毕业设计（论文）-壳体零件加工工艺及夹具设计（全套图纸三维）.pdf

目录目录 机床夹具设计任务书. 2 序言. 3 一、零件的分析. 4 1、零件的作用 . 4 2、零件的分析 . 4 3、零件的生产类型 . 5 1、确定毛坯的制造形式 . 6 2、基准的选择 . 8 3、加工方法 . 8 4、制定工艺路线 . 11 5、工序内容设计 . 12 三、夹具设计. 23 1、设计任务 . 23 2、夹具方案分析 . 23 四、设计小结. 27 参考文献. 32 机床夹具设计任务书机床夹具设计任务书 设计题目： 设计“壳体”某一工序专用夹具设计（生产纲领：中批） 设计要求：（上交电子文件和纸资文件） 零件图 1 张 工序图 1 张 专用夹具装配图 1 张 夹具体零件图 1 张 设计说明书 1 份 三、时间：一周(20102011 学年度第一学期的第七周) 四、设计步骤及要求： 计算年生产纲领，确定生产类型。 对零件进行工艺分析，画零件图。采用新国标 选定某一工序，画工序简图。（工序尺寸、工序公差及技术要求） 依据工序要求设计专用夹具，其主要工作是：确定定位方案，选择定位基 准和定位元件；确定夹紧方式，进行定位误差分析和夹紧力计算。 （5）画夹具装配图、夹具体零件图 五、编写设计说明书 主要参考吴拓、方琼珊主编的机械制造工艺与机床夹具设计指导中的设 计实例 序言 本设计是在学完了机械制造工艺及机床夹具和大部分专业课的基础上进行 的。 本设计是根据学生的实际能力以及结合现代技术的发展趋势综合考虑而做 的， 主要培养学生综合运用学过的知识，独立地分析和拟定一个零件的合理工艺 路线， 初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力，能根据被加工零 件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法。学会拟定夹具设计方案，完成 夹具结构设计，提高结构设计能力，培养学生熟悉和应用各种手册、图片、设计 表格等技术资料，以便掌握从事工艺文件的方法和步骤，培养学生解决工艺问题 的能力。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。 一、零件的分析 1、零件的作用、零件的作用 壳体是一种起支撑、连接其他零件和承受负荷的零件。通过底面孔和上端面 的孔、螺纹孔，侧面的螺纹孔来与管道、其他壳体等零件连接在一起，并使这些 零件之间保持正确的位置关系；通过壳体的孔进行液体或气体的传输。 2、零件的分析、零件的分析 图图 1.壳体零件图壳体零件图 该壳体可以分成三组加工表面，且三者之间和其各内部之间存在有一定的 位置关系，现分述如下: （1） 底面，F7、F30 孔和F48 沉孔 这一组加工表面包括:底面，4 个F7 的孔，加工F30 025 . 0 0 + 的孔和F48 的沉孔 （2） 上端面，M6 螺纹孔，F7 孔和F12 盲孔， 这一组加工表面包括:上端面，M6-7H 的螺纹孔，6 个F7 孔，F12 的盲孔 （3） 侧面宽 28 的凹槽，M6 的螺纹孔，F8 的孔，F24 的沉孔，F30 的端 面，F12 的孔，F20 的沉孔 这一组加工表面包括:侧面宽 28 的开口槽，2XM6-H7 的螺纹孔，F8 的孔并 加工F24 的沉孔，F30 的端面，F12 的孔并加工F20 的沉孔。 3、零件的生产类型、零件的生产类型 零件的生产纲领：根据机械设计制作工艺与机床夹具公式： N零 = QN(1+a)(1+B) 公式 2.1 说明：式中 N零 ：零件生产纲领。 Q：产品的生产纲领 n ：每一产品包含该零件的数量 a : 零件的备用率一般情况下 a = 4 %。 B : 零件的平均废品率：取 B=1%。 所以，4000 = Q1(1+4%)(1+1%) Q=3808 件 根据机械制造工艺与机床夹具表 1-3，可查得此零件生产为中批生产。 二、工艺规程设计二、工艺规程设计 该零件形状特殊，结构一般复杂，属壳体类零件。其表面加工精度均较低， 不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求，而主要 加工表面虽然加工精度相对较高，但也可以再正常的生产条件下，采用较经济的 方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。 该零件的主要加工表面为两端面、中心孔，前端面孔，在设计工艺规程时应 重点予以保证。 1.3 确定零件的生产类型 按照教学要求，该零件生产类型为大批量生产。 2 确定毛胚类型绘制毛胚简图 2.1 选择毛胚 根据零件材料为 ZL102，零件结构一般复杂，生产类型为大批量生产，确定毛胚 为铸件。毛胚的铸造方法选用砂型机器造型，由于孔需铸出，故还应安放型芯， 此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。 2.2 确定毛胚尺寸和机加工余量 1.铸件尺寸公差等级 2.根据铸件采用砂型机器造型，材料为可锻黑铸铁，其加工表面的铸造尺寸 精度等级由机械制造技术基础设计（高等教育版）（以下简称参考一）表 2.3 铸件毛胚图 3.零件毛胚图一般包括铸造毛胚形状、尺寸及公差、加工余量与工艺余量、 铸造斜度及圆角、分型面、浇冒口残根位置、工艺基准及其他有关技术要求等。 根据主要毛胚尺寸，该铸件毛胚图如下图（一）图（二）所示 各表面加工方案各表面加工方案 加工表面 尺寸及偏 差/mm 尺寸精度等 级 表面粗糙度 /m 加工方案 底面 IT12 12.5 铣 上表面 IT12 12.5 铣 F30 孔 F30+0.02 50 IT6 6.3 扩-粗铰-精铰 F48 沉孔 F48 IT12 12.5 扩孔 F7 孔 F7 IT10 25 钻 F12 盲孔 F12 IT12 25 钻 M6-H7 F6 IT7 25 钻-攻丝 左侧面凹槽 IT12 12.5 粗铣 F8 孔 F8 IT10 25 钻 F12 沉孔 F12 IT10 25 扩 F30 端面 F30 IT12 12.5 粗铣 侧面F12 孔 F12 IT10 25 钻 F20 沉孔 F20 IT12 12.5 扩 1、确定毛坯的制造形式、确定毛坯的制造形式 考虑到零件的结构，生产年产量，经济成本，选用沙型铸造方法，材料选用 ZL102。查实用机械加工工艺手册表 6-20，表 6-30，单边余量 Zb=2.5，孔 直径为F28、F46。 2、基准的选择、基准的选择 工件在最初加工时，只能以毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基 准， 该零件应选用上端面作为粗基准来加工底面。以上选择符合粗基准的选择原 则中的 （如果必须保证零件某些重要表面的加工余量分布均匀，就应该选择该表 面做为粗基准，应该用毛坯的尺寸和位置可靠表面，而且平整具有足够大的面积 做基准）在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，底面和 F30+0.025 0 作为定位基准，这个基准就是精基准。在选精基准时采用有基准重 合，基准统一，自为基准、便于装夹。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要 表面做好准备。 3、加工方法、加工方法 在市场经济的前提下， 一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的， 同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下， 译稿工件的 加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经验来 确定。 由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条 件来确定最佳的加工方案。 同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况与我们学校 的具体加工条件是我们按加工顺序来阐述的加工方案，参考机械制造手册表 10-33、表 10-34 其加工方法选择如下： （1） 、底面： 公差等级为自由公差，表面粗糙度为 Ra12.5um，需要经过粗铣-半精铣 （2） 、30-0.025 0 孔： 公差等级为 IT78，表面粗糙度为 Ra6.3um，毛坯铸件有孔，故采用扩-粗 铰-精铰 （3） 、 F48 沉孔： 公差等级为自由公差、表面粗糙度达到 Ra6.3，故采用扩。 （4） 、两处倒角 公差等级为自由公差、表面粗糙度达到 Ra25，故采用铣。 （5） 、F7 孔： 公差等级为自由公差、表面粗糙度达到 Ra25，故采用钻。 （6） 、上表面： 公差等级为自由公差，表面粗糙度为 Ra12.5um，故采用粗铣-半精铣。 （7） 、12 盲孔： 公差等级为自由公差，表面粗糙度为 Ra25um，故采用钻。 （8） 、M6-H7 的螺纹孔： 中径公差等级为 IT7，故采用钻-攻丝。 （9） 、左侧面凹槽： 公差等级为自由公差，壁、底面表面粗糙度都为 Ra12.5um， ，故采用粗铣- 半精铣。 （10） 、F8 孔： 公差等级为自由公差，表面粗糙度为 Ra25um， ，故采用钻 （11） 、F12 沉孔： 公差等级为自由公差，壁、底面表面粗糙度为 Ra25um， ，故采用扩。 （12） 、F30 端面： 公差等级为自由公差，壁、底面表面粗糙度为 Ra12.5um， ，故采用粗铣-半 精铣。 （13） 、侧面F12 孔： 公差等级为自由公差，表面粗糙度为 Ra25um， ，故采用钻。 （14） 、F20 沉孔： 公差等级为自由公差，内孔表面的表面粗糙度为 Ra12.5um、底面表面粗糙 度为 Ra25um，故采用扩。 4、制定工艺路线、制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，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。 4.1 工艺路线方案一 工序 10：粗、精铣上下表面。 工序 20：车 粗车F40，F30 孔 。 工序 30：车 半精车F40，F30 孔。 工序 40：铣左端面槽。 工序 50：钻12孔及攻螺纹 M6。 工序 60：钻左端面阶梯孔攻 2XM6-H7 螺纹。 工序 70：铣前端面。 工序 80：钻前端面阶梯孔。 工序 90：钻顶面孔、锪孔。 工序 100：钻底面孔、锪孔。 工序 110：车 精车F40，F30 孔。 工序 120：终检。 4.2 工艺路线方案二： 工序 10：粗、精铣上下表面 工序 20：钻、扩、铰 025. 0 0 30+孔，倒 1x45角 工序 30：铣前端面 工序 40:钻前端阶梯孔。 工序 50:钻顶面孔、锪孔。 工序 60:钻底面孔、锪孔。 工序 70:铣左端面面槽。 工序 80:钻各螺纹孔、攻螺纹。 工序 90：扩铰48孔。 工序 100 :终检。 4.3 工艺方案的比较与分析 上述两个方案中，方案 2 主要按照外表面逐次加工完成后进行空的加工，但 会带来一个不利的因素，不利于限制零件自由度，其次虽两方案都是按照 025. 0 0 30+孔定位进行加工，但方案 2 中有部分工序的公布不在同一平面上，会给 加工带来额外的不便。 另外，根据机床各种因素综合考虑，选择方案 1 的工艺路线进行加工。 5、工序内容设计、工序内容设计 5.1 加工设备选择 根据机床的精度与工序要求的加工精度相适应， 机床的工作区域尺寸应与零 件的外形尺寸相适应，机床的功率，刚度和工作参数最合理的切屑用量相适应， 机床的效率与产品生产类型相适应等关键需求的综合分析后选用下列设备。 万能回转头铣床 x62w 工作台面积：1600 x400mm 快进速度：2300m/min 工作台进给范围：30-1500 主轴孔径：29mm 进给量级数：16 级 主轴转速级数：16 级 功率：10kw 外形尺寸：2556x2/59x1770mm 立式钻床 Z5140 最大钻孔直径：40mm 进给级数：9 级 主轴转速级数：12 级 主轴转速范围：31.5-1400r/min 主轴行程：250mm 机床外形尺寸：1105x880 x2508mm 工作台面积：480 x560mm 立式钻床 Z5163A 最大钻孔直径：63mm 进给级数：9 级 主轴转速级数：12 级 主轴转速范围：22-10000r/min 主轴行程：315mm 机床外形尺寸：1200 x970 x2790mm 工作台面积：550 x650mm 3.5 确立切削用量及基本工时 1.工序 10粗铣上下表面 该工序分两个公步，公步 1 是以下表面定位，粗铣上端面；工步 2 是以上端 面定位，粗铣下端面，它们所选用的背吃刀量 p a 、切削速度 c v 和进给量 f 是一 样的。 （1）背吃刀量 由于切削量较小，故选择 p1 a = p2 a =2mm。一次走刀即可完成。 （2）进给量 X51 型立式铣床功率为 4.5KW，查参考一表 5.8 高速钢套式面铣刀粗铣平面 进给量，按机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 z f 取为 0.08mm/z。 （3）铣削速度 由本工序采用高速钢整体铣刀、 w d =40mm，齿数z =12。查参考一表 5.8 高 速钢整体铣刀铣削速度，确定铣削速度 c v =44.9m/min，则 s n = c w 10001000 44.9 40 v d = =357.3r/min 由本工序采用 X51 型立式铣床，查参考一表 3.6，取转速 w n =380r/min，故 实际切削速度 c v = w 40 380 10001000 dn =47.7m/min 当 w n =380r/min 时，工作台的每分钟进给量 m f = z f z w n =364.8mm/min 也可根据参考一表 3.7 查得机床的进给量为 300mm/min。 （4）基本工时 由于该工序包括两个工步，每个工步的基本加工时间计算查参考一表 5.41 铣削基本时间计算， 1000 0.5(13)mm,(0.030.05)ldC dCCd=+=:（）。确定 1 l =14mm, 2 l =2mm，l=24mm；则该工序的基本时间为 Z 12 j M 24 142 0.13min8s 300 lll t f + =， 则该工序基本工时为 16s。 工序 20车 粗车F40，F30 孔 由参考文献3表 1.1-47 查得 f=1.4mm/r b 由参3表 1.1-46 查得 c=80m/min 由此算出转速为 n=1000c/D=106.157r/min 按车床的实际转 速取 n=350r/min 则实际切削速度c=Dn/1000=263.76m/min 工序 30车 半精车F40，F30 孔 由参考文献3表 1.1-47 查得 f=1.4mm/r 由参3表 1.1-46 查得 c=80m/min 由此算出转速为 n=1000c/D=110.77r/min 按车床的实际转速取 n=350r/min 则实际切削速度 c=Dn/1000=252.77m/min 加工时间 T= 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 = 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 =1.56min 工序 40铣左端面槽 所选用的背吃刀量 p a 、切削速度 c v 和进给量 f 是一样的。 （1）背吃刀量 由于切削量较小，故选择 p1 a = p2 a =2mm。一次走刀即可完成。 （2）进给量 X51 型立式铣床功率为 4.5KW，查参考一表 5.8 高速钢套式面铣刀粗铣平面 进给量，按机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 z f 取为 0.08mm/z。 （3）铣削速度 由本工序采用高速钢整体铣刀、 w d =40mm，齿数z =12。查参考一表 5.8 高 速钢整体铣刀铣削速度，确定铣削速度 c v =44.9m/min，则 s n = c w 10001000 44.9 40 v d = =357.3r/min 由本工序采用 X51 型立式铣床，查参考一表 3.6，取转速 w n =380r/min，故 实际切削速度 c v = w 40 380 10001000 dn =47.7m/min 当 w n =380r/min 时，工作台的每分钟进给量 m f = z f z w n =364.8mm/min 也可根据参考一表 3.7 查得机床的进给量为 300mm/min。 （4）基本工时 由于该工序包括两个工步，每个工步的基本加工时间计算查参考一表 5.41 铣削基本时间计算 100 0.5(13)mmldCdC=+:（）， 0 (0.030.05)Cd=:，确定 1 l =14mm, 2 l =2mm，l=62mm；则该工步的基本时间为 Z 12 j M 62 142 0.26min15.6s 300 lll t f + =，该工序基本工时为 32s。 工序 50钻F12 孔及攻螺纹 M6 该工序分两个公步，公步 1 是钻F12 孔；工步 2 是攻螺纹 M6， 背吃刀量的确定 ap=20 mm 进给量的确定：取每转进给量 f=0.20mm/r 3).切削速度的计算工件材料 ZL102 条件选取， 切削速度v=15m/min， 得n=100015/3.1420=238.73 r/min。 选取 Z550 立式钻床主轴转速 n=250r/min。 可求实际钻削速度 v=dn/1000= 20250/1000=15.71 m/min. 4). 根钻孔的基本时间可由 tj= （l+l1+l2） /fn 求的。 式中 l=80 l2=1 ,L1=D/2cotKr+1=20/2cot54+1=100.72+1=8.18 ，f=0.20 /r,n=250r/min, 所以基本时间：tj=（l+l1+l2）/fn= （80+8.18+1）/0.2250=1.78 min=107.2s（2）扩孔 背吃刀量的确定 ap=2 mm 进给量的确定取每转进给量 f=0.7 mm/r 3).切削速度的计算选取切削速 度 v=92.9 m/min 得 n=100092.9/3.1422=1344.14 r/min，选取 Z550 立式钻床主轴转速 n=1400 r/min。再将此转速代入公式（5-1）可求实际切削速度 v=dn/1000= 221400/1000=96.76m/min. （3）基本工时 由于该工序包括两个工步，它们所选用的背吃刀量 p a 、切削速度 c v 和 进给量 f 是一样的， 所以两工步基本工时也相同。 偏角 r 90 =， 查参考一表 5.41 铣削基本时间计算， 100 0.5(13)mmldCdC=+:（）， 0 (0.030.05)Cd=:，确 定 1 l =14mm, 2 l =2mm，l=15mm；则每个工步工序的基本时间为 Z 12 j M 15 142 0.124min8s 250 lll t f + =，该工序基本工时为 16s。 工序 60 钻左端面阶梯孔攻 2XM6-H7 螺纹 （1）切削用量 由工件材料为 ZL102、孔F8mm、查参考二表 10-22 麻花钻，选定直径F8 的 麻花钻，查参考一表 5.19 高速钢麻花钻钻削碳钢的切削用量得，切削速度 c v =20m/min，进给量 f =0.20mm/r，取 p a =8.7mm，则 s n = c 10001000 20 8.7 v d = r/min=732.1r/min 由本工序采用 Z525 型立式钻床，由表 3.17 得，转速 w n =680r/min，故实际 切削速度为 c v = w 8.7 680 10001000 dn =18.58m/min （2）基本工时 由参考一表 5.39，工步 1r2 8.7 cot(12)mm(cot451)mm4.1mm,1mm,20 22 D lllmm=+=+=:，则该 工序的基本时间为 12 j 4.1 120 0.18min11s 0.2 680 lll t fn + + = 工序 70 铣 025. 0 0 30+前端面 该面精度要求不太高，可直接由高速钢铣刀一次铣完 根据金属机械加工工艺人员手册第三版表 12-2 查得 ZL102 材料铸件总 加工余量为 6mm，故工序尺寸及公差为 025. 0 0 36+，由表 14-69 可查得铣削进给量 v f =0.3mm/z；由表 14-76 查得铣削时切削速度 V=40m/min，由此可算出转速： n= 50 401000 D V1000 x x =250r/min 根据机床的主轴变速级数可取实际转速为 263r/min，则实际线速度为 r= 1000 263Dx = 1000 26350 xx =41.4m/min 由表8-55可查得x62w主轴转速范围为30-1500r/min； 机床功率为10kw， 由 表 14-67 可得切削功率 m P 为： 4 106x vF P cc c =4.76kw10kw,所以所选机床适用。 工序 80 钻前端面阶梯孔 该工序分为两个工步：1.先钻F12 2.钻F20 该孔由高速钢扩钻钻头扩钻后再铰刀铰。 由机械加工工艺手册表 13-16 查得 铰孔时加工余量为 0.4mm，故扩钻加工余量为 Z=6-0.4=5.6mm 钻孔的工序尺寸为12mm 扩孔的工序尺寸为20mm 由表 14-37 查得扩孔进给量 z f =0.8mm/r，由表 14-41 查得扩孔时切削速度 r=20.1m/min，所以计算得到转速 n= D r 1000 = 6 . 47 1 . 201000 x x =134.4r/min 根据机床实际变速级数取实际转速 n=178r/min，则实际切削速度： V= 1000 6 . 47178 1000 nxxD = =26.6m/min 扭矩 M=222.75N/mm 由表 8-26 查得此机床最大扭矩为 1200 x10 3N/mm，所以所选机床适用。 （4）基本工时 由参考一表 5.37 孔基本时间的计算 p 12 j12 r ,(23)mm,35mm tan a lllL tii ll fnfn + =+=:，因此基本工时为 11s，半 精镗工步基本工时为 46s。 工序 90 钻顶面 6X7 孔、锪孔 此孔由高速钢钻头一次钻出， 由机械加工工艺人员手册表 14-34 可查得钻孔 进给量 z f =0.15mm/r，钻孔余量为 7mm，钻孔尺寸及公差为 02. 0 0 6+，由表 14-36 可查得钻孔时的切削速度 r=21m/min，由此可计算得到转速 n: n= 7 2110001000 x x D V =954.9r/min 由机床实际转速可取实际转速为 n=990r/min，则实际速度： V= 1000 9907 1000 xxDn = =21.8m/min 由表 14-30 可查得 c c F c F c F c F n c yx pFc kvfaC=F=1113N M=3265N.mm 由表 8-26 查得此机床最大进给力为 16000N,最大扭矩为 400 x 3 10 N.mm， 此机 床适用。 工序 100 底面 4-7 孔 此孔由高速钢钻头一次钻出， 由机械加工工艺人员手册表 14-34 可查得钻孔 进给量 z f =0.15mm/r，钻孔余量为 7mm，钻孔尺寸及公差为 02. 0 0 6+，由表 14-36 可查得钻孔时的切削速度 r=21m/min，由此可计算得到转速 n: n= 7 2110001000 x x D V =954.9r/min 由机床实际转速可取实际转速为 n=990r/min，则实际速度： V= 1000 9907 1000 xxDn = =21.8m/min 由表 14-30 可查得 c c F c F c F c F n c yx pFc kvfaC=F=1113N M=3265N.mm 由表 8-26 查得此机床最大进给力为 16000N,最大扭矩为 400 x 3 10 N.mm， 此机 床适用。 3）基本工时 由于该工序包括两个工步，它们所选用的背吃刀量 p a 、切削速度 c v 和进给 量 f 是一样的，所以两工步基本工时也相同。偏角 r 90 =，查参考一表 5.41 铣 削基本时间计算， 100 0.5(13)mmldCdC=+:（）， 0 (0.030.05)Cd=:，确定 1 l =14mm, 2 l =2mm，l=6mm；则每个工步工序的基本时间为 Z 12 j M 6 142 0.09min5s 250 lll t f + =，该工序基本工时为 10s。 工序 110 车 精车F40，F30 孔 根据工艺手册中表 3- 19，查得错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。=1mm，f=0.4mm/z。 根据表 3- 30，查得 v=0.5m/s 加工转速 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。= 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 = 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 =6.29r/s 取 n=6.3r/s，则 切削速度 v= 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 = 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 =1.50m/s 1. 确定车削时间 T= 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 = 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 =82.14s 工序 120 去毛刺，终检。 5.3工装夹具 （1） 、工装夹具： 第一次装夹：即加工底面、43F7，以上表面作为粗基准，采用压板压住。 第二次装夹：即加工上表面，63F7，F12 盲孔等，以底面定位，采用带螺 纹圆柱销夹紧。 第三次装夹：即加工内孔F30+0.025 0 表面与F48 沉孔等，以上表面作为精 基准，用带螺纹圆柱销夹紧。 第四次装夹：即倒内孔F30+0.025 0 的倒角，以底面定位，采用带螺纹圆柱 销夹紧。 （2） 、刀具： 粗铣平面：刀具号 T0101,可转位面铣刀，刀具直径为F100，刀片型号为 SNKN1204ENN，刀具型号为 FM75-100SD08ALML200-Z5 钻中心孔：刀具号 T0202,高速钢中心钻，d=3.15,d 1=8.0,l=50,l 1=3.9 钻F7 孔：刀具号 T0303,高速钢直柄短麻花钻，d=7, l=74,l 1=34 钻螺纹孔底孔F5：刀具号 T0404，攻螺纹前钻孔用直柄阶梯麻花钻，d=5, l=62,l 1=26 钻F12 盲孔：刀具号 T0505，高速钢直柄麻花钻，d=12, l=151,l 1=101 扩F30 孔：刀具号 T0606，莫氏锥柄扩孔钻，d=29.8, l=296,l 1=175 扩F48 孔：刀具号 T0707，莫氏锥柄扩孔钻，d=48, l=369,l 1=220 粗铰F30 孔：刀具号 T0808，莫氏锥柄长刃机用铰刀，d=29.93, L=251,l=124 精铰F30 孔：刀具号 T0909，莫氏锥柄长刃机用铰刀，d=30, L=251,l=124 倒角：刀具号 T1010,直柄燕尾槽铣刀，d=20, L=67，=45Z=8 5.5 工序尺寸及公差 由机械加工工艺人员手册 12-5 查得该种铸件的尺寸公差等级为 9 级，机械 加工余量等级为 6-8 级，故取为 8 级，最大为 7 级。 由表12-4可查得铸件的主要尺寸的公差， 由表12-2可查得各表面的总余量， 但由于用查表法确定的总余量与生产实际情况有些差距，故做相应调整，现将调 整后的主要毛坯尺寸及公差列入下表： 主要尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 30前 端面 36 6 42 1 48 孔 48 5.6+0.4 42 5 . 0 底面 4-7 孔 7 7 1 三、铣床夹具设计 1、设计任务、设计任务 此次设计主要分为两部分，一是对零件的机加工进行工艺规程设计，二是对 工序进行专用夹具设计。 此次夹具设计选择壳体前端面加工进行专用夹具设计。 2、夹具方案分析、夹具方案分析 2.1 工件的定位方案分析 零件下表面有足够的宽度且下表面的宽度宽于待加工平面， 若以上表面为定 位面，则不利于前端面的铣削，所以选择下表面为主要定位基准面，限制两个旋 转自由度和一个移动自由度，根据零件前端的设计基准为30孔轴线，所以以 30孔进行定位， 作为导向定位基准面限制工件的另外两个移动自由度， 再采用 一个菱形定位销在工件的底面进行定位，限制工件的另外一个旋转自由度。 2.2 夹紧方案分析 因为采用30限制工件的自由度， 所以可以将定位心轴的长度尺寸加长， 在 末端攻上螺纹，采用开口垫片与螺母相互结合的方式夹紧，不仅方便简单而且可 保证工件的快捷安装。 （1）定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为一圆孔和一面，孔与面隙配合。 （2）工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位孔的孔径为最小时， 孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与其配合的最大间隙量。 本夹具是用来在 立式钻床上加工，所以工件上圆柱与夹具上的定位孔保持固定接触。此时可求出 孔心在接触点与圆柱中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。 工件的定 位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和圆柱中心连线方向相同，则其定位 误差为：Td=Dmax-Dmin 本工序采用一孔，一圆柱端面定位，工件始终靠近定位孔的一面，而圆柱的 偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在定位 圆柱正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故 应当能满足定位要求。 钻床专用夹具的设计 2.2.1. 设计前的准备工作 （1）明确工件的年生产纲领 机床夹具是在机床上装加工件的一种装置， 其作用是使工件相对机床和刀具 有一个正确的位置，并在加工过程中保持不变。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。本次加工的工件需大批量生产，此 时，一般选择机动、多工件同时加工，自动化程度高的方案，结构也随之复杂， 成本也提高较多。 （2）熟悉工件零件图和工序图 零件图给出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度的总体要求，工 序图则给出了夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工 表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。 已知待加工工件如图 2- 1 所示，加工35H7 的孔（前工序已将各部尺寸加 工完成）。 2.2.2. 加工方法 了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工 时定额，同时加工零件数。这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方 面必不可少的，根据零件图可知，本道工序的内容是钻、扩、铰35H7 的孔。 2.3. 总体方案的确定 2.3.1. 定位方案 工件在机床上的定位实际上包括工件在夹具上的定位和夹 具在机床上的定位两个方面。工序图只是给出了原理方案，此时应仔细分析本工 序的工序内容 2.3.3. 加紧机构的选择 （1）对工件加紧装置的要求 在加紧过程中应保持工件定位时所获得的正确位置 。 在切削过程中，切削力不应破坏工件的正确位置，并使平衡切削力所需的 夹紧力最小。 在切削过程中，应避免工件产生不能允许的振动。 加紧装置应操作方便、省力、安全。 夹紧装置的复杂程度和制动化程度应与生产批量和生产方式相适应。 （2）夹紧力的方向 夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有 脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。 （3）夹紧力的作用点 夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内， 以及工作刚度高的 位置，确保工件定位准确、不变形。 （4）选择夹紧机构 在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机 构要注意以下几方面的问题： 安全性。夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止以外伤及夹具操作 人员。 手动夹具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。 夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。 夹紧机构的原理是用固定扳手拧开上方螺母， 这个过程中螺母下方的夹紧体 在弹簧作用下自动升起，从而达到松开工件的作用。原理简单，操作简单 2.3.4 选择导向装置 刀具的导向是为了保证孔的位置精度，增加钻头的支撑以提高其刚度，减少 刀具的变形，保证孔加工的位置精度，常用的几种钻套如下图所示。 图 2-5 快换钻套 夹具装配图上的尺寸和技术条件 夹具装配图上应标注必要的尺寸和技术要求， 主要目的是为了检验本工序零 件加工表面的形状，位置和尺寸精度在夹具中是否可以达到，为了设计夹具零件 图，也为了夹具装配和装配精度的检测。 3.1. 夹具装配图上标注的尺寸 1）夹具总体外形轮廓尺寸，总长 200mm，总宽 180mm，总高 164mm。 2）夹具与钻模套导向的配合关系，如钻模套对衬套所需要的配合尺寸为 20F7/k6，夹具与衬套所需的配合为 26H7/n6。 4）各定位元件之间，定位元件与工件之间，与卡具体之间装配后的位置尺 寸及公差，如心轴与孔配合为 30H7/r6，定位大平面与夹具体基准平面间的 平行度为 0.03mm。 上述联系尺寸和位置尺寸的公差， 一般取工件的相应公差的 1/31/5,最常用 的是 1/3。 3.2. 夹具装配图上应标注的技术要求 应标注的技术要求包括：相关元件表面间的位置精度，主要表面形状精度， 保证装配精度和检测的特殊要求，以及调整、操作等必要的说明。通常有以下几 方面： 1）定位元件的定位表面间相互位置精度。 2）定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。 3）导向元件工作面与安装基面间的相互位置精度。 4）写明需要钳工配作的元件。 对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析， 订出该夹具的具体的技术要求。 设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类夹具 的图样资料。 夹具零件图上的尺寸和技术条件 零件图上应标注必要的尺寸和技术要求， 标注的主要目的是保证夹具体各个 零件之间的尺寸要求和安装配合后的精度要求， 也是为了各夹具零件加工后进行 安装配合能满足制造工件的要求，本设计所画夹具零件图为夹具体。 4.1 夹具零件图上标注的尺寸 1）夹具体的外形尺寸，总长为 200mm，总宽 180mm，总高 164mm。 2）夹具体上各螺纹孔之间的位置尺寸要求，定位销的配做精度要求。 4.2 夹具零件图上应标注的技术要求 1）零件图中必须用规定的代号、