机床尾座体夹具设计说明书教材.docx

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机床尾座体夹具设计说明书教材

序言

机械设计制造及其夹具设计是对我们完成大学三年的学习内容后进行的总体的系统的复习，融会贯通三年所学的知识，将理论与实践相结合，也是毕业设计的一次模拟训练，为我们下一年的学习打下良好的基础。

机械加工工艺规程是指导生产的重要技术性文件，它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，因此工艺规程编制的好坏是该产品质量的重要保证和重要依据。

在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。

夹具设计是在保证产品质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。

俗话说，实践是检验真理的唯一标准。

那么，这次的设计能帮助我们认识到自己学习上的不足与缺陷，这对我们以后有很大的益处。

我们希望能在这次的设计中提升自己，加强分析、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。

零件的工艺分析

一）零件分析

题目所给的零件是机床尾座体，尾座安装在机床的右端导轨上，尾座上的套筒可以安装顶尖，以支承较长工件的右端（即顶持工件的中心孔）、安装钻头、绞刀，进行孔加工，也可以安装丝锥攻螺纹工具、圆析牙套螺纹工具加工内、外螺纹。

尾座可以沿尾座导轨作纵向调整移动，然后压下尾座紧固手轮将尾座夹紧在所需位置，摇动尾座手轮可以实现对工件的顶紧、松开或对工件进行切削的纵向进给。

（二）零件的技术要求分析

“尾座体”共有三组加工表面，其中两组有位置度要求。

（1）以①14mm孔为中心的加工表面。

这一组表面包括①14mm孔以及①26X1的沉头孔和粗糙度Ra=12.5卩m的凸台面。

（2）以基准面A为中心的加工表面。

这一组表面包括Ra=1.6卩m的基准面

A和基准面B,Ra=12.5卩m的凹槽底面和Ra=6.3卩m的右端面以及Ra=12.5卩m的下端面。

（3）以①17H6孔为中心的加工表面。

这一组表面包括①17H6孔以及1X

45°的倒角，左右端面和M6的螺纹孔。

其中主要加工面为①17H6孔内壁。

第二组和第三组加工表面有位置度要求，如下：

①17H6孔圆度公差为0.003mm；

①17H6孔圆柱度公差为0.004mm；

①17H6孔中心线与基准面A平行度公差的要求为0.005mm；

①17H6孔中心线与基准面B平行度公差的要求为0.005mm；

①17H6的孔轴心线与导轨面A的位置度误差为0〜0.1；

①17H6的孔与燕尾面B的位置度误差不超过0.15；

①17H6各面的粗糙度达到需要的要求；

①17H6的孔需精加工、研配；

导轨面配刮10〜13点/25错误！

未找到引用源。

25。

（三）零件工艺分析

根据零件图可知、主要进行导轨面的加工、孔加工和表面加工、钻孔、攻丝，孔的精度要求高。

该零件属大批量生产，在加工时为了提高劳动效率、降低成本，设计加工零件需要设计专用夹具。

二、工艺过程设计

（一）、定位基准的选择

基面选择是工艺规程中的重要工作之一，基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证、生产效率得到提高；否则不但使加工工艺过程中的问题百出，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：

对于像机床尾座这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要的，这样可以使零件的各种加工余量得到保证。

对于一般零件而言，以加工面互为基准完全合理；但对于本零件来说，如果以17的孔为粗基准可能造成位置精度不达标，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工面作为粗基准）现在选择不加工的①35外圆表面和零件外表不加工面作为粗基准，利用一组两个锥套夹持①35两端作为主要定位面以消除五个自由度，再用一个支承板支承在前面用以消除一个自由度，达到完全定位。

用来加工工件的底面。

对于精基准而言，主要应考虑基准的重合问题。

这里主要以已加工的底面为加工的精基准。

这样可以使设计基准跟工艺基准重合，不再需要尺寸链的计算。

（二）、毛坯的制造形式

由于该零件的形状较复杂，因此不能用锻造，只能用铸件，而且采用批量造型生产。

根据零件主要的加工表面的粗糙度确定各表面加工余量，查参考文献[2]《机械加工工艺手册》。

（三）、制定工艺路线

制定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能得到合理的保证。

在生产纲领已确定为大批大量生产的条件下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本下降：

工艺路线方案一：

工序01:

钻①15mm孔

工序02:

粗铣基准面A与底部Ra=12.5卩m的凹槽面

工序03:

粗铣2X2的槽

工序04:

粗铣基准面B

工序05:

粗铣凸台面

工序06:

钻①14mm孑L,锪①26X1的沉头孔

工序07:

钻孔，扩孔和攻M6的螺纹

工序08:

粗铣圆柱体左右端面

工序09:

粗铣右端面

工序10:

粗、精磨①17H6孔

工序11:

精铣基准面A

工序12:

精铣基准面B

工序13:

精铣2X2的槽

工序14:

半精铣圆柱体左右端面

工序15:

半精铣右端面

工序16:

车①17H6孔1X45°倒角，去毛刺

工序17:

检查

工艺路线方案二:

工序01:

粗铣基准面A与底部Ra=12.5卩m的凹槽面

工序02:

粗铣2X2的槽

工序03:

粗刨基准面B

工序04:

钻①14mm孑L,锪①26X1的沉头孔

工序05:

粗铣凸台面

工序06:

钻①15mm孔

工序07:

车M6螺纹

工序08:

粗铣圆柱体左右端面

工序09:

粗铣右端面

工序10:

粗、精磨①17H6孔

工序11：

精铣基准面A

工序12：

精刨基准面B

工序13:

精铣2X2的槽

工序14：

半精铣圆柱体左右端面

工序15：

半精铣右端面

工序16:

车①17H6孔1X45°倒角，去毛刺

工序17：

检查

工艺方案的比较与分析

上述两个方案的特点在于：

方案一是先加工①17H6孔，然后加工基准面A和B;而方案二是先加工基准面A和B,后加工①17H6孔。

经比较，方案一能保证①17H6孔中心线到基准面A和B的距离，符合位置度的要求。

方案二就不一定能确保①17H6孔到基准面A和B的距离，因此不满足位置度要求。

所以，可以知道，方案一优于方案二。

但是，方案一中有许多不合适的工序，比如，钻孔之前要先铣端面，还有，基准面B要刨削。

凸台面先加工，然后钻孔等等。

所以，修改后确定工艺如下：

工序01：

粗铣圆柱体左右端面。

以底面为粗基准，选用X6042卧式铣床。

工序02:

钻①15mm孔。

以工序1加工的左右端面作为基准，选用Z525立式钻床。

工序03:

粗铣基准面A、粗铣底部Ra=12.5卩m的凹槽面，粗铣2X2的槽以及底面。

以①17H6孔为定位基准，选用X6042卧式铣床。

工序04:

粗刨基准面B。

基准面A为定位基准，选用B6035牛头刨床。

工序05:

粗铣工件右端面，粗铣凸台面。

基准面A为定位基准，选用X6042卧式铣床。

工序06:

钻①14mm孑L,锪①26X1的沉头孔。

以尾座体端面A、B定位，选用Z525立式钻床。

工序07:

钻孔，攻M6的螺纹。

以①17H6孔为基准，选用Z525立式钻床。

工序08:

扩、铰①17H6孔。

基准面A和B为定位基准，选用Z525立式钻床。

工序09:

半精铣圆柱体左右端面。

以①17H6孔为基准，选用X6042卧式铣床。

工序10:

半精铣工件右端面。

基准面A为定位精基准，选用X6042卧式铣床。

工序11：

精铣基准面A。

精铣2X2的槽。

以①17H6孔为精基准，选用X6042卧式铣床。

工序12:

精铣基准面B。

基准面A为定位精基准，选用X6042卧式铣床。

工序13:

锪①17H6孔1X45°倒角，去毛刺。

以①17H6孔为精基准，选用Z525立式钻床。

工序14:

研配①17H6孔。

基准面A和B,右端面与①17H6孔两端面为定位精基准。

工序15:

配刮A、B面

工序16:

检查。

三、加工工序设计

（一）、确定加工工序:

铣削加工余量依据《机械加工工艺手册设计实用手册》表8—31以及表

15—50查得，公差依据《互换性与测量技术基础》表3—2查得，表面粗糙度以及经济精度由《机械制造工艺学》表1—15查得

钻孔、扩孔、铰孔的加工余量依据《机械加工工艺手册设计实用手册》表8—18

查得，公差依据《互换性与测量技术基础》表3—2查得表面粗糙度，经济精度由《机械制造工艺学》表1—15查得。

尾座体”零件材料为HT200，生产类型为大批量生产，采用砂模铸造。

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：

1、孔17的端面

不平度：

Rz=240」m、缺陷度：

T缺=250」m查参考资料［4］《机械制造工

艺与夹具设计指导》

空间偏差：

，毛=1700^m根据参考资料［4］《机械制造工艺与夹具设计指导》

铸造公差：

T=2200」m查参考资料［4］《机械制造工艺与夹具设计指导》

（1）粗铣余量：

加工精度：

IT12,公差T=0.35mm=350」m查参考资料［4］《机械制造工艺与夹具设计指导》

加工表面粗糙度：

R二6.3查参考资料［4］《机械制造工艺与夹具设计指导》该工件粗加工余量为Y^2.6mm。

（2）半精铣余量：

加工精度及表面粗糙度：

要求达到R,.=63im,见图纸要求。

半精加工的余量为丫2二0.7mm。

所以总的加工为MA=2⑴飞）=2（2.60.7）=6.6mm式（3.1）

2、内孔17H7mm

毛坯为实心，内孔精度要求为IT6，参考资料［4］《机械制造工艺与夹具设计指导》确定工序尺寸及加工余量为：

（1）钻孔：

15mm

（2）扩孔：

16.5mm2Z1=1.5mm查参考资料［4］《机械制造工艺与夹具设计指导》

（3）绞孔：

16.95mm2Z?

=0.45mm查参考资料［4］《机械制造工艺与夹具设计指导》

（4）珩磨：

17H6mm2Z^0.05mm查参考资料［4］《机械制造工艺与夹具设计指导》表2.3-51

总的加工余量为：

Z二乙Z2Z^2mm。

3、A面的加工

考虑其加工长度为90mm，与其联结的为导轨面，其精度相对较高，要进行粗加工和精加工。

（1）粗加工:

加工精度IT12、铸件粗加工的余量乙=6.0mm根据参考资料［4］《机械制造工艺与夹具设计指导》。

（2）精加工：

加工长度BtOmm，因此精加工的余量选择乙=0.85mm参考资料［4］

《机械制造工艺与夹具设计指导》表2.3-60

总的加工余量Z=Z1Z2=6.85mm

4、B面刨削加工

考虑其加工长度为90mm，同样也是和导轨配合，其加工精度要求非常高,因此需要进行粗加工、精加工和配刮。

（1）粗加工：

加工精度选择IT12选择加工余量Z1=4mm

（2）精加工:

加工长度B=90mm，因此精加工的余量选择Z2=0.85mm。

由参考资料［4］《机械制造工艺与夹具设计指导》表2.3-59

（3）配刮:

加工长度90mm，因此加工余量选择Z3=0.15mm，由参考资料［4］《机械制造工艺与夹具设计指导》表2.3-60

总的加工余量由式3-3得：

Z总二5mm。

5、凸台面加工

加工表面粗糙度：

R.,-12.5mm查参考资料［4］《机械制造工艺与夹具设计指

导》

该工件加工余量为¥=4.0mm

6、工件右端面加工

加工表面粗糙度：

Ra=6.3mm,查参考资料［4］《机械制造工艺与夹具设计指导》

该工件粗加工余量为丫i=2.6mm。

半精加工余量为丫2=0.7mm。

总加工余量为丫什Y2=3.3mm。

（二八确定切削用量

1、圆柱体左右端面加工

加工要求：

粗糙度Ra=6.3

刀具选择：

套式端铣刀；材料：

YG8；基本参数：

D=50mm,L=36mm，d=2mm，

z=8（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—83）

加工工步的具体参数：

粗铣：

加工余量：

2.6mm;考虑分两次加工，吃刀深度a^1.3mm表面粗糙度：

Ra=5~20;经济精度：

IT12，公差：

0.25mm；加工长度L=35mm,进给量

f=2.8mm/r，主轴转速n=600r/min计算切削速度，查参考资料［2］《机械加工工

3

艺手册》得耐用度t"0.810s

245d°0.2kv

0.320.150.350.20.68

apaf60

02

=245汇60江1.0

（10.8103）0.151.30.150.180.35350.2600.68

二7m/s

=420m/min

功率计算:

式（3.5）

50.90.74.

Pm=167.910apafa°znkpm

509074

=167.9IO"1.3'0.18'35410

=8.3kW

半精铣：

加工余量：

0.7mm;表面粗糙度：

Ra=2.5~10;经济精度:

IT10;公差：

0.1mm加工长度L=35mm吃刀深度ap=0.7mm；进给量f=1.2mm/min;主轴转速n=956r/min；切削速度v=500m/min

2、①17H6

加工要求：

直径17mm基孔制；六级精度；孔轴与A、B面分别由5的平行度要求；孔有3的圆度和4圆柱度的形状精度；孔壁粗糙度为0.4。

加工工步的具体参数：

钻孔至①15

表面粗糙度：

Ra=20~80经济精度：

IT12公差：

0.11mm

刀具选择：

直径为15mm的通用麻花钻；材料：

高速钢；基本参数：

d=15mm,k=2.30mm,q=13.95mm,b=8.85mm,f=1.00mm,（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—26）

二7.5mm

吃刀深度apf=0.35mm/rv=0.35m/s

1000v

n=

dw

按机床选取：

nw=83.33r/s（500r/min）

考虑其加工长度为80mm切削工时:

I=80mmh=1mmJ=4

扩孔至①16.5

加工余量：

1.5mm表面粗糙度：

Ra=10~40经济精度：

IT12公差：

0.18mm

刀具选择：

直径为16.5mm的标准扩孔钻；材料：

YG8;基本参数：

d=16.5mm,

L=223mm,l=125mm,（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—41）；吃刀深度ap=0.75mm;进给量f=0.55mm/r;主轴转速n=280r/min；切削速度v=15m/min。

按机床选取：

nw=4.666/s（28r0/min）

粗铰①16.8孔

加工余量：

0.3mm表面粗糙度：

Ra=1.25~10经济精度：

IT9公差：

0.043mm

刀具选择：

直径为16.8mm的直柄机用铰刀；材料：

YG8;基本参数：

d=16.8mm,

L=175mm,l=54mm,d1=14mm（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—52）吃刀深度ap=0.15mm;进给量f=1.1mm/r；主轴转速n=250r/min;切削速度v=14m/min

精铰孔至①16.95

加工余量：

0.15mm；表面粗糙度：

Ra=0.32~5;经济精度:

IT7;公差:

0.011mm

刀具选择：

直径为16.95mm的直柄机用铰刀；材料：

YG8;基本参数：

d=16.8mm,L=175mm,l=25mm,d1=14mm（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—52）

吃刀深度ap=0.075mm；进给量f=0.5mm/r;主轴转速n=300r/min;切削速度v=18m/min

配研

加工余量：

0.05mm；表面粗糙度：

Ra=0.32~0.65;经济精度：

IT6;公

差：

0.008mm

刀具选择：

研棒

锪①17H6孔1M5°倒角

表面粗糙度：

Ra=5~80;（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—46）

经济精度：

IT11;（见《机械制造工艺学》表1—15）

公差：

0.11mm；（见《互换性与测量技术基础》表3—2）

刀具选择：

带可换导柱椎柄锥面锪钻；基本参数：

L=180mml=35mm

3、A面

加工要求：

粗糙度1.6;配刮10~13/25*25。

刀具选择：

套式立铣刀；材料：

YG8;基本参数：

D=80mm,L=45mm,z=8加工工步的具体参数：

粗铣

加工余量：

6mm；表面粗糙度：

Ra=5~20；经济精度：

IT12；公差：

0.4mm加工长度L=152mm;吃刀深度a^2mm；进给量f=2.7mm/r;主轴转速n=600r/min;切削速度v=420m/min

精铣

加工余量：

0.85mm;表面粗糙度:

Ra=0.63~5;经济精度:

IT7；公差:

0.04mm加工长度L=152mm;吃刀深度a^0.85mm；进给量f=1.2mm/r;

主轴转速n=1183r/min;切削速度v=280m/min

配刮

加工余量：

0.15mm;表面粗糙度：

Ra=0.32~0.65（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—82）

4、B面

加工要求：

粗糙度1.6，与A面有夹角。

加工工步的具体参数：

粗刨

加工余量：

4mm，分两次加工；表面粗糙度：

Ra=5~20;经济精度:

IT12;公差：

0.4mm加工长度L=90mm;吃刀深度ap=2mm；进给量f=0.15mm/r主轴转速n=550r/min;切削速度v=145m/min。

精铣

加工余量：

0.85mm;表面粗糙度：

Ra=0.63~5;经济精度：

IT7;公差：

0.04mm加工长度L=90mm;吃刀深度ap=0.85mm；进给量f=0.4mm/r;

主轴转速n=1183r/min；切削速度v=180m/min

5、工件右端面

加工要求：

粗糙度Ra=6.3

刀具选择：

套式端铣刀；材料：

YG8;基本参数：

D=50mm,L=36mm,d=2mm,z=8

加工工步的具体参数：

粗铣

加工余量：

2.6mm分两次加工；表面粗糙度：

Ra=5~20；经济精：

IT12；公差：

0.25mm加工长度L=90mm；吃刀深度ap=1.3mm；进给量f=2.8mm/r;主轴转速n=600r/min；切削速度v=380m/min。

半精铣

加工余量：

0.7mm；表面粗糙度：

Ra=2.5~10;经济精度：

IT10;公差：

0.1mm加工长度L=90mm；吃刀深度ap=0.7mm；进给量f=1.2mm/r。

主轴转速n=1183r/min；切削速度v=380m/min。

（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—83）。

6、凸台面

加工要求：

粗糙度Ra=12.5

刀具选择：

套式端铣刀；材料：

YG8；基本参数：

D=50mm,L=36mm,d=2mm,z=8

加工工步的具体参数：

粗铣

加工余量：

4mm分两次加工；表面粗糙度：

Ra=5~20；经济精度：

IT12公差:

0.25mm；加工长度L=40mm;吃刀深度ap=2mm；进给量f=1.2mm/r;主轴转速n=600r/min；切削速度v=373m/min。

（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—83）

7、①14孔

加工要求：

直径14mm；粗糙度Ra=12.5;沉头孔粗糙度为12.5。

刀具选择：

直径为14mm的通用麻花钻；材料：

高速钢钻头；基本参数：

d=14mm,k=2.20mm,q=13.00mm,B=8.25mm,f=1.00mm,加工工步的具体参数：

钻孔

表面粗糙度：

Ra=5~20;经济精度：

IT12;公差：

0.18mm。

吃刀深度ap=7mm；进给量f=0.42mm/r;主轴转速n=210r/min；切削速度v=13m/min。

（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—26）。

锪①26X1的沉头孔刀具选择：

带可换导柱椎柄平底锪钻;基本参数：

L=180mml=35mm表面粗糙度:

Ra=5~80;（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—46）。

经济精度：

IT11;（见《机械制造工艺学》表1—15）公差：

0.11mm；（见《互换性与测量技术基础》表3—2）

8、M6螺纹加工要求：

螺纹直径为6mm加工工步的具体参数：

钻孔

表面粗糙度：

Ra=5~80;经济精度：

IT12;公差：

0.12mm刀具选择：

直径为5.80mm的通用麻花钻;材料：

高速钢钻头;基本参数：

d=5.80mm,k=1.00mm,q=5.40mm,B=3.50mm,f=0.55mm,（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—26）

攻丝（M6丝锥）

9、底面

加工要求：

粗糙度Ra=12.5。

刀具选择：

套式立铣刀；材料：

YG8;基本参数：

D=80mm,L=32mm,d=16mm,z=8。

加工工步的具体参数：

粗铣

加工余量：

4mm表面粗糙度：

Ra=5~20经济精度：

IT12公差：

0.25mm加工长度L=90mm；吃刀深度ap=2mm；进给量f=1.0mm/r;主轴转速n=600r/min;切削速度v=420m/min。

（见《机械加工工艺设计实用手册》表12—82）

四、夹具设计

为了提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

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。

经过分析，决定设计以下三个主要的夹具：

零件底面的加工夹具和主视图①17孔加工

夹具。

（一）、问题的提出

利用这些夹具来加工零件底面和①17孔以及①14孔，这些都有很高的技术要求。

因此，在设计时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，并且精度也是非常重要的。

（二八夹具设计

1•零件底面的加工夹具

（1）定位基准的选择

由于工件的孔①17和①14都要以底面做为基准加工，故首先得做出底面的加工夹具。

加工底面是为了保证相对①17的孔与A和B面的平行度，我们就得要准确的设计出以导轨面和燕尾面为主要定位的夹具。

还考虑到工件的圆度和圆柱度的误差小，我们设计的夹具就具有对孔①17的夹具定位准确，和加工时的震动小，那就得在孔①17的孔外圆找个定位夹紧点。

夹紧时主要是限制工件在平面上的转动和翻滚，由于外表面基本上是不用加工的，所以在加工的时候采用两侧面作为夹紧。

（2）夹紧力的选择

在钻孔是夹紧力产生的力矩，必须满足

Nb二N查资料［1］《机床夹具设计手册》

其中Nb――刨削的力，其值由切削原理的公式计算确定；

N――刨削时，压板产生力。

为了提高夹紧的速度，采用的加工夹具草图如图所示紧机构。

图1

（3）定位误差

定位元件尺寸及公差的确定。

夹具的主要定位是17的孔，该孔与该面有平

0.1

行度有一定的要求为0.0005mm，以及位置度的要求为105。

mm

2.主视图孔①17的加工夹具

（1）定位