盖板零件的加工工艺与工装设备设计--机械制造与自动化专业论文.pdf

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1、9摘要本设计说明书主要介绍了机械产品的加工工艺设计，其中包括：零件图的分析、零件的工艺分析、设计加工工艺方案、确定加工工序和走刀路线、选择机床和加工工艺设备、设计加工工艺夹具、确定切削用量、加工工艺过程设计、编写加工工艺文件、以及编写加工程序等。介绍了平面类零件的加工工艺设计，孔的加工工艺方案的设计等。还介绍了机械制造加工工艺与夹具设计在机械制造工业中的作用、机械制造加工工艺技术的现状和发展。在本毕业设计中研究了定位基准的选择、工件的定位方法、盖板零件的结构工艺性等。机械制造加工工艺是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。离开了它就不能开发出先进的产品和保证产品质量，提高生产率，降低成本和

2、缩短生产周期。机械制造工艺技术是在人类生产实际中产生并不断发展的，目前机械制造工艺技术向着高精度、高效率、高自动化发展。精密加工精度已经达到亚微米级，而超精密加工以及进入 0.01微米级。现代机械产品的特点是多种多样批量小、更新快、生产周期短。本毕业设计说明书反映了机械制造加工工艺与夹具设计的宗旨是：保证和 提高产品质量；提高劳动生产率；提高经济效益。10目 录绪论.12第一章 设计任务概述.141.1 设计的主要内容.141.2 设计的指导思想.14第二章 零件的工艺分析.152.1 零件的加工内容.152.2 零件结构的工艺分析.152.3 生产类型与生产纲领的确定.15第三章 毛坯的确定

3、.163.1 确定毛坯类型.163.2 确定毛坯各表面的加工余量.163.3 毛坯图.16第四章 工艺路线的拟定.174.1 定位基准的选择.174.1.1 定位基准的选择.174.1.2 定位基准的确定.174.2 拟定工艺路线.174.3 填写机械加工工艺过程卡（见附表）.18第五章 零件加工工序设计.195.1 05 号工序设计.195.2 10 号工序设计.195.2.1 加工设备的选择：.195.2.2 工艺装备的选择：.195.2.3 工步顺序的确定.205.2.4 加工余量的确定.205.2.5 切削用量的选择与确定.205.3 15 号工序设计.205.3.1 加工设备的选择.

4、215.3.2 工艺装备的选择.215.3.3 加工顺序的确定.215.3.4 加工余量的确定.215.3.5 切削用量的选择与确定.215.4 20 号工序设计.235.4.1 加工设备的选择.235.4.2 工艺装备的选择.245.4.3 工序顺序的确定.245.4.4 切削用量的选择与确定.245.5 25 号工序设计.255.5.1 加工设备的选择.255.5.2 工艺装备的选择.255.5.3 工序顺序的确定.25115.5.4 加工余量的确定.265.5.5 切削用量的选择与确定.265.6 30 号工序设计.265.6.1 加工设备的选择.275.6.2 工艺装备的选择.275.

5、6.3 工序顺序的确定.275.6.4 切削用量的选择与确定.275.7 35 号工序设计.28第六章 零件机床夹具设计.296.1 异形面铣床夹具设计.296.1.1 定位方案确定.296.1.2 夹紧装置设计.306.1.3 夹具体与定位键.316.1.4 夹具总体结构.326.1.5 精度分析.326.2 盖板侧孔钻床夹具设计.326.2.1 定位方案确定.326.2.2 夹紧装置设计.336.2.3 导向元件选择.346.2.4 夹具总体结构.35设计小结.36参考文献.3712绪论机械制造加工工业是国民经济中极其重要的基础产业，它为各行各业提供各种设备，各行各业的技术改造都离不开设备

6、更新，因此机械工业的发达程度是表征一个国家综合国力强弱的一个重要标志，而机械制造加工工业的发展和进步在很大程度上有取决于机械制造加工技术中数控技术的发展与进步。数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位，因此世界各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术与产业，而我这次加工工艺设计则是要对给出的零件设计出最好的加工方案，所以首先要完成零件节点、基点计算，设定工件坐标系，制定正确的工艺方案（包括定位、夹紧方案和工艺路线），选择合理的刀具和切削工艺参数，编写数控加工程序，按尺寸精度和表面粗糙度值要求加工出合格

7、的零件。机械制造工艺是各种机械制造方法和过程的共和。在生产过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全的安装工件的装置，称为夹具。将机械设计图纸转化成产品，离不开机械制造工艺与夹具。它是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。离开了机械制造工艺与夹具就不能开发出先进的产品和保证产品质量，提高生产率，降低成本和缩短生产周期。机械制造工艺技术是在人类生产实际中产生并不断发展的，目前机械制造工艺技术向着高精度、高效率、高自动化发展。精密加工精度已经达到亚微米级，而超精密加工以及进入 0.01 微米级。现代机械产品的特点是多种多样批量小、更新快、生产周期短。这就要求整个加工系统及机械制造工艺技术向着柔性、

8、高效自动化方向发展，由于成组技术理论的出现和计算机技术的发展，使计算机辅助设计（CAD）,计算机辅助工艺设计（CAPP）、计算机辅助制造（CAM）、数控机床等在机械制造业中广泛应用，大大缩短了机电产品的生产周期，提高效率，保证了产品的高精度、高质量。机械制造工艺与夹具设计是以机械制造中的加工问题为对象的一门技术科学。它包含的内容主要有热加工问题和冷加工问题。机械加工工艺与夹具一般以冷加工和装配两方面为主。机械制造工艺与夹具研究的宗旨是：保证和提高产品质量；提高劳动生产率；提高经济效益。机械制造加工工艺与夹具设计是以机械制造加工问题为研究对象的一门技术科学。它包含的内容主要有热加工问题和冷加工问

9、题，机械制造加工工艺与夹具设计研究的宗旨是：保证和提高产品的质量；提高劳动生产率；提高经济效益。在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的13进步，特别是在通用微机数控领域，以 PC 平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、数控控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上

10、，CAD/CAM 与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的数控加工。随着制造业的发展，中小批量生产的趋势日益增强，对数控机床的柔性和通用性提出了更高的要求，希望市场能提供不同加工需求、迅速高效、低成本地构筑面向用户的控制系统，并大幅度地降低维护和培训的成本，同时还要求新一代数控系统具有方便的网络功能，以适应未来车间面向任务和定单的生产组织和管理模式。随着计算机技术的高速发展，传统制造业发生了根本性的变革，各工业发达国家在投入巨资对现代技术进行系统研究和开发的基础上，提出并发展了一些全新的制造模式。在现代制造技术体系中，数控技术占据了重要地位，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、

11、自动控制等高新技术于一体，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。制造业是所有与制造有关的企业机构的总体，是一个国家国民经济的支柱产业。它一方面创造价值，生产物质财富，另一方面为国民经济各个部门提供装备。在工业国家，约有 1/4 的人口从事各种形式的制造活动，在非制造业部门，约有半数人的工作性质与制造业密切相关。正是数控技术应用专业领域技能型人才紧缺，学院通过以盖板零件的加工工艺与夹具设计课题为主要内容，让学生掌握各种零件结构数控加工编程的格式内容，提高学生对所学知识的综合理解与实际掌握应用，让我们对所学理论知识吸收消化，发挥学习者的潜能，达到融会贯通，形成数控加工技术的基本

12、能力，组合演绎出千变万化的各种零件的加工。14第一章 设计任务概述1.1 设计的主要内容绘制产品零件图，了解零件的结构特点和技术要求。根据生产类型和所拟的企业生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析。有必要的话，对原结构设计提出修改意见。确定毛坯的种类及制造方法，绘制毛坯图。拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序的加工装备和工艺装备（刀具、夹具、量具、模具、工具），确定各工序的切削用量和时间定额，并进行技术经济分析。填写机械加工工艺过程卡、机械加工工序卡片（可根据课程设计时间的长短和工作量的大小，有指导老师确定只填写部分主要加工工序的工序卡片）等工艺文件，撰写设计说明书。1.2 设计的指导思想1

13、）保证零件的加工质量，可靠的达到产品图样所提出的全部技术条件，并尽量提高生产率和降低消耗。2）尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件。3）在充分利用现有生产条件的基础上，采用国内外先进工艺技术。4）工艺规程应正确、完整、统一、清晰。5）工艺规程应规范、标准，其幅面、格式与填写方法以及所用的术语、符号、代号等应符合相应标准的额规定。6）工艺规程中的计量单位应全部使用法定计量单位。15第二章 零件的工艺分析2.1 零件的加工内容从零件的结构上分析该零件主要由平面、孔系组成，加工内容包括：铣削四周轮廓以及上下平面、加工一个70H7mm 的深度孔以及一个60mm 的通孔、加工 2 个10H8mm

14、 的侧孔。且加工内容集中在上平面上。孔的最高精度为 IT7 级，最高的表面粗糙度值为 Ra0.8um。从定位和加工两个方面综合考虑，以底面为主要定位基准，为盖板类零件的加工，适合用加工中心加工完成。根据零件图分析以及加工要求可选材料为铸铁。2.2 零件结构的工艺分析该零件为盖板，形状一般精度要求不高，零件的主要技术要求分析如下：由零件图可知，零件为方形，有一个异形面，一个深度孔和通孔，两个侧孔。加工表面只要求按照铸造时的精度即可。铸件要求不能有砂眼、疏松等缺陷，以保证零件的强度、硬度及疲劳度，在静力的作用下，不至于发生以为事故。2.3 生产类型与生产纲领的确定轴的生产纲领每年不多，零件的质量不

15、足 100KG，生产类型为批量生产。所以初步确定工艺安排为；加工过程划分段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主；采用专用工装。16第三章 毛坯的确定3.1 确定毛坯类型毛坯种类的选择取决于零件的实际作用，图纸规定的材料及机械性能，毛坯的制造方法主要有：1 型材、2 锻压、3 锻造、4 焊接、5 其他毛坯。该零件材料为 45#，考虑零件在使用过程中所受力不大。零件结构简单。在使用前应先消除残余应力。3.2 确定毛坯各表面的加工余量加工余量是指在加工过程中，所切去的金属层厚度。零件的材料为 45#。现在金属模机械砂型锻造毛坯，毛坯图式根据产品零件设计的，经查机械加工工艺手册第 471 页表 2.

16、3-6 的铸件加工余量的尺寸公差等级为 CT9，加工余量等级为 MA 为 G，结合机械加工工艺手册第 446 页表 2.3-5 可知，该零件四周轮廓留双边余量 10mm，上下平面留双边余量 8mm。3.3 毛坯图（见附录：毛坯图）17第四章 工艺路线的拟定4.1 定位基准的选择制定机械加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证零件表面的位置要求位置尺寸和位置精度和安排加工顺序都有很大的影响。用夹具装夹时，定位基准的选择还会影响到夹具的结构。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。4.1.1 定位基准的选择用为加工的毛坯表面作定位基准，这种基准称为粗基准：用加工过的表面作定位基准，则称为精加工基

17、准。在选择定位基准时，是从保证工件精度要求出发的，因而分析定位基准的选择的顺序就应从精基准要粗粗基准。1.精基准的选择原则(1)基准重合原则(2)基准统一原则(3)自为基准原则(4)互为基准原则(5)保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则综上所述，该零件在加工时，采用端面孔用顶尖顶住和一加工外面作为精基准来进行加工。2.粗基准的选择原则1 为了保证加工表面与非加工表面之间的位置要求，应选非加工表面作为粗基准2 合理分配各加工表面质量3 粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向，通常只允许使用一次4 选作粗基准的表面应平整光洁，要避免锻造飞边和锻造浇冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保证定位基准。夹紧

18、可靠综上所述：叫加工时，以毛坯外面表面作为粗基准。满足粗基准的选择原则。4.1.2 定位基准的确定轴向定位基准为轴线或者端面径向定位基准为轴线4.2 拟定工艺路线18工艺路线方案如下：05毛坯 190mm100mm25mm45 钢10铣 粗铣，精铣轮廓 180mm90mm17mm 至尺寸要求15铣 粗铣，精铣异形面至尺寸要求20钻 钻50 通孔25镗 粗镗，精镗70mm，60mm 孔至尺寸要求30钻 钻 210mm 通孔35终检4.3 填写机械加工工艺过程卡（见附表）19第五章 零件加工工序设计5.1 05 号工序设计设计内容：备料、毛坯5.2 10 号工序设计设计内容：粗铣，精铣轮廓 180

19、mm100mm25mm 至尺寸要求5.2.1 加工设备的选择：因为本工序是铣轮廓，为节约生产成本，所以选择立式铣床 X5132该车床参数如下：表 1X5132 铣床参数工作台尺寸1500*320三向行程（X/Y/Z）、（手动Manual）850*340*400工作台 T 型槽数3X.Y.Z 向机械进给速度8 级 15-370主轴端面至工作台距离30-450主轴中心线至床身垂直导轨的距离350主 轴 转 速 范 围 r.p.m12(级stpes)34-1100机头回转角度30 度工作台升降电机功率0.75外型尺寸1900*1700*2100电动机功率4kW净重2150kg最大负荷500kg5.2

20、.2 工艺装备的选择：工装夹具：平口虎钳刀具：端面铣刀刀具材料：高速钢量具：游标卡尺（规格 0.02mm）205.2.3 工步顺序的确定粗铣四边轮廓精铣四边轮廓粗铣上下平面精铣上下平面5.2.4 加工余量的确定粗铣四边轮廓Z=0.5mm粗铣上下平面Z=0.5mm5.2.5 切削用量的选择与确定铣削加工1铣削深度单边余量 Z=3.5mm2进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.8mm/r3计算切削速度其中 Cv=342Xv=0.15Yv=0.35m=0.20修正系数 Kv，见切削手册表 1.28 即Kmv=1.44Ksv=0.8Kkv=1.04Kkrv=0.81Kbv=0.97所以 Vc=89m

21、/min4确定机床主轴转速1000Vc100089Ns=393r/mindw72与 393r/min 相近的机床转速为 400r/min，现取 Nw=400r/min所以实际切削速度dns72400Vc=55.58m/min10001000切削工时l1+l2+l3Tm=其中 l=72mml1=3.5mml2=0mmNwf所以 Tm=0.235min5.3 15 号工序设计设计内容：精铣异形面至尺寸要求215.3.1 加工设备的选择因为本工序是铣异形面，为缩短生产时间，所以选择数控加工中心 XH7132该机床参数如下：表 2XH7132 参数表X 轴行程mm500Y 轴行程mm320Z 轴行程m

22、m400主轴鼻端至工作台面距离mm120-520主轴中心至立柱导轨面距离mm360X/Y 轴快速进给mm/min24000FANUC/12000HNCZ 轴快进给mm/min24000FANUC/12000HNC切削进给mm/min1-4000工作台面积mm800X320工作台载重能力kg300T 型槽数/宽度/间距mm3/14/100主轴最高转速rpm1000FANUC(伺服)/9000HNC/6000(变频)主轴电机功率kw3.7(伺服)4(变频)主轴鼻端锥度BT30使用气压mpa0.6机床净重kg2300外形尺寸mm1600 x1840 x21105.3.2 工艺装备的选择工装夹具：自制

23、夹具刀具：端面铣刀刀具材料：高速钢量具：游标卡尺、量角器5.3.3 加工顺序的确定粗铣异形面精铣异形面5.3.4 加工余量的确定粗铣异形面Z=2mm精铣异形面Z=0.5mm5.3.5 切削用量的选择与确定粗加工切削深度单边余量 Z=2mm进给量根据机械加工工艺手册取 f=0.8mm/r22计算切削速度其中：Cv=342Xv=0.15Yv=0.35m=0.20修正系数 Kv 见切削手册表 1.28 即Kmv=1.44ksv=0.8kkv=1.04kkrv=0.81kbv=0.97所以，Vc=89m/min确定机床主轴转速1000Vc1000X89Ns=393r/minIIidwIIX72与 39

24、3r/min 相近的机床转速为 400r/min现选取 Nw=400r/min所以实际切削速度IIidnsIIX72X400Vc=-=55.58m/min10001000切削工时L+L1+L2Tm=其中 L=72mmL1=3.5mmL2=0mmNwFTm=0.235min精加工切削深度单边余量 Z=3.5mm进给量取 f=0.1mm/r计算切削用量所以 Vc=120m/min确定机床主轴转速1000Vc1000120Ns=166r/mindw230与此相近为 250r/min取 Nw=250r/min23实际dns230250Vc=68.3m/min10001000切削工时l+l1+l2230

25、+3.5Tm=9.22minNwf1750.15.4 20 号工序设计设计内容：钻50mm 通孔5.4.1 加工设备的选择本工序可采用 Z3050 摇臂钻床即可完成，其 Z3050 钻床参数如下：表 4Z3050 钻床主要技术参数钻孔最大直径 mm50主轴端面至工作台距离 mm320-1220主轴中心至立柱母线距离 mm350-1600主轴行程 mm315主轴锥孔(莫氏)5主轴转速范围 r.p.m25-2000主轴转速级数16主轴进给量范围 r.p.m0.04-3.20主轴进给量级数16摇臂回转角度360主电机功率 kw4升降电机功率 kw1.5工作台尺寸 mm500630机床重量 kg350

26、0外形尺寸 mm250010702840245.4.2 工艺装备的选择工装夹具：专用夹具刀具：50 钻头刀具材料：高速钢量具：游标卡尺，精度 0.02mm5.4.3 工序顺序的确定用钻头钻孔5.4.4 切削用量的选择与确定钻削加工1钻削深度单位单边余量为 Z=0mm2进给量根据机械加工工艺手册取 f=0.8mm/r3计算切削速度计算切削速度其中：Cv=342Xv=0.15Yv=0.35m=0.20修正系数 Kv 见切削手册表 1.28 即Kmv=1.44ksv=0.8kkv=1.04kkrv=0.81kbv=0.97所以，Vc=89m/min4确定机床主轴转速1000Vc1000X89Ns=3

27、93r/minIIidwIIX72与 393r/min 相近的机床转速为 400r/min现选取 Nw=400r/min所以实际切削速度IIidnsIIX72X400Vc=-=78.5m/min100010005切削工时L+L1+L2Tm=其中 L=72mmL1=3.5mmL2=0mmNwFTm=0.235min255.5 25 号工序设计设计内容：粗镗，精镗孔70mm，60mm 至尺寸要求5.5.1 加工设备的选择因为本工序是镗孔，为缩短生产时间，所以选择 T618 卧式铣镗床该机床参数如下：表 3T618 卧式铣镗床参数表主轴直径85 毫米主轴内孔锥度莫氏 5 号主轴最大行程（快速移动时

28、400 毫米）500 毫米最经济镗孔直径200 毫米主轴中心线距工作台面最大距离800 毫米最小距离0主轴转速种数18 种主轴转速范围8-1000 转/分主轴每转主轴、主轴箱、工作台进给量种数9 种主轴每转主轴、主轴箱、工作台进给量范围0.04-4.4 毫米可拆式平旋盘进给量范围0.058-6.38 毫米/转工作台行程纵向1100 毫米横向850 毫米工作台、工作面面积10509008 毫米主轴快速移动1.8 米/分主轴箱及工作台快速移动1.8 米/分主电动机功率5.5 千瓦主电动机转速1500 转/分快速移动电动机功率2.2 千瓦快速移动电动机转速1500/转/分机床外形尺寸（长宽高）406

29、217752370 毫米机床重量8 吨5.5.2 工艺装备的选择工装夹具：专用夹具刀具：镗刀刀具材料：高速钢量具：游标卡尺，精度 0.02mm5.5.3 工序顺序的确定粗镗孔70mm精镗孔70mm粗镗通孔60mm26精镗通孔60mm5.5.4 加工余量的确定粗镗孔70mmZ=3.5mm精镗孔70mmZ=0.8mm粗镗通孔60mmZ=3.5mm精镗通孔60mmZ=0.8mm5.5.5 切削用量的选择与确定镗削加工1镗削深度单位单边余量为 Z=3.5mm2进给量根据机械加工工艺手册取 f=0.8mm/r3计算切削速度计算切削速度其中：Cv=342Xv=0.15Yv=0.35m=0.20修正系数 K

30、v 见切削手册表 1.28 即Kmv=1.44ksv=0.8kkv=1.04kkrv=0.81kbv=0.97所以，Vc=89m/min4确定机床主轴转速1000Vc1000X89Ns=393r/minIIidwIIX72与 393r/min 相近的机床转速为 400r/min现选取 Nw=400r/min所以实际切削速度IIidnsIIX72X400Vc=-=74.1m/min100010005切削工时L+L1+L2Tm=其中 L=72mmL1=3.5mmL2=0mmNwFTm=0.235min5.6 30 号工序设计设计内容：钻侧孔 210mm275.6.1 加工设备的选择本工序可采用 Z

31、35 摇臂钻床即可完成，其 Z35 钻床参数如下：表 4Z35 钻床主要技术参数最大钻孔直径50mm主轴孔锥度莫氏五号摇臂立柱最大回转角360主轴中心到立柱母线距离4501500mm主轴的最大移动距离（机动或手动）350mm主轴端面到工作台距离01000mm主轴箱水平最大移动量手动 1059mm主轴转速3442536785105132170265335420530670850105113201700进刀量0.030.040.050.070.090.120.140.150.190.200.250.260.320.400.560.670.901.25.6.2 工艺装备的选择工装夹具：自制夹具刀具：

32、10 钻头刀具材料：高速钢量具：游标卡尺，精度 0.02mm5.6.3 工序顺序的确定用钻头钻孔5.6.4 切削用量的选择与确定钻削加工1钻削深度单位单边余量为 Z=0mm2进给量根据机械加工工艺手册取 f=0.8mm/r3计算切削速度计算切削速度28其中：Cv=342Xv=0.15Yv=0.35m=0.20修正系数 Kv 见切削手册表 1.28 即Kmv=1.44ksv=0.8kkv=1.04kkrv=0.81kbv=0.97所以，Vc=89m/min4确定机床主轴转速1000Vc1000X89Ns=393r/minIIidwIIX72与 393r/min 相近的机床转速为 400r/min

33、现选取 Nw=400r/min所以实际切削速度IIidnsIIX72X400Vc=-=22.61m/min100010005切削工时L+L1+L2Tm=其中 L=72mmL1=3.5mmL2=0mmNwFTm=0.235min5.7 35 号工序设计设计内容：检验，入库。送检验员检验，合格后入库。29第六章 零件机床夹具设计夹具体是用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并于机床有关部位连接，以确定夹具相对于机床的位置。其在设计时应满足一下基本要求：1）应有足够的强度和刚度保证在加工过程中，夹具体在夹紧力，切削力等外力作用下，不至于产生不允许的变形和振动。2）结构应简单，具有良好工

34、艺性。在保证强度和刚度的条件下，力求结构简单，体积小，重量轻，以便于操作。3）尺寸要稳定，对于铸造夹具体，要进行时效处理，以消除内应力。保证夹具体加工尺寸的稳定。4）便于排屑为防止加工中切削聚积在一起定位元件工作表面或其他装置中，而影响工件的正确定位和夹具的正常工作，在设计夹具体时，要考虑切屑的排除问题。选择夹具毛坯结构时，应以结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体生产条件为依据综合考虑问题。6.1 异形面铣床夹具设计图 6-1 所示为盖板工序图。材料为 45 钢，毛坯为铸件。设计铣削异形面所用夹具。图 6-1 盖板工序图该零件出孔70、60、10H7 尚未加工外，其余各面均

35、已加工到图纸要求。异形面铣削深度 5mm，表面粗糙度为 Ra3.2m。6.1.1 定位方案确定为了保证异形面的尺寸精度和位置精度，应限制六个自由度。30工件以夹具体左边一个台阶面定位限制 X 轴位置自由度，用夹具体下边两个台阶面定位限制 Y 轴位置自由度、Z 轴角度自由度，用夹具体底面三个台阶面限制 Z 轴位置自由度，X 轴、Y 轴角度自由度。盖板零件的定位方案如图 6-2 所示。图 6-2 定位方案6.1.2 夹紧装置设计1.夹紧装置的组成1）夹紧装置的种类繁多，综合起来其结构均由两部分组成。动力装置：产生夹紧力。动力装置是产生原始作用力的装置。按夹紧力的来源，分为手动加紧和机械夹紧。手动夹

36、紧是靠人力；机械夹紧是采用动力装置。常用的动力装置有液压装置、起气动装置、电磁装置、气-液联动装置和真空装置等。夹紧装置：传动夹紧力。动力装置所产生的力或人力要正确的作用到工件上，需要适当的传动机构。传动机构是把原动力传递给夹紧装置。它是由两种构建组成，一是接受原始作用力的构件，二是中间传力机构。2）夹紧装置的设计要求夹紧装置的设计和选用是否正确，都对加工精度、提高生产率和减轻工人劳动强度产生很大影响。因此，夹紧装置应满足以下要求：（1）夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所处的正确位置。（2）夹紧力大小应适当。保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，夹紧力可靠牢固，振动小，又不超出允许的变形。（

37、3）夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大，越应设计复杂、效率较高的装置。（4）具有良好的结构工艺性。力求简单，便于制造维修，操作安全方便，并且省力。312.夹紧装置类型主要夹紧机构：斜楔夹紧机构螺旋加紧机构偏心加紧机构加紧机构既要能够保证工件加工过程中工件的稳定又要能够在装卸过程中实现快速方便。夹紧机构的设计与选用是否合理，对保证工件的精度、提高生产率、降低工人劳动强度都有很大影响。因此，对夹紧装置提出如下基本要求：1）夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所处的正确位置。2）夹紧力的大小适当。保证工件在整个加工工程中的位置稳定不变，加紧可靠牢固，振动小，又不允许的变形。3）

38、夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领适应。工件生产批量越大，越应设计复杂、效率较高的夹紧装置。4）具有良好的工艺结构性和使用性。力求简单便于制造维修，操作安全方便，并且省力。综合考虑零件形状，生产纲领等因素，钻床夹具采用螺栓螺母夹紧。由于该零件为箱体类零件，为提高加工精度，本夹具采用手动夹紧。为将夹紧力水平作用于零件上边，可将夹具体上边垂直于底面做两个台阶面，并采用两螺栓固定在两台阶面上，在螺钉下边采用两压块来压紧零件以加工，且两压块的位置必须位于下边定位台阶面的上方。工件夹紧方案如图 6-3 所示。图 6-3 夹紧方案示意图6.1.3 夹具体与定位键为了在夹具体上安装螺旋夹紧机构，夹具体应有

39、适当高度，中部应有较大的空间。为保证夹具在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于 1.25 的原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。32为了保证异形面的精度要求，夹具体最底面应设置定位键，两定位键的侧面应与夹具体的对称面平行。为减小夹具的安装误差，宜采用 B 型定位键。6.1.4 夹具总体结构盖板零件铣异形面夹具(见附录）。夹具底座通过两个矩形定位键与机床工作台的 T 形槽相连接，用压板压紧。6.1.5 精度分析用夹具夹装工件进行机械加工是，其工艺系统中影响工件精度的因素很多，与夹具有关的因素有定位误差D，对刀误差T，夹具在机床上的安装误差A和夹具误差T。机械加工工艺系统中，影响加

40、工精度的其他因素统称为加工方法误差G。6.2 盖板侧孔钻床夹具设计图 6-4 为盖板零件图，工件的材料为 45 钢，已加工面除两侧孔未加工外，其余均已加工到图纸要求。本工序加工两个侧孔10H7mm，试设计钻床夹具。图 6-4 盖板零件图工件的结构形状较规则，刚性较好，待加工的两孔10H7mm 直径精度高(H7)，表面粗糙度低（Ra3.2m），且两孔都为通孔，工艺规程安排钻工步进行加工。由零件图可知，待加工两孔10H7mm 的孔心距为 1300.2mm，这些都要依靠所设计的钻模来保证。6.2.1 定位方案确定本道工序加工前，平面 A、B、C 和孔70mm、60mm 均已加工达到图纸要求。33方案

41、一：以平面 A、B、C 定位，限制工件的六个自由度，而加工从 D 面钻孔。方案二：以平面 C、孔70mm 及60mm 的圆周定位，满足完全定位要求。从保证工件的加工要求和夹具结构的复杂程度两个方面对以上两个方案分析比较：方案一可使工件安装稳定，而且夹具结构简单，但基准不相重合；而方案二虽然工件安装较稳定，基准又相重合，精度较高，但夹具结构较复杂。综合考虑以上两个方案的优缺点，结合工件生产效率，保证加工要求的特点，因此选定方案一进行定位元件的设计。定位方案设计如图 6-5 所示。定位元件选用与夹具体一体的台阶面来定位，以保证工件的高精度生产。图 6-5 定位方案6.2.2 夹紧装置设计夹紧装置选

42、用螺旋压板机构,使夹紧力作用于 B 面的对面上。由于工件长度较长，故采用两个螺旋压板机构作用 B 面的对面上两端，从而使工件被夹紧在压板上。夹紧机构的工作原理如图 6-6 所示。34图 6-6 夹紧机构的工作原理6.2.3 导向元件选择1钻模板的选择钻床夹具的主要类型1）固定式钻模。固定式钻模在使用过程中，其位置在机床上固定不动。一般用于在立式钻床上加工孔径大于10mm 的单孔或摇臂钻床上加工平行孔系。固定式钻模的夹具体需设置凸台或耳座，以便将其固定在钻床工作台上。2）分度式钻模。加工同一圆轴上的平行孔系同一截面内的径向孔系或同一轴线上的等距孔系时，钻模上应设置分度装置，带有分度装置的钻模称为

43、分度式钻模。3）翻转式钻模。铰链式钻模一般用于加工小型零件上分度在不同表面的孔。4）盖板式钻模。盖板式钻模的特点是定位元件、夹紧装置及钻套均设在钻35模板上，钻模板在工件上装夹。5）滑柱式钻模。滑柱式钻模是一种带有升降钻模板的通用可调夹具。按其夹紧的动力来源分为手动和气动两种。由于本工序采用移动式钻模。2.钻床夹具的设计要点钻床夹具的结构特点是它具有特有的钻套和钻模板。钻套：钻套在钻模中的作用是保证被加工孔的位置精度；引导刀具，防止其在加工过程发生偏斜；提高刀具刚性，防止加工时的振动。标准钻套又分为固定钻套，可换钻套和快换钻套三种。钻模板：钻模板用于安装钻套，并保证钻套在钻模上的正确位置。常见

44、的钻模板按其与夹具体连接的方式可分为固定式、铰链式、可卸式和悬挂式。为了能快速、准确的确定刀具和夹具的相对位置，所以选用固定式钻套，钻套与工件间有排屑空间。钻模板在夹具体上用两销钉定位和螺钉固定。由于两孔10H7mm 加工均需依次进行钻操作，所以钻套选用固定式钻套，钻模板选用移动式，并设置加强筋以提高其刚度，如图 6-7 所示。钻模板上的两个钻套座孔的孔心距取 130mm0.03mm，钻模板在夹具体上用两个销钉定位和螺钉固定。图 6-7 导向装置设计6.2.4 夹具总体结构盖板钻10H7mm 两孔的夹具（见附录）。此钻床夹具可安装摇臂钻床上使用。36设计小结这次毕业设计在指导老师细心、耐心的指

45、导和自己的努力下，这次毕业设计圆满的结束了，最大的收获就是自己在完成设计的过程中掌握了这两年来所学的知识，同时也学到了更多的新知识。通过这次的毕业设计提高了自己对资料的收集和查阅能力；会合理应用资料和工具软件解决设计问题，提高设计效率；锻炼自己分析问题和解决问题的能力；会对零件进行工艺分析，能解决中等以上复杂程度零件的工艺问题和数据处理问题；提高设计能力，设计合理的加工程序。同时自己学会了遇到问题后，怎样的办法去解决问题和利用有限的资料去解决的能力，并对这两年来所学的知识的一个综合运用，另一面看也检查了自己对知识的掌握的情况，也为自己今后的工作打下了一定基础。做设计中的每一步对我来说都是新的尝

46、试与挑战，终于在易春阳老师的细心指导和严格要求下顺利画上句号。衷心感谢指导老师易春阳老师。毕业设计中的许多疑点和难点都得益于指导老师的指导。如果没有指导老师的认真负责和同学的无私帮助，想必我在毕业设计过程中会走很多弯路。在做这次毕业设计过程中使我学到了很多有用的知识，比如在做工艺分析时懂得了先要分析零件形状结构,然后选择加工机床。普通车床加工中所有定位基准和装夹方案的确定、工步的刀具选择、走刀轨迹、切削用量、加工余量等都要预先确定好并编入加工程序。一个合格的设计人员首先应该是一个很好的工艺员，他对普通车床的性能、特点和应用、切削规范和标准工具系统等要非常熟悉，否则就无法做到全面、周到地考虑加工

47、的全过程，并正确、合理地设计零件的加工程序等等。我感到不论做什么事都要真真正正用心去做，踏踏实实一步一个脚印的走才会使自己更加的成长，没有学习就不可能有实践的能力，没有自己的实践就不会有所突破，希望这次经历能让我在以后的学习生活中不断成长与进步。虽然我这次毕业设计中还有些不是很完善的地方，但这是我认认真真踏踏实实做出来的，凝聚了我的知识、我的时间和我的精力。通过完成这次毕业设计，首先让我熟悉了我们以前所学的知识，把比较分散的知识集中化，对我们以前所学的各科知识进一步的熟练、巩固与提高。同时也锻炼我们在工艺设计等方面的实际能力。也使我们能够系统的集中的复习、总结了这两年多所学的各学科的知识。让自

48、己在专业方面有很大的提升。罗建37参考文献1.切削用量简明手册，艾兴、肖诗刚主编，机械工业出版社出版，1994 年2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994 年3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科技技术出版社出版，1983 年4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990 年5.金属机械加工工艺人员手册，上海技术出版社出版，1981 年 10 月6.机械制造工艺学，郭宗莲、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997 年湖南铁道职业技术学院机机 械械 加加 工工 工序工序 卡卡零部件名

49、称零部件名称工序名称工序名称工序号工序号文文 件件 编编 号号盖板铣10材材料料名称名称牌号牌号45#硬度硬度设设备备名称名称铣床型号型号X5132切切 削削 液液乳化液乳化液工装名称及编号工装名称及编号机用虎钳工作等级工作等级总作业时间（分）总作业时间（分）工步号工步号工工步步内内容容切切 削削 用用 量量作业时作业时间间（分分）工艺装备工艺装备附附注注切削切削速度速度转速转速背吃背吃刀量刀量进给量进给量刀具刀具量具量具夹具夹具1粗铣上平面55.585903.51.28端铣刀游标卡尺机用虎钳2精铣上平面68.37250.50.80端铣刀游标卡尺机用虎钳编制编制上工序上工序5校队校队下工序下工

50、序15审核审核共共页页标记标记处数处数标记文件号标记文件号签字签字日期日期标记标记处数处数修改文件号修改文件号签字签字日期日期会签会签第第页页湖南铁道职业技术学院机机 械械 加加 工工 工序工序 卡卡零部件名称零部件名称工序名称工序名称工序号工序号文文 件件 编编 号号盖板铣10材材料料名称名称牌号牌号45#硬度硬度设设备备名称名称铣床型号型号X5132切切 削削 液液乳化液乳化液工装名称及编号工装名称及编号机用虎钳工作等级工作等级总作业时间（分）总作业时间（分）工步号工步号工工步步内内容容切切 削削 用用 量量作业时作业时间间（分分）工艺装备工艺装备附附注注切削切削速度速度转速转速背吃背吃刀