（通过答辩带图纸）盖板设计钻2-Φ13孔钻床夹具设计

课程 设计 设计题目： 盖板加工工艺和 钻 23 孔钻床夹具 专业： 机械制造及其自动化 班级 机制 指导教师： 教研室主任 学 生 完成 日期 2014 年 9 月 要 本设计 盖板 零件加工过程的基础 设计的夹具设计 。主要 加工部位是平面和 孔加工。在一般情况下，确保比保证精密加工孔很容易。因此，设计遵循的原则 是先加工面后加工孔 表面。 在零件的夹具设计中，主要是根据零件加工工序要求，分析应限的自由度数，进而根据零件的表面特征选定定位元件，再分析所选定位元件能否限定应限自由度。确定了定位元件后还需要选择夹紧元件，最后就是确定专用夹具的结构形式。 关键词： 盖板 零件 ；工艺；夹具； 全套设计 纸 加 401339828 he of of In to is In of to of of of to of be be of to is to of 1 目 录 摘 要 . . 1 章 零件的结构分析 . 2 1. 1 盖板的用途 . 2 1. 2 盖板的技术要求 . 2 1. 3 盖板的工艺性 . 2 1. 4 盖板的生产类型确定 . 3 第 2 章 盖板机械加工 工艺规程设计 . 4 分析零件图 . 4 零件的作用 . 4 零件的工艺分析 . 4 选择毛坯制造形式 . 4 拟定工艺路线 . 5 划分加工阶段 . 5 选择基准 . 5 确定加工方案 . 5 确定切削用量及工时定额 . 7 上端面 . 7 铣燕尾面和空刀槽 . 9 铣尺寸 14 的端面 . 13 80 和 100 的圆环面 . 14 钻、扩、铰 30 213孔 . 18 磨燕尾面 ,空刀面 . 20 第 3章 钻 23 钻 床夹具设计 . 错误 !未定义书签。 计要求 . 错误 !未定义书签。 具设计 . 错误 !未定义书签。 定位基准的选择 . 错误 !未定义书签。 切削力及夹紧力的计算 . 错误 !未定义书签。 位误差的分析 . 错误 !未定义书签。 具设计及操作的简要说明 . 错误 !未定义书签。 结 论 . 23 致 谢 . 29 参考文献 . 30 2 第 1 章 零件的结构分析 1. 1 盖板 的用途 床“ 盖板 ”零件 它位于刀架部件的上刀架与下刀架之间，它是上刀架的导向件，当需要用小刀架车锥面时，可以通过 盖板相对于刀架的转动来调整锥角 。 1. 2 盖板 的技术要求 盖板 各加工要求及相关技术要求列表如 表（一） 加工表面 尺寸及偏差 / 差及精度等级 表面粗糙度 m 底端面 14 圆面 尾 面 13 128 30心孔 30 . 3 盖板 的工艺性 底端面的表面加工精度为 80 外圆 面、燕尾 面、上端面的表面加工精度为 30 孔的表面加工精度为 余表面加工精度为 5。 3 1. 4 盖板 的生产类型确定 零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化 程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的年生产纲领 (1 % ) (1 % )N Q m a b 式 中 N 零件的生产纲领 ， 件 /年 ； Q 产品的年产量 ， 台、辆 /年 ； m 每台（辆）产品中该零件的 数量 ， 件 /台、辆 ； a% 备品率，一般取 2% b% 废品率，一般取 根据上式结合题目给定数据，即可算出 盖板 的生产纲领，进而确定出其生产类型。 由于 盖板 的质量为 2于轻型零件， 由此再 有文献 10查表可知，该 盖板 的生产类型为 成 批生产。 4 第 2 章 盖板 机械加工 工艺规程设计 分析零件图 零件 的作用 本设计任务所给的零件是 普通车床的 盖板 ，它位于刀架部件的上刀架与下架之间，是上刀架的导向件，当需要用小刀架车锥面时，可 通过刀架中部相对于下刀架的转动来调整锥角，保证被车锥面具有所需的锥度。因此，其本身的精度对被加工工件的精度有很大影响 7。 零件的工艺分析 由零件图可以看出，主要加工表面有： 底面 80圆面 ； 燕尾导轨面 ； 30 ； 它们除本身的精度要求外，还有一定的相互位置要求，主要有： 30线对 选择毛坯制造形式 由于零件料是 铁，故可以根据以下几个方面来选择： （ 1） 较复杂，采用铸造方式比较合适； （ 2） 且尺寸精度和表面光洁度要求较高，采用 级精度铸件； （ 3） 少加余量、节省材料和改善机5 械性能，可以采用金属模铸造。 拟定工艺路线 拟定工艺路线的基本原则是应能够妥善的保证零件的技术要求，即几何尺寸精度和相互位置精度等必须得到合理的保证。在生产纲领已确定成批生产的条件下，为保证有较高的生产率和经济效益，可采用可变的具有较高生产率的专用设备，或在现有生产条件下，采用万能机床加工专用夹具 8。 划分加工阶段 为减少加工时产生的 形对精度的影响，容易发现毛坯的缺陷，合理使用机 床，在加工中应将粗、精加工分开，并且要先进行粗加工，然后再进行精加工。故刀架中部主要表面的加工分为粗、精、光整加工三个阶段。 选择基准 1. 粗基准 刀架中部上加工精度较高并且对被加工工件精度影响较大是燕尾导面 A 和 B。为保证其加工精度均匀，以及 A 和 B 面与 P 面的平行度精度要求，选用 P 面作粗基准。 2. 精基准 根据基准统一和基准重合原则，及定位稳定可靠，选用导轨面 面作为精基准 9。 确定加工方案 1. 方案一 6 0 铸造 铸造 0 时效 时效处理 0 铣 铣上端面 40 铣 铣燕尾面和空刀槽 50 铣 铣空刀面 60 铣 铣尺寸 14 的端面 70 铣 车 80 和 100 的圆环面 80 铣 铣 倒角 90 车 车 70 外圆面、端面， 120 端面外圆面 100 钻孔 钻、扩、铰 30 110 钻孔 钻底面 23 及 26 沉头孔 120 磨 磨燕尾面 ,空刀面 130 终检 终检 140 入库 清洗入库 2. 方案二 0 铸造 铸造 0 时效 时效处理 0 铣 铣上端面 40 钻孔 钻底面 23 及 26 沉头孔 50 车 车 70 外圆面、端面， 120 端面外圆面 60 铣 铣燕尾面和空刀槽 70 铣 铣空刀面 80 铣 铣尺寸 14 的端面 90 铣 车 80 和 100 的圆环面 100 铣 铣 倒角 110 钻孔 钻、扩、铰 30 120 磨 磨燕尾面 ,空刀面 130 终检 终检 140 入库 清洗入库 3. 工艺方案的比较 两个方案的区别主要体现在燕 尾面的加工方法和孔 30 4 11 的加工顺序上。方案一 采用铣削加工燕尾面，并把孔 30孔 2 13 孔的加工分别安排在两道工序中，而方案二 采有刨削来加工燕尾面，把孔 30孔 2 13 孔安排在一道工序中加工。 通过比较，方案二 采用刨削由于刨刀有空行程，生产率较铣削低，但加工特型面、大平面、垂直面刨削优于铣削。而铣削方案中有磨削弥补了不足 并且 方案一 把孔 30 2 13 孔分开加工有利于提高生产率，提高机床功率利用率。故采用方案一 为设计方案。 0 铸造 铸造 0 时效 时效处理 0 铣 铣上端面 40 铣 铣燕尾面和空刀槽 50 铣 铣空刀面 60 铣 铣尺寸 14 的端面 70 铣 车 80 和 100 的圆环面 80 铣 铣 倒角 90 车 车 70 外圆面、端面， 120 端面外圆面 100 钻孔 钻、扩、铰 30 110 钻孔 钻底面 23 及 26 沉头孔 120 磨 磨燕尾面 ,空刀面 130 终检 终检 140 入库 清洗入库 确定切削用量及工时定额 上端面 （ 1） 选择切削深度：参考 中 107 页 可知切削深度 2） 选择进给量：参考 中 108 表 3择每齿进给量 3） 选择切削速度：查 中 113 页表 3取 v=s （ 4） 确定刀具参数：根据 中 270 页表 5择 D=100 齿数 Z=12 （ 5）确定机床主轴转速： 按机床选取 际切削速度 ： s/4.3 w （ 6）计算切削工时 由 文献 10中 2表 7得 2. 精铣 上端面 (1) 选择切削深度：参 考 文献 10表 知切削深度2) 选择进给量：参考 文献 10表 取每齿进给量3) 选择切削速度： 参考 文献 10 表 取 v=s (4) 确定刀具参数： 参考 文献 10 选择刀具 D=100数Z=12,d=32,B=50 (5) 确定机床主轴转速： 按机床选取： 5r/际切削速度： （ 6）计算切削工时 m i n/ 0 0 0s D 5 0 fM i n/ 00 sm in/F M 文献 10表 铣燕尾面和空刀槽 工件材料： 件 加工要求： D 面表面粗糙度 尾面 A、 B 及空刀面 F 的 表面粗糙度 床： 具：端铣刀（高速钢） D=100Z=12， d=32B=50 立式铣刀： D=60Z=18 锯片铣刀： D=160Z=50， d=32B=50 3. 粗铣空刀面 （ 1） 选择切削深度 ： 参考 文献 10表 知 2） 选择进给量： 参考 文献 10表 择每齿进给量 3） 选择切削速度： 参考 文献 10 表 取 v=s （ 4） 确定机床主轴转速： 按机床选取 际切削速度： (5)计算切削工时： 查 文献 10表 4. 精铣空刀面 r / m i i n/ 0 0 0 ss/601000 4.3 w 0 1） 选择切削深度： 参考 文献 10表 知 2） 选择进给量： 参考 文献 10表 择每齿进给量 3） 选择切削速度： 参考 文献 10 表 取 v=s （ 4） 确定机床主轴转速： 按机床选取 5r/际切削速度 （ 5）计算切削工时 查 文献 10表 m i 0/ 5. 粗铣燕尾面 (1) 选取切削深度： 参考 文献 10表 知 切削深度2) 选择进给量： 参考 文献 10表 择每齿进给量3) 选择切削速度： 参考 文献 10 表 取 v=s (4) 确定刀具参数： 参考 文献 10 表 式角铣刀， D=60，Z=18 (5) 确定机床主轴转速： m i n/ 0 0 0s 按机床选取 5r/际切削速度 (6)计算切削工时 查 文献 10表 m i n/ 00s 2 0 0 751 0 0 014.3 w 0 021jfM m in/ 001 0 00s D 精铣燕尾面 (1) 选择切削深度： 参考 文献 10表 知 切削深度2) 选择进给量： 参考 文献 10表 择每齿进给量3) 选择切削速度： 参考 文献 10 表 取 v=s (4) 确定刀具参数： 参考 文献 10 表 式角铣刀D=60,Z=18 (5) 确定机床主轴转速 : 按机床选取实际转速 18r/际切削速度 (6) 计算切削工时 查 文献 10表 7. 粗铣退刀槽 （ 1） 确定切削深度： 参考 文献 10表 知 切削深度 2） 选择进给量： 参考 文献 10表 择每齿进给量 3） 选择切削速度： 参考 文献 10 表 取 v=s （ 4） 确定刀具参数： 参考 文献 10 表 择锯片铣刀 D=160,B=4,d=30,Z=50 （ 5） 确定机床主轴转速 : s/1860601000 w 1 0 021fM 机床选取 0r/际切削速度 : 计算切削工时 : 查 文献 10表 8. 精 铣 退刀槽 (1) 选择切削深度：参 考 文献 10表 知 切削深度2) 选择进给量：参考 文献 10表 择每齿进给量3) 选择切削 速度： 文献 10 表 取 v=s (4) 确定 刀具参数 文献 10 表 择锯片铣刀D=160,B=4,d=30,Z=50 (5) 确定机床主轴转速 按机床选取 30r/际切削速度 s/ 0 0301 6 0601 0 0 0w （ 6） 计算切削工时 查 文献 10表 m in/ D vn ss/ 0 0301 6 0601 0 0 0w fM in/ 001 0 00 D vn sm i f M z 铣尺寸 14 的端面 加工条件：工件材料： 241，铸件 加工要求：表面粗糙度 床 ： 具：两把高速钢端铣刀同时铣削 刀具参数： Z=12， D=100 1. 粗铣两端面至 1） 选择切削深度：参考文献 10知 2） 选择进给量：参考 文献 10 取进给量 3） 选择切削速度：参考 文献 10 取切削速度v=s （ 4） 选择刀具参数：参考 文献 10 铣刀 D=100=12 （ 5） 确定主轴转速 ： 按机床选取 际切削速度 （ 6）计算切削工时： 查 文献 10表 m i 81 3 4/ 21j f M （ 1） 选择切削深度：参考文献 10 2知切削深度 2） 选择进给量：参考 文献 10 取进给量 3） 选择切削速度：参考 文献 10 取切削速度v=s m in/ 001 0 00s D w s/ in/ 0 01 0 01 9 41 0 0 0 4） 选择刀具参数：参考 文献 10 择端铣刀D=100=12 （ 5） 确定机床主轴转速： 计算切削工时 查 文献 10表 80 和 100 的圆环面 加工条件：工件材料： 件 机床： 具：端面车刀 材料： 杆尺寸：16圆车刀 材料： 杆尺寸：16. 粗车端面 （ 1） 选择切削深度：参考文献 10知 2） 选择进给量：参考 文献 10 取每齿进给量r （ 3） 选择切削速度：参考 文献 10 4） 确定机床主轴转速： 按机床选取 速度 00r/际切削速度 m in/ 001 0 00s D fM in/ 4 601 0 0 01 0 0 0s m 7 6j 5）计算切削工时 2. 半精车端面 (1)选择切削深度： 参考文献 10知 (2)选择进给量： 参考文献 10 r (3)选择切削速度： 参考文献 10v=s (4)确定机床主轴转速： 按机床选取 转速 60r/际切削速度： (5)计算切削工时 3. 精车端面 （ 1） 选择切削深度： 参考文献 10可知 2） 选择进给量 ： r （ 3） 选择切削速度：根据已知条件：按机 床选取切削速度v=s （ 4） 确定机床主轴转速 按机床选取实际转速 60r/际切削速度 m i n/ dw in/ 0 0 1601941 0 0 0 6j m i 436321 fn jm i 2321 fn i n/001941000 in/011 0 0 01 0 0 0 d 5） 计算切削工时 9. 铣 为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与车外圆相同，手动进给00r/0. 车 186外圆 （参考文献同上） （ 1） 选择切削深度： 4 2） 选择进 给量：选取 r （ 3） 选择切削速度：根据已知条件取 v=1m/s （ 4） 确定机床主轴转速 按机床选取 00r/际切削速度 (1) 计算切削工时 11粗车空刀面 (1)选择切削深度 2)选择进给量：选取 r (3)选择切削速度：根据已知条件取 v=s (4)确定机床主轴转速 17 m i n/ 51 8 6 6021 0 0 01 0 0 0w d vn 按机床选取 60r/际切削速度 (5) 计算切削工时 12 精车空刀面 （参考文献同上） （ 1） 选 择切削深度 2） 选择进给量：选取 r （ 3） 选择切削速度：根据已知条件取 v=2m/s （ 4） 确定机床主轴转速 按机床选取 00r/际切削速度 (5) 计算切削工时 13. 铣 四角 斜面 长为 20，角度为 45的倒角 （ 1） 选择切削深度：由于计算余量足够，所以取 2） 选择进给量：取 r （ 3） 计算切削速度： m in/ 0 01 0 0 0 d 60188601000 7 0j 00188601000 0j m i 4 fn i n/32001000 v= 4） 确定机床主轴转速： 按机床选取 180r/际切削速度 (1) 计算切削工时 钻、扩、铰 30 ，钻 2 13 孔 加工条件：工件材料： 241，铸件 加工要求：表面粗糙度 床： 臂钻床 刀 具：麻花钻（ 高速钢）、扩孔钻、铰刀 1. 钻孔 28 （ 1） 选择进给量： 参考文献 14443 页 9 r （ 2） 选择切削速度： 参考文献 14446 页 9 v=s （ 3） 确定机床 主轴转速： m i n/ 2s/ 0 0/1 0 0 0 选取机床转速 00r/际切削速度 （ 4）计算切削工时 m in/ 6 718 0 01 0 0 0 d 0 0 1 1 8 0181 0 0 0 w 7 4 032 6 721j fM z m i n/ 1s/ 0 01 0 0 0 d 0 fn js/i n/ 扩孔至 考文献同上） （ 1） 选择进给量：选取r （ 2） 选择切削速度：选取 v=s （ 3） 确定机床主轴转速： 选取机床转速 00r/实际切削速度 （ 4）计算切削工时： 3. 粗铰孔至 30（参考文献同上） （ 1） 选择进给量：r （ 2） 选择切削速度： v=s （ 3） 确定机床主轴转速 按机床选取实际转速 3r/际切削速度 （ 4）计算切削工时 4. 精铰 30考文献同上） （ 1） 选择进给量：可知r （ 2） 选择切削速度： 取 v=s m in/ 0 0 d 00 00 i 5 fn s/i n/3351000 i n/ 4s/ 0 01 0 0 0 d i n/35001000 3） 计算机床主轴转速 按机床选取实际转速 3r/际切削速度 (4)计算切削工时 5. 钻 2 13 孔 （参考文献同上） （ 1）选择进给量：取 r （ 2）选择切削速度：取 v=r （ 3）确定机床 主轴转速： 按机床选取实际转速00r/际切削速度 （ 4）计算切削工时： 磨燕尾面 ,空刀面 （ 1） 选择切削深度： 2） 选择进给量：取 3） 选择切削速度：取 v=s m i n/ 0 01 0 0 0 d i 1 fn 4） 确定刀具参数：选取端铣刀 D=100Z=12 （ 5） 确定机床主轴转速 按机床选取切削速度实际切削速度 (6)计算切削工时 2精铣斜面 E 留 光量 （参考文献同 上 ） (1) 选择切削深度： 2) 选择进给量：选取 s (3) 选择切速度：选取 v=s (4) 确定刀具参数：选择端铣刀 D=100=12 (5) 确定机床主轴转速 m i n/ 0 01 0 0 0s 按机床选取5r/际切削速度 (6) 计算切削工时 3. 磨燕尾面 （ 1） 选择切削深度： 2） 选择进给量度：选择 f=m i n/ D vn ss/w 31721j fM z 5100601000 w i 31721j f M z （ 3） 选择砂轮速度：可知 n=1500r/ 工件速度 0m/s， 纵向进给量 （ 4）横向进给量：查得横向进给量 f=3行程 （ 5）计算切削工时 b=18,v=s, s,s,z=4,l=过计算燕尾另一端 A、 B 面至尺寸 减少辅助时间，选择切削参数与前工步相同 经过计算. 磨一端空刀面 F 至尺寸 择切削用量同前工步 经过计算. 磨另一端空刀面 F 至尺寸磨一端空刀面 F 至尺寸 择切削用量同前工步 经过计算有辅助时间取机动时间的 15%值 s/500350 3 章 钻 2 13 孔钻床夹具 计要求 为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。上 面即为钻 2 13 孔钻床夹具的专用夹具，本夹具 将用于 。 本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。 具设计 定位基准的选择 为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。 采 用一面二孔定位，以 30 和 80 凸台 和下端面定位加工。达到六点全面定位。 切削力及夹紧力的计算 刀具：钻 23 的钻头 D=13。 则轴向力：见工艺师手册表 =CF z 中： 420， f=( 90200()190 F=420 )(2 1 2 N 24 转矩 T=CT Z 式中 : =( 功率 7 2 在计算切削力时 ,必须考虑安全 系数 ,安全系数 K=2 4 式中 基本安全系数， 加工性质系数， 刀具钝化系数 , 断续切削系数 , F/ =( 钻削时 T= M 切向方向所受力 : 671065 取 1.0f 4416 )( 所以 ,时工件不会转动 ,故本夹具可安全工作。 25 位误差的分析 制造误差 1）中心线对定位件中心线位置精度 . 取 . （ 2）内外圆同轴度误差（查表 . 故，2222252423222 . 则 . 知此方案可行。 套、衬套、钻模板设计与选用 工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。 26 图 换钻套 铰工艺孔钻套结构参数如下表 表 套 d H D 1称尺寸 允差 5 12 12 +2 18 10 4 9 8 27 图 定衬套 其结构参数如下表 表 定衬套 d H D C 1C 公称尺寸 允差 公称尺寸 允差 5 +2 10 + 钻模板选用固定式钻模板，用 4 个沉头螺钉和 2 个锥销定位于夹具体上。 具设计及操作的简要说明 由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因 此设计时，需要