底座加工工艺设计及其夹具设计

目录目录1第1章引言2第2章零件分析32.1 零件的作用32.2 零件的工艺分析3第3章工艺规程设计53.1 确定毛坯的制造形式53.2 毛坯的设计53.3 选择定位基准63.3.1 精基准的选择73.3.2 粗基准的选择83.4 制定工艺路线93.4.1 工艺路线9第4章确定切削用量及基本工时11第5章夹具设计205.1 设计夹具的目的205.2 本课题夹具设计205.3 问题的提出205.4 定位基准的选择215.5 切削力及夹紧力计算215.6 定位误差分析225.7 夹具设计及操作简要说明22设计小结24参考文献25第1章引言随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。

各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。

数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。

特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。

“工欲善其事，必先利其器。

”工具是人类文明进步的标志。

自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。

但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。

机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。

因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。

底座的加工工艺规程及其铣侧面的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。

正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。

本次设计也要培养自己的自学与创新能力。

因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。

所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。

第2章零件分析2.1零件的作用图2.1 零件图底座是一种基础零件，是整个机械装置的主体，起密封、定位的作用，因此，对于关键联接部位要求加工精度比较高。

2.2零件的工艺分析底座零件的材料为HT150，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压。

但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。

零件有2组加工面他们有位置度要求。

以下是本零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：(1) 一组是以底面为基准的加工面，这组面主要是下底面，U形槽及其凸台，尺寸90所对应的两侧面，尺寸50所对应的两侧面。

(2) 以Φ13孔为基准的加工面，这组加工面主要是弧形槽，R2槽。

第3章工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT150，由于零件为10000件/年，属于中批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。

3.2毛坯的设计底座零件材料为HT150，毛坯重约5Kg。

生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下：1. 底座的下端面该底座的下端面粗糙度都是6.3，只要进行铣加工就能满足光洁度要求。

根据资料可知，选取加工余量等级为G，选取尺寸公差等级为9级。

所以根据相关资料和经验可知，底座的下端面的单边余量为2mm，符合要求。

2. U形槽及其凸台U形槽凸台表面粗糙度为12.5，只要粗铣即可满足要求，其加工余量为2mm, U形槽表面粗糙度为12.5，只要粗铣即可满足要求，其加工余量为2mm,3. 尺寸90所对应的两侧面，尺寸50所对应的两侧面尺寸90所对应的两侧面表面粗糙度为6.3，经过粗铣加工即可以，选用单边余量为2mm。

尺寸50所对应的两侧面表面粗糙度为1.6，需经过精加工，选用单边余量为2mm。

根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图3.1“底座”零件毛坯简图。

图3.1“底座”零件毛坯图3.3选择定位基准正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要容，也是保证零件加工精度的关键。

定位基准分为精基准、粗基准和辅助基准。

在最初加工工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准(粗基准)。

在后续工序中，则使用已加工表面作为定位基准(精基准)。

在制定工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各个表面加工出来，然后再考虑选择合适的粗基准把精基准面加工出来。

另外，为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，可在工件上某部位作一辅助基准，用以定位。

应从零件的整个加工工艺过程的全局出发，在分析零件的结构特点、设计基准和技术要求的基础上，根据粗、精基准的选择原则，合理选择定位基准。

3.3.1精基准的选择①“基准重合”原则应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准，即“基准重合”的原则。

这样可以避免因基准不重合而引起的误差。

②“基准统一”原则应选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准，即“基准统一”的原则。

这样便于保证各加工表面间的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并简化夹具的设计制造工作。

③“互为基准”原则当两个表面的相互位置精度及其自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可采用这两个表面互为基准，反复多次进行精加工。

④“自为基准”原则在某些要求加工余量尽量小而均匀的精加工工序中，应尽量选择加工表面本身作为定位基准。

此外，精基准的选择还应便于工件的装夹与加工，减少工件变形及简化夹具结构。

需要指出的是，上述四条选择精基准的原则，有时是相互矛盾的。

例如，保证了基准统一就不一定符合基准重合等等。

在使用这些原则时，要具体情况具体分析，以保证主要技术要求为出发点，合理选用这些原则。

对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。

3.3.2粗基准的选择①若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准。

②在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准。

这样可使这个表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面，致使工件报废。

③在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有的表面不需要加工时，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。

若既需保证某重要表面加工余量均匀，又要求保证不加工表面与加工表面的位置精度，则仍按本原则处理。

④选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其他缺陷，以便定位准确，装夹可靠。

⑤粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。

但是，当毛坯是精密铸件或精密锻件，毛坯质量高，而工件加工精度要求又不高时，可以重复使用某一粗基准。

粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。

从零件图上可以看出，底座零件还算比较规则，所以粗基准容易选择。

为了保证底面及其它加工表面的位置精度的要求，选择底座底面作为粗基准，加工出U 形槽凸台面，再以U 形槽凸台面精加工出底面，然后以此为精基准，加工其它表面。

3.4 制定工艺路线3.4.1 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、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。

除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。

方案一工序Ⅰ：铸造工序Ⅱ：时效处理工序Ⅲ：以底面为粗基准，铣U 形槽凸台面。

工序Ⅳ：铣底面工序Ⅴ：铣U 形槽工序Ⅵ：铣尺寸90两端面工序Ⅶ：粗铣尺寸500.0250+两端面，精铣尺寸500.0250+两端面工序Ⅷ：钻孔Φ13工序Ⅸ：铣弧形槽工序X ：铣R2槽工序XI ：检验方案二工序Ⅰ：铸造工序Ⅱ：时效处理工序Ⅲ：粗铣底面工序Ⅳ：铣U 形槽凸台面工序Ⅴ：精铣底面工序Ⅵ：铣U 形槽，工序Ⅶ：铣尺寸90两端面，工序Ⅷ：钻孔Φ13工序Ⅸ：粗铣尺寸500.0250+两端面，精铣尺寸500.0250+两端面工序X ：铣弧形槽工序XI ：铣R2槽工序XII ：检验工艺方案一和方案二的区别在于方案一工序比较集中，方案二工序比较分散，工序集中比较利于中小批量生产，工序分散适合大批量工业化生产，在本设计中，选用工序集中，并配以较多的专用夹具，比较合适，因此，本工艺设计选用方案一。

第4章 确定切削用量及基本工时工序Ⅲ：以底面为粗基准，铣U 形槽凸台面1. 选择刀具及机床刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8，机床采用X5028立式铣床p a =2mm ，0d =30mm ，v =42.5m/min ，z =3。

2. 决定铣削用量。

1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成p a =2mm2）决定每次进给量及切削速度根据X5028型铣床说明书，其功率为为7.5kw ，中等系统刚度。

根据表查出 Z f =0.2mm/齿，则s 1000100042.545130v n d ππ⨯===⨯r/min按机床标准选取w n ＝475r/minw 3047544.7510001000dn v ππ⨯⨯===m/min当w n ＝475r/min 时m f = W Z zn f =0.2×3×475=285mm/min3）计算工时切削工时：47l mm =，mm l 91=，mm l 32=，则机动工时为12m w 0.18min 285t n f ===. 两个凸台，m 220.180.36min t =⨯=工序Ⅳ：铣底面1. 选择刀具及机床刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8，机床采用X5028立式铣床p a =2mm ，0d =130mm ，v =42.5m/min ，z =8。

2. 决定铣削用量。

1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成p a =2mm2）决定每次进给量及切削速度根据X5028型铣床说明书，其功率为为7.5kw ，中等系统刚度。

根据表查出 Z f =0.2mm/齿，则s 1000100042.5104130v n d ππ⨯===⨯r/min 按机床标准选取w n ＝118r/minw 13011848.1710001000dn v ππ⨯⨯===m/min当w n ＝104r/min 时 m f = W Z zn f =0.2×8×104=166mm/min3）计算工时切削工时：152l mm =，mm l 91=，265l mm =，则机动工时为12m w 1.36min 166t n f ===. 工序Ⅴ：铣U 形槽1. 选择刀具及机床 刀具选取不重磨损硬质合金圆周铣刀，刀片采用YG8，机床采用X61W 万能铣床p a =1mm ，0d =120mm ，v =42.5m/min ，z =20。