机械制造加工工艺及夹具设计

机械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民生的方方面面近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展，数字化，自动化水平日益提高同时由于机械工业的发展，其他各工业部门也向着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具为了达到提高劳动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件，如何设计好夹具则成了机械制造的一项重要任务机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响使加工顺利进行机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种关键词机械工业制造机床夹具AbstractMachinery industryis abasic industrialform,for ournationspeaking,it relatesto allaspects ofpeoples livelihood.Mechanical industriesin recentyears towards三.加工余量、工序及毛坯尺寸的确定零件材料采用HT200灰口铸铁，硬度150〜200HB,重约3kg,生产类型为批量生产，采用砂型铸造，毛坯为实心，不铸孔根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量坯

3.

1.毛坯基本尺寸及各工序加工余量参见表3T表毛坯基本尺寸及余量（单位）3-1mm基本尺寸Rma毛坯尺寸公差等级山90右端面2522711652外圆面5235511641内圆面4123911机械加工余量

3.

2.铳右端面

3.

3.

2.190表面质量为Ra

3.2,参考《工艺手册》表8-15,确定工序尺寸及余量（见表3-2）加工余量z工艺尺寸毛坯

2.027粗车

1.

325.7半精车

0.725车左端面

3.

2.2Q90表面加工质量Ra

6.3,参考《工艺手册》表8-13,确定工序尺寸及余量（见表3-3）表左端面基本尺寸及余量（单位）3-3690mm加工余量Z工艺尺寸毛坯28粗车（两次）16车外限口面

3.

2.3Q52h6表面加工质量Rai.6,参考《工艺手册》表8-15,确定工序尺寸及余量（见表3-4）表i）52h6外圆面基本尺寸及余量（单位:mm）3-4加工余量z工艺尺寸毛坯3巾55精车

2.

3654.3半精车

1.

8653.8精车1652h6钻孔

3.

2.4613H7表面加工质量H7,参考《工艺手册》表8-15,确定工序尺寸及余量表孔基本尺寸及余量3-5613H7加工余量z工艺尺寸毛坯2钻

1.9012扩孔钻

0.

85612.85粗较

0.

1412.95精较

0.05613H7圆面

3.

2.5键Q41内17,参考《工艺手册》表8-15,确定工序尺寸及量（见表面加工质量1表3-6）表3・6641内圆面基本尺寸及余量（mm）加工余量Z工艺尺寸毛坯2639锋

0.

3440.7扩孔钻

0.05巾

40.75粗较

0.

17440.93精校

0.07641H7（单位）mm见表3-5o钻孔及孔

3.

2.64x492x64表面加工质量Ra

3.2,仅需粗加工，参考《工艺手册》表8-15,确定工序尺寸及量（见表3-7）表孔及孔基本尺寸及余量3-74x492x4）4mm加工余量Z工艺尺寸钻69孔09钻64孔04车内端面

3.

2.7@41表面加工质量Ra

3.2,仅需粗加工，参考《工艺手册》表8-15,确定工序尺寸及量（见表3-8）铳弧断面

3.

2.8090表内端面基本尺寸及余量3-8641mm加工余量z工艺尺寸毛坯210粗车

1.

18.7半精车

0.78表面加工质量Ra

3.2,仅需粗加工，参考《工艺手册》表8-15,确定工序尺寸及量（见表3-9）表3-94）41内端面基本尺寸及余量（m m）加工余量Z工艺尺寸毛坯

278.8粗铳

076.8确定切削用量及基本工时I.加工条件

4.1加工材料:HT200,HB150~200,铸造.加工要求铳690圆弧缺面，毛坯尺寸

78.8nlm，保证尺寸

76.8mm.机床X51型立式铳床.刀具6直柄立铳刀.在大批量生产条件下，可以选用高效的专用组合机床，也可以选用通用设备根据经济性和零件的特点所选用X51立式铳床计算切削用量

4.2铳山90圆弧缺面，其加工尺寸为

76.8mm查《机床刀具使用手册》表6—13,选择直柄立铳刀，由于do=20mm,z=5,已知铳削宽度a=6mm铳削深度a=2mmp机床选用X51K型立式铳床铳刀磨钝标准及寿命

4.

2.1查《机床刀具使用手册》表

3.7用直柄立铳刀粗加工钢料，铳刀刀齿后刀面最大磨损量为0〜3mm；铳刀直径d=20/wn,查《机床刀具使用手册》表

3.8可得耐用度丁=60111111确定切削速度和工作台每分钟进给量

4.

2.2/MZ根据文献［5］表

3.27中的公式kv八一四一TRm式中C=48,q=

0.25,x=

0.1,3=

0.2,u=

0.3,p=

0.1,v v vv，m=

0.2,T=60min,a=2mm,f=

0.18mm/z,a=6mm,z=5，d=20mmp z ek=

1.0v所以有48x20025e/.V=60葭2隈.18院6限5瓦=65m/1™lOOOv1000x65_/.inonn=-------=------------=1030r/min兀xd乃x20根据文献［5］,X51K型立式铳床主轴转速表

4.2-36,选择n二1000r/min实际切削速度〃x〃x20/u=------------=

62.83少.=

1.051000/min J工作台每分钟进给量为f=

0.18x5x1000=900mm/minMz根据文献［5］,X51K型立式铳床工作台横向进给量表

4.2-37,选择————=0ASmm/z/z5x1000则实际每齿进给量为:校检机床功率

4.

2.3根据文献［5］表

3.28的计算公式，铳削时的功率为Fv1000C J/”，FcM二，一/小式中CF=650,无尸=

1.0,＞尸=

0.72,u-

0.86,W=0,q=

0.86,a=F FF p2mm,f=

0.18mm/z,a=6mm,z=5,d=20mm,n=1000r/min,k—

0.63/zeFV-6502°

0.180,726°865X LX XXx

0.63=

2918.15NF,=20°-861000°X

2918.15x

1.05=

3.06KWiooov=

1.05m/sX51K型立式铳床主动电机的功率为5KW,故所选切削用量是可以采用的所确定的切削用量为:f_=

0.18mm/zf=900fnm/minMzn=1000r/minv=

1.06m/s计算工时

4.

2.4工步一L=75mm L=W3mm,K2mm2右二

0.520-/202-62+2=

2.5mmA九Xxzxi.gSxlOOOnQ%,基本时间L+L+L75+2+

2.

5.勺[2n nooct.=-------!=-------------------=

0.088min=

5.3s」f900mz辅助时间t=

0.15乙=

0.795sfJ J工作地服务时间t+t=3%+3%x o+o=

0.37sb x五.夹具设计在机械加工中，为完成需要的加工工序、装配工序及检验工序等，首先要将工件固定，使之占有确定的位置，这种装置即为夹具它对保证工件的加工质量、提高加工效率、降低生产成本、改善劳动条件、扩大机床使用范围、缩短新产品试制周期等方面有着显著的经济效益本题目加工的零件为中批量生产，设计通用夹具即可经过与指导老师的协商，决定设12道工序铳690圆弧断面本夹具将用于X51立式铳床，采用端面铳刀对其加工问题的提出

4.1本夹具主要用来铳690圆弧断面，精度要求不高，并与其它的加工部位之间的技术要求不是很高因此，在本道工序加工时，主要应考虑的问题是如何能保证加工表面的精度要求，同时还应考虑如何可以提高劳动生产率，降低劳动强度，而与其它之间的技术要求不是主要问题夹具的设计

4.2,设计夹具的基本要求

5.

2.

11.保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案，标注合理的尺寸公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工要求

2.提高生产效率应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产效率

3.工艺性好专用夹具的结构应简单合理便于加工装配检验和维修专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具应设置调整或修配结构，如设置适当的调整间隙，采用可修磨的垫片等

4.使用性好专用夹具的操作应简单省力安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排泄结构

5.经济性好除考虑专用夹具本身结构简单标准化程度高，成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益对夹具体的要求

5.

2.

21.有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面，安装对刀或导向元件的表面以及夹具体的安装基面等，应有适当的尺寸和形状精度，它们之间应有适当的位置精度为使夹具体尺寸稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理

21.

23.结构工艺性好夹具体应便于制造装配和检验铸造夹具体上安装各种元件的表面英铸出凸台，以减少加工面积夹具体毛面与工件之间应留有足够的间隙，一般为4~15min夹具体结构型式应便于工件的装卸

4.排屑方面切屑多时，夹具体上应考虑排屑结构由于此零件是中批量生产且根据要求，采用通用夹具，手动加紧定位误差的分析

5.

2.3定位元件尺寸及公差的确定根据定位方案，设计定位元件的结构如附图（夹具装配图）所示该设计中的定位销为主要的定位元件，其公差根据文献［5］表

2.9-6得

0.02mm,所以影响位置度的定位误差为AB=

0.02lx

0.1,即小于相位位置度公差的工，所以定位方案能够满33足加工要求夹紧力的计算及夹紧元件的强度校核

5.

2.4夹紧装置如夹具装配图，根据零件的形状，以及夹紧机构在夹具中安装，可确定夹紧力的位置切削力及夹紧力的计算刀具硬质合金直齿端面铳刀，=20皿加，齿数5粗铳时B=6mm由文献［5］表3-24得F=

9.81x58〃°%；°%^z其中:a=2mms=6mm6Z=O.18mm/zp所以:F=

9.81x58x60-9x2loxO.l80-8x6xSO-09=51IN水平分力F=

1.1F=

1.1511=562NXH垂直分力F=

0.3b=

0.3x511=153Nv在计算切削力时必须把安全系数考虑在内安全系数K=K1K2K3KJ其中一基本安全系数，

1.5；£—加工性质系数，

1.1；K~刀具钝化系数，

31.1;储一断续切削系数，

0.25则N=一兽一=2244N

0.25+

0.25「•夹具设计合格可靠结束语几个月的机械制造加工工艺及夹具设计即将结束了，通过这几个月的设计使我们不在是只知道书本上的空理论，不在是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们走上社会打下了好的基础毕业设计使我们认识到了只学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合因此同学们非常感谢尹霞老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会,它将是我们迈出社会的关键一步最后，衷心的感谢尹霞老师的悉心帮助，使我顺利的完成此次毕业设计谢谢!参考文献1孟少农.机械加工工艺手册.北京机械工业大学出版社.2金属机械加工工艺人员手册组编.金属机械加工工艺人员手册.上海:上海科学技术出版社，

1979.3东北重型机械学院、洛阳工学院第一汽车制造厂职工大.机床夹具设计手册.上海上海科学技术出版社.4赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.北京机械工业出版社.5南京市机械研究所.金属切削机床夹具图册.北京机械工业出版社.6浦林祥.金属切削机床夹具设计手册.北京机械工业出版社.7东北工学院机械教研室.机械零件设计手册.北京冶金工业出版社.8濮良贵.机械设计.北京高等教育出版社.9孙玉芹.机械精度设计基础.北京科学出版社，

2003.10石光源.机械制图.北京高等教育出版社.

1.

52.

52.

52.

52.

2.

4、确定切削用量及基本工时

3.

1、加工条件.

3.

2、计算切削用量

5、夹具设计

5.

1、问题的提出

5.

1.夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算

2.专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性

3.“确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证

4.夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响设计一个好的夹具可以减少废品率因此，夹具设计要保证以下几个条件

1.夹具的结构应与其用途及生产规模相适应

2.保证工件的精度

3.保证使用方便与安全

4.正确处理作用力的平衡问题

5.注意结构的工艺性，便于制造和维修注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求因此，夹具设计过程中有朝着下列方向发展的趋势

1.发展通用夹具的新品种由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率

2.推广和发展组合夹具及拼拆夹具

3.加强专用夹具的标准化和规范化

4.大力推广和使用机械化及自动化夹具采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着重要的作用工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本，在设计中为了适应中批批量的生产情况，以提高产品的生产效率，在设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用一.零件的分析零件的作用1J该题目所给的零件是与叶轮配合，实现叶轮旋转的定位导向零件由于其工作性质要求零件耐磨强度高，故对该零件的表面精度要求较高图零件图1-1零件的工艺分析

1.2由零件样图得知，其材料为HT200该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热o性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件该零件上的是主要加工面为690右端面、490左端面、652外圆面、613H7孔、4X69孔、2义64孔、641H7内圆面及内端面图零件毛坯图1-2“90右端面与A面的垂直度

0.02mm直接影响泵体与泵的连接精度及密封“13H7孔的尺寸精度，641H7内圆面的尺寸精度，与A面的平行度

0.02mm,直接影响泵体与壳体的配合精度、运动精度及正确定位因此,最好能在一次装夹下完成对这一面两孔的加工由参考文献［1］中有关面和孔的加工精度及机床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二.工艺规程设计确定毛坯的制造形式

2.1根据零件材料确定毛坯为铸件，其生产类型为批量生产毛坯的铸造方法选用砂型机械造型为消除残余应力，铸造后应安排人工时效精度11~13级，时效处理150〜200HB,加工余量一般定位基准的选择

2.2精基准的选择

2.

2.1泵体的A面和613H7孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现泵体零件“一面两孔”的典型定位方式，其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则此外，4H3H7孔的精度高，定位比较稳定,夹紧方案比较简单、可靠、操作方便粗基准的选择

2.

2.2考虑到零件各面的平行度及垂直度要求，选择零件的最大端面，即“90外圆面与右端面为粗基准制定工艺路线

2.3工序I铸造工序n时效工序HI粗铳

①90右端面，精铳

①90右端面工序IV粗车

①90左端面工序V粗车

①52外圆面，半精车中52外圆面，精车

①52外圆面工序VI钻

①13孔，扩钻

①13孔，粗较

①13孔,精较

①13孔工序VII键

①41内圆面，扩钻

①41内圆面，粗较

①41内圆面，精较

①41内圆面工序VIII钻中9孔工序IX钻中4孔工序X车

①41内端面工序XI粗铳圆弧断面工序xn终检。