底板座架工艺及铣上平面夹具设计

综合模块（机械加工工艺规程）课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。

这次设计使我能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的课程设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

这次课程设计中，我所选的零件是“底板座架”，完成该零件的机械加工工艺规程的编制及工艺装备的设计，底板座架在机器设备中是不可缺少的零件，它们的作用是：1.建立设备基础。

用以架构设备的支撑基础，并在此基础上安装轴类零件及轴上零件。

2.利用它们的工艺结构起到其他重要零件的定位作用。

3.用以连接机器设备与地面的基础零件。

因此在加工时，零件的配合部分需进行精加工，保证其配合准确，提高车床的综合性能，又因为被加工零件的结构比较复杂，加工难度大，需进行专用夹具的设计与装配。

由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。

序言 (1)一、零件的分析及生产类型的确定 (1)1、零件的作用 (1)2、零件的工艺分析 (3)3、零件的生产类型 (3)二、零件毛坯的设计 (4)1、选择毛坯 (4)2、毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定 (4)3、确定毛坯尺寸…………………………………………………………..4、设计毛坯图……………………………………………………………..三、零件的加工工艺设计……………………………………………………….1、定位基准的选择……………………………………………..…………2、零件表面加工方法的选择……………………………………………..3、拟订工艺路线…………………………………………………………..4、工艺方案的分析……………………………………………… …四、工序设计…………………………………………………………………….1、选择加工设备与工艺装备…………………………………………….2、确定工序尺寸 (9)五、设计小结 (11)六、参考文献 (12)一、零件的分析及生产类型的确定1、零件的作用“底板座架”如图1所示。

它位于车床机构中，主要起支撑、固定作用，保证车床稳定安全的运行。

图1：底板座架零件图3、零件的生产类型依设计题目知：Qn=8000件/年；结合生产实际，备品率α和废品率β可以取为α=5%,β=0.5%。

由此可得，该零件的生产纲领年件/ 84420.5%)(1%)5(1 8000) +)(1+Qn(1=N=++⨯=βα底板座架的质量为1.1kg,查表可知其属轻型零件，生产类型为中大批量生产。

二、零件毛坯的设计1、选择毛坯根据生产纲领可知，底板座架属中大批量生产，零件形状为非全圆柱体，可选零件材料为HT200，毛坯制造选用铸造毛坯，这样毛坯与成品相似，加工方便，省工省料。

为了提高生产率，铸造方法选用砂型铸造，且为机器造型。

2、毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定（1）、求最大轮廓尺寸根据零件图轮廓尺寸，可知，底板座架最大轮廓尺寸为225mm。

（2）、选取公差等级CT铸造方法按机器造型、铸件材料按HT200，查表得，公差等级CT范围是8~12级，取为10级。

（3）、求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，查表得，公差带相对与基本尺寸对称分布。

（4）、求机械加工余量等级铸造方法按机器造型、铸件材料按HT200，查表得，机械加工余量等级范围是E~G级，取为F级。

、（5）、求RAM（要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一个数值，由最大轮廓尺寸225mm、机械加工余量等级为F级，得RAM数值为1.5mm。

3、确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra≥1.6μm。

Ra<1.6μm的表面，余量要适当增大。

分析零件，各加工表面均为Ra≥1.6μm，因此这些表面的毛坯尺寸只需要将零件的尺寸加上余量值即可。

图2：根据零件尺寸计算的毛坯尺寸综合上述，确定毛坯加工部分的尺寸，见表1所示。

4、设计毛坯图由铸件结构分析，选择左端面作为砂模铸造机器造型的分型面。

（4）、确定毛坯的热处理方式灰铸铁底板座架毛坯铸造后应安排人工时效，温度︒~500，︒550进行消除残余应力，从而改善加工性。

综合上述，所设计的毛坯图如图3所示。

图3：底板座架毛坯图三、零件的加工工艺设计1、定位基准的选择本零件是不规则多孔零件体，其左端面是设计基准（亦是装配基准和测量基准），为了避免由于基准不重合而产生的误差，应选左端面为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。

2、零件表面加工方法的选择本零件有平面、内孔、外圆柱面、螺纹等加工，材料为HT15-33。

以公差等级和表面粗糙度要求，参考本指南有关资料，其加工方法选择如下：（1）、左端面左端面为精基准加工其它表面，表面粗糙度为Ra1.6mμ，加工方法为先车后磨。

（2）、φ36mm内孔未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3m μ，由于毛坯上已经铸造出孔留出加工余量，所以选择先扩孔再铰孔即可达到要求。

（3）、钻Φ18、Φ13孔未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3m μ，选择先扩孔再铰孔即可达到要求。

（4）、φ45外圆柱面公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra1.6，加工方法可采用粗车——精车——精磨。

3、 拟订工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使其零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领中已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，除此之外，应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

滤油器体加工包括各圆柱面、孔及端面的加工。

按照先加工基准面及先粗后精的原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。

工艺路线方案工序ⅰ 粗铣Φ025.0036mm 孔的两端面 工序ⅱ 粗铣Φ025.0036孔的阶梯面 工序ⅲ 粗车Φ0016.045-mm 外圆柱面的端面工序ⅳ 粗车Φ0016.045-mm 外圆柱面工序ⅴ 半精车Φ0016.045-mm 外圆柱面工序ⅵ 车退刀槽3*1工序ⅶ扩025.036mm孔工序ⅷ绞025.036mm孔工序ⅸ锪绞025.036mm孔工序ⅹ钻Ф18孔工序ⅹⅰ绞Φ22H7mm孔工序ⅹⅱ钻Ф13孔工序ⅹⅲ钻M10－6H螺纹通孔工序ⅹⅳ锪M10－6H螺纹通孔工序ⅹⅴ攻M10－6H螺纹孔4、工艺方案的分析上述工艺方案的特点在于：工艺安排合理，能满足用通用机床加工并达到精度的要求，除了选择万能性通用机床加工外，还要设计一些专用夹具，提高加工要求和质量。

因此选用这个方案较合理，四、工序设计1、选择加工设备与工艺装备（1）、选择机床根据不同的工序选择机床。

①工序ⅰ、ⅱ、ⅲ属于备坯阶段，不属于切削加工，由专门的车间负责。

②工序ⅸ粗车左端面，选用卧式车床就能满足要求。

本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，根据工厂内的现有设备一般最常用CA6140型卧式车床加工。

③工序ⅴ先锪φ30内孔面，再扩φ38内孔，精度要求不高，选用立式钻床进行加工。

④工序ⅵ粗车φ48外圆柱面，在切退刀槽。

加工中需要换刀具，刀架最好是换位的，所以选择CA6140最经济。

⑤工序ⅶ铰φ38内孔，内孔倒角，选钻床进行加工。

⑥工序ⅷ精车φ48外圆，选用CA6140进行加工。

⑦工序ⅸ钻3-φ9通孔，由于是通孔，刀具进给深度可以不严格控制，在其位置钻通孔即可。

选用立式加工中心，只要在专用夹具上设计好对刀块，然后执行程序就可以加工出3个φ9通孔了。

⑧工序x磨左端面，表面粗糙度Ra1.6mm，没有要求与中心线的垂直度，所以选用普通的端面磨床即可加工达到要求。

⑨工序ⅹⅰ、ⅹⅱ加工进（出）油口孔，选用摇臂钻床进行加工。

⑩工序ⅹⅳ精磨 48外圆，公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra1.6mm，精度要求比较高，所以这里选用外圆磨床进行加工。

（2）、选择夹具工序ⅳ选用三爪自定心卡盘。

工序ⅴ、ⅵ、ⅶ、ⅷ、ⅸ、ⅹ、ⅹⅰ、ⅹⅱ、ⅹⅳ都选用专用夹具。

（3）选择刀具根据不同的工序选择刀具。

①在车床上加工的工序一般选用硬质合金车刀。

切刀槽宜选用高速钢。

为提高生产率及经济性，应选用可转位车刀架。

②在钻床上机加工的工序麻花钻，锪头钻，倒孔钻等。

（3）选择量具①加工部分的量具工序ⅳ卡尺；工序ⅴ卡尺；工序ⅵ卡尺；工序ⅶ卡尺；工序ⅷ卡尺；工序ⅸ 卡尺；工序ⅹ 卡尺； ；工序ⅹⅰ 卡尺，螺纹塞规；工序ⅹⅱ 卡尺，螺纹塞规；工序ⅹⅳ 千分尺。

“后钢板弹簧吊耳”零件材料为Q235，硬度HBS 为149～187，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：(1) 铣Φ36孔两端面和阶梯面考虑其加工表面粗糙度要求为 6.3Ra m μ，可以先粗铣，再精铣，根据《机械加工工艺手册》表2.3-5，取2Z=5mm 已能满足要求(2) 加工0.03037mm φ+孔 其表面粗糙度要求较高为 1.6Ra m μ，其加工方式可以分为钻，扩，铰三步，根据《机械加工工艺手册》表 2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔：35mm φ扩孔：36.8mm φ 2Z=1.8mm铰孔：0.03037mm φ+ 2Z=0.2mm(3) 铣0.043030mm φ+孔的内侧面 考虑其表面粗糙度要求为12.5Ra m μ，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表2.3-5，取2Z=3mm 已能满足要求。

(4) 铣0.043030mm φ+孔的外侧面 考虑其表面粗糙度要求为50Ra m μ，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表2.3-5，取2Z=3mm 已能满足要求。

(5) 加工0.043030mm φ孔其表面粗糙度要求较高为 1.6Ra m μ，其加工方式可以分为钻，扩，铰三步，根据《机械加工工艺手册》表 2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔：28mm φ扩孔：29.8mm φ 2Z=1.8mm铰孔：0.043030mm φ+ 2Z=0.2mm(6) 加工10.5mm φ孔其表面粗糙度要求较高为12.5Ra m μ，其加工方式可以分为钻，扩，两步，根据《机械加工工艺手册》表 2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔：9mm φ扩孔：10.5mm φ 2Z=1.8mm(7) 铣宽度为4mm 的开口槽考虑其表面粗糙度要求为50Ra m μ，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表2.3—48，取2Z=2mm 已能满足要求。

2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）工序1：粗、精铣60mm φ两外圆端面机床：专用组合铣床刀具：高速刚圆柱形铣刀 63d mm = 粗齿数6Z =，细齿数10Z =（1）、粗铣铣削深度w a ：3w a mm =每齿进给量f a ：根据《机械加工工艺师手册》表30-13，取0.08/f a mm Z =铣削速度V ：参照《机械加工工艺师手册》表30-23，取(20~40)/mi n V m =，机床主轴转速n ：01000V n d π=式（2-1） 取V =30, 0d =63代入公式（2-1）得： n 100030(101~201)/min 3.1463r ⨯=≈⨯ 根据《机械加工工艺师手册》表11-4，取169/min n r =实际铣削速度V '：0 3.146316933.4/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈ 工作台每分进给量m f ：m z w f f zn = 式（2-2）取z f =0.08f a =，6Z =，w n =169n =代入公式（2-2）得：m f =0.08616981.12/min mm ⨯⨯=取80/min m f mm =根据《机械加工工艺手册》被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知60l mm =刀具切入长度1l ：130l =刀具切出长度2l ：mm l 22=走刀次数为1机动时间1j t ：121j ml l l t f ++= 式（2-3） 取60l =，130l =，22l =,80m f = 代入公式（2-3）得： 1j t 60302 1.15min 80++== 以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为 1122 1.15 2.3min j t t ==⨯=（2）、精铣铣削深度w a ：2w a mm =每齿进给量f a ：根据《机械加工工艺师手册》表30-13，取0.06/f a mm Z =铣削速度V ：参照《机械加工工艺师手册》表30-23，取(20~40)/mi n V m =，取V =30, 0d =63代入公式（2-1）得：机床主轴转速n ：010********(101~201)/min 3.1463V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表11-4，取210/min n r =实际铣削速度V '：0 3.146321041.5/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈ 取z f =0.08f a =，6Z =，w n =210n =代入公式（2-2）得：工作台每分进给量m f ：0.0610210126/min m z w f f zn mm ==⨯⨯= 根据《机械加工工艺师手册》被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知60l mm =刀具切入长度1l ：130l =刀具切出长度2l ：取mm l 22=走刀次数为1取60l mm =，130l =，mm l 22=代入公式（2-3）得：机动时间1j t ：122603020.73min 126j m l l l t f ++++===∴以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为11220.73 1.46min j t t ==⨯=工序2：钻，扩，铰0.03037mm φ+孔，倒角1.530⨯机床：专用组合钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀（1）、钻35mm φ孔切削深度p a ： 1.25p a mm =进给量f ：根据《机械加工工艺师手册》表28-10，取(0.60~0.70)f m m r= 由于本零件在加工35mm φ孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则(0.60~0.70)0.75/(0.63~0.525)/f mm r mm r =⨯=根据《机械加工工艺师手册》表28-13，取0.45/f mm r =取切削速度24/min V m =取V =24, 0d =35代入公式（2-1）得机床主轴转速n ：01000100024218/min 3.1435V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表9-3，取233/min n r =实际切削速度V '：0 3.143523325.6/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈ 被切削层长度l ：76l mm =刀具切入长度1l ：20l mm =刀具切出长度2l ：3l mm =走刀次数为1机动时间j t ：121j l l l t fn++= 式 (2-4) 取60l =，130l =，22l =, 0.45f =,233n =代入公式（2-4）得： 1j t 762030.94min 2330.45++=≈⨯ （2）、扩35mm φ孔切削深度p a ： 1.5p a mm =进给量f ：根据《机械加工工艺师手册》表28-30， (0.9~1.2)0.7(0.63~0.84)f =⨯=/mm r参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取0.72f =/mm r切削速度V ：参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取19/m i n V m = 取V =19, 0d =36.8代入公式（2-1）得机床主轴转速n ：01000100019164/min 3.1436.8V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表9-3取174/min n r =实际切削速度V '：0 3.1436.817420.1/min 10001000d n V m π⨯⨯'==≈根据《机械加工工艺师手册》表28-42被切削层长度l ：76l mm =刀具切入长度1l 4l mm =刀具切出长度2l ：3l mm =走刀次数为1取74l =，14l =，23l =, 0.72f =,174n =代入公式（2-4）得： 机动时间1j t ：12176430.66min 1740.72j l l l t fn ++++==≈⨯ （3）铰0.03037mm φ+孔切削深度p a ：0.15p a mm =进给量f ：根据《机械加工工艺师手册》表28-35，取(0.95~2.1)f m m r= 根据《机械加工工艺师手册》表28-36，取 1.2/f mm r = 取切削速度9.1/min V m =取V =9.1, 0d =37代入公式（2-1）得机床主轴转速n ：010*******.178/min 3.1437V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表9-3，取72/min n r =实际切削速度V '：0 3.1437728/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈ 被切削层长度l ：76l mm =刀具切入长度1l ：5l mm =刀具切出长度2l ：20l mm =走刀次数为1取76l =，15l =，220l =, 1.2f =,72n =代入公式（2-4）得： 机动时间j t ：12176520 1.16min 72 1.2j l l l t fn ++++==≈⨯ （4）倒角1.530⨯。