電機(jī)外殼車床夾具—課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械制造綜合課程設(shè)計(jì)電機(jī)外殼車床夾具系部名稱： 機(jī)械工程系 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 機(jī)械制造綜合課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：電機(jī)外殼車床夾具 設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)加工102mm 內(nèi)孔的車床夾具生產(chǎn)類型：中批量生產(chǎn)毛坯類型：鑄件設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、繪制產(chǎn)品零件圖 2、確定定位及夾緊方案 3、繪制夾具總裝圖 4、繪制夾具零件圖 5、編寫設(shè)計(jì)說明書工序加工要求：車內(nèi)孔 98mm 至102mm，滿足零件圖要求。 目 錄第 1 章零件的工藝性分析.41.1零件的作用.41.2零件的技術(shù)要求.41.3零件的工藝分析.41.4確定材料及生產(chǎn)類型.5第 2 章加工工藝過程設(shè)計(jì).62.1定位基準(zhǔn)的選擇

2、.62.2加工方法及工藝設(shè)備的選擇.62.3工藝規(guī)程卡片.62.4加工階段的劃分及工序的安排.72.5機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定.82.6確定切削用量及基本工時(shí).9第 3 章車床夾具設(shè)計(jì).143.1車床夾具設(shè)計(jì).143.2加工要求分析.153.3安裝方案的確定.163.4定位誤差分析.173.5夾具裝配圖及零件圖.18第 4 章心得體會(huì).20參考文獻(xiàn).21第 1 章零件的工藝性分析1.1零件的作用1)內(nèi)部固定磁鋼，軸承套等部件；2)在有的型號上起到電機(jī)負(fù)極的作用（導(dǎo)線型的不起負(fù)極作用） ；3)固定馬達(dá)端蓋、電刷片之用；4)保護(hù)內(nèi)部線圈等功能。1.2零件的技術(shù)要求1)灰鑄鐵 ht200，

3、硬度 hbs 134200；2)孔 8mm 軸線對底面 c 的位置度允差 0.6mm；3)端面對孔 122mm 軸線的垂直度允差 0.8mm；4)螺紋孔 m5 軸線對孔 122mm 軸線的位置度允差 0.4mm；5)螺紋孔 m4 軸線的位置度允差 0.4mm。1.3零件的工藝分析題目所給的零件是電機(jī)殼，它位于電機(jī)外表面。從零件圖上可以看出該零件的主要加工表面有：1)122mm，ra=12.5 的外圓表面；2)102mm，ra=3.2 的孔；3)零件的兩端面，ra=12.5；4)底座的上表面、下表面及側(cè)面；5)8mm，ra=12.5 的孔及 m5，ra=6.3 的螺紋孔；6)10mm，ra=12

4、.5 的孔及 m4，ra=6.3 的螺紋孔；7)其他圓角：圖 1-1 工藝分析1.4確定材料及生產(chǎn)類型灰鑄鐵 ht200 的硬度為：布氏硬度 hbs 134200。因?yàn)樵摿慵M(jìn)行中。批量生產(chǎn)，且零件在工作過程中受載荷不大，所以選擇砂型機(jī)器造型。圖 1-2 毛胚尺寸第 2 章加工工藝過程設(shè)計(jì)2.1定位基準(zhǔn)的選擇基準(zhǔn)面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要過程之一?；鶞?zhǔn)面的選擇正確與 否，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率提高，否則，不但加工工藝過程漏洞百出，更有甚者，零件的大量報(bào)廢，使用無法進(jìn)行，難以在工期內(nèi)完成加工任務(wù)。本零件以粗加工的表面為粗基準(zhǔn)；對精基準(zhǔn)而言，本題目以端面為精基準(zhǔn)，基本滿足要求。2.2

5、加工方法及工藝設(shè)備的選擇每個(gè)被加工面一般度需要經(jīng)過由粗加工到精加工等多個(gè)加工工序，逐步提高精度，最終達(dá)到加工精度要求。本道工序的加工路線為：粗鏜-半精鏜。1）銑削時(shí)采用臥式銑床 x60，鉆孔采用立式鉆床 zh5120 型；2）鏜孔時(shí)采用臥式鏜銑床 th6150；3）采用銑床、鉆床和鏜床的專用夾具，詳細(xì)見夾具設(shè)計(jì);4）刀具的選擇，銑刀主要考慮銑刀的材質(zhì)、直徑和齒數(shù)；麻花鉆考慮的直徑；鏜刀主要考慮材質(zhì)和加工深度，選用硬質(zhì)合金。但具體工序的選取還要考慮加工精度和表面粗糙度等問題，所以就單個(gè)工序再定。2.3工藝規(guī)程卡片表 2-1 工藝卡片三江學(xué)院高職院機(jī)械加工工藝卡片工件名稱電機(jī)外殼工序號4零件名稱零

6、件號零件重量同時(shí)加工件數(shù)材料毛坯牌號硬度型號重量ht200hbs134200鑄件設(shè)備夾具輔助工具2.4加工階段的劃分及工序的安排工序一：粗銑 122mm 的外圓柱表面，以 102mm 的一個(gè)端面為工藝基準(zhǔn)。工序二：車削 122mm 的兩端面，以底座下表面為工藝基準(zhǔn)，以122mm 的軸線為定位基準(zhǔn)。 粗銑底座的上、左、右、前、后各個(gè)表面，以 102mm 的一 個(gè)端面為工藝基準(zhǔn)，加工后底座厚 8mm，以 122mm 的端面為定位基 準(zhǔn)。名稱型號車床ca6140專用夾具安裝工步安裝及工步說明刀具量具走刀長度mm走刀次數(shù)切削深度 mm進(jìn)給量mm/r主軸轉(zhuǎn)速r/min切削速度m/min基本工時(shí)min專用

7、夾具鏜刀122230.23001001.94專用夾具鏜刀122210.153501200.12設(shè)計(jì)者指導(dǎo)老師共 x 頁第 x 頁工序三：鉆 8mm 的孔，以 122mm 的端面為定位基準(zhǔn)，底座下表面 為工藝基準(zhǔn)。工序四：粗鏜 102mm 的孔，以底座下表面為定位基準(zhǔn)； 半精鏜 102mm，以底座下表面為定位基準(zhǔn)。工序五：拉削 6 個(gè)均勻分布的、寬 12mm 的凸臺，以 102mm 的一個(gè)端 面為工藝基準(zhǔn)。 工序六：攻 m5 的螺紋孔，以 102mm 的軸線為定位基準(zhǔn)。工序七：攻 m4 的螺紋孔，鉆 10mm 的孔，都以孔 122mm 的一個(gè)端面及底座下表面為定位基準(zhǔn)。工序八：加工各個(gè)圓角。工序

8、九：清洗。工序十：終檢。2.5機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定1）電機(jī)殼圓柱外表面加工余量參照手冊，可選擇：t(mm)偏差粗銑2.0-0.3+0.3毛坯尺寸l=122+2*2.0=126 2)106mm 孔的兩端面，與 122mm 的軸線垂直度公差為 0.03mmt(mm)偏差粗車3半精車1-0.2+0.2毛坯尺寸l=114+2*（1+3）=122mm 3）底座上下表面下表面t(mm)偏差粗銑3-0.15+0.15毛坯尺寸l=8+3=11mm 上表面t(mm)粗銑2毛坯尺寸l=l+2=13mm4)底座的左右、前后表面t(mm)粗銑2l左右=120+2*2=124mm毛坯尺寸l前后=100+2

9、*2=104mm 5）在底座上鉆 8mm 的通孔，位置度公差為 0.6mm6）102mm 孔。毛坯為通孔，孔表面粗糙度要求為 3.2m，并保證直徑偏差為 00.007mm，直線度公差為 0.3mm，參照金屬切削速查速算手冊 ，過程如下毛坯98mm粗鏜101mm2z=3半精鏜102mm2z=1 7）6 個(gè)均勻分布的寬 12mm 的凸臺，直徑偏差為-0.40.4毛坯102mm拉削114mm3z=12 8）其他孔和加工表面的選擇如下：m5 的螺紋孔鉆孔4mm位置度公差為 0.3mmm4 的螺紋孔鉆孔3mm位置度公差為 0.4mm10mm 的孔鉆孔10mm圓角連接銑2.6確定切削用量及基本工時(shí)工序一：

10、粗銑 122mm 的外圓柱表面，以 102mm 的一個(gè)端面為工藝基準(zhǔn)。 粗銑：t=2mm 參照金屬切削與刀具實(shí)用技術(shù)表 4-4 和表 4-10，選擇高速 鋼圓柱形銑刀，l=125mm，z=8，d=80mm。 參照金屬切削與刀具實(shí)用技術(shù)表 4-22,和表 4-23 選擇如下：=0.25mm/z， =18m/minzfv 取min/6 .7180*18*10001000rdvnsmin/80rnw min/1 .20100080*80*1000mdnvw min/16080*8*25. 0mmnzffwzm機(jī)動(dòng)時(shí)間為：min47. 31608/7*)40*2122(*)8/11 (1mfdt 工序

11、二：車削 122mm 的兩端面，以底座下表面為工藝基準(zhǔn)，以122mm 的軸線為定位基準(zhǔn)。粗銑底座各個(gè)表面，以 106mm 的一個(gè)端面為工藝基準(zhǔn)，使底座厚 8mm。(1)122mm 的兩端面粗車：t=3mm 參照金屬切削與刀具實(shí)用技術(shù)表 245，選擇高速車刀ap=3mm，f=1.2mm/r,v=8m/min。（轉(zhuǎn)）33. 82 . 15161102frrtr/min74.22112*8*1000)/2d(d100021vns機(jī)動(dòng)時(shí)為：min37. 074.2233. 8221sntt（2）底座上表面與左、右、前、后側(cè)面粗銑：t=2mm參照參照金屬切削與刀具實(shí)用技術(shù)表 410，422，433，選擇

12、高速鋼鑲齒面刃銑刀，d=80mm，z=10，l=36mm，f2 =0.25mm/齒,v=20m/min。 =63.66r/min1002010001000dvns取=68r/min，則wn1000dwnv mm/min170681025. 0wzmznff機(jī)動(dòng)時(shí)間為“=3.06min1702)2104232(2)22(1022mfllt(3)底座下表面粗細(xì)：t=3m所有數(shù)據(jù)同（2）機(jī)動(dòng)時(shí)間為：=1.22miflt 工序三：鉆、擴(kuò) 8mm 的孔，以 122mm 的端面為定位基準(zhǔn)，以底座下表面為工藝基準(zhǔn)。選用硬質(zhì)合金麻花鉆，參照參照金屬切削與刀具實(shí)用技術(shù)表 38，選擇如下

13、：fz=0.12mm/r,v=35m/min=1310.7r/min5 . 83510001000dvns取=1300r/min，則wnm/min7 .3410001300*5 . 8*1000dwnv機(jī)動(dòng)時(shí)間：=0.21min0.1213008443zwfnlt 工序四：粗鏜 102mm 的孔，以底座下表面為地為基準(zhǔn)；半精鏜102mm，以底座下表面為定位基準(zhǔn)。 粗鏜：t=3mm 參考機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)附表 4.13,4.15，選擇如下： min/2 . 0 mmfzmin/100mv 則min/1 .312102*100*10001000rdvns 取，則min/300rnwmin/1

14、3.961000300*102*1000mdnvw 所以機(jī)動(dòng)時(shí)間為：min9 . 12 . 0*3001154fnltw 半精鏜：t=1mm 參照機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)附表 4.13,4.15，選擇如下： min/15. 0mmfzmin/120mv 則min/5 .374102*120*10001000rdvns 取則min/350rnwmin/15.1121000350*102*1000mdnvw 所以機(jī)動(dòng)時(shí)間為：min2 . 215. 0*3501154fnltw 所以min1 . 42 . 29 . 1444ttt工序五：拉削 6 個(gè)均勻分布的、寬 12mm 的凸臺，以 106mm

15、的端面為工藝基準(zhǔn)。 拉削：t =4mm 參考金屬切削與刀具實(shí)用技術(shù)表 5-38,5-7,5-40,5-41，選擇如下：，齒升量 7ezmmfz08. 0min/8mv 則min/6 .691158*10001000次lvns 取，則min/60次wnmin/9 . 61000mlnvw 機(jī)動(dòng)時(shí)間為：min12. 07*08. 0*6045ezwzfntt 工序六：攻 m5 的螺紋孔，以 106mm 的軸線為定位基準(zhǔn)。 選用硬質(zhì)合金麻花鉆，參照金屬切削與刀具實(shí)用技術(shù)表 3-8，選擇如下：0.12mm/r，v=35m/minzf min/2 .22285*35*10001000rdvns 取，則m

16、in/2000rnwmin/4 .311000mdnvw 機(jī)動(dòng)時(shí)間為：min06. 012. 0*200031206zwfnalt 所以min36. 06*06. 0666 tt工序七：攻 2 個(gè) m4 的螺紋孔，都以孔 122mm 的一個(gè)端面及底座下表面為定位基準(zhǔn)。 選用高速鋼鉆頭，參照金屬切削與刀具實(shí)用技術(shù)表 3-7，選擇如下：，v=24m/minrmmfz/13. 0 則min/9 .19094*24*10001000rdvns 取，則min/1800rnwmin/6 .2210001800*4*1000mdnvw機(jī)動(dòng)時(shí)間為：min07. 013. 0*18008*2*27zwfnlt工

17、序八：鉆 10mm 的孔，以孔 122mm 的一個(gè)端面及底座下表面為定位基準(zhǔn)。 選用高速鋼鉆頭，參照金屬切削與刀具實(shí)用技術(shù)表 3-7，選擇如下： ，rmmfz/20. 0min/24mv 則min/9 .76310*24*10001000rdvns 取，則min/700rnwmin/0 .221000700*10*1000mdnvw機(jī)動(dòng)時(shí)間為：min06. 020. 0*70088zwfnlt第 3 章車床夾具設(shè)計(jì)3.1車床夾具設(shè)計(jì)1車床夾具的主要類型（1） 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設(shè)計(jì)的心軸；專用夾具通?？煞譃樾妮S式、夾頭式、卡

18、盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點(diǎn)是加工時(shí)隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。定心式車床夾具：在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機(jī)構(gòu)。角鐵式車床夾具：在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時(shí)，由于零件形狀較復(fù)雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設(shè)計(jì)專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具?；ūP式車床夾具：這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個(gè) t 形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復(fù)雜工件的外圓和內(nèi)孔。這類夾具不對稱，要注意平衡。（2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床

19、主軸上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，夾具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。由于后一類夾具應(yīng)用很少，屬于機(jī)床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設(shè)計(jì)的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以殼體零件在車床上加工用專用夾具。2. 車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）定位裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求當(dāng)加工回轉(zhuǎn)表面時(shí)，要求工件加工面的軸線與機(jī)床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點(diǎn)。當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí)，則應(yīng)以夾具的回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來確定定位元件的位置。工件的夾緊應(yīng)可靠。由于加工時(shí)工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個(gè)夾具還要受到重力和離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，這些力

20、不僅降低夾緊力，同時(shí)會(huì)使主軸振動(dòng)。因此，夾緊機(jī)構(gòu)必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動(dòng)或發(fā)生事故。對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。（2）夾具找正基準(zhǔn)的設(shè)置為保證車床夾具的安裝精度，安裝時(shí)應(yīng)對夾具的限制基面仔細(xì)找正。若限為基面偏離回轉(zhuǎn)中心，則應(yīng)在夾具體上專門制一個(gè)孔（或外圓）作為找正基面，使該面與機(jī)床主軸同軸，同時(shí)它也作為夾具設(shè)計(jì)、裝配和測量基準(zhǔn)。為保證加工精度，車床夾具的設(shè)計(jì)中心與主軸回轉(zhuǎn)中心的同軸度應(yīng)控制在 0.01mm 之內(nèi)，限制端面對主軸回轉(zhuǎn)中心的跳動(dòng)量也不應(yīng)大于 0.01mm。（3）定位元件的設(shè)計(jì)在車床上加工回轉(zhuǎn)表面，要求工件加工面的軸線必

21、須和車床主軸的旋線重合。夾具上定位元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，必須保證工件的定位基面、加工面和機(jī)床主軸三者的軸線重合。特別對于如支座、殼體等工件，由于其被加工回轉(zhuǎn)表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸或相互位置精度要求，因此應(yīng)以機(jī)床夾具的回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來確定夾具定位工作表面的位置。（4）夾具的平衡對角鐵式、花盤式等結(jié)構(gòu)不對稱的車床夾具，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取平衡措施，使夾具的重心落在主軸回轉(zhuǎn)軸線上，以減少主軸軸承的磨損，避免因離心力產(chǎn)生振動(dòng)而影響加工質(zhì)量和刀具壽命。平衡的方法有兩種：設(shè)置配重塊或加工減重塊。配重塊上應(yīng)開有弧形槽或徑向槽，以便于調(diào)整配重塊的位置。3. 殼體零件的車床專用夾具的總體設(shè)計(jì)（1） 夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力

22、力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。（2） 當(dāng)工件和夾具上個(gè)元件相對機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時(shí)，將產(chǎn)生較大的離心力和振動(dòng)，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機(jī)床的精度和安全生產(chǎn)，特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此，對于重量不對稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，常用適配的方法進(jìn)行夾具的平衡工作。（3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時(shí)應(yīng)該加防護(hù)罩。3.2加工要求分析通過對加工要求的分析可以明確的設(shè)計(jì)要求。本工序的被加工幾何要素是是一個(gè) 102mm 的殼體內(nèi)孔

23、，可以采用臥式車床加工。由于工件結(jié)構(gòu)的特殊性和為保證生產(chǎn)效率，需要設(shè)計(jì)一個(gè)專用車床夾具，完成此工序后，為后續(xù)的加工做準(zhǔn)備。根據(jù)具體的分析結(jié)果，決定采用下面的安裝方案。3.3安裝方案的確定為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。1. 問題的提出：利用本夾具主要是要用來鏜 102mm 的孔，孔 102mm 軸線的直線度允差是 0.3mm。在工序五中會(huì)對 102mm 的孔進(jìn)行拉削，用來加工凸臺，因此在本道工序加工時(shí)，主要考慮在保證位置精度的前提下提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而位置精度不是主要問題。由零件圖可知，孔 102mm 軸線的直線度允差是 0.3mm，且表面粗糙度r

24、a=3.2，為了減小誤差，選擇以定位塊的上表面為定位夾具，并采用靜定螺釘?shù)乃删o來實(shí)現(xiàn)夾緊。夾具的主要定位元件是夾具下夾塊的上表面，削邊銷及壓塊，本道工序零件加工一下夾塊的上表面為基準(zhǔn)面進(jìn)行加工，能基本控制加工誤差。車床夾具主要用于零件的旋轉(zhuǎn)表面以及端面。因而車床夾具的主要特點(diǎn)是工件加工表面的中心線與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。2. 定位及定位元件的選擇和設(shè)計(jì) （1）根據(jù)工序加工要求，綜合考慮確定定位方案。 （2）下夾塊：以底座下表面定位。尺寸 h：h=30mm尺寸 a：a1.2 ，取 a=1.2115=138mm1l尺寸 b：b1.2，取 b=1.5=1.5120=180mm2l2l削邊銷尺寸 h：取 h=b=8mm直徑 d：d=8.5mm0d壓板尺寸：取寬度=120=40mm 長度 ： ，取 =135mm1bl3131llb21lb43其他的尺寸如下圖：圖 3-1 夾具體3.4定位誤差分析定位元件尺寸及公差確定。夾具的主要定位元件為一平面和兩定位銷，孔與銷間隙配合。工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在車床上加工，所以工件孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑