工艺工装课程设计升降梯箱体夹具设计

夹具设计任务书 设计题目： 升降梯箱体夹具设计 姓名 专业 机械设计制造及其自动化 班级 班 学号指导老师 教研室主任 一、设计目的1能运用所学基本理论知识，正确解决工件在加工时的定位和夹紧问题，选择合理的方案，进行必要的计算，根据题意设计出符合优质、高效、低成本的夹具。2学习正确的调查研究方法，收集国内外有关资料，掌握正确的夹具设计思想、方法和手段，学会正确使用有关手册及其它技术资料。3分析研究结构工艺性问题，提高结构设计能力。4进一步了解有关机床、刀具和量具等工装知识。二、设计任务(1)设计支架零件的机械加工工艺规程及其专用夹具。要求 ： 机械加工工艺过程卡 一张 机械加工工序卡 一张 毛坯零件合图张 一张夹具装配图 一张 夹具体零件图 一张 设计说明书 一份(2)生产纲领：中批生产(3)设计基本要求：1、零件机加工工艺路线应设计多方案（至少个），比较后选最佳方案。2、应保证重要表面的加工质量与精度。3、机床设备等选用，应考虑其经济性，宜采用通用机床和专用夹具。4、设计应以独立完成为主，图纸表达要正确清晰，计算正确，能借助各种工具书和技术资料获得所需的正确数据。目 录 任务书1 前言41.零件分析5 1.1零件的作用5 1.2 零件的工艺分析52.选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图62.1.毛坯的制造形式62.2 零件的零件图62.3 零件的余量选择62.4 零件的毛坯图73.选择加工方法，制定工艺路线83.1 基准的选择83.2 制定工艺路线83.3制定加工工序卡84.选择加工设备及刀具、夹具、量具114.1 选择加工设备和工艺设备114.2 刀具的选择134.3 夹具的选择134.4 量具的选择135.确定切削用量、耐用度135.1 确定进给量f135.2 确定切削速度V145.3 确定背吃刀量ap 145.4 确定耐用度146.夹具的设计146.1确定夹具的结构方案146.1.1确定定位方案，选择定位元件146.1.2夹紧方案的确定166.1.3对刀方案的确定166.1.4 夹具的总体设计及夹具体17设计心得19参考文献20前 言生熟悉机械制造中的有关手册、图表和技术资料，并学会综合生产实际正本次课程设计是学习机械制造基础过程中的一个非常重要的实践性的环节。学生通过进行课程设计，理论联系实际和独立工作的能力可以得到很好的提高。本次课程设计的目的旨在：1、巩固和加深学生所学知识，并培养学生学会全面综合的应用所学知识，去分析和解决机械制造中的问题的能力；2、帮助学确使用这些资料；3、使学生树立正确的设计观念，懂的合理的设计应该是技术先进的，经济上合理的并在生产实践中是可行的；4、通过编写设计说明书，提高学生对技术文件的整理、写作及组织编排能力，为学生将来撰写技术及科研论文打下基础。机械制造技术课程设计是在学完了机械制造技术学和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（支架）的夹具设计和规程的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，也为今后毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。关键字：机械制造基础 夹具 升降梯箱体 工艺1.零件的分析1.1.零件的作用升降梯：也叫做载货电梯，是用于建筑物层高间运送货物的专用载货电梯产品主要用各种工作层间货物上下运送；立体车库和地下车库层高间汽车举升等。产品液压系统设置防坠、超载安全保护装置，各楼层和升降台工作台面均可设置操作按钮，实现多点控制。产品结构坚固，承载量大，升降平稳，安装维护简单方便，是经济实用的低楼层间替代电梯的理想货物输送设备。本次设计的任务给定的零件升降梯箱体，承载并保证其他零件的正确工作方式，和保持相互之间的正确位置。对其加工平面，粗糙度，加工孔，同轴度等有一定的要求，由于零件比较复杂，不成规则，故加工过程中需要使用复杂的夹具。1.2.零件的工艺分析由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高的强度，耐磨性，耐热性及减振性，适合用于承受较大应力和要求耐磨零件。该零件的所需加工面和孔:1. 零件的两台阶面，分别以上表面和前表面做为定位基准表面粗糙度为3.2，为了保证精度要求需进行粗铣和精铣。2. 零件两台阶交汇处2*1槽3. 93、100孔，为了保证精度要求需进行粗镗和半精镗，以上表面做为定位基准。4. 70、95孔，为了保证精度要求需进行粗镗、半精镗和精镗，以上表面做为定位基准。5. 85、90孔，为了保证精度要求需进行粗镗和半精镗，以后表面做为定位基准。6. 52、62孔，为了保证精度要求需进行粗镗、半精镗和精镗，以后表面做为定位基准。7. 钻6孔，以前表面作为定位基准。8. 钻17、26孔，以后表面作为定位基准。经过分析，为了保证加工精度和降低加工成本，将 上表面和后表面 作为定位基准，以他为工艺基准能很好保证其他各个尺寸要求，完全可以达到图纸要求。2. 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图2.1.毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,采用铸造。由于属于中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型。可采用一箱多件砂型铸造毛坯。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。2.2.零件的零件图该升降梯箱体零件图如下图2-1图21 2.3毛坯余量的选择铸件的尺寸公差等级 CT 为 810 级，加工余量等级 MA 为 G 级，故 CT=9 级，MA 为 G 级。毛坯台阶面的加工余量为4.5mm毛坯上70、95、52、62、93、100孔的加工余量为7mm2.4零件的毛坯图该零件支架的毛坯图如图2-2毛坯图2-2 3. 选择加工方法，制定工艺路线工艺规程设计3.1 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（a）. 粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。（b）. 精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。为了使基准统一，先选择 底面作为基准。按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随便着孔的加工，大端的中心孔消失，必须重新建立外圆的加工基面，一般有如下三种方法：当中心孔直径较小时，可以直接在孔口倒出宽度不大于2MM的锥面来代替中心孔。若孔径较大，就用小端孔口和大端外圆作为定位基面，来保证定位精度。采用锥堵或锥套心轴。3.2制定工艺路线制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用通用机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑效果，以便使生产成本尽量下降。加工工艺过程如下表：3.3制定加工工序卡根据老师所给的零件图，经加工工艺过程分析，最终选择圆柱面的加工，加工工序卡如下表：21湖南工程学院升降梯箱体加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称共1页第1 页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件1铸铸造毛坯铸造2热去应力退火热处理3铣粗铣两台阶面金工铣床专用铣夹具 4铣铣2*1槽金工铣床专用铣夹具5铣精铣两台阶面金工铣床专用铣夹具6镗粗镗70H7、95H7、93、100孔金工镗床专用镗夹具7镗半精镗70H7、95H7、93、100孔金工镗床专用镗夹具8镗精镗70H7、95H7孔金工镗床专用镗夹具9镗粗镗52J7、62H7、85、90孔金工镗床专用镗夹具10镗半精镗52J7、62H7、85、90孔金工镗床专用镗夹具11镗精镗52J7、62H7孔金工镗床专用镗夹具12钻钻6孔金工钻床专用钻夹具13钻钻17、26孔金工钻床专用钻夹具14检检验12.20.2011何家祥标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字设计审核标准化机械加工工序卡湖南工程学院机械加工工序卡产品型号零件图号产品名称铸件零件名称支架共1页第1页工步号工步内容工艺装备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/z切削深度mm进给次数工步工时机动辅助1精镗52孔镗专用夹具8001200.12112精镗62孔镗专用夹具8001200.1211JS080526设计（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期12/264. 选择加工设备及刀具、夹具、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.4.1. 选择加工设备与工艺设备卧式镗床卧式镗床是镗床中应用最广泛的一种。它主要是孔加工，镗孔精度可达IT7，除扩大工件上已铸出或已加工的孔外，卧式镗床还能铣削平面、钻削、加工端面和凸缘的外圆，以及切螺纹等，主要用在单件小批量生产和修理车间，加工孔的圆度误差不超过 5微米，表面粗糙度为Ra0.631.25微米。卧式镗床的主参数为主轴直径。 卧式镗床（图1）结构组成： 主轴水平布置、主轴箱能沿前立柱导轨垂直移动的镗床（图1）。使用卧式镗床加工时，刀具装在主轴、镗杆或平旋盘上，通过主轴箱可获得需要的各种转速和进给量，同时可随着主轴箱沿前立柱的导轨上下移动。工件安装在工作台上，工作台可随下滑座和上滑座作纵横向刨台式卧式镗铣床(图2) 移动，还可绕上滑座的圆导轨回转至所需要的角度，以适应各种加工情况。当镗杆较长时，可用后立柱上的尾架来支承其一端，以增加刚度。 为了加工大孔距工件或长箱体，有的卧式镗床把工作台横向行程加大两倍左右，采用加大床身主导轨宽度和带辅助导轨的方法增加下滑座刚度。 特点：外观造型美观大方总体布局匀称协调。床身、立柱、下滑座均采用矩形导轨，稳定性好。 导轨采用制冷淬硬，耐磨度高。 数字同步显示，直观准确，可提高工效降低成本。 根据零件所需加工的孔的加工需求，选择TX611C/2型号的镗床加工4.2.刀具的选择所选工序的是精镗52J7、62H7孔，分别用52、62的镗刀，材料为硬质合金刀片。4.3.夹具的选择因为在本次工艺工装课程设计当中我负责的是52和62孔的精镗加工，又是中批量生产，所以选择镗床专用夹具。 4.4 .量具的选择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，参考参考文献【1】资料，选择如下：1.选择加工面的量具用分度值为 0.05mm 的游标长尺测量，以及读数值为0.01mm 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0.01mm 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 0.02mm 测量范围0150mm 的游标卡尺进行测量。5.确定加工切削用量本工序为精镗52和62孔，由于是中批生产，选择专用夹具，分别用52和62的镗刀，镗床选用TX611C/2 卧式镗床，使用切削液，主要切削用量包括三大要素：切削速度、进给量、吃刀深度（背吃刀量）。5.1.确定进给量 f由于该零件的加工生产类型为中批量生产，镗孔加工时，经查切削用量手册参考文献可知：切削速度选择80-150 m/min 进给量为0.1mm/min,按照上面的参数，选择的转速应为8-1000r/min,走刀量是指主轴旋转一圈，刀具的移动量。背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2一0.5mm,总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能(功率、扭矩)，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。5.2.确定切削速度 V V也称单齿切削速度，单位为m/min。提高切削速度也是提高生产率的一个措施，主要取决于刀具的耐用度。采用硬质合金刀具加工，选择速度为4590m/min5.3.确定背吃刀量ap本工序为精镗52和62孔，,材料为HT200，所以选择背吃刀ap=0.2mm5.4.刀具耐用度影响刀具寿命最主要的参数是线速度。刀具可承受的线速度越高，其生产效率越高，单位时间内产出的零件会越多。只要能够保证单位时间内多产出的零件价值大于刀具因寿命缩短而增加的成本，就应该追求尽量提高生产效率。6.夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过分析并与指导老师协商，决定设计精镗52和62孔的专用夹具，本夹具将用于TX611C/2卧式镗床。6.1 确定夹具的结构方案 6.1.1确定定位方案，选择定位元件根据我们所选择的工序来详细观察零件图，根据图中零件所要求的位置尺寸，以及形位精度要求，来确定夹具的结构方案。图6-1 升降梯箱体主要形位尺寸拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接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线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考如何提高劳动效率，降低 动强度，提高加工效率。由于本工序的加工较为简单，根据镗孔工序的尺寸、形状和位置精度要求，工件定位时需限制5个自由度。工件的定位基准和夹紧位置也可以确定。选择工件的下表面做为定位基准，采用大端面加心轴和垫块还有螺母，限制了6个自由度，同时也只要保证其深度15mm和25mm，Ra值3.2，从而就可以达到精度要求。6.1.2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和方向，采用下图所示的方式较好。因它的加紧点选在大孔端面，接近被加工面，增加了工件刚度，镗削过程中不易产生振动，工件的夹紧变形也小，夹紧可靠。 由于该工件较小，中批量生产，为了夹具机构简单，采用了心轴和垫块加螺母定位夹紧机构。6-2夹紧装置6.1.3对刀方案的确定 镗削加工的“试切法”就是放在零件加工过程中通过不断试切并对已加工尺寸进行测量，每次测量后都相应调整刀具相对于加工表面的位置，直至达到零件尺寸精度要求的加工方法。由于每次试切之后调整刀具都要花费时间，尤其在加工尺寸精度较高的工件时，试切-检测-调刀这一过程需反复进行多次，因此采用试切法加工时要考虑对生产率的影响 。对于批量镗孔加工而言，当采用试切法来获得对刀尺寸，然后利用已调好的对刀尺寸完成一批工件的加工，获得本工序孔的尺寸精度时，由于采用试切法对刀所花费的时间有批量中的每个工件分担，因此，采用试切法对镗削生产率的影响很小。由于该零件是中批生产，因此镗孔加工时可以采用试切法进行对刀。6.1.4 夹具的总体设计及夹具体镗床夹具的结构形式在很大程度上取决于定位元件、夹紧装置、导向装置和镗模底座的结构和布置。为使夹具结构紧凑，保证夹具在机床上安装的稳定性，夹具体应足够的强度和刚度，且使工件的加工表面尽可能靠近工作台面，以降低夹具的重心。此外还应合理地设置加强筋和耳座等。 夹具总图设计 在绘制夹具结构草图的基础上，绘出夹具总装图并标注有关的尺寸、公差配合和技术条件。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38024560mm2)夹具总图上应标注的技术要求（1）.先硬化处理30-36（2）.进入装配的零件及部件（包括外购件、外协件），均必须具有检验部门 的合格证方能进行装配。 （3）.螺钉、螺栓和螺母紧固时，严禁打击或使用不合适的旋具和扳手。紧固 螺钉槽、螺母和螺钉、螺栓头部不得损坏。夹具的总装配图如下： 6-3升降梯箱体夹具总装配图1圆柱螺钉 2六角螺母 3垫圈 4六角螺柱 5垫圈 6六角螺柱 7垫圈 8圆锥销 心 得 体 会工艺工装课程设计就快要完成了，这次的课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。通过这次课程设计，不仅检验了我所