壳体夹具课程设计报告.doc

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1、兰州工业学院课程设计说明书 课程名称： 夹具及工艺设计 题目名称： 壳体的工艺设计 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 评定成绩：教师评语： 指导老师签名： 20 年 月 日目 录一、 设计任务书 1 1.1设计要求 1 1.2课程设计的目的 11.3设计内容 2二、零件图的分析 2 2.1零件的作用 3 2.2零件的工艺分析 3 三、零件工艺规程设计 4 3.1零件生产类型和生产规程 4 3.2选择毛坯 5 3.3确定加工余量、毛坯尺寸和毛坯图 5四、定位基准的选择 6 4.1基面的选择 6 4.2粗基准的选择 6 4.3精基准的选择 6五、工艺路线的拟定 6 5.1确定工艺过程方案

2、7 5.2选择加工设备与刀具、夹具、量具 8 5.1.1 选择机床，根据不同的工序选择机床 8 5.1.2 选择夹具 8 5.1.3 选择刀具，根据不同的工序选择刀具 8 5.1.4 选择量具 9 5.3确定工序尺寸 10 5.3.1面的加工 10 5.3.2孔的加工 10六、确定一个工序的切削用量及工时定额计算 13七、夹具的设计 15 参考文献 19壳体的工艺设计摘 要机械加工工艺课程设计是在机械制造技术等专业课程所学的理论知识上，发挥专业知识解决实际生产问题的一次实践训练。机械制造技术定义：机械的生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等使其称为成品或半成品的过程称为工艺过程

3、。以工艺文件的形式确定下来的工艺过程称为工艺规程。将铸件、锻件毛坯或钢材经机械加工方法，改变它们的形状、尺寸、表面质量，使其称为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程。机械制造工艺学课程设计的目的：1）能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论，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）提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理且能保证加工质量的夹具的能力。通过这次课程设计能巩固我们所学的理论知识和专业技能，提高自己解决实际生产问题的能力。在设计中能逐步掌握查阅手册及查阅有关书籍的能力。在

4、设计中逐步培养自己的动手能力，理论联系实际的运用，并培养了我们一丝不苟的工作态度，严谨的工作作风，对我们今后参加工作有极大的帮助。由于能力有限，实践生产的经验不足，设计中还有很多不足之处，希望老师多加指教关键词：连接壳体、基准、钻模夹具 一、 设计任务书1.1设计要求1.2课程设计的目的机械制造工艺学是以机械制造中的工艺问题为研究对象，实践性较强的一门学科，学生在学完了工艺课后并完成了生产实习的基础上，还应通过课程设计受到一次理论联系实际的综合训练，培养运用所学知识分析和解决机械制造工艺技术问题的能力。通过课程设计，学生应在下述各方面得到锻炼：1.能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在

5、生产实习中学到的实践知识，正确的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.提高结构设计能力。学生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、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。3.学会使用手册及图表资料。4.能具备一定创新能力的培养。1.3设计内容要求编制一个典型的中等复杂程度的机器零件的机械加工工艺规程，按教师指定设计其中一道工序的专用夹具，并撰写设计说明书。具体内容如下：1选择毛坯的制造方法，制定毛坯技术要求。2拟定零件的机械加工工艺过程。3合理选择各工序的定位基准。4正确确定各工序的夹压位置和夹紧力的方向

6、和作用点。5确定各工序所用的加工设备。6确定刀具材料，类型及规定量具种类。7确定一个加工表面的工序余量和总余量。8选定一个工序的切削用量。9确定工序尺寸，正确拟订工序技术要求。10确定工序使用的冷却润滑液。11计算一个工序的单件工时。12设计指定工序的专用夹具（需计算切削力、夹紧力）。绘制夹具装配图。13测绘夹具中的指定零件。14填写工艺文件。15编写设计说明书。二、 零件图的分析2.1零件的作用 零件为连接壳体，在机器中起连接作用，保护轴类零件；零件通过70圆盘上的三个12的孔和连杆上6的孔来连接两个不同零件，而其壳体起到保护在内的轴不受损伤的作用，以及减少其振动，使工作时机器运转平稳。2.

7、2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。（零件图见附图1）本零件的加工有外圆柱表面、内孔、端面、通孔和攻丝。其加工方法选择如下：1、30mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：30mm的两个端面及孔和倒角，6mm和7mm的两个端面及孔和倒角还有1mm3mm的槽、31mm5mm的孔内槽。2、以M6孔的中心的加工表面这一组加工表面包括，70mm的端面和及M8-6H的内螺纹。这两组的加工表面有着一定的位置要求，主要是：1、40mm圆柱面中心线与12mm中心线同轴度公差为0.01mm；2、40mm圆柱面

8、中心线与7mm的左端面有垂直度公差为0.01mm。由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。三、 零件工艺规程设计3.1零件生产类型和生产工艺 零件的生产纲领 N零=Nn（1a）（1b） 其中，产品的年产量N=5000台/年，每台产品中该零件的数量n=1件/台，零件备品率a=4%,零件废品率b=1%。 N=50001（1+4%）（1+1%）=5252件/年 从此结果可知，该零件为成批生产。 由于该零件属大批量生产，而且其工序比较多，工艺路线长，而每个工序所包

9、括的工步少，所以采用工序分散加工，分散加工可以使所需要的设备和工艺装备结果简单、调整容易、操作简单、专用性强；同时采用专用机床和专用夹具，工作效率高，结果简单，且加工的孔表面都较容易，所以采用常规工艺。 3.2选择毛坯 根据零件材料确定毛坯为灰铸铁HT200，通过计算和查询资料可知，毛坯重量约为0.65kg。生产类型为中小批量，可采用一箱多件砂型铸造毛坯。此外，为消除残余应力，铸造后应安排去应力退火。 3.3确定加工余量、毛坯尺寸和毛坯图由机械制造技术基础课程设计指南表5-1可知，查得该铸件的尺寸公差等级IT为812级，取IT=10级。 表1 确定各加工表面的总余量加工表面基本尺寸（mm）加工

10、余量等级加工余量数值说明40外圆端面40 G 1双侧加工7孔的端面 70 G 2 双侧加工40外圆柱面 62 H 2.8 单侧加工70外圆柱面 27 G 2.5 单侧加工30的孔 55 H 2.5 内侧加工12的孔 7 G 1 内侧加工 表2 由参考文献可知，铸件主要尺寸的公差如下表主要加工表面零件尺寸（mm）总余量（mm）毛坯尺寸（mm）尺寸公差（mm）40外圆端面 40 2 42 0.057孔的端面 70 4 74 0.140外圆柱面 62 2.8 64.8 0.1270外圆表面 27 5 32 0.1530的孔 55 5 60 0.01512的孔 7 5 9 0.04四、 定位基准的选择

11、4.1基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。4.2粗基准的选择选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量：二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。这两个要求常常是不能兼顾的，但对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择

12、原则里的余量足够原则）现选取外圆柱面和端面作为粗基准。在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件，消除工件的5个自由度，达到完全定位。4.3.精基准的选择精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准原则。以mm孔为精基准。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。五、 工艺路线的拟定 工件各表面的加工顺序，一般原则安排：先粗加工后精加工；先基准面加工后其他面加工；先主要表面加工后次要表面加工；先平面加工后孔加工。零件各表面的加工方法和方案选择，首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，另外还要考虑生产率和经济方面的要求，在选择时，应根据各种加工方法的特点及其

13、经济加工精度和表面粗糙度，结合零件的特点和技术要求，慎重决定。 （1） 30mm和12mm孔内表面要求表面粗糙度1.6，保证尺寸55mm和7mm，倒角45钻-铰；（2） 车削31mm的内圆； （3）外圆表面保证表面粗糙度0.8，倒角45粗车-半精车-精车； （4）外圆端面保证尺寸40mm，表面粗糙度0.8粗车-半精车-精车； （5）车削70mm的外圆表面。 （6）7孔的外圆端面保证表面粗糙度0.8 粗车-半精车-精车； （7）车削槽1mm3mm； （8）6孔保证表面粗糙度12.5 钻-铰； （9）钻7mm孔和扩其上12mm的孔至7mm处；（10）钻铰螺纹孔M6的孔，攻丝M8-6H；5.1确定工

14、艺过程方案 表 3 拟定工艺过程工序号工序内容简要说明010一箱多件砂型铸造020进行去应力退火消除内应力030粗车零件端面先车基准面040钻中心孔12mm和30mm050粗车圆环端面在加工面060粗车零件外圆柱面070车削槽1mm3mm080钻37mm孔后加工孔090钻6mm孔0100攻螺纹M60110扩312孔0120精车零件端面0130精车圆环下端面0140铣圆环缺口0150镗531的槽0160扩中心孔0170铰中心孔0180终检5.2选择加工设备与刀具、夹具、量具 由于生产类型为成批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水

15、生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成.5.1.1 选择机床，根据不同的工序选择机床 工序30、120、130加工孔30和12基准统一，工序的工步数不多，成批生产要求不高的生产效率，采用Z535立式钻床 工序50、60、70、80车削表面和端面基准统一，采用CA6140车床 工序90、100、110基准重合，可以采用同一机床，采用Z5125A立式钻床 工序140、150、160基准一样，工序的工步数不多，可以采用Z5125A立式钻床加工5.1.2 选择夹具本零件除粗铣及钻孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。5.1.3 选择刀具，根据不同的工序选择刀具1.钻30

16、mm和12mm的孔选用锥柄麻花钻。2.钻30m和钻、半精铰12mm的孔、7mm孔、6mm孔以及扩孔12mm。倒角45，选用专用刀具。3.车70mm和外圆表面及7孔的外圆端面。刀具：选择高速钢麻花钻，do=10mm，后角120，45度车刀。4.钻螺纹孔6mm.攻丝M8-6H 用锥柄阶梯麻花钻，机用丝锥。5.1.4 选择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：1.选择加工面的量具 用分度值为0.05mm的游标长尺测量，以及读数值为0.01mm测量范围100mm125mm的外径千分尺。2.选择加工孔量具因为孔的加工精度介

17、于IT7IT9之间，可选用读数值0.01mm 测量范围50mm125mm的内径千分尺即可。3.选择加工槽所用量具 槽经车削加工。故可选用读数值为0.02mm测量范围0150mm的游标卡尺进行测量；车削31mm内圆，选用专门的刀具，量具也选用专用量具。5.3确定工序尺寸5.3.1面的加工（所有面）根据加工长度的为62mm，毛坯的余量为8mm，粗加工的量为2mm。根据机械工艺手册表2.3-21加工的长度的为62mm、加工的宽度为40mm，经粗加工后的加工余量为0.5mm。对精度要求不高的面，在粗加工就是二次就加工完。5.3.2孔的加工1. 30mm.毛坯为空心，盲孔，孔内要求精度介于IT7IT8之

18、间。查机械工艺手册表2.3-8确定工序尺寸及余量。钻孔：29mm. 2z=15.75mm扩孔：29.75mm 2z=1.8mm粗铰：29.93mm 2z=0.7mm精铰：30H72. 12mm.毛坯为空心，不冲孔，孔内要求精度介于IT7IT8之间。查机械工艺手册表2.3-8确定工序尺寸及余量。钻孔：10m. 2z=0.85mm粗铰：11.75 2z=0.25mm精铰：12H73. 37mm的孔毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。查机械工艺手册表2.3-8确定工序尺寸及余量。钻孔：6.75mm 2z=0.25 mm粗铰：6.94 mm 2z=0.06 mm精铰：7H84.钻螺

19、纹孔M6mm毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。查机械工艺手册表2.3-8确定工序尺寸及余量。钻孔：5.75mm 2z=0.25mm精铰：6H85.钻6mm孔毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。查机械工艺手册表2.3-8确定工序尺寸及余量。钻孔：5.8mm 2z=0.02mm精铰：6H7 六、确定一个工序的切削用量及工时定额计算工件加工余量的大小，将直接影响工件的加工质量，生产率和经济性。“连接壳体”零件材料为HT200，生产类型为大批量生产，采用铸件毛坯。现采用经验法查找机械加工余量：(1).端面：根据经验值可得一下加工余量：粗车：2.8mm，精车：0

20、.5mm单边加工余量Z=1.65mm(2).中心孔表面：中心孔表面粗糙度为1.6，要达到此精度要求，查接卸制造技术基础表面加工方法的选择知精度等级需达到7级才行，因此要钻孔，扩孔，铰孔才能达到要求，根据经验值可得到加工余量:钻孔：1.6mm，孔1.0mm，铰孔：0.8mm加工余量Z=1.6+1.0+0.8=3.4mm(3).外圆表面根据经验可得粗车1.5mm，精车：0.5mm加工余量Z=2.0mm工时定额计算工序60：粗车70mm，40mm外圆柱面粗车40mm外圆柱面，切削深度，单边余量Z=1.4mm取f=0.9mm/r计算切削速度132m/min确定机床主轴转速= 1050r/min按机床说

21、明书与1050r/min相近的机床转速为1000r/min。所以实际切削速度为132m/min粗车70mm外圆柱面，切削深度，单边余量Z=1.4mm取f=0.9mm/r计算切削速度132m/min确定机床主轴转速= 600r/min按机床说明书与600r/min相近的机床转速为600r/min。所以实际切削速度为=工序90：钻37孔参照有关手册，确定：=根据机床说明书，取所以实际切削速度为：=切削工时计算：，=工序110：钻6孔，M6螺纹孔参照有关手册，确定：6孔：=根据机床说明书，取所以实际切削速度为：=切削工时计算：，=M6螺纹孔：=根据机床说明书，取所以实际切削速度为：=切削工时计算：，

22、=工序130：铣12阶梯槽参照有关手册，确定：6孔：=根据机床说明书，取所以实际切削速度为：=当时，工作台的每分钟进给量应为：L=7mm = 工序140：扩30mm，12mm中心孔29.8mm中心孔：根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为 式中的、加工实心孔进的切削用量。现已知=0.36mm/r =42.25m/min进给量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r切削速度v=0.442.25=16.9m/min. 定机床主轴转速ns= 180r/min按机床说明书相近的机床转速为200r/min。现选取

23、=200r/min。所以实际切削速度=切削工时 t= 其中l=47mm;=10mm;=4mm; t= =0.61(min)11.8mm中心孔：根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为 式中的、加工实心孔进的切削用量。现已知=0.36mm/r =42.25m/min进给量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r切削速度v=0.442.25=16.9m/min. 定机床主轴转速ns= 456r/min按机床说明书相近的机床转速为450r/min。现选取=450r/min。所以实际切削速度=切削工时 t= 其中

24、l=10mm;=10mm;=4mm; t= =0.1(min)工序150：铰30mm，12mm中心孔绞孔至30mm进给量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r削速度按切削手册选取v=0.448.25=19.3m/min. 定机床主轴转速ns= 204.8r/min按机床说明书相近的机床转速为200r/min。现选取=200r/min。所以实际切削速度=切削工时 t=其中l=47mm， =10mm，=4mm t= =0.61(min)绞孔至12mm进给量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r削速度按切削手册选取v=0.448.25=19.3

25、m/min. 定机床主轴转速ns= 512r/min按机床说明书相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度=切削工时 t=其中l=10mm， =10mm，=4mm t= =0.096(min)七、夹具的设计7.1.夹具设计任务：所要加工的部位是6mm孔，该工件材料为HT200，毛坯为铸件，所选用机床为Z525型立式钻床，大批量生产，为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具，因此要为此工序设计专用夹具。7.2.确定夹具的结构方案7.2.1确定定位组件根据定位基准的选择，选用一面两销定位方案，长定位销与工件6孔配合，限制2个自由度，定位销与

26、工件12中心孔配合，限制一个自由度，30圆柱面限制3个自由度的，这样就准确的实现定位。7.2.1.1切削力和夹紧力计算本步加工按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。钻削轴向力 ：扭矩 卡紧力为取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际卡紧力为 F=S1S2S3S4F=16.77N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。7.2.1.2 定位误差分析本工序采用孔40和端面为基准定位，使加工基准和设计基准统一，能很好的保证定位的精度。7.2.1.3 夹具设计及操作的简要说明夹具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用螺纹卡紧机构。7.3

27、 钻孔6的钻床夹具7.3.1问题的提出在给定的零件中，对本序加工的主要考虑孔6与孔40的端面的位置尺寸60mm.7.3.2夹具设计7.3.21 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择一端面和孔30为定位基准，保证加工基准和设计基准重合，再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。 7.3.2.2 切削力和夹紧力的计算本步加工按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。钻削轴向力 ：扭矩 卡紧力为取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际卡紧力为 F= S1S2S3S4F =28.4N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。7.3.2.3 定位误差分析

28、由于加工基准和设计基准重合，所以能很好的保证了加工精度。7.3.2.4 夹具设计及操作的简要说明夹具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速螺旋卡紧机构。在给定的零件中，对本序加工的主要考虑M6螺纹孔的位置相关尺寸。7.3.2.5 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择一端面和孔30和孔12为定位基准面，保证加工基准和设计基准重合，再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。确定导向装置本工序要求钻孔，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向组件。确定夹紧机构此夹具选用螺栓夹紧机构。(3).钻模板设计：采用可卸式钻范本，钻摸板用两孔在夹具上的圆柱销和削边销上定位，以保持钻模板准确的位置精度。故加工精度较高，但装卸工件费时，因此根据加工零件形状，采用零件40圆柱面于两对称圆柱定位夹紧，七、参考文献1李庆寿 机床夹具设计 北京：机械工业出版社，1982孙已德 机床夹具图册 北京：机械工业出版社,19833吕明主编机械制造技术基础武汉理工大学出版社 19984徐嘉元，曾家驹主编机械制造工艺学机械工业出版社 19985哈尔滨工业大学 上海工业大学 机床夹具设计 第二版 上海：上海科技技术出版社 19896肖继德 陈宁平 机床夹具设计 第二版 北京：机械工业出版社 20017王启平 机床夹具设计 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社 1988