机械零件加工工艺和夹具设计总结

时间：2019-05-28 00:51:19 网站：公文素材库

机械零件加工工艺和夹具设计总结

机械零件的加工工艺和夹具设计总结

通过本次的设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、机床夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。

在工艺部分中，我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。其中，工序机床的进给量，主轴转速和切削速度需要计算并查手册确定。

在夹具设计部分，首先需要对工件的定位基准进行确定，然后选择定位元件及工件的夹紧，在工件的夹紧上我选择了勾头压板压紧，定位选择了一面两销，它们有各自的优点和不足，但都广泛运用在生产中。然后计算铣削力以及夹紧工件需要的夹紧力，这也是该设计中的重点和难点。

在整个设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。由于我的知识能力水品有限，这个设计还不是很完善。但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。

扩展阅读：机械零件制造工艺与夹具设计

机械制造工程原理课程设计

计算说明书

题目：机械零件制造工艺与夹具设计学生姓名：学号：

系别：机电工程系专业班级：

起止时间：201*年6月1527日

1、机械制造工程原理课程设计任务书３

2、零件的工艺分析及生产类型的确定4（1）零件的作用4

（2）零件的工艺分析4

3、确定毛坯,绘制毛坯简图5

（1）、毛坯的加工方法及材料选择5（2）、毛坯尺寸公差及机械加工余量

（3）、绘制毛坯简图6

4、拟定零件的工艺路线6

（1）、基面的选择6（2）、定位基准的选择7（3）、表面加工方法的确定8（4）、加工阶段的划分8（5）、工序的集中与分散9（6）、工序顺序的安排9（7）、确定工艺路线10

5、加工余量工序尺寸和公差的确定11

（1）、机械加工余量11（2）、工序尺寸12

６、机械加工工序卡14

7、夹具设计14设计总结16参考文献17一、机械制造工程原理课程设计任务书

学生姓名专业班级学号指导教师姓名及职称题目机械零件制造工艺与夹具设计主要任务与具体要求1。教材P283图7-64所示零件工艺分析；（N=10000件）2。毛坯选择及毛坯图设计（3号图）；3。加工方法及工艺路线的确定；4。工序内容的确定及机械加工工序卡设计；5。钻4*φ11和4*φ16夹具设计（总图≥1号图；零件图≥4号图）；6。编印设计计算说明书一份（10页、1。5万字以上）进度安排（共二周12天，含第一周星期六、日）第1天:工艺分析；第2天：毛坯选择及毛坯图设计；第3-6天：加工方法、工艺路线的确定及工序内容的确定；第7-10天:机床夹夹具设计；第11天:编印设计计算说明书；第12天（星期五）:答辩评定成绩。主要参考文献机械制造技术基础机械制造技术基础课程设计机床夹具设设计图册机械制图系审核意见：审核人签名及系公章：年月

日任务下达人任务接受（签字）201*年5月日人（签字）年月日备注：1、本任务书一式三份，由指导教师填写相关栏目，经系审核同意后，系、教师和学生各执一份。

2、本任务书须与学生的毕业设计（论文）一并装订存档。

二、零件的工艺分析及生产类型的确定1、零件的用途

教材P283图7-64题目给定的零件为轴承座，一般轴承座加工精度要求都不高，最高的加工精度为表面粗糙度1.6μm，其中心孔及其顶上的M8孔的加工精度要求比较高，要确保所需的垂直度及平行度要求。2、零件的工艺分析

（一）轴承座总共有三个加工表面、一个轴承孔、四个螺栓孔、一个加油孔和两个定位孔。

它们之间有一定的粗糙度要求如下：

前端面：表面粗糙度为1.6μm。后端面：表面粗糙度为6.3μm。

底面：表面粗糙度为1.6μm，表面加工方法为刮研。轴承孔：直径为32H8mm，孔中心线到底面的尺寸为55±0.02mm，孔中心线相对于轴承座底面的平行度精度要求为0.01。

四个螺栓孔：沉头孔直径为16mm，表面粗糙度为6.3μm，螺栓孔直径为11mm，孔表面粗糙度为12.5μm，沉头孔底面的表面粗糙度为3.2μm。

定位孔：8H8mm，表面粗糙度为1.6μm。加油孔：M8螺纹孔。

（二），该零件共有两组加工表面和孔系，它们之间有一定的位置要求。现分述如下：

1、以工件前端面为加工表面

这一组加工表面包括：直径为φ32H8的孔。

2、以工件下底面为基准的加工表面

这一组加工表面包括：钻孔系4-11mm，锪4-16mm3，从零件图知,该零件的轴向向两端而需用要铣削加工达到所需的加工精度要求.从左视图上看,工左端面的粗糙度要求是6.3,可由半精铣按经济精度等级(IT8~11)保证,右端面的粗糙度是1.6,可由精铣按经济精度等级(IT7~9)保证,加工性良好.

φ32孔与φ16、φ11孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钏偏，以保证也的加工精度要求，除了要以这些孔的端面为平面加，还要求将底面作为定位基准，且有粗糙度为1.6mm的精度要求，但此平面也可通过精铣床来达到，基余表面加工精度要求低，不需要高精度机床加工，通过铣削的粗加工就可以达到目的，而主要工作表面加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用经济加工方法保质保量加工出一。可见，该零件的工艺性较好3、毛坯选择及毛坯图设计（1）、确定零件的生产类型：

由任务书可知零件的生产纲领为10000件，因其为轻型零件，故其生产类型为大批量生产。初步确定工艺安排的基本思路为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主；大量采用专用工装。这样安排，生产准备工作投资较少，生产效率高，且转产容易。（2）毛坯的加工方法及材料选择

该毛坯的工作条件平稳，主要受挤压应力。选毛坯时主要考虑的是此毛坯是否具有一定抗挤压强度，选铸件作为毛坯符合这一条件。

因该零件属于大批量，外型尺寸偏复杂，要求精度不高，宜选用砂型机器造型，毛坯的材料用HT150。（3）毛坯尺寸公差及机械加工余量项目/mm机械加工余量尺寸公差/mm/mm宽度601.8(0.9)表2-4表2-5表2-4表2-5备注2．5（双边余量）底座高度203．01.8(0.9)（4）绘制毛坯简图。（详见手工绘图A3图纸）4、加工方法及工艺路线的确定（1）基面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。正确、合理地选择基面，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。分析零件图，得知该零件的前端面粗糙度是1.6μm，且底面也是1.6μm，加工精度较高，除后端面外其余面都为不加工表面，其精度由砂型的精度来保证。因此，我们可以选择零件的前端面及下底面来作为零件定位及加工的基准面。（2）定位基准的选择

定为基准选择是制订工艺规程的一项重要工作。定位方案的选择直接影响加工误差，影响夹具的复杂性及操作方便性。定位基准有粗基准和精基准之分，基准选择一般按一下顺序进行：首先选定最终完成零

件主要表面加工和保证主要技术要求所需的精基准；接着考虑为了可靠地加工出上述主要精基准，是否需要选择一些表面作为中间精基准，然后再选择粗基准。下面按零件具体情况进行粗基准和精基准的选择。

①精基准的选择：

选零件的前端面和零件的下底面作为精基准，零件上的各个孔都能以它们作基准加工出来，即遵循了”基准统一”原则。

该零件在轴向方向上的孔的定位都以垂直于其中心线的面作为基准，定位基准和设计基准重合，保证了孔的垂直度要求，也遵循了”基准重合”的原则。

该零件选用下底面作基准，使用定位心轴与支承钉，可以将零件可靠地定位及紧固，同时与前端面作为基准，加上另一端的快换垫圈，就可以牢固将工件紧固并保证垂直度要求，遵循了“便于装夹原则”。②粗基准的选择：

作为粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其它缺陷，以便于定位准确、可靠。本课程设计选择工件底座及后端面作为粗基准，可以为前端面及下底面的精基准加工作好准备。

（3）表面加工方法的确定

表面粗糙度加工表面下底面

尺寸精度等级Ra/μmIT81.6加工方案粗铣精铣刮研备注前端面后端面φ32孔M8孔4×φ11孔4×φ16孔IT8IT11IT8IT11IT11IT111.66.31.612.512.56.3粗铣精铣磨削粗铣半精铣钻扩孔粗铰磨削钻攻丝钻锪（4）加工阶段的划分

该工件的加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工、精加工和表面加工几个阶段。

在粗加工阶段，主要任务是高效切除各加工表面上的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，并将工件的的精基准，即工件下表面和工件前端面加工好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求。

在半精加工阶段，粗铣工件前后两个端面，使得这些主要表面消除粗加工后留下的误差，达到一定得精度，为后面的精加工作好准备，同时要完成一些次要表面的加工，例如钻φ32这个孔等。在精加工阶段，完成前端面的精铣加工，以及工件下底面的精铣加工，保证各主要加工平面达到所规定的质量要求。

最后在表面加工阶段，完成对工件下底面的刮研，使之保证精度要求。

（5）工序的集中与分散

安排零件的加工工艺过程时，还要考虑工序集中和工序分散的问

题。我们把同一个零件工艺过程中工序多少的状况称为工序的集中和分散。

本课程设计选用工序集中原则安排工件的加工工序。工序集中就是在每个工序中加工内容很多，尽可能在一次安装中加工许多表面，或尽量在同一台设备上连续完成较多的加工要求。该工件的生产类型为大批生产，可以采用专用机床配以专用工具和夹具进行加工，以提高生产率。

运用工序集中原则，可以减少工件的安装次数，有利于保证各加工表面及孔之间的相对位置精度要求。运用工序集中原则，可以减少工件的装夹、运输等辅助时间，通过利用高效机床和专用刀具缩短加工时间，从而缩短零件的生产周期，提高劳动生产率。（6）加工顺序的安排

零件上的全部加工表面应安排在一个合理的加工顺序中加工，这对保证零件质量、提高生产率、降低加工成本都至关重要。①机械加工工序安排

一、遵循“基准先行”原则，工件的下表面及前端面作为其他表面加工的精基准，一般都安排在工艺过程一开始就进行加工。

二、遵循“先主后次”原则，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”原则，在零件的切削过程中，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”原则，平面作为定位基准面比较稳定可

靠。所以要先加工前后两个端面及下底面，再加工φ32、M8，4×φ11及4×φ16孔。

五、装配完之后配作2×φ8孔。②热处理工序

砂型机器造型铸造后，进行回火处理，减少工件的内应力，减少其变形与开裂倾向。稳定工件的组织和尺寸。调整零件的力学性能，回火后工件硬度达到60HRC③辅助工序

零件表层或内部的毛刺，影响装配操作、装配质量，应给予充分重视。所以在粗加工工件两端面和热处理后，应安排去毛刺和中间检验工序。精加工后，砂粒易附在工件表面上，应安排清洗，最后还要安排终检工序。

综上所述，该工件的安排顺序为：基准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装配后配作M8的孔。（7）确定工艺路线

工件工艺路线及设备、工装的选用

工序号123

工序名称时效处理粗铣/半精铣/精铣底面粗铣/半精铣后端面机床设备立式铣床卧式铣床刀具端铣刀端铣刀量具游标卡尺游标卡尺456粗铣/半精铣/精铣前端面，卧式铣床磨前端面刮研下底面磨床平口钳摇臂钻床、端铣刀砂轮刮刀麻花钻、扩孔游标卡尺游标卡尺游标卡尺、7钻/扩孔/粗铰/磨削φ32H8孔内圆磨床钻，机用铰游标卡尺、塞规刀、砂轮891011121314

钻4×φ11孔锪4×φ16孔钻φ7.2孔/攻丝M8尺寸检查去毛刺清洗终检摇臂钻床摇臂钻床摇臂钻床麻花钻锪钻麻花钻，机用游标卡尺、塞规游标卡尺、塞规游标卡尺、塞规丝锥钳工台清洗机平挫游标卡尺5、加工余量、工序尺寸及公差的确定

工件选用的材料为HT150，硬度163～229HBS，毛坯重量约为1。7kg，生产类型为大批生产，采用砂型机器造型模铸造毛坯，公差等级为CT8。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

（1）、机械加工余量

①毛坯铸件基本尺寸公差等级CT取8级精度。查表2-5得：底面的基本尺寸公差为CT=1.8mm前、后端面的基本尺寸公差为CT=1.8mm

②毛坯铸件的机械加工余量等级取G级精度。查表2-4得：要求的底面的机械加工余量（RMA）为3mm。

要求的前、后台面的机械加工余量（RMA）为2.5mm（双边余量）。③确定机械加工尺寸底面的机械加工尺寸：

R=F+RMA+CT/2=(20+3±0.9)mm=23±0.9mm前、后台面机械加工尺寸：

R=F+2RMA+CT/2=(60+5±0.9)mm=65±0.9mm

（2）工序尺寸

①确定底面工序余量、工序尺寸、工序公差及表面粗糙度：

工序名称工序余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/μm刮研精铣半精铣

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

))h11(00.粗铣毛坯1.5-21.523h13(00.54)Ra=12.5±0.9②确定前、后端面工序余量、工序尺寸、工序公差及表面粗糙度：工序名称磨前端面精铣前端面粗铣前端面半精铣后端面粗铣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确定φ32H8孔工序余量、工序尺寸、工序公差及表面粗糙度：工序名称工序余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/μm磨削粗铰扩孔第二次钻第一次钻毛坯0.070.181.7515153231.9331.753015H8(H9(0.0390)))))Ra=1.6Ra=3.2Ra=6.3Ra=12.5Ra=250.0620H10(H12(H12(实心毛坯0.100.2100.180④确定M8螺纹孔工序余量、工序尺寸、工序公差及表面粗糙度：工序名称攻丝M8钻

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-)-毛坯实心毛坯⑤钻4×φ11孔用d=11钻头一次完成

⑥锪4×φ16孔用d=16钻头一次完成，保证锪孔深10mm6、机械加工工序卡见工序卡附件7、夹具设计7.1专用夹具设计

1、专用夹具的基本要求

（1）、稳定地保证工件的加工精度专用夹具要有合理的定位方案，必要时进行定位分析和计算，同时要合理地确定夹紧力三要素，尽量减少因加压、切削、振动所产生的变形，这是对专用夹具设计的最基本要求。

（2）、提高生产率，降低成本，提高经济性根据工件生产批量的大小，设计不同结构的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产率。夹具设计时要力求结构简单，尽量采用标准元件，经缩短设计和制造周期，降低夹具制造成本，提高经济性。

（3）、操作方便、省力和安全有条件时尽可能采用气动、液压等机动夹紧机构，同时，要从结构上合格证操作的安全性，必要时要设计和配备安全防护装置。

（4）有良好的结构工艺性设计的夹具应有便于制造、检验、装配、调整和维修等。

在上述的基本要求下，为了提高劳动生产率，保证加工精度，降

低劳动强度，故在钻孔系4×φ11mm和4×φ16mm时需要设计专用夹具。本夹具将用于摇臂钻床，刀具为φ11mm的麻花钻和φ16mm的锪钻，对工件的四个孔系依次进行钻孔加工和锪钻加工。7.2定位基准的选择

由零件图可知，该零件可以底面的两个支承钉作为定位基准，限制加工工件的一个自由度，以心轴限制加工工件的5个自由度，台阶面限制加工工件的三个自由度，从而保证工件在加工方向上具有确定的加工位置。7.3定位误差分析

（1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为心轴，该心轴的尺寸与其相配合的孔的基本尺寸相同，即32mm，但是由于心轴的加工尺寸一般偏大，因此，由心轴所产生的定位误差可以忽略不计。

（2）定位误差的确定。该加工工序的定位误差主要是由中心孔的制造误差而引起的，不存在工序基准不重合而产生的定位误差。7.4专用夹具的制造

因零件重量不算很重，不需要对夹具进行力学静应力拉抗强度分析和疲劳分析，此夹具简单易做，选用HT150铸造夹具体，然后加工，精度要求为IT8级。

7.5装配图、零件图（见附图）7.6夹具的操作方法及注意事项

（1）从φ32孔装入零件，装入零件后，检查其装夹是否正确，特别

注意其粗糙度为Ra1。6mm的前端面朝向里面，靠紧定位心轴，装夹的正确性直接影响4×φ11和4×φ16孔系的加工。（2）钻模板不能受大载荷外力的重压。

（3）采用固定钻套，钻套长度离钻孔上表面大概10mm。（4）当工件在摇臂钻床上加工时，拖动手柄方便操作。

设计总结

在这次课程设计过程中，让我回顾了过去所学的东西，也学会了以前不懂的东西，在设计的过程中虽然经历千辛万苦，但是那是值得的。虽然在设计过程中遇到好多的问题，但经过与同学的探讨，并在老师的指导，再加上自己翻阅手册，设计参考书，问题就一一地解决。通过这次课程设计，我懂得了如何设计一个中等复杂程度的零件夹具，对中等复杂程度的零件的加工流程、加工工艺卡片的编写有了一定的认识和了解，能把书本知识很好地运用，为我今后从的毕业设计打好基础。

参考文献

1．吴雄彪主编，机械制造技术课程设计，浙江大学出版社，201*年1月

2．黄健求主编，机械制造技术基础，机械工业出版社，201*.113、朱冬梅、胥北澜主编，画法几何及机械制图，北京：高等教育出版社，201*.12

4。王凡主编，实用机械制造工艺手册，北京：机械工业出版社201*.5

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