动的速度： 式（2.1）公式当中 V铣削加工的速度； d刀具的直径。机床主轴的转动速度：参照参考资料3附表3.1-77 实际铣削加工的速度：进给量： 机床工作台每分钟的进给量： ：按照文献资料7附表2.4-83 被切削层的长度：根据零件毛坯的尺寸可以知道铣刀切入时的选择： ，铣刀切出时的选择：按照参考文献资料机械制造工艺学附表可以知到：按照参考资料附表3.2-8可知：操作机床的时间是： min根据参考资料附表3.2-4可得：测量零件的时间是： min故精铣深3mm平面切削加工的用量： 按照参考资料附表6.2-4可得： 按照参考资料附表6.3-23铣刀铣削加工灰铸铁时所以机床的转动的速度工时的定额：按照参考资料附表6.3-4可知：按照参考资料附表3.4-6可得：操作的时间是按照参考资料附表3.5-7可得到：测量零件的时间是： 所以工序：铣14上端面粗铣（选择硬质合金铣刀，） 1）铣削加工的深度以及宽度 因为宽度比较大，分为两次切削加工 2）每齿的进给量 （按照资料切削手册附表3.7） 3）切削加工的速度以及每分钟的进给量 切削加工的速度：按照参考资料机械制造工艺设计手册（下面简称机械手册）附表3-34，确定 得所以 现选择X61式铣床，按照机床使用的说明书（查资料工艺手册附表4.2-38），选择，所以实际切削加工速度是 当时，机床工作台每分钟的进给量应该是 根据机床的说明书，选择 4）切削加工工时：公式当中，资料（切削手册附表3.25，所以资料（切削手册附表3.25，所以 精铣26mm侧面选择硬质合金铣刀，1）铣削加工的深度以及宽度 2）每齿的进给量 3）切削加工的速度以及每分钟的进给量切削加工的速度：按照参考资料机械手册附表3-32，v选择m/s得m/min所以 现选择X61式铣床，按照机床的使用说明书（查资料工艺手册附表4.2-37），选择，所以实际切削加工的速度是 当时，机床工作台的每分钟进的给量应该是 结合机床的说明书，选择4）切削加工工时：公式中，资料（切削手册附表3.25，所以 所以 工序 铣4腰槽粗铣4腰槽它和表面的粗糙精度，都要留的精加工切削余量铣削深度：机床设定每齿的进给量：根据书籍机械加工工艺手册表2.1.76，选机床设定铣削的速度：参照书籍机械加工工艺手册表2.5.88，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.1.84,刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：精铣4腰槽 因为零件的材质是QT50-1.5，所以硬质合金做的铣刀，直径为，齿数为。参照文献资料得知选择了铣刀基本形状是, ， ， 前面知道铣削的宽度，铣削的深度所以机床用X61铣床就可以了。 1.每齿的进给量f的确定按照参考书籍能知，X61式机床的功率以及工艺的系统。得出每一个齿的进给量、选择。2.铣刀磨损标准以及耐用度的选择按照参考书籍得出，铣刀的刀齿的后刀面最大的损耗量是，刀具的直径，最大的使用量。3.确定切削速度 根据参考书籍得出，X61的机床的功率是为7.5kw，工艺的加工和传动的系统的刚性为中等的。查得知每齿的进给量、现取。 参照X61铣床主传动轴的转速说明表来查取， , 。则实际切削： 实际进给量： 3.校验机床功率 参照相关书籍所知，铣削时的功率（单位kw）为:当, , 参照相关X61铣床说明书可知：铣床主传动轴的主要电动机是允许的功率 P 所以这机床功率足够满足加工的要求。基本时间 参照相关资料了解到铣刀它铣面时的基本时间为： 工序：钻16孔钻孔：按照参考资料机械加工工艺手册附表可知：进给量,切削加工的速度，切削加工的深度机床主轴的转动速度选择 实际切削加工的速度被切削层的长度：加工刀具切入的长度：加工刀具切出的长度： 选择按照按照资料机械制造工艺学附表可以得到：=0.08按照参考资料附表3.3-9可得：装夹零件的时间是按照参考资料附表3.3-12可得：松开卸下零件的时间是按照参考资料附表3.3-14可得：测量零件的时间是： 故辅助的时间是 所以=工序：钻26孔钻孔至6.7机床的选择：选用钻床Z525钻床及专用夹具刀具选择：钻头，直径，几何的形状是切削用量简明手册附表2.2-表2.5，选取双锥修磨横刃，计算切削加工用量（1）进给量的确定按照加工要求决定进给量：按照参考资料切削用量简明手册附表2.5，铸铁乘以孔深修正的系数，所以根据钻头强度确定进给量：按照参考资料切削用量简明手册附表2.9，当，时，根据机床进给机构的强度确定的进给量：按照参考资料切削用量简明手册附表3.9，机床进给机构所容许的轴向力是，（Z525钻床所容许的轴向力是，根据切削用量简明手册附表2-36.）时，进给量是4 夹具设计本套专用夹具的设计，主要用来加工50孔端面，保证83的尺寸以及光洁度达到6.3。选择底平面来作为加工的基准。加工当中的定位。它加工的质量直接影响到后面的工序的加工的精度。在加工4腰槽孔时主要应该研究，如何保证本工序尺寸的精度要求以及表面光洁度的要求，和咋样增加劳动的生产效率，减少劳动的强度。4.1定位基准的选择根据支臂能够知道：加工4腰槽孔时，底平面已加工，因为别的面都没有加工，加工以后的定位的基准都要以它为作为加工的参考面。现在根据图中所表示的位置，为加工的基准面。4.2设计夹具体在机床上面来进行加工时，支臂随着设计的夹具一起定位在机床上面，加工的时后就受到了比较大的铣削力的作用，而且铣削力随着转动速度的提高而很快的提高。因此在设计的过程当中，应该正确的分析到各个装置的位置的布局。预防震动所带来的加工的精度对零件加工表面的质量的影响。4.3设计夹紧的装置 铣床夹具在加工的过程当中，要承受到铣削力的作用，它合力的大和小以及方向相对于支臂的定位的基准是会变化的，因此要求夹紧的装置要有满足要求的夹紧力。以及优良的自锁性，以确保夹紧的安全牢靠。4.4计算夹具精度的分析 根据支臂能够知道，所编制的夹具需要满足加工的要求：因为对它的加工的精度要求不是太高，因此不需要进行检验。计算定位的误差： 按照国标的要求，根据参考书籍 10附表能够知道：选择中等级，得 ：尺寸的偏差是 4.5计算切削力与夹紧力根据参考书籍10查表可得：铣削力的公式计算得： 公式当中 根据附表得： 得：铣削扭矩的公式计算 ： 得：按照零件受力的铣削力以及夹紧力的作用的情况，找出在零件加工的过程当中，对夹紧最不好的状态瞬间，根据静力平衡的原则，算出出理论上的夹紧力。然后为确保牢靠的夹紧，再来乘安全的系数来作为实际的所需要的夹紧力的数。 根据资料表可知： 取，得：计算螺旋的夹紧时所产生的夹紧力：公式当中的参数，根据参考书籍10可以知道： 公式当中： 螺旋的夹紧力：本次设计的铣面夹具，选用螺旋的夹紧的机构，使用螺栓经过快速的夹紧装置来对工件进行压紧。：原动力的计算的公式 得： 根据上面的计算知道： 所以选择此夹紧的机构来工作是合理的。4.6铣床夹具设计以及操作的使用说明本次设计的夹具用在X61铣床上面。支臂见装配图底平面作为定位的基准，在定位板以及压板上面来实现定位。如前面所说，应该考虑增高支臂的生产效率，本铣面的夹具设计选用了手动的夹紧的方式，在夹紧以及松开支臂时比较的费时的费力。因为研究本支臂的体积，支臂的材料容易铣削，铣削的力不是很大等特点。通过对想法的仔细的考虑与分析，选取了手动的夹紧的方式，及螺旋的夹紧的机构，此类的夹紧机构结构比较的简单，而且有可靠的夹紧、通用性比较广，在机床的专用夹具当中应用的比较广泛。5总结在这次设计过程中,真正让我感受到了知识的重要性。在这次的支臂零件的设计当中,使用学过CAD的画图软件,来对图纸进行绘制,因为很久都没有使用了,所以现在在开始画图的时候就出现很多问题,开始也不是很得心应手。但是熟练一下就能够画了。CAD制图对以后工作也是有很大的帮助的。把大学几年所学的专业的知识,和实际的应用相互联系到支臂的设计当中来了。对机器上面的零件支臂工艺过程的的编制,工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的,这样在加工工件就可以用什么使用机床加工,保证怎样加工,加工工艺装备及设备等。在支臂零件的设计当中也发现了自己欠缺的地方。本次的设计研究的过程当中依然存在很多不合理的地方，比如：（1）缺少实际工厂加工的经验，对于一些参数以及元件的选取大概不是比较的合理，具有浪费可能。（2）和专用夹具有关的刀具以及量具的分析还不师太明确。（3）系统化的设计还不是比较的完善，在和计算机的配合，所进行的比较精确的数据的选取，以及控制上面还有不足之处。（4）有的地方不能使用：人工的操作比较多，零部件的磨损度在实际当中还不是太明确。参考书籍1黄健求.机械制造技术基础M.北京：机械工业出版社 20052陈宏钧.实用金属切削手册M. 北京：机械工业出版社 20053李洪 主编 机械加工工艺手册 北京: 北京出版社 1990,124邓文英 主编 金属工艺学 北京: 高等教育出版社 20005黄茂林 主编 机械原理 重庆: 重庆大学出版社 2002,76丘宣怀 主编 机械设计 北京: 高等教育出版社 19977储凯 许斌 等主编 机械工程材料 重庆: 重庆大学出版社 1997,128廖念钊 主编 互换性与技术测量 北京: 中国计量出版社 2000,19乐兑谦 主编 金属切削刀具 北京: 机械工业出版社 1992,1210孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导M.冶金工业出版社,2002致 谢本次的支臂零件的设计是在XXX老师的指导下才能够完成的。在整个零件的设计当中，XX老师在方方面面都给了我比较大的帮助。我真心感谢老师在我设计的过程当中，给我的帮助和非常耐心的分析与讲解。同时也感谢我的同学以及室友给我设计的帮助，以及生活上的照顾，真心的谢谢所有老师和同学们。21