某底座零件的机加工工艺及其夹具设计

　　摘 要

　　本次毕业设计主要是根据底座(三)零件图的三视图,来绘制零件三维造型;其零件的表面粗糙度、加工精度计算出加工余量,通过加工余量来绘制零件的毛坯图;写出工艺路线,并根据工艺路线来确定加工工序,完成加工工艺过程卡片和工序卡片;结合查表和公式计算出切削用量和基本时间.接下来设计夹具体,通过两道工序,分别确定夹紧定位方案,并设计出定位元件,计算定位无车位;通过夹紧方案和夹紧机构来计算出夹紧力和切削力,并写出总结.

　　关键词:夹具 加工工艺 定位 夹紧力 切削力

　　Abstract

　　This graduation design is mainly based on the three views of the bottom sitting(three) part drawing to draw the three-dimensional modeling of the parts. The surfaceroughness and machining precision of the parts are calculated for the machiningallowance, and the blank drawing of the parts is drawn by the processing allowance;the process route is written and the processing procedure is determined according tothe process route, and the processing worker is completed. Process card and processcard; combined with look-up table and formula to calculate the cutting amount andbasic time. Then the design clip is specific. Through two procedures, the clampingand positioning scheme is determined respectively. The positioning element isdesigned and the position free position is calculated. The clamping force and cuttingforce are calculated by the clamping scheme and the clamping mechanism, and thesummary is written out.

　　Key words: fixture, machining process, positioning, clamping force, cuttingforce

　　目录

　　绪论………………………………………………………………………………1

　　1. 零件的分析……………………………………………………………………2

　　1.1 零件的作用……………………………………………………………………2

　　1.2 零件的工艺分析………………………………………………………………2

　　2.工艺规程设计……………………………………………………………………5

　　2.1 确定毛坯的制造形式……………………………………………………… 5

　　2.2 基准的选择……………………………………………………………………5

　　3.3 制定加工工艺路线…………………………………………………………6

　　3.3.1 零件表面加工的选择………………………………………………… 6

　　2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定……………………………9

　　2.5 机械加工工艺过程…………………………………………………………12

　　2.6 切削用量的选择……………………………………………………………19

　　3.6.1 工序 12 切削用量及基本时间确定……………………………………19

　　2.6.2 工序 16 切削用量及基本时间确定……………………………………23

　　2.7 编制工艺规程文件……………………………………………………… 26

　　3. 夹具设计……………………………………………………………………27

　　3.1.确定工序 10 的钻夹具…………………………………………………27

　　3.1.1. 确定夹具定位方案………………………………………………… 28

　　3.1.2. 定位元件设计……………………………………………………… 28

　　3.1.3 定位误差的分析与计算…………………………………………… 31

　　3.1.4 确定夹紧方案以及夹紧机构……………………………………… 32

　　3.1.5 切削力和夹紧力的计算…………………………………………… 33

　　3.1.6 导向装置设计…………………………………………………………33

　　3.1.7 夹具中的其他设计…………………………………………………… 34

　　3.2 确定工序 8 的车夹具设计………………………………………………35

　　3.2.1 确定夹具定位方案…………………………………………………… 35

　　3.2.2 定位元件设计………………………………………………………… 36

　　3.2.3 定位误差的分析与计算……………………………………………… 36

　　3.2.4 确定夹紧方案与夹紧机构…………………………………………… 37

　　3.2.5 切削力和夹紧力的计算………………………………………………38

　　3.2.6 夹具中的其他元件设计……………………………………………… 39

　　总结………………………………………………………………………………41

　　参考文献………………………………………………………………………… 42

　　致谢……………………………………………………………………………… 43

　　绪论

　　本文主要涉及底座(三)零件的加工工艺及其机械装备设计,主要强调零件的加工工艺问题,通过此次设计,能熟练运用机械制造技术基础课程中的理论及有关修课程的理论和实践知识,对零件进行三维设计以及针对两个工序所设计的夹具.本次设计通过每个加工工序了解到底座的机械装备设计,此次只要强调两个加工工序,并为此设计出机床夹具.达到机床夹具设计的基本要求,不仅是课堂上学到的知识,还要涉及到课外的储备量,查《机床夹具设计手册》,了解零件的标准尺寸、尺寸要求以及机械加工余量.通过 CAD 来熟悉底座的三维造型以及零件图,更好的了解毛坯图,从而设计出机床夹具.设计过程中会遇到有关夹具设计的问题,应向自己的指导老师求教. 对此,本人的设计水平有限,若有不足之处,恳请各位老师给予批评与改正,谢谢!

　　1. 零件的分析

　　1.1 零件的作用

　　底座(三)主要用于支撑和连接若干部件的基础零件,一般适用于形状复杂、生产批量较大的零件,上面有大量的孔,便于夹紧与定位,其有不同的强度、硬度、韧性等性能,满足多种工厂的要求.

　　1.2 零件的工艺分析

　　零件的工艺分析,就是通过对零件图和三维图的分析研究,来判断零件的加工工艺以及结构特点的要求,底座的生产类型属于砂型铸造机器造型,广泛运用了高效生产率的专用机床、夹具、刀具与量具,同时对操作工人的技术要求有所提高,可以根据底座(三)的零件图可知,如图 1.1、图 1.2

　　如图可知,铸造出来的零件尺寸相对而言较小,其长 92mm、宽 68mm、高126mm 的砂型铸造机器造型.其表面粗糙度不是特别的高,不需要太多的精加工.其中外形尺寸比较好加工.零件的上端面加工时要注意些,它包含了三个圆柱,表面粗糙度也有所要求,从图中可以看出 3×M6-7H↓12 三个螺纹孔的分布的度数是不相同的,加工时相对而言较困难,该零件的孔不是特别的大,也意味着加工孔时,定位要准确,防止钻头打滑.加工孔 4×M4-7H↓10 时,需要用分度装置与夹紧元件相配合.该零件的表面粗糙度基本相同,加工时便于节省时间,其中有一个位置度要求,这表明加工必要简单,其位置度要求:φ30孔的中心线相对底座前面的垂直度的公差为 φ0.03.这就要求该零件的定位基准是底座的前端与 φ30 孔,其位置要求较高,故加工较困难,另外,该零件有74×50 的长方体,其前端面有一段齐,不容易装夹,所以要与 φ30 的孔相互配合,相互垂直,但但也要保证加工表面的基准,这几项加工时注意一下,相信加工时不成问题.

　　2. 工艺规程设计

　　2.1 确定毛坯的制造形式

　　该零件的材料是 HT200,其含义是灰口铸铁,该零件的最低抗拉强度为200MPa.比较低的抗拉强度和塑性,有较好的铸造性能和减震性能.由于零件已达到大批量生产的水平.查《机械加工工艺手册 2 版》表 3.1-20 中得出该零件的属于砂型铸造机器造型的方法来铸造毛坯,为了消除残余应力,铸造后应当安排人工时效处理.

　　2.2 基准的选择

　　基准就是以零件的某个点、线或者面为对象的几何关系.其中包括设计基准、工艺基准、工序基准、定位基准、测量基准和装配基准.本设计主要研究定位基准,定位基准包含粗基准、精基准和辅助基准.

　　粗基准的选择

　　粗基准的选择很重要,粗基准一般只能用一次,与精基准相对的基准.从零件图可以看出,其标注主要集中在零件的下端面,零件的前后端面分别有表面粗糙度要求,φ30 的孔与零件的前端面垂直度要求,综上研究,可以选出零件的后端面为粗基准.

　　精基准的选择

　　选择精基准遵循"互为基准原则",所以要将零件上的位置精度找出来,在根据基准的要求来选择精基准.从零件图可知,只有一个有位置精度要求,表示 φ30 相对零件的前端面的垂直度的公差为 φ0.03mm.以 φ30 的孔轴线和零件的前端面为精基准.

　　…………由于本文篇幅较长,部分内容省略,详细全文见文末附件

　　总结

　　通过这学期的毕业设计,从中收获了很多的知识,以前不懂的,由于这次的充分的学习,学到了很多,不仅知识面的到了扩充,见识方面也得到了不少的提高.但在这学习的过程,也面临着不懂的难题和不解的疑问,有了这些的问题才能更好地解决.

　　刚开始看到题目时,很开心,感觉很简单,很快的把零件的三视图画出来了,根据要求还要绘制三维造型,面对这个有点困难,它不想之前的三视图一样直接绘制出来,而是通过三视图来想象出其立体图,想象出以后还要绘制出来,但是我所了解的软件命令有限,所涉及的知识还不足,这就需要我去图书馆查书籍了,按照书籍上的命令一步步的绘制出来,并将零件的立体图绘制出来.这只是刚开始,接下来要面临着更多的挑战,根据零件图上的粗糙度,要写出它的加工工艺路线,工序简图以及通过零件图的特点,还要根据老师给出的两道工序,给出夹具体.

　　写加工工艺路线时,我就犯难了,不知道怎么写,然后我请教了老师,老师耐心的和我讲解,先找出精基准,再通过精基准判断粗基准的位置,然后找到基准后,根据六项基准原则,一步一步的写.在设计夹具,刚开始时,不知道自己应该从哪些地方下手,有段时间处于烦躁的状态,想画,但是又不知道画什么.于是,我先调整好自己的心态,然后在从设计手册中找点灵感,通过仔细阅读后,终于找到点自己应该做什么了~然后开始查定位元件、还有其中的特性之类的,查完这些资料后,受益良多,这是设计夹具的基础.

　　完成这些,突然感觉自己以前学的知识九牛一毛,还不到万分之一,但是通过这次的毕业设计,我还是没全部学会,但我觉得现在的知识够用几年的,可是,我还是不能自满,因为我还只是学到一点,以后还有更多的知识让我收纳,所以自己要保持着一颗热爱学习的心,不管在哪里,都要有学习的精神,不能觉得自己学的够多而沾沾自喜,自己只是学到了一点的皮毛.以后要加倍的去学习,要抱着学习的态度去完成以后的工作.

　　致谢

　　毕业设计也快接近尾声了,就意味着大学四年也快结束了,回首这大学四年,感触颇深.在这大学里有欢笑有伤心还有压力,但更多的让我感受到了暖意.

　　首先,我要感谢我的指导老师--×××老师,在这几个月中,×老师一直都在认真负责,每周都会要求我们汇报进度,根据进度,要求我们下步的做法,如果进度慢了,他会提醒我们要加快进度,根据我们修改的内容,给我们一一的讲解,有人不懂的话,也会针对个人再讲一遍,×老师的认真负责,即使再忙也要挤出一部分时间来给我们讲解,每次×老师都能一语道破,戳中要点,对我的夹具设计有很大的帮助.

　　其次,我还要感谢在这四年的大学生涯中给我讲课的专业老师和非专业老师,在这四年里辛苦了,同时还要感谢同学们的互帮互助,彼此交流毕业设计,非常感谢你们!

　　参考文献
　　[1]李益民,金卫东.机械制造技术[M].北京:机械工业出版社,2012.
　　[2]于骏一,邹青.机械制造技术基础[M].2版.北京:机械工业出版社,2009.2.
　　[3]张世昌,李旦,高航.机械制造技术基础[M].北京:高等教育出版社,2003.
　　[4]赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书[M].2版.北京:机械工业出版社,2000.10.
　　[5]王凡.实用机械制造工艺设计手册[M].北京:机械工业出版社,2008.05.
　　[6]艾心,肖诗刚.切削用量简明手册[M].3版.北京:机械工业出版社,1994.
　　[7]付求涯,邱小童.互换性与技术测量[M].北京:北京航空航天大学出版社,2011.07.
　　[8]王先逵.机械制造工艺学[M].2版.北京:机械工业出版社,2007.
　　[9]李大磊,王栋.机械制造工艺学课程设计指导书[M].2版.北京:机械工业出版社,2014.08.
　　[10]于大国.机械制造工艺设计指南[M].北京:国防工业出版社,2010.08.
　　[11]杨叔子.机械加工工艺师手册[M].2版.北京:机械工业出版社,2010.05.
　　[12]陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].4版.北京:机械工业出版社,2016.05.
　　[13]陈宏钧.机械加工工艺设计员手册[M].北京:机械工业出版社,2009.
　　[14]赵如福.金属机械加工工艺人员手册[M].上海:上海科学技术出版社,2009.
　　[15]李名望.机床夹具设计实例教程[M].北京:化学工业出版社,2009.
　　[16]徐鸿本.机床夹具设计手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2004.03.
　　[17]孟宪栋,刘彤安.机床夹具图册[M].北京:机械工业出版社,1992.
　　[18]李旦,邵东向,王杰等.机械制造工艺学课程设计机床专用夹具图册[M].2版.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2005.02.
　　[19]南京市机械研究所.金属切削机床夹具图册(下册)[M].北京:机械工业出版社,1984.
　　[20]王光斗,王春福.机床夹具设计手册[M].3版.上海:上海科学技术出版社,2000.
　　[21]李昌年.机床夹具设计与制造[M].北京:机械工业出版社,2007.
　　[22]陈宏钧,方向明.典型零件机械加工生产实例[M].2版.北京:机械工业出版社,2010.
　　[23]陈家芳,顾霞琴.典型零件机械加工工艺与实例[M].上海:上海科学技术出版社,2010.
　　[24]叶君.实用紧固件手册[M].2版.北京:机械工业出版社,2010.
　　[25]叶玉驹,焦永和,张彤等.机械制图手册[M].5版.北京:机械工业出版社,2012.06.