455427SHOWTIME電器操縱盒工藝工裝和銑槽步驟夾具設計課程設計說明書題目電器操縱盒工藝（工裝）設計學院機械工程學院專業機械設計制造及其自動化班級機設0983學號17學生姓名周雋導師姓名白泉完成日期20121218目錄任務書第1章零件分析11零件的作用12零件的工藝分析13零件的技術條件分析第2章選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖21選擇毛坯22確定零件的加工余量23設計毛坯圖第3章機械加工工藝過程31基準的選擇32表面加工方法的選擇33擬定機械加工工藝路線34加工方案的比較與優化第4章工序設計41選擇加工設備42選擇刀具、量具及夾具43確定切削用量44確定工序尺寸45確定時間定額第5章夾具設計51本工序的加工要求與應限制的自由度52確定定位方案及定位誤差的分析與計算53夾緊方案的確定及夾緊裝置的選擇與設計54確定夾具的對刀（或導向）裝置55夾具上其它裝置的設計56夾具體的設計57夾具技術條件的制定58夾具的操作說明參考文獻心得體會1第1章零件的分析21零件的作用據資料所示，可知該零件是Z525立式鉆床送刀機構的電器操縱盒。盒的底面B通過螺栓與左側蓋聯接，并用錐銷定位，錐孔6配作，35H7的孔是安裝軸齒輪的，并與軸齒輪的軸間隙配合，槽A內安裝齒條，齒條可在槽內移動，齒輪與齒條嚙合，齒輪帶動齒條移動，槽A的兩端用板封住，板與電器盒用螺栓M6聯接，螺紋孔配作，16H7的孔內裝有可移動的定位圓錐，對齒條移動起定位作用，定位是彈簧壓緊定位圓錐。22零件的工藝分析由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨零件。由零件圖可知，53和35的中心線和底面是主要的設計基準和加工基準。該零件的主要加工面可分為兩組153MM、35MM孔為中心的加工表面這一組加工表面包括35MM和53MM的孔，零件的底面。2以底面為加工表面這一組加工表面包括，60MM的圓柱端面和側面，16MM的孔M18的內螺紋及寬20MM深29MM的溝槽。由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻中有關面和孔加工精度及機床所能達到的位置精度可知，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。23第2章選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖根據零件材料確定毛坯為灰鑄鐵，通過計算和查詢資料可知，毛坯重量約為072KG。生產類型為中小批量，可采用一箱多件砂型鑄造毛坯。由于35MM的孔需要鑄造出來，故還需要安放型心。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效進行處理。由參考文獻可知，差得該鑄件的尺寸公差等級CT為810級，加工余量等級MA為G級，故CT10級，MA為G級。表31用查表法確定各加工表面的總余量孔徑小于30MM的孔不予鑄出。圖10所示為本零件的毛坯圖4圖105第3章選擇加工方法，制定工藝路線41機械加工工藝設計411基面的選擇基面選擇是工藝規程設計中的重要設計之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。412粗基面的選擇考慮到電器操縱盒結構復雜，加工的表面多，為保證各加工表面的相互精度和具有足夠的加工余量，選擇I和II平面作為粗基準比較合適，有利于B面和各螺紋孔的加工。不僅能保證各孔有足夠而又均勻的機械加工余量，還能較好地保證各孔的軸線與平面B及螺紋孔的相對位置。413精基面的選擇采用“一面兩孔制”，選擇電器操縱盒的B面及面上的上方兩孔作為工藝加工的精基準。電器操縱盒用這種“一面兩孔”的定位方法在夾具上定位，再去加工其他平面和孔，實現了基準統一。42制定機械加工工藝路線工序I銑底面。工序II粗鏜、半精鏜、精鏜35MM和53MM孔。工序III銑前面和后面。工序IV刨60MM圓柱凸臺的端面和側面。工序V鉆、半精鉸、精鉸16MM孔，攻絲M1815的螺紋，用Z535立式鉆床加工。工序VI鉆、半精鉸、精鉸14MM和9MM的孔，選用Z525立式鉆床。工序VII銑深29MM寬20MM的槽。6第4章選擇加工設備及刀具、量具由于生產類型為中小批量，故加工設備以通用機床為主，輔以少量專用機床，其生產方式以通用機床專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產線，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成51選擇加工設備與工藝設備511選擇機床，根據不同的工序選擇機床工序050銑底面，工序的工步數不多，成批生產要求不高的生產效率，故選用立銑，用X53K立式銑床。工序060粗鏜、半精鏜、精鏜35MM和53MM的孔在同一基準上，選擇T68立式銑床。工序070銑粗前面和后面，選擇組合機床。工序080粗刨、精刨60MM圓柱凸臺的端面和側面，選B2010龍門刨。工序090鉆、半精鉸、精鉸16MM孔，攻絲M1815的螺紋，選Z32搖臂鉆床。工序0100鉆、半精鉸、精鉸14MM和9MM的孔。用Z32搖臂鉆床。工序0110粗銑、半精銑、精銑深29MM寬20MM的槽，選用X62臥式銑床。512選擇刀具，根據不同的工序選擇刀具1銑刀依據資料選擇高速鋼圓柱銑刀直徑D125齒數Z14，直徑為D50MM，齒數Z8及切槽刀直徑D6MM。2鏜35MM和53MM的孔選用錐柄麻花鉆。3鉆、半精鉸、精鉸16MM的孔，攻絲M1815用錐柄階梯麻花鉆，機用絲錐。4鉆14MM孔和9MM的孔，刀具選擇高速鋼麻花鉆。5銑深29MM寬20MM的槽，選用高速鋼切槽刀。7514選擇量具本零件屬于成批生產，一般情況下盡量采用通用量具。根據零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點，參考相關資料，選擇如下1選擇加工面的量具用分度值為005MM的游標長尺測量，以及讀數值為001MM測量范圍100MM125MM的外徑千分尺。2選擇加工孔量具因為孔的加工精度介于IT7IT9之間，可選用讀數值001MM測量范圍50MM125MM的內徑千分尺即可。3選擇加工槽所用量具槽經粗銑、半精銑兩次加工。槽寬及槽深的尺寸公差等級為粗銑時均為IT14半精銑時，槽寬為IT13，槽深為IT14。故可選用讀數值為002MM測量范圍0150MM的游標卡尺進行測量。52確定工序尺寸521面的加工（所有面）根據加工長度的為121MM，毛坯的余量為4MM，粗加工的量為2MM。根據機械工藝手冊表2321加工的長度的為121MM、加工的寬度為121MM，經粗加工后的加工余量為05MM。對精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。522孔的加工135MM毛坯為空心，通孔，孔內要求精度介于IT7IT8之間。查機械工藝手冊表238確定工序尺寸及余量。鏜孔30MM2Z0鉆孔33MM2Z1675MM擴孔3475MM2Z18MM粗鉸3493MM2Z07MM精鉸358216MM毛坯為實心，不沖孔，孔內要求精度介于IT7IT8之間。查機械工藝手冊表238確定工序尺寸及余量。鉆孔15MM2Z085MM擴孔1585MM2Z01MM粗鉸1595MM2Z005MM精鉸16H7314MM的孔毛坯為實心、不沖出孔，孔內要求精度介于IT8IT9之間。查機械工藝手冊表238確定工序尺寸及余量。鉆孔13MM2Z095MM粗鉸1395MM2Z005MM精鉸144鉆螺紋孔9MM毛坯為實心、不沖出孔，孔內要求精度介于IT8IT9之間。查機械工藝手冊表238確定工序尺寸及余量。鉆孔98MM2Z002MM精鉸961工序切削用量611切削用量本工序為銑底面。已知工件材料為HT200，選擇高速鋼圓柱銑刀直徑D125MM，齒數Z1。根據資料選擇銑刀的基本形狀,RN10，A012，45已知銑削寬度AE4MM，銑削深度AP125MM故機床選用XA6132臥式銑床。1確定每齒進給量FZ根據資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為75KW，工藝系統剛性為中等。查得每齒進給量FZ016024MM/Z、現取FZ016MM/Z。2選擇銑刀磨損標準及耐用度根據資料所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為15MM，銑刀直徑D125MM，耐用度T180MIN。3確定切削速度根據資料所知，依據銑刀直徑D125MM，齒數Z14，銑削寬度AE4MM，銑削深度AP125MM，耐用度T180MIN時查取VC98MM/S，9N439R/MIN,VF490MM/S。根據XA6132型立式銑床主軸轉速表查取，NC300R/MIN,VFC475MM/S。則實際切削VCD0NC1000VC314125300/100011775M/MIN實際進給量FZCVFCNCZFZC4校驗機床功率475016MM/Z30010根據資料所知，銑削時的功率（單位KW）為當FZ016MM/Z,AP125MM,AE4MM,VF490MM/S時由切削功率的修正系數KMPC1，則PCC35KW，PCT08KW。根據XA6132型立式銑床說明書可知機床主軸主電動機允許的功率PCMPCMPCTPCM75086PCC35KW因此機床功率能滿足要求。62工序切削用量621切削用量本工序為粗鏜、半精鏜、精鏜35MM和53MM孔，選擇錐柄麻花鉆直徑D60MM，齒數Z8。已知銑削寬度AE25MM，銑削深度AP60MM故機床選用錐柄麻花鉆。1確定每齒進給量FZ根據資料所知，查得每齒進給量FZ020030MM/Z、現取FZ020MM/Z。2選擇銑刀磨損標準及耐用度根據資料所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為080MM，耐用度T180MIN。103確定切削速度和每齒進給量FZC根據資料所知，依據上述參數，查取VC73MM/S，N350R/MIN,VF390MM/S。根據XA6132型立式銑床主軸轉速表查取，NC150R/MIN,VFC350MM/S。則實際切削VCD0NC1000VC31460150/10002826M/MIN實際進給量FZCVFCNCZFZC4校驗機床功率350023MM/Z15010依據上道工序校驗的方法，根據資料所知，切削功率的修正系數KMPC1，則PCC23KW，PCT08KW，PCM75可知機床功率能夠滿足要求。63工序切削用量631切削用量本工序為銑前面和后面，所選刀具為高速鋼圓柱銑刀其直徑為D60MM，齒數Z8。其他與上道工序類似。1確定每次進給量FZ根據資料，查得每齒進給量FZ020030MM/Z，現取FZ020MM/Z。2選擇銑刀磨鈍標準及耐用度根據資料，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為08MM，耐用度T180MIN。3確定切削速度和每齒進給量FZC根據資料所知，依據上述參數，查取VC85MM/S，N425R/MIN,VF438MM/S。根據XA6132型立式銑床主軸轉速表查取，NC250R/MIN,VFC400MM/S。則實際切削VCD0NC100011VC實際進給量31460250471M/MIN1000FZCVFCNCZFZC4校驗機床功率40002MM/Z2508根據資料所知，根據以上參數可知，切削功率的修正系數KMPC1，則PCC25KW，PCT08KW，PCM75，依據上述校驗方法可知機床功率能滿足要求。64工序IV切削用量641切削用量本工序為刨60MM圓柱凸臺的端面和側面，所選刀具為高速鋼圓柱銑刀其直徑為D60MM，齒數Z8。其他與上道工序類似。1確定每次進給量FZ根據資料，查得每齒進給量FZ020030MM/Z，現取FZ020MM/Z。2選擇銑刀磨鈍標準及耐用度根據資料，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為08MM，耐用度T180MIN。3確定切削速度和每齒進給量FZC根據資料所知，依據上述參數，查取VC85MM/S，N425R/MIN,VF438MM/S。根據XA6132型立式銑床主軸轉速表查取，NC250R/MIN,VFC400MM/S。則實際切削VCVC實際進給量FZCD0NC100031460250471M/MIN1000VFCNCZ12FZC4校驗機床功率40002MM/Z2508根據資料所知，根據以上參數可知，切削功率的修正系數KMPC1，則PCC25KW，PCT08KW，PCM75，依據上述校驗方法可知機床功率能滿足要求。第五章夾具設計設計題目電器操縱盒鍵槽銑床夾具設計要求設計槽寬20MM鍵槽的銑床夾具生產類型中批量生產毛坯類型鑄造件說明進行本工序前，定位基準面B已加工達到要求。工序加工要求1、鍵槽寬分別為20MM，深度分別為29MM；2、鍵槽兩側面與底面B的垂直度誤差為01/100，粗糙度為16。13一、設計思想11設計思想設計前先要明確工件的年生產綱領，它是夾具總體方案確定的依據之一，它決定了夾具的復雜程度和自動化程度。如大批量生產時，盡量采用快速、高效的定位、夾緊機構和動力裝置，提高自動化程度，符合生產節拍要求。在中、小批量生產時，夾具應有一定的可調性，以適應多種工件的加工。設計中要考慮機床夾具應滿足的基本要求，包括以下幾個方面1保證加工精度。這是必須做到的最基本要求。其關鍵是正確的定位、夾緊和導向方案，夾具制造的技術要求，定位誤差的分析和驗算。2夾具的總體方案應與年生產綱領相適應。3安全、方便、減輕勞動強度。機床夾具要有工作安全性考慮，必要時加保護裝置。要符合工人的操作位置和習慣，要有合適的工件裝卸位置和空間，使工人操作方便。大批量生產和工件笨重時，更需要減輕工人勞動強度。4排屑順暢。機床夾具中積累切屑會影響到工件的定位精度，切屑的熱量使工件和夾具產生熱變形，影響加工精度。5機床夾具應有良好的強度、剛度和結構工藝性。機床夾具設計時，要方便制造、檢測、調整和裝備，有利于提高夾具的制造精度。根據所給的零件圖，設計銑直徑為20MM的一個鍵槽的夾具。依次選擇確定定位、夾緊、導向、夾具體的方案。12定位、夾緊方案的比較選擇工件在夾具中的定位是通過工件上的定位基準表面與夾具的定位元件的工作表面接觸或配合來實現的，因此設計中選用的定位方法與定位元件的具體結構應與工件的定位基準表面相適宜。夾緊方案的確定夾緊力方向原則1）夾緊力的作用方向不應破壞工件的既定位置；2）夾緊力的作用方向應使所需夾緊力盡可能小；3）夾緊力的作用方向應使工件的夾緊變形最小。夾緊作用點原則1）夾緊里的作用點應正對夾具定位支撐元件或位于支撐元件所形成的穩定14受力區域內，以免工件產生位移和偏轉；2）夾緊力的作用點應正對工件剛性較好的部位上，以使夾緊變形盡可能少，有時可采用增大工件受力面積或合理分布夾緊點位置等措施來實現；3）夾緊力的作用點應盡可能靠近工件的加工表面，以保證夾緊力的穩定性和可靠性，減少工件的夾緊力，防止加工過程中可能產生振動。根據以上要求，考慮加工零件的特點及定位方式，確定定位及夾緊方式。工件是電器操縱盒，根據六點定位原理，要對凸臺面和凸臺上面的孔定位，最后限制工件繞凸臺中心旋轉。對外凸臺面上的孔定位時，常用的定位元件有定位套，圓柱銷等。我選擇用短圓柱銷定位，以B面為第一基準面，用擋銷進行定位，用壓板夾緊，螺旋夾緊工件，以及限制工件繞凸臺中心旋轉。我有兩種方案方案一以凸臺面上的孔為定位基準面，用短圓柱銷定位，以工件尾部側面為定位基準面，用擋銷定位。方案二以凸臺面上的孔為定位基準面，用長套筒點位，一工件尾部側面為定位基準面，用擋銷定位。因為凸臺側面是鍛造面，所以較粗糙，如果套筒套在外面的話，加工槽的側面與底面B的垂直度要求就沒有方案一好。所以我選擇方案一。圖111513短圓柱銷尺寸的確定取定位孔35H7直徑的最小值為圓柱銷的基本尺寸，銷與孔按H7/G6配合，則圓柱銷的直徑和公差為3514擋銷尺寸的確定尺寸為15兩銷與夾具體連接選用過渡配合H6/F5。15夾緊方案的確定根據工件的定位方案，考慮夾緊力的作用點及方向，采用如圖11所示的方式比較好。因它的夾緊點在大孔端面，接近被加工面，增加了工件的剛度，切削過程中不易產生震動，工件的夾緊變形也小，夾緊可靠。但對夾緊機構的高度要加以限制，以防和銑刀桿相碰。由于工件較小，批量又不大，為使夾具結構簡單，采用了手動的螺旋壓板夾緊機構。16對刀裝置的選擇因為此工序為銑鍵槽，故選用直角對刀塊。對刀裝置是由對刀塊和塞尺構成。塞尺用于檢查刀具與對刀塊之間的間隙，避免刀具與對刀塊直接接觸。對刀塊采用銷釘定位，螺釘緊固的方式與夾具體連接。具體結構參見圖11。17夾具在機床上的安裝方式夾具可通過定向鍵與機床工作臺T形槽的配合實現在銑床上的定位，用通過T形槽螺栓將夾具固定在工作臺上，如圖11所示。18夾具體及總體設計夾具體的設計應通盤考慮，使各組成部分通過夾具體有機地聯系起來，形成一個完整的夾具。從夾具的總體設計考慮，由于銑削加工的特點，在加工中易產生振動，故要求夾具體及其上個組成部分的所有元件的剛度、強度要足夠。夾具體及夾具總體結構參見圖11。二、夾具總圖設計1）夾具總圖上應標注的尺寸及公差配合（1）夾具的外輪廓尺寸280MM170MM100MM。（2）兩定位銷的尺寸為15與（3）擋銷到中心線距離分別為和。和（4）對刀塊工作表面與定位元件表面間的尺寸（5）其它配合尺寸。圓柱銷及擋銷與夾具體裝卸孔的配合尺寸20H7/N6和10H7/N6。16（6）夾具定位鍵與夾具體的配合尺寸18H7/H6。2）夾具總圖上應標注的技術要求（1）圓柱銷、擋銷的軸心線相對定位面B的垂直度公差為005MM。（2）定位面B相對夾具底面的平行度公差為002MM。（3）對刀快與對刀工作面相對定位鍵側面的平行度公差為005MM。三、定位分析與定位誤差計算21定位分析根據工序圖上的要求。要保證距槽兩側面與底面B的垂直度為01/100。鍵槽深度尺寸為2902；平鍵槽長度51MM，鍵槽寬度20052。前兩項是靠工件在夾具中定位來保證的；后三項分別是靠小拖板運動實現和鍵槽銑刀定尺寸刀具來保證的。22定位誤差的計算機械加工中，產生加工誤差的原因很多。在這些因素中，有一項因素與機床夾具有關。使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機床上的對定及工件在夾具中的定位密切相關。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項加工誤差之總和等于或小于該工序所規定的工序公差。JG式中J為與機床夾具有關的加工誤差；為與工序中除夾具外其他因素有關的誤差；G為工序公差。由式可知，使用夾具加工工件時，應盡量減小與夾具有關的加工誤差，在保證工序加工要求情況下，留給加工過程中其他誤差因素的比例大一些，以便較易控制加工誤差。與機床夾具有關的加工誤差J，一般可用下式表示JWZDADWJJJM由上式可知，正確地計算出工件在夾具中的定位誤差和減小其他各項誤差，是設計必須認真考慮的重要問題。定位誤差是指工序基準在加工方向上的最大位置變動量所引起的加工誤差。設計的夾具要從分考慮此定位方案的定位誤差的大小是否在允許的范圍內。一般定位誤差應控制在工件允許誤差的1/51/3之內。由定位基準外圓查表可知尺寸為和，則17公差分別為0016MM和002。定位誤差為H11，其中2SI290。，則H10006MM，H20004MM，滿足條件。三、對刀及導引裝置設計對刀裝置是由對刀塊和塞尺構成。直角對刀塊用于加工鍵槽，塞尺用于檢查刀具與對刀塊之間的間隙，避免刀具與對刀塊直接接觸。由于對刀塊與塞尺都已經標準化，則選用直角對刀塊和對刀平塞尺。四、夾緊機構設計與夾緊力計算41夾緊機構的設計對此工件的銑削加工，我所采用的是螺旋與壓板組合實現夾緊工作的夾緊機構，而且我擬定采用的是手動夾緊，此夾緊機構結構簡單，夾緊可靠，通用性大。夾緊方案的初步確定如右圖所示（局部圖）42夾緊力的計算初步選定壓緊螺母的尺寸為M20，選擇銑刀尺寸為直徑D10MM的銑刀，齒數Z2。計算切屑力根據刀具用高速鋼，工件材料為可鍛鑄鐵，則切削力為66072066FCA0FZDBZKP其中C為在用高速鋼銑刀銑削時，考慮工件材料及銑刀類型的系數，其值取294；AP為銑削深度，按18MM的鍵槽來算，取7MM；由D10MM的銑刀，查得，銑削速度VC轉速N22M/MIN，每分鐘進給量F19MM，由銑刀100022389R/MIN，FFZZN，得到FZ0024MM；1818D10MM；B為切削寬度，取10；K為用高速鋼銑削時，考慮工件材料機械性能不同的修正系數，取09。計算得切削力F1050N。對于V形塊定位壓板夾緊方案，為防止工件移動而需要的夾緊力為KFSINWK1SIN22其中，K為安全系數，取24。1和2分別為工件與壓板間的軸向摩擦因數和工件與V形塊的軸向摩擦因數，取為04。則計算得需要的夾緊力1289NQL根據公式WTG1D0/2RTG2可知直徑為10MM的螺桿和M10的螺母夾緊力為3925N，因為WWK,故能滿足夾緊力的要求。由于工作狀態原因，切削力與夾緊力在空間上是相互垂直的。螺母提供的夾緊力足以夾緊，故無須驗算。五、夾具操作說明在加工前，需要先將夾具安裝在銑床上的