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畢業(yè)設計（論文） 類 型： □畢業(yè)設計說明書 □畢業(yè)論文 題 目： 數控機床底座機械加工工藝工裝設計 學生姓名： 金龍 指導教師： 張瑞華 專 業(yè)： 數控技術 時 間： 2017/4/22 目錄 目錄 2 摘 要 3 Abstract 4 第一章零件的分析 5 1.1底座零件技術要求 5 1.2. 零件的材料 5 1.3.選擇毛坯的原則 6 1.3.1零件毛坯的選擇 6 第二章銑底面夾具 17 4.1定位基準的選擇 17 4.2定位元件的設計 17 4.3誤差分析 18 4.4切削力及夾緊力的計算 21 4.5對刀塊的設計 23 4.6夾緊裝置的設計 23 第三章鏜孔夾具的設計 24 5.1定位基準的選擇 24 5.2定位元件設計與選擇 24 5.3切削力及夾緊力的計算 26 5.4鏜套與襯套的設計 27 6.5夾緊裝置設計 29 總結 30 參考文獻 31 致 謝 33 摘 要 本次設計內容為一種底座零件的加工工藝及主要夾具設計的內容。 根據底座的零件圖分析，它的表面加工精度、表面粗糙度及一些技術要求，分析加工尺寸及各部分特征的加工情況，確定其合理的加工工藝規(guī)程，并制定合理的機械加工工藝過程卡，還有編寫其工序卡，對每個工序都會有個詳細的了解，并通過機械加工手冊，對每個工序進行相應的切削用量和工時的計算。 確定好工藝規(guī)程后，然后選擇其中的兩個主要工序作為夾具設計的任務，本次選擇的工序為銑底面的工序和鏜側邊的兩個大孔φ80K7。在此兩套主要工序的夾具設計中，按照基本的定位原則，確定好定位元件和夾緊元件，并考慮還需要對刀元件和導向元件等的使用。 夾具設計完成后，應用C AD軟件對其裝配圖和零件圖的繪制，最后并編寫設計說明書。 關鍵詞：底座；工藝規(guī)程；夾具設計 Abstract This design content is a base part processing craft and the main jig design content. According to the analysis of the base of the parts diagram, surface machining accuracy, its surface roughness and some technical requirements, analysis processing and the processing size characteristics, determine the reasonable machining process, machining process and to develop a reasonable card, and write the process card, will have a detailed understanding of the each process, and through manual mechanical processing, calculate the corresponding cutting parameters and the working hours of each process. To determine a good procedure, then choose one of the two main processes as the fixture design task, the selection process for milling the bottom two large hole diameter 80K7 and the side of the boring process. The fixture design of two main processes, according to the basic principle of positioning, determine the positioning elements and clamping elements, and also need to consider the use of tool components and guide elements etc.. Fixture design is completed, the application of C software AD assembly drawing and parts drawing, and finally write design specifications. Keywords：Base; process specification; fixture design 第一章零件的分析 1.1底座零件技術要求 零件圖上的主要技術要求為：表面粗糙度要求見圖2-1（底座），未標注圓角R2-R3。 圖2-1 底座零件圖 1.2. 零件的材料 由零件圖可知本次的車床尾座體的材料選擇HT200。此材料為灰鑄鐵（也叫灰口鑄鐵），最小抗拉強度200MPa，屬于中等輕度的鑄造體，鑄造的性能好，工藝步驟少且容易，鑄造應力小，而且可以不用人工控制；有良好的機械強度和較好的減震性能。適合于在制造受力能力中等的且在腐蝕性較弱環(huán)境下的零件。 1.3.選擇毛坯的原則 1.3.1零件毛坯的選擇 機械零件的制造包括毛坯成形和切削加工兩個階段，毛坯成形不僅對后續(xù)的切削加工產生很大的影響，而且對零件乃至機械產品的質量、使用性能、生產周期和成本都有影響。因此正確選擇毛坯的類型和生產方法對零件后續(xù)加工具有重要的意義。 零件采用HT200材料等常采用鑄造成形。鑄造的方法采用常用的砂型鑄造的方式進行鑄造，雖然目前擁有精鑄的方式，但根據本次的零件特征不必需要精鑄而成。 第二章銑底面夾具 本夾具主要用來銑底座的底面夾具，該夾具為零件的開始工序，所以結合工件的外形來參考定位和夾緊方式，通過專用夾具的定位設計，減少工作時間，提高工作效率。 2.1定位基準的選擇 根據本次的零件的工藝流程，銑底端面為工件的首道工序，零件的各處特征均還沒有加工，因此需要考慮以工件的外形來參考定位，本次選擇工件的外形定位主要包括以下，以外圓φ115參考定位限制工件的四個自由度，另外在工件的兩個側邊分別限制兩個方向上的自由度，這樣整個工件就被完全定位，工件被限制了六個自由度。 2.2定位元件的設計 根據外圓弧φ115的外圓弧選擇的定位元件為固定式V型塊，在側邊的定位方式選擇定位元件為支承釘的定位元件。 固定式V型塊是根據外圓弧φ115的圓弧作為基準的，設計此V型塊的開口角度尺寸為120度。 圖4-1V型塊開口角度120度的定位尺寸 根據公式 式中+ D：V型塊的檢驗芯軸直徑，也就是工件的定位基準直徑 H：V型塊的高度，用于大直徑定位的時候，H≤0.5D，用于小直徑的時候，取 H≤1.2D N：V型塊的開口尺寸 類 別：V形塊的標準定位高度T(mm) (工作角度α=120°) 公式：T=H+0.577D-0.289*N 參數:H =25 參數:D = 115 參數:N = 55 計算結果 = 25mm 2.3切削力及夾緊力的計算 （1）切削力計算 本次的切削力為銑削力 公式如下 式中 F：切削力N ：高速鋼銑刀銑削時考慮工件材料銑刀類型系數，查表 ：銑削深度mm D：銑刀直徑mm ：每齒進給量mm B：銑削寬度mm Z：銑刀的齒數 ：高速鋼銑刀銑削時，考慮工件材料機械性能不同的修正系數 銑削切削力計算類別： 工件材料：碳鋼、青銅、鋁合金、可鍛鑄鐵等 刀具材料：高速鋼 銑刀類型：圓柱銑刀、立銑刀、盤銑刀、鋸片銑刀、角度銑刀、半圓成形銑刀等 公式：F=(Cp)*(ap)^(0.86)*(fz)^(0.72)*D^(-0.86)*B*z*(Kp) 參數:Cp = 669 參數:ap = 3 參數:fz = 0.1 參數:D = 20 參數:B = 60 參數:z = 4 參數:Kp = 1 計算結果 = 5985.161N （2）夾緊力的計算 本次的夾緊按照切削方向與夾緊的方向是夾緊力與切削力方向垂直。 圖4-5夾緊形式 由公式 式中 ：實際所需的夾緊力 F：切削力 ：安全系數 ：夾緊元件與工件間的摩擦系數 ：工件與夾具支承面間的摩擦系數 計算方式如下： 定位形式：工件以平面定位 夾緊形式：夾緊力與切削力方向垂直 公式：Wk=K*F/((μ 1)+(μ 2)) 參數:K = 1.5 參數:F = 5985 參數:μ 1 = 0.15 參數:μ 2 = 0.15 計算結果 = 2992.5N 2.4對刀塊的設計 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。 由于本道工序是完成車床撥叉上端面的粗、精銑加工，所以選用圓形對刀塊。 夾具上所裝的對刀塊，可使夾具在一批零件的加工前很好地對刀。 2.5夾緊裝置的設計 本裝置中的夾緊部位主要是側邊定位的地方，采用一個壓板對側邊的大端面進行夾緊，夾緊力的方向是與切削力方向垂直方向，在對側邊大端面進行壓緊的情況下，由于夾緊力較大，需要采用大一點的壓板對其進行夾緊。 第三章鏜孔夾具的設計 在給定的底座零件中，對本步加工的定位需要保證其孔和底平面保證平行度，定位要求比較高。因此，本步的重點應在保證平行度上。還應考慮如何提高生產率。從對工件的結構形狀分析，若工件以底面放置在鏜夾具底板上，定位夾緊都比較可靠，也容易實現，待夾緊后就能滿足加工要求。 在臥式鏜床上鏜φ80孔，考慮用定位夾具固定。 5.1定位基準的選擇 由零件圖可知，在鏜孔側邊的孔之前，工件的底面和底面上的孔已經加工完成，顯而易見，可以選擇工件的底面與底面上的孔作為定位基準的方式，這種定位方式就是一面兩孔的定位原則方式。選擇底面為一面，兩孔就是=選擇底面對角方向上的2-φ11孔。 5.2定位元件設計與選擇 這個零件采用了一個面兩個孔作為定位基準，因此一個面兩個銷作為定位的元件。所以這個設計的目的就是對圍繞長圓柱銷和短削邊銷的特點來做設計。 由加工孔工序簡圖可計算出兩孔中心距。 由于兩孔有位置度公差，所以其尺寸公差為 所以兩加工孔的中心距為 ，而兩孔尺寸為。 根據參考文獻[10]削邊銷與圓柱銷的設計計算過程如下： 圖5-1定位銷 （1）確定兩定位銷中心距尺寸及其偏差 == （2）確定圓柱銷直徑及其公差 （—基準孔最小直徑） 取f7 所以圓柱銷尺寸為 （3）削邊銷的寬度b和B （由參考文獻[10]） （4）削邊銷與基準孔的最小配合間隙 （式3.1） 其中： —基準孔最小直徑 —圓柱銷與基準孔的配合間隙 （5）削邊銷直徑及其公差 按定位銷一般經濟制造精度，其直徑公差帶為，則削邊銷的定位圓柱部分定位直徑尺寸為 。 （6）補償值 5.3切削力及夾緊力的計算 :圓周切削分力N ：背吃刀量 f：每轉進給量 ：切削速度 ：修正系數 本次鏜削φ80孔的圓周分力Fc 工件材料：結構鋼和鑄鋼(σb=736MPa) 刀具材料：硬質合金 加工方式：縱向和橫向鏜 公式：Fc=2943*(ap)*f^(0.75)*(vc)^(-0.15)*(Kp) 參數:ap = 2 參數:f = 0.5 參數:vc = 50 參數:Kp = 1 計算結果 = 1946.266N 本道工序加工孔時，采用移動壓板進行夾緊。 式中：實際所需夾緊力N L：夾壓點到軸心線的距離mm ：摩擦系數0.1～0.5 H：壓板的導向長度mm q：彈簧作用力N 公式：Q=(Wk)*(1+3*L*μ/H)+q 參數:Wk = 273.2 參數:L = 50 參數:μ = 0.2 參數:H = 25 參數:q = 200 計算結果 = 801.04N 5.4鏜套與襯套的設計 根據工藝要求是對φ80的孔進行鏜孔，因為鏜刀只有一個，所以本次設計采用可換的鏜套。在工件的兩側分布兩個鏜套，在鏜套安裝座上安裝上對應的鏜套，可以更換鏜套。這樣以此為了能更好的加工這些孔。具體的鏜套安裝座和鏜套、襯套的具體選擇如下： 選用鏜套如圖所示: 圖6-1鏜套 其結構參數如下表： 表6-1鏜套基本結構參數 d H D 公稱尺寸 允差 60 45 75 -0.012 -0.027 90 85 18 2.5 40 40 3 襯套選用鏜套用襯套其結構如圖所示： 圖6-2鏜套用襯套 其機構參數如下表： 表6-2鏜套用襯套結構參數 d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 75 +0.03 0 45 85 +0.039 +0.020 3 2 鏜套固定在鏜套安裝座上時需要用螺釘固定，一般選用鏜套螺釘來固定，根據本次的鏜套尺寸，配用的螺釘為M12的鏜套螺釘。 圖6-3鏜套螺釘標準 圖6-4鏜套螺釘的主要尺寸 6.5夾緊裝置設計 本夾具裝夾很簡單，采用在工件的定位面的上端面使用兩個移動壓板對工件進行夾緊，在鏜孔的過程中，當鏜孔鏜完后，松開壓板的鎖緊螺母，拿開工件，然后就可以進行接下來的零件的加工。在更換零件的時候也是松開鎖緊螺母，整個夾具的操作較為簡單，容易操作。 總結 底座作為一個基礎的零件，其性能直接影響到機床使用的情況，進而影響到需要用車床的加工零件的精度、表面質量等。 本次設計的是底座的工藝規(guī)程，和主要工序的夾具設計，具體總結的一下內容。 1、分析零件的表面技術要求，確定其加工方法，確定其工藝流程。 2、確定好工藝流程后，對其中兩個主要工序進行專用的夾緊設計，選擇銑底面夾具和鏜孔夾具。 3、鏜孔夾具使我熟悉掌握了一面兩銷的各項知識與規(guī)律，并掌握了鏜孔夾具中使用的鏜套等導向元件。 4、銑面夾具使我熟悉了用V型塊定位的原則，學會使用了對刀塊的對刀元件。 參考文獻 [1] 許曉旸, 專用機床設備設計[M]. 重慶: 重慶大學出版社, 2003. 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