金属切削机床夹具设计

页脚 湖南工业大学湖南工业大学 课程设计任务书课程设计任务书 2020 2020 学年第一学期学年第一学期 机械工程 学院 系 部 机械设计制造及自动化 专业 机设 班级 课程名称 机械制造装备设计 设计题目 金属切削机床夹具设计 起止日期 自 2011 年 12 月 18 日至 2011 年 12 月 25 日共 1 周 内 容 及 任 务 一 设计任务 填料箱盖零件 如图所示 进行夹具设计 生产批量为大批量生产 二 要求 1 加工图中标注为 I I 的部位 应保证相关的技术和精度要求 2 加工机床根据需要自己选择 3 如图形不够清晰 请查阅 机械制造装备设计课程设计 陈立德编 高等教育出版社 ISBN978 7 04 022625 6 页脚 三 设计工作量 1 设计计算说明书一份 非标准零件图 1 2 张 专用夹具装配总图 1 张 夹具爆炸图 1 张 3D 图 图纸工作量应大于一张 A0 图 2 设计说明书及图纸必须为计算机输出稿 3 上交作业应包括电子稿以及打印稿 设计说明书文件格式为 word2003 版本 平面图纸 文件格式为 autocad2007 或以下版本文件格式 3D 图为 step 文件格式 图纸要求包括 原始零件模型数据 3D 图可根据学生个体情况选择 起止日期工作内容 2011 12 18 1 设计准备工作 熟悉设计任务书 明确设计的内容 与要求 2 熟悉设计指导书 有关资料 图纸等 3 结构方案分析 2011 12 19 机构 夹具 草图设计 2011 12 20 机构 夹具 分析计算 2011 12 21 装配图绘制 2011 12 22 夹具零件图绘制 2011 12 24 编写设计计算说明书 进度安排 仅供参考 2011 12 25 答辩 主要 参考 资料 1 机械制造装备设计 冯辛安等著 机械工业出版社 2 机械制造装备设计课程设计 陈立德编 高等教育出版社 3 机械制造装备设计 陈立德编 高等教育出版社 4 金属切削机床夹具设计手册 浦林详等编 机械工业出版社 5 金属切削机床设计 戴曙著 机械工业出版社 指导教师 签字 年 月 日 系 教研室 主任 签字 年 月 日 页脚 目录 一 零件分析一 零件分析 4 4 1 1 零件的作用 4 1 2 零件的工艺分析 5 二 工艺规程设计二 工艺规程设计 6 6 2 1 确定毛坯的制造形式 6 2 2 基面的选择 6 2 2 1 粗基准的选择 6 2 2 2 精基准的选择 6 2 3 制定工艺路线 7 三 钻孔三 钻孔 13 513 5 的夹具设计的夹具设计 1010 3 1 零件本工序的加工要求分析 10 3 2 确定夹具的类型 10 3 3 拟定定位方案和选择定位元件 10 3 3 1 定位方案 10 3 3 2 选择定位元件 10 11 3 3 3 定位误差的计算 11 12 3 4 确定夹紧方案 13 3 5 钻套的类型及结构的确定 13 3 6 绘制夹具装配图 四 三维建模四 三维建模 1414 4 1 夹具总装配后的最后结果 14 4 2 夹具总装配爆炸后的最后结果 15 总结总结 1616 参考文献参考文献 1616 页脚 一 零件分析一 零件分析 1 1 零件的作用 题目所给定的零件是汽车的填料箱盖如图 1 1 所示 其主要作用是保证对 箱体起密封作用 使箱体在工作时不致让油液渗漏 填料箱主要由填料 水封 环 填料筒 填料压盖 水封管组成 填料箱的作用主要是为了封闭泵壳与泵 轴之间的空隙 不使泵内的水流不流到外面来也可阻止外面的空气进入到泵内 始终保持水泵内的真空 当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封 圈内使填料冷却 保持水泵的正常运行 该零件对内表面的加工精度要求比较 高 对配合表面的表面粗糙度要求也比较高 图 1 1 页脚 1 2 零件的工艺分析 填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求 图 1 2 1 以 65H5 轴为中心的加工表面 0 013 0 包括 尺寸为 65H5 的轴 表面粗糙度为 1 6 尺寸为 80 的与 0 013 0 65H5 相接的肩面 尺寸为 100f8 与 65H5 同轴度 0 013 0 036 0 090 0 0 013 0 为 0 025 的面 尺寸为 60h5 与 65H5 同轴度为 0 025 的孔 046 0 0 0 013 0 2 以 60h5 孔为中心的加工表面 046 0 0 尺寸为 78 与 60H8 垂直度为 0 012 的孔底面 表面粗糙度为 0 4 须 046 0 0 研磨 3 以 60H8 孔为中心均匀分布的 12 孔 6 13 5 4 M10 6H 深 20 046 0 0 孔深 24 及 4 M10 6H 4 其它未注表面的粗糙度要求为 6 3 粗加工可满足要求 页脚 二 工艺规程设计二 工艺规程设计 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 这从提高生产率 保证加工精度上考虑 也是应该的 2 2 基准面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一 基面选择的正确与合理 可以使加工质 量得到保证 生产率得以提高 否则 加工工艺过程中会问题百出 更有甚者 还会造成 零件大批报废 使生产无法正常进行 2 212 21 粗基准的选择粗基准的选择 对于一般轴类零件而言 以外圆作为粗基准是完全合理的 按照有关的粗基准选择原 则 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 2 2 2 2 精基准的选择精基准的选择 选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差 保证加工精度 并使夹具结构简单 工件装夹方便 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 精加工外圆亦可用该外圆本身来定位 即安装工件时 以支承轴颈本身找正 页脚 2 3 制订工艺路线 制订工艺路线的出发点 应当是使零件的几何形状 尺寸精度以及位置精度等技术要 求能得到合理的保证 在生产纲领已经确定为中批生产的条件下 考虑采用普通机床以及 部分高效专用机床 配以专用夹具 多用通用刀具 万能量具 部分采用专用刀具和专一 量具 并尽量使工序集中来提高生产率 除此以外 还应当考虑经济效果 以便使生产成 本尽量下降 工艺线路方案一工艺线路方案一 工序 铣削左右两端面 工序 粗车 65 85 75 155 100 外圆及倒角 工序 钻 30 孔 扩 32 孔 锪 43 孔 工序 钻 6 13 5 孔 2 M10 6H 4 M10 6H 深 20 孔深 24 的孔及攻螺 纹 工序 精车 65 外圆及与 80 相接的端面 工序 粗 精 细镗 60H8 孔 046 0 0 工序 铣 60 孔底面 工序 磨 60 孔底面 工序 镗 60 孔底面沟槽 工序 研磨 60 孔底面 工序 去毛刺 终检 工艺路线方案二工艺路线方案二 工序 车削左右两端面 工序 粗车 65 85 75 155 外圆及倒角 工序 钻 30 孔 扩 32 孔 锪 43 孔 页脚 工序 精车 65 外圆及与 80 相接的端面 工序 粗 精 细镗 60H8 孔 046 0 0 工序 铣 60 孔底面 工序 磨 60 孔底面 工序 镗 60 孔底面沟槽 工序 研磨 60 孔底面 工序 钻 6 13 5 孔 2 M10 6H 4 M10 6H 深 20 孔深 24 的孔及攻螺 纹 工序 去毛刺 终检 工艺方案的比较与分析工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于 方案一是采用铣削方式加工端面 且是先加工 12 孔后精加工外圆面和 60H8 孔 方案二是使用车削方式加工两端面 046 0 0 12 孔的加工放在最后 两相比较起来可以看出 由于零件的端面尺寸不大 应 车削端面 在中批生产中 综合考虑 我们选择工艺路线二 但是仔细考虑 在线路二中 工序 精车 65 外圆及与 80 相接的端 面 然后工序 钻 6 13 5 孔 2 M10 6H 4 M10 6H 深 20 孔深 24 的孔及攻 螺纹 这样由于钻孔属于粗加工 其精度要求不高 且切削力较大 可能会引起 已加工表面变形 表面粗糙度的值增大 因此 最后的加工工艺路线确定如下 工序 车削左右两端面 工序 粗车 65 85 75 155 100 外圆及倒角 工序 钻 30 孔 扩 32 孔 锪 43 孔 工序 钻 6 13 5 孔 2 M10 6H 4 M10 6H 深 20 孔深 24 的孔及攻螺 纹 页脚 工序 精车 65 外圆及与 80 相接的端面 工序 粗 精 细镗 60H8 孔 046 0 0 工序 铣 60 孔底面 工序 磨 60 孔底面 工序 镗 60 孔底面沟槽 工序 研磨 60 孔底面 工序 去毛刺 终检 以上工艺过程详见 机械加工工艺过程综合卡片 产品型号 零件图 号 单位 单位 机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡 片片 产品名称 零件名 称 填料箱 盖 材料牌号 HT200 毛坯种类铸件 毛坯外形 尺寸 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 1 粗车右端 端面 外 圆 粗镗 内孔 粗车小端端面 粗车65 外 圆 粗镗32 47 内孔 卧式车 床 CA6140 YG8 硬质 合金刀具 游标卡尺 2 粗车左端 端面 外 圆 粗切 环槽 粗 镗内孔 粗车大端端面 粗车 155 100 80 7 5 外圆 粗切91 环槽 粗 镗60 内孔 卧式车 床 CA6140 YG8 硬质 合金刀具 高速钢刀 具 游标 卡尺 3 半精车右 端端面 外圆 半精车小端端面 半精车 65 外圆面 卧式车 床 CA6140 YG8 硬质 合金刀具 游标卡尺 4 半精加工 左端端面 外圆 环 槽 内孔 半精车大端端面 半精车 155 100 80 7 5 外圆 半精切91 环槽 半精镗60 内孔 卧式车 床 CA6140 YG8 硬质 合金刀具 高速钢刀 具 游标 卡尺 页脚 三 钻孔三 钻孔 13 513 5 的夹具设计的夹具设计 3 13 1 零件本工序的加工要求分析零件本工序的加工要求分析 本夹具主要用来钻 6 孔 由于工艺要求不高 因此 在本道工序加工时 主要应考虑如何提高劳动生产率 降低劳动强度 3 23 2 确定夹具的类型确定夹具的类型 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 经过各方面的比较 决定设计第 6 道工序 钻 6 孔的钻床专用夹具 本夹具将 用于 Z3025 摇臂钻床 刀具为麻花钻 3 33 3 拟定定位方案和选择定位元件拟定定位方案和选择定位元件 3 3 1 定位方案 此道工序为加工孔 只要固定相对位置 钻孔时位置不偏差 不旋转就可 以达到要求 将零件固定到底板上 零件的 100 处与底板的内孔配合 再将 底板和零件一起固定在底板 并用圆柱销固定 5 精细车 65 外 圆 精车和细车65 外圆面 精密车 床 C616A YG6X 硬质 合金车刀 游标卡尺 6 精加工环 槽端面 内孔 精车环槽端面 精镗60 内 孔 精密车 床 C616A YG6X 硬质 合金车刀 游标卡尺 7钻孔 钻 613 5 孔 M10 螺纹 孔 通孔和深 24mm 的孔 摇臂钻 床 Z3040 高速钢钻 头 8攻丝 攻 M10 螺纹 通孔和深 24mm 的孔 摇臂钻 床 Z3040 丝锥 9 终检 编 制 审 核 批 准 共 页 第 页 页脚 3 3 2 选择定位元件 定位元件如图所示 3 3 33 3 3 定位误差的计算定位误差的计算 定位误差分析 1 根据圆柱销直径确定公差 圆柱销与孔的配合采用基孔制配合 配合选用 76 Hg 查表得 互换性测量表 3 3 IT7 12 IT6 8 对于基孔制 H7 的 EI O 其 ES 为 ES EI IT7 12 页脚 对销 IT6 由表的 es 4 起 ei 为 ei es IT6 4 8 12 由此得 孔 0 012 0 575Hmm 销 0 004 0 012 565Hmm 2 确定销的直径 宽度及公差 2 D 1 b 根据直径查表得宽度得 2 D 1 b 5mm 2mm B 4 5mm 2 D 1 b 2min12 2 LXLG b TTD 其中 夹具上两销心距公差 LX T 工件上两孔中心距公差 LG T 取 16 则 16 取 16 4 LG Tm LX T 1 3 1 5 LX T 1 4 m 所以 16 4 LG Tm LX Tm 代入公式 16 2min12 2 LXLG b TTD m 4 984mm 2 d 2 D 2min 确定菱形销的公差 销公差等级高于孔德一级定 采用配合 以采用与圆柱销同样的配合 Hg 来确定菱形销的公差配合 76 Hg 一面两销引起的定位误差公式计算如下 12 min tan 222 aa L 1111 2222 xg xg 4 12 8 24 1111xg m 16 12 8 36 2222xg m min 1700 002169 998Lmm 页脚 所以将上面数据代入公式 12 min 0 0240 036 tan0 35 222169 998 aa m L 所以定位误差满足要求 3 43 4 确定夹紧方案确定夹紧方案 用螺栓将零件和底板预紧 达到要求即可 如图 3 53 5 钻套的类型及结构的确定钻套的类型及结构的确定 因为是中批量 且加工孔直径不变化 故选用固定钻套 固定选套是直接压入 钻模板或夹具体的孔中 过盈配合 位置精度高 结构简单