飞锤支架工艺夹具设计

机械制造工艺及夹具课程设计说明书

题目：飞锤支架零件机加工工艺及夹具设计

设计者

班级

指导教师

工程与设计学院机械系

年月日

目录

一、摘要

二、设计任务分析

三、机械加工工艺规程设计

四、.6

?孔专用机床夹具设计

4φ

五、方案综合评价与结论

六、设计体会与展望

七、后记

摘要

本课程设计主要内容包括飞锤支架的加工工艺过程设计和钻?孔专用夹具的设计，在课程设计过程中完成零件图、毛坯图、6

4φ

夹具装配图和夹具体零件图的绘制。

机械制造技术基础课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课之后进行的。这是我们对所学各课程的一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练。

能够顺利完成这次课程设计，首先得益于朱晓虹老师的悉心指导，同学们的耐心解答。在设计过程中，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多问题。但在同学们的帮助下，通过请教老师，翻阅资料、查工具书，解决设计中的一个又一个问题。在此，十分感谢朱晓虹老师的细心指导，感谢同学们的帮助。

1.零件工艺性分析

1.1零件的用途

飞锤支架为盘类零件，主要用于柴油发动机上。用于安装柴油发动机减速器的飞锤，便于发动机进行调速。

1.2零件的技术要求

飞锤支架属于盘类零件，材料为QT600-2，毛坯制造完成后需要进行时效处理，硬度要求为250-300HBW 。其全部技术要求如下表

表1飞锤支架的技术要求

2.零件毛坯的确定

2.1零件的生产类型

零件的生产类型是指企业（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，不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。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的年产量。零件的年生产纲领N可按下式计算N Qm a b

=++

(1%)(1%)

其中N——是零件的生产纲领（件/年）；

Q——产品的年产量（台、辆/年）；

m——每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）；

-；

%

a——备品率，一般取2%3%

b——废品率，一般取0.3%0.7%；

%

根据上式结合题目给定数据，即可算出飞锤支架的生产纲领，进而确定出其生产类型。

取飞锤支架的生产类型中批量生产

2.2毛坯的种类和制造方法

飞锤支架的材料在产品设计时已经确定，在制订零件机械加工工艺规程时，毛坯的选择主要是选定毛坯的制造方法。

用于铸造的材料有灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、铸钢、有色金属合金等。由于飞锤支架选用QT600-2作为材料，加之零件形态以外圆为主，为了减少加工余量，提高劳动生产率，决定毛坯采用铸件。熔模造型生产率较高、铸件精度高、表面质量与机械性能均好，使用于中批量生产。该飞锤支架的生产类型为中批量生产，所以在铸件造型上采用熔模造型。

2.3零件个表面的加工方法

工件上的加工表面往往需要通过粗加工、半精加工、精加工等才能逐步达到质量要求，加工方法的选择一般应根据每个表面的精度要求，先选择能够保证该要求的最终加工方法，然后再选择前面一系列预备工序的加工方法和顺序。通过对飞锤支架各加工表面的分析，根据表1-6至1-11选择各表面的加工方法。

表2各表面加工方法

2.4各工序间加工余量

根据表1-6至1-11和2-15至2-40，将各加工表面的工艺路线、工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度填入表3中。

表3各工序间加工余量

2.5确定毛坯图尺寸

根据表3，得出毛坯尺寸。利用电子图板绘出毛坯图，毛坯尺寸详见毛坯图

3.机械加工工艺规程设计

3.1拟定工艺路线

工艺路线的拟定包括：定位基准的选择；各表面加工方法的确定；加工阶段的划分；工序集中程度的确定；工序顺序的安排。考虑到实际经验的缺乏，加之时间的限制，主要进行了定位基准的选择、各表面加工方法的确定和工序顺序的安排工作 3.1.1定位基准的选择

拟定工艺路线的第一步是选择定位基准，为使所选的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行，通常应先考虑如何选择精基准来加工各个表面，然后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来。

飞锤支架的未加工面只有左面的凸台面，所以应先以左凸台面为粗基准加工右圆台面和右端面，然后以右圆台面加工11,15,19φφφ三个外圆面，钻孔7φ，粗铣通槽。粗加工完成后，进一步进行半精加工和精加工。 3.1.2工序顺序的安排

根据表2各加工表面的加工方法和表3各工序间加工余量，考虑加工过程中定位基准的选择原则，确定工序顺序。在工序顺序安排中，不仅要考虑机械加工工序，还应考虑热处理和辅助工序，遵循先基准后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔的原则，最终确定的工序顺序详见表4，以此为依据，填写机械加工工艺过程卡片。

表4飞锤支架的加工工序

3.2 64φ?孔切削用量的计算

3.2.1钻孔工步切削用量的计算

背吃刀量的确定，取p a =5.8mm 。进给量的确定，由表5-22，选取该工步每转的进给量f=0.05mm/s 。切削速度的确定，由表5-22，工件材料为铸铁、硬度度HBS=600的条件选择，切削速度可取为v=8m/min.由公式（5-1）n=1000v/πd 可求得该工序钻头转速为

n=493.3r/min ，参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=545r/min 。再将此转速代入公式5-1，可求出实际转速v=n πd/000=545*3.14*5.8/1000=9.93m/min 。 3.2.2铰孔工步切削用量的计算

背吃刀量的确定，取mm a p 2.0=。进给量的确定，由表5-31，选取该工步每转的进给量f=0.30mm/r 。切削速度的计算，由表5-31，切削速度可取为v=4m/min 。由公式5-1，可求得该工序钻头的转速为n=212.3r/min 。参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=272r/min 。再将此转速代入公式5-1，可求出实际转速v=n πd/1000=272*3.14*6/1000=5.12m/min

3.3 64φ?孔基本工时的计算

3.3.1基本时间j t 的计算

钻孔工步，根据表5-41钻孔的基本时间可由公式：fn l l l fn L t j /)(21++== 求得。式中l=6mm,mm l 22=,1.3154cot *9.2)21(cot )2/(1=+?=-+=r k D l f=0.05m/s,n=545r/min 。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间

s t j 4.24min 407.0545*05.0/)21.36(==++=。

铰孔工步，根据表5-41，铰圆柱孔基本时间公式：fn l l l fn L t j /)(21++== 求得。式中的21,l l 由表5-42按?=15r k mm d D a p 1.02/8.562=-=-=的条件查得mm l mm l 15,37.021==，而l=6mm,f=0.3mm/r,n=272r/min.将上述结果代入公式中计算出该工序的基本时间s t j 7.15min 262.0272*30.0/)1537.06(==++= 3.3.2辅助时间f t 的计算

根据第五章第二节所述，辅助时间f t 与基本时间i t 之间的关系为j f t t )2.015.0(-=，

可取f t =0.15i t ，则各工序的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间：

s t f 66.34.24*15.0==铰孔工步的辅助时间：s t f 36.27.15*15.0==。

3.3.3其他时间的计算

除了作业时间以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于飞锤支架的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间b t 是作业时间的2%7%-，休息与生理需要时间x t 是作业时间的2%4%-，本工件均取3%，则各工序的其他时间（x b t t +）可按关系式（3%+3%）X （f j t t +）计算，分别为：钻孔工步的其他时间：s t t x b 68.1)66.34.24(*06.0=+=+铰孔工步的其他时间：s t t x b 08.1)36.27.15(*06.0=+=+。 3.3.4单件dj t 时间的计算

钻孔工步s s s s t dj 74.2968.166.34.24=++=钻 铰孔工步s s s s t dj 14.1908.136.27.15=++=铰

因此，工序的单件时间s t t t dj dj dj 88.4819.14s s 74.29=+=+=铰钻。由于工件有四个孔，可以分两次加工，所以总时间s s t t dj 76.9788.48*2*2===

3.4制订64φ?孔的加工工艺卡片

根据表3中64φ?孔的加工余量，上述64φ?孔的切削用量、加工时间可制订出该工序的工艺卡片，具体内容详见机械加工工艺卡片。

4.64φ?孔专用机床夹具设计

4.1定位方案的设计

本夹具的定位方案如夹具体装配图所示，采用了支承钉和定位套筒定位。 支承钉限制的自由度：y z

, 定位套筒限制的自由度：z x y x

,,,

综上，该定位方案限制了工件的6个自由度，较好的满足了零件的加工要求，定位方案合理。

4.2定位误差的分析与计算

所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批

工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。造成定位误差的原因有：由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以

b ?表示；由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的

定位误差，称基准位移误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以j

?表示。

d b j

?=?±?。

分析和计算定位误差的目的，就是为了判断所采用的定位方案能否保证加工要求，以便对不同方案进行分析比较，从而选出最佳定位方案，它是决定定位方案时的一个重要依据。

夹具的主要定位误差为定位套筒。所以该定位套筒的尺寸公差规定为与本零件在工作时相配的尺寸公差相同，所以定位误差为0.033mm.

4.3导向元件的设计

钻床夹具的刀具导向元件为钻套，钻套的作用是确定刀具相对夹具定位元件的位置，并在加工中对钻头等孔加工刀具进行引导，防止刀具在加工中发生偏斜。

由于该孔的加工方法是先钻孔，后铰孔。所以，采用快换式钻套，由于飞锤支架的特殊结构，为了便于装夹工作，所以自行设计了快换钻套。

钻套高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素有关。钻套高度越大，刀具的导向性能越好，但刀具与钻套的摩擦越大，一般取H=（1-2.5）d ，孔径小、精度要求高时，H 取较大值。考虑到孔的加工精度和排屑间隙，取H=23mm 。

钻套与工件的距离称为排屑间隙，H 值应适当选取，h 值太小时，切屑难以自由排出，使加工表面被破坏；h 值太大时，会降低钻套对钻头的导向作用，影响加工精度。加工铸铁时，h=(0.3-0.7)d ，由于飞锤支架的材料为QT62-2，所以取排屑间隙h=2.5mm 。

4.4夹紧装置的设计

加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力的作用，为了保证在这些力的作用下工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动，一般在夹具结构中都必须设置一定得加紧机构，把工件压紧夹牢在定位元件上。

在该夹具设计中，由于支承钉的定位方向与切削力的方向一致，所以只须较小的加紧力。故采用了滑块-螺杆-衬套式夹紧机构。

4.5夹具结构设计及操作简要说明

在设计夹具时应注意提高劳动生产率。因此，使用铰链式钻模板，一次固定2个钻套，

在一次装夹中可以加工2个孔。本工序是粗加工，切削力较大，但是由于钻削时产生的切削力沿轴向指向定位面，所以夹紧力不直接消除切削力。

装夹工件时，先翻开钻模板，放上支承钉再放上工件，再用定位套筒定位，然后用夹紧机构将工件夹紧固定，最后，盖上钻模板，装夹好钻套就可以进行钻削了。本夹具装配图和零件图见附图。

5.方案综合评价与结论

6.设计体会与展望

本方案采用支承钉-定位套筒定位方式，限制了工件的6个自由度。很好的确定了工件在夹具中的位置，但也可能造成过定位，原因在于定位套筒的端面限制的自由度可能与已限制的自由度重合，但是，只要装夹加工时设计的精度能得到保证，加工出来的零件仍是合格的。综上所述，本次课程设计的基本目的已经达到，较好的反应了零件加工过程中的定位需要。同时，在专用夹具设计过程中，通过查阅大量资料，所设计的夹具在使用上十分方便，定位准确。绘制夹具装配图和零件图时，很好的运用了机械制图的基本知识，图幅表达合理，线条明确。

5.方案综合评价与结论

6.设计体会与展望

为期2周的机械制造技术课程设计就要结束了。这2周让我受益匪浅，我既学到了许多新知识，复习巩固了许多以前的知识，也发现了自己存在的许多不足之处。

在老师将零件图发给我以后，我很快就将零件图绘制出来了，可是接下来的工作让我一筹莫展。绘制毛坯图时，不知道如何下手。最后通过看书、查资料、问老师、与同学探讨才有了计算毛坯图尺寸的的大体思路。将毛坯图绘制出来、切削用量计算完成后就开始了对专用夹具的设计。在分析夹具的定位时，比较了多种定位方案，有的定位过于麻烦，有的限制的自由度偏多偏少，最后也是在老师和同学的帮助下采选择了上述的定位方案，最终完成了课程设计。

在这次课程设计中我学到了许多知识，像定位方案如何选择，夹紧机构如何设计，切削用量怎么计算，如何查找各种相关的资料等。同时我也巩固了以前学过的知识，如绘制装配图时应该注意的问题，怎么用CAXA制图，尺寸公差的计算，行为公差的选择，零件材料的选择问题等。此外，我也发现了自己存在的许多问题，如自己用CAXA制图时还不够熟练，确定配合代号时还一知半解等。

总之，2周的课程设计让我学到了很多关于机械制造方面的知识，了解了机械制造的大体思路。虽然自己现在的机械制造设计水平还比较差，但是这次课程设计对我以后的课程设计，毕业设计乃至今后的工作都会有重要的影响和巨大的帮助。

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