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本科毕业设计(论文)题目： 方套机械加工工艺及其夹具设计 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013年4月方套的机械加工工艺及其夹具设计 摘 要本次设计内容主要是机械加工工艺，工程材料应用，机床夹具设计及金属切削机床等多方面知识。方套零件的设计主要是由零件加工工艺设计，工序设计和其机床专用夹具设计组成。加工工艺设计主要对零件的作用和零件的工艺分析，设计出其毛坯结构。再由其基面粗基准和精基准的选择来制定出工艺路线，从而确定零件机械加工余量及工序尺寸和切削用量及基本工时。最后进行零件专用夹具，定位分析及基准的选择和切削力和夹紧力的计算以及定位误差分析，从而确定定位元件、加紧元件、机床链接部分和夹具体来设计出夹具。本文主要围绕方套夹具设计为中心，在分析生产零件的基础上设计制造工艺，针对方套的加工工艺确定夹具设计方案。在设计合理，符合工程实际的基础上，设计了1套夹具，并绘制夹具装配图及零件图，完成毕业设计。关键词：方套、加工工艺、夹具、夹具设计全套图纸，加153893706IIISquare Sleeves Machining Process And Its Fixture DesignAbstractThe design content mainly by mechanical processing technology, application of engineering materials, tooling and fixture design of metal cutting machine tool and so on.Fixture design process design and fixture design of the machine tool. Process analysis of machining process design of the main role of parts and components, design the billet structure. From its base and benchmark crude benchmarks choice to develop process, so as to determine the parts machining allowance and the process dimensions and cutting parameters and the basic working hours. The last part of special fixture, positioning analysis and selection of reference and cutting force and clamping force calculation and positioning error, so as to determine the positioning element to element, machine tool, clamp to link part and fixture design. This paper mainly focuses on the sets of fixture design as the center, the design and manufacturing process based on the analysis of production parts, design scheme of the fixture for processing sleeve. On the basis of reasonable design, accord with the actual engineering, 3 sets of fixture design, fixture and assembly drawings and parts drawing, completed the graduation design. Keywords：Square Sleeve, Processing technic,Fixture , Fixture designIV目 录Square SleevesIII1 绪 论11.1 概述11.2 夹具的研究意义11.3 夹具的相关研究现况11.4 本课题的主要研究内容32零件分析42.1 零件的生产类型及生产纲领42.2 零件作用分析42.3 零件的工艺分析42.4 确定毛坯的成形方法52.5 确定锻件工艺方案62.6 确定锻造工艺参数63 机械加工工艺规程设计83.1 基面的选择83.2 确定机械加工余量及工序尺寸113.3 确定切削用量及基本工时164 铣30方槽夹具设计294.1定位分析及基准的选择294.2切削力及夹紧力的计算294.3定位误差分析304.4夹具设计及操作的简要说明315 结 论33参考文献34致 谢35西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）1 绪 论1.1 概述 在机械加工制造过程中,用来固定加工对象,使其占有正确的位置,以便接受施工、检测的装置,都可统称为“夹具”。夹具的发展历程,大约可以分为三个阶段:第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上,这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具,使得加工过程进一步提高效率和趋于完善;第二阶段,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要用于工件的定位和夹紧;第三阶段表现为夹具与机床的结合,夹具作为机床的一部分,成为机械加工任务的加工设备,而任务单的开工时间则根据定单下达日期、任务单计划入库日期、相关的工艺信息以及各加工单元的当前加工计划来统一决定。它主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。工件的工艺分析及夹具设计是工艺工程师必备的专业素质。通过完成毕业设计，可以使设计者掌握机械加工的流程，为成为合格工艺工程师打下良好的基础15。1.2 夹具的研究意义随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求相应提高。为了适应不同行业的需要和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。夹具的通用性直接影响其经济性，采用模块、组合式的夹具系统只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济使用才有推广的价值58。1.3 夹具的相关研究现况 近几十年来, 夹具的基本组成部分虽无明显变化, 但对夹具设计的要求却不断提高。机械加工中的工装水平往往代表一个国家的工艺水平。据统计, 在大型工业企业中, 采用的工装很多, 有的甚至多达上万种。一般生产一辆轿车大约需4000 件, 夹具及紧固件7500 件。设计每套夹具需12 小时, 制造需58 小时。这仅是一个平均数字。对于单个夹具的设计与制造, 以及中小企业的生产, 需要的时间则更长。夹具在新产品研制过程中, 对缩短研制周期起着重要作用。根据我国机械工业的现有水平, 生产准备周期一般要占整个研制周期的5070%, 而工艺装备的设计装备周期又占生产装备周期的5070%, 其中工艺装备准备周期中有7080%的时间用于夹具的设计与制造。在现代制造企业中, 夹具已成为保证产品质量, 实行全面质量管理的重要手段, 利用加工中心、坐标测量机可使零件的装卸、检测、刀具的更换自动化, 夹具及装夹已成为制造系统发展的关键。夹具的标准化、自动高效化、精密化和柔性化是夹具发展的主要趋势, 也是实现产品更新换代和老产品改造的需要。 在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。在高精方面，随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5m以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。在柔性化上，机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式 ，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、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，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。 在高效方面为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用416。1.4 本课题的主要研究内容本文在分析生产零件、确定毛坯、选择基面的基础上设计了两套制造工艺，并对这两套方案进行分析，最终得出了最佳方案，并针对方案完成夹具的设计。总体来说，本次毕业设计的主要研究内容包括以下几个方面：（1）对所给零件进行工艺分析，并建立该零件三维模型，设计该零件毛坯；（2）所给零件的工艺分析，计算、编写加工工艺，有数控工序的并编写数控代码；（3）设计1-2个工序的机床夹具，有定位分析（自由度）、夹具的定位误差计算等内容；（4）绘制各夹具的装配图及部分零件图；要求各夹具设计合理，符合工程实际；（5）撰写毕业论文。34西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）2零件分析2.1 零件的生产类型及生产纲领 生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。在本次毕业设计题目中，已知该零件的生产类型为大批生产。由于方套廓尺寸小，属于轻型零件。因此，该零件的年生产纲领大于5000(件/年)。2.2 零件作用分析 本次毕业设计题目的零件是方套零件，是用于其他零件的配合，要求有一定精度要求及适当刚度与强度，材料为45钢。方槽位联接结面用于呈受传递力之用。2.3 零件的工艺分析 方套零件主要有以30方孔和以8深孔为中心的两组加工表面(即孔与平面)。（1）以30方孔为中心的加工表面这组加工表面有30方孔面上顶面，凸台面53及其周围的5个直径为8.5的（直径为14的）孔面。 （2）以深孔8为中心的加工表面 有以上的分析可知，可以先加工平面，然后借助平面加工其他表面。这样子对于后续的加工，其精度要求更加容易得到保证。如下图2.1所示。 图2.1 零件图2.4 确定毛坯的成形方法方套是一种常用的零件，用来呈受传递力，材料为45钢，要求具有一定的强度。由于零件轮廓尺寸不大，形状也不复杂，在使用过程中主要承受的是传递力。并且该零件为大批生产，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。此外应尽可能选择各种已标准化、系列化的通用刀具、通用量检具及辅助工具加工及检验工件。工件毛坯如图2.2所示。图2.2 零件说明图2.5 确定锻件工艺方案 确定锻造工艺方案主要包括锻造方法确定，造型选择及分型面选择。2.5.1锻造方法的选择 零件的材料为45钢，要求有一定的强度要求，轮廓尺寸不大，且形状亦不太复杂，又属大批大料生产，做毛坯参照参考文献5第三篇第2节可采用摩擦压力机。2.5.2造型的选择 因锻件制造批量为大批生产参照参考文献5第三篇第2节，故选用摩擦压力机进行锻造。2.6 确定锻造工艺参数2.6.1加工余量的确定 按机械摩擦压力机，查参考文献9表2.2-5，查得锻件尺寸公差等级为810，加工余量等级为H，按8公差等级制造，则单侧加工余量为1mm，双侧加工余量为2mm，则可推出毛坯总尺寸。2.6.2收缩率的确定通常，45钢的收缩率为1.3%2% ，在本设计中锻件取2%的收缩率。2.6.3不锻孔的确定 为简化锻件件外形，减少型芯数量，直径小于25mm的孔均不锻出，而采用机械加工形成。2.6.4锻造圆角的确定 为防止产生锻造应力集中，锻件各表面相交处和尖角处，以R =2mm4mm圆滑过渡。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）3 机械加工工艺规程设计3.1 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择正确、合理，可以保证加工质量，提高生产率。否则会使加工过程出现许多问题，甚至造成零件大批量产生废品，使生产无法进行。3.1.1 粗基准的选择 对于一般的轴类零件而言，以外表面作为粗基准是合理的。对于本零件按照粗基准的选择原则，为保证不加工面和加工面的位置要求，应选择不加工面为粗基准，故此处应选择B面为粗基准铣A面，在以铣好的A面作为基准铣B面，这样符合互为基准的原则。3.1.2 精基准的选择主要考虑的是基准的重合问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。主要以加工好的A面作为基准。3.1.3 制订工艺路线 制定工艺路线应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。生产纲领以确定为大批大量生产的条件下，可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。同时还应考虑经济，以降低生产成本。工艺路线方案一：工序1：模锻；工序2：热处理（正火）；工序3：铣A面；工序4：铣B面；工序5：铣凸台R53圆弧面；工序6：铣C面；工序7：铣D面；工序8：铣E面及与圆弧R67相交的台阶面；工序9：铣30的方槽；工序10：倒角；工序11：钻90度锁紧螺钉孔；工序12：用麻花钻钻58.5孔钻通；工序13：用锪孔钻锪514的孔；工序14：用深孔钻钻8的孔；工序15：绞8的孔；工序16：去毛刺；工序17：检验；工序18：入库；工艺路线方案二：工序1：模锻；工序2：热处理（正火）；工序3：铣A面；工序4：铣B面；工序5：铣凸台R53圆弧面；工序6：铣C面以及铣D面；工序7：铣E面及与圆弧R67相交的台阶面；工序8：铣30的方槽；工序9：倒角；工序10：钻90度锁紧螺钉孔；工序11：用麻花钻钻58.5孔钻通；工序12：用锪孔钻锪514的孔；工序13：用深孔钻钻 8、绞8的孔；工序14：去毛刺；工序15：检验；工序16：入库；3.1.4 工艺方案的分析上述两种方案均无原则性错误，但方案一工序太分散不利于提高加工精度及生产率，方案二比方案一工序集中减少了装夹次数有利于提高加工精度及生产率，考虑到便与装夹和提高加工精度及生产率应结合两种方案，所以确定方案为：工艺路线方案三：工序1：模锻；工序2：热处理（正火）；工序3：铣A面；工序4：铣B面；工序5：铣凸台R53圆弧面；工序6：铣C面；工序7：铣D面；工序8：铣E面及与圆弧R67相交的台阶面；工序9：铣30的方槽；工序10：倒角；工序11：钻90度锁紧螺钉孔；工序12：用麻花钻钻58.5孔钻通；工序13：用锪孔钻锪514的孔；工序14：用深孔钻钻 8、绞8的孔；工序15：去毛刺；工序16：检验；工序17：入库；加工如图3.1。图3.1 方套零件图3.2 确定机械加工余量及工序尺寸根据以上原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸如下：3.2.1 铣A面根据平面的精度要求，得可用粗车达到要求精度，平面参照参考文献9，确定工序尺寸，余量为单侧余量2mm，具体工序尺寸见表3.1。表3.1工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/铣2H11Ra1280毛坯CT9Ra25843.2.2 铣B面根据平面的精度要求，得可用粗车达到要求精度，平面参照参考文献9，确定工序尺寸，余量为3mm；具体工序尺寸见表3.2。表3.2 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/铣3H10Ra1280毛坯CT9Ra25843.2.3 铣凸台R53圆弧面根根据平面的精度要求，得可用粗车达到要求精度，平面参照参考文献9，确定工序尺寸，余量为2mm；具体工序尺寸见表3.3。表3.3工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm 工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/铣2H11Ra12.533毛坯CT9Ra25373.2.4 铣C面（即左右两侧面）根据侧平面面的精度要求，得可用粗铣达到要求精度，平面参照参考文献9，确定工序尺寸，余量为2mm，具体工序尺寸见表3.4。表3.4工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/铣 2H11Ra6.380毛 坯CT9Ra25843.2.5 铣D面（即下端面）根据平面的精度要求，得可用粗铣达到要求精度，平面参照参考文献9，确定工序尺寸，余量为2mm，具体工序尺寸见表3.5。表3.5工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/铣2H12Ra6.375毛 坯 CT9Ra25773.2.6 铣E面（即上侧面）根据平面的精度要求，得可用粗铣达到要求精度，平面参照参考文献9，确定工序尺寸，余量为单侧余量4mm，具体工序尺寸见表3.6。表3.6工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/铣4H12Ra6.38毛 坯CT9Ra2543.2.7 铣与圆弧R67相交的台阶面根据平面的精度要求，得可用粗铣达到要求精度，平面参照参考文献9，确定工序尺寸，余量为2mm，具体工序尺寸见表3.7。表3.7 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/铣2H8Ra6.330毛坯CT9Ra25323.2.8 铣的方槽根据平面的精度要求，得可用粗铣达到要求精度，平面参照参考文献9，确定工序尺寸，余量为2mm，具体工序尺寸见表3.8。表3.8 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/铣2H8Ra6.330毛坯CT9Ra25263.2.9 倒角根据平面的精度要求，查参考文献8表4-12，得可用粗铣达到要求精度，余量为4mm。3.2.10 钻90度锁紧螺钉孔毛坯为0mm孔，8mm的孔的精度为H11(查参考文献1软件版标准公差数值），查参考文献13表5-31，确定工序尺寸及余量，具体工序尺寸见表3.9。表3.9 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/钻 孔8H10Ra6.383.2.11 用麻花钻钻58.5孔钻通毛坯为0mm孔，8.5mm的孔的精度为H11(查参考文献1软件版标准公差数值)，查参考文献13表5-31，确定工序尺寸及余量，具体工序尺寸见表3.10。表3.10 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/钻 孔8.5H10Ra6.38.53.2.12 用锪孔钻锪514的孔毛坯为13mm孔，14 mm的孔的精度为H11（查参考文献1软件版标准公差数值），查参考文献13表5-31，确定工序尺寸及余量，具体工序尺寸见表3.11。表3.11 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/钻 孔1H10Ra6.3143.2.13 用深孔钻钻、绞8的孔毛坯为0mm孔，8mm的孔的精度为H11（查参考文献1软件版标准公差数值），查参考文献13表5-31，确定工序尺寸及余量，具体工序尺寸见表3.12。 表3.12 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/钻 孔7.75H12Ra257.75绞 孔0.25H10Ra6.383.3 确定切削用量及基本工时 3.3.1 铣A面（1） 选择刀具和机床 机床选择X51铣床即可，根据参考文献10，选铣刀为镶齿套式端面铣刀（高速钢）,外径为100mm，齿数z为20。每齿进给量0.04mm0.06mm ，取=0.05mm/z ；切削速度20m/min Vc 45m/min ，取Vc=30m/min；ns=1000那么： （3.1）按机床选取nw=100r/min。（2） 选择切削用量 1）确定进给量 工作台的每分钟进给量： （3.2）查参考文献8表4.237，刚好有f m=100 mm/min 故直接选用。2) 确定车刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据参考文献10表3.7，车刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，查参考文献10表3.8，故刀具磨钝寿命T = 180min。3) 检验机床功率根据参考文献10，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。4) 计算基本工时： （3.3）3.3.2 铣B面（1） 选择刀具和机床 机床选择X51铣床即可，根据参考文献10，选铣刀为镶齿套式端面铣刀（高速钢）,外径为100mm，齿数z为20。每齿进给量0.04mm0.06mm ，取=0.05mm/z；切削速度20m/minVc45m/min，取Vc=30m/min；ns=1000那么： （3.4）按机床选取nw=100r/min。（2）选择切削用量1）确定进给量工作台的每分钟进给量： （3.5）查参考文献8表4.237，刚好有=100 mm/min 故直接选用。2）确定车刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据参考文献10表3.7，车刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，查参考文献10表3.8，故刀具磨钝寿命T = 180min。3）切削速度： （3.6）4）检验机床功率根据参考文献10，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。5）计算基本工时： （3.7）3.3.3 铣凸台R53圆弧面（1） 选择刀具和机床 选用机床XK5032立式升降台数控铣床即可，根据参考文献10表1.1，铣刀为立铣刀26，L=100mm，查表取得，F=100 mm/min，N=800 r/min。 （2） 选择切削用量1）确定进给量: =100 mm/min 2）确定车刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据参考文献10表3.7，车刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，查参考文献10表3.8，故刀具磨钝寿命T = 180min。3）切削速度： （3.8）4）检验机床功率根据参考文献10，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。5）计算基本工时：铣刀的行程：计算出 L=2(110+120+220)=900mm （3.9）切削工时： （3.10）3.3.4 铣C面 （1）选择刀具和机床 机床选择X51立式铣床即可，根据参考文献10表3.1，铣刀选择=10mm的高速钢圆柱铣刀。齿数z为4。 （2）选择铣削用量 1）每齿进给量 查参考文献10，当使用高速钢圆柱铣刀，每齿进给量0.1mm0.15mm，取=0.12mm/z ，每转进给量f = 0.124 mm/r=0.48mm/r。 2）确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命 根据参考文献10表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径=80mm，查参考文献10表3.8，故刀具磨钝寿命T = 180min。 3）铣削速度： （3.11）按机床选取nw=590 r/min，故实际切削速度 ： （3.12） 4）检验机床功率 根据参考文献10，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。 5）计算基本工时： （3.13）3.3.5 铣D面（1）选择刀具和机床 机床选择X51立式铣床即可，根据参考文献10表3.1，铣刀选择10的高速钢立铣刀。齿数z为4 。（2） 选择铣削用量1）每齿进给量查参考文献10，当使用高速钢立铣刀，每齿进给量0.1mm0.15mm ，取=0.12mm/z ，每转进给量f =0.124 mm/r=0.48mm/r。2）确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据参考文献10表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径=20mm，查参考文献10表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。3）铣削速度： （3.14）按机床选取nw=590 r/min，故实际切削速度 ： （3.15）4）检验机床功率根据参考文献10，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。5）计算基本工时： （3.16）3.3.6 铣E面及与圆弧R67相交的台阶面工步1：铣E面 （1） 选择刀具和机床 机床选择X51立式铣床即可，根据参考文献10表3.1，选择10mm的高速钢圆柱立铣刀，齿数z为4。（2） 选择铣削用量每转进给量f = 0.124 mm/r=0.48mm/r。（3） 选择进给量 1) 每转进给量查参考文献10，当使用高速钢圆柱铣刀时，每转进给量f =z=0.12x4 mm/r=0.48mm/r。 2）每齿进给量查参考文献10，当使用高速钢圆柱铣刀时，每齿进给量0.1mm0.15mm，取=0.12mm/z 3）确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据参考文献10表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.2mm，由铣刀直径=8mm，查参考文献10表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。 4）铣削速度和每分钟进给量 （3.17）按机床选取nw=590 r/min，故实际切削速度 ： （3.18） 5）检验机床功率根据参考文献10，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。 6）计算基本工时： （3.19） 工步2：铣与圆弧R67相交的台阶面 （1）选择刀具和机床 机床选择X51立式铣床即可，根据参考文献10表3.1，选择10mm的高速钢圆柱立铣刀，齿数z为4。 （2）选择铣削用量 每转进给量 f =0.12x4 mm/r=0.48mm/r （3）选择进给量 1）每转进给量 查参考文献10，当使用高速钢圆柱铣刀时，每转进给量f =z=0.12x4 mm/r=0.48mm/r。2）每齿进给量查参考文献10，当使用高速钢圆柱铣刀时，每齿进给量0.1mm0.15mm ，取=0.12mm/z3）确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据参考文献10表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.2mm，由铣刀直径=8mm，查参考文献10表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。4）铣削速度和每分钟进给量 （3.20）按机床选取nw=590 r/min，故实际切削速度 ： （3.21）5）检验机床功率根据参考文献10，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。6）计算基本工时 铣削工时： （3.22） 则总切削工时： （3.23）3.3.7 铣30的方槽 （1） 选择刀具和机床机床选择X63立式铣床即可，根据参考文献10表3.1，选择160mm 的高速钢镶齿三面刃铣刀，L=30mm，齿数z为26 。（2）选择铣削用量1）每转进给量由于加工余量不大，每转进给量f =z=0.05x26 mm/r=1.3mm/r2）每齿进给量查参考文献10，当使用选择160mm的高速钢镶齿三面刃铣刀时，每齿进给量0.04mm0.06mm，取=0.05mm/z 3）确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据参考文献10表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径=80mm，查参考文献10表3.8，故刀具磨钝寿命T = 180min。4）铣削速度和每分钟进给量切削速度20m/minvc45m/min，取vc=30m/min （3.24）按机床选取nw=60r/min故实际切削速度： （3.25）5）检验机床功率根据参考文献10，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。6）计算基本工时： （3.26）其中: 切入 l1=20mm切出l2=10mm ,l=33mm , d=160mm3.3.8 倒角（1）选择刀具和机床 查阅参考文献9表3.18，选择铣刀10的高速钢立铣刀，齿数z为4，机床X51。（2）选择切削用量1）每转进给量由于加工余量不大，每转进给量f =0.124 mm/r=0.48mm/r2）每齿进给量查参考文献10，当使用选择铣刀10的高速钢立铣刀时，每齿进给量0.1mm0.15mm ，取=0.12mm/z 2）切削速度 （3.27）按机床选取nw=590 r/min，故实际切削速度 ： （3.28）3）确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据参考文献10表2.12，当= 11.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为1.4mm，故刀具磨钝寿命T =75min。4）检验机床扭矩及功率根据参考文献10表2.21，2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：f =0.12mm/r，=590 r/min，=18.5 m/min5）计算基本工时计算铣刀的路径L=2（l1+l2+l3+l4+l5+l6）=2（5.7+10+10+12+10+10）mm=105.4 mm则切削工时： （3.29）3.3.9 钻90度锁紧螺钉孔（1） 选择刀具和机床查阅参考文献9表3.117，选择8的高速钢沉头孔钻，机床选择Z525立式钻床。（2） 选择切削用量1）进给量f 查阅参考文献10表2.11及表2.24，并根据机床说明书取f =0.10.3mm/r。由参考文献9表4.216，得进给量f =0.20mm/r。2）切削速度 根据参考文献10表2.24，取。切削速度取vc=30m/min （3.30）按机床选取nW=960r/min，故实际切削速度 ： （3.31）3）确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据参考文献10表2.12，当= 12mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.9mm，故刀具磨钝寿命T =75min。因此，所选择的切削用量：f =0.20mm/r，= 960r/min，= 30m/min。4）计算基本工时： （3.32）3.3.10 用麻花钻钻58.5孔钻通（1）选择刀具和机床 查阅参考文献9表3.16，选择8.5mm硬质合金锥柄麻花钻，机床选择Z525立式钻床。 （2） 选择切削用量1）进给量f 根据参考文献10表2.7，取f = 0.1mm/r 0.13mm/r，查阅参考文献9表4.2-16，故取进给量f =0.20mm/r 2）切削速度vc切削速度取vc=30m/min （3.33）按机床选取nw=960r/min，故实际切削速度 ： （3.34）3）确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据参考文献10表2.12，当= 9.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为1.2mm，故刀具磨钝寿命T =75min。4）检验机床扭矩及功率根据参考文献10表2.21，2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即： f =0.20mm/r ，=960r/min，= 25.6m/min5）计算基本工时： （3.35）其中: 切入l1=6mm，切出l2=3mm ,l=30mm。3.3.11 用锪孔钻锪514的孔（1） 选择刀具和机床查阅参考文献9表3.117，选择14的锪孔钻，机床选择Z525立式钻床。（2）选择切削用量1）进给量f查阅参考文献10表2.11及表2.24，锪孔时进给量及切削速度均为钻孔式的1/21/3 故进给量f =0.4xf钻=0.4x0.32=0.128mm/r，取f =0.13mm/r。2）切削速度根据参考文献10表2.24，切削速度取vc=40x1/3 m/min=13.33 m/min， （3.36）按机床选取nw=272r/min，故实际切削速度： （3.37）3）确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据参考文献10表2.12，当= 10mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.9mm，故刀具磨钝寿命T =75min。4）计算基本工时： （3.38）其中: 切入 l1=5mm , l=25mm 3.3.12 用深孔钻钻、绞8的孔工步1：用深孔钻钻8的孔（1）选择刀具和机床 查阅参考文献9表3.16，选择8mm硬质合金锥柄麻花钻及8的铰刀 ，机床选择Z525立式钻床。（2）选择切削用量1）进给量f查阅参考文献9表4.2-16，查得进给量f =0.20mm/r 2）切削速度根据参考文献10表2-15，根据f = 0.20mm/r和铸铁硬度为HBS = 200217，切削速度取 vc=30m/min。根据参考文献10表2.31， （3.39）按机床选取nW=960r/min，故实际切削速度： （3.40）3）确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据参考文献10表2.12，当= 8.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，故刀具磨钝寿命T = 35min。4）计算基本工时 （3.41）其中: 切入l1=10mm切出l2=4mm ,l=80mm 工步2：绞8的孔（1）选择刀具和机床查阅参考文献9表3.16，选择8mm硬质合金锥柄麻花钻及8的铰刀 ，机床选择Z525立式钻床。（2）选择切削用量1）进给量f查阅参考文献9表4.2-16，查得进给量f =2f 钻=2x0.20=0.40 mm/r 2）切削速度根据参考文献10表2-15，根据f = 0.28mm/r和铸铁硬度为HBS = 200217，切削速度取 vc=(1/21/3)v钻 ，取vc=0.4v钻=0.4x30 m/min=12 m/min 。根据参考文献10表可知 （3.42）按机床选取nW=392r/min，故实际切削速度： （3.43）3）确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据参考文献10表2.12，当= 8.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，故刀具磨钝寿命T = 35min。4）计算基本工时： （3.44）其中: 切入 l1=10mm切出l2=4mm，l=80mm 则总的工时： （3.45）西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）4 铣30方槽夹具设计 本夹具主要用来粗铣深mm，宽30mm的方槽，因为采用直径为160mm的高速钢镶齿三面刃铣刀铣削 mm的方槽，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产效率，降低劳动强度。 本夹具用于X63卧式铣床,高速钢镶齿三面刃铣刀。 4.1定位分析及基准的选择 在方套的加工过程中，考录该零件结构，如图2.1，加上零件的特殊性和工件加工要求。加工顶部的槽，为了加工精度，本设计采用6点完全定位。槽的精度可以由刀具直接保证。故本设计采用支承钉，加短支撑板加一面固定定位。在C面布置一个支撑钉可以限制工件X方向的移动自由度。在A表面水平布置一个短支撑板可以限制Y方向移动自由度和Z方向的转动自由度。在D面以夹具平面定位限制了Z方向移动自由度和Y、Z方向转动自由度。故工件完成6点完全定位，工件在夹具上的位置唯一确定。不完全定位可分为下列两种情况：（1） 由于工件的加工前的结构特点，无法也没有必要限制某些方面的自由度； （2） 由于加工工序的加工精度要求，工件在定位时允许某些方面的自由度不被限制。 4.2切削力及夹紧力的计算铣该槽时选用:铣床。高速钢镶齿三面刃铣刀。由参考文献6可得：切削刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，160mm，z=26，则 式中，=1.0 fz=0.05 =0.65 e=6 nf=0.83 z=26 do=160 qf=0.83 n=475 wf=0 F=3030.0260.6560.8320/800.834750=19.56N水平分力：FH=1.1F=1.119.56=21.516N垂直分力：FV=0.3F=0.319.56=5.868N夹紧力计算： Fj=KF计其中F=21.516N,K=K1K2K3K4 ,K1基本安全系数，K1=1.5；K2加工性质系数，K2=1.1；K3刀具钝化系数，K3=1.1；K4断续切削系数，K4=1.1。则 Fj=KF=1.51.11.11.121.516=42.96N因此，夹紧力大于切削力，故本夹具可安全工作。4.3定位误差分析 （1） 定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为支承钉，定位板和相应的平面，因此该定位轴的尺寸与公差与相配的孔的尺寸公差相同。（2） 基准不重合误差：因其定位基准和工序基准不重合，因此存在基准不重合误差。为自由误差，由毛坯决定。（3） 基准位移误差：因为加紧，因此，存在基准位移误差。 Y=D+d+Xmin=0.027+0.027=0.054mm图5.1工件装备图4.4夹具设计及操作的简要说明在设计夹具时，为了提高生产率，应使夹紧装置简单易于装夹。为了满足夹紧力要求采用螺纹螺母夹紧。夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件加工之前与塞尺配合使用很好的对刀；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以利于铣削加工。铣床夹具的装配图见图5.2 工件总装配图西安工业大学北方信息工程学院（论文）5 结 论首先对方套零件的，作用分析，工艺分析及确定毛坯成行方法和铸造工艺方案。其次对零件的机械加工工艺规程设计制定出两套工艺方案，考虑到便与装夹和提高加工精度及生产率应结合两种方案，确定第三套工艺路线。在确定机械加工余量及工序尺寸。最后确定工件的切削用量及基本工时。再由工件的工艺路线，设计出三套不同工序的夹具：（1） 设计的第一套夹具用来钻侧面上8mm孔，为了提高劳动效率，保证加工质量，降低劳动强度，加工时要满足粗糙度要求。保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。（2） 设计的第二套夹具用来粗铣深30mm，宽30mm的方槽，因为采用直径为160mm的高速钢镶齿三面刃铣刀铣削30 mm的方槽,因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产效率，降低劳动强度。（3） 设计的第三套夹具用来钻5-8.5mm孔的夹具，本夹具的特点是：针对性强，刚性好，容易操作，装夹速度较快以及生产效率高和定位精度高，但是设计制造周期长，产品更新换代时往往不能继续使用适应性差，费用较高。本设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下：（1）缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。（2）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨损度在实际中尚不明确。西安工业大学北方信息工程学院（论文） 参考文献1 纪名刚，濮良贵.机械设计.第七版.北京：高等教育出版社,20032 熊
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