底座加工工藝及其夾具設(shè)計

目錄1第1章引言.....................................................................................................................................2第2章零件分析.............................................................................................................................32.1零件的作用.......................................................................................................................32.2零件的工藝分析...............................................................................................................3第3章工藝規(guī)程設(shè)計.....................................................................................................................43.1確定毛坯的制造形式.......................................................................................................43.2毛坯的設(shè)計.......................................................................................................................43.3選擇定位基準...................................................................................................................53.3.1精基準的選擇.......................................................................................................53.3.2粗基準的選擇.......................................................................................................63.4制定工藝路線...................................................................................................................73.4.1工藝路線...............................................................................................................7第4章確定切削用量及基本工時.................................................................................................9第5章夾具設(shè)計...........................................................................................................................175.1設(shè)計夾具的目的.............................................................................................................175.2本課題夾具設(shè)計.............................................................................................................175.3問題的提出.....................................................................................................................175.4定位基準的選擇.............................................................................................................175.5切削力及夾緊力計算.....................................................................................................185.6定位誤差分析.................................................................................................................195.7夾具設(shè)計及操作簡要說明.............................................................................................19設(shè)計小結(jié).........................................................................................................................................20參考文獻.........................................................................................................................................21精選文庫第1章引言隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機械制造工藝正向著高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復(fù)雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進步，使工藝過程的自動化達到了一個新的階段?！肮び破涫?，必先利其器?！惫ぞ呤侨祟愇拿鬟M步的標志。自 20世紀末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質(zhì)量、 生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中， 夾具都是重要的工藝裝備。底座的加工工藝規(guī)程及其銑側(cè)面的夾具設(shè)計是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計?！?2精選文庫第2章零件分析2.1零件的作用圖2.1零件圖底座是一種基礎(chǔ)零件，是整個機械裝置的主體，起密封、定位的作用，因此，對于關(guān)鍵聯(lián)接部位要求加工精度比較高。2.2零件的工藝分析底座零件的材料為HT150，灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓。但灰鑄鐵的鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良。零件有2組加工面他們有位置度要求。以下是本零件需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：一組是以底面為基準的加工面，這組面主要是下底面，U形槽及其凸臺，尺寸90所對應(yīng)的兩側(cè)面，尺寸50所對應(yīng)的兩側(cè)面。以Φ13孔為基準的加工面，這組加工面主要是弧形槽，R2槽?！?3精選文庫第3章工藝規(guī)程設(shè)計3.1確定毛坯的制造形式零件材料為HT150，由于零件為 10000件/年，屬于中批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為 2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。3.2毛坯的設(shè)計底座零件材料為HT150，毛坯重約5Kg。生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，采用砂型鑄造，機械翻砂造型，2級精度組。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，對毛坯初步設(shè)計如下：底座的下端面該底座的下端面粗糙度都是6.3，只要進行銑加工就能滿足光潔度要求。根據(jù)資料可知，選取加工余量等級為G，選取尺寸公差等級為9級。所以根據(jù)相關(guān)資料和經(jīng)驗可知，底座的下端面的單邊余量為 2mm，符合要求。U形槽及其凸臺U形槽凸臺表面粗糙度為12.5，只要粗銑即可滿足要求，其加工余量為2mm,U形槽表面粗糙度為12.5，只要粗銑即可滿足要求，其加工余量為2mm,尺寸90所對應(yīng)的兩側(cè)面，尺寸50所對應(yīng)的兩側(cè)面尺寸90所對應(yīng)的兩側(cè)面表面粗糙度為 6.3，經(jīng)過粗銑加工即可以，選用單邊余量為2mm。尺寸50所對應(yīng)的兩側(cè)面表面粗糙度為 1.6，需經(jīng)過精加工，選用單邊余量為2mm。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，確定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，這樣毛坯的尺寸就可以定下來了，毛坯的具體形狀和尺寸見圖 3.1“底座”零件毛坯簡圖?！?4精選文庫圖3.1“底座”零件毛坯圖3.3選擇定位基準正確地選擇定位基準是設(shè)計工藝過程的一項重要內(nèi)容，也是保證零件加工精度的關(guān)鍵。定位基準分為精基準、粗基準和輔助基準。在最初加工工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準(粗基準)。在后續(xù)工序中，則使用已加工表面作為定位基準(精基準)。在制定工藝規(guī)程時，總是先考慮選擇怎樣的精基準以保證達到精度要求并把各個表面加工出來，然后再考慮選擇合適的粗基準把精基準面加工出來。另外，為了使工件便于裝夾和易于獲得所需加工精度，可在工件上某部位作一輔助基準，用以定位。應(yīng)從零件的整個加工工藝過程的全局出發(fā)，在分析零件的結(jié)構(gòu)特點、設(shè)計基準和技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)粗、精基準的選擇原則，合理選擇定位基準。3.3.1 精基準的選擇①“基準重合”原則應(yīng)盡量選用被加工表面的設(shè)計基準作為精基準，即“基準重合”的原則。這— 5精選文庫樣可以避免因基準不重合而引起的誤差。②“基準統(tǒng)一”原則應(yīng)選擇多個表面加工時都能使用的定位基準作為精基準，即“基準統(tǒng)一”的原則。這樣便于保證各加工表面間的相互位置精度，避免基準變換所產(chǎn)生的誤差，并簡化夾具的設(shè)計制造工作。③“互為基準”原則當兩個表面的相互位置精度及其自身的尺寸與形狀精度都要求很高時，可采用這兩個表面互為基準，反復(fù)多次進行精加工。④“自為基準”原則在某些要求加工余量盡量小而均勻的精加工工序中，應(yīng)盡量選擇加工表面本身作為定位基準。此外，精基準的選擇還應(yīng)便于工件的裝夾與加工， 減少工件變形及簡化夾具結(jié)構(gòu)。需要指出的是，上述四條選擇精基準的原則，有時是相互矛盾的。例如，保證了基準統(tǒng)一就不一定符合基準重合等等。 在使用這些原則時，要具體情況具體分析，以保證主要技術(shù)要求為出發(fā)點，合理選用這些原則。對于精基準而言，主要應(yīng)該考慮基準重合的問題，當設(shè)計基準與工序基準不重合時，進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。3.3.2 粗基準的選擇①若工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應(yīng)選該表面為粗基準。②在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件上每個表面都要加工，則應(yīng)以加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可使這個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，致使工件報廢。③在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件有的表面不需要加工時，則應(yīng)以不加工表面中與加工表面的位置精度要求較高的表面為粗基準。若既需保證某重要表面加工余量均勻，又要求保證不加工表面與加工表面的位置精度，則仍按本原則處理。④選作粗基準的表面，應(yīng)盡可能平整和光潔，不能有飛邊、澆口、冒口及其— 6精選文庫他缺陷，以便定位準確，裝夾可靠。⑤粗基準在同一尺寸方向上通常只允許使用一次， 否則定位誤差太大。但是，當毛坯是精密鑄件或精密鍛件， 毛坯質(zhì)量高，而工件加工精度要求又不高時， 可以重復(fù)使用某一粗基準。粗基準的選擇：對于零件的加工而言，粗基準的選擇對后面的精加工至關(guān)重要。從零件圖上可以看出，底座零件還算比較規(guī)則，所以粗基準容易選擇。為了保證底面及其它加工表面的位置精度的要求，選擇底座底面作為粗基準，加工出U形槽凸臺面，再以U形槽凸臺面精加工出底面，然后以此為精基準，加工其它表面。3.4制定工藝路線3.4.1 工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。方案一工序Ⅰ：鑄造工序Ⅱ：時效處理工序Ⅲ：以底面為粗基準，銑 U形槽凸臺面。工序Ⅳ：銑底面工序Ⅴ：銑U形槽工序Ⅵ：銑尺寸90兩端面0.025 0.025工序Ⅶ：粗銑尺寸 500 兩端面，精銑尺寸 500 兩端面工序Ⅷ：鉆孔Φ13工序Ⅸ：銑弧形槽工序X：銑R2槽工序XI：檢驗方案二— 7精選文庫工序Ⅰ：鑄造工序Ⅱ：時效處理工序Ⅲ：粗銑底面工序Ⅳ：銑U形槽凸臺面工序Ⅴ：精銑底面工序Ⅵ：銑U形槽，工序Ⅶ：銑尺寸90兩端面，工序Ⅷ：鉆孔Φ130.025 0.025工序Ⅸ：粗銑尺寸 500 兩端面，精銑尺寸 500 兩端面工序X：銑弧形槽工序XI：銑R2槽工序XII：檢驗工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一工序比較集中，方案二工序比較分散，工序集中比較利于中小批量生產(chǎn)，工序分散適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)，在本設(shè)計中，選用工序集中，并配以較多的專用夾具，比較合適，因此，本工藝設(shè)計選用方案一?！?8精選文庫第4章確定切削用量及基本工時工序Ⅲ：以底面為粗基準，銑 U形槽凸臺面選擇刀具及機床刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用 YG8，機床采用X5028立式銑床ap=2mm，d0=30mm，v=42.5m/min，z=3。決定銑削用量。1）決定銑削深度因為加工余量不大，一次加工完成ap=2mm2）決定每次進給量及切削速度根據(jù)X5028型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出fZ=0.2mm/齒，則1000v100042.5451r/minns30d按機床標準選取nw＝475r/mindnw3047544.75m/minv10001000當nw＝475r/min時fm= fZznW=0.2×3×475=285mm/min3）計算工時切削工時：l47mm，l19mm，l23mm，則機動工時為ll1l24793tmnwf0.18min.285兩個凸臺，2tm 2 0.18 0.36min工序Ⅳ：銑底面— 9精選文庫選擇刀具及機床刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用 YG8，機床采用X5028立式銑床ap=2mm，d0=130mm，v=42.5m/min，z=8。決定銑削用量。1）決定銑削深度因為加工余量不大，一次加工完成ap=2mm2）決定每次進給量及切削速度根據(jù)X5028型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出fZ=0.2mm/齒，則1000v100042.5104r/minns130d按機床標準選取nw＝118r/mindnw13011848.17m/minv10001000當nw＝104r/min時fm= fZznW=0.2×8×104=166mm/min3）計算工時切削工時：l152mm，l19mm，l265mm，則機動工時為ll1l2152965tmnwf1.36min.166工序Ⅴ：銑U形槽選擇刀具及機床刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金圓周銑刀，刀片采用 YG8，機床采用X61W萬能銑床ap=1mm，d0=120mm，v=42.5m/min，z=20。— 10精選文庫決定銑削用量。1）決定銑削深度因為加工余量不大，一次加工完成ap=1mm2）決定每次進給量及切削速度根據(jù)X5028型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出fZ=0.1mm/齒，則1000v100042.5112.8r/minns120d按機床標準選取nw＝125r/mindnw12012551m/minv10001000當nw＝125r/min時fm= fZznW=0.1×20×125=250mm/min3）計算工時切削工時：l37mm，l110mm，則機動工時為tmll1l23710nwf0.188min.250兩個U形槽，2tm20.1880.376min工序Ⅵ：銑尺寸90兩端面選擇刀具及機床刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用 YG8，機床采用X5028立式銑床ap=2mm，d0=60mm，v=42.5m/min，z=6。決定銑削用量。1）決定銑削深度因為加工余量不大，一次加工完成— 11精選文庫ap=2mm2）決定每次進給量及切削速度根據(jù)X5028型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出fZ=0.2mm/齒，則1000v100042.5225r/minns60d按機床標準選取nw＝235r/mindnw6023544.3m/minv10001000當nw＝235r/min時fm=fZznW=0.2×6×235=282mm/min3）計算工時切削工時：l98mm，l19mm，l230mm，則機動工時為ll1l2989300.486min.tmnwf282銑兩個面，2tm20.4860.972min.0.0250.025工序Ⅶ：粗銑尺寸500兩端面，精銑尺寸500兩端面0.025粗銑尺寸500兩端面選擇刀具及機床刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金圓周銑刀，刀片采用 YG8，機床采用X5028立式銑床ap=1.5mm，d0=49mm，v=42.5m/min，z=6。決定銑削用量。1）決定銑削深度因為加工余量不大，一次加工完成ap=1.5mm— 12精選文庫2）決定每次進給量及切削速度根據(jù)X5028型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出fZ=0.2mm/齒，則1000v100042.5276r/minns49d按機床標準選取nw＝300r/mindnw4930046.16m/minv10001000當nw＝300r/min時fm=fZznW=0.2×6×300=360mm/min3）計算工時切削工時：l98mm，l19mm，l230mm，則機動工時為tmll1l298930nwf0.38min.3600.025精銑尺寸500 兩端面選擇刀具及機床刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金圓周銑刀，刀片采用 YG8，機床采用X5028立式銑床ap=0.5mm，d0=50mm，v=42.5m/min，z=6。決定銑削用量。1）決定銑削深度因為加工余量不大，一次加工完成ap=0.5mm2）決定每次進給量及切削速度根據(jù)X5028型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出fZ=0.2mm/齒，則1000v100042.5276r/minns49d— 13精選文庫按機床標準選取nw＝300r/minvdnw5030047m/min10001000當nw＝300r/min時fm=fZznW=0.2×6×300=360mm/min3）計算工時切削工時：l98mm，l19mm，l230mm，則機動工時為tmll1l2989300.38min.nwf360工序Ⅷ：鉆孔Φ13機床：Z550立式鉆床刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ131)進給量取f=0.13mm/r2)切削速度V=24~34m/min.取V=30m/min3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速ns1000vc=100030735r/min=13dw與735r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為735r/min?，F(xiàn)選取nw=735r/min。所以實際切削速度vc=dn5=137351.34m/min10001000切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。tmll1l2;其中l(wèi)20mm;l1=4mm;l2=3mm;nWftm=2×（ll1l2）=2×（2043）=0.282(min)nwf7350.13工序Ⅸ：銑弧形槽選擇刀具及機床刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用 YG8，機床采用X5028立式— 14精選文庫銑床ap=2mm，d0=13mm，v=42.5m/min，z=2。決定銑削用量。1）決定銑削深度因為加工余量不大，10次加工完成ap=2mm2）決定每次進給量及切削速度根據(jù)X5028型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出fZ=0.2mm/齒，則1000v100042.51041r/minns13d按機床標準選取nw＝950r/mindnw1395038.779m/minv10001000當nw＝950r/min時fm= fZznW=0.2×2×950=380mm/min3）計算工時切削工時：l 30.37mm則機動工時為，十次走刀tml1030.37103.2min.nwf380加工兩個2tm 23.2 6.4min工序X：銑R2槽選擇刀具及機床刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用 YG8，機床采用X5028立式銑床ap=2mm，d0=4mm，v=42.5m/min，z=2。— 15精選文庫決定銑削用量。1）決定銑削深度因為加工余量不大，2次加工完成ap=2mm2）決定每次進給量及切削速度根據(jù)X5028型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出fZ=0.2mm/齒，則1000v100042.53383r/minns4d按機床標準選取nw＝1180r/mindnw4118014.82m/minv10001000當nw＝1180r/min時fm=fZznW=0.2×2×1180=472mm/min3）計算工時切削工時：l10mm則機動工時為，2次走刀tml21020.04min.nwf472— 16精選文庫第5章夾具設(shè)計5.1設(shè)計夾具的目的在機械制造的機械加工、檢驗、裝配、焊接和熱處理等冷、熱工藝過程中，使用著大量的夾具。所謂夾具就是一切用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或者檢測的裝置。在機械制造中采用大量的夾具， 機床夾具就是夾具中的一種。它裝在機床上，使工件相對刀具與機床保持正確的相對位置， 并能承受切削力的作用。機床夾具的作用主要有以下幾個方面： 較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度，因為用夾具裝夾工件時，工件相對機床（刀具）的位置由夾具來保證，基本不受工人技術(shù)水平的影響，因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度；提高勞動生產(chǎn)率，因為采用夾具后，工件不需要劃線找正，裝夾也方便迅速，顯著地減少了輔助時間，提高了勞動生產(chǎn)率；擴大機床的使用范圍，因為使用專用夾具可以改變機床的用途、擴大機床的使用范圍，例如，在在車床或搖臂轉(zhuǎn)床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工； 改善勞動條件、保證生產(chǎn)安全，因為使用專用機床夾具可以減輕工人的勞動強度、 改善勞動條件，降低對工人操作技術(shù)水平的要求，保證安全。5.2本課題夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。由指導老師的分配，決定設(shè)計第工序Ⅵ：銑尺寸 90兩端面。5.3問題的提出本夾具主要用于銑尺寸 90兩端面，銑面之前，底面與 U形槽已加工出來，本道工序加工精度要求不是很高，為此，本夾具主要考慮如何提高生產(chǎn)效率。5.4定位基準的選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。 定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。 基準選擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理， 或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達不到零件的— 17精選文庫加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此道工序沒有較高的技術(shù)要求， 也沒有較高的平行度和對稱度要求， 所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率， 降低勞動強度，提高加工精度。我們采用已加工的底面、和U形槽為定位基準，用底面、定位銷和一定位擋銷限制工件六個自由度，為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母壓板作為夾緊機構(gòu)。5.5切削力及夾緊力計算刀具：高速鋼端銑刀φ60mmz=6機床：x5028型立式銑床由[3]所列公式得FCFapXFfzyzaeuFzd0qVnwF查表9.4—8得其中：修正系數(shù)kv1.0CF30qF0.83XF1.0yF0.65uF0.83aP2z=6wF0代入上式，可得 F=1889.4N因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù) K=K1K2K3K4其中：K1為基本安全系數(shù) 1.5K2為加工性質(zhì)系數(shù) 1.1K3為刀具鈍化系數(shù) 1