455427 showtime 电器操纵盒工艺工装和铣槽步骤夹具设计

455427SHOWTIME电器操纵盒工艺工装和铣槽步骤夹具设计课程设计说明书题目电器操纵盒工艺（工装）设计学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化班级机设0983学号17学生姓名周隽导师姓名白泉完成日期20121218目录任务书第1章零件分析11零件的作用12零件的工艺分析13零件的技术条件分析第2章选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图21选择毛坯22确定零件的加工余量23设计毛坯图第3章机械加工工艺过程31基准的选择32表面加工方法的选择33拟定机械加工工艺路线34加工方案的比较与优化第4章工序设计41选择加工设备42选择刀具、量具及夹具43确定切削用量44确定工序尺寸45确定时间定额第5章夹具设计51本工序的加工要求与应限制的自由度52确定定位方案及定位误差的分析与计算53夹紧方案的确定及夹紧装置的选择与设计54确定夹具的对刀（或导向）装置55夹具上其它装置的设计56夹具体的设计57夹具技术条件的制定58夹具的操作说明参考文献心得体会1第1章零件的分析21零件的作用据资料所示，可知该零件是Z525立式钻床送刀机构的电器操纵盒。盒的底面B通过螺栓与左侧盖联接，并用锥销定位，锥孔6配作，35H7的孔是安装轴齿轮的，并与轴齿轮的轴间隙配合，槽A内安装齿条，齿条可在槽内移动，齿轮与齿条啮合，齿轮带动齿条移动，槽A的两端用板封住，板与电器盒用螺栓M6联接，螺纹孔配作，16H7的孔内装有可移动的定位圆锥，对齿条移动起定位作用，定位是弹簧压紧定位圆锥。22零件的工艺分析由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。由零件图可知，53和35的中心线和底面是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组153MM、35MM孔为中心的加工表面这一组加工表面包括35MM和53MM的孔，零件的底面。2以底面为加工表面这一组加工表面包括，60MM的圆柱端面和侧面，16MM的孔M18的内螺纹及宽20MM深29MM的沟槽。由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。23第2章选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图根据零件材料确定毛坯为灰铸铁，通过计算和查询资料可知，毛坯重量约为072KG。生产类型为中小批量，可采用一箱多件砂型铸造毛坯。由于35MM的孔需要铸造出来，故还需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。由参考文献可知，差得该铸件的尺寸公差等级CT为810级，加工余量等级MA为G级，故CT10级，MA为G级。表31用查表法确定各加工表面的总余量孔径小于30MM的孔不予铸出。图10所示为本零件的毛坯图4图105第3章选择加工方法，制定工艺路线41机械加工工艺设计411基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。412粗基面的选择考虑到电器操纵盒结构复杂，加工的表面多，为保证各加工表面的相互精度和具有足够的加工余量，选择I和II平面作为粗基准比较合适，有利于B面和各螺纹孔的加工。不仅能保证各孔有足够而又均匀的机械加工余量，还能较好地保证各孔的轴线与平面B及螺纹孔的相对位置。413精基面的选择采用“一面两孔制”，选择电器操纵盒的B面及面上的上方两孔作为工艺加工的精基准。电器操纵盒用这种“一面两孔”的定位方法在夹具上定位，再去加工其他平面和孔，实现了基准统一。42制定机械加工工艺路线工序I铣底面。工序II粗镗、半精镗、精镗35MM和53MM孔。工序III铣前面和后面。工序IV刨60MM圆柱凸台的端面和侧面。工序V钻、半精铰、精铰16MM孔，攻丝M1815的螺纹，用Z535立式钻床加工。工序VI钻、半精铰、精铰14MM和9MM的孔，选用Z525立式钻床。工序VII铣深29MM宽20MM的槽。6第4章选择加工设备及刀具、量具由于生产类型为中小批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成51选择加工设备与工艺设备511选择机床，根据不同的工序选择机床工序050铣底面，工序的工步数不多，成批生产要求不高的生产效率，故选用立铣，用X53K立式铣床。工序060粗镗、半精镗、精镗35MM和53MM的孔在同一基准上，选择T68立式铣床。工序070铣粗前面和后面，选择组合机床。工序080粗刨、精刨60MM圆柱凸台的端面和侧面，选B2010龙门刨。工序090钻、半精铰、精铰16MM孔，攻丝M1815的螺纹，选Z32摇臂钻床。工序0100钻、半精铰、精铰14MM和9MM的孔。用Z32摇臂钻床。工序0110粗铣、半精铣、精铣深29MM宽20MM的槽，选用X62卧式铣床。512选择刀具，根据不同的工序选择刀具1铣刀依据资料选择高速钢圆柱铣刀直径D125齿数Z14，直径为D50MM，齿数Z8及切槽刀直径D6MM。2镗35MM和53MM的孔选用锥柄麻花钻。3钻、半精铰、精铰16MM的孔，攻丝M1815用锥柄阶梯麻花钻，机用丝锥。4钻14MM孔和9MM的孔，刀具选择高速钢麻花钻。5铣深29MM宽20MM的槽，选用高速钢切槽刀。7514选择量具本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下1选择加工面的量具用分度值为005MM的游标长尺测量，以及读数值为001MM测量范围100MM125MM的外径千分尺。2选择加工孔量具因为孔的加工精度介于IT7IT9之间，可选用读数值001MM测量范围50MM125MM的内径千分尺即可。3选择加工槽所用量具槽经粗铣、半精铣两次加工。槽宽及槽深的尺寸公差等级为粗铣时均为IT14半精铣时，槽宽为IT13，槽深为IT14。故可选用读数值为002MM测量范围0150MM的游标卡尺进行测量。52确定工序尺寸521面的加工（所有面）根据加工长度的为121MM，毛坯的余量为4MM，粗加工的量为2MM。根据机械工艺手册表2321加工的长度的为121MM、加工的宽度为121MM，经粗加工后的加工余量为05MM。对精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。522孔的加工135MM毛坯为空心，通孔，孔内要求精度介于IT7IT8之间。查机械工艺手册表238确定工序尺寸及余量。镗孔30MM2Z0钻孔33MM2Z1675MM扩孔3475MM2Z18MM粗铰3493MM2Z07MM精铰358216MM毛坯为实心，不冲孔，孔内要求精度介于IT7IT8之间。查机械工艺手册表238确定工序尺寸及余量。钻孔15MM2Z085MM扩孔1585MM2Z01MM粗铰1595MM2Z005MM精铰16H7314MM的孔毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。查机械工艺手册表238确定工序尺寸及余量。钻孔13MM2Z095MM粗铰1395MM2Z005MM精铰144钻螺纹孔9MM毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。查机械工艺手册表238确定工序尺寸及余量。钻孔98MM2Z002MM精铰961工序切削用量611切削用量本工序为铣底面。已知工件材料为HT200，选择高速钢圆柱铣刀直径D125MM，齿数Z1。根据资料选择铣刀的基本形状,RN10，A012，45已知铣削宽度AE4MM，铣削深度AP125MM故机床选用XA6132卧式铣床。1确定每齿进给量FZ根据资料所知，XA6132型卧式铣床的功率为75KW，工艺系统刚性为中等。查得每齿进给量FZ016024MM/Z、现取FZ016MM/Z。2选择铣刀磨损标准及耐用度根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为15MM，铣刀直径D125MM，耐用度T180MIN。3确定切削速度根据资料所知，依据铣刀直径D125MM，齿数Z14，铣削宽度AE4MM，铣削深度AP125MM，耐用度T180MIN时查取VC98MM/S，9N439R/MIN,VF490MM/S。根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取，NC300R/MIN,VFC475MM/S。则实际切削VCD0NC1000VC314125300/100011775M/MIN实际进给量FZCVFCNCZFZC4校验机床功率475016MM/Z30010根据资料所知，铣削时的功率（单位KW）为当FZ016MM/Z,AP125MM,AE4MM,VF490MM/S时由切削功率的修正系数KMPC1，则PCC35KW，PCT08KW。根据XA6132型立式铣床说明书可知机床主轴主电动机允许的功率PCMPCMPCTPCM75086PCC35KW因此机床功率能满足要求。62工序切削用量621切削用量本工序为粗镗、半精镗、精镗35MM和53MM孔，选择锥柄麻花钻直径D60MM，齿数Z8。已知铣削宽度AE25MM，铣削深度AP60MM故机床选用锥柄麻花钻。1确定每齿进给量FZ根据资料所知，查得每齿进给量FZ020030MM/Z、现取FZ020MM/Z。2选择铣刀磨损标准及耐用度根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为080MM，耐用度T180MIN。103确定切削速度和每齿进给量FZC根据资料所知，依据上述参数，查取VC73MM/S，N350R/MIN,VF390MM/S。根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取，NC150R/MIN,VFC350MM/S。则实际切削VCD0NC1000VC31460150/10002826M/MIN实际进给量FZCVFCNCZFZC4校验机床功率350023MM/Z15010依据上道工序校验的方法，根据资料所知，切削功率的修正系数KMPC1，则PCC23KW，PCT08KW，PCM75可知机床功率能够满足要求。63工序切削用量631切削用量本工序为铣前面和后面，所选刀具为高速钢圆柱铣刀其直径为D60MM，齿数Z8。其他与上道工序类似。1确定每次进给量FZ根据资料，查得每齿进给量FZ020030MM/Z，现取FZ020MM/Z。2选择铣刀磨钝标准及耐用度根据资料，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为08MM，耐用度T180MIN。3确定切削速度和每齿进给量FZC根据资料所知，依据上述参数，查取VC85MM/S，N425R/MIN,VF438MM/S。根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取，NC250R/MIN,VFC400MM/S。则实际切削VCD0NC100011VC实际进给量31460250471M/MIN1000FZCVFCNCZFZC4校验机床功率40002MM/Z2508根据资料所知，根据以上参数可知，切削功率的修正系数KMPC1，则PCC25KW，PCT08KW，PCM75，依据上述校验方法可知机床功率能满足要求。64工序IV切削用量641切削用量本工序为刨60MM圆柱凸台的端面和侧面，所选刀具为高速钢圆柱铣刀其直径为D60MM，齿数Z8。其他与上道工序类似。1确定每次进给量FZ根据资料，查得每齿进给量FZ020030MM/Z，现取FZ020MM/Z。2选择铣刀磨钝标准及耐用度根据资料，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为08MM，耐用度T180MIN。3确定切削速度和每齿进给量FZC根据资料所知，依据上述参数，查取VC85MM/S，N425R/MIN,VF438MM/S。根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取，NC250R/MIN,VFC400MM/S。则实际切削VCVC实际进给量FZCD0NC100031460250471M/MIN1000VFCNCZ12FZC4校验机床功率40002MM/Z2508根据资料所知，根据以上参数可知，切削功率的修正系数KMPC1，则PCC25KW，PCT08KW，PCM75，依据上述校验方法可知机床功率能满足要求。第五章夹具设计设计题目电器操纵盒键槽铣床夹具设计要求设计槽宽20MM键槽的铣床夹具生产类型中批量生产毛坯类型铸造件说明进行本工序前，定位基准面B已加工达到要求。工序加工要求1、键槽宽分别为20MM，深度分别为29MM；2、键槽两侧面与底面B的垂直度误差为01/100，粗糙度为16。13一、设计思想11设计思想设计前先要明确工件的年生产纲领，它是夹具总体方案确定的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。如大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多种工件的加工。设计中要考虑机床夹具应满足的基本要求，包括以下几个方面1保证加工精度。这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。2夹具的总体方案应与年生产纲领相适应。3安全、方便、减轻劳动强度。机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。4排屑顺畅。机床夹具中积累切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。5机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性。机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装备，有利于提高夹具的制造精度。根据所给的零件图，设计铣直径为20MM的一个键槽的夹具。依次选择确定定位、夹紧、导向、夹具体的方案。12定位、夹紧方案的比较选择工件在夹具中的定位是通过工件上的定位基准表面与夹具的定位元件的工作表面接触或配合来实现的，因此设计中选用的定位方法与定位元件的具体结构应与工件的定位基准表面相适宜。夹紧方案的确定夹紧力方向原则1）夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置；2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小；3）夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。夹紧作用点原则1）夹紧里的作用点应正对夹具定位支撑元件或位于支撑元件所形成的稳定14受力区域内，以免工件产生位移和偏转；2）夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现；3）夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减少工件的夹紧力，防止加工过程中可能产生振动。根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定定位及夹紧方式。工件是电器操纵盒，根据六点定位原理，要对凸台面和凸台上面的孔定位，最后限制工件绕凸台中心旋转。对外凸台面上的孔定位时，常用的定位元件有定位套，圆柱销等。我选择用短圆柱销定位，以B面为第一基准面，用挡销进行定位，用压板夹紧，螺旋夹紧工件，以及限制工件绕凸台中心旋转。我有两种方案方案一以凸台面上的孔为定位基准面，用短圆柱销定位，以工件尾部侧面为定位基准面，用挡销定位。方案二以凸台面上的孔为定位基准面，用长套筒点位，一工件尾部侧面为定位基准面，用挡销定位。因为凸台侧面是锻造面，所以较粗糙，如果套筒套在外面的话，加工槽的侧面与底面B的垂直度要求就没有方案一好。所以我选择方案一。图111513短圆柱销尺寸的确定取定位孔35H7直径的最小值为圆柱销的基本尺寸，销与孔按H7/G6配合，则圆柱销的直径和公差为3514挡销尺寸的确定尺寸为15两销与夹具体连接选用过渡配合H6/F5。15夹紧方案的确定根据工件的定位方案，考虑夹紧力的作用点及方向，采用如图11所示的方式比较好。因它的夹紧点在大孔端面，接近被加工面，增加了工件的刚度，切削过程中不易产生震动，工件的夹紧变形也小，夹紧可靠。但对夹紧机构的高度要加以限制，以防和铣刀杆相碰。由于工件较小，批量又不大，为使夹具结构简单，采用了手动的螺旋压板夹紧机构。16对刀装置的选择因为此工序为铣键槽，故选用直角对刀块。对刀装置是由对刀块和塞尺构成。塞尺用于检查刀具与对刀块之间的间隙，避免刀具与对刀块直接接触。对刀块采用销钉定位，螺钉紧固的方式与夹具体连接。具体结构参见图11。17夹具在机床上的安装方式夹具可通过定向键与机床工作台T形槽的配合实现在铣床上的定位，用通过T形槽螺栓将夹具固定在工作台上，如图11所示。18夹具体及总体设计夹具体的设计应通盘考虑，使各组成部分通过夹具体有机地联系起来，形成一个完整的夹具。从夹具的总体设计考虑，由于铣削加工的特点，在加工中易产生振动，故要求夹具体及其上个组成部分的所有元件的刚度、强度要足够。夹具体及夹具总体结构参见图11。二、夹具总图设计1）夹具总图上应标注的尺寸及公差配合（1）夹具的外轮廓尺寸280MM170MM100MM。（2）两定位销的尺寸为15与（3）挡销到中心线距离分别为和。和（4）对刀块工作表面与定位元件表面间的尺寸（5）其它配合尺寸。圆柱销及挡销与夹具体装卸孔的配合尺寸20H7/N6和10H7/N6。16（6）夹具定位键与夹具体的配合尺寸18H7/H6。2）夹具总图上应标注的技术要求（1）圆柱销、挡销的轴心线相对定位面B的垂直度公差为005MM。（2）定位面B相对夹具底面的平行度公差为002MM。（3）对刀快与对刀工作面相对定位键侧面的平行度公差为005MM。三、定位分析与定位误差计算21定位分析根据工序图上的要求。要保证距槽两侧面与底面B的垂直度为01/100。键槽深度尺寸为2902；平键槽长度51MM，键槽宽度20052。前两项是靠工件在夹具中定位来保证的；后三项分别是靠小拖板运动实现和键槽铣刀定尺寸刀具来保证的。22定位误差的计算机械加工中，产生加工误差的原因很多。在这些因素中，有一项因素与机床夹具有关。使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等于或小于该工序所规定的工序公差。JG式中J为与机床夹具有关的加工误差；为与工序中除夹具外其他因素有关的误差；G为工序公差。由式可知，使用夹具加工工件时，应尽量减小与夹具有关的加工误差，在保证工序加工要求情况下，留给加工过程中其他误差因素的比例大一些，以便较易控制加工误差。与机床夹具有关的加工误差J，一般可用下式表示JWZDADWJJJM由上式可知，正确地计算出工件在夹具中的定位误差和减小其他各项误差，是设计必须认真考虑的重要问题。定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差。设计的夹具要从分考虑此定位方案的定位误差的大小是否在允许的范围内。一般定位误差应控制在工件允许误差的1/51/3之内。由定位基准外圆查表可知尺寸为和，则17公差分别为0016MM和002。定位误差为H11，其中2SI290。，则H10006MM，H20004MM，满足条件。三、对刀及导引装置设计对刀装置是由对刀块和塞尺构成。直角对刀块用于加工键槽，塞尺用于检查刀具与对刀块之间的间隙，避免刀具与对刀块直接接触。由于对刀块与塞尺都已经标准化，则选用直角对刀块和对刀平塞尺。四、夹紧机构设计与夹紧力计算41夹紧机构的设计对此工件的铣削加工，我所采用的是螺旋与压板组合实现夹紧工作的夹紧机构，而且我拟定采用的是手动夹紧，此夹紧机构结构简单，夹紧可靠，通用性大。夹紧方案的初步确定如右图所示（局部图）42夹紧力的计算初步选定压紧螺母的尺寸为M20，选择铣刀尺寸为直径D10MM的铣刀，齿数Z2。计算切屑力根据刀具用高速钢，工件材料为可锻铸铁，则切削力为66072066FCA0FZDBZKP其中C为在用高速钢铣刀铣削时，考虑工件材料及铣刀类型的系数，其值取294；AP为铣削深度，按18MM的键槽来算，取7MM；由D10MM的铣刀，查得，铣削速度VC转速N22M/MIN，每分钟进给量F19MM，由铣刀100022389R/MIN，FFZZN，得到FZ0024MM；1818D10MM；B为切削宽度，取10；K为用高速钢铣削时，考虑工件材料机械性能不同的修正系数，取09。计算得切削力F1050N。对于V形块定位压板夹紧方案，为防止工件移动而需要的夹紧力为KFSINWK1SIN22其中，K为安全系数，取24。1和2分别为工件与压板间的轴向摩擦因数和工件与V形块的轴向摩擦因数，取为04。则计算得需要的夹紧力1289NQL根据公式WTG1D0/2RTG2可知直径为10MM的螺杆和M10的螺母夹紧力为3925N，因为WWK,故能满足夹紧力的要求。由于工作状态原因，切削力与夹紧力在空间上是相互垂直的。螺母提供的夹紧力足以夹紧，故无须验算。五、夹具操作说明在加工前，需要先将夹具安装在铣床上的