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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
類 型：
□畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 □畢業(yè)論文
題 目：
數(shù)控機(jī)床底座機(jī)械加工工藝工裝設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
金龍
指導(dǎo)教師：
張瑞華
專 業(yè)：
數(shù)控技術(shù)
時(shí) 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(shù)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(zhǔn)的選擇 17
4.2定位元件的設(shè)計(jì) 17
4.3誤差分析 18
4.4切削力及夾緊力的計(jì)算 21
4.5對(duì)刀塊的設(shè)計(jì) 23
4.6夾緊裝置的設(shè)計(jì) 23
第三章鏜孔夾具的設(shè)計(jì) 24
5.1定位基準(zhǔn)的選擇 24
5.2定位元件設(shè)計(jì)與選擇 24
5.3切削力及夾緊力的計(jì)算 26
5.4鏜套與襯套的設(shè)計(jì) 27
6.5夾緊裝置設(shè)計(jì) 29
總結(jié) 30
參考文獻(xiàn) 31
致 謝 33
摘 要
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為一種底座零件的加工工藝及主要夾具設(shè)計(jì)的內(nèi)容。
根據(jù)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(shù)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(jī)械加工工藝過程卡，還有編寫其工序卡，對(duì)每個(gè)工序都會(huì)有個(gè)詳細(xì)的了解，并通過機(jī)械加工手冊(cè)，對(duì)每個(gè)工序進(jìn)行相應(yīng)的切削用量和工時(shí)的計(jì)算。
確定好工藝規(guī)程后，然后選擇其中的兩個(gè)主要工序作為夾具設(shè)計(jì)的任務(wù)，本次選擇的工序?yàn)殂姷酌娴墓ば蚝顽M側(cè)邊的兩個(gè)大孔φ80K7。在此兩套主要工序的夾具設(shè)計(jì)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(duì)刀元件和導(dǎo)向元件等的使用。
夾具設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)用C AD軟件對(duì)其裝配圖和零件圖的繪制，最后并編寫設(shè)計(jì)說明書。
關(guān)鍵詞：底座；工藝規(guī)程；夾具設(shè)計(jì)
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(shù)要求
零件圖上的主要技術(shù)要求為：表面粗糙度要求見圖2-1（底座），未標(biāo)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(qiáng)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(yīng)力小，而且可以不用人工控制；有良好的機(jī)械強(qiáng)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(jī)械零件的制造包括毛坯成形和切削加工兩個(gè)階段，毛坯成形不僅對(duì)后續(xù)的切削加工產(chǎn)生很大的影響，而且對(duì)零件乃至機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、使用性能、生產(chǎn)周期和成本都有影響。因此正確選擇毛坯的類型和生產(chǎn)方法對(duì)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(jìn)行鑄造，雖然目前擁有精鑄的方式，但根據(jù)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(jié)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(shè)計(jì)，減少工作時(shí)間，提高工作效率。
2.1定位基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)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(gè)自由度，另外在工件的兩個(gè)側(cè)邊分別限制兩個(gè)方向上的自由度，這樣整個(gè)工件就被完全定位，工件被限制了六個(gè)自由度。
2.2定位元件的設(shè)計(jì)
根據(jù)外圓弧φ115的外圓弧選擇的定位元件為固定式V型塊，在側(cè)邊的定位方式選擇定位元件為支承釘?shù)亩ㄎ辉?
固定式V型塊是根據(jù)外圓弧φ115的圓弧作為基準(zhǔn)的，設(shè)計(jì)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(jù)公式
式中+
D：V型塊的檢驗(yàn)芯軸直徑，也就是工件的定位基準(zhǔn)直徑
H：V型塊的高度，用于大直徑定位的時(shí)候，H≤0.5D，用于小直徑的時(shí)候，取
H≤1.2D
N：V型塊的開口尺寸
類 別：V形塊的標(biāo)準(zhǔn)定位高度T(mm) (工作角度α=120°)
公式：T=H+0.577D-0.289*N
參數(shù):H =25
參數(shù):D = 115
參數(shù):N = 55
計(jì)算結(jié)果 = 25mm
2.3切削力及夾緊力的計(jì)算
（1）切削力計(jì)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(shí)考慮工件材料銑刀類型系數(shù)，查表
：銑削深度mm
D：銑刀直徑mm
：每齒進(jìn)給量mm
B：銑削寬度mm
Z：銑刀的齒數(shù)
：高速鋼銑刀銑削時(shí)，考慮工件材料機(jī)械性能不同的修正系數(shù)
銑削切削力計(jì)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(shù):Cp = 669
參數(shù):ap = 3
參數(shù):fz = 0.1
參數(shù):D = 20
參數(shù):B = 60
參數(shù):z = 4
參數(shù):Kp = 1
計(jì)算結(jié)果 = 5985.161N
（2）夾緊力的計(jì)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(shí)際所需的夾緊力
F：切削力
：安全系數(shù)
：夾緊元件與工件間的摩擦系數(shù)
：工件與夾具支承面間的摩擦系數(shù)
計(jì)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(shù):K = 1.5
參數(shù):F = 5985
參數(shù):μ 1 = 0.15
參數(shù):μ 2 = 0.15
計(jì)算結(jié)果 = 2992.5N
2.4對(duì)刀塊的設(shè)計(jì)
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對(duì)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(duì)刀塊。
夾具上所裝的對(duì)刀塊，可使夾具在一批零件的加工前很好地對(duì)刀。
2.5夾緊裝置的設(shè)計(jì)
本裝置中的夾緊部位主要是側(cè)邊定位的地方，采用一個(gè)壓板對(duì)側(cè)邊的大端面進(jìn)行夾緊，夾緊力的方向是與切削力方向垂直方向，在對(duì)側(cè)邊大端面進(jìn)行壓緊的情況下，由于夾緊力較大，需要采用大一點(diǎn)的壓板對(duì)其進(jìn)行夾緊。
第三章鏜孔夾具的設(shè)計(jì)
在給定的底座零件中，對(duì)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(diǎn)應(yīng)在保證平行度上。還應(yīng)考慮如何提高生產(chǎn)率。從對(duì)工件的結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)，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(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，在鏜孔側(cè)邊的孔之前，工件的底面和底面上的孔已經(jīng)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(zhǔn)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(duì)角方向上的2-φ11孔。
5.2定位元件設(shè)計(jì)與選擇
這個(gè)零件采用了一個(gè)面兩個(gè)孔作為定位基準(zhǔn)，因此一個(gè)面兩個(gè)銷作為定位的元件。所以這個(gè)設(shè)計(jì)的目的就是對(duì)圍繞長(zhǎng)圓柱銷和短削邊銷的特點(diǎn)來做設(shè)計(jì)。
由加工孔工序簡(jiǎn)圖可計(jì)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(jù)參考文獻(xiàn)[10]削邊銷與圓柱銷的設(shè)計(jì)計(jì)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(zhǔn)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(xiàn)[10]）
（4）削邊銷與基準(zhǔn)孔的最小配合間隙
（式3.1）
其中： —基準(zhǔn)孔最小直徑
—圓柱銷與基準(zhǔn)孔的配合間隙
（5）削邊銷直徑及其公差
按定位銷一般經(jīng)濟(jì)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(bǔ)償值
5.3切削力及夾緊力的計(jì)算
:圓周切削分力N
：背吃刀量
f：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量
：切削速度
：修正系數(shù)
本次鏜削φ80孔的圓周分力Fc
工件材料：結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼(σb=736MPa)
刀具材料：硬質(zhì)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(shù):ap = 2
參數(shù):f = 0.5
參數(shù):vc = 50
參數(shù):Kp = 1
計(jì)算結(jié)果 = 1946.266N
本道工序加工孔時(shí)，采用移動(dòng)壓板進(jìn)行夾緊。
式中：實(shí)際所需夾緊力N
L：夾壓點(diǎn)到軸心線的距離mm
：摩擦系數(shù)0.1～0.5
H：壓板的導(dǎo)向長(zhǎng)度mm
q：彈簧作用力N
公式：Q=(Wk)*(1+3*L*μ/H)+q
參數(shù):Wk = 273.2
參數(shù):L = 50
參數(shù):μ = 0.2
參數(shù):H = 25
參數(shù):q = 200
計(jì)算結(jié)果 = 801.04N
5.4鏜套與襯套的設(shè)計(jì)
根據(jù)工藝要求是對(duì)φ80的孔進(jìn)行鏜孔，因?yàn)殓M刀只有一個(gè)，所以本次設(shè)計(jì)采用可換的鏜套。在工件的兩側(cè)分布兩個(gè)鏜套，在鏜套安裝座上安裝上對(duì)應(yīng)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(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：
表6-1鏜套基本結(jié)構(gòu)參數(shù)
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(jié)構(gòu)如圖所示：
圖6-2鏜套用襯套
其機(jī)構(gòu)參數(shù)如下表：
表6-2鏜套用襯套結(jié)構(gòu)參數(shù)
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(shí)需要用螺釘固定，一般選用鏜套螺釘來固定，根據(jù)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(biāo)準(zhǔn)
圖6-4鏜套螺釘?shù)闹饕叽?
6.5夾緊裝置設(shè)計(jì)
本夾具裝夾很簡(jiǎn)單，采用在工件的定位面的上端面使用兩個(gè)移動(dòng)壓板對(duì)工件進(jìn)行夾緊，在鏜孔的過程中，當(dāng)鏜孔鏜完后，松開壓板的鎖緊螺母，拿開工件，然后就可以進(jìn)行接下來的零件的加工。在更換零件的時(shí)候也是松開鎖緊螺母，整個(gè)夾具的操作較為簡(jiǎn)單，容易操作。
總結(jié)
底座作為一個(gè)基礎(chǔ)的零件，其性能直接影響到機(jī)床使用的情況，進(jìn)而影響到需要用車床的加工零件的精度、表面質(zhì)量等。
本次設(shè)計(jì)的是底座的工藝規(guī)程，和主要工序的夾具設(shè)計(jì)，具體總結(jié)的一下內(nèi)容。
1、分析零件的表面技術(shù)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(duì)其中兩個(gè)主要工序進(jìn)行專用的夾緊設(shè)計(jì)，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(xiàng)知識(shí)與規(guī)律，并掌握了鏜孔夾具中使用的鏜套等導(dǎo)向元件。
4、銑面夾具使我熟悉了用V型塊定位的原則，學(xué)會(huì)使用了對(duì)刀塊的對(duì)刀元件。
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致 謝
首先，在張瑞華老師的指導(dǎo)下我完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)此我十分感謝。在這過程中，她的貼心仔細(xì)的指導(dǎo)讓我倍受鼓舞。
同時(shí)，我十分感謝在大學(xué)時(shí)光給予我教誨的老師們。因?yàn)樗麄兊慕虒?dǎo)我學(xué)到了知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，了解了不少對(duì)我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)有用的道理。然后對(duì)于我的爸媽我也非常感激。在學(xué)校生活中，因?yàn)樗麄兊墓膭?lì)與支持，才能讓我不受影響的學(xué)習(xí)。
當(dāng)然還有和我生活了三年的室友，你們對(duì)我的照顧與關(guān)懷讓我十分感激。在此，那些給予我?guī)椭c關(guān)懷的朋友們對(duì)你們表示感謝。
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