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1、-毕业设计（论文）-操作箱体加工工艺及夹具设计（全套图纸）-第 19 页摘 要铣床是普通精度级万能铣床，它运用加工各种轴类，套筒类和盘类零件上的回转表面，以及铣削端面等，是应用最广泛的铣床。铣床操作箱体是机床的基础构件，机床的各个主要部件和零件都装在操作箱体或操作箱体的导轨上作相对运动。在切削中，刀具与工件的相互作用力传递到操作箱体上而使操作箱体变形操作箱体的变形和振动直影响到被加工零件的精度和表面粗糙度，因此，操作箱体是铣床上极为重要的一个部件。 而导轨，则是操作箱体上极为重要的一个部分，操作箱体上共有四条导轨，其中，有两条导轨是拖板用的导轨，另外两条导轨为尾座导轨，其作用为导向和承载，所以
2、，以导轨要求有较高的的导向精度，结构简单，工艺好等特点。 本次的设计主要就是针对加工操作箱体导轨而进行设计的，为了保证导轨的精度，降低工人的劳动强度，操作箱体导轨的加工基准选用导轨本身即“自为基准”原则。本次设计的主要内容是设计一个调节装置，其作用就是在加工操作箱体时对操作箱体在空间的各个位置进行调节，限于目前的水平有限，希望各位老师给予指正。关键词： 操作箱体，工艺，夹具全套图纸，加153893706AbstractMill the ordinary precision level universal lathe, it is the use of the processing of var
3、ious shafts, the rotary surface on the sleeve, and chuck parts, as well as turning end, is the most widely used lathe. Lathe saddle is the base component of the machine, each of the major components of the machine tool and parts are mounted on the rail of the saddle or saddle for the relative moveme
4、nt. Cutting tool and workpiece interaction force is transmitted to the saddle, so saddle deformedDeformation and vibration of the saddle directly affect the accuracy and surface roughness of the parts to be processed, therefore, the saddle is an extremely important member of the lathe. And rail, is
5、a vital part of the saddle, the saddle on a total of four rail, which two rails of the carriage with the rail, the other two rails for tailstock rail, its role oriented and bearer Therefore, the guide rail requirements high guiding precision, simple structure, a good process characteristics. The des
6、ign is mainly designed for processing saddle rails, reduce labor intensity, in order to ensure the accuracy of the rails, the rails of the saddle machining datum selection of rails that Since the basis of principle. The main content of the design is to design a regulatory device, and its role in the
7、 processing of the saddle on the saddle to adjust various locations in the space, limited to the current level is limited, hope that teachers give correct me.Key words Mill，saddle，Processing，Jig目 录摘 要IAbstractII第1章 引言11.1 课题的提出11.2课题的主要内容11.3课题的构思11.4本人所完成的工作量2第2章 零件的工艺设计22.1零件的功用及工艺分析22.2操作箱体加工的主要问
8、题和工艺过程设计所应采取的相应措施32.3操作箱体加工定位基准的选择42.4操作箱体加工主要工序安排42.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定92.6确定切削用量及基本工时（机动时间）12第3章 铣面夹具设计213.1定位基准的选择213.2定位元件的设计223.3切削力及夹紧力的计算233.4对刀块的设计233.5夹紧装置的设计243.6夹具设计及操作的简要说明25第4章 刨燕尾面夹具设计254.1定位基准的选择254.2定位元件的设计254.3切削力及夹紧力的计算274.4夹紧装置设计29结 论30参考文献31致 谢32第1章 零件的分析1.1零件的作用题目所给的零件是铣床操作箱体，它
9、是机床的基础构件。机床的各个主要部件和零件都装在操作箱体上或在操作箱体导轨上作相对运动。操作箱体是机床的支承件，装左床腿和右床腿并支承在地基上。操作箱体上安装着机床的各部件，并保证它们之间具有要求的相互准确位置。在操作箱体上安装有刀架、尾座、床头箱等零件。 在切削中，刀具与工件相互作用力传递到操作箱体上而操作箱体变形，操作箱体的变形和振动直接影响到被加工零件的精度和表面粗糙度。因此，操作箱体是机床上极为重要的构件。1.2 零件的工艺分析 该零件主要有四组加工表面，该三组加工表面都要求有较小的表面粗糙度值。现述如下：1.2.1 操作箱体与操作箱体的结合面。该平面是操作箱体与操作箱体的结合面，负责
10、纵向进给运动。所以，要求该平面的表面粗糙度值不得超过1.6，以保证纵向进给的精度。 1.2.2 导轨面。操作箱体上有四条导轨，其中有两条上安装拖板，另两条安装尾架，导轨面是操作箱体的的一个重要表面，刀架负责安装铣刀，直接影响到工件的切削精度，尾座可以安装钻头进行钻削等工作，因此，要求导轨面有较小的表面粗糙度值和好的直线度，以保证零件的加工精度。 1.2.3 床头箱的安装定位面。该平面主要安装床头箱，所以，要求该平面要较小的表面粗糙度和好的平面度。1.2.4 钻孔。该项加工主要包括钻操作箱体的安装孔、齿条安装孔、床头箱安装孔。要求加工这些孔的时候，保证良好的位置精度，以保证安装时的顺利。第2章
11、工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式 正确的选择毛坯，具有重大的经济技术意义，毛坯的材料、制造方法和制造精度对工件的加工过程、加工劳动量、材料利用率和工件成本都有很大的影响。 由于操作箱体的结构较复杂，生产量又为大批量的生产，所在毛坯应选用铸件，为了保证操作箱体的铸造精度和提高其生产率，应选用精度和生产率都经较高的毛坯制造方法，所以，这里选用机器造型的砂型铸造，一是为了提高生产率，二是为了降低工人的劳动强度。2.2 基准的选择 2.2.1 粗基准的选择 零件在加工时，考虑到粗基准的几个选择原则,以及更好的制订合理的加工工艺路线，这里，零件的粗基准按预先划好的加工线来找正，这样，更有利于保证准
12、确的加工位置，对于划线的基准，由于操作箱体上导轨面是一个重要面，所以这里先用导轨面作为基准。 2.2.2 精基准的选择 一般的零件在加工前，都应对基准进行的合理的选择，这样，才有利于保证零件加工时的精度。但是对于操作箱体来说，这就不一样了，因为操作箱体是属于较大型的工件，同时又比较重，在加工过程在只要调节好了操作箱体和刀具的相对位置，就相当于保证了操作箱体加工时的精度，因为操作箱体较重，在加工过程中可以以自身的重量来限制某些自由度。2.3 制定工艺路线 由于生产类型为大批生产， 应尽量使工序集中来提高生产率，保证零件的各部份精度，除此以外，还应降低生主成本。 工序1：铸造毛坯工序2：退火处理，
13、去除表面应力工序3：划线，划底面及导轨面的刨加工线及校正线工序4：粗刨操作箱体底面，按划线找正，以导轨面为安装基准工序5：粗铣后平面工序6：粗刨或粗铣V型面及平导轨面各处工序7：粗刨和精刨燕尾各面，平导轨面，及55度燕尾侧面留余量 工序8：刨前平面 工序9：粗铣和精铣左右两侧面工序10：钻上平面的4-9沉孔4-14深8mm，钻上平面的4-9沉孔4-15深9mm，钻铰10孔和4-5和4-10孔，2-M10-6H深20孔，工序11：精刨V形面及平导轨侧处留磨余量工序12：精刨燕尾面，留磨余量工序13：磨燕尾面工序14：粗镗和精镗丝杆孔26H7工序15：钻攻丝杠孔旁的2-M10-6H深20工序16：
14、磨V型面及平导轨各处工序17：与床身导轨配刮导轨面及V型面工序18：终检2.4 机械加工余量及毛坯尺寸的确定 2.4.1 确定零件毛坯的尺寸公差等级 查机械制造工艺简明手册 表2.23可知 铸件的尺寸公差为810级2.4.2 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定零件各加工表面的机械加工余量、毛坯尺寸如下： 查机械制造工艺简明手册 表2.21和机械加工工艺实用手册表 684可知 1、 高度方向尺寸： 毛坯的底面加工余量为2.8、顶面加工余量为2.8，所以该方向的毛坯尺寸为 2、 结合面尺寸： 压板面宽度尺寸：该方向的加工余量为4，所以，毛坯尺寸为和 床头箱面宽度尺寸：该方向的加工余量为4，所以，
15、毛坯尺寸为和压板面高度尺寸：该方向的加工余量为2.6，所以，毛坯尺寸为 床关箱面高度尺寸：该方向的加工余量为2.6，所以，毛坯尺寸为 3、 顶面槽尺寸：该方向的加工余量为1.5，所以，其槽深方向尺寸为1.5 4、 导轨的加工余量为1.5 导轨尺寸为 5、 底面厚度尺寸： 6、 底面宽度尺寸： 该方向的加工余量是4，所以，毛坯尺寸的第3章 确定切削用量及基本工时3.1 工序1、粗刨操作箱体底面： 工零件材料：HT250 铸件 机床选用：因操作箱体是较大零件，故选用龙门刨床，型号为B2050 刀具选用：选用YG8刨刀，刀杆尺寸bh 为 20303.1.1 切削用量的选择：查机械制造工艺设计手册表3
16、32可知，取相应的切削用量如下：切削深度1.5 mm进给量f=1.8 mm/r切削速度v=45 m/s 3.1.2 计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.411 可知： 查表1.410，取 K=0.4-0.75 所以有:刨削操作箱体右底面切削时间所以，总切削时间3.2 工序2、 粗铣导轨面及结合面 工零件材料：HT250 铸件 机床的选择：选择龙门铣床X5032 P=13kw 刀具：选用高速钢圆柱铣刀 d=60 z=163.2.1 粗铣导轨面：3.2.1.1、切削用量的确定： （1）、铣削宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127可知：粗铣：38 这里取3（2）、铣削每
17、齿进给量的选择查机械制造工艺设计手册表328 329可知：0.10.3 这里取0.2 1（3）、铣削速度的选择查机械制造工艺设计手册表330可知：V = 0.40.6 m/s 这时取0.5m/s = 30m/min 查机械制造工艺设计实用手册表1151 取 3.2.2、 计算切削时间 由于是粗铣，故整个铣刀盘不必铣过整个工件 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知：所以，由于操作箱体上共有二条导轨，所以，该项工序要加工四次，所以，总的切削时间为 3.2.3、计算铣削力 查机械制造工艺设计手册表325有 ：式中： 所以，3.2.4、校核机床功率 查切削用量简明手册表3.28有 所
18、以，机床的功率足够3.3 工序3、 粗铣结合面B 工件材料：HT150 铸件 机床的选择：选择龙门铣床 X2010C P=13kw 刀具：选用高速钢圆镶齿三面刃铣刀 查 机械制造工艺设计简明手册3.139，刀具数据如下：3.3.1 切削用量的选择 3.3.1.1、铣削宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127可知38 这里取3 3.3.1.2、铣削每齿进给量的选择查机械制造工艺设计手册表328 329可知 0.10.3 这里取0.2 1.5 3.3.1.3、铣削速度的选择查机械制造工艺设计手册表330可知所以：3.3.2、 计算切削时间 由于是粗铣，故整个铣刀盘不必铣过整个工件 查机械制
19、造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知：所以，3.3.3、计算铣削力 查机械制造工艺设计手册表325有 ：式中： 所以，3.3.4、校核机床功率 查切削用量简明手册表3.28有 所以，机床的功率足够3.4 工序4、 半精刨底面 工件材料：HT250 铸件 机床的选择：选择龙门刨床 B2050 刀具：选用YG3宽刃刨刀， 刀杆尺寸bh 为 20303.4.1、切削用量的选择查机械制造工艺设计手册表333有半精加工精度 切削深度 切削速度 这里取进给量 3.4.1.1 切削时间的计算 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.411 1.410可知： 式中： 刨削宽度0.40.75 所以有
20、: 刨削操作箱体右底面切削时间所以，总切削时间 3.5 工序5、 半精铣操作箱体导轨面、内外侧面及各结合面3.5.1、半精铣导轨面 工件材料：HT250 铸件 机床的选择：选择龙门铣床 X5032 刀具：选用高速钢圆柱铣刀， z=16 d=603.5.1.1、切削用量的选择 （1）、铣削宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127有半精铣 这里取（2）、铣削每齿给量的选择查机械制造工艺设计手册表328有（3）、铣削深度的选择查机械制造工艺设计手册表329有（4）、铣削速度的选择 查机械制造工艺设计手册表330有 所以：3.5.2、 计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.4
21、15 可知：所以，3.5.3、计算铣削力 查机械制造工艺设计手册表325有 ：式中： 所以，3.5.4、校核机床功率 查切削用量简明手册表3.28有 所以，机床的功率足够3.6、半精铣侧面 工件材料：HT250 铸件 机床的选择：选择龙门铣床 X5032 P=13kw 刀具：选用高速钢圆镶齿三面刃铣刀 查 机械制造工艺设计简明手册3.139，刀具数据如下：3.6.1 切削用量的选择 3.6.1.1、铣削进宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127可知12 这里取1.53.6.1.2、铣削每齿进给量的选择查机械制造工艺设计手册表328 329可知 0.25 3.6.1.3、铣削速度的选择查
22、机械制造工艺设计手册表330可知所以：3.6.2、 计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知：所以，3.6.3、计算铣削力 查机械制造工艺设计手册表325有 ：式中： 所以，3.6.4、校核机床功率 查切削用量简明手册表3.28有 所以，机床的功率足够3.7 工序6、精刨V型面及平导轨各处 工件材料 HT250 铸件 机床的选用: 选用龙门刨床 B2010A 刀具的选择: 选择YG3宽刃刨刀 刀杆尺寸 bh=2030 3.7.1、精刨操作箱体底面 3.7.1.1、切削用量的选择 查机械制造工艺设计手册表333有 切削深度 进给量 切削速度 3.7.1.2、切削工时的
23、计算 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.411 1.410可知： 式中： 刨削宽度0.40.75 所以有: 精刨操作箱体右底面的切削时间所以，总切削时间3.7.2、精刨燕尾面 工件材料 HT250 铸件 机床的选用: 选用龙门刨床 B2050 刀具的选择: 选择YG3宽刃刨刀 刀杆尺寸 bh=20303.7.2.1、切削用量的选择 查机械制造工艺设计手册表333有 切削深度 进给量 切削速度 3.7.2.2、切削工时的计算 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.411 1.410可知： 式中： 刨削宽度0.40.75 所以有:3.8 工序7、钻上平面上的4-9、4-14和4-15孔
24、 工件材料 HT250 铸件 机床的选用: 选用钻床Z3050 P=1.5kw 钻头的选择: 因一本次加的的是锥孔，所以要分为钻削和铰削两部分。查钳式工艺与技能训练表610可知铰削的余量为 0.20.3，这里选用0.2 所在，钻头直径3.8.1、切削用量的选择 （1）、钻削进给量的选择 查机械制造工艺设计手册表338 选取 （2）、钻削速度的选择 查机械制造工艺设计手册表342 选取 所以， 3.8.2、计算切削扭矩 查机械制造工艺设计手册表336 有 切削扭矩 式中： 所以， 3.8.3、计算轴向力 查机械制造工艺设计手册表336有 轴向力 式中 所以 因零件材料为HB=150，查机械制造工
25、艺设计手册表336有 所以，实际的切削扭矩和轴向力分别为： 3.8.4、计算切削功率 因为查机械制造工艺设计手册表336有 所以，机床功率足够3.9 工序8、钻铰上平面的10 工件材料 HT250 铸件 机床的选用: 选用摇臂钻床Z3050 P=1.5kw 钻头的选择: 选用10麻花钻 材料为高速钢 3.9.1、钻削用量的选择 3.9.1.1、钻削进给量的选择查机械制造工艺设计手册表342有 3.9.1.2、钻削速度的选择 查机械制造工艺设计手册表342有 所以 3.9.1.3、计算切削深度3.9.1.4、钻削扭矩的计算 查机械制造工艺设计手册表336有 式中： 所以， 3.9.2、计算轴向力
26、 查机械制造工艺设计手册表336有 轴向力 式中 所以 因零件材料为HB=150，查机械制造工艺设计手册表336有 所以，实际的切削扭矩和轴向力分别为： 3.9.3、计算切削功率 因为查机械制造工艺设计手册表336有 所以，机床功率足够3.10 工序9、精磨床头箱定位安装面 工件材料： HT150 铸件 选择机床： 本次工序选用导轨磨床MM52125A进行加工 3.10.1、砂轮的选择 查切削用量简明手册 第三章中磨料选择各表，结果为： 其含义为： 砂轮磨料为白刚玉，粒度号为46，硬度为中软1级，树脂结合剂，6号组织，平型 砂轮尺寸 3.10.2、 切削用量的选择 （1）、砂轮速度、砂轮转度的
27、选择 查机械制造工艺手册表3110 （2）、轴向进给量的计算 （3）、工件速度 （4）、径向进给量 查机械制造工艺设计手册 表31063.10.3、计算切削工时 查机械制造工艺设计简明手册表6.28有 式中： 加工长度 加工宽度 单面加工余量 平面磨削系数 =1.0 见机械制造工艺设计手册表715 工作台移动速度 工作台往返一次砂轮的轴向进给量 工作台往返一次砂轮的径向进给量 所以 3.11 工序10、粗、精磨导轨 工件材料： HT250 铸件 选择机床： 本次工序选用导轨磨床进行加工 机床型号： M7130 磨削最大尺寸： 最大磨削高度： 1250 3.11.1、砂轮的选择 导轨加工为操作箱
28、体加工的一道最重要的工序，为了保证导轨的表面粗糙度，所以要对砂轮的材料和粒度进行选择 查机械加工工艺设计实用手册 表391 选取材料为GB 查机械加工工艺设计实用手册 表393 选择粒度号 40 查机械加工工艺设计实用手册 选择砂轮： 其含义为： 砂轮磨料为白刚玉，粒度号为40，硬度为中软1级，树脂结合剂，6号组织，平型 砂轮尺寸 3.11.2、 切削用量的选择 （1）、砂轮速度、砂轮转度的选择 查机械制造工艺手册表3110 （2）、轴向进给量的计算 （3）、工件速度 （4）、径向进给量 查机械制造工艺设计手册 表31063.11.3、计算切削工时 查机械制造工艺设计简明手册表6.28有 式中
29、： 加工长度 加工宽度 单面加工余量 平面磨削系数 =1.0 见机械制造工艺设计手册表715 工作台移动速度 工作台往返一次砂轮的轴向进给量 工作台往返一次砂轮的径向进给量 所以 注：在磨削过程中，由于磨削的切削用量很小，且磨削面积也很小，所以，磨削力也很小，由于操作箱体是重型工件，所以，在加工过程中，可以不考虑操作箱体的定位问题，只要调整好操作箱体和砂轮的相对位置关系，就可以保证加工的精度，仅靠操作箱体的自身定位就可以满足加工要求，这就是“自为基准”。第4章 铣面夹具设计本夹具为铣面夹具，其实也可以称为刨床夹具，即为粗精刨燕尾面及平导轨面各处的夹具。4.1定位基准的选择本次夹具选取的定位基准
30、为操作箱体的大底面为主要基准面，另外已经加工后的后平面为另一定位基准平面。4.2定位元件的设计本次夹具选取的定位基准面均为面，所以选择定位元件选取定位支撑板，这些支撑板也为夹具标准件，国标号为JB/T8012.9-1999。所选取的支撑板的类型和大致图如下4.3切削力及夹紧力的计算由于本道工序主要完成顶面铣削加工，而铣削力远远大于其他的切削力。因此切削力应以铣削力为准。根据文献18表得：铣削力： 铣削力矩： 式中： 实际所需夹紧力，根据文献18表得：安全系数可按下式计算，由式（3.6）有：式中: 4.4对刀块的设计夹具在机床上安装完毕，在进行加工之前，尚需进行夹具的对刀，使刀具相对夹具定位元件
31、处于正确位置。对刀的方法通常有三种：试切法对刀，调整法对刀，用样件或对刀装置对刀。不管采用哪种对刀方法，都涉及到对刀基准和对刀尺寸。通常是以与工年定位基准重合的定位元件上的定位面作为对刀基准，以减少基准变换带来的误差。所以在铣面中需要设计对刀块，对刀块的位置没有特殊的规定，由于本次设计中的工件顶面较大，所以设计的对刀块采用两面都设计两块，共2个对刀块，为了铣床行程不够时在两端都可以对刀来进行铣面。对刀块为机床夹具的标准件，本次设计采用方形对刀块，国标号为JB/T8013.3-1999，本次设计采用的方形对刀块的图形如下：4.5夹紧装置设计本次设计的夹紧装置采用手动螺旋压紧方式，选用压板为铰链机
32、构形式的压板，夹紧工件后平面相对的前平面，整个夹紧装置如图：第5章 刨燕尾面夹具设计本夹具是用来刨燕尾面的夹具，选取已经加工后的侧平面为定位基准。5.1定位基准的选择由零件图和工艺可知，侧平面已经加工，并且侧平面上的2-22孔为定位基准孔，所以本次夹具设计采用选取此加工后的侧平面以及2-22孔还有上大平面，另外后平面用支撑板固定定位。5.2定位元件的设计本刨燕尾面夹具采用的定位基准面为上大平面，定位元件即为与上大平面所接触的夹具体，另外在工件的后面用支撑板固定定位，支撑板采用与刨T型槽夹具相同的支撑板，此支撑板为国标件。5.3切削力及夹紧力的计算 由于两种大小的孔切削力各不相同，因此选择最大孔
33、的切削力为标准。刀具的几何参数： 由参考文献18查表可得：圆周切削分力公式： 式（3.1）式中 式（3.2）查表得： 取 由表可得参数： 即：同理：径向切削分力公式 ： 式（3.3）式中参数： 即：轴向切削分力公式 ： 式（3.4）式中参数： 即：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： 式（3.5）安全系数K可按下式计算： 式（3.6）式中：为各种因素的安全系数，见简明机床夹具设计手册表，可得：所以，由式（3.5）有：由图2可知刨削时产生的圆周切削分力应由夹紧力来平衡，但加工时同时加工两个孔，所以。即： =