制订箱体工艺及一次性镗两端孔的夹具设计_课程设计_搞学习

一、零件的分析

（一）零件的工艺分析

箱体盖是常见零件，在机械产品中，常具有支撑，定位，连接的作用，这个零件从零件图上可以看出，它一共有两组加工表面，这两组加工表面是以Ø40mm为中心的加工表面：这一组加工表面包括：Ø80mm圆柱;另一组加工表面是以垂直方向Ø50mm孔为中心的加工表面，这一组表面包括Ø50mm各端面，尺寸为110上表面；这两组表面又有相互关系，第一组表面相对第二组表面垂直度公差为0.02。

由以上分析可知，对于这些加工表面而言，我们关键是加工出两个Ø40mm孔及Ø50mm孔，并以此为其准加工其它表面，并且保证其它表面与孔之间的位置精度要求。

制订箱体工艺及一次性镗两端孔的夹具设计图1

图1-1 所加工零件零件图

制订箱体工艺及一次性镗两端孔的夹具设计图2

图1-2 所加工零件ug三维图

二、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式

零件材料为HT200，考虑到该零件在机械产品中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为小批生产，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用手工砂型铸造。

（二）基面的选择

基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

粗基准的选择：以端面M表面作为粗基准。

对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。

(四)工艺阶段划分

当零件表面精度和粗糙度要求比较高时，往往不可能在一个工序中加工完成，而划分为几个阶段来进行加工。

A ．粗加工阶段主要切除各表面上的大部分加工余量，使毛坯形状和尺寸接近于成品。该阶段的特点是使用大功率机床，选用较大的切削用量及尽可能提高生产率和降低刀具磨损等。

B ．半精加工阶段完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工作准备。 C ．精加工阶段保证主要表面达到图样要求。

D ．光整加工阶段对表面粗糙度及加工精度要求高的表面，还需进行光整加工。这个阶段一般不能用于提高零件的位置精度。

就本零件而言,孔的精度要求比较高,需要经过半精加工及精加工,其它加工表面只要粗加工即可,需要精加工的孔是Ø50mm和Ø40mm。

（四）制订工艺路线

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。

1.工艺路线方案一

工序Ⅰ 铸造成型。

工序Ⅱ 时效处理。

工序Ⅲ 铣端面M至要求。

工序Ⅳ 铣端面N至要求。

工序Ⅴ 粗镗孔、精镗孔。

工序Ⅵ 粗镗孔、精镗孔顺P、Q、R、s四面。

工序Ⅶ 车及端面L。

工序Ⅷ 铣端面T。

工序Ⅸ 清洗检验.

2.工艺路线方案二

工序Ⅰ 铸造成型。

工序Ⅱ 时效处理。

工序Ⅲ 铣端面M至要求。。

工序Ⅳ 铣端面N至要求。

工序Ⅴ 粗镗孔、精镗孔，

工序Ⅵ 粗镗孔、精镗孔。

工序Ⅶ 铣P、Q、R、s四面.

工序Ⅷ 车及端面L。

工序Ⅸ 铣端面T。

工序X 清洗检验。

工艺方案的比较与分析：

上述两个工艺方案的特点在于：方案一是加工工序较集中，适合单件小批量生产，可以减少设备及生产场地投资。方案二加工工序分得较分散，加工完前次的又可成为下次加工的基准，这样使工序适合大批量生产。两种方案的装夹比较多，但是考虑到加工零件的方便性，生产成本及加工精度，所以采用方案一比较合适。

（五）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

箱体零件材料为HT200，毛坯重量约为5.00Kg，生产类型为小批生产，

采用手工砂型铸造。

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：

工序号	工序内容	单边余量/mm	工序尺寸/mm	表面粗糙度
工序Ⅲ	铣端面M	2.5	122.5	3.2
工序Ⅳ	铣端面N	2.5	120	3.2
工序Ⅴ	粗镗孔Ø40mm	2.5	Ø39	1.6
工序Ⅴ	精镗孔Ø40mm	0.5	Ø40	1.6
工序Ⅴ	粗镗孔	2.5	Ø49	1.6
	精镗孔	0.5	Ø50	1.6
	顺P、Q两面	1	120	3.2
	顺R、S两面	1	100	3.2
工序Ⅶ	车	2	Ø80	6.3
工序Ⅶ	车端面L	2	110	3.2
工序Ⅷ	粗镗孔Ø23mm	1.25	Ø22.5	12.5
工序Ⅷ	半精镗孔Ø23mm	0.25	Ø23	6.3
工序Ⅶ	铣端面T	2.5	118	12.5

毛坯制造尺寸及技术要求见毛坯图。

制订箱体工艺及一次性镗两端孔的夹具设计图16

图1-3 毛坯图

（六）确定切削用量及基本工时

工序Ⅵ 粗镗孔、精镗孔顺P、Q、R、s四面

机床：卧式镗床

刀具：硬质合金浮动镗刀，镗刀材料：

粗加工：

切削深度：

进给量：根据参考文献[3]表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量

切削速度：参照参考文献[3]表2.4-9，取

机床主轴转速：

，取

实际切削速度，：

工作台每分钟进给量：

被切削层长度：切削层长度为

刀具切入长度：

机动时间：

精加工：

切削深度：

进给量：根据参考文献[3]表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量

切削速度：参照参考文献[3]表2.4-9，取

机床主轴转速：

，取

实际切削速度，：

工作台每分钟进给量：

被切削层长度：切削层长度为

刀具切入长度：

机动时间：

顺P、Q、R、s四面

切削深度：

进给量：根据参考文献[3]表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量

切削速度：参照参考文献[3]表2.4-9，取

机床主轴转速：

，取

实际切削速度，：

工作台每分钟进给量：

被切削层长度：切削层长度为

机动时间：

四面

三、专用夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

（一）提出问题

利用本夹具主要用来粗镗孔、精镗孔的。在加工本工序前，已加工好M面、N面及孔，因此，在本道工序加工时，主要考虑如何保证形状精度，中心如何对齐，如何降低劳动强度、提高劳动生产率。

（二）夹具设计

1. 定位基准的选择

箱体零件对位置精度要求比较高，若没有一个统一的定位基准，很难达到所要求的位置精度。在加工这组孔之前，已加工好M面、N面及孔，这里用孔及N面定位，消去5个自由度，剩下的转动自由度用一根挡销来定位，从而保证零件的位置。

2. 夹具的引导方式

根据《机床夹具设计手册》，孔的位置精度主要由镗套来保证，夹具设有镗套。

3. 工件的夹紧机构

夹紧力的作用点和方向应符合夹紧原则。进行夹紧力的分析和计算，以确定夹紧元件及传动装置的主要尺寸。

工件达到正确夹紧的原则：

(1) 在夹紧过程中，不至于因工件重力的影响而破坏正确定位；

(2) 在夹紧过程中，夹紧力不应使已经获得正确定位的工件脱离正确位置；

(3) 在夹紧过程中，应使工件不产生超出表面形状精度允许范围的变形

(4) 在切削过程中，应避免工件产生不能允许的振动在切削过程中，切削力不应破坏工件的正确位置，并使平衡切削所需的夹紧力最小。

依照被夹紧工件的外形结构、加工条件、技术要求等条件，选用螺旋夹紧机构机构都能够满足夹紧要求。由于夹紧机构设计的是否严谨是影响被加工工件加工精度的一个非常重要的因素。因此要分析这两种夹紧机构，通过对比，选择一种更有利于加工精度要求的夹紧机构。以下是夹紧机构的结构图：

制订箱体工艺及一次性镗两端孔的夹具设计图91

4. 夹具体的设计

夹具体一般是夹具上最大和最复杂的基础元件。在夹具体上，要安装组成该夹具所需要的各种元件、机构和装置，并且还要考虑便于装卸工件以及在机床上的固定。因此夹具体的形状和尺寸应满足一定的要求，它主要取决于工件的外廓尺寸和各类元件与装置的布置情况以及加工性质等。所以在专用夹具中，夹具体的形状和尺寸很多是非标准的。

设计时应满足以下基本要求：应有足够的强度和刚度；

结构简单，具有良好的工艺性；

减轻重量、便于操作；

安放稳定、可靠；

尺寸稳定，有一定的的精度；

便于排屑。

因为前面已经要求夹具安装非常稳定以保证加工精度，此夹具是固定在机床上的夹具应使夹具体重心尽量低，夹具越高，支承面积应越大。为了使接触面紧密接触，夹具体底面中部一般应挖空。本设计中夹具体挖空的状况从夹具体零件图中得知，这样的结构符合夹具体的设计要求（1）.

夹具体的毛坯结构：

在选择夹具体的毛坯结构，应以结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为依据综合考虑。在本设计中所加工的零件需要批量生产，查《机床夹具设计手册》表1-9-1可知应该选用铸造结构。这种结构容易产生内应力，故应进行时效处理。材料多采用HT200-400，，这里就定为HT200。

5．切削力及夹紧力计算

刀具：合金镗刀，直径d=50mm，f=0.2mm/r