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1、设计说明书 题 目 刹车支架的工艺工装设计 系 名：_机械系_专业班级：_机电04_学生姓名：_学 号：_ _指导教师姓名：_指导教师职称：_ 二一年 八 月 二十二 日摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。刹车支架的加工工艺规程及其钻、扩、铰14H9、16H9与铣A向面的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进
2、行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：切削用量 夹紧 定位 误差。全套图纸，加153893706ABSTRCTThe design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuri
3、ng and other aspects of knowledge.The brake bracket processing procedure and drilling, expanding, hinge with 14H9, 16H9 and A were to face milling fixture design is to include parts machining process design, process design and fixture design in three parts. In the design process should first of all
4、parts for analysis, to understand the parts of the process to design a rough structure, and choose the good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of the process step size calculation, is the key to decide the process equipment and cutting parameters; th
5、en special fixture design, selection and design of a jig for the various components, such as positioning devices, clamping elements, a guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is produced when the positioning error analysis, fixture structure
6、 rationality and deficiency, and later in the design of improved.Key words : cutting clamping and positioning error.目 录序言11、 零件分析22、 工艺规程设计32.1确定毛坯的制造形式 32.2基面的选择传 42.3制定工艺路线 42.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 62.5确定切削用量及基本工时 63、 专用夹具设计 163.1问题的提出 163.2定位基准的选择 163.3定位元件的设计 163.4切削力及夹紧力计算 163.5夹具设计及操作简要说明 16总 结
7、18致 谢19参考文献 20序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。刹车支架的加工工艺规程及其钻孔与铣面的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹
8、紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计，钻孔的夹具用三块支承板，一圆柱销，一支承钉来实现工件的定位，夹紧则是由铰链压板来完成，导向则是由快换钻套，钻套用衬套，钻模板，钻套螺钉等组成，引导钻头对中；铣面夹具则是由一面，一圆柱销，一削边销来实现工件的定位，夹紧由两移动压板来完成，与工件加工面之间的位置则是由对刀块、塞尺来实现，与工作台之间的导向则是由两个定向键来实现。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。1、零件的分析刹车支架的作用是用来支承工件。 2、工艺规程的设计 2.1 、确定毛坯的的制造形式刹车支架零件材料为 HT200，
9、硬度选用175-255HBS，毛坯重约1Kg。生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1.5070的面，表面粗糙度为6.3，需要二步加工方能满足要求，粗铣精铣，查机械设计手册，表28得 粗铣 单边余量 Z=0.7精铣 单边余量 Z=0.32、20、32的端面，表面粗糙度为12.5，只需一步铣削即可满足要求，查机械设计工艺手册，表2-10得 单边余量 Z=1.03. A向面，表面粗糙度为12.5，只需一步铣削即可满足要求，查机械设计工艺手册，表2-8得 单边余量 Z=1.04、B向面，表面粗糙度为
10、12.5，只需一步铣削即可满足要求，查机械设计工艺手册，表2-8得 单边余量 Z=1.0铰 单边余量 Z=0.15.14H9孔及16H9孔，需要三步加工方能满足精度要求，钻扩铰，查机械设计工艺手册，表36得14H9孔的余量钻 单边余量 Z=6.0扩 单边余量 Z=0.916H9孔的余量钻 单边余量 Z=6.0扩 单边余量 Z=1.9铰 单边余量 Z=0.16、两个宽12的槽，铸造成实心，铣削即可满足要求。7、不加工表面的毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。毛坯图如下：2.2 、基准的选择 （1）、 粗基准的的选择 根据粗基准的选择原则，选20、32端面作为粗
11、基准（2） 、精基准的选择 主要考虑的是基准的重合问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。以直径为16和14的孔作为精基准。2.3 、制订工艺路线（1）、工艺路线方案一：工序10：铸造工序20：退火工序30：铣5070的面工序40：铣20、30的端面工序50：钻、扩、铰14H9、16H9孔工序60：铣A向面工序70：铣B向面工序 80：铣两个宽12的槽工序 90：钻、攻A向面上的M8-7H螺纹工序100：钻、攻A向面上的M8-7H螺纹工序 110：清洗去毛刺工序120: 验收工序130：入库（2）、工艺路线方案二：工序10：铸造工序20：退火工序30：铣5070的面工序40：铣20
12、、30的端面工序50：铣A向面工序60：铣B向面工序70：钻、扩、铰14H9、16H9孔工序 80：铣两个宽12的槽工序 90：钻、攻A向面上的M8-7H螺纹工序100：钻、攻A向面上的M8-7H螺纹工序 110：清洗去毛刺工序120: 验收工序130：入库（3）、工艺方案的分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案二是先加工所有的面，然后加工孔。而方案一则把14H9孔和16H9孔的加工放到了前面，这样做为后序的加工的提供了定位基准，简化了夹具的设计，相比较而言，我们选取方案一：具体的工艺过程如下：工序10：铸造工序20：退火工序30：铣5070的面工序40：铣20、30的端面工序50：钻、扩、铰
13、14H9、16H9孔工序60：铣A向面工序70：铣B向面工序 80：铣两个宽12的槽工序 90：钻、攻A向面上的M8-7H螺纹工序100：钻、攻A向面上的M8-7H螺纹工序 110：清洗去毛刺工序120: 验收工序130：入库2.4 、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“刹车支架”零件材料为铸铁，毛坯的重量约为1Kg，生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1.5070的面，表面粗糙度为6.3，需要二步加工方能满足要求，粗铣精铣，查机械设计手册，表28得 粗铣 单边余量 Z=0.7精铣 单边余量 Z=0.32、20、32的端面，表面粗糙度为12.5，只需一步铣削即可满足要求，查机械设计工
14、艺手册，表2-10得 单边余量 Z=1.03. A向面，表面粗糙度为12.5，只需一步铣削即可满足要求，查机械设计工艺手册，表2-8得 单边余量 Z=1.04、B向面，表面粗糙度为12.5，只需一步铣削即可满足要求，查机械设计工艺手册，表2-8得 单边余量 Z=1.0铰 单边余量 Z=0.15.14H9孔及16H9孔，需要三步加工方能满足精度要求，钻扩铰，查机械设计工艺手册，表36得14H9孔的余量钻 单边余量 Z=6.0扩 单边余量 Z=0.916H9孔的余量钻 单边余量 Z=6.0扩 单边余量 Z=1.9铰 单边余量 Z=0.16、两个宽12的槽，铸造成实心，铣削即可满足要求。7、不加工表
15、面的毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。2.5、确定切削用量及基本工时工序10：铸造工序20：退火工序30：铣5070端面工步一：粗铣5070端面1. 选择刀具刀具选取端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度2） 决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取4753） 计算工时切削工时：，则机动工时为工步二：精铣5070端面1. 选择刀具刀具选取端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工精度相对较高，故分两次（即粗铣、精铣）完成，则
16、2） 决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取4753） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序40：铣20、32端面1. 选择刀具刀具选取立铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度2） 决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取6753） 计算工时切削工时：，则机动工时为总的工时：T=2t=0.519min工序50：钻、扩、铰14H9、16H9孔工步一钻孔至12确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工
17、12孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：扩孔利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步3：铰孔根据参考文献表2-25，得查参考文献表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为工步四：钻孔至12确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工1
18、2孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步五：扩孔利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步六：铰孔根据参考文献表2-25，得查参考文献表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为工序60：铣A向面1. 选择刀具刀具选取立铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量
19、1） 决定铣削深度2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw根据表查出 ，则按机床标准选取675 3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序70：铣B向面1. 选择刀具刀具选立铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw根据表查出 ，则按机床标准选取550 3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序 80：铣两个宽12的槽1.刀具选取立铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为
20、为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取650当650r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时： ，则机动工时为总的时间T=2t=2.123min表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216工序 90：钻、攻A向面上的M8-7H螺纹工步一：钻M8-7H的螺纹底孔6.7 选用高速钢锥柄麻花钻（工艺查得（切削表2.15）=760.5r/min按机床选取n=750r/min基本工时：工步二：攻螺纹M8mm 选择M8mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 按机床选取n=275r/min 基本工时：t=0.037（min）工序 100：钻、攻B向面上的M6-7H螺纹工步一
21、：钻M6-7H的螺纹底孔5.1 选用高速钢锥柄麻花钻（工艺查得（切削表2.15）=999.1r/min按机床选取n=950r/min基本工时：工步二：攻螺纹M6mm 选择M6mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 n=398.1(r/min) 按机床选取n=375r/min基本工时：t=0.022（min）工序 110：清洗去毛刺工序120: 验收工序130：入库3、 专用夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。有老师分配的任务，我被要求设计工序60：铣A向面的夹具设计，选用机床：X51立式铣床。3.1 问题的提出 本夹具主要用于铣基A向面，属于工序60
22、，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度。3.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。14H9孔与16H9孔已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的14H9孔与16H9孔作为定位
23、基准，采用一圆柱销、一削边销来定位，即经典的“一面两销”。3.3 切削力及夹紧力计算 （1）刀具： 采用立铣刀 20mm 机床： X51立式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=928.5N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=8mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力
24、幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力3.4 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示：图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D18-0
25、.011-0.02725125126.817+0.0236对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成A向面的加工，所以选用圆形对刀块。圆形对刀块的结构和尺寸如图所示：塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC2-0.0060.253.5 夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了铰链压板的夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结
26、构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用铰链压板的夹紧机构。夹具装配图如下夹具体附图如下总 结设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实
27、践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次设计虽然只有三个月时间，但在这三个月时间中使我对这次设计有了很深的体会。 这次设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时
28、巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老
29、师再次表示忠心的感谢！致 谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献1机械加工工艺手册 李洪 主编 2机床夹具设计手册 东北重型机械学院 等编 3机械制造工艺学 郑修本 冯冠大主编4机床夹具设计 刘友才，肖继德 主编5机械设计课程设计手册 吴宗泽，罗圣国主编6金属切削机床夹具图册 南京市机械研究所主编7机械零件设计手册 冶金工业出版社
