某零件铣床专用夹具设计说明书.docx
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某零件铣床专用夹具设计说明书
夹具设计说明书
题目：
杠杆夹具设计
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
09机制
姓名：
张文阔
指导老师：
尹成龙、王睿
时间：
2012年11月
目录
一、工件及加工工序介绍
1零件的作用--
2零件的工艺分析与加工任务--
二、工艺规程的设计
1确定毛坯的制造形式....................................................................--
2基面的选择.......................................................................................--
3工艺表面加工方法的选择................................................................--
4确定工艺路线.......................................................................--
5工艺方案的比较和分析............................................................--
6选择加工设备及刀、量、夹具................................................--
7所铣工序的切削用量选择.......................................................--
三、夹具设计
1定位基准的选择--
2切削力及夹紧力的计算--
4参考文献--
附件：
1、零件毛坯图--
2、零件图--
3、总装配图--
一、工件及加工工序介绍
（一）零件的作用
题目给出的零件是杠杆。
它的主要的作用是用来支承、固定的。
（二）零件的工艺分析
加工任务：
工序1，铣杠杆的Φ40mm顶面，要保证侧底面到底面
mm要求。
现分述如下：
本夹具用于在立式铣床上，加工Φ40mm的顶面，采用底面的定位方式。
定位X、Y的转动和Z的平动。
用固定V型块和移动V型块夹紧，用螺钉锁紧。
要加工的主要工序包括：
精铣宽度为Φ40mm的上下平台、钻Φ25（H9）的孔，钻Φ10（H7）孔、钻2×Ф8+0.015的小孔、精铣Φ30凸台的上下表面。
加工要求有：
Φ40mm的平台的表面粗糙度各为Ra10um（上平台）、Ra3.2（下平台）、Φ10（H7）孔为Ra5m、Φ25（H9）和Φ8（H7）孔表面粗糙度都为Ra1.6um。
2×Φ8（H7）孔有平行度分别为0.2mm（A）、0.015mm（A）。
Φ0.03mm25（H7）孔的垂直度。
其中主要的加工表面是孔Ф8（H7）,要用Ф8（H7）钢球检查。
二、工艺规程的设计
（一）、确定毛坯的制造形式。
零件的材料HT200。
考虑到零件在工作中处于润滑状态，采用润滑效果较好的铸铁。
由于中批量生产，而且零件的轮廓尺寸适中，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的精密熔模铸造。
查参考文献（机械加工工艺简明手册）得：
图1各加工表面表面总余量
加工表面
基本尺寸
加工余量等级
加工余量数值（mm）
说明
Ф40mm的上下平台
宽度30mm的平台
54
54
E
E
1
1
加工上下底面
加工上表面
Ø30mm的凸台上下面
15
E
1
凸台上下面
Φ10（H7）孔
10
E
加工内孔
Φ8（H7）孔
8
E
加工内孔
Φ25（H9）孔
25
E
加工内孔
（二）、基面的选择
（1）粗基准的选择。
对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的加工表面就是宽度为Ф40mm的肩面表面作为加工的粗基准，可用压板对肩台进行加紧，利用一组V形块支承Φ40mm的外轮廓作主要定位，以消除z、z、y、y四个自由度。
再以一面定位消除x、x两个自由度，达到完全定位,就可加工Φ25（H7）的孔。
（2）精基准的选择。
主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用Φ25（H7）的孔作为精基准。
（三）、工件表面加工方法的选择
本零件的加工表面有：
精铣宽度为Φ40mm的上下平台、钻Φ10（H7）孔、钻2×Ф8+0.015的小孔、精铣Φ30凸台的平台。
材料为HT200，加工方法选择如下：
1、Φ40mm圆柱的顶面及30mm凸台：
公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为Ra10，采用精铣的加工方法，并倒1*45d度倒角。
2、Φ40mm圆柱的下平台：
公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为Ra3.2，采用采用精铣的加工方法，并倒1*45d度倒角，Ø30mm的凸台上下表面：
公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra6.3，采用精铣的加工方法。
3、钻Φ10（H7）内孔：
公差等级为IT7～IT8，表面粗糙度为Ra3.2，平行度为0.1µm（A），采用钻孔→粗铰→精铰的加工方法。
4、钻Φ25（H9）内孔：
公差等级为IT6～IT8，表面粗糙度为Ra2.5，采用钻孔→扩孔钻钻孔→精铰的加工方法，并倒1×45°内角。
5、钻Φ8（H7）内孔：
公差等级为IT6～IT8,表面粗糙度为Ra2.5，采用钻孔→粗铰→精铰的加工方法。
（四）、确定工艺路线
1、工艺路线方案一：
铸造
时效
涂底漆
工序Ⅰ：
精铣宽度为Ф40mm的上平台和宽度为30mm的平台
工序Ⅱ：
精铣Ф40mm的下底面，保证Ф40mm高度
工序Ⅲ：
精铣宽度为Φ30mm的凸台表面
工序Ⅳ：
钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。
工序Ⅴ：
扩孔钻钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф24.8mm。
工序Ⅵ：
铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25（H9）。
工序Ⅶ：
钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。
工序Ⅷ：
粗铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到9.96mm。
工序Ⅸ：
精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。
工序Ⅹ：
钻、粗、精铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）。
工序Ⅺ：
检验入库。
2、工艺路线方案二：
铸造
时效
涂底漆
工序Ⅰ：
精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。
工序Ⅱ：
精铣宽度为Φ30mm的凸台表面
工序Ⅲ：
钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。
工序Ⅳ：
钻2×Ф8（H7）的小孔使尺寸。
工序Ⅴ：
扩孔钻钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф24.8mm。
工序Ⅵ：
铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25（H9）。
工序Ⅶ：
钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。
工序Ⅷ：
粗铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到9.96mm。
工序Ⅸ：
精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。
工序Ⅹ：
粗铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。
工序Ⅺ：
精铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）。
工序Ⅻ：
检验入库。
（五）：
工艺方案的比较和分析：
上述两种工艺方案的特点是：
方案一是根据宽度为40mm的上下肩面作为粗基准，Ф25（H7）孔作为精基准，所以就要加工Ф25孔时期尺寸达到要求的尺寸，那样就保证了2×Ф8小孔的圆跳动误差精度等。
而方案二则先粗加工孔Ф25，而不进一步加工就钻Ф8（H7），那样就很难保证2×Ф8的圆度跳动误差精度。
所以决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。
（六）：
选择加工设备及刀、量、夹具
由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以采用通用机床为主，辅以少量专用机床。
其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。
工件在各级床上的装卸及各机床间的传送均由人工完后。
精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。
考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X5012立式升降铣床（参考文献：
机械工艺设计手册，主编：
李益民，机械工业出版社出版社），刀具选D=50mm的套式面铣刀（参考文献：
机械工艺设计手册，主编：
李益民，机械工业出版社出版）、专用夹具、专用量具和游标卡尺。
精铣宽度为Φ30mm的凸台表面。
采用X5012立式升降铣床，刀具选D=50mm的套式面铣刀，专用夹具、专用量检具和游标卡尺。
钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。
采用Z550型钻床，刀具选莫氏锥柄麻花钻（莫氏锥柄2号刀）D=23mm，专用钻夹具，专用检具。
扩孔钻钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф24.8mm。
采用立式Z550型钻床，刀具选D=24.7mm的锥柄扩孔钻（莫氏锥度3号刀），专用钻夹具和专用检具。
铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25（H9）。
采用立式Z550型钻床，刀具选D=25mm的锥柄机用铰刀，并倒1×45°的倒角钻用铰夹具和专用检量具。
钻2×Ф8（H7）的小孔使尺寸达到7.8mm。
采用立式Z518型钻床，刀具选用D=7.8mm的直柄麻花钻，专用钻夹具和专用检量具。
钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到Φ9.8mm。
采用立式Z518型钻床，刀具选用D=9.8mm的直柄麻花钻，专用的钻夹具和量检具。
粗铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ9.96mm。
采用立式Z518型钻床，刀具选用D=10mm的直柄机用铰刀，专用夹具和专用量检具。
精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。
采用立式Z518型钻床，选择刀具D=10mm的精铰刀，使用专用夹具和量检具。
粗铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ7.96mm。
采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm直柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量检具。
精铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）。
采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm的直柄机用铰刀，使用专用的夹具和专用的量检具。
（参考资料和文献均来自：
机械工艺设计手册，主编：
李益民，机械工业出版社出版）
（7）：
确定切削用量
工序1：
精铣Φ40顶面。
1、加工条件
工件材料：
灰铸铁，精密熔模铸件。
加工要求：
精铣Φ40上顶面，保证侧底面到Φ40mm底面
mm。
机床：
X5012立式铣床（查《机械制造工艺手册》）。
刀具：
根据机械加工工艺师手册，选择套式面铣刀，精铣Φ30凸台面，铣刀直径可根据铣削深度
、铣削速度
、进给量
，按一下公式计算确定：
精铣平面选用
=0.1~1mm，选
=1mm，
=40mm由于铸件加工余量（+1.8mm），查《金属机械加工工艺员手册》，精度为E。
套式面铣刀：
D=（1.4~1.6）aw=56~64
式中：
D为铣刀直径，
为铣削宽度。
根据表21.2，端铣刀直径选择50mm，根据表21.4套式面铣刀规格（GB1115-85），齿数Z=14。
2、铸造件在表面粗糙度许可的要求下，通过一次精铣就能达到尺寸要求，故一次进行铣削。
此时，在确定好铣削量的同时，使刀尖避开工件表面的铸硬度，精铣
=1mm,，一次加工成形。
3、进给量的选择
查金属切削手册，套式面铣刀铸造件的进给量精铣
=0.2mm/r。
4、切削速度
查金属切削手册，由于精铣铸造件时，切削负载和载荷加小，故V应取较大值。
精铣20m/min。
5、铣刀直径和工作台的进给量
查金属切削手册，D=50mm则
精铣：
=1000*20/3.14*50=127.38r/min，取
=130r/min
按机床X5012立式升降铣床选取n=130r/min
V=3.14*50*130/1000=20.14m/s
当nw=130r/min时，工作台的每分钟的进给量
，
=
*Z*
=0.2*14*130=364m/min
6、切削工时
查《金属切削手册》，选
精铣
2、夹具设计
（1）定位基准的选择
由零件图可知，精铣铣Φ40上顶面要以其底面和Φ40外轮廓作为定位基准，用固定V型块和移动V型块对工件进行夹紧，采用手动夹紧螺钉夹紧。
（2）切削力及夹紧力计算
刀具：
高速钢套式面铣刀，Φ40mm，z=14
主切削力：
水平进给分力：
计算夹紧力时考虑到安全系数
因采用两个V型块夹紧，所以为防止工件移动，理论夹紧力为
其中，
因为螺钉M16的许用夹紧力为10300N，故本夹具可安全工作。
参考文献
[1]王秀伦，边文义等.机床夹具设计.北京：
中国铁道出版社，1984.
[2]孙巳德.机床夹具图册.北京：
机械工业出版社，1983.
[3]孟少农.机械加工工艺手册第2卷.北京:
机械工业出版社，1991.
[4]张耀宸.机械加工工艺设计手册.北京:
航空工业出版社，1987.
[5]杨昂岳.，邹湘军等.机械制造工程学.长沙:
国防科技大学出版社，2004.
[6]彭如恕，周荣安等.现代工程制图.北京:
国防工业出版社，2006.
[7]寇尊权，王多.机械设计课程设计.北京:
机械工业出版社，2008.
[8]杨叔子.机械加工工艺师手册.北京:
机械工业出版社，1997.
[9]谢铁邦，李柱等.互换性与技术测量.武汉:
华中科技大学出版社，2008.
[10]上海柴油机厂工艺设备研究所.金属切削机床夹具设计手册.北京:
机械工业出版社，1984.
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