底板座架设计说明书

底板座架设计说明书

专业：测控技术与仪器 班级： 姓名：王瀚

2013级测控班

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目 录

序 言 1 1零件的分析及生产类型的确定 3

1.1零件的作用 1.2零件的生产类型 2零件毛坯的设计 2.1选择毛坯 5 2.1.1毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定 2.1.2确定毛坯尺寸 2.1.3设计毛坯图 3零件的加工工艺设计 3.1定位基准的选择 3.2零件表面加工方法的选择 3.3拟订工艺路线 3.4工艺方案的分析 4工序设计 4.1选择加工设备与工艺装备 4.2确定切削用量及基本工时（机动时间） 4.3时间定额计算及生产安排 4.4确定工序尺寸 5夹具设计 5.1夹紧方案 5.2夹具体设计 5.3绘制夹具装配总图 5.4夹具使用说明 5.5夹具精度分析 设计小结 参考文献

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5 6 7

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11 14 26 29

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30 30 31 31 31

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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

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序 言

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。

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1零件的分析及生产类型的确定

1.1零件的作用

“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

1.2零件的生产类型

依设计题目知：Qn=8000件/年；

结合生产实际，备品率?和废品率?可以取为

?=5%,?=0.5%。由此可得，该零件的生产纲领

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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。

3.3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

.025工序1 粗铣Φ360mm孔的两端面 0.025 工序2 粗铣Φ360孔的阶梯面 0 工序3 粗车Φ450?0.016mm外圆柱面的端面 工序4 粗车Φ450?0.016mm外圆柱面 工序5 半精车Φ450?0.016mm外圆柱面 工序6 车退刀槽3*1

.025 工序7 扩360mm孔 0.025 工序8 绞360mm孔 0.025 工序9 锪绞360mm孔 0 工序10 钻Ф18孔 工序11 绞Φ22H7mm孔

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工序12 钻Ф13孔

工序13 钻M10－6H螺纹通孔 工序14 锪M10－6H螺纹通孔 工序15 攻M10－6H螺纹孔

3.4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，

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4工序设计

4.1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1、2、3

属于备坯阶段，不属于切削加工，由专门的 车间负责。 ② 工序4

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5

先锪?30内孔面，再扩?38内孔，精度要求不高，选用立式钻床进行加工。 ④ 工序6

粗车?48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7

铰?38内孔，内孔倒角，选钻床进行加工。 ⑥ 工序8

精车?48外圆，选用CA6140进行加工。 ⑦ 工序9

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钻3-?9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?9通孔了。 ⑧ 工序10

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11、12

加工进（出）油口孔，选用摇臂钻床进行加工。 ⑩ 工序13

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4 选用三爪自定心卡盘。

工序5、6、7、8、9、10、11、12、14 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

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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4 卡尺； 工序5 卡尺； 工序6 卡尺； 工序7 卡尺； 工序8 卡尺； 工序9 卡尺； 工序10 卡尺； ； 工序11 卡尺，螺纹塞规； 工序12 卡尺，螺纹塞规； 工序14 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Ra6.3?m，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

?0.03?37mm孔 0(2) 加工

其表面粗糙度要求较高为Ra1.6?m，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

扩孔：?36.8mm 2Z=1.8mm

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工艺师手册》表9-3，取n?72r/min

实际切削速度V?：V???d0n1000?3.14?37?72?8m/min

1000被切削层长度l：l?76mm 刀具切入长度l1：l?5mm 刀具切出长度l2：l?20mm 走刀次数为1

取l?76，l1?5，l2?20, f?1.2,n?72代入公式（2-4）得： 机动时间tj：tj1?l?l1?l276?5?20??1.16min fn72?1.2（4）倒角1.5?30?。采用150?锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的

主轴转速与扩孔时相同：n?174r/min，手动进给。

?0.043工序3：粗铣?300mm孔的内侧面

机床：专用组合铣床

刀具：高速刚圆柱形铣刀 d?50mm 粗齿数Z?6 铣削深度ap：aw?1.5mm

每齿进给量af：根据《机械加工工艺师手册》表30-29，取af?0.08mm/Z

铣削速度V：参照《机械加工工艺师手册》表30-29，取V?24m/mi，n

取V=24, d0=50代入公式（2-1）得

机床主轴转速n：n?1000V1000?24??152r/min，根据《机械加工?d03.14?50工艺师手册》表11-4，取n?169r/min

实际铣削速度V?：V???d0n1000?3.14?50?169?26.5m/min

1000取fz=af?0.08，Z?6，nw=n?169代入公式（2-2）得： 工作台每分进给量fm：fm?fzznw?0.08?6?169?81.12mm/min 取fm?80mm/min

根据《机械加工工艺手册》

被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l?60mm

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刀具切入长度l1：l1?30

刀具切出长度l2：取l2?2mm 走刀次数为1

取l?60mm，l1?30，l2?2mm,fm?80代入公式（2-3）得： 机动时间tj1：tj1?l?l1?l260?30?2??1.15min fm80以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为

t1?2tj1?2?1.15?2.3min

?0.043 工序4：粗铣?300mm孔的外侧面

机床：专用组合铣床

刀具：高速刚圆柱形铣刀 d?50mm 粗齿数Z?6 铣削深度ap：aw?1.5mm

每齿进给量af：根据《机械加工工艺师手册》表30-29，取af?0.08mm/Z

铣削速度V：参照《机械加工工艺师手册》表30-29，取V?24m/mi，n

取V=24, d0=50代入公式（2-1）得

机床主轴转速n：n?1000V1000?24??152r/min，根据《机械加工?d03.14?50工艺师手册》表11-4，取n?169r/min

实际铣削速度V?：V???d0n1000?3.14?50?169?26.5m/min

1000取fz=af?0.08，Z?6，nw=n?169代入公式（2-2）得： 工作台每分进给量fm：fm?fzznw?0.08?6?169?81.12mm/min 取fm?80mm/min

根据《机械加工工艺手册》

被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l?60mm 刀具切入长度l1：l1?30 刀具切出长度l2：取l2?2mm

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走刀次数为1

取l?60mm，l1?30，l2?2mm,fm?80代入公式（2-3）得： 机动时间tj1：tj1?l?l1?l260?30?2??1.15min fm80以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为

t1?2tj1?2?1.15?2.3min

?0.043工序5：钻，扩，铰?300mm孔

机床：专用组合钻床

刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 （1）、钻?28mm孔 切削深度ap：ap?1.25mm

进给量f：根据《机械加工工艺师手册》表28-10，取f?(0.45~0.m55m) r由于本零件在加工?35mm孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则f?(0.45~0.55)?0.75mm/r?(0.33~0.41)mm/r

根据《机械加工工艺师手册》表28-13，取f?0.32mm/r 取切削速度V?24m/min

取V=24, d0=28代入公式（2-1）得

机床主轴转速n：n?1000V1000?24??272r/min，根据《机械加?d03.14?28工工艺师手册》表9-3，取n?233r/min

实际切削速度V?：V???d0n1000?3.14?28?233?20.4m/min

1000被切削层长度l：l?22mm 刀具切入长度l1：l?20mm 刀具切出长度l2：l?3mm 走刀次数为1

取l?22，l1?20，l2?3, f?0.45,n?233代入公式（2-4）得：

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机动时间tj：tj1?l?l1?l222?20?3??0.43min fn233?0.45以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时为

t1?2tj1?2?0.43?0.86min

（2）、扩?29.8mm孔

切削深度ap：ap?1.5mm

进给量f：根据《机械加工工艺师手册》表28-30，

f?(0.8?1.0)?0.7?(0.56?0.7)mm/r

参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取f?0.6mm/r 切削速度V：参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取

V?19.8m/mi n取V=19.8, d0=29.8代入公式（2-1）得 机床主轴转速n：n?1000V1000?19.8??211r/min，根据《机械加?d03.14?29.8工工艺师手册》表9-3取n?233r/min

实际切削速度V?：V???d0n1000?3.14?29.8?233?21.8m/min

1000根据《机械加工工艺师手册》表28-42 被切削层长度l：l?22mm 刀具切入长度l1 l?4mm 刀具切出长度l2：l?3mm 走刀次数为1

取l?22，l1?4，l2?3, f?0.6,n?233代入公式（2-4）得： 机动时间tj1：tj1?l?l1?l222?4?3??0.20min fn233?0.6以上为扩一个孔的机动时间，故本工序机动工时为

t1?2tj1?2?0.20?0.40min

?0.043（3）铰?300mm孔

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切削深度ap：ap?0.125mm

进给量f：根据《机械加工工艺师手册》表28-35，取

f?(0.8~1.m8m) r/根据《机械加工工艺师手册》表28-36，取f?1.2mm/r

取切削速度V?9.9m/min

取V=9.9, d0=30代入公式（2-1）得 机床主轴转速n：n?1000V1000?9.9??105r/min，根据《机械加?d03.14?30工工艺师手册》表9-3，取n?96r/min

实际切削速度V?：V???d0n1000?3.14?30?96?9m/min

1000被切削层长度l：l?22mm 刀具切入长度l1：l?5mm 刀具切出长度l2：l?20mm 走刀次数为1

取l?22，l1?5，l2?20, f?1.2,n?96代入公式（2-4）得： 机动时间tj：tj1?l?l1?l222?5?20??0.41min fn96?1.2以上为铰一个孔的机动时间，故本工序机动工时为

t1?2tj1?2?0.41?0.82min

4）倒角1?45?。采用90?锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩孔时相同：n?233r/min，手动进给。 工序6：钻，扩?10.5mm孔

机床：专用组合钻床

刀具：麻花钻、扩孔钻、

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时间为0.44min。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为0.1min。则tf?0.44?0.1?0.54min

k：根据《机械加工工艺手册》表2.5-43，k=12.14

取tj?0.38，tf?0.54，k=0.1214代入公式（2-5）得 单间时间定额td：

td?(tj?tf)(1?k%)?(0.38?0.54)(1?12.14%)?1.03min

工序7：铣宽度为4mm的开口槽

机动时间tj：tj?0.44min

辅助时间tf：参照《机械加工工艺手册》表2.5-45，取工步辅助时间为0.31min。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为0.1min。则tf?0.31?0.1?0.41min

k：根据《机械加工工艺手册》表2.5-48，k?13

取tj?0.44，tf?0.41，k=0.13代入公式（2-5）得

单间时间定额td：

td?(tj?tf)(1?k%)?(0.44?0.41)(1?13%)?0.96min

4.4确定工序尺寸

根据各原始资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量。

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5夹具设计

5.1夹紧方案

采用铰链 由于工件为中等批量生产，产量不大，宜用简单的手动夹紧装置。连接V型块，另一端采用螺栓连接，通过拧紧螺母使V型快夹紧工件来实现夹紧。有效的提高了工作效率。V型块夹紧工件主要是为了防止工件在加工过程中受力的作用产生倾覆和振动，手动夹紧是可靠的，可以免去夹紧力的计算。

5.2夹具体设计

夹本夹具根据加工的是通孔，因此把底板设计成有一条比加工的孔直径稍大点的通槽，所以领用这个通槽，采用压板与螺栓将夹具固定在工作台的T型槽上。具体须将定位、导向、夹紧装置连接成一体，并能正确地安装在机床上。如下图所示：

图4

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5.3绘制夹具装配总图

见附图

5.4夹具使用说明

安装工件时，稍微松开螺母将V型块的U型口扯出，掀开V型块，将工件一侧面平放在底板上，靠紧小平面，伸长到定位稍处，再将V型块夹紧工作，将U型口插入螺栓，用扳手拧紧螺母即可

5.5夹具精度分析

在机床上使用夹具加工一批工件时，影响工件加工精度的误差因素有:

1) 定位误差?D 2) 安装误差?A 3) 夹具误差?Z

4）加工方法误差?G=?K/3

工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加，因此保证工件加工精度的条件是：

??=

?2D??2A??2Z??2G??K

即工件的总加工误差??应不大于工件的加工尺寸公差?K。

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为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时需要留出一定的精度储备量JC,因此将上式改写为：

????K-JC

或 JC=?K-???0

JC>0时,夹具能满足工件的加工要求. JC值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值?K确定是否合理。 由以上就可以计算出底板座架?36mm孔的加工精度

?0.025 工件在钻床上加工?360mm孔时，加工精度的计算列于表1中。

由表1可知，该夹具能满足工件的各项精度要求，且有一定的精度储备。

表1

加工要求 误差计算 ?0.025mm 360误差名称 ΔD ΔA ΔG Δz ΣΔ Jc 0 0 (0.025/3)mm=0.008 ?z1+?z2=(0.005)mm 0.0052?0.0082=0.0094mm (0.025-0.0094)mm=0.0156mm>0 设计小结

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这是我大学期间，在学完全部课程和生产实习之后的又一次实践性学习。经过了1个星期努力，我终于完成了任务。

在这次课程设计中，使我懂得了运用学过的知识，把理论融入到实践中。以前在课本中不明白的很多问题，也得到了彻底的解决。

这次课程设计主要是根据要求设计工艺和某道工序的专用夹具。设计工艺与设计夹具，我都是第一次实践，经过老师的指导，我都顺利完成了。

在课程设计中，我懂得了解决问题并不是只有一种方法的道理，要实事求是，要以花钱少办好事为原则，这样才能成为一名优秀的设计人员。

在此，感谢学校和各位老师给了我这个难得的学习机会，我将会更努力地完成我的学业，为校争光！

参考文献

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〈〈机械制造技术基础课程设计指南〉〉

主编：宗凯 化学工业出版社

〈〈机械制造工艺学〉〉

主编：陈明 机械工业出版社

〈〈机械制造技术基础课程设计指导教程〉〉 主编：邹青 机械工业出版社

〈〈机械设计课程设计手册〉〉

主编：吴宗泽、罗圣国 高等教育出版社

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1eqa.html