角板的工艺流程及夹具设计

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1、目录一、角 板的 工艺分析 及生产类 型的 确定2（ 1）角 板的 零件图及 要求2（ 2）角 板的 工艺性分 析3（ 3）确定 角板 的生 产类 型 . . 3二、确定毛 坯、绘 制毛坯简图4（ 1）选 择毛 坯4（ 2）确定 毛坯 公差 等级 及铸造角 度 . . 4（ 3）确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 . .4（ 4）绘制 角板 毛坯 简图 . . 6三、拟定角 板工艺 路线 . .71粗基 准的选择 原则 .72精基 准的选择 原则 .83定位基准 的选择 .84零件 表面加工 方法的确 定 .95制定工艺 路线 .9四、确定机 械加工 余量及毛 坯尺寸 .12五、确定切 削用量

2、及基本工 时 .12六 . 夹具设计 .21（ 1）提出 问题 .21（ 2）定位 基准 的选 择 .21（ 2）定位 基准 的选 择 .21(3) 切削力 及夹 紧力 的计 算 .22(4) 定位误 差的 分析11.设计心得12参考文献13精选文档一、角板的工艺分析及生产类型的确定：零件图如图所示2精选文档（ 1）设计要求：通过所给的工程图,需要设计相应的机械加工工艺规程,并对工艺加工流程中所要用到的夹具进行设计。（ 2）角板的工艺性分析：角板零件图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全 。基 准孔 40H7mm, 其表面粗糙 度要 Ra 为 1.6um 较高 。可以通过粗镗，半精镗，

3、精镗进行加工。 本零件各表面加工精度低，加工并不困难。角板的沟槽加工精度不高，可以用立铣刀铣出。角板凸台的螺纹孔，需经过钻底孔，再攻丝。角板加工表 面和 40H7mm有一定的 位置要求 ，主要 是上表面与 40H7mm轴线平 行度为 0.06 。通以上分析，我们可以选定粗基准，加工精基准表面所在的表面然后借助夹具对其他表而进行加工，从而保证相应的位置精度。（3）确定角板的生产类型：零件材料为 HT250。在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用3精选文档这种材料零件的强度也能保证。取零件成批生产，年生产量为 60000 件，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为 2 级

4、，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。二、确定毛坯、绘制毛坯简图：（ 1）选择毛坯：由于角板零件材料 HT250，生产类型 为大批生产，查机械加工工艺设计实用手册表 6-68 ，因为角板属于箱体类零件、形状复杂所以采用砂型铸造毛坯；（ 2）确定毛坯公差等级及铸造角度：查机械加工工艺 设计实用手册表 6-90 ，根据为砂型机械造型材料为灰铸铁选取铸造公差等级为 CT8，；查书机械加工工艺设计实用手册常用斜度值砂型一般选为铸造斜度为 3，查 书机械 加工工艺设计实用手册对于砂型铸造一般圆角半径为 R3。（3）确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量：查机械 加工余量 与公差

5、手 册表 3-1 ，为砂型 机械造型4精选文档选取铸件加工余量等级为 F；查机 械加工余量与公差手册表 3-3 ，根据毛 坯加工面的基本尺寸选取铸件机械加工余量； 查机械加工余量与公差手册表 3-6 ，根据铸件的基本尺寸选取铸件尺寸公差值。通过分析零件图可知，有以下一些加工表面与孔需要设计铸件的机械加工余量：（ 3.1 ）主要平面： 60mm2端面查机 械加工余 量与公 差手册知，长度为 60mm的铸件的加 工余量 为单边 2mm。（ 3.2 ）40 孔： 40 孔因为孔径相对比较大，且我们是大批量生产， 因此我 们铸造出 孔，因 为孔的粗 糙度为 Ra=1.6 ，需要我们粗镗，半精镗，精镗

6、3个工序加工方可满足要求，查机械加工余量与公差手册可以知道孔的单边余量也为2.5mm。（4）绘制角板毛坯简图:要据以上分析，可以确定该角板零件各个需要加工的表面和孔的加工余量，并设计相应的工序尺，该毛坯图如下：5精选文档6精选文档三、拟定角板工艺路线:1 粗基准的选择原 则：（ 1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如 果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准 。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表

7、面。因 而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（ 3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这 样可以保证该面有足够的加工余量。（ 4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛7精选文档刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（ 5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多 次使用难以保证表面间的位置精度。2 精基准的选择原则 ：（ 1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免

8、基准不重合引起的误差。（ 2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（ 3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（ 4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互 为基准 ”方法，反复加工。（ 5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。3 定位基准的选择 :综合以上原则分析有，本零件是带孔的角板，孔是设计8精选文档基准，为避免由于基准不重

9、合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基 准重合原则”由于角板除去下底面不需要加工，其他均需 加工 ，选定 52 外圆 为粗基准 ，加工 40H7mm, 此后选用 40H7mm孔为精基 准加工其 余各表面 及铣槽 。4 零件表面加工方 法的确定：本零件的加工表面有内孔，上表面、槽及螺纹孔等，材料为HT250，查 机械加 工实用手 册机 械加工工艺员手 册 选取该零件的加工方法如下：（ 1） 40H7mm的内孔，表 面粗糙 度为 1.6um,基公差等级为 IT7 ，需粗镗，半 精镗，精镗。（ 2） 角板端面的 粗糙度 为 12.5um ，粗铣 即可 .（ 3）角板上表而 的粗糙 度为 6.3

10、um,公差等级为 IT10 ，需要粗铣，半精铣。（ 4）角板上槽内表面粗糙度为 6.3um, 公差等 级为 IT10 ，需要粗铣，半精铣。（ 5） 凸台 16 粗糙度为 12.5um ，粗铣即 可 。（ 6） 螺纹孔 M8需经过钻孔攻丝。5 制定工艺路线:铣削加工在排工序，一般遵循基准先行、先主后次、先粗后9精选文档精、先面后孔的原则。提出两种加工方案如下：（ 1）工艺路线方案一：工序一：铸造工序二：时效处理工序三：铣 60mm 2 端面工序四；粗镗，半精镗，精镗40 孔工序五：铣 2 个 74x60 平面工序六：铣半径为 R3 的 2 个半圆槽工序七：铣 16 端面工序八：钻 M8螺纹底孔，

11、攻丝 M8工序九：去毛刺工序十：质检，入库（ 2）工艺路线方案二：工序一：铸造工序二：时效处理工序三：铣 60mm2 端面工序四；铣 2 个 74x60 端面工序五：粗镗，半精镗，精镗40 孔工序六：铣半径为 R3 的 2 个半圆槽10精选文档工序七：铣 16 端面工序八：钻 M8螺纹底孔，攻丝 M8工序九：去毛刺工序十：质检，入库（3）、工艺方案的分析：上述两个工 艺方案 的特点在 于：方 案一加工 好宽 60mm 2 端面后，就开始加工40 的孔，然后以40 的孔定位加工其余各面和孔，这样能为后续的加工提供定位基准，从而很好的保证了精度要求。因此我们选择方案一。具体的工艺过程如下：工序一：

12、铸造。工序二：时效处理。工序三：铣 60mm2 端面 。工序四；粗镗，半精镗，精镗40 孔。工序五：铣 2 个 74x60 平面。工序六：铣半径为 R4 的 2 个半圆槽 。工序七：铣 16 端面。工序八：钻 M8螺纹底孔，攻丝 M8。工序九：去毛刺。工序十：质检，入库。11精选文档四、确定机械加工余量及毛坯尺寸：零件尺寸 /mm单面加工余 量 /mm铸件尺寸 /mm 402.5 3510212281.529.560264五、确定切削用量、刀具、机床、及基本工时：工序一：铸造工序二：时效处理工序三：铣 宽 60mm2 端面，60mm2 端面粗糙度 要求为12.5.一次粗铣加工即可满足要求，我们

13、选用 X51 立式铣床，高速钢端铣刀加工 :工步一：铣 60mm 上端面，1. 选择刀具刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用 YG8,a p2mm ， d060mm ， v125m/ min ， z4 。12精选文档2. 决定铣削用量:(1) 决定铣削深度因为加工 余量不 大，一次 加工完 成 :a p2mm(2) 决定每次进给量及切削速度查根据X51型铣床，有其功率为为7.5kw ，为中等系统 刚度 。根据表查出f z0.2mm/ z ，则1000v1000125ns621.5r / mind60按机床标准 选取 nw 750 r / mindnw60750152.3m / minv1000100

14、0当 nw 750r/min时f m f zznw0.2 4750600mm / r按机床标准 选取 f m600mm/ r(3) 计算工时切削工时： l120mm ， l 15 mm， l 23mm，则 机动工时 为l l1 l 21205 3t m0.8533 min .nw f750x0.2工步二 铣 60mm 下端面的切削用量及基本工时的计算如上在此不再累述：工序四：粗镗，半精镗，精镗40 孔选用 CA6140 车床上 进行 , 直径 为 20mm圆形镗刀 。工步一粗镗至 38.513精选文档确定切削用 量： ap=(38.5-35)/2=1.75mm根据机械 加工工艺 实用手册 有：

15、 f= 0.3 0.8mm/r，V=0.6 1m/s选取f= 0.6mm/r , V=0.8m/s。所以有:1000v100048ns437r / mindw35选取n=6.33r/s,v=0.87m/s切削工时： l60mm， l 19mm， l 23mm，则机动工时为t ml l1 l 2609 3nw f4750.2526min0.6工步二：半 精镗 39.5确定切削用 量： ap=(39.5-38.5)/2=0.5mm查机械加工工艺实用手册有f= 0.2 0.6mm/r， V=0.8 1.32m/s选取 v=1,f=0.2则有：ns1000v100060dw496r / min38.5

16、故选取 n=8 r/s,v=0.97m/s切削工时： l60mm ， l 1 6mm， l 23mm，则机动工 时为14精选文档l l 1 l 2606 30.6956 mintm4960.2nw f工步 3； 精镗孔 40确定切削用 量： ap=(40-39.5)/2=0.25mm查机械加工工艺实用手册有V=0.30 0.66m/s,f= 1.0 1.4mm/r初 选 V=0.30m/s， f=2.0mm/rns1000v100018dw145r / min39.5故取 n=2r/s, v=0.25m/s切削工时： l60mm ， l 19mm， l 23mm，则机动工 时为tml l1l

17、26093nw f1450.2517 min2工序五：铣 2 个 74x60mm 端面， 60mm2 端面粗糙度 要求为 6.3 一次粗铣加工即可满足要求，我们选用 X51 立式铣床，高速钢端铣刀加工工步一：铣 74x60 上表面，1. 选择刀具:刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用YG8,a p1.5mm， d060mm ， v125m/ min ， z4 。15精选文档2. 决定铣削用量(1) 决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成a p1.5mm(2) 决定每次进给量及切削速度根据 X51 型铣 床说明书 ，其功 率为为 7.5kw ，中等系统刚度。根据表查出f z 0.2mm/ 齿 ，则

18、1000v1000125ns621.5r / mind60按机床标准 选取 nw 750 r / mindnw60750152.3m / minv10001000当 nw 750r/min时f m f zznw0.2 4750600mm / r按机床标准 选取 f m600mm/ r(3) 计算工时切削工时： l74mm ， l 15 mm， l 23mm ，则 机动 工时为l l1 l 2745 3.t m0.5467 minnw f750 x0.2工步二：半 精铣74x60 表面 的切削 用量及基 本工时 的计算如下 :16精选文档1. 选择刀具:刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用 YG8,a

19、 p0.5mm， d060mm ， v145m / min ， z4。2. 决定铣削用量(1) 决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成a p0 . 5 mm(2) 决定每次进给量及切削速度根据 X51 型铣 床说明书 ，其功 率为为 7.5kw ，中等系统刚度。根据表查出f z0.2mm/ 齿 ，则1000v1000145ns769.6r / mind60按机床标准 选取 nw 800 r / mindnw60800150.72m/ minv10001000当 nw 800r/min时f m f zznw0.2 4800640mm / r按机床标准 选取 f m650mm/ r(3) 计算

20、工时切削工时： l74mm ， l 15 mm， l 23mm ，则 机动 工时为l l1 l 2745 3.t m0.5125 minnw f800x0.217精选文档工序六：铣长为 12 的 R4 的半圆槽选择刀具刀具选取高速钢三面刃铣刀，刀片采用 YG8,a p1.5mm， d 08mm ， v25m/ min ， z4。2. 决定铣削用量(1) 决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则a p1.5mm(2) 决定每次进给量及切削速度根据 X51 型铣 床说明书 ，其功 率为为 7.5kw ，中等系统刚度。根据表查出f z0.2mm/ 齿 ，则1000v100025ns99

21、5r / mind8按机床标准 选取 nw 1450 r / mindnw8 145036.424m/ minv10001000当 nw 1450r/min时f mf zznw0.2414501160mm / r按机床标准 选取 f m1160mm / r(3) 计算工时18精选文档切削工时：l1 12mm，则 机动工时 为l1120.042 mint m475nw f铣削其余机床的切削用量及基本工时的计算，如上在此不再累述。工序 VII: 15 端面 .选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8,a p1.5mm， d020mm ， v75m / min ， z4。2. 决

22、定铣削用量(1) 决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则a p1.5mm(2) 决定每次进给量及切削速度根据 X51 型铣 床说明书 ，其功 率为为 7.5kw ，中等系统刚度。根据表查出f z0.2mm/ 齿 ，则1000v100075ns1194.37 r / mind20按机床标准 选取 nw 1450 r / mindnw35 1450v159.35m / min10001000当 nw 1450r/min时19精选文档f mf zznw0.2414501160mm / r按机床标准 选取 f m1160mm / r(3)计算工时切削工时： l15mm， l15mm ，

23、 l23mm，则机动工 时为ll1 l 2 15 5 3t mnw f0.04842 min475工序 VIII：钻 M8螺纹孔的切削用量及基本工时的确定：选用 Z525 立式钻床 ，选用 d= 6.8的麻花钻，M8的机 用丝锥选用 6.8mm 高速钢 锥柄麻花 钻（工 艺表 3.1 6）由切削表 2.7 和工艺 表 4.2 16 查得 f 机0.28mm/rVc8m / min （切削表 2.15 ）n机1000 v c机1000x16636r / min D x 6.8按机床选取n机 545r / minVc机 Dn 机 x 6.8x 5456.8542 m / min10001000基本

24、工时：l l 1l 2 20 3 3t0.17 minn机 f 机545x0.28 攻螺纹 M8mm：选择 M8mm高速 钢机用丝 锥f 等于工件螺纹 的螺距 p ，即 f1.25mm / r20精选文档Vc机7.5/ minmn查1000Vc10007.5D298( r / min)8按机床选取 n机272r / minVc机6.8m / min基本工时：l l1 l 220330.10t275x1.25n 机 f六. 夹具设计:（1）提出问题由于大批量生产，为了是高生产率 和降低生产成本保证质量，降低劳动强度，需设计铣床专用夹具，由于对加工精度不高，所以工本道工序加工时，主要考虑降低生产成

25、和劳动强度。本夹具是铣角板上表面 60X74 的夹具设计。（2）定位基准的选择：在加工中用作确定工件在夹具正确位置的基准，称为定位基准，根据夹具手册定位基准尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中尽量采用同一定位基准进行加工。由零件图有，角板表面与40H7 轴线有位置精度要求，故可以选用长心轴进行定位，限制四个自由度，水平角板用支撑钉定位，限制一个自由度，零件端面用压板进行定位，限制21精选文档一个自由度，最后用零件的夹紧机构夹紧即可。（3）工件的夹紧 ：定位方式确定后，选择合适的夹紧方案把工件的位置固定下来，选择夹紧方案 的原则是稳、牢、快，加工角板水 表平面，夹紧力作用在角板的端面，靠

26、近加工表面，压紧选用压板进行夹紧，采用手动夹紧。（4）铣削力及夹紧力的计算：在专用铣床夹具，主要采用螺旋夹紧机构来实现对零件夹紧和固定。螺旋压杆的 直径 d=12mm丝杆的直径 d=16mm铣削力的计算如下：查机械制造技术基础有ap=1.5mmv=40m/minf=0.4mm/rae=1.5mm22精选文档查机械制造技术课程设计有：直齿三面刃 铣刀 d=25 Z=4Fx=1710N,Fy=1030N ,Fz=314N所需的理论夹紧力为Fx0=FxK=1710X1.5=2565NFy0=FyK=1030X1.5=1545NFz0=FzK=314X1.5=471N对螺旋压板机构;FJ=471Nd2

27、=16L1=l=35a=1.82 , =6.59 n=0.89所以 Mc=581N丝杠提供的 动力 Mc所以合格 .对于螺旋夹紧机构 :23精选文档F=1545N, a=1.82 , =6.59 ,d2=11.025D=20 d=12f=0.1所以Fj=984N螺旋压杆提供能满足要求(5) 定位误差分析 :夹具的主要定位元件为心轴 , 心轴的尺寸公差与孔40H7 公差相同, 采用过盈配合。支撑钉的工作表面为上表表面，因支撑钉需经常更换，故加衬套的外径 与夹具 配合为 H7/r6, 内径与支撑 钉的配 合为H7/js6.毛坯图，角板零件图，机械加工工艺图，夹具的零件图，装配图，见附图。24精选文档25