托架零件加工工艺及钻斜孔夹具设计.doc

题 目：托架零件加工工艺及钻斜孔夹具设计 摘 要托架零件加工工艺及钻斜孔夹具设计是本次论文制作的内容。工艺和夹具两者的设计是本次毕设的主要内容。围绕着这两点进行展开制作。首要是对托架零件的结构分析和工艺方面分析。然后根据托架零件的结构以及形状进行工艺规程设计。工艺规程中确定每一个加工表面的加工方案。选择加工的定位基准。工艺中的工序加工余量的确定。工序的加工设备和刀具、量具等的合理挑选。通过查阅计算工序中的切削用量以及加工基本工时。最后，进行专用夹具的设计。设计的夹具要满足托架加工的技术要求，而且要制作一个合理的专用夹具，包括夹具的设计结构方面。要做到结构简单，便于操作。使得设计的夹具能够满足批量生产托架零件。在整个设计过程中包括了其他的制图、制表、文字编写、排版等设计。关键字：托架、钻斜孔夹具、工艺、定位全套图纸加扣3012250582 第 2 页目录1.绪 论52.加工工艺规程的设计62.1托架的工艺分析62.2 托架加工顺序的设计62.3 托架基准的选择72.3.1粗基准的选择72.3.2精基准的选择72.4 工序合理的组成72.4.1工序分散原则72.4.2工序集中原则72.5加工阶段的区分82.6加工工艺路线方案的制定82.6.1加工工艺方案一82.6.2 加工工艺方案二92.7毛坯的制造形式102.8确定切削用量及基本工时114.钻孔夹具设计224.1问题的提出224.2定位与夹紧的设计224.3切削力及夹紧力的计算224.4误差分析与计算234.5 夹具钻模板2446夹具设计及操作的简要说明25结 论27参考文献28致 谢29第 3 页1.绪 论机械制造业在如今占用非常重要的地位，说起机械，人们都会想起生活中常见的机械产品、机械设备。身边有很多机械产品，而这些比较先进的高科技产品都是机械行业制造带来的。一个高质量、高科技的机械产品都离不开加工工艺方面的设计。机械加工工艺的制作，是一个机械加工非常重要一步。它的制作合理是否会影响到零件的加工质量。夹具的设计是机械零件加工中起到提高效率的作用。为了提高零件的加工效率，那么必须要设计加工专用夹具。所以工艺制作的设计和夹具的设计都是机械加工方面非常重要的两个环节。设计的工艺流程，其实工艺的设计就是为了满足加工零件的加工要求。就是在需要加工的工件上进行改变其尺寸和形状。使得加工的工件最终能够变成成品。工艺中的每一个工序都会直接影响加工的工件。所以要在制作工艺流程方面要做到详细每一个工序的说明。比如工序的加工设备以及装备等要挑选合理的设备和装备。要分清每一个工步的粗精加工情况。比如，在进行加工工件前要做到进行打磨毛坯。粗加工后进行精加工再者就是进行清理入库。要确定好每一个工序和工步的加工情况，要做到每一个工步加工的粗糙度以及公差达到图纸的要求。无论是古代还是如今，机械制造行业都是非常重要的一个部分。由于人们的不断追求，所以如今的机械越来越先进。但在这些基础上要根据实际的加工车间以及车床进行出发。做到根据实际点出发进行指导加工的工艺流程。如今越来越多的先进加工设备，所以在设计的过程中考虑到要引进先进的设备。进行高效地加工。由于机械行业制造的产品需求越来越大，所以使得机械行业不注意环保问题，给地球带来了极大的污染问题。所以现在设计的机械行业在设计高效、高科技的基础上把环保放在第一位考虑，是本世纪追求的目标。也是我们机械行业机械工程师们的追求。 2.加工工艺规程的设计2.1托架的工艺分析托架零件的尺寸方面不大，但其结构形状方面较复杂。特别是加工方面要求相对比较高。其中包括托架零件的孔和端面的加工精度方面。还有托架零件的小孔端的加工，也一样对加工的精度也比较高。托架零件的底面以及孔的表面粗糙度值为，可以看出这个粗糙度值的加工类型属于精加工。还有底面和小孔存在垂直度公差要求，底面和大孔上平面存在平行度公差。托架零件除了要进行加工平面和孔，还进行槽的加工，槽的加工要求有一定的平行度公差和对称度公差。托架零件的加工质量会直接影响到与其他零件的装配质量，从而会影响到工作的性能和寿命，所以托架的加工算是非常重要的加工零件。托架零件的加工也不例外。那么在加工办法要求做到很多方面的注意。要进行考虑和分析。得出最佳的加工办法以达到加工的要求。如下所示为托架零件图，根据零件图进行分析托架的工艺要求，从而进行设计加工方案。 图1 托架零件图由上面的图1托架零件图可以看出，托架零件图中总共有7处的加工表面。其中把这些加工的表面分为两大组.2.2 托架加工顺序的设计由托架零件的工艺要求分析可以得出，托架零件主要的加工情况是加工表面以及孔系。那么要求是先做到加工零件表面再进行孔系的加工。本设计主要是做到能够保证孔的尺寸精度，因为表面的加工精度比孔的精度更容易达到。由此可以得出，托架零件加工要做到保证尺寸精度、个孔系位置精度、以及形状精度等。2.3 托架基准的选择加工的定位基准选择是工艺规程环节中最为重要的组成部分之一。正确地选择加工定位基准可以相应地加工效率得到提高。反而，如果选择的定位基准不正确，会使得加工的质量得不到保证，会在加工过程中出现很多问题，严重还使得零件报废。影响加工效率的同时，还使得浪费了材料的制作成本。下面是基准选择的基本要求，要根据这些要求出发选择一个正确的定位基准进行加工：2.3.1粗基准的选择粗基准的选择，这个选择也是比较重要的过程。它为后面的加工保留一定的加工余量供给加工。如下为粗基准的基本要求：（1） 一般选择加工余量相对均匀的表面为粗基准面。（2）一般挑选加工余量为最小的表面为粗基准面。（3） 一般挑选比较均匀、干净、整齐、等表面为粗基准。2.3.2精基准的选择 做到基准重合原则。因为它们相结合不容易引起一些小误差。 做到基准统一原则。设计的基准尽量要做到统一，这样的目的是因为可以保证各个表面的参值统一。位置精度得到保证。反而，会出现基准转换等所带来一些小误差。 做到互为基准的原则。2.4 工序合理的组成工艺规程中的工序数。要按实际的加工办法出发，根据加工类型以及加工的零件技术等方面出发考虑工序数。要有一定的工序原则。2.4.1工序分散原则工序分散这个原则一般设计出来的工序需要很多的工人以及种类多的加工设备和加工装备。2.4.2工序集中原则工序做到集中的目的也是为了能够缩短加工路线。使得加工的设备和装备等相应地减少。和进行辅助加工时间得到相应地减少了。这样可以降低了劳动力和缩短了加工时间。使得加工生产能够得到简单化。有利于管理。2.5加工阶段的区分工艺的加工一般做到粗精加工之分。在加工的前期先进行粗加工。然后再进行精加工。如果有需要的话在进行精加工之前还应该半精加工，这样的加工做法是为了能够保证托架的精度。所以一般的工件进行加工可以分为几部分的加工阶段，其中如下所示的阶段之分。 粗加工阶段。这个阶段可以说是第一阶段，其加工的目的就是切掉多余的金属。可以说就是为接下来半精车或者精车做好准备。然后利用粗加工的过程看工件是否符合加工要求，如果发现有不良情况或者缺陷，要做出立刻做出相应的处理。否则会使得后期材料的浪费和影响劳动力。 半精加工阶段。这个阶段可以说是第二阶段，其加工的目的就是为精加工做准备。可以说就是为接下来精车做好准备。 精加工阶段。精加工是加工的最后一个阶段，在进行了前面的粗加工或者半精加工的前提下进行加工。利用前者已经加工后的条件进行工件的工序最终需要的加工精度。加工至符合图纸要求。2.6加工工艺路线方案的制定工艺路线的设计要做到符合上面的分析。结合需要加工的托架零件结构、形状以及工艺加工要求等等来设计工艺路线。在满足了零件的加工要求之外，要考虑制作工艺路线的成本。把制作路线的费用成本降为最底进行，同时也能够提高加工效率的工艺路线。综合这些的要求可以把托架零件工艺规程设计为如下几种方案，然后再在这几种工艺规程流程中挑选一条合适的加工工艺路线。见下：2.6.1加工工艺方案一工序10铸造毛坯工序20粗铣工件上端面工序30精铣工件上端面工序40粗铣底部中间的平面工序50精铣底部中间的平面工序60钻、扩、铰33H7mm的孔工序70钻2-M12螺纹底孔2-10.1工序80攻丝2-M12螺纹工序90清理，去毛刺工序100检查是否符合要求，入库2.6.2 加工工艺方案二工序10铸造毛坯工序20粗铣工件上端面工序30精铣工件上端面工序40粗铣底部中间的平面工序50精铣底部中间的平面工序60钻2-M12螺纹底孔2-10.1工序70攻丝2-M12螺纹工序80钻、扩、铰33H7mm的孔工序90清理，去毛刺工序100检查是否符合要求，入库上面的工艺规程中的工序数。两则都按实际的加工办法出发，根据加工类型以及加工的托架零件技术等方面出发考虑工序数。所以制作工艺中的工序过程中要保证能够有一定的工序原则。由这个工艺方面的原则介绍。进行分析上面两个工艺规程方案，它们两者都达到了工艺原则方面。都做到了工序的集中，减少劳动力。但是从提高加工效率和保证托架工件的精度下考虑挑选，加工工艺方案一相对能够满足，所以本次的加工规程设计选择方案一。见下：工序10铸造毛坯工序20粗铣工件上端面工序30精铣工件上端面工序40粗铣底部中间的平面工序50精铣底部中间的平面工序60钻、扩、铰33H7mm的孔工序70钻2-M12螺纹底孔2-10.1工序80攻丝2-M12螺纹工序90清理，去毛刺工序100检查是否符合要求，入库2.7毛坯的制造形式毛坯的材料正确选择，需要从很多方面去考虑。要根据托架零件的结构和工艺方面去选择，它们相结合。综合可以得出托架零件的毛坯材料选择铸铝比较适合。那是因为要是选择型材，那么加工的余量浪费巨大，这些从经济方面角度考虑不合理利用型材，不但浪费材料还给刀具和机床等制造机器带来很大的消耗，使得工作艰难还浪费材料。所以这次设计选择的毛坯材料为铸铝，因为是批量生产零件，所以采用铸件毛坯。2.8确定切削用量及基本工时工序20：粗铣工件的上端面机床为：铣床（X52K)刀具为：铣刀，材料为， ，齿数。确定单边的余量值为见下：Z=2.2mm确定铣削的深度：确定每齿进给量的值：取确定铣削的速度V:取机床得主轴转速为：按照机床的实际参数取 所以实际铣削速度： 从而进给量值为： 工作台每分钟的进给量： ：取计算切削工时被切削层的长度为：， 刀具切入的长度为： 刀具切出的长度为：查取走刀的次数为一计算机动时间： 阶段机动时间：从而得出工序总机动时间为：工序30：精铣工件上端面加工得机床是：铣床（X52K)加工的刀具是：可转位端铣刀，各参数材料为， ，齿数8。确定单边余量为见下所示：Z=1.0mm确定铣削的深度值为：确定每齿进给量值为：取确定铣削的速度值见下;取机床的主轴转速值是：按照机床的时间参数选取 所以有实际铣削速度：从而进给量：工作台得每分钟进给量为： 被切削层长度为：，刀具切入的长度为：刀具切出的长度值为为：取走刀的次数为一机动的时间：计算机动时间值：所以工序总机动时间：工序40：粗铣底部中间平面选择加工机床：铣床（X52K)选择加工刀具：可转位端铣刀(硬质合金)，刀具的各项参数为:材料为， ，齿数。确定单边的余量值为见下：Z=2.2mm确定铣削的深度见下：确定每齿进给量的值：取确定铣削的速度V见下:取机床得主轴转速为：按照机床的实际参数取 所以实际铣削速度： 从而进给量值为： 工作台每分钟的进给量： ：取计算切削工时被切削层的长度为：， 刀具切入的长度为： 刀具切出的长度为：查取走刀的次数为一计算机动时间： 阶段机动时间：从而得出工序总机动时间为：工序50：精铣底部中间平面选择加工机床：铣床（X52K)选择加工刀具：可转位端铣刀(硬质合金)刀具的各项参数为:材料为， ，齿数8。确定单边余量为见下所示：Z=1.0mm确定铣削的深度值为：确定每齿进给量值为：取确定铣削的速度值见下;取机床的主轴转速值是：按照机床的时间参数选取 所以有实际铣削速度：从而进给量：工作台得每分钟进给量为： 被切削层长度为：，刀具切入的长度为：刀具切出的长度值为为：取走刀的次数为一机动的时间：计算机动时间值：所以工序总机动时间：工序60：钻、扩、铰33H7孔加工的机床为：立式钻床加工的刀具为：锥柄麻花钻 钻孔工步确定本工步的切削深度：确定本工步的进给量：取。确定本工步的切削速度：取。机床的主轴转速值：，按照钻床的实际参数可以取所以得出实际切削速度：计算切削的工时 被切削层的长度：刀具切入的长度值： 刀具切出得长度值：，在这个范围内取走刀次数为一得出机动的时间值是： 扩孔工步刀具：锥柄麻花扩孔钻确定本工步的切削深度：确定本工步的进给量：取。确定本工步的切削速度：取。机床的主轴转速值为：按照钻床的实际参数值取所以得出实际切削速度：计算切削的工时被切削层长度值为：刀具切入的长度值有如下所示：刀具切出的长度值为如下：，在这个范围内取确定本工步走刀次数为一所以得出机动时间： 铰孔工步刀具：锥柄机用铰刀确定本工步的切削深度：确定本工步的进给量：查得取。确定本工步的切削速度见下：取。机床的主轴转速：按照钻床的实际参数可以取所以有实际切削速度：计算切削的工时被切削层长度见下：刀具切入的长度值见下，刀具切出的长度见下：，在这个范围内取确定本工步走刀次数为1所以机动的时间见下所示：本工序的总时间是：工序70：钻2-M12螺纹底孔2-10.1机床：台式钻床（Z525）刀具：锥柄麻花钻（硬质合金）确定本工序的进给量：查取确定本工序的切削速度：查取计算机的床主轴转速：按照钻床的实际参数取所以有实际切削速度：计算切削的工时见下被切削层的长度：刀具切入的长度值为：刀具切出的长度值为：，在这个范围内取。所以得出加工基本时间： 工序80：攻丝2-M12螺纹加工的机床：台式钻床加工的刀具：锥柄麻花钻确定本工序的进给量：查取确定本工序的切削速度：取计算机床的主轴转速：，按照钻床的参数可以取。所以得出实际切削速度：计算切削的工时见下所示被切削层的长度：刀具切入的长度：见下刀具切出的长度：，在这个范围取。计算出加工的基本时间为：见下所示 4.钻孔夹具设计4.1问题的提出夹具的设计要做到考虑制作过程的成本。制作出来的夹具要能够提高于加工效率，使得减少人工操作。设计的夹具在结构方面也有一定的要求，不能出现一些笨重等情况，体积过大。这样不但浪费材料、还使得安装加工特别地不方便。所以设计夹具要便于装卸等操作。本次设计的夹具是用于钻2-10.1孔。本次制作的夹具主要是考虑如何去提高加工效率和降低劳动强度。4.2定位与夹紧的设计由上面的工艺规程设计可以知道，在进行钻2-10.1孔之前，托架的底平面已经进行了粗加工和精加工，孔也进行了相应的钻扩铰步骤的加工。所以根据这些加工情况选择的定位和夹紧方案见下面：选择托架的平面、和孔作为定位。本次设计的定位方案是以一面和芯轴来定位，夹紧机构是利用螺母来在心轴上进行夹紧处理。而且设计的心轴需要做到在上面进行钻孔，这样的设计目的是为了能够使得刀具加工托架零件的小孔方便、可靠。4.3切削力及夹紧力的计算本工序加工机床：钻床Z525本工序加工刀具：高速钢刀具。切削力的计算公式见下所示： 上面的式子中的， 上面的式子中的：，所以得：实际所需的夹紧力计算见下： 其中式子的值为：安全系数K可以按照下面所示计算：为各种因素的安全系数。 所以可以得出见下面计算：根据上面的计算可以得出。实际的夹紧力不算大。所以本次设计的夹具合理可靠。而且在夹紧机构方面选择手动螺旋夹紧机构。查得上面式子中的各个值，所以移动压板螺旋夹紧力：各项值为 其中： 计算螺旋的夹紧力见下：所以经过分析以及计算得出： 所以本夹紧装置合理。4.4误差分析与计算本工序的定位基准选择的是底面和孔。上面已经提过。而且要保证加工的孔粗糙度值为12.5.所以根据这些因素进行下面查阅和计算。定位误差误差总值保持在规定的尺寸公差内。一定保证小于或者等于所规定的值，这样的设计才是符合要求。销的定位误差计算见下 ： 式子中的各个值可以看为：， 夹紧的误差见下计算 ： 接触变形的位移值见下的计算： 查5表得出为:。 磨损的加工误差见下分析：通常不超过，所以可以看成是。相对刀具位置带来的误差见下：取通过上面分析得出误差总和：所以计算得出符合要求，合理。4.5 夹具钻模板夹具结构中，一般都含有钻模板。它一般主要是和夹具体一起固定起来。所以在钻模板这个元件中有几种分类，它们按具体夹具的设计要求可以分为下面几种类型：（1）固定式钻模板，它是和夹具体一起固定起来的元件，一般它们的连接方式就是采用螺丝把钻模板相连接起来。位置不容易改变。（2）铰链式钻模板 ，这个钻模板类型是比较灵活使用，它通过利用铰链连接。方便夹具的装卸。但它需要手工去翻转之类，比较费工费时，这是它的不足。影响到加工的效率。（3）悬挂式钻模板，它的连接方式就是悬挂于机床主轴箱。它的特点就是有利于使得加工效率提高，加工平行孔这些比较常用到。根据这些钻模板种类的分析，本次设计的钻模板为固定式钻模板。下图为本次设计的钻模板。 图2 钻模板46夹具设计及操作的简要说明设计夹具的重要因素就是提高生产率，设计的夹具要做到其结构简单，便于加工操作。而且制作的成本要降低。做出一个性价比相对比较高的夹具。本序的夹具设计主要是用于钻床加工。选择的钻床夹具用压紧螺钉进行压紧的夹紧办法。因为钻夹具进行钻孔的钻余量小，而且其切削力也相对很小。所以本次的夹具夹紧机构采用手动进行夹紧达到本次的工序要求。所以本次的钻2-10.1孔夹具根据这些要求进行设计。最终达到了这个