接头的加工工艺及铣槽夹具的设计

毕业设计 (论文)接头的加工工艺及铣槽夹具的设计学 院专 业班级学号学 生指导教师 32摘要本文是对接头零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对接头零件的工序的加工设计了专用夹具。机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。 论文完成了工件铣槽专用夹具。主要包括夹具的定位方案，夹紧方案，夹具体与定位键的设计及加工精度等方面的分析。关键词：接头，加工工艺，专用夹具 全套图纸加扣3012250582 ABSTRACTThis article is the joint part of the application process and machining process analysis, including the analysis of the parts diagram, fill in the blank choice to develop clamping, routing of parts, tool selection, cutting the amount determined, processing files . Select the correct processing methods, the rational design of machining processes. In addition to the joint part of the processing steps designed a special fixture.Many types of jigs and fixtures, which use the widest range of universal fixture, size and more have been standardized, and a professional production factories. Is widely used in mass production, a special fixture designed for workpiece machining processes and services, the needs of the manufacturer according to their own design and manufacture of workpiece machining processes. Thesis completed workpiece milling special fixture. Including analysis of the jig positioning scheme clamping scheme, clamp and targeting key design and other aspects of the machining accuracy.Keywords: fittings, processing technology, special fixture目 录第1章 绪论11.1研究的目的及意义11.2国内外发展及研究状况21.2.1国外发展状况21.2.2国内发展状况21.2.3机械夹具未来发展方向31.3本课题研究的内容41.3.1研究内容41.3.2研究意义5第2章 零件的分析72.1 零件的作用72.2 零件的工艺分析72.2.1分析、审查产品的零件图和装配图72.2.2 零件的结构工艺性分析7第3章 确定毛坯画毛坯图9第4章 工艺规程设计114.1 定位基准的选择114.2制定工艺路线114.3 方案比较与分析124.4选择加工设备及刀、量具144.5确定切削用量及基本工时144.5.1 工序30144.5.2 工序30、40164.5.3 工序40194.5.4工序60 粗镗20H7194.5.5工序70 车20H7孔倒角C220第5章 铣宽28H11深35mm的槽夹具设计245.1设计要求245.2夹具设计245.2.1 定位基准的选择245.2.2 切削力及夹紧力的计算245.3定向键与对刀装置设计265.4定位误差的分析275.5夹具设计及操作的简要说明28总 结29致 谢30参 考 文 献31第1章 绪论1.1研究的目的及意义夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的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。保证稳定可靠地达到各项加工精度要求，缩短加工工时，提高劳动生产率，降低生产成本，可由较低等级的工人进行加工，能扩大机床工艺范围。槽类工件是常见的工程结构，提高槽类工件铣床夹具设计效率有实际工程意义。应用机床夹具，有利于保证机床的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产。一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求：（1）保证工件的加工精度 保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。（2）提高生产效率 专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。（3）工艺性能好 专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配结构。（4）使用性能好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排屑方便。必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。（5）经济性好 专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。1.2国内外发展及研究状况1.2.1国外发展状况由于计算机技术迅猛发展、CAD技术和标准化技术的广泛应用, 国外对零库技术一直给予了充分的重视。早在1971年, 德国标准化协会（DIN）为建立标准件库而制定发布了标准件和通用件的DIN4000标准, 并逐渐得到了多个国家（包括中国）的采用。随着WEB技术的发展和制造业的全球化, 对零部件供商与企业之间, 企业与企业之间数据交换和共享的要求也日益强烈。为了提供一个传输零件库数据的中性机制和独立于任何使用零件库数据系统的应用系统, ISO/TC184技术委员会在德国国家标准DIN4000的基础上, 制定了一个关于计算机可解释的零件库数据表达和交换的国际标准ISO13584。ISO13584对零件库的基本原理、零件库的概念模型、表达式的逻辑模型、供应商库的逻辑模型、零件族构造方法学等进行了描述, 为零件库的信息表达、数据交换、使用和更新提供了必要的机制和定义。这一标准的制定和实施为基于的零件库建立与应用提供了必要条件在具体应用方面, 目前国外已有多家极具规模的网络零件库。如EWEBCAD、Inpart3Dcontent、CADClick和TraceParts等。各零件供应厂家提供的CAD模型支持目前世界上较流行的CAD系统如：AutoCAD、Pro/Engineer、SolidEdge、SoidWorks、CATIA等。1.2.2国内发展状况 在理论研究方面, 上海交大的杨东, 张申生等对基于ISO13584的零件库的零件的表达方法、体系结构和实现方案等进行了研究；浙江大学苏宝华等人基于零件库国际标准（ISO13584）, 对零件库建立的方法及基于零件库实现产品资源共享的原理进行了研究, 分析了网上信息交互的类型, 讨论了零件库在产品设计中的应用；中科院软件研究所对基于Internet/Intranet的零件库资源共享技术进行了研究；中国矿业大学的张宏林等对建立基于Internet的符合国际标准（ISO13584）的零件库总体开发方案进行了探讨。随着各种CAD系统在国内企业中的广泛应用, 许多企业在CAD系统中提供的标准件库基础上建立了企业自己的零件库系统, 并基于IEGS和STEP 标准实现零件信息在不同CAD系统之间的数据交换。但是在国内还没有一个满足零部件供应商与企业之间, 企业与企业之间数据交换和共享的、投人实际运行的在线零件库。一提供了一个3D标准件的在线零件图库, 可以通过网络浏览三维零件图, 查看详细尺寸。但不提供下载功能, 也没有供应商的信息, 只相当于一个在线的电子设计手册6-7。1.2.3机械夹具未来发展方向有关统计表明，目前的中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：a能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；b能装夹一组具有相似性特征的工件；c能适用于精密加工的高精度机床夹具；d能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；e采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；f.提高机床夹具的标准化程度。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。标准化:机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。精密化:随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。高效化:高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。柔性化: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。21.3本课题研究的内容1.3.1研究内容我们目前常见的夹具工程库主要是基于不同CAD 支撑软件的典型夹具库，它的建立和使用提高了设计效率，使设计人员有更多的时间注重产品的设计，充分体现了使用CAD 系统所带来的经济效益。从目前的使用情况来看，主要有二维和三维工程图库两大类。二维工程库一般是利用编程方式实现的，调用方便。但这种建库方式编程工作量相当大，增加和修改零件时都需修改程序，系统的应用范围窄，此外，二维图形不够直观，不便于设计的可用性评价，也很难进行干涉检验。与此相比，三维平台可以很方便地实现参数驱动功能装配图和零件图关联功能，而且其造型非常直观，进行干涉检验也非常方便，所以随着三维设计的广泛使用，现在越来越多的工程图库基于三维平台建立。三维典型夹具图库的建立现在常用的有三种: 1.建立完全的三维标准模型，为每一个零件建立一个实体模型，然后将每个零件都存储在软件库中，在需要时直接调用。这种方法工作量巨大不说，并且会出现存储量占用庞大，管理困难，调用速度慢等一系列问题。 2.利用二次开发工具通过编程来实现三维组件建模，对于每一系列的夹具组件，采用一个独立的子程序来实现，通过预留的接口来实现参数化。这样的好处是不必建立三维实体模型库，典型夹具实例化是在程序运行时自动形成装配用的零件图形文件，大大节省了硬盘空间。缺点是编程工作量庞大，有些复杂零件建模困难，容易出错。 3.采用参数化方法建立三维组件模型，由于相同系列的夹具具有相间的拓扑结构和不同的尺寸参数，对同一系列的组件就可以使用同一三维实体模型，不同的实际尺寸由存储在数据库中的参数表来提供。其特点一是现用现生成，执行速度快，占用空间小；二是只通过修改参数表就可以修改标准件，给工程库的维护和扩充带来了极大的便利。它是一种非常可行的建库方法，因此，本文也正是采用这种方法建立了SOLID WORKS 环境下的典型夹具结构手册15。1.3.2研究意义夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的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。保证稳定可靠地达到各项加工精度要求，缩短加工工时，提高劳动生产率，降低生产成本，可由较低等级的工人进行加工，能扩大机床工艺范围。心接头类工件是常见的工程结构，提高心接头类工件铣床夹具设计效率有实际工程意义。应用机床夹具，有利于保证机床的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产。在现代的数字化设计主导未来机械夹具的设计及制造的背景下，熟练的掌握三维设计技术及知识，及时更新知识信息，对于每个设计人员必不可少，也是整个制造行业的迫切需要。在庞大的夹具系统中，要把所有类型的夹具归类统一，比如：铣床类夹具、镗床类夹具、车床类夹具、钻床类夹具等一一归类，建成标准化的参考结构系统，知识信息体系，数据表库，并非易事，此论文研究的意义还在于作为这个总系统的一部分载入典型夹具工作手册，以便查阅和填充夹具库，达到一个完整的机械夹具手册库。第2章 零件的分析2.1 零件的作用下面所示为装置中的主要零件，主要通过连接作用。图1 接头2.2 零件的工艺分析2.2.1分析、审查产品的零件图和装配图制定工艺规程时，首先应分析零件图及该零件所在部件的装配图。了解该零件在部件中的作用及零件的技术要求，找出其主要的技术关键，以便在拟定工艺规程时采取适当的措施加以保证。2.2.2 零件的结构工艺性分析 所谓零件的结构工艺性是指设计的零件在满足使用要求的前提下，其制造的可行性和经济性。 由图3-5所示得知：其零件材料为ZG45钢，调质处理200HBS，此为低碳钢具有较高的强度，耐磨性，耐热性及减振性适用于较大应力，要求耐磨的零件。该零件的主要加工面为接头的表面和孔销。接头的表面会直接影响配合的接触精度和密封。由参考文献中有关资料所得和机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的工艺性是可行的。第3章 确定毛坯画毛坯图在拟订机械加工工艺规程时，毛坯选择得是否正确，不仅直接影响毛坯的制造工艺及费用，而且对零件的机械加工工艺、设备、工具以及工时的消耗都有很大影响。毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，机械加工的劳动量就越少，但毛坯制造的成本可能会越高。由于原材料消耗的减少，会抵消或部分抵消毛坯成本的增加。所以，应根据生产纲领、零件的材料、形状、尺寸、精度、表面质量及具体的生产条件等作综合考虑，以选择毛坯。在毛坯选择时，应充分注意到采用新工艺、新技术、新材料的可能性，以降低成本、提高质量和生产率。毛坯的种类包括：型材件、锻件、型材、冲压件、冷或热压制件、焊接件等。合理的选择毛坯，通常从下面几个方面综合考虑：1、零件材料的工艺特性；2、生产纲领的大小；3、零件的形状和尺寸；4、现有的生产条件。根据零件材料确定此毛坯为锻件。型材时应安排人工调质处理200HBS参考文献，1表2。3-7，该锻件的尺寸公差等级为IT7-13级加工精度要求高的地方：例如：粗，h10,IT9-IT10 (6.3-3.2), 精，h8 IT7-IT8, (1.6-0.8). 根据该零件的各加工精度要求，经过查表得型材的毛坯尺寸为各加工表面都留有加工余量3mm，因此为圆柱所以保留加工余量为6mm.。锻件直接型材出此大概形状，参考文献（1）表2.3-6。用查表法确定各个加工的总余量如上图所示。由参考文献（1）2.3-9可得锻件主要尺寸的公差如下表所示：主要毛坯尺寸及公差 （mm） 主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差CT11锻件的长度尺寸 70 5 75 第4章 工艺规程设计4.1 定位基准的选择粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择零件的重要孔的毛坯孔和接头面作粗基准：1、在保证各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；2保证定位准确、夹紧可靠。选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置精度，以及安装的方便可靠。其选择的原则如下：1、基准重合原则；2、基准统一原则；3、自为基准原则；4、互为基准原则；5、所选精基准 应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用。精基准的选择：加工接头，通过了解零件结构特点和加工精度要求，可以初步选定车各阶梯圆柱面时分别以不加工面为基准。选定A面面积较大，定位比较稳定，夹紧方案比较简单，可靠，操作方便，使用夹具即可。利用钻顶尖孔可以对精加工面进行自由度的限制确保加工达到要求精度。4.2制定工艺路线根据各表面加工要求和各加工方法能达到的经济精度，确定各外圆面加工方法如下：外圆面：粗车精车因为外圆面与A端面的中心孔16H7有同接头度要求，所以宜在一次固定加工中完成，以保证其位置精度。根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的加工原则，先完成一端的粗加工后再精加工，再调头加工另外一端。然后加工键槽，滚斜齿轮，最后进行修磨加工。为改善工件材料的力学性能的热处理工序，例如淬火、渗碳淬火等，一般都安排在半精加工和精加工之间进行，这是因为淬火处理后尤其是渗碳淬火后工件会有较大的变形产生，为修正渗碳、淬火处理产生的变形，热处理后需要安排精加工工序。在淬火处理之前，需要将铣键槽、钻孔、攻螺纹，去毛刺等次要表面的加工进行完毕。当工件需要作渗碳淬火处理时，由于渗碳过程工件会有较大的变形产生，常将渗碳过程放在次要表面加工之前进行，这样可以减少次要表面与淬硬表面间的位置误差。根据机械加工工序先后顺序的安排，一般应遵循以下几个原则： 1、先加工定位基准，再加工其他表面。 2、先加工主要表面，后加工次要表面。 3、先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 4、先加工平面，后加工孔。为了减少工件的换位带来的加工误差，可以在一次装夹中通过换刀来完成几个工序的加工。对于位置度要求较高的孔系，宜在同一工位工安排该孔系相关表面的加工工作，以消除工件更换装夹误差对孔系位置精度要求的影响。综合上述论述，初步拟订加工工艺路线如下： 4.3 方案比较与分析加工路线方案一：10开料型材开料20时效粗车50外圆面，长70mm30粗车粗车30g10外圆面及端面，长25mm40粗铣精车30g10外圆面及端面，长25mm50钻钻18孔60车粗镗20H770车车20H7孔倒角C280钻钻6H9孔90钻钻10孔100铣粗铣宽28H11深35mm的槽110铣精铣宽28H11深35mm的槽120钳去毛刺130检检验入库加工路线方案二：10开料型材开料20时效粗车50外圆面，长70mm30粗车粗车30g10外圆面及端面，长25mm40粗铣精车30g10外圆面及端面，长25mm50钻钻18孔60车粗镗20H770车车20H7孔倒角C280铣粗铣宽28H11深35mm的槽90铣精铣宽28H11深35mm的槽100钻钻6H9孔110 钻钻10孔120钳去毛刺130检检验入库上述方案中遵循了工艺路线拟定的一般原则，但是在某些工序上有些问题还值得进一步讨论。从上述2种方案比较可以看出，二者的区别在于调质工序的安排，方案一把调质放到后面工序，而方案二把调质放到粗加工之后加工。从手册了解可知调质容易出现开裂变形等缺陷，如果安排在最终工序将会导致零件尺寸超差达不到使用要求。根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工跟开的原则来划分工序，即先粗加工再精加工。此外，可用不同的机床或不同的刀具顺次同步进行加工。对于单个零件要先粗加工、后半精加工，而后精加工。或者一批零件，先全部进行粗加工、半精加工，最后再进行精加工。通常在一次安装中，不允许将零件某一部分表面粗、精加工完毕后，再加工另的其他表面；否则，可能会在对新的表面进行大切削量加工过程中，因切削力太大而引起已精加工完成的表面变形。所以在车削中应先切除整个零件的大部分余量，再将其表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。粗精加工中间最好隔一段时间，以使粗加工后零件的变形能得到充分的恢复，再进行精加工，以提高零件的加工精度。修改后的工艺路线如下：型材毛坯10开料型材开料20时效粗车50外圆面，长70mm30粗车粗车30g10外圆面及端面，长25mm40粗铣精车30g10外圆面及端面，长25mm50钻钻18孔60车粗镗20H770车车20H7孔倒角C280钻钻6H9孔90钻钻10孔100铣粗铣宽28H11深35mm的槽110铣精铣宽28H11深35mm的槽120钳去毛刺130检检验入库4.4选择加工设备及刀、量具 由于生产类型为少批量生产，所以所选设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机车。起生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床加工生产。工件在各机床上的装卸及各机床间的传递，由于工件质量较大，故需要辅助工具来完成。平端面确定工件的总长度。可选用量具为多用游标卡尺（mm）,测量范围01000mm（参考文献2表67）。采用车床加工，床选用卧式车床CA6140（参考文献2表43），专用夹具。钻孔、扩孔、攻丝所选刀具见（参考文献2第五篇金属切削刀具，第2、3节），采用相匹配的钻头，专用夹具及检具。钻中心孔。选用60中心钻（参考文献4第6章）。4.5确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量简明手册（第三版，艾兴、肖诗纲编，1993年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。4.5.1 工序30 本工序为粗车50外圆面，长70mm，已知加工材料为ZG45，型材件，有外皮，机床CA6140普通车床，工件用内钳式卡盘固定。所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1，由于CA6140机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故 = （3-1）.确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量（表4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表130，CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故实际进给力为： =950=1111.5 （3-2）由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11，当硬质合金刀加工硬度200219的型材件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-3） =120 （3-4）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-5）.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25，=，切削速度时， =切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 （3-6）根据表1.30，当=时，机床主接头允许功率为=，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：=2，=，=，=. 计算基本工时 （3-7）由切削用量简明使用手册表1.26， = （3-8）4.5.2 工序30、40粗车30g10外圆面及端面，长25mm，精车30g10外圆面及端面，长25mm所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1，由于C6140机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故 = .确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量（表4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表130，CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故实际进给力为： =950=1111.5 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11，当硬质合金刀加工硬度200219的铸件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-12） =120 （3-13）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-14）.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25，=，切削速度时， =切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 根据表1.30，当=时，机床主接头允许功率为=，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：=1.25，=，=，=.计算基本工时 （3-15）式中=+，=由切削用量简明使用手册表1.26 =4.5.3 工序40钻18孔，根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度，根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-9切削速度计算公式为 （3-20）查得参数为，刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间（一个孔） =4.5.4工序60 粗镗20H7切削深度ap：ap=3mm根据机械加工工艺手册表查得：进给量,查机械加工工艺手册表2.4-82得切削速度，机床主接头转速：，查机械加工工艺手册表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知深度为3mm，l=3mm机动时间=0.052min=3.12s4.5.5工序70 车20H7孔倒角C2该工序与工序50的计算方法完全一样，在此不一一计算。 钻6H9孔工序6：钻孔机床：台式钻床刀具：根据参照参考文献3表4.39，选硬质合金锥柄麻花钻头切削深度：根据参考文献3表查得：进给量,切削速度。机床主轴转速：，按照参考文献3表3.131，取。实际切削速度：切削工时被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取。加工基本时间： 钻10孔工序70：钻，铰10H7孔机床：Z525 刀具：硬质合金锥柄麻花钻头。型号：E211和E101 带导柱直柄平底锪钻（GB4260-84） 公制/莫式4号锥直柄铰刀 刀具材料：10H7孔先钻9.5孔，然后铰孔至10切削深度：进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-52，取切削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-53，取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：被切削层长度：刀具切入长度： 式（1.8）刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间： 式（1.9）铰孔切削深度：，进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-58，取切削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-60，取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（1.8）有：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间，由式（1.9）有：工序100 粗铣宽28H11深35mm的槽机床：立式铣床刀具：硬质合金立铣刀（面铣刀）材料： 齿数铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速：， 式（1.1）实际铣削速度： 式（1.2）进给量： 式（1.3）工作台每分进给量： ：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度： 式（1.4）取刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 式（1.5）工序110 精铣宽28H11深35mm的槽铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速，由式（1.1）有：， 实际铣削速度，由式（1.2）有：进给量，由式（1.3）有：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1。机动时间，由式（1.5）有：本工序机动时间第5章 铣宽28H11深35mm的槽夹具设计5.1设计要求为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。下面即为铣床夹具铣宽28H11深35mm的槽的专用夹具，本夹具将用于X52K立式铣床。本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。5.2夹具设计5.2.1 定位基准的选择由零件图可知：在对宽28H11深35mm的槽平面进行加工前端面进行了加工，定位方式选择心轴和一个底面。定位元件的设计定位元件为定位心轴，此类轴制造方便。环形工件依次被嵌套与心轴上，工件的内孔与心轴采用过盈配合，数量可以根据需要自行调整，比较灵活。轴向的定位元件为挡圈，制造方便如有损坏，也易于更换。此定位元件结构简单，实用性强。自由度分析：根据零件被加工特征，选定基准后，要实现准确定位。以水平面为x-y平面，纵向为z方向。心轴左端与底座孔通过轴孔过盈配合，保证了左端的y,z.两个方向的限制,保留了定位心轴在轴向的运动，以便在加工完成后拆卸方便，故此只采用过盈配合，心轴另一端被顶尖顶紧，因此定位心轴得到准确定位。工件一端被心轴阶梯限制x左方向自由度，另一端被夹具专用螺母压紧，x方向自由度被完全限制。因工件为环形工件，一次铣削若干个工件，故在加工过程中，选择先铣削槽后铣削侧平面，防止在铣削槽口的过程中刀具的回转力矩使工件转动，因此螺母加大拧紧力，工件侧表面的加工在此道工序之后，因而增加摩擦系数，增大摩擦，防止打滑。如此，工件的自由度被完全控制，得到准确定位。夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。5.2.2 切削力及夹紧力的计算刀具：立铣刀（硬质合金） 根据机械加工工艺手册可查得：铣削力计算公式为圆周分力 式（3-1）查表可得： 代入公式（3-1）得 =查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为： 铣削加工产生的水平分力应由夹紧力产生的摩擦力平衡。 即： （） 计算出的理论夹紧力F再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力 即： 取k=2 查参考文献51226可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 其中： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构， 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。5.3定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示：图 5.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=25mm 定向键的结构尺寸如下：表 5.1 定向键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D25-0.014-0.0454014615624+0.0237对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成后加工，所以选用对刀块。塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 5.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 5.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC3-0.0060.255.4定位误差的分析该为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得： 销的定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。5.5夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。总 结这次毕业设计是对我在大学四年中所学知识的重要总结，它将我所学的科学理论知识与社会实践相结合，是我们大学生从学校步入社会的主要载体之一。也正因通过老师的细心指导，在同学的积极帮助和我的不懈努力下，我完成了这个重要的毕业设计。在这次设计中我遇到不少难以解决的问题，比如：夹具的设计问题、CAD的绘图问题以及说明书的编写问题。通过对这些问题的认识，我知道自己的一些薄弱环节；也通过解决这些问题，我更进一步的对所学专业知识的巩固加深。所谓“温故而知新”，在这些知识的基础上还明白了许多课本所未涉及的知识，令人振奋！这次设计使我能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并能结合生产实习中学到的实践经验知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（接头）的工艺规程的能力和学到了夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，培养了我的熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力，进一步培养了我的识图、制图、图表和编写技术文件等基本技能，为未来从事的工作打下良好的基础。致 谢弹指一挥间，大学生活瞬间即逝。在最后阶段，通过老师的认真指导和我的不懈努力我终于完成了毕业设计。在这次毕业设计中，我将在课堂上所学到的相关的科学知识都运用到设计里面，又一次的巩固了所学内容，甚感欣慰。在完成这一设计的过程中，我遇到了许多困难。面对它们，我并没有心灰意冷，而是查资料、寻找别人的帮助。在老师的指导和同学的帮助下，我一个个的解决了它们，获得了最后胜利！在这里，对帮助我完成这次毕业设计的指导老师和同学表示真诚的谢意。在此特别感谢殷晓中与陈兴和老师：这两个月来他们不断的引导我、教导我，让我在这次毕业设计中学到了很多知识！对于我不懂的问题，只要我提出他们就毫不吝啬的、不厌其烦地帮我解决，殷老师和陈老师这两个月来付出了辛勤汗水，换来了我在这次设计中所学到知识！我会谨记两位老师的教诲，为社会贡献一份自己的力量。总之，没有你们的帮助，我很难完成这次设计，再一次表示我对你们最真诚的谢意。参 考 文 献1 李 洪机械加工工艺手册M 北京出版社，200612 陈宏钧实用金属切削手册M 机械工业出版社，200513 上海市金属切削技术协会金属切削手册M上海科学技术出版社，20024 杨叔子机械加工工艺师手册M机械工业出版社，20005 徐鸿本机床夹具设计手册M 辽宁科学技术出版社，2003106 都克勤机床夹具结构图册M 贵州人民出版社，200347 胡建新机床夹具M 中国劳动社会保障出版社，200158 冯 道机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册M 安徽文化音像出版社，20039 王先逵机械制造工艺学M机械工业出版社，200010 马贤智机械加工余量与公差手册M中国标准出版社，19941211 刘文剑夹具工程师手册M黑龙江科学技术出版社，200712 王光斗机床夹具设计手册M上海科学技术出版社，20028