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课程 设计 设计题目： 盖板加工工艺和铣尺寸 14 铣床夹具设计 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； 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 铣尺寸 14铣床夹具设计 . 23 计要求 . 23 具设计 . 23 定位基准的选择 . 23 切削力及夹紧力的计算 . 23 位误差的分析 . 27 具设计及操作的简要说明 . 28 结 论 . 29 致 谢 . 30 参考文献 . 31 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） 用铸造方式比较合适； （ 2） 定本零件加工是属于成批生产，而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 铣尺寸 14 铣床夹具设计 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。下面即为 铣尺寸 14铣床 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。 由零件图可知：在对 铣尺寸 14铣床夹具设计 进行加 工前， 上端面 平面进行了粗、精铣加工， 进行了粗、精加工。 通过比较分析只有 方案 满足要求 ， 孔其加工与孔的轴线间有尺寸公差，选择小头孔 和大头孔来 定位，从而保证其尺寸公差要求。 为了使定位误差达到要求的范围之内， 这种定位在结构上简单易操作。 切削力及夹紧力的计算 刀具： 面 铣刀（硬质合金） 刀 具 有 关 几 何 参 数 ： 00 15 00 10 顶 刃0n 侧 刃 60010 15 30 22Z 0 /fa m m z p 由 参考文献 55表 1 2 9 可得铣削切削力的计算公式： 24 0 . 9 0 . 8 0 1 . 1 1 . 1 0 . 12335 a f D B z n 有：. 9 0 0 . 8 0 1 . 1 1 . 1 0 . 12 3 3 5 2 . 0 0 . 0 8 2 8 2 0 . 5 2 2 2 . 4 8 3 6 . 2 4 ( ) 根据工件受力 切削力、 夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数 6543210 式中：60 种因素的 安全系数， 查参考文献 51 2 1 可知其公式参数： 1 2 34 5 61 . 0 , 1 . 0 , , 1 . 0 ,1 . 3 , 1 . 0 , 1 . 0 K 由此可得： 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 3 1 . 0 1 . 0 1 . 5 6K 所以 8 3 6 . 2 4 1 . 5 6 1 3 0 4 . 5 3 ( ) F N 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。 夹紧力的确定 夹紧力方向的确定 夹紧力应朝向主要的定位基面 。 夹紧力的方向尽可能与切 削力和工件重力同向。 (1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作 用点应落在定位元件的支承范围内。 25 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。 c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。 (3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算 。 估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。 估算的步骤： J 理 与主要最大切削力 静平衡方程： = ( 应考虑安全系数， 夹具的夹紧装置和定位装置 1 2 夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的 定位精度。 仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。 夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的26 不正确。 一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。 考虑到机床的性能 、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。 螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。 螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。 典型的螺旋夹紧机构 的特点： （ 1）结构简单； （ 2）扩力比大； （ 3）自琐性能好；