底座加工工艺及其夹具设计.docx

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1、底座加工工艺及其夹具设计 目 录 目 录 .1 第1章 引言 .2 第2章 零件分析 .3 2.1 零件的作用 .3 2.2 零件的工艺分析 .3 第3章 工艺规程设计 .4 3.1 确定毛坯的制造形式 .4 3.2 毛坯的设计 .4 3.3 选择定位基准 .5 3.3.1 精基准的选择 .5 3.3.2 粗基准的选择 .6 3.4 制定工艺路途 .7 3.4.1 工艺路途 .7 第4章 确定切削用量及基本工时 .9 第5章 夹具设计 .17 5.1 设计夹具的目的 .17 5.2 本课题夹具设计 .17 5.3 问题的提出 .17 5.4 定位基准的选择 .17 5.5 切削力及夹紧力计算

2、.18 5.6 定位误差分析 .19 5.7 夹具设计及操作简要说明 .19 设计小结.20 参考文献.21 第1章 引言 随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、困难的型面和某些具有特别要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形态困难的零件加工的生产率及加工精度。特殊是计算方法和计算机技术的快速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。 “工欲善其事，必先利其器。” 工具是人类文明进步

3、的标记。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍旧非常显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着干脆的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。 底座的加工工艺规程及其铣侧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，夹紧以及工艺路途支配，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。 本次设计也要培育自己的自学与创新实力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及学

4、问面广。所以在设计中既要留意基本概念、基本理论，又要留意生产实践的须要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 2 第2章 零件分析 2.1 零件的作用 图2.1 零件图 底座是一种基础零件，是整个机械装置的主体，起密封、定位的作用，因此，对于关键联接部位要求加工精度比较高。 2.2 零件的工艺分析 底座零件的材料为HT150，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压。但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。 零件有2组加工面他们有位置度要求。以下是本零件须要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： (1) 一组是以底面为基准的加工面，这组面主要是下底面，U形槽及其凸台，尺寸90所对

5、应的两侧面，尺寸50所对应的两侧面。 (2) 以13孔为基准的加工面，这组加工面主要是弧形槽，R2槽。 3 第3章 工艺规程设计 3.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为HT150，由于零件为10000件/年，属于中批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采纳机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应当的。 3.2 毛坯的设计 底座零件材料为 HT150，毛坯重约5Kg。生产类型为成批生产，采纳砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。 依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.底座的下端面 该底座的下端

6、面粗糙度都是6.3，只要进行铣加工就能满意光滑度要求。依据资料可知，选取加工余量等级为G，选取尺寸公差等级为9级。 所以依据相关资料和阅历可知，底座的下端面的单边余量为2mm，符合要求。 2.U形槽及其凸台 U形槽凸台表面粗糙度为12.5，只要粗铣即可满意要求，其加工余量为2mm, U形槽表面粗糙度为12.5，只要粗铣即可满意要求，其加工余量为2mm, 3.尺寸90所对应的两侧面，尺寸50所对应的两侧面 尺寸90所对应的两侧面表面粗糙度为6.3，经过粗铣加工即可以，选用单边余量为2mm。 尺寸50所对应的两侧面表面粗糙度为1.6，需经过精加工，选用单边余量为2mm。 依据上述原始资料及加工工艺

7、，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的详细形态和尺寸见图3.1“底座”零件毛坯简图。 图3.1“底座”零件毛坯图 3.3 选择定位基准 正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证零件加工精度的关键。 定位基准分为精基准、粗基准和协助基准。在最初加工工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准(粗基准)。在后续工序中，则运用已加工表面作为定位基准(精基准)。 在制定工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各个表面加工出来，然后再考虑选择合适的粗基准把精基准面加工出来。另外，为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，可在工件

8、上某部位作一协助基准，用以定位。应从零件的整个加工工艺过程的全局动身，在分析零件的结构特点、设计基准和技术要求的基础上，依据粗、精基准的选择原则，合理选择定位基准。 3.3.1 精基准的选择 “基准重合”原则 应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准，即“基准重合”的原则。这 5 样可以避开因基准不重合而引起的误差。 “基准统一”原则 应选择多个表面加工时都能运用的定位基准作为精基准，即“基准统一”的原则。 这样便于保证各加工表面间的相互位置精度，避开基准变换所产生的误差，并简化夹具的设计制造工作。 “互为基准”原则 当两个表面的相互位置精度及其自身的尺寸与形态精度都要求很高时，可采纳这两个表

9、面互为基准，反复多次进行精加工。 “自为基准”原则 在某些要求加工余量尽量小而匀称的精加工工序中，应尽量选择加工表面本身作为定位基准。 此外，精基准的选择还应便于工件的装夹与加工，削减工件变形及简化夹具结构。须要指出的是，上述四条选择精基准的原则，有时是相互冲突的。例如，保证了基准统一就不肯定符合基准重合等等。在运用这些原则时，要详细状况详细分析，以保证主要技术要求为动身点，合理选用这些原则。 对于精基准而言，主要应当考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，进行尺寸换算，这在以后还要特地计算，此处不再重复。 3.3.2 粗基准的选择 若工件必需首先保证某重要表面的加工余量匀称，则应选

10、该表面为粗基准。 在没有要求保证重要表面加工余量匀称的状况下，若零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准。这样可使这个表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面，致使工件报废。 在没有要求保证重要表面加工余量匀称的状况下，若零件有的表面不须要加工时，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。若既需保证某重要表面加工余量匀称，又要求保证不加工表面与加工表面的位置精度，则仍按本原则处理。 选作粗基准的表面，应尽可能平整和光滑，不能有飞边、浇口、冒口及其 6 他缺陷，以便定位精确，装夹牢靠。 粗基准在同一尺寸方向上通常只允许运用一次，否则定位误差太

11、大。但是，当毛坯是精密铸件或精密锻件，毛坯质量高，而工件加工精度要求又不高时，可以重复运用某一粗基准。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，底座零件还算比较规则，所以粗基准简单选择。为了保证底面及其它加工表面的位置精度的要求，选择底座底面作为粗基准，加工出U形槽凸台面，再以U形槽凸台面精加工出底面，然后以此为精基准，加工其它表面。 3.4 制定工艺路途 3.4.1 工艺路途 制订工艺路途的动身点，应当是使零件的几何形态、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采纳万能型机床配以专用夹具，并尽

12、量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 方案一 工序：铸造 工序：时效处理 工序：以底面为粗基准，铣U形槽凸台面。 工序：铣底面 工序：铣U形槽 工序：铣尺寸90两端面 工序：粗铣尺寸50工序：钻孔13 工序：铣弧形槽 工序X：铣R2槽 工序XI：检验 方案二 +0.0250两端面，精铣尺寸50 +0.0250两端面 7 工序：铸造 工序：时效处理 工序：粗铣底面 工序：铣U形槽凸台面 工序：精铣底面 工序：铣U形槽， 工序：铣尺寸90两端面， 工序：钻孔13 工序：粗铣尺寸50工序X：铣弧形槽 工序XI：铣R2槽 工序XII：检验 工艺方案一和方案

13、二的区分在于方案一工序比较集中，方案二工序比较分散，工序集中比较利于中小批量生产，工序分散适合大批量工业化生产，在本设计中，选用工序集中，并配以较多的专用夹具，比较合适，因此，本工艺设计选用方案一。 +0.0250两端面，精铣尺寸50 +0.0250两端面 8 第4章 确定切削用量及基本工时 工序：以底面为粗基准，铣U形槽凸台面 1.选择刀具及机床 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采纳YG8，机床采纳X5028立式铣床 ap=2mm，d0=30mm，v=42.5m/min，z=3。 2.确定铣削用量。 1）确定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 ap=2mm 2）确定每次进给量及切削

14、速度 依据X5028型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 依据表查出 fZ=0.2mm/齿，则 ns=1000v100042.5=451r/min pdp30按机床标准选取nw475r/min v=当nw475r/min时 pdnw1000=p304751000=44.75m/min fm= fZznW=0.23475=285mm/min 3）计算工时 切削工时：l=47mm，l1=9mm，l2=3mm，则机动工时为 tm=l+l1+l247+9+3=0.18min.nwf285两个凸台，2tm=20.18=0.36min 工序：铣底面 9 1.选择刀具及机床 刀具选取不重磨损硬

15、质合金端铣刀，刀片采纳YG8，机床采纳X5028立式铣床 ap=2mm，d0=130mm，v=42.5m/min，z=8。 2.确定铣削用量。 1）确定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 ap=2mm 2）确定每次进给量及切削速度 依据X5028型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 依据表查出 fZ=0.2mm/齿，则 ns=1000v100042.5=104r/min pdp130按机床标准选取nw118r/min v=当nw104r/min时 pdnw1000=p1301181000=48.17m/min fm= fZznW=0.28104=166mm/min 3）计算

16、工时 切削工时：l=152mm，l1=9mm，l2=65mm，则机动工时为 tm=工序：铣U形槽 1.选择刀具及机床 l+l1+l2152+9+65=1.36min.nwf166刀具选取不重磨损硬质合金圆周铣刀，刀片采纳YG8，机床采纳X61W万能铣床 ap=1mm，d0=120mm，v=42.5m/min，z=20。 10 2.确定铣削用量。 1）确定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 ap=1mm 2）确定每次进给量及切削速度 依据X5028型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 依据表查出 fZ=0.1mm/齿，则 ns=1000v100042.5=112.8r/min

17、 pdp120按机床标准选取nw125r/min v=当nw125r/min时 pdnw1000=p1201251000=51m/min fm= fZznW=0.120125=250mm/min 3）计算工时 切削工时：l=37mm，l1=10mm，则机动工时为 tm=l+l1+l237+10=0.188min.nwf250两个U形槽，2tm=20.188=0.376min 工序：铣尺寸90两端面 1.选择刀具及机床 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采纳YG8，机床采纳X5028立式铣床 ap=2mm，d0=60mm，v=42.5m/min，z=6。 2.确定铣削用量。 1）确定铣削深度

18、因为加工余量不大，一次加工完成 ap=2mm 2）确定每次进给量及切削速度 依据X5028型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 依据表查出 fZ=0.2mm/齿，则 ns=1000v100042.5=225r/min pdp60按机床标准选取nw235r/min v=当nw235r/min时 pdnw1000=p602351000=44.3m/min fm= fZznW=0.26235=282mm/min 3）计算工时 切削工时：l=98mm，l1=9mm，l2=30mm，则机动工时为 tm=铣两个面， l+l1+l298+9+30=0.486min. nwf2822tm=20.

19、486=0.972min. +0.0250工序：粗铣尺寸50粗铣尺寸50+0.0250两端面，精铣尺寸50 +0.0250两端面 两端面 1.选择刀具及机床 刀具选取不重磨损硬质合金圆周铣刀，刀片采纳YG8，机床采纳X5028立式铣床 ap=1.5mm，d0=49mm，v=42.5m/min，z=6。 2.确定铣削用量。 1）确定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 ap=1.5mm 12 2）确定每次进给量及切削速度 依据X5028型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 依据表查出 fZ=0.2mm/齿，则 ns=1000v100042.5=276r/min pdp49按机床

20、标准选取nw300r/min v=当nw300r/min时 pdnw1000=p493001000=46.16m/min fm= fZznW=0.26300=360mm/min 3）计算工时 切削工时：l=98mm，l1=9mm，l2=30mm，则机动工时为 tm=精铣尺寸50+0.0250l+l1+l298+9+30=0.38min. nwf360两端面 1.选择刀具及机床 刀具选取不重磨损硬质合金圆周铣刀，刀片采纳YG8，机床采纳X5028立式铣床 ap=0.5mm，d0=50mm，v=42.5m/min，z=6。 2.确定铣削用量。 1）确定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 ap

21、=0.5mm 2）确定每次进给量及切削速度 依据X5028型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 依据表查出 fZ=0.2mm/齿，则 ns=1000v100042.5=276r/min pdp4913 按机床标准选取nw300r/min v=当nw300r/min时 pdnw1000=p503001000=47m/min fm= fZznW=0.26300=360mm/min 3）计算工时 切削工时：l=98mm，l1=9mm，l2=30mm，则机动工时为 tm=工序：钻孔13 l+l1+l298+9+30=0.38min. nwf360机床：Z550立式钻床 刀具：依据机械加工

22、工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻13 1)进给量 取f=0.13mm/r 2)切削速度 V=2434m/min.取V=30m/min 3)确定机床主轴转速 ns= 1000vc100030735r/min = p13pdw与735r/min相近的机床转速为735r/min。现选取nw=735r/min。 所以实际切削速度vc= pdn5p137351000= 1000=1.34m/min 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 tm=l+l1+l2 ;其中l=20mm; l1=4mm; l2=3mm; nWftm=2（ l+l1+l220+4+3） =2（）=0.282(min) nwf

23、7350.13工序：铣弧形槽 1.选择刀具及机床 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采纳YG8，机床采纳X5028立式 14 铣床 ap=2mm，d0=13mm，v=42.5m/min，z=2。 2.确定铣削用量。 1）确定铣削深度 因为加工余量不大，10次加工完成 ap=2mm 2）确定每次进给量及切削速度 依据X5028型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 依据表查出 fZ=0.2mm/齿，则 ns=1000v100042.5=1041r/min pdp13按机床标准选取nw950r/min v=当nw950r/min时 pdnw1000=p139501000=38.779

24、m/min fm= fZznW=0.22950=380mm/min 3）计算工时 切削工时：l=30.37mm则机动工时为，十次走刀 tm=lnwf10=30.3710=3.2min.380加工两个2tm=23.2=6.4min 工序X：铣R2槽 1.选择刀具及机床 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采纳YG8，机床采纳X5028立式铣床 ap=2mm，d0=4mm，v=42.5m/min，z=2。 15 2.确定铣削用量。 1）确定铣削深度 因为加工余量不大，2次加工完成 ap=2mm 2）确定每次进给量及切削速度 依据X5028型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 依据表查

25、出 fZ=0.2mm/齿，则 ns=1000v100042.5=3383r/min pdp4按机床标准选取nw1180r/min v=当nw1180r/min时 pdnw1000=p411801000=14.82m/min fm= fZznW=0.221180=472mm/min 3）计算工时 切削工时：l=10mm则机动工时为，2次走刀 tm=lnwf2=102=0.04min.47216 第5章 夹具设计 5.1 设计夹具的目的 在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷、热工艺过程中，运用着大量的夹具。所谓夹具就是一切用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或者检测的装置。在

26、机械制造中采纳大量的夹具，机床夹具就是夹具中的一种。它装在机床上，使工件相对刀具与机床保持正确的相对位置，并能承受切削力的作用。机床夹具的作用主要有以下几个方面：较简单、较稳定地保证加工精度，因为用夹具装夹工件时，工件相对机床（刀具）的位置由夹具来保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较简单、较稳定地保证工件的加工精度；提高劳动生产率，因为采纳夹具后，工件不须要划线找正，装夹也便利快速，显著地削减了协助时间，提高了劳动生产率；扩大机床的运用范围，因为运用专用夹具可以变更机床的用途、扩大机床的运用范围，例如，在在车床或摇臂转床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；改善劳动条件、保证生

27、产平安，因为运用专用机床夹具可以减轻工人的劳动强度、改善劳动条件，降低对工人操作技术水平的要求，保证平安。 5.2 本课题夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，须要设计专用夹具。由指导老师的安排，确定设计第工序：铣尺寸90两端面。 5.3 问题的提出 本夹具主要用于铣尺寸90两端面，铣面之前，底面与U形槽已加工出来，本道工序加工精度要求不是很高，为此，本夹具主要考虑如何提高生产效率。 5.4 定位基准的选择 拟定加工路途的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必需合理，否则将干脆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途不合理，

28、或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的 17 加工精度（特殊是位置精度）要求。因此我们应当依据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求动身，合理选择定位基准。 此道工序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。我们采纳已加工的底面、和U形槽为定位基准，用底面、定位销和肯定位挡销限制工件六个自由度，为了提高加工效率，缩短协助时间，确定用简洁的螺母压板作为夹紧机构。 5.5 切削力及夹紧力计算 刀具： 高速钢端铣刀 60mm z=6 机床： x5028型立式铣床 由3 所列公式 得 F=CFapXFqfzzaeFzyu d0V

29、nwF 查表 9.48 得其中： 修正系数kv=1.0 CF=30 qF=0.8 3XF=1.0 yF=0.6 5uF=0.83 aP= 2z=6 wF=0 代入上式，可得 F=1889.4N 因在计算切削力时，须把平安系数考虑在内。 平安系数 K=K1K2K3K4 其中：K1为基本平安系数1.5 K2为加工性质系数1.1 K3为刀具钝化系数1.1 K4 为断续切削系数1.1 所以 F=KF=3772N （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由N(f1+f2)=KF 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取f1=f2=0.25 F=Pz+G G为工件自重 N=F=7544N f1+f2由于7544N不

30、是很大，经校核： 满意强度要求，夹具平安牢靠， 5.6 定位误差分析 本工序对面加工精度要求不高，采纳本夹具能满意加工要求。 5.7 夹具设计及操作简要说明 在设计夹具时，应当留意提高劳动生产率避开干涉。应使夹具结构简洁，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压板夹紧方式。本工序为切削力较大，手动夹紧就能达到本工序的要求，但是要留意拧到位。本夹具的最大优点就是结构简洁紧凑。 设计小结 课程设计是培育学生综合运用所学学问、发觉、提出、分析和解决实际问题，熬炼实践实力的重要环节，是对学生实际工作实力的详细训练和考察过程。 通过本次课程设计，不仅巩固了以前所学过的学问，而且学到

31、了许多在书本上所没有学到过的学问。对我来说，收获最大的是那些分析和解决问题的方法与实力。在整个设计过程中，我发觉像我们这些学生最缺少的是阅历，没有感性的相识，空有理论学问，有些东西很可能与实际脱节。此次设计须要我们将学过的相关学问都系统地联系起来，从中暴露出自身的不足，以待改进。通过此次设计，我懂得了只有理论学问是远远不够的，只有把所学的理论学问与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手实力和独立思索的实力。 在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重。在设计的过程中也发觉了自己的不足之处：对以前所学过的学问理解得不够深刻，驾驭得不够坚固，比如说不懂公差的确

32、定、工时定额怎么计算、夹紧机构的详细应当怎么设计等等。通过此次设计，又把以前所学过的学问重温了一次。 这次课程设计使我受益匪浅，为我今后的学习和工作打下了一个坚实而良好的基础。在此诚心感谢老师和同学的帮助和指导。 参考文献 1 艾兴、肖诗纲.切削用量简明手册.机械工业出版社，1994年.2 李益民.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社，1994年.3 哈尔滨工业高校、上海工业高校.机床夹具设计.上海科学技术出版社，1983年.4 东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工高校.机床夹具设计手册.上海科学技术出版社，1990年.5 郭宗连、秦宝荣.机械制造工艺学.中国建材工业出版社，199

33、7年.6 冯道.机械零件切削加工工艺与技术标准好用手册.安徽文化音像出版社，2003 7 马贤智.机械加工余量与公差手册.中国标准出版社，199412 8 王光斗.机床夹具设计手册.上海科学技术出版社，20028 21 22 27 底座加工工艺及其夹具设计 底座加工工艺及其夹具设计 顶尖套数控加工及其夹具设计.(DOC) 扇形件加工工艺及夹具设计正规版 轴类零件加工工艺及夹具设计 皮带轮加工工艺及插键槽专用夹具设计 皮带轮加工工艺及插键槽专用夹具设计 特型柱销加工工艺及夹具设计分析论文 轴套零件的机械加工工艺规程和夹具设计 11机制工艺及夹具设计 本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第30页 共30页第 30 页 共 30 页第 30 页 共 30 页第 30 页 共 30 页第 30 页 共 30 页第 30 页 共 30 页第 30 页 共 30 页第 30 页 共 30 页第 30 页 共 30 页第 30 页 共 30 页第 30 页 共 30 页