機械零件加工工藝和夾具設計總結

機械零件的加工工藝和夾具設計總結

通過本次的設計，使我能夠?qū)�書本的知識做進一步的了解與學習，對資料的查詢與合理的應用做了更深入的了解，本次進行工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過程的分析、機床夾具的設計與分析，對我們在大學期間所學的課程進行了實際的應用與綜合的學習。

在工藝部分中，我們涉及到要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機車及機床的進給量，切削深度，主軸轉(zhuǎn)速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長度，最后計算該工序的基本時間，輔助時間和工作地服務時間。其中，工序機床的進給量，主軸轉(zhuǎn)速和切削速度需要計算并查手冊確定。

在夾具設計部分，首先需要對工件的定位基準進行確定，然后選擇定位元件及工件的夾緊，在工件的夾緊上我選擇了勾頭壓板壓緊，定位選擇了一面兩銷，它們有各自的優(yōu)點和不足，但都廣泛運用在生產(chǎn)中。然后計算銑削力以及夾緊工件需要的夾緊力，這也是該設計中的重點和難點。

在整個設計過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。由于我的知識能力水品有限，這個設計還不是很完善。但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。

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機械制造工程原理課程設計

計算說明書

題目：機械零件制造工藝與夾具設計學生姓名：學號：

系別：機電工程系專業(yè)班級：

起止時間：201*年6月1527日

目錄

1、機械制造工程原理課程設計任務書３

2、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定4（1）零件的作用4

（2）零件的工藝分析4

3、確定毛坯,繪制毛坯簡圖5

（1）、毛坯的加工方法及材料選擇5（2）、毛坯尺寸公差及機械加工余量

6

（3）、繪制毛坯簡圖6

4、擬定零件的工藝路線6

（1）、基面的選擇6（2）、定位基準的選擇7（3）、表面加工方法的確定8（4）、加工階段的劃分8（5）、工序的集中與分散9（6）、工序順序的安排9（7）、確定工藝路線10

5、加工余量工序尺寸和公差的確定11

（1）、機械加工余量11（2）、工序尺寸12

６、機械加工工序卡14

7、夾具設計14設計總結16參考文獻17一、機械制造工程原理課程設計任務書

學生姓名專業(yè)班級學號指導教師姓名及職稱題目機械零件制造工藝與夾具設計主要任務與具體要求1。教材P283圖7-64所示零件工藝分析；（N=10000件）2。毛坯選擇及毛坯圖設計（3號圖）；3。加工方法及工藝路線的確定；4。工序內(nèi)容的確定及機械加工工序卡設計；5。鉆4*φ11和4*φ16夾具設計（總圖≥1號圖；零件圖≥4號圖）；6。編印設計計算說明書一份（10頁、1。5萬字以上）進度安排（共二周12天，含第一周星期六、日）第1天:工藝分析；第2天：毛坯選擇及毛坯圖設計；第3-6天：加工方法、工藝路線的確定及工序內(nèi)容的確定；第7-10天:機床夾夾具設計；第11天:編印設計計算說明書；第12天（星期五）:答辯評定成績。主要參考文獻機械制造技術基礎機械制造技術基礎課程設計機床夾具設設計圖冊機械制圖系審核意見：審核人簽名及系公章：年月

日任務下達人任務接受（簽字）201*年5月日人（簽字）年月日備注：1、本任務書一式三份，由指導教師填寫相關欄目，經(jīng)系審核同意后，系、教師和學生各執(zhí)一份。

2、本任務書須與學生的畢業(yè)設計（論文）一并裝訂存檔。

二、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定1、零件的用途

教材P283圖7-64題目給定的零件為軸承座，一般軸承座加工精度要求都不高，最高的加工精度為表面粗糙度1.6μm，其中心孔及其頂上的M8孔的加工精度要求比較高，要確保所需的垂直度及平行度要求。2、零件的工藝分析

（一）軸承座總共有三個加工表面、一個軸承孔、四個螺栓孔、一個加油孔和兩個定位孔。

它們之間有一定的粗糙度要求如下：

前端面：表面粗糙度為1.6μm。后端面：表面粗糙度為6.3μm。

底面：表面粗糙度為1.6μm，表面加工方法為刮研。軸承孔：直徑為32H8mm，孔中心線到底面的尺寸為55±0.02mm，孔中心線相對于軸承座底面的平行度精度要求為0.01。

四個螺栓孔：沉頭孔直徑為16mm，表面粗糙度為6.3μm，螺栓孔直徑為11mm，孔表面粗糙度為12.5μm，沉頭孔底面的表面粗糙度為3.2μm。

定位孔：8H8mm，表面粗糙度為1.6μm。加油孔：M8螺紋孔。

（二），該零件共有兩組加工表面和孔系，它們之間有一定的位置要求�，F(xiàn)分述如下：

1、以工件前端面為加工表面

這一組加工表面包括：直徑為φ32H8的孔。

2、以工件下底面為基準的加工表面

這一組加工表面包括：鉆孔系4-11mm，锪4-16mm3，從零件圖知,該零件的軸向向兩端而需用要銑削加工達到所需的加工精度要求.從左視圖上看,工左端面的粗糙度要求是6.3,可由半精銑按經(jīng)濟精度等級(IT8~11)保證,右端面的粗糙度是1.6,可由精銑按經(jīng)濟精度等級(IT7~9)保證,加工性良好.

φ32孔與φ16、φ11孔的端面均為平面，可以防止加工過程中鉆頭釧偏，以保證也的加工精度要求，除了要以這些孔的端面為平面加，還要求將底面作為定位基準，且有粗糙度為1.6mm的精度要求，但此平面也可通過精銑床來達到，基余表面加工精度要求低，不需要高精度機床加工，通過銑削的粗加工就可以達到目的，而主要工作表面加工精度相對較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用經(jīng)濟加工方法保質(zhì)保量加工出一。可見，該零件的工藝性較好3、毛坯選擇及毛坯圖設計（1）、確定零件的生產(chǎn)類型：

由任務書可知零件的生產(chǎn)綱領為10000件，因其為輕型零件，故其生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。初步確定工藝安排的基本思路為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主；大量采用專用工裝。這樣安排，生產(chǎn)準備工作投資較少，生產(chǎn)效率高，且轉(zhuǎn)產(chǎn)容易。（2）毛坯的加工方法及材料選擇

該毛坯的工作條件平穩(wěn)，主要受擠壓應力。選毛坯時主要考慮的是此毛坯是否具有一定抗擠壓強度，選鑄件作為毛坯符合這一條件。

因該零件屬于大批量，外型尺寸偏復雜，要求精度不高，宜選用砂型機器造型，毛坯的材料用HT150。（3）毛坯尺寸公差及機械加工余量項目/mm機械加工余量尺寸公差/mm/mm寬度601.8(0.9)表2-4表2-5表2-4表2-5備注2．5（雙邊余量）底座高度203．01.8(0.9)（4）繪制毛坯簡圖。（詳見手工繪圖A3圖紙）4、加工方法及工藝路線的確定（1）基面的選擇

基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。正確、合理地選擇基面，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。分析零件圖，得知該零件的前端面粗糙度是1.6μm，且底面也是1.6μm，加工精度較高，除后端面外其余面都為不加工表面，其精度由砂型的精度來保證。因此，我們可以選擇零件的前端面及下底面來作為零件定位及加工的基準面。（2）定位基準的選擇

定為基準選擇是制訂工藝規(guī)程的一項重要工作。定位方案的選擇直接影響加工誤差，影響夾具的復雜性及操作方便性。定位基準有粗基準和精基準之分，基準選擇一般按一下順序進行：首先選定最終完成零

件主要表面加工和保證主要技術要求所需的精基準；接著考慮為了可靠地加工出上述主要精基準，是否需要選擇一些表面作為中間精基準，然后再選擇粗基準。下面按零件具體情況進行粗基準和精基準的選擇。

①精基準的選擇：

選零件的前端面和零件的下底面作為精基準，零件上的各個孔都能以它們作基準加工出來，即遵循了”基準統(tǒng)一”原則。

該零件在軸向方向上的孔的定位都以垂直于其中心線的面作為基準，定位基準和設計基準重合，保證了孔的垂直度要求，也遵循了”基準重合”的原則。

該零件選用下底面作基準，使用定位心軸與支承釘，可以將零件可靠地定位及緊固，同時與前端面作為基準，加上另一端的快換墊圈，就可以牢固將工件緊固并保證垂直度要求，遵循了“便于裝夾原則”。②粗基準的選擇：

作為粗基準的表面，應盡可能平整和光潔，不能有飛邊、澆口、冒口及其它缺陷，以便于定位準確、可靠。本課程設計選擇工件底座及后端面作為粗基準，可以為前端面及下底面的精基準加工作好準備。

（3）表面加工方法的確定

表面粗糙度加工表面下底面

尺寸精度等級Ra/μmIT81.6加工方案粗銑精銑刮研備注前端面后端面φ32孔M8孔4×φ11孔4×φ16孔IT8IT11IT8IT11IT11IT111.66.31.612.512.56.3粗銑精銑磨削粗銑半精銑鉆擴孔粗鉸磨削鉆攻絲鉆锪（4）加工階段的劃分

該工件的加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工、精加工和表面加工幾個階段。

在粗加工階段，主要任務是高效切除各加工表面上的大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，并將工件的的精基準，即工件下表面和工件前端面加工好，使后續(xù)工序都可以采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求。

在半精加工階段，粗銑工件前后兩個端面，使得這些主要表面消除粗加工后留下的誤差，達到一定得精度，為后面的精加工作好準備，同時要完成一些次要表面的加工，例如鉆φ32這個孔等。在精加工階段，完成前端面的精銑加工，以及工件下底面的精銑加工，保證各主要加工平面達到所規(guī)定的質(zhì)量要求。

最后在表面加工階段，完成對工件下底面的刮研，使之保證精度要求。

（5）工序的集中與分散

安排零件的加工工藝過程時，還要考慮工序集中和工序分散的問

題。我們把同一個零件工藝過程中工序多少的狀況稱為工序的集中和分散。

本課程設計選用工序集中原則安排工件的加工工序。工序集中就是在每個工序中加工內(nèi)容很多，盡可能在一次安裝中加工許多表面，或盡量在同一臺設備上連續(xù)完成較多的加工要求。該工件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用專用機床配以專用工具和夾具進行加工，以提高生產(chǎn)率。

運用工序集中原則，可以減少工件的安裝次數(shù)，有利于保證各加工表面及孔之間的相對位置精度要求。運用工序集中原則，可以減少工件的裝夾、運輸?shù)容o助時間，通過利用高效機床和專用刀具縮短加工時間，從而縮短零件的生產(chǎn)周期，提高勞動生產(chǎn)率。（6）加工順序的安排

零件上的全部加工表面應安排在一個合理的加工順序中加工，這對保證零件質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低加工成本都至關重要。①機械加工工序安排

一、遵循“基準先行”原則，工件的下表面及前端面作為其他表面加工的精基準，一般都安排在工藝過程一開始就進行加工。

二、遵循“先主后次”原則，先加工底座的下底面及工件前端面；再加工工件的后端面。

三、遵循“先粗后精”原則，在零件的切削過程中，先安排粗加工工序，再安排半精加工工序，最后是精加工和表面加工。

四、遵循“先面后孔”原則，平面作為定位基準面比較穩(wěn)定可

靠。所以要先加工前后兩個端面及下底面，再加工φ32、M8，4×φ11及4×φ16孔。

五、裝配完之后配作2×φ8孔。②熱處理工序

砂型機器造型鑄造后，進行回火處理，減少工件的內(nèi)應力，減少其變形與開裂傾向。穩(wěn)定工件的組織和尺寸。調(diào)整零件的力學性能，回火后工件硬度達到60HRC③輔助工序

零件表層或內(nèi)部的毛刺，影響裝配操作、裝配質(zhì)量，應給予充分重視。所以在粗加工工件兩端面和熱處理后，應安排去毛刺和中間檢驗工序。精加工后，砂粒易附在工件表面上，應安排清洗，最后還要安排終檢工序。

綜上所述，該工件的安排順序為：基準加工主要表面及次要表面的粗加工主要表面的精加工孔的粗加工孔的精加工下底面刮研裝配后配作M8的孔。（7）確定工藝路線

工件工藝路線及設備、工裝的選用

工序號123

工序名稱時效處理粗銑/半精銑/精銑底面粗銑/半精銑后端面機床設備立式銑床臥式銑床刀具端銑刀端銑刀量具游標卡尺游標卡尺456粗銑/半精銑/精銑前端面，臥式銑床磨前端面刮研下底面磨床平口鉗搖臂鉆床、端銑刀砂輪刮刀麻花鉆、擴孔游標卡尺游標卡尺游標卡尺、7鉆/擴孔/粗鉸/磨削φ32H8孔內(nèi)圓磨床鉆，機用鉸游標卡尺、塞規(guī)刀、砂輪891011121314

鉆4×φ11孔锪4×φ16孔鉆φ7.2孔/攻絲M8尺寸檢查去毛刺清洗終檢搖臂鉆床搖臂鉆床搖臂鉆床麻花鉆锪鉆麻花鉆，機用游標卡尺、塞規(guī)游標卡尺、塞規(guī)游標卡尺、塞規(guī)絲錐鉗工臺清洗機平挫游標卡尺5、加工余量、工序尺寸及公差的確定

工件選用的材料為HT150，硬度163～229HBS，毛坯重量約為1。7kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用砂型機器造型模鑄造毛坯，公差等級為CT8。

根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

（1）、機械加工余量

①毛坯鑄件基本尺寸公差等級CT取8級精度。查表2-5得：底面的基本尺寸公差為CT=1.8mm前、后端面的基本尺寸公差為CT=1.8mm

②毛坯鑄件的機械加工余量等級取G級精度。查表2-4得：要求的底面的機械加工余量（RMA）為3mm。

要求的前、后臺面的機械加工余量（RMA）為2.5mm（雙邊余量）。③確定機械加工尺寸底面的機械加工尺寸：

R=F+RMA+CT/2=(20+3±0.9)mm=23±0.9mm前、后臺面機械加工尺寸：

R=F+2RMA+CT/2=(60+5±0.9)mm=65±0.9mm

（2）工序尺寸

①確定底面工序余量、工序尺寸、工序公差及表面粗糙度：

工序名稱工序余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/μm刮研精銑半精銑

0.150.650.72020.1520.8+0.06h8(00.054Ra=1.6Ra=3.2Ra=6.412

))h11(00.粗銑毛坯1.5-21.523h13(00.54)Ra=12.5±0.9②確定前、后端面工序余量、工序尺寸、工序公差及表面粗糙度：工序名稱磨前端面精銑前端面粗銑前端面半精銑后端面粗銑后端面毛坯工序余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/μm0.40.61.51.01.5-6060.46162.563.565h8(h8(00.054)))))Ra=1.6Ra=3.2Ra=12.5Ra=6.3Ra=12.500.054h13(h11(h13(00.5400.2200.54±0.9③確定φ32H8孔工序余量、工序尺寸、工序公差及表面粗糙度：工序名稱工序余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/μm磨削粗鉸擴孔第二次鉆第一次鉆毛坯0.070.181.7515153231.9331.753015H8(H9(0.0390)))))Ra=1.6Ra=3.2Ra=6.3Ra=12.5Ra=250.0620H10(H12(H12(實心毛坯0.100.2100.180④確定M8螺紋孔工序余量、工序尺寸、工序公差及表面粗糙度：工序名稱攻絲M8鉆

工序余量/mm工序尺寸/mm工序公差/mm表面粗糙度/μm0.87.287.2-H11(0.090-)-毛坯實心毛坯⑤鉆4×φ11孔用d=11鉆頭一次完成

⑥锪4×φ16孔用d=16鉆頭一次完成，保證锪孔深10mm6、機械加工工序卡見工序卡附件7、夾具設計7.1專用夾具設計

1、專用夾具的基本要求

（1）、穩(wěn)定地保證工件的加工精度專用夾具要有合理的定位方案，必要時進行定位分析和計算，同時要合理地確定夾緊力三要素，盡量減少因加壓、切削、振動所產(chǎn)生的變形，這是對專用夾具設計的最基本要求。

（2）、提高生產(chǎn)率，降低成本，提高經(jīng)濟性根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小，設計不同結構的高效夾具，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率。夾具設計時要力求結構簡單，盡量采用標準元件，經(jīng)縮短設計和制造周期，降低夾具制造成本，提高經(jīng)濟性。

（3）、操作方便、省力和安全有條件時盡可能采用氣動、液壓等機動夾緊機構，同時，要從結構上合格證操作的安全性，必要時要設計和配備安全防護裝置。

（4）有良好的結構工藝性設計的夾具應有便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整和維修等。

在上述的基本要求下，為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工精度，降

低勞動強度，故在鉆孔系4×φ11mm和4×φ16mm時需要設計專用夾具。本夾具將用于搖臂鉆床，刀具為φ11mm的麻花鉆和φ16mm的锪鉆，對工件的四個孔系依次進行鉆孔加工和锪鉆加工。7.2定位基準的選擇

由零件圖可知，該零件可以底面的兩個支承釘作為定位基準，限制加工工件的一個自由度，以心軸限制加工工件的5個自由度，臺階面限制加工工件的三個自由度，從而保證工件在加工方向上具有確定的加工位置。7.3定位誤差分析

（1）定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為心軸，該心軸的尺寸與其相配合的孔的基本尺寸相同，即32mm，但是由于心軸的加工尺寸一般偏大，因此，由心軸所產(chǎn)生的定位誤差可以忽略不計。

（2）定位誤差的確定。該加工工序的定位誤差主要是由中心孔的制造誤差而引起的，不存在工序基準不重合而產(chǎn)生的定位誤差。7.4專用夾具的制造

因零件重量不算很重，不需要對夾具進行力學靜應力拉抗強度分析和疲勞分析，此夾具簡單易做，選用HT150鑄造夾具體，然后加工，精度要求為IT8級。

7.5裝配圖、零件圖（見附圖）7.6夾具的操作方法及注意事項

（1）從φ32孔裝入零件，裝入零件后，檢查其裝夾是否正確，特別

注意其粗糙度為Ra1。6mm的前端面朝向里面，靠緊定位心軸，裝夾的正確性直接影響4×φ11和4×φ16孔系的加工。（2）鉆模板不能受大載荷外力的重壓。

（3）采用固定鉆套，鉆套長度離鉆孔上表面大概10mm。（4）當工件在搖臂鉆床上加工時，拖動手柄方便操作。

設計總結

在這次課程設計過程中，讓我回顧了過去所學的東西，也學會了以前不懂的東西，在設計的過程中雖然經(jīng)歷千辛萬苦，但是那是值得的。雖然在設計過程中遇到好多的問題，但經(jīng)過與同學的探討，并在老師的指導，再加上自己翻閱手冊，設計參考書，問題就一一地解決。通過這次課程設計，我懂得了如何設計一個中等復雜程度的零件夾具，對中等復雜程度的零件的加工流程、加工工藝卡片的編寫有了一定的認識和了解，能把書本知識很好地運用，為我今后從的畢業(yè)設計打好基礎。

參考文獻

1．吳雄彪主編，機械制造技術課程設計，浙江大學出版社，201*年1月

2．黃健求主編，機械制造技術基礎，機械工業(yè)出版社，201*.113、朱冬梅、胥北瀾主編，畫法幾何及機械制圖，北京：高等教育出版社，201*.12

4。王凡主編，實用機械制造工藝手冊，北京：機械工業(yè)出版社201*.5

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