溜板工艺极其挂架式双引导镗床夹具.docx
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溜板工艺极其挂架式双引导镗床夹具
江阴职业技术学院
毕业设计说明书
2003级机电一体化专业03机电
（1）班
设计题目溜板工艺极其挂架式双引导镗床夹具
学生姓名张静洁
指导教师张良职称讲师
评阅教师________________职称_______
______________职称_______
年月日
目录
前言-------------------------------------------------3
第一章零件的分析----------------------------------4
1.1零件的工艺分析------------------------------------------4
1.2零件的安装过程-----------------------------------------4
第二章确定零件毛坯的制造形式-------------------------6
第三章制定工艺路线------------------------------6
3.1各主要表面的工序安排-------------------------------6
3.2确定工艺路线--------------------------------------------6
3.3零件加工工艺过程分析------------------------------------8
3.4拟定工艺路线--------------------------------------------9
第四章夹具设计-----------------------------------13
4.1对夹具机构的具体分析--------------------------------------13
4.2镗孔的夹具设计方案-------------------------------------------15
4.3计算夹紧力并确定螺杆直径--------------------------------15
第五章致谢-----------------------------------------16
第六章参考文献-------------------------------------17
前言
毕业设计是在完成了制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课,并进行了生产实习的基础上进行的一个重要环节.这次设计使我能够综合的运用机械制造工艺学中的基本理论,并结合生产实习中学道的实践理论知识,独立地分析和解决工艺问题,初步具备了设一个中等复杂程序的工艺规程能力和运用夹具设计的基本原理和方法.拟订夹具设计方案,完成夹具结构设计的能力,也是熟悉和运用有关手册,图表等技术资料及编写技术文件等技能的一次全面实践的机会,为今后从事的工作打下良好的基础
由于我能力所限,经验不足,设计中还有许多不足之处,敬请各位老师多多指教.
第一章零件的分析
1.1零件的工艺分析
由图可知，零件的材料为HT20-40，该材料总的来说比具有同类型基体的灰口铸铁或可锻铸铁具有更高的机械性能，特别是球墨铸铁的拉伸屈服极限是较高的，这是其宝贵的性能，球墨铸铁也具有灰口铸铁的许多优点，（如铸造性好、减磨性好、切削加工性好，缺口敏感性……等）并且某些性能优于灰口铸铁或锻钢。
如疲劳强度比灰口铸铁大0.5-1倍以上，而与中碳钢相近，耐磨性比灰口铸铁好，而大大优于表面淬火钢。
在经济方面则比钢显著优越。
此外，球墨铸铁还比普通灰口铸铁有较好的热处理工艺性，钢的各种热处理到达都能适用于球墨铸铁，并能获得显著效果。
该零件的主要加工为：
溜板上的孔45H9、φ42H9、φ56mm、φ70mm和台阶面。
1.2零件的安装过程
先将工件下平面A置于镗床工作台上，再将镗模放在工件H面上，挪正相对位置后，将两定位销4分别插入工件两定位孔φ62H7中。
拧紧四个螺钉9，使镗模固定于工件上，此时必须检查两定位销4在孔φ62H7和φ62H7的槽中能否轻轻转动，如果任何一定位销不能转动，说明工件安装时移位，必须重新调整。
工件安装后，需找正镗模支架上的校正面G，使其与镗床主轴平行，再用压板将工件固定在回转工作台上。
由于工件同轴上的四孔间距较大，为缩短镗杆长度，采用调头镗铰的方式加工。
1、孔的加工
溜板大小有空的加工是溜板加工中的关键工序，尤其是大头孔的加工是溜板个部位加工中要求最高的部位，直接影响溜板成品的质量，一般先加工小头孔，后加工大头孔，合装后再同时精加工大、小孔，小头孔小，锻坯上不锻出预孔，所以小头孔首道工序为钻削加工。
加工方案多为：
钻—扩（拉）--镗（铰）
无论采用整体锻还是分开锻，大头孔都会锻出预孔。
因此大头孔首选工序都是粗镗（或）扩，大头孔的加工方案多为：
（扩）粗镗—半精镗—精镗
在大、小头孔的加工中，镗孔是保证精度的主要方法。
因为镗孔能够修正毛坯和上道工序造成的孔的歪斜，易于保证空与其它孔或平面的相互位置精度，虽然镗杆尺寸受到孔径大小的限制，但是溜板的孔径一般不会太小，且孔深与孔径比皆在1左右，这个范围镗孔工艺性最好，镗杆悬伸短，刚性也好。
2、台阶面的加工
溜板的两端面是溜板加工过程中最主要的定位基准面，而且在许多工序中使用，所以应该先加工它，而且随着工艺过程的进行要逐渐精化其几转，以提高其定位精度。
大批大量生产多采用拉削和磨削加工；成批生产多采用铣削和磨削。
铣两端时，为保证两端面对称于杆身轴线，应以杆身定位。
铣削时候多采用下面铣削方法：
一种是在专用铣床上装两把硬质合金端铣刀盘，工件装夹在回转工作台上做低速回转进给运动，粗精铣同时进行，只是切深不同，加工完另一个面，转过180度再加工另一端面；另一种铣削方法是在专用的四轴龙门铣床上用四把端铣刀从两端方向同时铣削大、小头两端面。
两端面的磨削加工，一般在立轴平面磨床上用砂轮端面进行磨削，生产率较高。
在大量生产中，可采用双端面磨床进行磨削，以保证两端面懂得平行度和高的生产率。
第二章确定零件毛坯的制造形式
由于溜板要求有较高的强度和刚度，以及良好的耐磨性和疲劳强度，材料选为球墨铸铁。
因为球墨铸铁，价格较低，容易加工，同时保证良好的化学成分和机械性能，均匀性及表面质量，塑性和韧性都比较高。
由于溜板在工作中承受冲击性的动载荷，为了使金属纤维尽量不被切断，非加工表面对称均匀，使零件工作可靠。
所以应选择锻件。
由于该零件的轮廓尺寸不大，生产类型为大量生产，又考虑到零件的加工条件要求较高。
为了保证加工质量、提高生产率、降低成本、减少工人的劳动强度，确定采用模锻成型。
第三章制定工艺路线
3.1各主要表面的工序安排
1）两端面：
粗铣、精铣、磨。
2）小头孔：
钻孔、粗镗、半精镗、精镗。
3）大头孔：
粗镗两次、半精镗、精镗、珩磨。
4）螺栓孔：
钻、扩、铰、推。
3.2确定工艺路线
序号
工序名称
1、
锻造、调质、酸洗、探伤
2、
粗铣大小头两端面
3、
精铣大小头两端面
4
钻镗小头孔、锪小头孔倒角
5
铣大头孔两侧定位面
6
粗铣螺栓台面
7
精铣螺栓台面
8
检查
9
切开本体和盖及打字头
10
粗镗大头孔及单面倒角
11
去毛刺及去磁
12
钻、扩、铰螺栓孔
13
螺栓孔倒角
14
清洗、检查
15
装配工艺螺栓
16
磨大头端面
17
半精镗大头孔
18
大头孔倒角
19
钻小头油孔
20
精镗小头孔及半精镗大头孔
21
松开螺栓，消除内应力
22
去毛刺，压装铜套
23
精镗铜套孔及大头孔
24
滚压小头孔
25
珩磨大头孔
26
检查
27
卸下工艺螺栓，装配成品螺栓
28
称重量分组配对及打印字头
29
人工清理，成品检查
此种方案具有以下特点：
安排工艺过程时把各主要的粗、精加工工序分开，即把粗加工安排在前，半精加工安排在之间，精加工安排在后面，这样避免了由于粗加工工序切削余量大，切削力、夹紧力必然大，加工后容易产生变形，如：
内应力引起的变形；夹紧力较大引起的变形；切削温度过高引起的变形；工艺系统的热变形等的影响。
粗、精加工分开后，粗加工产生的编写可以在半精及精加工中达到修正，就能最后达到零件的技术要求。
同时，还能合理的使用设备，保证加工质量。
在粗加工各表面后可以及早的发现毛坯缺陷。
避免损失更多的工时和费用。
定位基准的选择：
溜板加工作为精基准的边面是大端面、小头空以及两侧定位面，而作为精基准的边面应该提前加工完。
在选择粗基准时候考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面的尺寸、位置符合图纸要求。
因此按照粗基准来加工两端面——精基准。
溜板大、小头端面与同侧小头端面不在一个平面上，用这样的不等高作定位基准，必然会产生定位误差，制定工艺时候，可以先把大小头作成一样厚度，这样避免了上述缺点，而且由于定位面积大，使得定位更加可靠。
而到加工的最后阶段才铣出这个接替面。
在溜板的加工过程中定位基准满足基准重合原则，减少了因基准不重合而产生的定位误差，提高了定位精度。
定位基准的选择还满足基准统一原则，简化了工艺过程的制定，使夹具的设计、制造简单、降低成本。
3.3零件加工工艺过程分析
（一）加工阶段的划分和加工工序的划分
（二）溜板本身的刚度比较低，在外力作用下容易变形；溜板是木煅件，孔的加工余量比较大，切削加工时易产生残余应力，有残余应力存在，就会有变形的倾向，因此安排加工工序时，应把个表面的粗，精加工表面分开。
这样粗加工的变形就可以安排在半精加工中得到修正；半精加工中的变形就可以在精加工中得到修正，最后达到零件的技术要求。
如大头孔进行粗镗加工原则，溜板和体加工后半精镗大头孔，在工序安排上先加工基准，去端面的铣，磨工序放在加工过程的前面。
（三）溜板加工工艺可分为以下三个阶段：
1.粗加工阶段
粗加工阶段有是合并前的加工阶段，基准面的加工，包括辅助基准面加工，准备溜板体及盖合并所进行的加工，如两者对口面的铣，磨等。
2.半精加工阶段
半精加工阶段也是溜板体和盖合并的加工，如精磨两平面，半精镗大头孔几孔口的倒角等，总之，是为精加工大小，小头孔做准备的阶段。
3.精加工阶段
精加工阶段重要是保证最终溜板体重要表面—大，小头孔全部达到图纸要求的阶段，如珩磨大头，精镗小头孔等。
3.4拟定工艺路线
溜板的加工过程中，各加工工序的组合基本上是按照工序分散的原则进行的，由于溜板的形状复杂，要加工表面不便于集中加工，为了适应大批量生产的快节奏，必须在各工序采用高效率的专用机床和夹具，以提高生产率，保证加工质量。
使各工序的时间趋于平衡，按一定的节拍组织流水生产。
虽然现代生产的发展趋于工序集中，但工序分散在大批量生产中仍应用广泛。
五、确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸
溜板的材料为球墨铸铁，毛坯重量为6.95Kg
机械加工余量对工艺过程有一定的影响，余量不够，不能保证零件的加工质量。
余量过大，不但增加机械加工的劳动量，而且增加了材料、刀具、能源的消耗，从而增加了成本。
所以必须合理的安排加工余量。
本设计采用查表法确定各表面的加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸。
（1）大头孔加工余量及工序尺寸的确定
由[1]表5——69珩磨a=0.08mm
由表5——68精镗a=0.4mm
由[1]表5——60及[2]表1——31参考取
粗镗a=3mm半精镗ai=2mma2=0.52mm
工序名称
工序间余量
最小极限尺寸
工序尺寸及偏差
珩磨
0.08
81
81+0.0210
精镗
0.4
70.92
70.92+0.0220
半精镗
0.52
70.52
70.52+0.054
半精镗
2
70
70+0.14
粗镗
3
78
78+0.35
毛坯孔
75
以上各序公差等级由[2]表2——1查的
（2）小头孔余量及工序尺寸的确定
由[2]表5——68精镗a=0.2mm
半精镗参考工厂取a=1.8mm
工序尺寸及公差的计算；
工序名称
工序间余量
最小极限尺寸
工序尺寸及偏差
精镗
0.2
20
20+0.030
半精镗
1.8
19.8
19.8+0.12
钻孔
18（盲孔）
毛坯孔
（2）大、小头端面的加工余量及工序尺寸的确定
由[2]表1——52查总余量A=2.75-2=5.5mm
[1]表5——72精磨a=0.2mm
精铣a=1.0mm
粗铣大头A－2×0.2－2×1.0=3.1取a=3.6mm小头
A－2×1.0=3.5mm取a=3.5mm
工步1.镗小头孔至φ20+0.0230Vw=3.14×53×90/60×1000=0.25m/s
a）刀具:
YT15镗刀
b）量具:
塞规
c）切削用量:
ap=0.9mm
f=0.4mm/r<表3-123>
v=0.95m/s<表3-123>
ns=60*1000*0.95/3.14*54.8=331.25r/min
按专用机床选取
nw=330r/min
vw=3.14*54.8*330/60*1000=0.95m/s
工序2.锪小头孔倒角
（1）机床:
立式砖床z235
（2）夹具:
专用夹具
（3）刀具:
56*60锪钻w18cr4v
（4）切削用量:
f=0.3mm/r（表3-38）
v
v=1.2m/s
n=1000*60*1.2/3.14*88=260.56m/s
根据机床取
nw=260r/min
vw=3.14*88*260/60*1000=1.2m/s
工序8.钻,扩,铰螺栓孔
（1）机床:
五工位组合机床
夹具:
专用夹具
量具:
塞尺16.5*27测棒
刀具:
16.5钻14.7钻头14.5钻头15.8扩钻16+0.027绞刀
切削用量:
钻2-10.5孔
ap=8.25mm
f=0.30mm/r
v=0.25m/s
n=1000*60*0.25/3.14*16.5=289.5m/s
根据机床取
nw=290r/min
vw=3.14*16.5*290/60*1000=0.25m/s
钻2-11孔
ap=7.35mm
f=0.30mm/r
nw=290r/min
第四章夹具设计
4.1夹具机构的具体分析
1、开口垫圈的技术要求.
（1）锐角倒钝
（2）表面发蓝或其他防锈处理
（3）热处理20渗碳0.8—1.2mm淬火HRC50—55
2、对刀块采用圆形对刀块
（1）材料:
20按GB699—65<<优质碳素结构钢钢号和一般技术要求>>
（2）热处理:
渗碳深度0.8—1.2mmHRC58—64
（3）其他技术条件按GB2259—80<<机床夹具零件及部件技术要求>>
3、调整螺钉
（1）材料:
45按GB699—65<<优质碳素结构钢钢号和一般技术条件>>
（2）热处理HRC40—50
（3）其他技术条件按GB2259—80<<机床夹具零件及部件技术要求>>
4、定位销
材料：
T10A。
按GB1298-77《碳素工具钢技术要求》
热处理：
T10A。
HRC60—64，
20，渗碳深度0.8—1.2HRC60-64
其他技术要求按GB2259—80《机床夹具零件及部件技术要求》
4.2镗孔的夹具设计方案
方案1.
采用一面两销定位,一个圆柱销和一个削边销可以限制六个（自由度即一面两孔定位）这种定位方式简单,夹具结构也很简单,夹紧比较方便,削边销还可消除过定位带来的危害,这种方法只增大连心线方向的间隙,不增大关键的转角误差,因而定位精度高,
所以选用这种方案较好.
方案2.
采用双V块夹两个耳朵,可以限制五个自由度，这种方案从原理上分析是合理的,但是双V块所夹的都是非加工表面,这样定位精度不高,影响加工精度,故不宜采用这种方案.
4.3计算夹紧力并确定螺杆直径
因夹具的夹紧力与切削力方向大体相同,
实际所需的夹紧力F夹与切削力F之间的关系为
F夹=KF
式中K为安全系数，
由于夹紧力与主切削力方向一致，所以取K=2
由前面的公式可知F=1452N，
所以F夹=1452*2=2904N，
由于有两个压板同时压紧，
所以每个压板承受F夹=1452N，
又因为每个压板是对称分布，
所以F=F夹/2，=1452/2=726N，
根据参考文献[3]表1—24，
从强度考虑，因一个M10的螺钉能承受3924N的许用应力，
所以用M10的螺钉完全能满足强度要求，
因此，选用M10的螺钉。
根据参考文献[3]表1-10-6。
取衬套与夹具体模板的配合为H7/r6；
致谢
我能顺利完成这次毕业设计我要感谢我的指导老师张良，他在我做毕业设计的过程中给了我很多帮助，原本他的事情就多，但他还是在百忙中抽出空余时间来指导我。
正是由于他的悉心指导和耐心的教导才使我这么顺利地完成这次毕业设计，因此我要对他说一声“感谢”。
对于班级的同学我也要向他们说一声谢谢，是他们在我遇到困难时给我无偿的提供帮助，我能这么顺利地完成毕业设计多亏了他们的帮助。
通过这次毕业设计我的各方面的能力都得到了提高，这对我以后找工作非常有帮助。
参考文献
1、李洪主编《机械加工工艺手册》，北京：
北京出版社1990
2、徐圣群主编《简明机械加工工艺手册》，上海科学技术出版社、1990
3、《机床夹具设计手册》，上海科学技术出版社、2002
4、林建榕主编《机械制造基础》，上海交通出版社
5、机械制造工艺学课程设计指导用书（第二版）机械工业出版社，1994
赵家齐主编
6、《机床夹具设计》上海：
上海科学技术出版社，1983
哈尔滨工业大学，上海工业大学主编
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