底板座架工艺与工装设计

目录第一章课程设计序言-----------------------------------------------2一、分析零件图纸并确定其生产类型--------------------2二、选择毛坯尺寸，设计毛坯图------------------------5三、选择加工方法，制定工艺路线----------------------8四、工序设计----------------------------------------10五、确定切削用量及基本时间--------------------------13六、夹具设计----------------------------------------15 第二章综合训练一、夹具造型-----------------------------------------19二、零件夹具三维造型过程简述-------------------------19三、设计小结-----------------------------------------28四、主要参考文献-------------------------------------29第一章课程设计底板座架工艺与工装设计摘要：本设计对底板座架的各个加工难点、生产类型进行了分析，针对零件的结构特点进行毛坯设计、对其工艺过程进行了设计。

为提高生产效率，设计了各个加工工序的工装夹具，对轴上铣平面的夹具进行了详细的分析，对其它座架零件的加工有一定的借鉴意义。

关键词：底板座架工艺工装夹具设计序言机械制造技术基础课程是在学完了机械制造技术基础和在部分专业课，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。

这次设计使我们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，为今后和毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。

一、分析零件图纸并确定其生产类型1、零件的作用零件底板座架(见实体图1-1)在机械设备中是不可缺少的，其主要作用是：①、构架设备的支撑基础，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。

图1-1 底板座架实体图图1-2 底板座架零件图2、零件的工艺分析通过对该零件的重新绘制，知道了原图的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。

但是该零件外圆和几个孔的尺寸精度要求比较的高，加工会有些困难的。

该零件是一个不规则零件，它的结构复杂不对称，以轴的中心线为基准，需加工面的表面粗糙度都不难获得。

十字孔的位置度要求虽说并不高，但需要经过一番尺寸链的计算才能获得。

不好加工的就是上端几个台阶平面，各平面是以斜面和圆面连接，加工有些费时。

3、零件的生产类型依据设计题目知：Q=2000台/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和废品率β分别取为10％和1％。

代入公式N=Qn(1+α)(1+β) (1-1)N=2000×1×(1+10％)×(1+1％)=2222件/年零件是机床上的底板座架，质量为4.11kg，查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-1可知其属于轻型零件，生产类型为中批生产。

二、选择毛坯尺寸，设计毛坯图1、选择毛坯该零件材料是HT200。

考虑到该零件为不规则形状，结构比较的复杂，在加工过程中多半是在车床和铣床上，零件可以静止不动，但也有的回转运动，零件承受着交变载荷及冲击载荷，因此选用铸造件，也可以较好的保证零件的形状结构。

而且零件年产量为2222件，属于批量生产，再者零件的轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型。

这从提高生产率、保证加工精度考虑，也是应该的。

2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差参见《机械制造技术基础课程设计指南》（下称《指南》）第五章第一节，灰铸铁的公差及机械加工余量按GB/T 6414-1999 确定。

要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。

（1）基本概念①、铸件基本尺寸R 机械加工前的毛坯铸件的尺寸，包括必要的机械加工余量。

②、尺寸公差IT 允许尺寸的变动量。

③、要求的机械加工余量RMA 在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸造对金属表面的影响，并使之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而留出的金属余量。

单侧作机械加工时,RMA与铸件其他尺寸之间的关系如(2-1)表示。

对圆柱形的铸件部分或在双侧机械加工的情况下，RMA要加倍，如（2-1）表示。

对内腔作机械加工相对应的表达式如（2-3）表示。

R=F+RMA+CT/2 （2-1）R=F+2RMA+CT/2 （2-2）R=F-2RMA+CT/2 （2-3）F为最终机械加工后的尺寸（2）公差等级铸件公差有16级，常用的为IT4～IT13，该零件采用砂型铸造手工造型，材料是灰口铸铁，根据表5-1查得，公差为IT11～IT14。

3、要求的机械加工余量根据表5-4和5-5查得，铸件的机械加工余量为2～4mm。

4、确定毛坯尺寸由零件图可知，所有的表面粗糙度都≥3.2um,所以所有表面加工余量都无须增大。

分析本零件，有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值，需要精加工和半精加工时可取其大值。

综上所述，确定毛坯尺寸见下表2-1。

表2-1 底板座架的毛坯（铸件）尺寸 /mm（注：因为毛坯上有些孔的尺寸太小，所以铸造时就铸成实心）5、确定毛坯尺寸公差由于零件是铸件，所以尺寸公差一般非常大，根据表5-3查得，公差带在5.6至11mm 。

6、设计毛坯图根据以上数据，绘出该零件的毛坯图如下 图2-1 零件尺寸 单面加工余量铸件尺寸 零件尺寸 单面加工余量 铸件尺寸 ∮13 2实心 152 2 154 ∮18 2实心 124 2 128 M10 4实心 ∮36H7 4 ∮28 ∮22H7 4 实心 ∮45 4 ∮53图2-1 底板座架毛坯图三、选择加工方法，制定工艺路线1、定位基准的选择本零件总体是带通孔的轴，后加一个半圆带孔的底座。

以轴的中心线为其设计基准（也是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应以轴为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。

具体而言，选轴及前后一端面为精基准。

粗基准也可以用上端面。

2、零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆、内孔、端面、平面及小孔等，材料为HT200。

以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关指南资料，其加工方法选择如下。

（1）面的加工方法①、两个端面的尺寸精度要求不高，表面粗糙度只有Ra6.3um,经过粗车即可达到要求（《指南》表5-16）。

②、几个台阶面和轴上铣的平面的尺寸精度要求和表面粗糙度要求也都较低，经过粗铣即可达到，R52前端面也同样如此。

③、前后两个端面尺寸精度要求和表面粗糙度要求较低，经过粗铣即可。

④、∮45h6mm外圆面公差等级为IT6，面粗糙度为Ra3.2um,需进行粗车、半精车及精车（《指南》表5-14）。

（2）孔的加工方法①、∮13mm内孔没有注公差尺寸,根据GB1800——79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra25um,只需要进行钻销即可（《指南》表5-15）。

②、∮18mm内孔没有注公差尺寸, 表面粗糙度为Ra25um, 只需要钻销即可。

③、∮22H7mm内孔公差等级为IT7，面粗糙度为Ra3.2um, 需进行钻孔、粗铰及半精铰。

④、∮36H7mm内孔公差等级为IT7，面粗糙度为Ra3.2um, 需进行钻孔、粗镗及半精镗。

⑤、M10-6H螺纹孔粗糙度为Ra6.3，加工到小径尺寸后，考虑到加工效率选用机加攻丝。

3、制定工艺路线按照先加工基准面和先粗后精的加工原则，该零件加工可以按下述工艺路线进行。

工序1：以零件侧面、顶面、圆弧面定位，车右端面，粗车、半精车、精车∮45h6mm外圆，切槽，倒角。

工序2：夹持轴∮45h6mm的外圆，车右端面。

工序3：夹持轴∮45h6mm的外圆，夹紧右端面定位，铣零件顶面。

工序4：以∮45h6mm的外圆，零件侧面定位，夹紧零件右侧，铣销轴上平面。

工序5：夹持轴∮45h6mm的外圆，钻∮13mm通孔。

工序6：夹持轴∮45h6mm的外圆，钻孔∮18mm。

工序7：夹持轴∮45h6mm的外圆，以圆弧面妨转，钻孔∮8mm。

工序8：夹持轴∮45h6mm的外圆，粗镗、半精镗、精镗孔∮22H7mm。

工序9：以∮45h6mm的外圆、R52圆弧面定位，夹紧零件右端面，粗镗、半精镗、精镗孔∮36H7mm。

工序10：以∮45h6mm的外圆、R52圆弧面定位，夹紧零件右端面，攻螺纹M10mm。

工序11：钳工去毛刺。

工序12：终检入库。

四、工序设计1、选择机床①、粗车、半精车、精车。

中批生产要求有很高的生产率，所以选用数控普通卧式车床能满足要求。

本零件的外廓尺寸不大，但精度要求比较高，故选用CK6140型数控卧式车床（《指南》表5-60）。

②、钻孔、粗镗孔、半精镗孔、精镗孔。

由于加工的零件尺寸不大，使用平衡块之后可以进行回转运动，故宜在车床上加工。

本工序的工步比较多，有尺寸的加工精度比较高，选用较精密的数控车床比较适合，所以选用CK6140型数控卧式车床。

③、要加工平面和打孔。

由于加工的面不能回转加工，加工的孔是工艺孔，尺寸和精度要求都不高，但考虑到加工效率，因此可以在铣床、钻床上加工，所以选用X62卧式铣床、Z518立式钻床。

④、有粗镗、半精镗孔、精镗孔。

加工中要换刀，加工精度比较高，所以选用XH6040型数控加工中心。

⑤、加工螺纹。

由于螺纹的孔径比较小，所以采用机动攻丝，选用Z518型普通立式钻床。

2、选择夹具本零件加工时除工序2、5、6、8使用三爪自定心卡盘外，其他所有工序都要使用专用夹具。

3、选择刀具①、在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。

加工采用YG类硬质合金车刀。

切槽选用相应宽硬质合金刀。

为了提高生产率及经济性，应选用可转位车刀（GB5343.1-1985,GB5343.2-1985）。

②、铣刀按《指南》表5-99选直柄立铣刀摘自（GB/T 6117.1-1996）。

③、钻孔选用相应大小直径的钻头。

由于螺纹要求的精度高，所以所用的丝锥要六级精度。

④、镗床粗镗选用单刃镗刀，半精镗、精镗选用双刃镗刀4、选择量具本零件属于中批生产，一般情况下尽量用通用量具。

根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考《指南》书中表5-108，选择的量具如下表4-1。

表4-1 加工所用的量具五、确定切削用量及基本时间 1、车外圆∮53mm 到∮45H7mm ①、确定背吃刀量 粗车圆时，=2.0mm 半精车时，=1.5mm 精车时，=0.5mm ②、确定进给量f粗车时，根据《指南》表5-114，取f=0.7 mm/r加工面尺寸 尺寸公差 量具长152自由公差读数值0.05、测量范围0～300游标卡尺 槽3×1 外圆∮45 0．016读数值0.01、测量范围25～50千分尺 长225 自由公差 读数值0.05、测量范围0～300游标卡尺 深95 读数值0.05、测量范围0～200深度游标卡尺深55 内孔∮13钻头保证内孔∮18 内孔∮22 0．025读数值0.01、测量范围5～30内径千分尺∮50圆台自由公差读数值0.05、测量范围0～300游标卡尺∮8孔 台阶面自由公差读数值0.05、测量范围0～300游标卡尺 端面 ∮53孔 0．025 读数值0.01、测量范围5～30内径千分尺M10螺纹孔0．016螺纹通止规半粗车时，根据《指南》表5-116，取f=0.2 mm/r 精车时，根据《指南》表5-116，取f=0.2 mm/r ③、确定切削速度Vc粗车时，查《指导》表5-121，取Vc=71m/min 半精车时，查《指导》表5-121，取Vc=101m/min 精车时，查《指导》表5-121，取Vc=114m/min ④、确定机床主轴转速n. n =min/4276.426min /5314.371100010000r r d v c≈=⨯⨯=π n`=min/6564.656min /4914.3101100010000r r d v c≈=⨯⨯=π n``=min/790789min /4614.3114100010000r r d v c≈=⨯⨯=π⑤、计算基本时间 。