机械制造技术课程设计-摆动架加工工艺规程及铣键槽夹具设计.docx

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1、课程设计论文摆动架零件的机械加工工艺规程和铳键槽夹具设计所在学院专业班级姓名学号指导老师机械加工行业作为一个传统而富有活力的行业，近十几年取得了突飞猛进的发展，在新经济时代，行业呈现了新的发展趋势，由此对其它的质量，性能要求有了新的变化。现在机械加工行业发生着结构性变化，工艺工装的设计与改良已成为企业生存和发展的必要条件，工艺工装的设计与改良直接影响加工产品的质量与性能。本文首先介绍了摆动架的作用和工艺分析，其次确定毛坯尺寸，然后进行了工艺规程设计，最后进行夹具设计。此次设计是对摆动架的加工工艺和夹具设计，其零件为铸件，具有体积小，零件结构简单的特点，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加

2、工面，再以面为基准来加工其它，其中各工序夹具都采用专用夹具，其机构设计简单,方便且能满足要求。关键词：摆动架，工艺分析，工艺规程设计，夹具设计AbstractMachiningindustry,asatraditionalandvibrantindustry,hasbeenrapidlydevelopedforafewpastdecades.Intheneweconomicarea,theindustrypresentedanewdevelopmenttrend,andthetrendsalsochangesthequalityandtheperformanceoftheproductioni

3、nsomenewabstracts.Machiningindustryisnowtakingplaceinstructuralchanges,processdesignandimprovementofequipmenthasbecomethenecessaryconditionsoftheenterprisesurvivalanddevelopment,processequipmentdesignandimprovedproductsdirectlyaffectthequalityandperformance.Thisarticleintroducestheroleandprocessanal

4、ysisofthevalverockerarmbearingsupport,followedbydeterminingblanksize,andthenproceedtoorderthedesignprocess,thefinalfixturedesign.WhatwillbedisgnedisThemachiningprocessandfixturedesignoftheValveRockerArmBearingsupport,whichhastheChatacteristicsofthreeabstrcat.itscomponentsforcastings,withasmallsize,s

5、implestructureandthecharacteristicsofparts,becausethesurfaceiseasierthantheeasyprocessing,pointoforderinthedevelopmentprocess,thesurfaceonthefirstprocessing,andthentosurfaceasabenchmarktootherprocessing,includingtheprocessesusedspecialfixture,anditsdesignissimple,convenientandcanmeettherequirements.

6、KEYWORDS:Valverockerarmbearingsupport,processanalysis,Processdesign,fixturedesign摘要IIAbstractIII目录IV第1章序言5第2章摆动架零件的分析62.1零件的形状62.2零件的工艺分析6第3章工艺规程设计83.1确定毛坯的制造形式83.3制定工艺路线83. 3.1工艺路线方案一94. 3.2工艺路线方案二10第4章铳键槽夹具设计164.1 研究原始质料164.2 定位基准的选择164.3 切削力及夹紧力的计算164.4 定位误差的分析184.5 确定夹具体结构和总体结构184.6 夹具设计及操作的简要说明

7、19总结21参考文献22致谢23第1章序言本次设计是在我们学完了大学的全部基础课，技术基础课以及专业课之后而进行。此次的设计是对大学期间所学各课程及相关的应用绘图软件的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。其目的在于：1 .巩固我们在大学里所学的知识，也是对以前所学知识的综合性的检验；2 .加强我们查阅资料的能力，熟悉有关资料；3 .树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养我们的实际工作能力；4 .通过对摆动架的机械制造工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺方案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的确定，编写技术文件及查阅技术文献等各个方面受到一次综合性的训练。初步具备设计一个

8、中等复杂程度零件的工艺规程的能力。5 .能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效，省力，经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。6 .通过零件图，装配图绘制，使我们对于AutoCAD绘图软件的使用能得到进一步的提高。本次设计的主要内容为：首先运用AUtoCAD软件绘制摆动架的二维零件图，然后根据图纸的技术要求等确定生产类型，经分析本次设计大批量生产。其次进行工艺分析，确定毛坯类型和制造方法，摆动架的材料为QT40T0,拟采用以铸造的形式进行毛坯的制造，并确定零件的机械加工工艺路线，完成机械加工工序设计，进行必要的经济

9、分析。最后，对某道加工工序进行夹具装配图及主要零件图的设计。第2章摆动架零件的分析2.1零件的形状题目给的零件是摆动架零件，摆动架类零件在机械工业中有着广泛的应用。但是，由于摆动架类零件一般壁薄、直径大，且长度较长，属于薄壁筒类零件。该类零件自身结构的特点使得其装夹和加工都相对困难。由于工件的刚性较低，在加工过程中的夹紧力和切削力作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状位置精度和表面加工质量，难以达到预期的加工要求。而目前传统的摆动架类零件的加工工艺和夹具仅适用于单件或小批量生产，难以满足机械工业对于摆动架零件大量的需求。因此，研究并改进摆动架零件的加工工艺和夹具设计具有重要的理论

10、和实际意义。本文针对摆动架零件的加工和装夹难点，对该类零件的加工工艺和装夹夹具进行了分析和改进设计，旨在实现摆动架零件的大批量和高质量的生产，提高生产效率和经济效益。零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公2. 2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为QT40-10,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。过对摆动架零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差以及技术要求齐全。通过对零件图的详细审阅，该零件的基本工艺状况已经大致掌握。主要工艺状况如下叙述:零件的材料为QT40-10,灰铸铁的生产工艺简单，铸造

11、性能优良，但是塑性较差、脆性较高、不适合磨削，而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工。根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下：主要加工技术要求如下：1 .铸件加工表面不允许有裂纹、气、缩孔；2 .未铸造R2-5,去除毛刺锐角；3 .需加工外圆尺寸精度为；4 .需加工外圆尺寸精度为；5 .需加工定位孔尺寸精度为；6 .两定位孔间距尺寸精度为600.1；7 .需加工螺纹孔为M10；8 .两螺纹孔间距尺寸精度为650.1；9 .键槽的宽度为，键槽底部到加工外圆表面母线尺寸精度为；10 .各面的粗糙度达到相应的要求，未注表面按不去除材料方法获得。第3章工艺规程设计零件的

12、生产类型是指企业(或车间、工段、班组、工作地等)生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型由着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品年产量。零件的生产纲领N可按下式计算：N=Qm(+%)(l+b%)式中N零件的生产纲领Q一一产品的年产量(台、辆/年)m一一每台(辆)产品中该零件的数量(件/台、辆)a%一-备品率，一般取2%-4%b%-废品率，一般取0.3%-0.7%根据上式就可以计

13、算求得出零件的年生产纲领，再通过查表，就能确定该零件的生产类型。本摆动架来自假设年产量为产品的生产纲领5000台/年，该零件备品率为10%,废品率为3%。结合生产实际，备品率和废品率B分别取10席和3%代入公式得该工件的生产纲领N=Qn(1+)(1+B)=5226件/年根据机械制造技术基础课程设计指导教程表1-3,表1-4可知该零件为轻型零件,本设计零件摆动架的的生产类型为中批量生产。3.1确定毛坯的制造形式零件材料为QT40-10,年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用型材圆钢，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。3. 3制定工艺路线制定工艺路线的

14、出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。3.3. 1工艺路线方案一方案一工序号工序名称工序内容基准05铸造铸造摆动架毛坏,采用金属型浇注造型.一10铳粗、半精铳端面，保证摆动架长度53mm,粗糙度Ra值为6.3,打中心孔外圆3615车车、半精车外圆中36,保证其尺寸精度，粗糙度Ra值为3.236、40端面20钻、扩、较钻孔中16,并扩孔，粗较，精较，粗糙度Ra值为1.625车粗、半精车中60端面，保证

15、距圆柱中36端面尺寸为28mm,粗糙度Ra值为3.2孔中16、中40端面30铳粗铳支撑板底面，保证距圆柱轴线尺寸为28mm,粗糙度Ra值为6.3外圆36、60端面35钻钻孔中9；015,粗糙度Ra值为12.5,保证孔关于中16轴线对称且距离为60mm孔016、36端面支撑底板平面40钩5mm,粗铳,后刀面的最大磨损限度为0.30.5mm,查机械加工工艺手册，根据表2.1-76,可选用4=40三的高速钢立铳刀，其耐用度T=90min04）决定切削速度查机械加工工艺手册，根据表2.177可查得：KMy=Ll8,G=LO,Ksv=0.9,KW=L2,31.0,Km.=1.25（铳削余量较小时，（=3

16、040）Ky=KMK工KSK八KByKm=I.18XLOXO.9XL2XLOXL25=1.593铳削速度计算公式:Pv查机械加工工艺手册，根据表2.1-77可查得:Cv-29,qv0.45,xv=0.1yv=0.5,uv-0.5Py=O.1,m=0.33,2940,45所以V=-JTi7T77T77X1.593=11.9m/min9Oo333.4o,O.2o58o54o11000V100011.9157r7minD乃x24查机械加工工艺手册，根据表3.30,XA6132型万能铳床的使用说明书，选择:nc-200r/min,vf=680mm/min这时实际切削速度匕为Dn _ X 24 X 20

17、0N 1000 100015 m/min3.6.1精铳（1）选择的机床、刀具的型号、尺寸均和粗铳相同（2）选择切削用量1）决定铳削深度根据机械加工工艺手册，可查得精铳0.6mm。2）决定每齿进给量工查机械加工工艺手册，根据表2.172,当铳削宽度4=8相机时，铳刀每齿进给量af=0.050.08wn/齿，取af=0.05/齿，所以15mm,精铳，后刀面的最大磨损限度为0.20.25mm,查机械加工工艺手册，根据表2.1-76,可查得选用d=40mm的高速钢立铳刀，其耐用度T=90mi11o4）决定切削速度查机械加工工艺手册，根据表2.1-77可查得：KMy=I.18,ATrv=1.0,KSy=

18、O.9,K,=1.2,/Cv=0.8,Km=L25（铳削余量较小时，（=30。45）Kv=KmKKsKlvKlivKkn,=1.18X1.0X0.9X1.2X0.8X1.25=1.27铳削速度计算公式:CdqvV=-k1.VdZ查机械加工工艺手册，根据表2.1-77,可查得:Cv=29,qv=0.45，xv=0.1,yv=0.5，uv=0.5,pv=0.1,m=0.33,7QX40,45所以V=言1.27=11.3m/min9Oo33O.6ojO.2o58o54o,1000V100011.3n=Drx24=150r/min查切削用量简明手册，根据表3.30,XA6132型万能铳床的使用说明书，

19、选择:nc=540r/min,vf=760mm/min这时实际切削速度匕为Dn%x24x540.=40m/mm1000I（XX）第4章铳键槽夹具设计4.1 研究原始质料利用本夹具主要用来铳键槽，在铳槽时，为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.2 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。由零件图可知：在对进行加工前，左端面外圆进行了粗铳加工，进行了精加工。因此，定位、夹紧方案有：采用心轴机构进行定位，通过联动机构进行夹紧。为了使定位误差达到要求的范围之内，这种定位在结构上简单易操作。4.3

20、 切削力及夹紧力的计算刀具：立铳刀(硬质合金)刀具有关几何参数：0=150%=顶刃10%=侧刃6夕=1015Kr=301.=20.5mmZ=22af=0.08/nwzClP=2.0mm由参考文献55表129可得铳削切削力的计算公式：F=23359080jE,B,zh0,有：F=23352.O0900.088028,120.5222.401=836.24(7V)根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即：W=KF安全系数K可按下式计算：K=K0KlK2KyK4K5Ke

21、式中：K0为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数：Kl=IQK2=1.0,(=1.0,C4=1.3,C5=LO,C6=1.O.由此可得：Xr=1.21.01.01.01.31.01.0=1.56所以W=KF=836.241.56=1304.53(N)由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡

22、原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：W=KF安全系数K可按下式计算有：K=K0KiK2KiK4K5K6式中：Ko为各种因素的安全系数，查参考文献表1-2-1可得:Xrc=1.21.01.01.01.31.01.0=1.56Xr,=1.21.21.05l.21.31.0l.0=2.36Ty=1.21.21.01.21.31.0l.0=2.25所以有：U=KC耳=1193.08(N)WK=KPFp=76637(N)M=Kf%=1359.90(N)螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有:,tgx +rztg(a + 2)TZZ、式中参数由参考文献5可

23、查得:螺旋夹紧力：叱)=4748.2(N)该夹具采用螺旋夹紧机构,原动力计算公式M=WKw即：w；=W05%=4748.2x33x0.9%k9032.75(N)由上述计算易得：WWk由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。4.4 定位误差的分析该夹具以一个侧平面和心轴定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。由5和6可得:制造误差AZZ（1）中心线对定位件中心线位置精度2=0.030.05取2=OMmm（2）内外圆同轴度误差（查表P297）3=0.008故DW1+22+32

24、+42+52=0.1252+0.042+0.082O.O52+0.162=0.142/nm.20.1425=0.533贝IJ3.知此方案可行。从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.5 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工

25、件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高,所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低

26、，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点,在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。4.6 夹具设

27、计及操作的简要说明如前所述，该工件为提高生产率，经过方案的认真分析和比较，选用了液动夹紧方式。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。该夹具方案符合生产要求，效率高，做了可活动销，满足保持正确的加工位置总结在本次设计中，要用到许多基础理论，由于有些知识已经遗忘，这使我们要重新温习知识，因此设计之前就对大学里面所涉及到的有关该课题的课程认真的复习了一遍，开始对本课题的设计任务有了大致的了解，并也有了设计的感觉。同时，由于设计的

28、需要，要查阅并收集大量关于机械制造方面的文献，进而对这些文献进行分析和总结，这些都提高了我们对于专业知识的综合运用能力和分析解决实际问题的能力。通过本次设计还使我更深切地感受到了团队的力量，在与同学们的讨论中发现问题并及时解决问题，这些使我们相互之间的沟通协调能力得到了提高，团队合作精神也得到了增强。可以说，课程设计体现了我们大学四年所学的大部分知识，也检验了我们的综合素质和实际能力。同时也跨出了我的工程师之路的第一步。虽然本次设计我很努力去做，但还是存在一些不足：（1）我对机械工艺规程设计理论方面的知识还没有十分扎实，对并没有投入生产，在实际生产中的产品，还要根据生产部门的设备，要求等，考虑

29、零件的结构，精度和余量，难免会有我们现在没有考虑周全的内容。（2）对零件热处理方式及夹具的设计把握不准，其主要原因是对零件的了解不足，没有在真正的实践，而且没有见过实体，一些细节部分没有掌握好。因此，在以后的学习工作中，我要从以下方面来提高自己，解决设计中存在的问题。多学习相关的知识，关注前沿的科学技术，拓宽知识面，尽量进行实践，以便设计时能够在保证成本的前提下，较好地利用其本身。参考文献1 .王先逵主编.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，20062 .崇凯主编.机械制造技术基础课程设计指南M.北京：化学工业出版社，20063 .邹青主编.机械制造技术基础课程设计指导教程M.北京：机械工

30、业出版社,20044 .孙丽媛主编.机械制造工艺及专用夹具设计指导M.北京：冶金工业出版社，20075 .郭克希主编.机械制图.机械类、近机类M.北京：机械工业出版社，20046 .徐学林主编.互换性与测量技术基础M.长沙：湖南大学出版社，20077 .吴宗泽罗圣国主编.机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社，20068 .余光国马俊主编.机床夹具设计M.重庆：重庆大学出版社，19959 .程绪琦主编.AutoCAD2008中文标准教程M.北京：电子工业出版社，2008.410 .杨叔子主编.机械加工工艺师手册M.北京：机械工业出版社，2001.811 .邓文英主编.金属工艺学上册M.北

31、京：高等教育出版社，200112 .邓文英主编.金属工艺学下册M.北京：高等教育出版社，200113 .李益民主编.机械制造工艺设计简明手册M.北京：机械工业出版社，1994.7致谢我要感谢指导老师，老师在整个设计过程中对我的影响很大，设计过程中的很多个难点都是在老师的悉心指导下才克服的，还有老师大亲切和善也是我在整个设计过程中感受最深的。也因为这样，和老师之间存在着师生心理障碍一下全无，我也就大方的有问题就问，有想法就提，这也使得我能更多的发现设计中存在的问题，并解决问题。老师严谨的治学态度，渊博的专业知识，诲人不倦教学精神，在学术上和为人上都是我们的楷模和榜样。同时我还要感谢跟我一起参与设计的同学，虽然我们课题不同，但是都能在讨论中发现各自的问题，并互相提出解决的方法，设计能够顺利完成，也因为他们的帮助。