機械制造技術(shù)課程設(shè)計-底板座架加工工藝及鉆φ13孔夾具設(shè)計

機床夾具設(shè)計說明書“底板座架”零件“鉆孔”工序的夾具設(shè)計全套圖紙加V信153893706或扣3346389411姓名：學(xué)號：班級：指導(dǎo)教師：學(xué)院：2021年11月

目錄一、工序設(shè)計 31.選擇加工設(shè)備與工藝裝備 32.確定工序尺寸 5二、切削用量、工時定額的計算 6工序6 6工序11 7工序19 8三、夾具總體設(shè)計 91.定位方案 92.夾緊機構(gòu) 103.對刀裝置/導(dǎo)向裝置 134.夾具與機床連接元件 155.夾具體 176.使用說明 187.結(jié)構(gòu)特點 188.夾具中標(biāo)準件清單 189.夾具裝配總圖 18四、設(shè)計總結(jié) 19五、參考文獻 19六、心得體會 19一、工序設(shè)計1.選擇加工設(shè)備與工藝裝備（1）選擇機床根據(jù)不同的工序選擇機床。1)工序1、2分別為毛坯鑄、退火熱處理，屬于備坯階段，不屬于切削加工，由專門的車間負責(zé)。2)工序3、4分別為粗加工，粗車Φ45h6mm端面、粗車Φ45h6mm外圓，本零件外輪廓尺寸不大，使用CA6140臥式車床。3)工序5車退刀槽3×1、倒角C2，精度要求不高，使用轉(zhuǎn)塔式六角車床。4)工序6、7、8、9、10分別為粗銑Φ36H7mm孔的兩端面、粗銑尺寸50的階梯平面、粗銑Φ50mm臺階面、粗銑距Φ50mm臺階面4mm的臺階面、粗銑距Φ50mm臺階面7mm的臺階面，精度要求不高，使用X62立式銑床。5)工序11、12、13、14分別為鉆Φ13mm通孔、鉆Φ18mm孔、鉆Φ10mm孔、锪Φ10mm孔，使用Z525立式鉆床。6)工序15為粗鏜Φ36H7mm孔，使用鏜床。7）工序16調(diào)質(zhì)熱處理，不屬于切削加工，由專門的車間負責(zé)。8）工序17、18分別為半精車Φ45h6mm外圓、半精車Φ45h6mm外圓端面，精度不是很高，使用CA6140臥式車床。9）工序19半精銑距Φ50mm臺階面7mm的臺階面，精度要求不高，使用X62銑床。10）工序20為孔加工，擴Φ22H7mm孔，使用Z525立式鉆床。10）工序21、22分別為為孔加工，半精鏜Φ36H7mm孔、精鏜Φ36H7mm孔，使用鏜床。11)工序23為攻絲，手攻M10的螺紋。12)工序24為車倒角，車倒角C1.5，使用轉(zhuǎn)塔式六角車床。13)工序25為底板座架局部淬火，不屬于切削加工，由專門的車間負責(zé)，用熱處理裝備淬火機進行淬火。14)工序26為鉗工，進行去毛刺。15）工序27為校正Φ45h6mm外圓端面右端面垂直度，使用垂直度校正儀進行校正。16）工序28為清洗，使用清洗機進行清洗。17）工序29為終檢入庫，用各種專用量具對各部分進行檢驗，然后入庫。（2）選擇夾具本次課程設(shè)計的零件為底板座架，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在多數(shù)情況下無法選用通用夾具進行裝夾，而需要使用專用夾具，進行各工序的加工。1)工序1、2、25、26、27、28、29分別為毛坯鑄、退火熱處理、底板座架局部淬火、鉗工、校正Φ45h6mm外圓端面右端面垂直度、清洗、終檢入庫，不屬于切削加工，由專門的車間負責(zé)。2)工序5、23為車倒角，選用車床卡盤進行裝夾。3)粗銑、半精銑、粗鏜、半精鏜、精鏜、鉆孔加工等其他工序需要采用專用夾具進行裝夾。（3）選擇刀具根據(jù)不同的工序選擇刀具。序號表面加工方法 刀具1Φ45端面粗車→半精車硬質(zhì)合金車刀2Φ45外圓面粗車→半精車硬質(zhì)合金車刀3Φ36兩側(cè)端面粗銑高速鋼端銑刀4尺寸50的階梯平面粗銑高速鋼端銑刀5距Φ50mm臺階面4mm的臺階面粗銑高速鋼端銑刀6距Φ50mm臺階面7mm的臺階面粗銑→半精銑高速鋼端銑刀7Φ36H7mm孔粗鏜→半精鏜→精鏜浮動式鏜刀8M10螺紋孔鉆直柄麻花鉆頭9M10螺紋孔锪直柄平底锪鉆10M10螺紋孔攻絲絲錐11Φ22H7mm孔鉆直柄麻花鉆頭12Φ22H7mm孔擴擴孔鉆13Φ13mm通孔鉆直柄麻花鉆頭14Φ18mm孔鉆直柄麻花鉆頭15退刀槽3X1、C2倒角、倒角C1.5車45°偏刀、切斷刀（4）選擇量具本零件屬成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件表面的精度要求、尺寸和形狀特點，參考有關(guān)資料，選擇如下。1）選擇加工平面所用量具，如銑端面、銑平面，選擇讀數(shù)值0.02，測量范圍0～150游標(biāo)卡尺。2）選擇加工孔所用量具鉆、擴、鉸孔選擇讀數(shù)值0.01，測量范圍25～50內(nèi)徑千分尺。3）選擇加工螺紋所用量具選擇螺紋通止規(guī)。2.確定工序尺寸（1）計算過程工序6，粗銑Ф36孔的兩端面：對于Ф36孔的兩端面，最終要求加工后其表面粗糙度要求達到Ra12.5，其加工過程分為一道工序，粗銑后Ra值便可達到12.5，達到零件的尺寸要求。工序11，鉆Ф13孔：對于Ф13孔，由于其原本尺寸較小，經(jīng)查書得將其毛坯鑄造為實心，而最終要求達到的直徑尺寸為13mm，加工后其表面粗糙度要求達到Ra25，其加工過程分為一道工序，鉆后直徑達到13mm，Ra值達到25，達到零件的尺寸要求。工序20，擴Ф22mm孔：對于Ф22mm孔，由于其原本尺寸并不算小，經(jīng)查書得將其毛坯鑄造為Ф16.8mm，而最終要求達到的直徑尺寸為Ф22mm，加工后其表面粗糙度要求達到Ra3.2，其加工過程分為一道工序，擴孔后直徑達到22mm，Ra值達到3.2，達到零件的尺寸要求。（2）工序尺寸列表圓柱面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度加工表面工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精Ф13孔6.51Ra25Ф22孔2.62Ra3.2各端面的工序加工余量工序加工表面總加工余量工序加工余量6Ф36孔的兩端面33二、切削用量、工時定額的計算工序6（1）切削用量本工序為粗銑Φ36H7mm孔的兩端面，保證粗糙度Ra12.5。選擇鑲齒套式面銑刀，銑刀寬度為80mm，ae50mm，齒數(shù)為10。查表5-81可知，X62銑床功率為7.5KW，工藝系統(tǒng)剛性為中等，高速鋼端銑刀加工鑄鐵，根據(jù)表5-152查得每齒進給量為fz0.12~0.2mm/z，現(xiàn)取fz0.15mm/z。銑刀直徑d080mm，端面銑刀，查表5-157，有T180min，確定切削速度和工作臺每分鐘進給量fMzvc=式子中Cv35，qv0.2，d080mm，xv0.1，yv0.4，uv0.5，Pv=0.1，m0.15，T180min，ap3mm，fz0.25mm/z，ae65mm，z10，n=1000*vcπd0根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表(表5-82)，選擇n150r/min2.5r/s，則實際切削速度為VC*n*d37.70m/min0.62m工作臺每分鐘進給量為fMZ0.25*10*150375mm/min，根據(jù)表5-83選擇fMZ375f=375375=1mm校驗機床功率：根據(jù)表2-18的計算公式，銑削時的功率(單位kW)為：PF其中，CF30，XF1.0，YF0.65，uf0.83，wf0，wf0.83，kFC=0.92。代入有FC273.60N，PC0.169（2）工時定額計算：基本時間：TTj=l+l1+l2l1l其中ae=65，fMz=375計算得l1=33，取l2=2，則TTf+Tb+Tx=(15%+2%+2Td=19.52（3）本工序切削用量及基本時間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s12.910.622.519.52工序11（1）切削用量本工序為鉆Φ13mm孔，保證粗糙度Ra25。本工序為擴Φ22mm孔，保證粗糙度Ra3.2。刀具選用錐柄擴孔鉆。選用Z525立式鉆床。1)確定進給量f：該孔的深度為75mm，較大，宜采用自動進給。根據(jù)《設(shè)計指南》，查表5-136，因為孔的大小為Φ13、且零件材料為HT200（HBW<200）得：進給量f（mm/r）的范圍為0.7-0.9，根據(jù)《設(shè)計指南》，查表5-73選擇進給量f=0.81mm/r。2)選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準及耐用度。刀具材料為高速鋼，根據(jù)《設(shè)計指南》，查表5-138得知：鉆頭后刀面最大磨損限度（mm）為0.5～0.8。根據(jù)刀具直徑d=13mm，知刀具壽命T=60min。3)確定切削速度VC。按表2-13Vc查表得Cv9.5，zv0.25，xv0，yv0.55，m0.125，ap6.5，d013；取標(biāo)準壽命等于實際壽命則kv1，代入得Vn=1000*vcπd0=297查表5-72有取n392r/min。則實際切削速度為：VC*n*d27.09m/min0.45m/s（2）工時定額計算：基本時間：Tj=l+l1+l2l1l其中l(wèi)=75，D=13計算得l1=2，取l2=2.5，則TTf+Tb+Tx=(15%+2%+2Td=18.34（3）本工序切削用量及基本時間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s16.50.810.456.5318.34工序19（1）切削用量本工序為擴Φ22mm孔，保證粗糙度Ra3.2。刀具選用錐柄擴孔鉆。選用Z525立式鉆床。1)確定進給量f：該孔的深度為95mm，較大，宜采用自動進給。根據(jù)《設(shè)計指南》，查表5-136，因為孔的大小為Φ22、且零件材料為HT200（HBW<200）得：進給量f（mm/r）的范圍為1.0-1.2，根據(jù)《設(shè)計指南》，查表5-73選擇進給量f=0.81mm/r。2)選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準及耐用度。刀具材料為高速鋼，根據(jù)《設(shè)計指南》，查表5-138得知：鉆頭后刀面最大磨損限度（mm）為0.9～1.4。根據(jù)刀具直徑d=22mm，知刀具壽命T=75min。3)確定切削速度VC。按表2-13Vc查表得zv18.8，zv0.2，xv0.1，yv0.4，m0.125，ap2.6，d022；取標(biāo)準壽命等于實際壽命則kv1，代入得Vn=1000*vcπd0查表5-72有取n392r/min。則實際切削速度為：VC*n*d27.09m/min0.45m/s（2）工時定額計算：基本時間：Tj=l+l1+l2l1l其中l(wèi)=95，D=22，d1=16.8計算得l1=3，取l2=3，則TTf+Tb+Tx=(15%+2%+2Td=24.10（3）本工序切削用量及基本時間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s12.60.810.456.5324.10三、夾具總體設(shè)計1.定位方案（1）定位方案設(shè)計在加工過程中，其擺放方式如定位方案草圖所示，豎直放置便于加工。在該定位方案中，一個底面可以限制Z軸的平動，兩個短V形塊限制X軸的平動和轉(zhuǎn)動，Y軸的平動和轉(zhuǎn)動4個自由度。為了使定位可靠，加工穩(wěn)定，本次課程設(shè)計中的定位方案總共限制了工件的5個自由度，屬于不完全定位，定位較為可靠、加工穩(wěn)定，性能安全。采用一面加兩個短V形塊、一個壓緊塊的定位方法成本低，經(jīng)濟性較好。（2）定位方案草圖（3）定位誤差計算夾具的主要定位元件為一平面和2個V型塊。工件的工序基準為右端面，由于工件的定位基準與工序基準不重合，以及工件的定位基準面與夾具定位元件的定位表面存在制造誤差，會引起工件的工序基準偏離理想位置，產(chǎn)生加工誤差，稱之為定位誤差，常用符號DW來表示。1.V型塊定位誤差：若忽略V型塊的角度公差，此時V型塊與工件外圓表面的定位，外圓尺寸為Φ45h6mm。此時工序基準為外圓中心，在垂直方向上的定位誤差為：Dw=T其中，Td為工件外圓的直徑公差，為VDw=0.12sin90°22.磨損造成的加工誤差：M通常不超過0.005mm；3.夾具相對刀具位置誤差：D取0.01mm；誤差總和：DWMD0.07070.0050.010.0722從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。2.夾緊機構(gòu)（1）夾緊方案設(shè)計本課程設(shè)計中我選擇螺旋機構(gòu)進行加緊，其結(jié)構(gòu)簡單、夾緊行程大，具有增力比大、自鎖性能好兩大特點，為了減少夾緊和松開工件用時（輔助時間），使用快速裝卸螺旋夾緊機構(gòu)?？焖偃斯A緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。（2）夾緊方案草圖（3）夾緊力計算與校驗工件的夾緊形式為，以外圓定位（兩個V型塊定位，一個V型塊夾緊），為防止工件在切削轉(zhuǎn)矩M（N·mm）的作用下打滑而轉(zhuǎn)動所需要的夾緊力：Q1=KMsin式中，f1為工件與V型塊間在圓周方向的摩擦系數(shù)；f2為工件在軸向力P的作用下打滑而軸向移動的摩擦系數(shù)；R為外圓的半徑；M為切削轉(zhuǎn)矩。查表3-7，取f10.4；安全系數(shù)K，一般粗加工或者連續(xù)切削時取K=2.5-3，這里取K=2.75，R=45，α=90扭矩計算公式：M=Cm=0.206，Zm=2.0，由表2-11得修正系數(shù)：km則M=26.47N.m=26470N.mmQ1=2.75*26470*sin為防止工件在軸向力Ff的作用下打滑而軸向移動所需要的夾緊力Q2=KPsin式中，f2為工件與V型塊間在軸向方向的摩擦系數(shù)；Ff為軸向力。查表3-7，取f20.4；安全系數(shù)K，一般粗加工或者連續(xù)切削時取K=2.5-3，這里取K=2.75；F由表2-15得：CF=420，ZF=1由表2-11得修正系數(shù)：kF則FfQ1=夾緊力的校驗：由于此處采取的是快速裝卸螺旋夾緊機構(gòu)，夾緊機構(gòu)中受力較大的是螺桿，需要進行強度計算。才能對加緊力進行校驗，螺桿工作時承受軸向壓力F和扭矩M的作用。螺桿危險截面上既有壓縮應(yīng)力，又有切應(yīng)力。因此，校核螺桿強度時，應(yīng)根據(jù)第四強度理論求出危險截面的計算應(yīng)力ca，其強度條件為：σ其中，F(xiàn)為所受軸向壓力，N；A為螺紋段的危險截面面積，A=Π4d12，mm2；d1為螺桿螺紋小徑，mm；T查閱資料，根據(jù)工作情況，取螺桿的材料為45鋼，許用應(yīng)力為σs3~5，取σs355MPa，得許用應(yīng)力為118.3MPa。取螺桿公稱尺寸為M16，則小徑d1為13.6；T=26470N·mm；A=145.27mmσca=97.12MPa滿足要求。綜上所述，經(jīng)校核：滿足強度要求，夾具安全可靠。3.對刀裝置/導(dǎo)向裝置（1）設(shè)計說明在鉆床上加工孔時，大都采用導(dǎo)向元件或?qū)蜓b置，用以引導(dǎo)刀具進入正確的加工位置，并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過程中，導(dǎo)向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導(dǎo)向裝置如同定位元件一樣，對于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。導(dǎo)向元件包括刀桿的導(dǎo)向部分和導(dǎo)向套。在這套鉆床夾具上用的導(dǎo)向套是鉆套。鉆套按其結(jié)構(gòu)可分為固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套及特殊鉆套。因此鉆套夾具加工量不大，磨損較小，孔距離精度要求不高，則選用快換鉆套。（2）對刀裝置/導(dǎo)向裝置二維工程圖4.夾具與機床連接元件（1）設(shè)計說明因為加工此零件選用的機床為Z525型立式鉆床，其相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：從工作臺T型槽中心到導(dǎo)軌距離為150mm，主軸軸線到導(dǎo)軌面距離為250mm，Z525鉆床工作臺上T型槽數(shù)為兩個，兩槽間距為200mm，其槽的形狀尺寸如下圖所示：根據(jù)T型槽尺寸，選擇公稱尺寸為M12的T型槽快卸螺栓（參看JB/T8007.2-1999），如果損壞易于更換，技術(shù)經(jīng)濟性較好，成本較低，其形狀尺寸如下圖所示：根據(jù)T型槽快卸螺栓尺寸，參考設(shè)計手冊相關(guān)內(nèi)容，設(shè)計了座耳的結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)尺寸如下圖：（2）夾具與機床連接元件二維工程圖5.夾具體（1）設(shè)計說明夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具的其它各種元件、機構(gòu)和裝置等要安裝在夾具體上。本設(shè)計的加工工序的專用夾具需要兩個固定的V形塊和安裝在夾緊板上的一個手動快速螺旋夾緊機構(gòu)。為了留出足夠的安裝空間，我的夾具體總長為302mm，總寬為96mm，總高為264mm。我們選擇夾具體通過鑄造得到，因為鑄造容易加工，抗壓強度和抗振性好。工件的定位元件和鎖緊元件由夾具體、鎖緊螺釘連接起來，夾具體通過耳座，將夾具體與機床連接起來。將零件放在夾具體上。鉆模板和夾具體用兩個六角螺釘和兩個定位銷連接固定。這樣該夾具便有機連接起來，實現(xiàn)定位、夾緊\快速定位等功能。（2）夾具體二維工程圖如圖CAD中所畫6.使用說明安裝工件時，松開夾緊螺母，把工件裝在支撐板上，再用三個V型塊和底平面將零件固定，然后旋緊螺母。將零件夾緊。此時鉆套與鉆模板的配合可使鉆頭正確對準工件的待加工位置，確保工件的快速而又準確的加工。7.結(jié)構(gòu)特點本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊、操作方便。由于夾具的夾緊力不大，銑削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構(gòu)。本夾具使用的標(biāo)準件數(shù)量較多，經(jīng)濟性較好，安裝方便，如有損壞更換簡單，成本較低。固定用V形塊為標(biāo)準件，因為工件結(jié)構(gòu)的原因，V形塊進行定位時會影響定位的準確度。該夾具選擇用一平面三V形塊定位夾緊機構(gòu)，底座夾具體與鉆床相對位置不變。夾具上裝有快速鉆套，可使夾具在一批零件的加工之前很好的完成對加工孔中心的定位。固該夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。8.夾具中標(biāo)準件清單名稱數(shù)量材料備注緊定螺釘145鋼GB/T5780-2000固定銷釘Φ4X45420鋼GB/T119-2000外六角螺釘M6X45420鋼GB/T5780-2000外六角螺釘M8X30420鋼GB/T5780-2000固定銷釘Φ6X32420鋼GB/T119-2000V形塊345鋼JB/T8018.4-19999.夾具裝配總圖裝配總圖如圖CAD中所畫四、設(shè)計總結(jié)本次夾具課程設(shè)計我們分小組對零件工藝分析、繪制零件圖、毛坯零件合圖、設(shè)計工藝過程(工藝卡)、工序分析(工序卡)、撰寫夾具工藝設(shè)計說明書，然后每個組員選需要加工的表面擬定夾具方案(夾具三維草圖繪制)、繪制夾具總圖及夾具部分主要零件圖、撰寫夾具設(shè)計說明書與最終進行答辯匯報。我參與的部分是零件圖、毛坯圖的繪制及修改，負責(zé)工藝規(guī)程的制定和工藝規(guī)程設(shè)計說明書的撰寫，另外，我還完成自己所負責(zé)的對底板座架的Φ13孔進行加工，選底平面和V形塊夾緊方式，一個支撐面頂住，限制了z軸的移動，兩個短V型塊限制了y軸的移動，x軸的移動，x軸的旋轉(zhuǎn)，y軸的旋轉(zhuǎn)，這樣5個自由度被限制，z軸的旋轉(zhuǎn)不用限制。選用操作簡單，通用性較強的V形塊來夾緊。為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。在本次設(shè)計過程中，在一些細節(jié)上處理的并不是很好，就是對AUTOCAD與SOLIDWORKS使用的不夠嫻熟，設(shè)計不夠美觀，在以后的學(xué)習(xí)過程中還是要加強二維、三維繪圖軟件的使用，同時，還要注重提升自己的設(shè)計美感。五、參考文獻[1]王先奎.機械制造工藝學(xué)[M].北京:機械工業(yè)出版社，2013.1