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設計說明書 浮動底板的工藝工裝設計 Floating floor of the tooling design 題 目∶ 浮動底板的工藝工裝設計 系 名： 專業(yè)班級： 學生姓名： 學 號： 指導教師姓名： 指導教師職稱： 二○一二年 三 月 日 目錄 摘要 1 引 言 2 第一章 零件的分析 3 第二章 工藝規(guī)程的設計 4 2.1確定毛坯的的制造形式 4 2.2基準的選擇 4 2.3制訂工藝路線 4 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 4 2.5確定切削用量及基本工時 5 第三章 專用夾具的設計 20 3.1銑工件上端面的夾具設計 15 3.1.1 問題的提出 15 3.1.2 定位基準的選擇 15 3.1.3定位元件的設計 15 3.1.4 切削力及夾緊力計算 15 3.1.5 定向鍵與對刀裝置設計 17 3.1.6 夾具設計及操作簡要說明 19 3.1鉆、擴、鉸Ф16孔的夾具設計 19 3.2.1問題提出 19 3.2.2 定位基準的選擇 19 3.2.3定位元件的設計 19 3.2.4切削力及夾緊力計算 20 3.2.5 夾具設計及操作簡要說明 20 總 結 22 致 謝 23 參 考 文 獻 24 摘 要：本次設計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 浮動底板的加工工藝規(guī)程及其銑面與鉆孔的夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞：切削用量 夾緊 定位 誤差。 ABSTRCT：This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: the cutting specifications clamp the localization the error 引 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 浮動底板的加工工藝規(guī)程及其銑面與鉆孔的夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 第一章 零件的分析 浮動底板共有八組加工表面，它們相互之間沒有要求?，F(xiàn)分述如下： 1、工件上端面 2、4-M12-7H螺紋，4-Φ30 3、Φ30孔 4、工件前端面、右端面、后端面 5、長120寬4的槽 6、寬17的兩端面 7、4-M6-7H深10的螺紋 8、4-M5-7H深10的螺紋 第二章 工藝規(guī)程的設計 2.1 、確定毛坯的的制造形式 零件材料為45鋼。浮動底板在加工過程中的精度保證很重要，它對工件的定位有一定的保證作用。 2.2 、基準的選擇 （1）、 粗基準的的選擇 根據(jù)粗基準的選擇原則，要亦非加工表面為粗基準，且粗基準只能使用一次，對本工件來說選擇底面作為粗基準是非常合理的。 （2） 、精基準的選擇 主要考慮的是基準的重合問題。當設計與工序的基準不重合時，因該進行尺寸換算。以基準A作為精基準。 2.3 、制訂工藝路線 工序1：銑工件上端面，保證尺寸25mm,表面粗糙度為Ra12.5 工序2：鉆削4-ф10.2mm孔，擴孔至ф29.8mm,鉸孔至ф30mm，攻絲4-M 12-7H 工序3：鉆ф30mm孔 工序4：銑工件的前端面、右端面、后端面保證尺寸165mm，表面粗糙度Ra12.5 工序5：銑長120mm深4的槽， 工序6：粗銑、半精銑、精銑寬17mm兩端面，保證尺寸17mm，與基準A的垂直度公差0.05，粗糙度Ra3.2 工序7：鉆削4-M6-7H深10的螺紋底孔ф5mm，攻絲M6 工序 8：鉆削4-M5-7H深10的螺紋底孔ф4.25mm，攻絲M5 工序 9：終檢 2.4 、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “浮動底板”零件材料為45鋼，毛坯的重量約為1.2Kg，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鍛造成型。 1、工件上端面，表面粗糙度為Ra12.5，查《切削用量手冊》表2-8得，單邊總余量Z=2.0 2、4-M12-7H螺紋，4-Φ30，因其尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造。 3、Φ30孔，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 4、工件前端面、右端面、后端面，表面粗糙度為Ra12.5，查《切削用量手冊》表2-8得，單邊總余量Z=2.0 5、長120寬4的槽，表面粗糙度為Ra12.5，因其厚度只有4，所以采用實心鑄造。 6、寬17的兩端面，表面粗糙度分別為Ra12.5、Ra3.2，采用實心鑄造。 7、4-M6-7H深10的螺紋，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 8、4-M5-7H深10的螺紋，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 9、不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鍛造可直接獲得。 2.5、 確定切削用量及基本工時 工序1：銑工件上端面，保證尺寸25mm,表面粗糙度為Ra12.5 1. 選擇刀具 刀具選取端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52K型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝675 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 總的工時：T=5 =2.741min 工序2：鉆削4-ф10.2mm孔，擴孔至ф29.8mm,鉸孔至ф30mm，攻絲4-M 12-7H 工步一：鉆削4-ф10.2mm孔 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ10.2孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z535機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 總的工時：T=4=2.695min 工步二：擴ф10.2mm孔至ф29.8mm 利用鉆頭將孔擴大至，根據(jù)有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 根據(jù)機床說明書，選取 則主軸轉速為，并按機床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 總的工時：T= 4=1.785min 工步三：鉸ф29.8mm孔至ф30mm 根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 總的工時：T=4 =1.535min 工步四：攻絲4-M12-7H 選擇M12mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即 按機床選取 基本工時： 總的工時：T=4t=0.40min 工序3：鉆ф30mm孔 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ30孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z535機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工序4：銑工件的前端面、右端面、后端面保證尺寸165mm，表面粗糙度Ra12.5 1. 選擇刀具 刀具選取立銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52K型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?75 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序5：銑長120mm深4的槽 選擇刀具 刀具選取端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52K型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?95 當＝595r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時： ，，則機動工時為 總的時間T=4t=4.168min 工序6：粗銑、半精銑、精銑寬17mm兩端面，保證尺寸17mm，與基準A的垂直度公差0.05，粗糙度Ra3.2 工步一：粗銑寬17mm兩端面 1. 選擇刀具 刀具選取三面刃銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工精度相對較高，故分三次（即粗銑、半精銑、精銑）完成，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?75 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：半精銑寬17mm兩端面 1. 選擇刀具 刀具選取三面刃銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工精度相對較高，故分三次（即粗銑、半精銑、精銑）完成，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?75 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步三：精銑寬17mm兩端面 1. 選擇刀具 刀具選取三面刃銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工精度相對較高，故分三次（即粗銑、半精銑、精銑）完成，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?75 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序7：鉆削4-M6-7H深10的螺紋底孔ф5mm，攻絲M6 工步一：鉆削4-M6-7H深10的螺紋底孔ф5mm 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） =1019r/min 按機床選取n=1000r/min 基本工時： 總的工時T=4t=0.221min 工步二：攻螺紋M6mm 選擇M6mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即 按機床選取 基本工時： 總的工時：T=4t=0.20min 工序 8：鉆削4-M5-7H深10的螺紋底孔ф4.25mm，攻絲M5 工步一：鉆削4-M5-7H深10的螺紋底孔ф4.25mm 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） =780.5r/min 按機床選取n=800r/min 基本工時： 總的工時T=4t=0.449min 工步二：攻螺紋M5mm 選擇M5mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即 按機床選取 基本工時： 總的工時：T=4t=0.20min 工序 9：終檢 第三章 專用夾具的設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。有老師分配的任務，我被要求設計工序1：銑工件上端面 工序7：鉆、攻4-M6-7H螺紋，選用機床：X52K銑床，Z535鉆床 3.1銑工件上端面的夾具設計 3.1.1 問題的提出 本夾具主要用于銑工件上端面，屬于工序1，以底面為定位基準。 3.1.2 定位基準的選擇 以工件底面及兩個側面作為定位基準。 3.1.3 定位元件的設計 本工序選用工件底面及兩個側面來定位，對應的定位元件分別是支承板、圓柱銷 3.1.4 切削力及夾緊力計算 （1）刀具： 采用端銑刀 φ40mm 機床： X51立式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=12mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 3.1.5定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結構如圖所示： 圖 3.3 夾具體槽形與螺釘圖 根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如下： 表 3.1 定向鍵數(shù)據(jù)表 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 18 -0.011 -0.027 25 12 5 12 6.8 17 +0.023 6 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 塞尺選用平塞尺，其結構如下圖所示： 圖 3.5 平塞尺圖 塞尺尺寸為： 表 3.2 平塞尺尺寸表 公稱尺寸H 允差d C 2 -0.006 0.25 3.1.6 夾具設計及操作簡要說明 本工件采用三個支承板、兩個圓柱銷定位， 夾緊則是由擋塊、螺栓、滾花螺母等組成，旋轉滾花螺母即可實現(xiàn)工件的夾緊和放松，這樣操作簡單，迅速，特別適合大批量生產(chǎn)，總體來說這套夾具是非常不錯的。能滿足批量生產(chǎn)要求 夾具裝配圖如下 3.2、鉆、攻4-M6-7H螺紋的夾具設計 3.2.1問題提出 本夾具主要用來鉆、攻4-M6-7H螺紋，并保證他們之間的尺寸。 3.2.2 定位基準的選擇 以Φ30孔及其端面、另一側面來定位。 3.2.3定位元件的設計 本工序選用的定位基準為Φ30孔及其端面、另一側面，工件被完全定位，所選的定位元件為：心軸，夾具體表面、削邊銷。 3.2.4切削力和夾緊力的計算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得： 鉆削力 式（5-2） 鉆削力矩 式（5-3） 式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。 3.2.5夾具設計及簡要操作說明 本工件采用一心軸，一面，一削邊銷來定位，夾緊則是由螺母、快換墊圈、心軸等組成，這樣操作更加簡單，迅速，特別適合大批量生產(chǎn)，總體來說這套夾具是非常不錯的。能滿足批量生產(chǎn)要求 裝配圖附圖如下： 總 結 設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設計打下了好的基礎。 設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們踏入社會的關鍵一步。 致 謝 這次設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。 這次設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 1、機械制造工藝學（有電子版） 2、機床夾具設計（有電子版） 3、金屬機械加工工藝人員手冊 4、機床夾具設計設計手冊 5、機床夾具設計設計圖冊 6、實用機械加工手冊（有電子版） 7、機械加工余量手冊（有電子版） 8、機械加工工藝師手冊（有電子版） 25