三面钻床专用夹具设计.doc

一、零件的分析1.1零件的作用 题目所给的是一个箱体类零件，主要作用是保证安装轴的位置精度和箱体的移动精度，并给轴传动齿轮提供安装空间。1.2零件的工艺分析该箱体的零件图中规定了一系列技术要求1. 50（+0.025）孔两端面和上顶面包括：尺寸为50（+0.025）孔两端面，平行度公差为0.02/300，表面粗糙度为3.2，孔内表面粗糙度为1.6。上顶面粗糙度为3.2。孔中心线对B面不垂直度公差为0.02。镗孔两端面与孔相交处倒角为1X45。2. 50（+0.025）阶梯孔包括：尺寸为33与50（+0.025）同轴度为0.01, 50（）表面粗糙度为1.6, 33表面粗糙度为6.3。镗孔台阶面对中心线不垂直度公差为0.05。镗孔台阶面与孔相交处圆角不大于：r0.53.其它未注表面的粗糙度要求为6.3,属于非加工表面 1.3 尺寸和粗糙度的要求1.两端面和上顶面的表面粗糙度均为3.2，需要通过粗铣，精铣两步达到。2.50孔的内表面粗糙度为1.6，要求很高，需要精镗，同时，考虑到尺寸较大，所以采用铸出孔，然后粗镗，最后精镗。3.两50孔的位置公差为2900.0015，位置要求很高，需要通过高定位精度的夹具实现。4. 40阶梯孔中的40的内表面粗糙度为1.6，33孔内表面粗糙度要求为6.3，要求较高，因此，采用阶梯镗，分粗镗和精镗，两步完成。5. 40阶梯孔之间的横向位置精度分别为1700.025,1100.025，纵向位置精度为750.015，与精基准的位置精度为900.015和600.0015，精度要求比较高，需要通过提高夹具的定位精度来保证。6.12XM8螺纹孔之间的位置精度要求不是很高，通过一定的夹具定位即可达到。二、毛坯的设计2.1毛坯的制造形式 零件材料为HT200，硬度为HBS190，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。该零件为大量生产，考虑到生产效率，故采用金属型铸造，以提高生产效率，保证生产进行。2.2 确定机加工余量、毛坯尺寸和公差(1)确定最大轮廓尺寸根据零件图计算零件的最大轮廓尺寸为：长364mm，宽234mm，高100mm，毛坯质量约为34kg。（2）选择锻件公差等级查铸件机械加工余量手册表，零件材料按灰铸铁，确定铸件公差等级为79级取为8级。（3）求机械加工余量等级查铸件机械加工余量手册表，按金属模铸造成型的方法，确定锻件材料为灰铸铁的机械加工余量等级F级。三、选择加工方法，拟定工艺路线3.1粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：（1） 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。对于一般的箱体类零件，采用铸造平面作为粗基准，而且该毛坯采用金属型铸造，精度比较高，可选择表面的铸造槽作为粗基准，同时也可以方便安装定位。3.2精基准的选择 （1） 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。（2） 基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。（3） 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。（4） 自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。对于本零件，采用箱体类零件常用的一面两孔的定位方式，使用经过铣削的底面和经过精镗的两底孔作为精基准。3.3 制定工艺路线3.3.1工艺路线方案一工序 粗精铣底孔两端面及上顶面。工序粗精镗50孔，并倒角。工序双面粗精镗33阶梯孔。工序钻12-M8孔、4-M4孔。工序攻12-M8螺纹孔、4-M4螺纹孔。工序去毛刺工序检验3.3.2工艺路线方案二工序 粗精铣底孔两端面。工序粗精镗50孔，并倒角。工序双面粗精镗33阶梯孔。工序粗精铣上顶面。工序 钻12-M8孔、4-M4孔。工序攻12-M8螺纹孔、4-M4螺纹孔。工序去毛刺工序检验3.3.3工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一采用一次铣削三个平面，节省了加工时间，但是会增加夹具设计的难度，同时也需要更加复杂的机床。但是，方案二中，虽然采用三个平面分开加工的方式，但是，这样大大增加了加工时间，浪费了时间，因此，综上考虑，应当采用一方案更加的合理。3.4机械加工余量、工序尺寸的确定根据上述材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：考虑到该零件有很多孔结构，而且尺寸都比较大，故为了减少切削材料，33阶梯孔，50孔均铸出，查机械制造工艺设计简明手册（一下简称手册）表，其双边余量值规定为1.5mm2.5mm，现取2.0mm。两端面以及上顶面，查手册，由于长度为100mm，长度方向的余量查表,其余量值规定为1.5mm2.5mm，现取2.0mm。切削用量的确定：工序 粗精铣底孔两端面及上顶面。（1） 50两端面加工查手册表得，粗铣 双边余量为1.5mm精铣 双边余量为0.5mm（2） 加工上顶面粗铣 单边余量为1.5mm精铣 双边余量为0.5mm工序 粗精镗50孔50（+0.025）铸出坯孔52，以一侧端面和上顶面定位查手册表得，粗镗52 双边余量为1.9mm精镗50.1 双边余量为0.1mm工序双面粗精镗33阶梯孔。33铸出坯孔35，以50孔作为定位基准查手册表得，粗镗52 双边余量为1.9mm精镗50.1 双边余量为0.1mm工序钻12-M8孔、4-M4孔。三面钻12-M8孔、4-M4孔此道工序为在实体上钻孔，考虑到下一道工序为攻M8螺纹孔，故此道工序钻孔为寸为6.8；M4螺纹孔，的钻孔尺寸为3.3。工序 钻12-M8孔、4-M4孔。钻头尺寸分别为6.8和3.3。工序攻12-M8螺纹孔、4-M4螺纹孔。攻M8和M4螺纹孔四、相关计算4.1.1 钻3.3孔1.加工条件（1） 刀具选择：选用高速直柄麻花钻d0=3.3mm钻头几何形状为双锥修磨横刃标准，主要参数为=18,=28,=50,2=115（2） 工件材料：HT200，硬度HBS190（3） 选取加工机床：使用专用三面钻机床2.选择切削用量（1） 确定进给量1) 根据加工要求决定进给量查机械加工工艺手册表，由d0=3.3mm，加工材料为HT200，HBS190查得，进给量为f=0.18-0.22mm/r2) 根据钻头强度决定进给量查切削用量简明手册表，由d0=3.3mm，加工材料为HT200，HBS190查得，钻头允许的进给量为f=0.50mm/r从以上两个个进给量的比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.180.22mm/r，选取f=0.20mm/（2） 决定钻头磨钝标准及寿命查切削用量简明手册，根据钻头材料为高速钢，尺寸为d0=3.3mm，加工材料为HT200，查得后刀面最大磨损限度为0.5mm-0.8mm，选取0.7mm。单刀加工时，刀具寿命T=20min。多刀加工时，刀具寿命T=90min-220min。（3） 决定切削速度由切削用量简明手册表2.15，铸铁HBS190，进给量f=0.2mm/r，双锥修磨横刃钻头直径20mm，查得切削速度v0=18m/min。n=1000v/D=1737r/min，取n=1750r/min。3.确定机床扭矩和功率由切削用量简明手册表2.20和表2.22，查得加工时的扭矩M0=4Nm，消耗功率P=1KW4.工时定额的计算工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额。Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Tz/N其中：Td是指单件时间定额Tj是指基本时间（机动时间），通过计算求得Tf是指辅助时间，一般取（15-20）%Tj(Tj与Tf和称为作业时间)Tb是指布置工作时间，一般按作业时间的（2-7）%估算Tx是指休息及生理需要时间，一般按作业时间的（2-4）%估算Tz是指准备与终结时间，大量生产时，准备与终结时间忽略不计N是指一批零件的个数计算基本工时:Tj=L/nf 式中L=l+y+ 查切削用量简明手册表2.29，y+=0L=14mm，n=1750r/min故Tj=0.04minTf=（15-20）%Tj=0.008min Tb=（2-7）%（Tj+Tf）=0.001min Tx=（2-4）%（Tj+Tf）=0.001min Tz=0 Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Tz/N=0.05min4.1.2 钻6.8孔1.加工条件（1） 刀具选择：选用高速直柄麻花钻d0=6.8mm钻头几何形状为标准，主要参数为=16,=29,=50,2=115（2） 工件材料：HT200，硬度HBS190（3） 选取加工机床：使用专用三面钻机床2.选择切削用量（1） 确定进给量3) 根据加工要求决定进给量查机械加工工艺手册表，由d0=6.8mm，加工材料为HT200，HBS190查得，进给量为f=0.36-0.44mm/r4) 根据钻头强度决定进给量查机械加工工艺手册表，由d0=6.8mm，加工材料为HT200，HBS190查得，钻头允许的进给量为f=0.50mm/r从以上两个个进给量的比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.360.44mm/r，选取f=0.40mm/（2） 决定钻头磨钝标准及寿命查机械加工工艺手册，根据钻头材料为高速钢，尺寸为d0=6.8mm，加工材料为HT200，查得后刀面最大磨损限度为0.5mm-0.8mm，选取0.7mm。单刀加工时，刀具寿命T=35min。多刀加工时，刀具寿命T=90min-220min。（3） 决定切削速度由机械加工工艺手册表2.15，铸铁HBS190，进给量f=0.2mm/r，双锥修磨横刃钻头直径T0因此在钻削加工时，工件不会转动，故本夹具可安全工作。5.3 定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定，本夹具的主要定位元件为定位销，而该定位元件的尺寸公差为h6，而孔径尺寸为H7，如图示。DW（x）=D1+d1+1=0.025+0.016+0=0.041mm0.2mm故X方向满足精度要求。DW（y）=（D1+d1）/2=（0.025+0.016）/2=0.02mm0.2mm故Y方向也满足精度要求。5.4 夹具设