支撑轴零件加工工艺规程及削边加工夹具设计机电学院学位论文

安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）支撑轴零件加工工艺规程及削边加工夹具设计摘 要 通过对零件的整个生产过程的研究，能提高实际工作能力，并能将所学的知识运用到实际工作当中，同时还可以培养学习利用软件辅助设计的能力。分析联锁汽缸支撑轴的工艺性，确定毛坯和各表面的加工方法，拟定零件的机械加工工艺路线，选择各加工工序的合理的切削用量，计算各工序的时间定额，确定削边加工的定位和夹紧方案，选择设计定位元件、夹紧装置夹具体以及其他元件，计算定位误差和对刀误差、夹紧力以及对相关零件的刚度进行校核，对夹具各零件进行三维造型和装配，实现夹具装配工作过程的仿真。 通过改变夹具的设计方案是能提高生产力的，此方法的应用，及提高了零件的生产力，有保证了零件的加工质量，是成本进一步缩小、更具有经济性。关键词：工艺；夹具；定位；误差 TheDesignofProcessingPlanningandFixtureDesignforCuttingEdgeofInterlockCylinderSupportShaftAbstractThroughtheentireproductionprocessonthepartofthestudy,toimprovethepracticalabilitytowork,andcanapplytheknowledgelearnedinpracticalwork,butalsocanlearntousetrainingsoftware-aideddesigncapabilities.Interlockingofthecylindersupportshafttotheprocessofdeterminingtherespectivesurfacesoftheblankandtheprocessingmethodtodrawthepartmachiningprocessroute,selecteachprocessingstepofcuttingareasonableamountoftimetocalculateeachstepfixed,processedtodeterminethepositioningofcuttingedgeandclampingscheme,selectadesignpositioningelement,theclampingdevicespecificfolder,andothercomponents,andtheknifepositioningerrorcalculationerror,theclampingforceandthestiffnessoftherelevantpartsbecheckedonthefixtureforthree-dimensionalmodelingofpartsandassemblies,achievefixtureassemblyandworkprocessesinthesimulation.Bychangingthefixturedesignsolutionistoincreasetheproductivity,theapplicationofthismethod,andtoimprovetheproductivityofparts,aguaranteedqualityofmachining,thecostscanbefurtherreduced,moreeconomical. Keywords:Technology,Fixture,Positioning,error- I - 目录 引 言6第1章绪论71.1 本设计的意义71.2研究现状和发展趋势71.3本设计的主要内容7第2章分析零件工艺性和毛坯的确定82.1零件的工艺分析82.2确定生产类型92.3确定毛坯的制造形式9第3章工艺规程设计113.1基准的选择113.2表面加工余量和加工方法的确定11表3-1加工余量及粗糙度表113.3工序的划分123.4工序顺序的安排123.5制定工艺路线12第4章切削用量、时间定额的计算134.1加工设备与工艺装备的选择134.2切削用量及基本时间的确定14第5章专用夹具设计215.1夹具的概述215.2问题的提出215.3定位方式和加紧方式215.4夹具结构225.5加工误差分析255.6切削力和夹紧力的计算255.7夹具设计及操作的简要说明25结论与展望25致谢27参考文献28附录28附录A附加图、表29附录B外文文献及其翻译30附录C主要参考文献的题录及摘要43插图清单图2-1 零件图8图2-2 毛坯图10图5-1 底板22图5-2 分度定位转盘22图5-3 挡板23图5-4 二维装配图23图5-5 三维装配图24图5-6 三维爆炸图24表格清单表2-1锻件尺寸表（mn）9表3-1加工余量及粗糙度表11表4-1CA6140主要参数13表4-2FX6045主要参数13表4-3M1320E主要参数13表4-4X5032主要参数13- V -引言机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。这就要求了加工工艺规程设计的进一步的发展，因此加工工艺的规程设计就开始更加普片，应用范围也更加的广泛，技术也更加的成熟。但是我国在这方面的发展依然存在不足，存在一些问题，很多技术需要引进。所以，在这方面我国依然需要不断地学习与发展。制造业是国民经济各部门科学技术进步的基础，而机械加工工艺直接制约着机械制造业的发展。机器制造工艺及其组织形式的发展趋势，在很大程度上取决于及其结构的发展方向及其技术应用特性。机器制造业的科学技术进步又将反映过来促进建立在计算机化和生产综合自动化基础上的、资源消耗少的新工艺的开发和应用。随着科学技术的进步，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高效率和低消耗率方向发展。现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。第1章绪论1.1 本设计的意义本课题为设计型课题，通过本课题的学习，根据所给的图纸和生产纲领，学会编制联锁汽缸支撑轴的加工工艺和设计削边加工的夹具，填写工艺文件，绘制夹具装配图和非标准件的零件图，并对夹具进行三维造型，实现装配过程和工件加工过程的仿真。通过做本课题的学习，能提高实际工作能力，并能将所学的知识运用到实际工作当中，同时还可以了解软件辅助设计的知识。1.2研究现状和发展趋势联锁气缸支撑轴是一种轴类零件，其主要要求是在铣床上完成铣键槽和削边加工，要求削边的位置不但是尺寸精度要求比较高，而且形位精度要求也比较高，此时又要保证工作效率，所以这个问题是比较麻烦的。在这种情况下就需要对该零件进行研究，通过对夹具的改造和设计，最终解决这个问题。机械加工工艺规程是各项生产准备工作的技术依据。在产品投入大批量生产以前，需要做大量的生产准备和技术准备工作，例如：厂房的改造或规划建设；设备的改造或新设备的购置和定做；关键技术的分析与研究；工装的设计制造或选购等。这些工作都必须根据机械加工工艺规程来展开。技术的储备和交流。工艺规程体现了一个企业的工艺技术水平，它是一个企业技术得以不断发展的基石，也是技术得以推广、交流的技术文件，所有的机械加工工艺规程几乎都要经过不断的修改和补充才能不断吸收先进经验，以适应技术的发展。在机械加工中，在机床上用来确定工件位置并将其压紧夹牢的工艺装备称为机床夹具。不仅单件小批量生产中需要它，成批大量生产更不可缺少。机床夹具是机床和工件之间的连接装置，能使工件相对于机床和刀具获得正确位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产率。机床夹具的性能好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，因此机床夹具设计是工艺设计及夹具设计中一项重要的工作，也是加工过程中最活跃的因素之一。1.3本设计的主要内容 本零件主要利用车床、磨床、铣床等进行加工，（1） 工艺规程设计，查阅相关资料，分析联锁汽缸支撑轴的工艺性，确定毛坯和各表面的加工方法，拟定零件的机械加工工艺路线，选择各加工工序的合理的切削用量，计算各工序的时间定额，并填写零件的加工工艺过程卡片和工序卡片；（2） 夹具设计，确定削边加工的定位和夹紧方案，选择设计定位元件、夹紧装置夹具体以及其他元件，计算定位误差和对刀误差、夹紧力以及对相关零件的刚度进行校核，并绘制夹具装配图和所有非标准零件的零件图。（3）仿真夹具的装配和工作过程，对夹具各零件进行三维造型和装配，实现夹具装配和工作过程的仿真。第2章分析零件工艺性和毛坯的确定 结构工艺性是指产品的结构是否满足优质、高产、低本制造的一种性质。零件结构工艺性的优、劣不是一成不变的，在不同的要求和生产条件下是可以变化的。在保证使用要求的前提下，为了优化产品的质量、提高生产率、降低材料消耗及生产成本等，在进行产品和零件设计时，一定要保证合理的工艺性。2.1零件的工艺分析零件的的二维图如图2-1所示。图 2-1 零件图零件的材料为45#钢，所有技术要求如下：1、 28+0.018 +0.002圆柱面的公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra1.6um；2、 36-0.02 -0.04圆柱面的公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra3.2um，相对于28+0.018 +0.002圆柱面的同轴度为0.01um。3、 500 -0.1圆柱面的公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra3.2um；4、 45-0.03 -0.1平面的公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra3.2um，要求平行度为0.06um，垂直度为0.06um；5、 两端面的公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra3.2；6、 8+0.06 +0.02的键槽的公差等级为IT9，键槽相对于轴线的对称度为0.08um；由以上分析可知，28+0.018 +0.002圆柱面和45-0.03 -0.1平面的要求精度最高，因此，采用先加工36-0.02 -0.04圆柱面，用它作为粗基准来加工28+0.018 +0.002圆柱面，然后使用专门的夹具来加工45-0.03 -0.1平面。2.2确定生产类型生产类型是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般将其分为单件生产、成批生产和大量生产三种类型。此联锁汽缸支承轴材料为45#钢，年产2000件，根据参考文献1中的P3-21得，该零件的生产类型为成批生产。在成批生产中，各工作地点分批轮流制造几种不同的产品，加工对象周期性重复。一批零件加工完以后，调整加工设备和工艺装备再加工另一批零件。所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。2.3确定毛坯的制造形式 毛坯的种类和质量对零件的加工质量、材料消耗、生产率、成本均有影响，而且还会影响零件的力学性能和使用性能。因此，选择毛坯种类和制造方法时，必须首先满足零件的力学性能和使用性能要求，同时希望毛坯和成品零件尽可能接近，以节约材料、降低成本。但这样又会造成毛坯制造难度增加、成本提高、为合理解决这个矛盾，选择毛坯时应重点考虑以下几个问题：零件的生产纲领；零件的性能要求；毛坯的制造方法及其工艺特点；零件形状与尺寸；现有生产条件。根据参考文献1P3-39确定毛坯的制造形式为锻造，选择模锻锻造类型；锻造的公差等级为普通级；锻件的形状复杂系数S，取S为S2级； (2-1)锻件质量：mf=0.49kg，毛坯质量：mn=1.132kg 带入原式=0.433 由于0.433介于0.32和0.63之间，故改零件的形状复杂系数S属S2级；锻件材质系数M,取M为M1（由于零件的最高含碳量小于0.65）；零件表面粗糙度Ra1.6um。从零件要达到的精度上考虑，锻造比较能保证其最终的加工要求。锻件的尺寸如表2-1所示：表2-1锻件尺寸表（mn）加工表面单边加工余量锻件尺寸允许误差28+0.018 +0.00223232+1.2 -0.436-0.02 -0.0424040+1.2 -0.4500 -0.125454+1.4 -0.4360 -0.123636+1.1 -0.5590 -0.126363+1.1 -0.515+0.1 021515+1.0 -0.4通过以上的计算可画出此零件的锻件毛坯图如图2-2图2-2 毛坯图第3章工艺规程设计3.1基准的选择 基准的选择是工艺规划设计中的重要工作之一；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；粗基准即用毛坯表面作的定位基准；精基准即用已经加工过的表面作的定位基准。3.1.1精基准的选择1)“基准重合”原则；2) “基准统一”原则；3) “互为基准”原则；4) “自基准”原则；5) 便于装夹原则 根据该该零件的技术要求和装配要求同时遵循基准重合和基准统一原则，选择以28+0.018 +0.002的轴线为精基准。3.1.2粗基准的选择 粗基准的选择应保证非加工面与加工面的位置关系，保证各加工表面余量的合理分配。应遵循以下原则：1） 余量分配原则；2） 位置关系原则；3） 便于工件装夹的原则；4） 粗基准一般不得重复使用的原则。本支撑轴零件以的50圆柱面作为粗基准。3.2表面加工余量和加工方法的确定3.2.1确定机械加工余量 根据参考文献1中的表3.2-2、表3.2-5、表3.2-25、表3.2-24和表3.2-62得，零件的各工序加工余量，各工序尺寸和公差，表面粗糙度等如表3-1所示表3-1加工余量及粗糙度表加工表面工序双边余量（mn）工序尺寸及公差（mn）表面粗糙度（um）粗半精精粗半精精粗半精精28+0.018 +0.00221.60.4300 -0.2128.40 -0.08428+0.018 +0.002Ra6.3Ra3.2Ra1.636-0.02 -0.0421.60.4380 -0.2536.40 -0.136-0.02 -0.04Ra6.3Ra3.2Ra1.6500 -0.122-520 -0.25500 -0.1-Ra6.3Ra3.2_45-0.03 -0.11.51-470 -0.1545-0.03 -0.1-Ra6.3Ra3.2_8+0.06 +0.0210.70.3 70 -0.157.70 -0.18+0.06 +0.02Ra6.3Ra3.2Ra1.6端面1.20.8-Ra6.3Ra3.2_3.2.2零件表面加工方法的选择 该零件的加工面有外圆、端面、平面、键槽等，使用的机床有车床、铣床、磨床等，根据参考文献2中的表2-2-2可得 由考文献1中的5.2-7可得，28+0.018 +0.002外圆柱面，公差等级为IT6级，表面粗糙度为Ra1.6um，需要粗车半精车磨削。 由考文献1中的5.2-7可得，36-0.02 -0.04外圆柱面，公差等级为IT6级，表面粗糙度为Ra3.2um，需要粗车半精车磨削。 由考文献1中的5.2-7可得，500 -0.1外圆柱面，公差等级为IT10级，表面粗糙度为Ra3.2um，需要粗车半精车。 由考文献1中的5.2-9可得，45-0.03 -0.1平面，公差等级为IT9级，表面粗糙度为Ra3.2um，需要粗铣精铣。 由考文献1中的5.2-9可得，键槽、键宽、槽深的公差等级为IT9和IT11级，表面粗糙度均为Ra3.2um，需要粗铣精铣。 由考文献1中的5.2-9可得，该零件的两端的端面，该零件端面为回转体端面，公差等级为IT9级表面粗糙度均为Ra3.2um，需要粗铣精铣。所以需要精车半精车。3.3工序的划分 为了减少工件的装夹次数，在一次装夹中可以加工许多表面，有利于保证各表面之间的相互位置精度，也可以减少机床的数量，相应地减少工人的数量和机床的占地面积，该零件加工采用工序集中原则。3.4工序顺序的安排 工件各表面的加工顺序，一般按照下述原则安排：先粗加工后精加工；先基准面加工后其它面加工；先主要表面加工后次要表面加工；先平面加工后孔加工。3.5制定工艺路线工艺过程，在生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使之成为成品或半成品的过程，称为工艺过程。它包括：毛坯制造，零件加工，部件或产品装配、检验和涂装包装等。其中，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸、表面质量和性能等，使其成为零件的过程，称为机械加工工艺过程。工艺过程的组成，机械加工工艺过程由若干个按顺序排列的工序组成，而工序又可依次细分为安装、工位和走刀等几个层次。 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，列出了连锁气缸支撑轴零件的工艺路线如下：工序10 铸造工序20 时效处理工序30 以500 -0.1mm外圆柱面及端面定位，粗车另一端面，粗车外圆28mm至300 -0.21mm及粗车外圆36mm至380 -0.25mm。工序40 以粗车后的28mm外圆柱及端面定位，粗车另一端面，粗车50mm外圆520 -0.25mm至。工序50 以粗车后的50mm外圆柱面及端面定位，半精车另一端面，半精车28mm的外圆柱面至28.40 -0.084mm,半精车36mm外圆柱面至36.40 -0.1mm。工序60 以半精车后的28mm外圆柱及端面定位，半精车另一端面，半精车外圆50mm至520 -0.25mm。工序70 以半精车后的50mm外圆柱面及端面定位，磨削28mm的外圆柱面至28+0.018 +0.002mm，磨削36mm外圆柱面至36-0.02 -0.04mm及倒角。工序80 以精车后的36mm外圆柱面及端面定位，粗铣470 -0.15mm平面至45-0.03 -0.1mm。工序90 以精铣36mm外圆柱面及端面定位，粗铣键槽至70 -0.15mm。工序100 以精车后的36mm外圆柱面及端面定位，精铣45mm平面至45-0.03 -0.1mm。工序110 以精车后的36mm外圆柱面及端面定位，精铣键槽平面至8+0.06 +0.02mm。工序120 去毛刺。工序130 检查。第4章切削用量、时间定额的计算4.1加工设备与工艺装备的选择4.1.1机床的选择 根据不同的工序选择不同的机床，工序30到工序60所用的机床为车床，根据工序步数和生产批量，选用卧式车床就能满足要求，该零件外廓尺寸不大，精度要求适中，表面粗糙度要求较高，故选用CA6140型卧式车床即可满足要求。如下表4-1CA6140的主要参数。表4-1CA6140主要参数回转直径（mm）主轴转速（r/min）功率（kw）400正转24级反转12级7.5101400141580 根据参考文献1中的表2.1-1可得，工序80和工序100用的是铣床加工，根据加工精度和表面粗糙度，选用卧式升降台铣床FX6045。如下表4-2FX6045主要参数。表4-2FX6045主要参数工作台面积（宽长）工作台T形槽（槽数-宽度*工作台承载工件最大重量:工作台行程（纵向/横向/垂向）主轴转速主轴中心线到工作台面离5001800mm6-1863mm1500Kg1330/360/630mm18级35.5-1800r/min45-675mm 工序70的机床选择为磨床，根据表面粗糙度、加工精度、加工批量等，选择外圆磨床M1320E。如下表4-3M1320E主要参数。表4-3M1320E主要参数最大可磨直径最小可磨直径最大可磨长度为砂轮规格（外径宽度内径）砂轮电动机功率200mm8mm500mm750mm40050203mm4kw工序90和工序110所用的机床为铣床，由于这两道工序为铣键槽，根据加工要求可知，选择的铣床为立式升降台铣床X5032。如下表4-4X5032主要参数。表4-4X5032主要参数工作台的工作面积（宽长）主轴转速主轴转速级数主轴电动机功率3201250mm301500r/min18级7.5kw4.1.2刀具的选择 由GB5343.11985和GB5343.21985可得，在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀，加工钢质零件采用YT类硬质合金车刀，该零件是钢类零件，所以应采用YT类硬质合金车刀，一般粗加工用YT5硬质合金车刀，半精加工用YT15硬质合金车刀，精加工用YT30硬质合金车刀，为提高生产率及经济性应选用可转位车刀。 由参考文献1中的表2.1-19得，选择铣平面的铣刀为高速钢、细齿的三面刃铣刀，键槽所用铣刀选用立式键槽铣刀。4.2切削用量及基本时间的确定 切削用量包括背吃刀量ap、进给量f、切削速度v。一般先确定背吃刀量和进给量再确定切削速度。4.2.1工序30的切削用量及基本时间的确定切削用量的确定，本工序为粗车端面、外圆柱面，因为加工材料为45#钢、锻件，所以机床为CA6140型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘。确定粗车外圆柱面36mm的切削用量，所选刀具为YT5硬质合金可转为车刀；由于CA6140车床的中心高为200mm，故选刀杆尺寸BH=1625mm，刀片厚度为4.5mm，选择车刀几何形状为卷销槽倒棱型；前角r0=120,后角0=60，Kr=900，Kr=100，s=00，=10。以上由参考文献1中的表1。1-20可得。 确定背吃刀量ap:粗车双边余量2mm，显然，ap为单边余量，=1mm。 确定进给量f：由参考文献1中的表1.1-47可得，f=0.5mm/r。 确定切削速度v：由参考文献1中的表1.1-46可得，v的取值范围为4080m/min，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。切削速度的修正系数：ktv=1.15,kmv=1.0,ksv=0.8,kfz=0.65。机床主轴的转速为：N= （4-1）式中 N车床主轴转速，r/min； 切削速度，m/min； 直径，mm。带入原式= =478r/min 按CA6140车床说明书选取实有的机床主轴转速450r/min,故实际切削速度为：V= （4-2）式中 n：主轴转速，r/min d：直径，40mm带入原式=m/min=56.5m/min 校核机床功率，由参考文献1中的表1.1-57可得，取Fc=1500NPm= (4-3)式中 Fc：主轴力，N V：主轴实际速度，m/min 带入原式=1.4KM 由前面已知条件知：CA6140车床主轴的电动机的功率PZ=7.5KW,取机床传动效率m=0.8则， （4-4）式中 Pm：主轴效率，kw m;机床传动效率,0.8带入原式=kw=1.75kwPZ=7.5KW 其中的主要系数：CFZ=2650，XFZ=1.0，YFZ=0.75，nFZ=-0.15校核结果表明，机床功率是能满足生产需求的。 校核结果表明，机床功率是能满足生产需求的。故最后确定切削用量为：ap=1mm，f=0.4mm/r,vc=56.5m/min。 基本时间的确定：确定粗车外圆36mm的基本时间， TJ1= （4-5） 其中l=36mm，l1=+(23),Kr=90o,经计算得，l1=2mm，l2=0，l3=0，f=0.4mm/r，n=7.5r/s，i=1。TJ1=13s 确定粗车外圆28mm的基本时间，Tj2=其中l=15mm，l1=+(23),Kr=90o,经计算得，l1=3mm，l2=3mm，l3=0，f=0.4mm/r，n=7.5r/s，i=1。Tj2=7s确定粗车端面的基本时间，L=+l1+l2+l3 （4-6）其中d=30mm，l1=+(23),Kr=90o,经计算得，l1=3mm，l2=3mm，l3=0，f=0.4mm/r，n=7.5r/s，i=1。TJ3=7s综上所述，完成工序30所需的基本时间为，TJ=TJ1+TJ2+TJ3=27s4.2.3工序50的切削用量及基本时间的确定 切削用量的确定，本工序为半精加工（车端面、外圆等），因为加工材料为45#钢、锻件，所以机床为CA6140型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘。确定半精车外圆36mm的切削用量，所选刀具为YT15硬质合金可转为车刀，由于CA6140车床的中心高为200mm，故选刀杆尺寸BH=1625mm，刀片厚度为4.5mm，选择车刀几何形状为卷销槽倒棱型；前角r0=120,后角0=80，Kr=900，Kr=150，s=00，=1mm。以上由参考文献1中的表1。1-20可得。 确定背吃刀量ap:粗车双边余量1.6mm，显然，ap为单边余量0.8mm。 确定进给量f：由参考文献1中的表1.1-48可得，f=0.4mm/r。 确定切削速度v：由参考文献1中的表1.1-46可得，v的取值范围为4080m/min，取v=70m/min,车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。切削速度的修正系数：ktv=1.15,kmv=1.0,ksv=0.8,kfz=0.65。机床主轴的转速为：N=586.7r/min按CA6140车床说明书选取实有的机床主轴转速560r/min,故实际切削速度为：V=m/min=66.8m/min故最后确定切削用量为：ap=0.8mm，f=0.4mm/r,vc=66.8m/min。基本时间的确定：确定半精车车外圆36mm的基本时间，TJ1=其中l=36mm，l1=+(23),Kr=90o,经计算得，l1=2mm，l2=0，l3=0，f=0.4mm/r，n=9.3r/s，i=1。TJ1=11s确定半精车外圆28mm的基本时间，Tj2=其中l=15mm，l1=+(23),Kr=90o,经计算得，l1=3mm，l2=3mm，l3=0，f=0.4mm/r，n=9.3r/s，i=1。Tj2=7确定半精车端面的基本时间， L=+l1+l2+l3其中d=30mm，l1=+(23),Kr=90o,经计算得，l1=3mm，l2=3mm，l3=0，f=0.4mm/r，n=7.5r/s，i=1。TJ3=6s综上所述，完成工序30所需的基本时间为，TJ=TJ1+TJ2+TJ3=24s4.2.4工序60的切削用量及基本时间的确定 切削用量的确定，本工序为半精车端面、外圆柱面，因为加工材料为45#钢、锻件，所以机床为CA6140型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘。确定粗车外圆柱面50mm的切削用量，所选刀具为YT5硬质合金可转为车刀；由于CA6140车床的中心高为200mm，故选刀杆尺寸BH=1625mm，刀片厚度为4.5mm，选择车刀几何形状为卷销槽倒棱型；前角r0=120,后角0=60，Kr=900，Kr=100，s=00，=10。以上由参考文献1中的表1。1-20可得。 确定背吃刀量ap:粗车双边余量1.6mm，显然，ap为单边余量，ap=0.8mm。 确定进给量f：由参考文献1中的表1.1-47可得，f=0.4mm/r。确定切削速度v：由参考文献1中的表1.1-46可得，v的取值范围为4080m/min，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min切削速度的修正系数：ktv=1.15,kmv=1.0,ksv=0.8,kfz=0.65。机床主轴的转速为：N=328r/min按CA6140车床说明书选取实有的机床主轴转速450r/min,故实际切削速度为：V=m/min=65.3m/min故最后确定切削用量为：=0.8mm，f=0.4mm/r,=65.3m/min。基本时间的确定：确定半精车外圆50mm的基本时间，TJ1=其中l=36mm，l1=+(23),Kr=90o,经计算得，l1=2mm，l2=0，l3=0，f=0.4mm/r，n=5.25r/s，i=1。TJ1=6s确定半精车端面的基本时间，L=+l1+l2+l3其中d=50mm，d1=0,l1=+(23),Kr=90o,经计算得，l1=3mm，l2=3mm，l3=0，f=0.4mm/r，n=7.5r/s，i=1。TJ2=12s综上所述，完成工序60所需的基本时间为，Tj=Tj1+Tj2=6+12=18s4.2.5工序70的切削用量及基本时间的确定 切削用量的确定，本工序为磨削36mm和28mm外圆柱面，使其精度达到技术要求。采用刚玉类、光滑外圆面的平行砂轮。确定粗车外圆柱面36mm和28mm外圆柱面的切削用量，根据参考文献1中的表5.5-8可得，工件速度为10m/min,进给量为0.5mm/r，背吃刀量为0.02mm。4.2.6工序80的切削用量及基本时间的确定切削用量的确定，确定每齿进给量，根据参考文献1中的表2.1-71，FX6045铣床的主电动机功率为15KW，工艺系统刚性为中等，细齿盘铣刀加工钢料，查的每齿进给量af=0.150.25mm/z，现af=0.15mm/z。选择铣刀磨钝标准及耐用度，根据参考文献1中的表2.1-75可得，用高速钢盘铣刀粗加工钢料，铣刀刀齿后刃面最大磨损量为0.6mm，铣刀直径d=80mm，耐用度T=120min，由参考文献1中的表2.1-76可得。确定切削速度和工作台每分钟进给量vf，根据参考文献1中的表2.1-77中的得， V=N=110.8r/min根据FX6045型卧式铣床主轴转速表，选择转速n=112r/min，则实际切削速度为V=m/min=28m/min工作台每分钟进给量为Vf=269mm/min 根据FX6045型卧式铣床工作台的进给量，选择=315mm/min，则实际的每齿进给量为综上所述，ap=4mm，af=0.176mm/z,vc=28m/min。vf=315mm/min基本时间的确定，确定粗铣平面的基本时间：其中l1=7.2s故，完成工序80所需的基本时间为=364.2.7工序90的切削用量及基本时间的确定 首先可以确定背吃刀量ap=4mm,根据参考文献1中的表2.1-96可得，此工序的铣削速度v=1214m/min,每齿的进给量af=0.013mm/齿。 根据参考文献1中的表2.1-77中的公式得，N=546r/min根据立式升降台铣床X5032的主要技术参数，取n=600r/min，则实际切削速度为V=m/min=13m/min工作台每分钟进给量为Vf =31.2mm/min 根据立式升降台铣床X5032的主要技术参数，取vf=37.5mm/min则实际的每齿进给量为综上所述，ap=4mm，af=0.015mm/z,vc=13m/min。vf=37.5mm/min基本时间的确定，确定粗铣键槽的基本时间：=29s4.2.8工序100的切削用量及基本时间的确定切削用量的确定，确定每齿进给量，根据参考文献1中的表2.1-71，FX6045铣床的主电动机功率为15KW，工艺系统刚性为中等，细齿盘铣刀加工钢料，查的每转进给量f=0.51.2mm/z，现取af=0.5mm/z。则可以确定每齿的进给量af,=0.03mm/z 选择铣刀磨钝标准及耐用度，根据参考文献1中的表2.1-75可得，用高速钢盘铣刀粗加工钢料，铣刀刀齿后刃面最大磨损量为0.25mm，铣刀直径d=80mm，耐用度T=120min，由参考文献1中的表2.1-76可得。确定切削速度和工作台每分钟进给量，根据参考文献1中的表2.1-77中的公式得，V=0.75r/minN=231r/min根据FX6045型卧式铣床主轴转速表，选择转速n=224r/min，则实际切削速度为V=m/min=0.94m/min工作台每分钟进给量为Vf =108mm/min 根据FX6045型卧式铣床工作台的进给量，选择vf=125mm/min，则实际的每齿进给量为综上所述，ap=1mm，af=0.035mm/z,vc=56.4m/min。vf=125mm/min基本时间的确定，确定粗铣平面的基本时间：其中l1=7.2s故，完成工序80所需的基本时间为=88s4.2.9工序110的切削用量及基本时间的确定 首先可以确定背吃刀量ap=4mm,根据参考文献1中的表2.1-96可得，此工序的铣削速度v=1214m/min,每齿的进给量af=0.013mm/齿。根据参考文献1中的表2.1-77中的公式得，N=478r/min根据立式升降台铣床X5032的主要技术参数，取n=475r/min，则实际切削速度为V=m/min=0.94m/min工作台每分钟进给量为Vf =24.7mm/min 根据立式升降台铣床X5032的主要技术参数，取vf=30mm/min则实际的每齿进给量为综上所述，ap=4mm，af=0.035mm/z,vc=13m/min。vf=37.5mm/min基本时间的确定，确定精铣键槽的基本时间：=35s第5章专用夹具设计5.1夹具的概述 在机床上加工工件时，为了使工件在该工序所加工的表面能达到图样规定的尺寸、几何形状以及与其他表面间的相互位置等技术要求，在开动机床进行加工前，必须首先将工件装好夹牢。机械加工中，在机床上用以确定工件位置并将其加紧的工艺装备称为机床夹具。一般情况下机床夹具的功用有下列几点。1）保证被加工表面的位置精度。采用夹具装夹工件，可以准确确定工件与刀具、机床之间的相对位置，因而能比较可靠、稳定地获得较高的位置精度。2）提高劳动生产率。采用夹具后，可以省去对工件的逐个找正和对刀，使辅助时间显著减少。另外，用夹具装夹工件，比较容易实现多件、多工位加工，以及使机动时间与辅助时间重合等。当采用机械化、自动化程度较高的夹具时，可进一步减少辅助时间，从而可以大大提高劳动生产率。3）扩大机床的适用范围。在机床上配备专用夹具，可以是机床适用范围扩大。4）降低对工人的技术要求和减轻工人的劳动强度。 机床夹具的分类，随着机械制造业的发展，机床夹具的种类不断的增加，出现了许多新颖的夹具结构。按夹具的使用范围和使用特点，机床夹具可以分为以下几类。1）通用夹具，通用夹具是指结构、尺寸已规格化，具有一定通用性，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。2）专用夹具，专用夹具是针对某一个工件的某道工序加工要求而专门设计、制造的专用装置。3）可调夹具，可调夹具是根据待加工的零件结构相似、尺寸不同的特点而专门设计制造的一种夹具。4）组合夹具，组合夹具是用一套预先制造好的标准元件及合件组装成的专用夹具。5）自动线夹具，自动线夹具用于大批生产的自动生产线中。自动线夹具一般分为两类：一类为工位固定式夹具，又称随机夹具，一般与专用机床夹具相似；另一类为随行夹具，适用于工件形状复杂而又无良好定位基面或输送基面的情况下。5.2问题的提出如果用普通的铣床上的转盘和三爪卡盘夹紧安装工件进行加工，但行位精度比较难保证。所以普通卧式铣床上用常规的加工方法对连锁气缸支撑轴削边加工，则较难保证加工质量，也无法完成生产任务。为了提高效率，设计制造一种普通铣床夹具，使用V型块定位，使用转盘进行多工位加工，从而提高加工效率，保证了工件的形位精度。5.3定位方式和加紧方式联锁气缸支撑轴零件的材料为45#。联锁汽缸支承轴零件除按要求完成车工工序、铣削宽为8+0.06 +0.02mm、宽25mm的键槽外，剩下的就是铣削尺寸为45-0.03 -0.145-0.03 -0.1的四个面。铣削联锁汽缸支撑轴零件两组宽为45-0.03 -0.1mm平行面时，在每一个工位上采用直径110mm、宽为10mm、内孔直径为27mm的三面刃盘铣刀铣键槽。工件以外圆、底端面以及在每个V型块上面安装的轴向定位销进行定位，限制了工件的六个自由度。其中V型块限制了Z轴的移动与转动、Y轴的移动与转动；分度转盘则限制了Z轴的移动，安装在V型块上面的轴向定位销则限制了Z轴的转动。将元件定位好后，为保证零件的加工稳定性，使用夹紧机构使其稳定，此夹紧机构由活结螺栓和挡板组成。5.4夹具结构5.4.1夹具体的设计 夹具体当中有两个突出导向定位键直接与普通卧式铣床T型槽配合连接，其零件图如图5-1所示，图5-1 底板5.4.2分度定位转盘的设计 分度定位转盘是利用自身凸台与底板圆孔精密配合，其零件图如图5-2所示，图5-2 分度定位转盘5.4.3挡板的设计通过挡板与活结螺栓的连接，组成夹紧机构。其零件图如图5-3所示，图5-3 挡板5.4.4夹具总装图的设计二维总装图如图5-3所示，三维总装图如图5-4所示，三维爆炸图如图5-5图5-4 二维装配图图5-5 三维装配图图5-6 三维爆炸图5.5加工误差分析 联锁气缸支撑轴用V型块定位，在整个加工过程中主要是保证加工平面的平行度和垂直度；由对刀块相对于定位中心的尺寸精度公差是0.026mm，有已知条件至平行度和垂直度的公差是0.06mm，此公差大于0.026mm，因此，此加工夹具的加工方案能满足精度要求。5.6切削力和夹紧力的计算5.6.1切削力的计算由文献1表1-2-7得，x铣削的切削力的计算公式：Ff= （5-1）由前文可得，D=12mm，0.316mm/r=，由文献1表1-2-8得，修正系数Kp=()0.75,即Kp=()0.75=0.75即Fj=2680N 5.6.2夹紧力的计算 由文献1得，根据工件受切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安数作为实际所需夹紧力的数值。即： Wk=WK (5-4)式中Wk实际所需夹紧力(N)；W在一定条件下，由静力平衡计算出的理论夹紧力(N)；K安全系数。安全系数K可按下式计算： 即K=1.794，取K=2.5。所以Wk=2233N由文献1取o=0.9,即Wo=Wk=2233=2627 (5-7)参考文献1表1-2-24可知M10的螺栓许用夹紧力为3924N，故选用M16螺栓完全符合要求。5.7夹具设计及操作的简要说明 整个夹具由夹具体、分度转盘、V型块、夹紧机构组成，首先分度转盘由凸台与夹具体相连接，通过T型螺栓和手拉式定位销进行定位和夹紧，然后将V型块通过螺栓和圆柱销固定在分度转盘上，再将工件定位在分度转盘和V型块上，最后将夹紧机构固定在分度转盘上，对工件进行夹紧。当工件定位好后，通过扭紧活结螺栓上的螺母对工件进行加紧，然后进行削边加工，当加工完一边后，松开T型螺母，拉起手拉式定位器，转动分度转盘90o，然后放下手拉式定位销，扭紧T型螺母；当工件加工完成后，松开活结螺栓上的螺母，取出工件，然后重复上面的工作。 结论与展望结论 对于此课题，第一部分主要是制造毛坯，然后加工毛坯，因此就要确定加工余量，选择机床、刀具，确定定位方案等，最终完成工艺过程卡和工序卡；第二部分是在第一部分完成的基础上进行的，要确定削边加工的夹具设计，而这种设计是多工位的夹具设计，对于这个问题，是一种加工精度与生产效率的问题，这就要参考大量的资料去解决它。第三部分是装配与仿真。展望 虽然此课题的任务基本完成，由于能力不足，没有经验，时间不足，完成的质量是不足的，还有很大的空间可以加以改建，尤其对于夹具一块，可能不是很完善，精度和效率还是有待提高，文中定有不足和错误之处，请各位老师给予指正和教导，本人表示深深的谢意。致谢 首先，我要感谢我的指导老师赵敏老师，老师对学生的影响将影响其一生，我想在整个毕业设计的过程中，赵老师的为学之道将让我终生受益。在整个课程设计期间，给予了我悉心的指导，她会每周最少见一次面，检查你是否在校，检查你的设计进度，检查你的设计质量，指出不足，告诉你你讲怎么做等等。在课外时间，当我们在毕业设计和绘图中遇到问题时，老师都会在百忙之中抽出足够的时间为我们答疑解难，向朋友一样与我们讨论设计方案。赵老师严谨的治学态度，科学的思维方式和精益求精的工作作风使我受益匪浅，是我以后学习和工作中的好榜样。正是在老师的指导下，我的毕业设计才能顺利进行，这篇论文才得以顺利完成。 其次，还要感谢我的同学，同学的帮助使我更快的完成了工作任务，更重要的是我们能够在一起交流，让我们的知识相互融合，补偿了自己的不足，感觉这就是一种快乐，更加的明白沟通在任何时刻都非常重要。最后，感谢学校给我们提供这次难得的学习锻炼的机会，为我们提供大量可供参考的文献。本次毕业设计中注意到一些课本中不能引起注意的细枝末节，提高了重视，通过这次毕业设计，是我对大学所学的知识有了一次全面的综合运用，也学到了许多没涉及的知识，尤其在利用手册等方面，对今后毕业后的工作都有很大的帮助。 致谢人：2015年 月 日参考文献1王先逵.机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，20062成大先.机械设计手册M.北京：化学工业出版社，20083博创设计坊.PRO/ENGINEERWildfire4.0机械设计实例教程M.北京：清华大学出版社，20084黄伟九.刀具材料速查手册M.北京：机械工业出版社,20105邓晋昌，李树清.四工位多铣刀铣削夹具J.工业科技，2011，40（4）：46-496余强，周京平.Pro/E机械设计与工程应用精选50例M.北京：清华大学出版社，20077李雷，黄恺，高奇.Pro/E产品装配与机构仿真M.北京：化学工业出版社，20098朱辉，唐保宁，陈大复.画法几何及工程制图M.上海：上海科学技术出版社，20039赵雪松，任小中，赵晓芬.机械制造技术基础M.武汉：华中科技