支架零件图设计

1.设计的目的设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力的重要实践性教学环节，它要求学生能全面综合地运用所学的理论和实践知识，进行零件机械加工工艺规程和工艺装备的设计。

其基本目的是：（1）培养工程意识。

（2）训练基本技能。

（3）培养质量意识。

（4）培养规范意识。

2设计的基本任务与要求2、1、设计任务（1）设计一个中等复杂的零件的加工工艺规程；（2）设计一个专用夹具；（3）编写设计说明书。

2、2、设计基本要求（1）内容完整，步骤齐全。

（2）设计内容与说明书的数据和结论应一致，内容表达清楚，图纸准确规范，简图应简洁明了，正确易懂。

（3）正确处理继承与创新的关系。

（4）正确使用标准和规范。

（5）尽量采用先进设计手段。

3设计说明书的编写说明书要求系统性好、条理清楚、语言简练、文字通顺、字迹工整、图例清晰、图文并茂，充分表达自己的见解，力求避免抄书。

第一章工艺设计与工装设计1．基本任务：（1）绘制零件工件图一张；（2）绘制毛坯—零件合图一张；（3）编制机械加工工艺规程卡片一套；（4）编写设计说明书一份；（5）收集和研究原始资料，为夹具结构设计做好技术准备。

（6）初步拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图，进行必要的理论计算和分析。

选择最佳的夹具结构方案，确定夹具精度和夹具总图尺寸、公差配合与技术要求。

（7）绘制夹具总图和主要非标准件零件图，编写设计说明书。

（8）编制夹具特殊使用维护、操作、制造方面的说明或技术要求。

2．设计要求：（1）应保证零件的加工质量，达到设计图纸的技术要求；（2）在保证加工质量的前提下，尽可能提高生产效率；（3）要尽量减轻工人劳动强度，必须考虑生产安全、工业卫生等措施；（4）在立足本企业的生产条件基础上，尽可能采用国内外新技术、新工艺、新装备；（5）工艺规程应正确、完整、简洁、清晰；（6）工艺规程应满足规范化、标准化要求；（7）夹具设计保证工件的加工精度；（8）提高生产效率；（9）工艺性好；（10）使用性好；（11）经济性好。

3．方法和步骤：3．1生产纲领的计算与生产类型的确定生产类型生产纲领（件/年）大批生产小型零件（4KG）2800表1-1生产纲领和生产类型的关系3．2零件图审查3．2．1了解零件的功用及技术要求熟悉用途（机械传动有级调速）、性能及工作条件密封（保证齿轮系中无杂，无灰层进入，机油润滑），在产品中的位置（处于电机与执行机构之间）和功用（齿轮间的传动比来改变转速），3．2．2分析零件的结构工艺性零件的结构工艺分析主要应考虑以下几个方面：（1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求应经济合理，重要尺寸精度φ20，公差在0.025之内，形位公差垂直度要求0.05之内,一般尺寸精度为9-11级（2）各加工表面的几何形状应尽量简单；（3）有相互位置要求的表面应尽量在一次装夹中加工；该零件在加工时，对φ20孔加工要保证孔与孔的面距高度方向在60及孔与孔轴线垂直度在0.05之内，故对φ20加工时采用一次定位安装来加工3．3毛坯选择3．3．1毛坯的种类—铸件HT150适用于形状复杂的毛坯，良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和铸造性能）—表1-6HT的牌号、性能及主要用途（机械制造基础）3．3．2铸件制造方法的选择毛坯制造方法应与材料的工艺性、零件的结构形状及大小、生产类型及特点以及工厂的现有条件相适应加工余量原材料工件尺寸工件形状毛坯种类制造精度（IT）砂型铸造13级以下大HT150 各种尺寸复杂表1-2各类毛坯的特点及应用范围3．3．3铸件的尺寸公差与加工余量3．3．3．1铸件的尺寸公差（GB6414-1986）规定：铸件尺寸代号为CT，分16级造型材料公差等级CT灰铸铁自硬砂11~13表1-4小批和单件生产铸件的尺寸公差等级表1-5铸件尺寸公差数值（机械制造技术课程设计）3．3．3．2铸件加工余量表1-6用于成批和大量生产与铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量等级和表1-7铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量（机械制造技术课程设计）3．3．3．3铸件最小孔径表面类型成批生产通孔15~30MM表1-8铸件最小孔径3．3．4毛坯—零件合图用查表法确定各表面的加工总余量和余量公差。

表1-5铸件尺寸公差数值（机械制造技术课程设计）表1-6用于成批和大量生产与铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量等级和表1-7铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量（机械制造技术课程设计）3．4定位基准的选择正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证加工精度的关键。

定位基准分为粗基准和精基准。

对于无合适定位面的零件可在毛坯上另外专门设计或加工出定位表面，称为辅助基准。

定位基准的选择原则（机械制造基础P254）粗基准的选择原则（1）应选择不加工表面为粗基准。

（2）对于具有较多加工表面的工件，粗基准的选择，应合理分配各加工表面的加工余量，以保证：1）各加工表面都有足够的加工余量；2）对某些重要的表面，尽量使其加工余量均匀；3）使工件上各加工表面总的金属切除量最小；（3）作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口，冒口或飞边等其它表面缺陷，以便定位准确；（4）同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次；精基准的选择原则：（1）基准重合原则（2）基准统一原则（3）互为基准原则（4）自为基准原则3．4．1夹具设计研究原始资料1、研究加工工件图样了解该工件的结构形状．尺寸．材料．热处理要求，主要是表面的加工精度．表面粗糙度及其他技术要求2、熟悉工艺文件，明确以下内容（1）毛坯的种类．形状．加工余量及其精度。

（2）工件的加工工艺过程，工序图，本工序所处的地位，本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基准面的状况。

（3）本工序所使用的机床．刀具及其他辅助工具的规格。

（4）本工序所采用的切削用量。

3．4．2拟定夹具的结构方案1．确定夹具的类型2．确定工件的定位方式及定位元件的结构工件的定位方式主要取决于工件的加工要求和定位基准的形状．尺寸。

分析加工工序的技术条件和定位基准选择的合理性，遵循六点定位原则，按定位可靠．结构简单的原则，确定定位方式。

常见的定位方式有平面定位．内孔定位．外圆定位和组合表面（一面两销）定位等。

在确定了工件的定位方式后，即可根据定位基面的形状，选取相应的定位元件及结构。

（1）平面定位在夹具设计中常用的平面定位元件有固定支承．可调支承．自位支承及辅助支承，其中固定支承又可分为支承钉和支承板。

3.工件的夹紧方式，计算夹紧力并设计夹紧装置夹紧机构应保证工件夹紧可靠．安全．不破坏工件的定位及夹压表面的精度和粗糙度。

在设计夹紧装置时必须合理选择夹紧力的方向和作用点，必要时还应进行夹紧力的估算。

(1)切削力的计算(C a吃九量 f进给量 v切削速度 k修正系数)0.75 0Fz=9.81Cafvk=9.81×180×0.2×4 ×10 ×（300/190）×0.55×1.8=1561.18N0.9 0.75 0Fy=9.81Cafvk=9.81×94×0.2 ×4 ×10 ×（300/190）×1.3×1.63=1795.36N1.2 0.65 0Fx=9.81Cafvk=9.81×54×0.2 ×4 ×10 ×（300/190）×1.1×0.7=1092.82N2 2 2故总的切削力F=【〔Fz_+ Fy + Fx 〕】开平方根=2618.27N(2)夹紧力的计算Fwk=KM/LF（Fwk实际夹紧力,M切削力矩,L压板长度,F进给量）=0.1 × 2618.27×20 /50×0.2=523.65N在确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。

根据工件所受切削力．夹紧力（大型工件还应考虑重力．惯性力等）的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数。

用压板夹紧工件端面Fwk=KM/LF（Fwk实际夹紧力，K安全系数）表3-2常见夹紧形式所需的夹紧力计算公式(2)夹紧装置的设计夹紧装置的设计实际上是一个综合性的问题，确定夹紧力的大小．方向和作用点时，必须全面考虑工件的结构．工艺方法．定位元件的结构与布置等因素。

要求夹紧装置动作迅速，操作安全省力，结构简单．易于制造并且体积小．刚度好，有足够的夹紧行程和装卸工件的间隙。

常见的夹紧机构有斜锲机构．螺旋机构．偏心机构等。

也可采用机动夹紧如液压．气动夹紧等。

1）螺旋机构螺旋机构由于其结构简单．自锁性好．扩力比大且夹紧行程不受限制，广泛应用于夹具的夹紧装置。

夹紧力基本计算公式为W=QL/tan(α+β1)0.5d+ rtanβ2 式中d螺纹中径，r磨擦半径4．确定刀具的导向方式或对刀装置表3-49~表3-62为常用的对刀元件和导向元件（机械制造技术课程设计），供设计时选用5．确定夹具体的结构类型夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体，因此夹具体的形状及尺寸取决于夹具各种装置的布置及夹具与机床的连接。

（1）对夹具体的要求1）有适当的精度和尺寸稳定性2）有足够的强度和刚度3）结构工艺性好4）排屑方便5）在机床上安装稳定可靠（2）夹具体毛坯的类型1）型材夹具体2）铸造夹具体3、4、3 夹具总图设计1 绘制总装图的注意问题（1）尽可能采用1：1的比例，以求直观不会产生错觉。

（2）被加工工件用双点画线表示，在图中作透明体处理，它不影响夹具元件的投影。

加工面的加工余量可用粗实线表示。

（3）视图的数量应以能完整．清晰地表示出整个结构为原则。

为直观起见，一般常以操作者在加工时所面对的视图为主观图。

（4）工件在夹具中应处于夹紧状态。

2 绘制总装图的步骤（1）布置定位元件（2）布置导向．对刀元件（3）设计夹紧装置（4）设计夹具体（5）完成总装图3 夹具总图上尺寸及精度、位置精度与技术要求的标注（1）夹具总图上应标注的尺寸和相互位置关系有如下五类1）定位副本身的精度和定位副之间的联系尺寸及精度；2）对刀元件或导向元件与定位元件之间的联系尺寸；3）夹具体与机床的连接面以及定位元件与工件表面之间的联系尺寸；4）夹具外形的最大轮廓尺寸；5）配合尺寸。

（2）尺寸公差的确定原则为满足加工精度要求，夹具本身应有较高的精度。

由于目前分析计算方法不够完善，因此夹具的有关公差仍按经验来确定。

如果生产规模较大，要求夹具具有一定寿命，夹具的有关公差可取得小些；对加工精度较低的夹具，则取较大的公差。

一般可按以下原则选取（下述文中的δk为工件相应公差）；1）夹具上的尺寸和角度公差取（1/2~1/5）δk；2）夹具上的位置公差取（1/2~1/3）δk；3）当加工未注公差工件时取±0.1mm；4）未注形位公差的加工面，按GB/T11-1984中13级精度的规定选取。