底板座架的工艺与工装设计

1、目录序言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11五、 确定切削用量及基本时间 13六、 工艺过程卡和加工工序卡 15七、 夹具设计23设计小结26主要参考文献27底板座架工艺与工装设计湖南工贸技师学院周舟摘要：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，对十字孔加工的夹具进行 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械制造技术基础课程是在学完了机械制造技术基

2、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： 、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 、利用它们的工艺结构起到其他重要零件的定

3、位作用。 、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，知道了得原图的视图正确、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=5000台/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率a和废品率B分别

4、取为10%和1%。代入公式N=Qn(1+x )(1+ B ) (1-1)N=5000X 1X (1 + 10 %) X (1 + 1 % )=5555 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，生产类型为大批生产。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5555件，属于批量生产，再者零件的轮廓

5、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 、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。 、尺寸公差CT允许尺寸的变动量。 、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

6、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二F+RMA+CT/2（ 2-1）R二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CT4-CT13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CT11CT143、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 24mm4、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

7、 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。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/ 132实心1522154/ 182实心1242128M104实心/ 36H74/ 28/ 22H74实心/ 454/ 53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11mm6、设计毛坯图根据以上数据，绘出该零件的毛坯图如下图2-1128?29J54

8、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 HT20Q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 、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 ）。 、几个

9、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。 、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。 、/ 45h6mn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 、/ 13mm内孔 没有注公差尺寸，根据GB18079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 ）。 、/ 18mn内孔 没有注公差尺寸，表面粗糙度为Ra25um,只需要 钻销即可。 、/ 22H7mr内孔公差等级为IT7，面粗糙度为Ra3.2um

10、,需进行 钻孔、粗铰及半精铰。 、/ 36H7mr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。底板座架毕业设计、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I:以36H7mr内孔以及上端面定位，平左端面，粗车、半精车、精车45h6mn外圆，切槽，倒角工序夹持轴45h6mnl勺外圆，平右端面，钻孔13mm钻孔/ 18mm镗孔、粗铰、半精铰孔22H7mm工序皿：以右端面和孔22H7mr定位，平R52左面，钻孔 M1Q做工艺孔工序W:

11、以孔22H7mr和工艺孔定位，铣销台阶面和轴上平面以及平前后两端面。工序V:以右、上、前二端面定位，粗镗、半精镗孔36H7mm工序机动攻丝M10-6M螺纹孔。工序:钳工去毛刺。工序町终检入库。四、工序设计1、选择机床根据不同的工序选择机床 、工序I是粗车、半精车、精车。大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）。 、工序H中有粗车、钻孔、镗孔、粗铰、半精铰。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

12、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。 、工序皿要加工平面和打孔。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，因此可以在加工中心上进行，大家比较熟悉的是西门子的系统，所以选用XH6040型数控加工中心。 、工序W加工平面。由于有角度的变化，工步也比较的多，考虑 到加工的效率，选用加工中心，选用 XH6040型数控加工中心。 、工序V有粗镗、半精镗孔。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。 、工序W加工螺纹。由于螺纹的孔径比较小，所以采用机动攻 丝，选用Z525型普通立式钻床。2、选择夹具本

13、零件加工时除工序H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、 选择刀具根据不同的工序选择刀具 、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。铰孔用相应大小铰刀，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 )。 、铣刀按指南表5-99选直柄立铣刀摘自(GB/T 6117.1- 1996)。 、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。 、加工中心上粗镗选用单刃镗刀，半精镗选用双刃镗刀4、 选择量具本零件属于大批生产，一般情况下尽量用

14、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。工序加工面尺寸尺寸公差量具I长152自由公差读数值0.05、测量范围0300游标卡尺槽3X 1外圆为450. 016读数值0.01、测量范围2550千分尺II长225自由公差读数值0.05、测量范围0300游标卡尺深95读数值0.05、测量范围0200深度游标卡尺深55内孔为13钻头保证内孔为18内孔为220. 025读数值0.01、测量范围530内径千分尺川为50圆台自由公差读数值0.05、测量范围0300游标卡尺为8孔IV台阶面自由公差读数值0.05、测量范围0300游标卡尺端面V为53

15、孔0. 025读数值0.01、测量范围530内径千分尺VIM10螺纹孔0. 016螺纹通止规加工所用的量具表4-1五、确定切削用量及基本时间以工序I为例：1、车外圆少53mm到少45H7mm 、确定背吃刀量J粗车圆时， =2.0mm半精车时，=1.5mm精车时，=0.5mm 、确定进给量f粗车时，根据指南表 5-114，取f=0.7 mm/r 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 、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

16、 5-121，取Vc=114m/min1000Vc n =don、_ 1000Vcn =d0 、确定机床主轴转速n.r /min 二 426.6427r/min3.14 53r / min 二 656.4 ： 656r / min 3.14 491000vcn =二 d。1000 114r/min3.14 46二 789 ： 790r / min 、计算基本时间二被加工轴的长度l=155mm丨 1154Tj = i0.69 min 二 41.4sJ nf 247 0.7l 115 3.5Tj = i = 0.9min = 54 sJ nf 656 0.2、l +A 115+2.5Tj = i0

17、.74min = 44.4sJ nf 790 0.2 、确定辅助时间Tf查指导一书相关资料有，变换刀架的时间为3s，变速或变换进给量的时间为1.2s，启动和调节切削液的时间为3s，共计Tf =7.2s。2、车端面查指导一书相关资料，约为10s左右。3、倒角C2取n=760r/min,基本时间二=1.8s，辅助时间Tf =4.8s4. 确定加工时间Tj=总 +Tf 总= 163.6s启动机床的时间为1.2s,取量具并测量的时间为30s,共计T=194.8s。六、工艺过程卡和加工工序卡如下列表所示：机械加工工艺过程卡产品名称零件名称零件图号机械加丄丄乙过程下底板座架材料名称及牌号HT200毛坯种类

18、或材料规格铸造件 229mmX 128mmX 103.5mm总工时工序号工序名称工序简要内容设备名称及型号夹具量具工时(s)I粗车、半精车、精 车平左端面，粗车、半精车、精车为 45h6mi 外圆，切槽，倒角。TCK6140型数控卧式车床专用夹具游标卡尺、千分尺194.8n粗车、钻孔、镗 孑L、粗铰、半精铰平右端面，钻孔为13mm钻孔为18mm镗 孑L、粗铰、半精铰孔为22H7mmCK6140型数控卧式车床三爪自定心 卡盘游标卡尺、深度尺、内径千分尺等川粗铣、钻孔平R52左面，钻孔M1Q做工艺孔XH6040型数控加工中心专用夹具游标卡尺IV粗铣铣销台阶面和轴上平面以及平前后两端面XH6040型

19、数控加工中心专用夹具游标卡尺V粗镗孔、半精镗粗镗、半精镗孔为36H7mmXH6040型数控加工中心专用夹具游标卡尺、内径千分尺等切攻螺纹机动攻丝M10-6M螺纹孔Z525型普通立式钻 床专用夹具螺纹通止规VD去毛刺钳工去毛刺锉刀Vffl终检终检入库游标卡尺、深度尺、内径千分 尺、螺纹通止规等数控加工工序卡底板座架零件图号夹具名称零件名称专用夹具设备名称及型号材料名称及牌号HT200抗拉强度200CK6140型数控卧式车床工序名称粗车、半精车、精车工序号IV工步内容平端面粗车为45h6mn外卜圆半粗车为45h6mn外卜圆精车为45h6mn外卜圆切槽倒角2X45切削用量VCm/min7171101

20、114100114nr/minmm/r4274276567908007900.70.70.20.20.240.2aP mm21.50.5刀具编号名称量具名称1045o偏刀45o偏刀93o偏刀93o偏刀切槽刀45o偏刀游标卡尺游标卡尺游标卡尺千分尺游标卡尺数控加工工序卡零件名称底板座 架零件图号夹具名称三爪自定心卡盘设备名称及型号CK6140型数控卧式车床材料名称 及牌号HT200抗拉强度200工序名称粗车、钻孔、粗 镗、半精镗、精镗工序号n工 步 号工步内容切削用量刀具量具m/minn r/mi nf mm/raP mm编 号名称编 号名称I平右端面714270.72145o偏刀1游标卡尺n钻

21、为13mm!孔254500.136.57为13mn钻头1游标卡尺川钻为18mm孔263000.1398为18mn钻头3深度游标 卡尺IV镗为22H7mr孔554000.61.93镗刀3深度游标 卡尺V粗铰为22H7mr孔51501.40.154为22mm铰刀4内径千分 尺VI半精铰为22H7mm孔41001.30.14为22mm铰刀4内径千分 尺数控加工工序卡零件名称底板 座架零件图号夹具名称专用夹具设备名称及型号XH6040型数控加工中心材料名称 及牌号HT200抗拉 强度200工序名称粗铣、钻孔工序 号工 步 号工步内容切削用量刀具量具VC m/minn r/mi nf mm/minaP

22、mm .编 号名称编 号名称I铣为50m洞台 面254278055为20mn平底刀1游标卡尺n钻为8mn孔235606049为8mn钻头1游标卡尺共页第页数控加工工序卡零件名称底板座架零件 图号夹具名称专用夹具设备名称及型号XH604（型数控加工中心材料名称及牌号HT200抗拉强度200工序名称粗铣工序号IV81切削用量刀具量具工步内容VCm/minnr/minmm/minaPmm名称名称平顶面25450120平第一个台阶面平第二个台阶面铣外圆上平面252525450450450120120100为 20mn平底刀为20mm平底刀为20mm平底刀为20mm平底刀游标卡尺游标卡尺游标卡尺游标卡尺

23、数控加工工序卡零件名称底板座 架零件图号夹具名称专用夹具设备名称及型号XH6040型数控加工中心材料名称 及牌号HT200抗拉 强度200工序名称粗铣工序号IV工 步 号工步内容切削用量刀具量具VC m/minn r/mi nf mm/minap mm编 号名称编 号名称I平前端面2560015025为20mn平底刀1游标卡尺II平后端面2560015025为20mn平底刀1游标卡尺共页第页数控加工工序卡零件名称底板座架零件图号夹具名称专用夹具设备名称及型号XH6040型数控加工中心材料名称及 牌号HT200抗拉强度200工序 名称粗镗、半精镗工序号V工 步 号工步内容切削用量刀 具/、量具V

24、C m/minn r/mi nf mm/rap mm编 号名称编 号名称I粗镗为36H7mm孔554000.63.53粗镗刀1游标卡尺II半精镗为36H7mm孔854500.50.56精镗刀4内径千分尺共页第页七、夹具设计本夹具是工序V用铣刀和铰孔刀进行通孔e 36H7加工的专用夹具， 在加工中心上先进行扩孔到了34,再进行粗铰，留一定的余量，最后 进行精铰到要求尺寸。由于本道工序所加工的孔只有在加工精度上要求 比较高，而在位置度上的要求并不高，所以所设计的夹具的定位尺寸也 不需太高。所设计的夹具装配图及工序简图如下图6-1所示，夹具体零件图如图6-2所示，有并说明如下：夹具体零件图图6-3夹具体实体图图6-4零件装夹图1、夹具定位方案分析工件以尾端的台阶面为定位基准，采用一个大平面限制三个自由度、 一个小平面限制两个自由度和一个定位销限制一个自由度组合定位方 案，将工件的六个自由度全部限制。2、夹具夹紧方案设