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1、无 碳 小 车 底 板夹具设计说明书目 录1 零件分析111 零件的作用112 零件的工艺分析213 零件的生产类型22 确定毛坯类型绘制毛坯简图22.1 选择毛坯3 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量32.3 绘制毛坯简图33 工艺规程设计43.1 定位基准的选择43.2 拟定工艺路线43.3设备及工艺装备的选用73.4加工余量、工序尺寸和公差的确定83.5 切削用量的计算9 3.6 时间定额的计算114 专用钻床夹具的设计134.1 夹具设计的任务134.2 拟定床夹具结构方案与绘制夹具草图134.3 绘制夹具装配总图144.4 夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求145 参考文献1
2、51. 零件分析1.1 零件作用底板是无碳小车的一个主要零件，在无碳小车结构中起着至关重要的作用，它涉及到小车其他零件的安装和定位，用以支承整个车体，在底板上会安装用以支承轴的支撑架和控制转向的摩擦板，它对无碳小车的转向是否准确起着决定性的作用。1.2零件的工艺分析由零件图中可知，底板的材料为有机玻璃，该材料对支承车体重量和打孔、铣削等加工能够适应，有很好的强度刚度和韧性。底板从零件图上可以看出，形状较为简单，属于典型的板类零件，为实现底板上其他零件的安装和定位，其上各个孔以及槽的定位有严格的公差要求，加工精度要求高，作为其他零件安装定位的平台，底板本身应具有一定的平面度要求，底板四周为非工作
3、面，不参与定位和安装，因此工艺要求较低，可采用精度较高的材料作为毛坯。底板中8mm的孔用于安装支撑驱动轴及传动轴的支撑架，涉及到驱动轴和传动轴的定位和齿轮的啮合，因此，应保证相应的平行度和对称度，同时，支撑架定位时也应考虑到孔距的公差要求，平行度应达到0.1，对称度达到0.1，定位精度则通过尺寸公差得到保证。底板中的通槽是为了防止大齿轮在运动过程中与底板发生干涉，因此尺寸精度要求较低，但位置精度要求较高；阶梯槽是为了使8个8mm的孔及10的孔在同一工作面上，从而保证支撑块架与小车底板的配合精度，因此尺寸精度要求低，槽底面的平行度要求高。底板的外形端面不参与定位和安装，精度要求较低，故采用铣床粗
4、铣即可完成，底板中心线是底板上孔及槽的定位基准，在加工时应重点给予保证。阶梯槽的槽底面平行度要求高，可通过精铣来达到相应的要求；8mm孔及10mm的孔加工精度较低，可通过一次钻孔完成，190.021mm的孔要与轴承进行配合并经常进行拆装，因此，加工精度要求较高，可以通过先钻后镗的加工方法进行加工。通槽加工时应考虑定位精度，可以通过铣削加工完成，保证中心线定位尺寸520.046mm;底板中其他表面加工精度较低，不需要进行加工，通过毛坯材料的精度得以保证，主要工作表面加工精度要求不高，可以通过正常的生产条件实现，采用较经济的方法保证质量，通过上述分析可以得出该零件的工艺性较好。该底板中8mm和19
5、0.021mm的孔为主要工作表面，在设计工艺规程时应重点予以保证。1.3确定零件的生产类型由设计题目可知，该产品的生产类型为中批生产2确定毛坯类型、绘制毛坯简图2.1 选择毛坯 由零件图可知，底板的形状较为规则，结构简单，并且尺寸并不大，生产类型为中批，毛坯选为板材。因板材已经标准化，则选取厚度与底板相近的规格，底板表面为不加工表面，但应保证一定的平面度要求，选择厚度为10mm的板材，表面粗糙度为12.52.2 确定毛坯的尺寸公差忽然机械加工余量 1. 毛坯的公差等级 通过分析底板作用和主要加工表面的技术要求，确定该零件的公差等级为一般精度2毛坯的粗糙度通过分析零件图 底板各加工表面中粗糙度的
6、值Ra,最大值为12.5，最小值是3.2，根据上述诸因素，确定板材的尺寸和机械加工余量加工表面零件尺寸机械加工余量毛坯余量底板左右端面 154 5（两端分别为5） 164底板上下端面 300 5 两端分别为5） 310 3工艺规程设计3.1 定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。1精基准的选择由零件图分析可以得到，底板的中心线和底板底面是底板上孔和其他工作表面的设计基准，选用底板底面作为基准定位加工孔，以及其他工作表面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的精度要求。2粗基准的选择 选择底板的右端面作为粗基准，采用右端面定位加工工作表面可
7、以使孔的加工精度达到要求。3.2 拟定加工路线 工艺路线的拟定是制订工艺规程的总体布局，包括确定加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排以及安排热处理处理，检验及其他辅助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影响加工的质量和效率，而且影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。 因此，拟定加工路线是制订工艺规程的关键一步，必须在充分调查研究的基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。1表面的加工方法的确定根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度，查表2.24孔加工方案的经济精度和表面粗糙度，确定各个
8、表面的加工方法。底板零件各表面加工方案加工表面尺寸偏差尺寸精度表面粗糙度加工方案备注底板下端面300IT96.3粗铣半精铣底板左右端面154IT912.5粗铣底板左右斜面7037IT912.5粗铣10孔10IT83.2钻-镗2190.021孔19IT83.2镗94151阶梯槽94151IT96.3粗铣128孔8IT1112.5钻1004通槽1004IT96.3粗铣2加工阶段划分通过分析底板零件图可知，该零件加工质量要求不高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段，在粗加工阶段，首先将精基准加工好，使后续工序都将采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求，然后粗铣其他表面，在半精加工阶段
9、进行下端面的半精铣和2190.021mm孔及8mm孔的加工。3工序的集中与分散 通过分析零件图可知，零件外形尺寸较大，无法采用一次加工完成许多加工内容，因此，采用工序分散原则安排加工工序，通过多次装夹完成粗加工阶段，底板四端面铣削，在半精加工阶段，可以采用工序集中原则安排工序，通过一次装夹在加工中心完成所有孔的加工。4工序顺序的安排（1）机械加工工序遵循先基准后其他原则，首先加工基准、底板下端面，遵循先粗后精原则为先安排粗加工工序，遵循先主后次原则，先加工主要表面，底板右端面，后加工次要表面，其余外轮廓以及槽的加工，遵循先面后孔原则，先加工零件表面，再加工槽190.021mm孔及8mm孔，由此
10、初拟机械加工工序安排：工序号工序内容简要说明下料1粗铣、精铣底板下端面先基准后其他原则2粗铣、精铣底板右端面先基准后其他、先主后次3粗铣底板其余外轮廓先主后次4精铣底板其余外轮廓先主后次5铣阶梯槽先主后次、先基准后其他6钻8孔先面后孔、先粗后精7钻10孔先面后孔、先粗后精8镗190.021孔先面后孔、先粗后精9铣通槽先面后孔、先粗后精（2）辅助工序在加工完成后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该零件加工工序的安排顺序是：基准加工主要表面粗加工主要表面半精加工次要表面加工阶梯槽加工孔的粗加工及精加工通槽的加工5确定工艺路线在综合考虑上述工序安排原则的基础上，拟定底板的机械加工工艺路线，见表
11、 表 底板机械加工工艺路线工序号工序内容定位基准1粗铣、精铣底板下端面端面、底板下表面2粗铣、精铣底板右端面端面、底板下表面3粗铣底板其他外轮廓右端面、下端面、底板下表面4精铣底板其他外轮廓右端面、下端面、底板下表面5铣阶梯槽右端面、下端面、底板下表面6钻8mm孔右端面、下端面、底板下表面7钻10mm孔右端面、下端面、底板下表面8镗190.021mm孔右端面、下端面、底板下表面9铣通槽右端面、下端面、底板下表面10清洗11终检3.3加工设备及其工艺设备的选用 机床和工艺装备的选择应满足零件加工工艺的需求和可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化得工艺装
12、备和充分利用现有条件，以降低生产准备费用。 底板的生产类型为中批生产，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设备，所选用的夹具均为专用夹具，各工序加工设备及工艺设备的选用见表 表 加工设备及工艺装备工序号工序内容加工设备工艺设备1粗铣、精铣底板下端面立式铣床X51莫氏锥柄立铣刀、游标卡尺、专用铣夹具2粗铣、精铣底板右端面立式铣床X51莫氏锥柄立铣刀、游标卡尺、专用铣夹具3粗铣底板其余外轮廓立式铣床X51莫氏锥柄立铣刀、游标卡尺、专用铣夹具4精铣底板其余外轮廓立式铣床X51莫氏锥柄立铣刀、游标卡尺、专用铣夹具5铣阶梯槽加工中心TH6350专用夹具6钻8mm孔加工中心TH6350专用夹具7
13、钻10mm孔加工中心TH6350专用夹具8镗190.021mm孔加工中心TH6350专用夹具9铣通槽加工中心TH6350专用夹具10清洗清洗机11终检塞规、百分表、卡尺等3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定1.工序7钻、镗190.021mm孔 由表2.54基准孔7、8、9级孔的加工余量可得，钻孔余量10mm，镗孔余量ZT镗=9mm。 查表2.24孔加工方案的经济精度和表面粗糙度，可依次确定各工序尺寸的加工等级，钻孔IT11，镗孔IT8，根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步余量 镗孔0.058mm，精镗0.022mm 综上所述，按入体原则确定各工序各工步的工序尺寸及公差 钻孔10mm
14、镗孔190.021 mm3.5 切削用量的计算1.工序1 粗铣、精铣底板下端面 该工序分为两个工步，工步1粗铣下端面，以左端面以及下底面定位，工步2以端面下表面定位，半精铣下端面，这两个工步在一台机床上经过两次走刀加工完成，所以它们选择的切削速度和进给量是不一样，同样背吃刀量也会不同。（1） 背吃刀量工步1的背吃量的确定:毛坯总余量为2mm，这道工序分两个工步完成则可以确定工步1的背吃刀量为=1.5mm，工步2的背吃刀量的确定：工步2的背吃刀量取决于工步1中背吃刀量的余量，可以算的=0.5.（2） 进给量X51型立式铣床功率为4.5KW，查表5.8，类比可得莫氏锥柄立铣刀铣削进给量，该工序中工
15、步1的进给量为0.14mm/z，工步2的进给量为0.1mm/z（3） 切削速度本工序中采用莫氏锥柄立铣刀，D=20mm，齿数Z=4，查表可得工步1的切削速度=48m/min 则=1000vc/d=764.3r/min=56m/min=1000vc/d=896.17r/min由于本工序采用X51型立式铣床，查表3.6取转速=725r/min =1225r/min故实际铣削速度=45m/min =77m/min故当=725r/min工作台的每分钟进给量应为406mm/min=1225r/min工作台的每分钟进给量=90mm/min2工序2粗铣、精铣底板右端面该工序分为两个工步，工步1粗铣底板右端面
16、，工步2半精铣底板右端面定位基准均为端面和底面，两个工步在同一台机床上，分两次走刀完成，所选用的切削速度和进给量，背吃刀量都不同。 （1） 背吃刀量工步1的背吃量的确定:毛坯总余量为2mm，这道工序分两个工步完成则可以确定工步1的背吃刀量为=1.5mm，工步2的背吃刀量的确定：工步2的背吃刀量取决于工步1中背吃刀量的余量，可以算的=0.5mm. （2） 进给量X51型立式铣床功率为4.5KW，查表5.8，类比可得莫氏锥柄立铣刀铣削进给量，该工序中工步1的进给量为0.14mm/z，工步2的进给量为0.1mm/z （3） 切削速度本工序中采用莫氏锥柄立铣刀，D=20mm，齿数Z=4，查表可得工步1
17、的切削速度=48m/min 则= =764.3r/min=56m/min=1000vc/d=896.17r/min由于本工序采用X51型立式铣床，查表3.6取转速=725r/min =1225r/min故实际铣削速度=45m/min =77m/min故当=725r/min工作台的每分钟进给量应为406mm/min=1225r/min工作台的每分钟进给量=490mm/min3工序3粗铣底板其余外轮廓（1） 背吃刀量=Z=2mm 这道工序的背吃刀量既是毛坯余量（2） 进给量本工序中粗铣一次既完成表面加工，查表莫氏锥柄立铣刀粗铣平进给量，每齿进给量0.14m/z（3） 切削速度本工序中采用莫氏锥柄立
18、铣刀D=20mm，齿数Z=4,查表可得切削速度=48m/min 则 =764.3r/min本工序中采用X51型立式铣床，查表3.6 取转速=725r/min故切削速度=45m/min则当=725r/min，工作台每分钟进给量应为406r/min4 工序4 精铣其余外轮廓 5 工序5 铣阶梯槽 （1）背吃刀量 本工序中键槽的深度相当于背吃刀=3mm （2）进给量 本工序为键槽的粗铣，查表5.13 直柄立铣刀粗铣键槽进给量，每齿 进给量=0.02mm/z（4） 铣削速度本工序采用直柄立铣刀d=6mm，齿数z=5 f=0.02mm/z，查表5.14可得=45m/min =2388r/min本工序中采
19、用X51型立式铣床，查表3.6，取转速=1800r/min故实际铣削速度为 = =34.4m/min当=1800r/min 工作台每分钟进给量=180m/min6.工序6 钻8孔7.工序7 钻10孔（1）钻孔工步由于工件为有机玻璃 孔，高速钢钻头，查表5.19高速钢麻花钻钻削的切削用量，切削速度=20m/min 进给量f=0.2mm/r取=9.8mm，则 =649.9r/min由于本工序采用Z525型立式钻床，由表3.17得，转速=680r/min故实际切削速度= =21m/min（2）扩孔孔工步取背吃刀量=0.008mm，由于工件材料为有机玻璃，孔，查表硬质合金钻、扩孔的进给量f=0.6mm
20、/r切削速度=14m/min 则 =447.65r/min本工序采用Z525型立式钻床，取转速=545r/min 故实际切削速度为 =d/1000=17.04m/min（3）精铰工步由背吃刀量=0.002，工件材料为有机玻璃，查表5.23高速钢铰刀铰削切削余量，得，切削速度=3m/min,进给量f=0.3mm/r则 =95.54r/min由本工序采用Z525型立式钻床，由表3.17，取转速=97r/min故实际切削速度=3.045m/min3.6 时间定额的计算1.基本时间的计算 （1）工序10粗铣、半精铣底板下端面故工序分为两个工步， 2-5mm = =23s半精铣工步 2-5mm = =1
21、9s（2）工序20粗铣、半精铣右端面该工序为两个工步粗铣右端面 2-5mm = =21.4s半精铣右端面 2-5mm = =18s(3)工序30粗铣底板其余外轮廓 2-5mm = =75s (4)工序40铣阶梯槽=1-2mm=12s（5） 工序60钻、扩、铰孔钻孔 选择钻头 mm =0mm=7.0s扩孔 2-4mm mm=10s铰孔 主偏角 =0.012 查表5.40 =0.05mm =13mm=70s2.辅助时间的计算辅助时间与基本时间之间的关系=（0.15-0.2），取=0.15tj，则各工序的辅助时间为：工序10的辅助时间：=0.15（23+19）=6.3s工序20的辅助时间：=0.15
22、（21.4+18）=6.0s工序30的辅助时间：=0.1575=1.125s工序40的辅助时间：=0.1512=1.8s工序60的辅助时间：=0.15（7.0+10+70）=6.3s3.其他时间的计算除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备于终结时间，由于底板的生产类型是中批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间很少，忽略不计。布置工作地时间是作业时间的2-7，休息与生理需要时间是作业时间的2-4，均取3，则各工序的其他时间（+）可按关系式(3+3) （+）计算，他们分别为：工序10的其他时间：+=6(23+19)=2.42s
23、工序20的其他时间：+=6(21.4+18)=2.364s工序30的其他时间：+=67.5=0.45s工序40的其他时间：+=612=0.72s工序60的其他时间：+=6(7.0+10+70)=5.22s4单件时间的计算工序10单件时间 =23+19+6.3+2.42s=50.72s工序20单件时间=21.4+18+2.364+6.0s=48.364s工序30单件时间=75+1.125+0.45s=76.575s工序40单件时间=12+1.8+0.72s=14.52s工序60单件时间=87+13.05+5.22s=105.27s4 专用钻床夹具设计41夹具设计任务为了提高劳动生产效率，保证加工
24、质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。为工序5、6、7、8、9等加工工序设计加工中心专用夹具，所用的机床是TH6350型加工中心，中批生产类型。1工序尺寸和技术要求加工190.021mm孔，加工精度为IT8，表面粗糙度为3.2：加工8孔时，加工精度是IT11，表面粗糙度是12.52生产类型及时间定额生产类型是中批生产，生产定额是300s3设计任务书根据工序5、6、7、8、9加工的工序卡，提出这两道工序的专用机床夹具设计任务书。任务书中按工艺规程要求，提出定位基面、尺寸及公差、加工部位、工艺要求等作为夹具设计的依据。42拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图1确定工件定位方案，设计定位装置分析工序简图
25、可知，并从基准的重合原则和定位的稳定性、可靠性出发，选择底板下表面和底板下端面为主要定位基准面，并将底板的右端面作为另外一个定位基准面。定位元件采用支承钉和支承板定位。底板下表面与支承板相接触，两个支承板限制三个自由度：两个支承钉与底板的右端面相接触，限制两个自由度：一个支承钉与底板下端面接触，限制一个自由度。设计基准与定位基准重合没有定位误差。由上述分析可知，该定位方案合理、可行。2确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置在进行工序5、6、7、8、9的加工时，切削力部是很大，所以夹紧力部需要太大。针对中批生产的工艺特征，此夹具选用压板作为夹紧装置。3确定导向方案，设计导向装置为能迅速、准确地确定刀具
26、与夹具的相对位置，钻夹具山都应设置引导刀具的元件钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体连接，钻套与工件之间留有排屑空间。工序60要求对孔进行钻、扩、较等三个工步的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用可换钻套作为刀具的导向元件。参照表6.50可换钻套、表6.51钻套用衬套、表6.54钻套用螺钉确定导向元件的结构尺寸。钻套高度排屑空间，取H=3d=310mm=30mm，排屑空间h=d=10mm。4确定夹具体结构类型式及夹具在机床上的安装方式考虑夹具的刚度、强度和工艺性要求，采用铸造夹具体结构。5绘制夹具草图（略）4.3 绘制夹具装配总图夹具装配总图上应将各应将的连接结构表达清楚。夹具装配总图如图4.1所示。4.4夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求 1.最大轮廓尺寸夹具体最大轮廓尺寸为长度418mm，宽度190mm 2. 标注关键件的配合尺寸 关键件的配合尺寸为和4.5夹具专用零件图设计绘制（略）5参考文献1尹成湖，李保章，杜金.机械制造技术基础课程设计.高等教育出版社，2009.2张世昌，李旦，高航.机械制造技术基础. 高等教育出版社，2007.
