机床斜床身平面上M8螺纹孔加工的夹具设计

沈阳理工大学学士学位论文I摘 要毕业设计的主要内容是零件图的工艺分析，包括零件的结构分析，技术条件分析，材料及切削特性的分析，零件的工艺性分析等；毛坯的设计，包括毛坯种类的确定，毛坯的工艺要求，毛坯的余量和公差以及毛坯零件图绘制；工艺规程设计，包括定位基准的选择、工艺路线的制定，工序尺寸的计算，各加工表面的加工方法及表面质量和加工精度的保证方法，热处理工序和辅助工序的安排，工时计算以及绘制工艺流程图。夹具为钻床夹具，钻床夹具的设计内容是关于平面上 M8 螺纹孔加工的夹具设计。包括其设计方案，总体说明，夹具的构造特点及原则；夹具定位、夹紧方案的选择及设计，误差计算，夹紧力计算以及夹具装配图和夹具体零件图的绘制。关键词： 机械加工；机床床身；加工工艺规程；夹具设计；定位误差 沈阳理工大学学士学位论文IIAbstractThe main content of this graduation shows the process of part drawing, including structure analysis of parts, analysis of technical condition, materials and cutting characteristics, and technological analysis of parts; the design of blank,decision of class blank, technological requirement of blank, the allowance and tolerance of blank, and drawing of parts; the design of process schedule, including the formulation of technological line and process dimension, production method of main surface, the assurance method of surface quality and dimensional accuracy, the arrangement of heat treatment between working procedures and auxiliary process, the calculation of working hours, and the drawing of process flow diagram.The fixture is for drilling jig. The designs content is about processing the jig with some M8 threaded holes on the parts, including its scheme design, global statement, construction features and the principles of fixture, positioning fixture, the choice and design of clamping, the calculation of error and clamping force, and portraying of fixture assembling and detail drawing.Key words: Mechanical processing；Machine tool body；Processing technology；Design of fixture；Location error沈阳理工大学学士学位论文III目 录1 绪论 12 机床床身加工工艺规程 .22.1 零件图工艺分析 .22.1.1 零件的作用 .22.1.2 零件的技术条件分析 .32.1.3 机床斜床身材料及切削加工性 .52.1.4 热处理检验 .52.1.5 零件的工艺性分析 .52.2 毛坯的设计 .62.2.1 毛坯种类的确定 .62.2.2 毛坯的工艺要求 .62.2.3 毛坯余量和公差 .72.3 工艺规程的设定 .82.3.1 工艺路线的制定 82.3.2 工艺路线的分析 132.3.3 工序尺寸的确定 152.3.4 机床、夹具、刀具、量具的选用 .152.3.5 确定切削用量 .162.3.6 时间定额计算 .183 机床夹具设计 .223.1 夹具的设计方案 .223.2 夹具总体设计及说明 .223.3 夹具构造特点及原理 .233.3.1 定位装置设计 .233.3.2 夹紧装置设计 .24沈阳理工大学学士学位论文IV3.3.3 定位零件的设计和选择 .243.4 夹具体外轮廓尺寸的设计 .253.5 操作说明 .253.6 夹具的定位误差 .253.6.1 产生定位误差的原因 .253.6.2 定位误差的计算 .263.7 工件夹紧力 .263.7.1 钻削力的计算 .273.7.2 夹紧力的计算 .274 机床床身的经济性分析 .28总结 .29致谢 .30参考文献 .31附录 A32附录 B53沈阳理工大学学士学位论文绪论本次毕业设计是在学习了机械相关课程之后结合我们综合所学专业知识，在老师的指导下进行系统、全面的一次综合性生产实践的检验。设计说明书概括性的介绍了设计过程,对设计中各部分内容作了重点的说明、分析、论证和必要的计算、系统性整理、表达了在机械加工工艺设计过程中涉及到的专业知识和基本要求，有条理的表达了自己对工艺规程作用的独到见解。这次设计的是机床床身，首先要熟悉零件，了解了该零件的作用。接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量，我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准。然后确定工艺流程，一个较为合理的工艺流程，可以以最少的消耗、最低的成本和最高的生产效率加工工件。最后，设计某一道工序的工装夹具。机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面与定位面以及加工表面相互之间的位置精度，提高生产率，降低成本。我国斜床身数控车床从 20 世纪 70 年代初进入市场，至今通过各大机床厂家的不懈努力，通过采取与国外著名机床厂家的合作、合资、技术引进、样机消化吸收等措施，使得我国的机床制造水平有了很大的提高，其产量在金属切削机床中占有较大的比例。目前，国产数控车床的品种、规格较为齐全，质量基本稳定可靠，已进入实用和全面发展阶段。根据不同的市场定位和需求，数控车床可分为经济型数控车床和全功能型数控车床。沈阳理工大学学士学位论文2 机床床身加工工艺规程2.1 零件图工艺分析该毕业设计主要设计的是机床斜床身，其 3 维模型如下：图 1.1 斜床身 3 维模型图 2.1 斜床身示 3 维示意图2.1.1 零件的作用机床设计的目标是满足加工性能要求，高速数控机床要实现高速度高精度加工的性能就必须使机床的整机特性满足其加工的要求。机床的整机特性包括静动态特性和热特性。其中床身由于结构较大并起到支撑其他部件的作用，其结构性能对整机特性影响很大；床身的结构特性好坏关系到整机的加工精度和零件的加工质量，以及整机的运行稳定性和工作寿命，必须对其结构性能进行研究。斜床身数控车床是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。沈阳理工大学学士学位论文图 2.2 斜床身示意图2.1.2 零件的技术条件分析由机床斜床身的 3 维模型和 2 维零件图可知该零件有多个表面及孔需要加工，分析如下：1.零件的表面粗糙度由零件各个试图可得，该零件所有锥销孔表面粗糙度要求 Ra=1.6。零件最左侧端面表面粗糙度要求 Ra=6.3，A 表面粗糙度要求 Ra=1.6，F 表面粗糙度 Ra=1.6，B 表面粗糙度为 3.2，C 表面粗糙度为 3.2，D 表面粗糙度为 3.2，E 表面粗糙度为 6.3，G 表面粗糙度为 3.2，H 表面粗糙度为 1.6，K 表面粗糙度为 1.6，L 表面粗糙度为 1.6，M 表面粗糙度为 1.6，N 表面粗糙度为 1.6，V 表面粗糙度为 1.6。图 2.3 零件部分剖视图沈阳理工大学学士学位论文2.表面间位置精度A 表面与基准 A 的平行度：N 表面直线度和 X 表面与基准 A 的垂直度：V 表面直线度和 Z 表面与 B 基准的平行度和 Z 表面与 A 基准的垂直度：F 表面与 A 基准的平行度：L 表面的直线度：H 表面与 A 基准的平行度和 H 表面与 B 基准的垂直度：K 表面与 A 基准的垂直度和 K 表面与 B 基准的平行度：/ 0.01 A 0.01 0.01 A 0.01 0.01 A/ 0.01 B/ 0.01 A 0.01/ 0.01 A 0.01 B 0.01 A/ 0.01 B沈阳理工大学学士学位论文2.1.3 机床斜床身材料及切削加工性机床床身材料选用 HT300标准：GB9439 88HT300 为珠光体类型的灰铸铁。其强度高，耐磨性好，但白口倾向大，铸造性能差，需进行人工时效处理。用于机械制造中重要铸件，如床身导轨、车床、冲床及受力较大的床身、主轴箱齿轮等；还可用作高压油缸、泵体、阀体等以及镦模、冷冲模和需经表面淬火的零件。由于灰口铸铁含碳量高，接近于共晶成分，故熔点比较低，流动性良好，收缩率小，因此适宜于铸造结构复杂或薄壁铸件。另外，由于石墨使切削加工时易于形成断屑，所以灰口铸铁的可切削加工性优于钢 1。2.1.4 热处理过程床身类铸件产品作为一种大型铸件必须要经过热处理才能提高本身的使用性能，改善铸铁铸件的内在质量。热处理的目的：提高工件的机械性能，改善材料的可加工性，消除前一工序的残余内应力。该零件采用退火处理来降低铸件硬度，改善切削加工性，消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向，使其能够被更便利的加工。2.1.5 零件的工艺分析根据零件图分析可知，该床身有多个个面需要加工，还有数个大小不一的光孔和螺纹孔需要加工。可分 5 组来加工：第 1 组：加工导轨安装表面，包括平面、倒角。第 2 组：加工 H 表面，包括平面、螺纹孔、倒角。第 3 组：加工 F，K 表面，包括平面、螺纹孔、锥销孔、倒角。第 4 组：加工 W 表面，包括平面、螺纹孔、光孔、倒角。第 5 组：加工与 W 表面垂直的左侧端面。为保证加工精度，对所有加工的部位均应采用粗、半精、精加工分开的原则。沈阳理工大学学士学位论文2.2 毛坯的设计由于该机床床身零件较大且零件较为复杂，所以采用铸件。2.2.1 毛坯种类确定毛坯采用铸件，铸件是采用铸造方法获得的有一定形状、组织和性能的金属件。铸件有优良的机械、物理性能，它可以有各种不同的强度、硬度、韧性配合的综合性能，还可兼具一种或多种特殊性能，如耐磨、耐高温和低温、耐腐蚀等 4采用灰铸铁作为材料，按照要求选用 HT300。优先采用树脂砂型机器造型铸造，主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短且树脂砂型刚度好，浇注初期砂型强度高这就有条件利用铸铁凝固过程的石墨化膨胀，有效地消除缩孔、缩松缺陷，实现灰铸铁件的少冒口、无冒口铸造。按照 CT8 级的铸件尺寸公差和机械加工余量为 G 级计算。2.2.2 毛坯的工艺要求1、分模面的确定分模面是指分开模具取出产品和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能一个或两个以上的分模面，分模面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜。该机床床身采用三箱铸造，分模面垂直与水平面，由于零件内部有空腔，且结构较为复杂，所以零件内部使用砂芯，便于清理及降低成本。2、圆角半径因为零件的毛坯为铸件，根据铸造工艺的要求，铸件各表面相交的转角处都应做成圆角。铸造圆角可防止铸件浇铸时转角处的落砂现象及避免金属冷却时产生缩孔和裂纹。适合的圆角半径，对铸件质量，铸件出模，提高铸模寿命等方面都是有利的。国家对圆角半径大小有明确规定（Q/ZB157-73）。圆角分为外圆角和内圆角。外圆角的大小与表面最小边尺寸，外圆角度有关，通过这两项，可以根据 Q/ZB157-73 可以查出外圆角大小。本设计铸造圆角 R5R10。沈阳理工大学学士学位论文3、铸造斜度铸造斜度指的是拔模斜度，在造型时，为方便取模而又不会损害砂型，又保证铸件尺寸而加的斜度。由于铸件需要拔模部分尺寸较大，所以斜度应小，根据 Q/ZB158-73 可知，一般情况下，斜度为 1： 20，角度为不大于 21。4、技术要求及说明据上述三个条件及零件的要求，安排了毛胚的技术要求如下：（1）铸造斜度为不大于 2 度。（2）未注圆角 R5R10 。（3）铸件不许有裂纹、气孔、砂眼、缩松、夹渣等铸造缺陷，浇口、冒口、结疤、粘砂应清除干净。（4）铸件应在机械加工前应经时效处理。2.2.3 毛坯余量和公差1.余量的确定零件的加工表面在设计铸件时应留有机械加工余量。加工余量根据铸件材料，铸件最大轮廓尺寸来选取。在某些情况下，可以根据机械加工工艺条件，可以增大或减小标准内的加工余量的数值。由于铸件的材料为球灰铸铁，生产类型是大批量生产，工艺方法为砂型。按照GB/T6414-1999 的规定，查表 1.1 知，金属型球灰铸铁的机械加工余量等级为CT8CT10，选用 CT8，因此按照 CT8 级的铸件尺寸公差和机械加工余量为 G 级计算。表 2.1 成批和大量生产铸件的尺寸公差等级（GB/T 6414-1999）铸件材料生产类型工艺方法 铸钢 灰铸铁球墨铸铁 可锻铸 铜合金 锌合金轻金属合金成批和大量生产砂型机器造型 H10-8G108G108G97沈阳理工大学学士学位论文根据上面确定的铸件尺寸公差和机械加工余量等级，查表 1.2，其相应的机械加工余量数值按表选取。表 2.2 铸件的机械加工余量（GB/T 6414 1999）（单位：mm ）大于 0 100 160 250 400 630 1000 1600尺寸公差等级CT加工余量等级RMA基本尺寸 至 100 160 250 400 630 1000 1600 2500单侧8 G加工余量数值 双侧2.52.03.02.54.03.55.04.55.55.06.56.07.56.58.57.52.公差的确定可知机床床身铸造需要较高的精度所以选用 8 级公差等级，尺寸公差带数值按下表选取：表 2.3 铸件尺寸公差数值（GB/T 6414 1999） （单位：mm ）大于 10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600基本尺寸 至 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500公差等级 CT8 1.1 1.2 1.3 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.6 2.8 3.2 3.83.毛胚尺寸的确定毛胚的尺寸当中，非加工面由零件图决定，加工面则需要在零件的尺寸上再加上铸造尺寸公差和机械加工余量。2.3 工艺规程的设定2.3.1 工艺路线的制定拟订机械加工工艺路线的主要工作包括选择定位基准、确定加工方法、划分加工阶段、决定工序的集中与分散程度、加工顺序的安排以及安排热处理、检验及其他辅助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影响加工的质量和效率，而且影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。对多种工艺方案进行比较、优化、确定出最优的工艺方案 3。考虑到零件的不对称性，不使用车床加工。主要使用铣床、刨床和钻床机床加工。一般来说，铣削属于粗加工和半精加工范畴。通常铣削加工的公差等级一般为沈阳理工大学学士学位论文IT9IT8，表面粗糙度 Ra 值为 6.31.6。精铣时表面粗糙度 Ra 值可达 3.21.6，两平行平面之间的尺寸精度可达 IT9IT7 ，直线度可达 0.08mm/m0.12mm/m。钻孔的加工精度一般在 IT10 以下，表面粗糙度 Ra 值为 12.5 左右。扩孔的加工尺寸公差一般为 IT10IT9 ，表面粗糙度 Ra 值为 6.33.2。扩孔可以校正孔的轴线偏差，并使其获得正确的几何形状。扩孔的加工余量为 0.5mm4mm。铰孔是对经过钻削后的孔经行精加工的一种常用方法。铰削加工余量小，铰后孔的精度可达 IT6IT7 ，表面粗糙度 Ra 值可达 1.60.4 2。在制定工艺路线时，还应该考虑以下几点：1、加工方法的选择加工方法的选择原则一般为：（1）根据表面的尺寸精度和表面粗糙度进行选择；（2）根据表面所在零件的结构形状和尺寸大小选择；（3）根据零件热处理情况选择；（4）根据零件材料的性能选择；（5）根据零件的批量选择。选择合理的加工方法，可以获得最高的生产率和最好的经济效益。2、阶段的划分工艺规程编制时，由于零件结构复杂，加工精度高，通常划分加工阶段，划分加工阶段有利于保证零件的加工质量,，有利于合理使用设备，便于及时发现毛坯的缺陷，便于热处理工序的安排，有利于保护加工表面。本课题分为三个加工阶段，粗加工阶段，半精加工阶段、精加工阶段。3、各加工阶段的加工性质和作用（1）粗加工阶段：此阶段的主要任务是切除大部分余量以去除毛刺外皮，校正毛坯制造中的误差，为半精加工作好准备。同时粗加工切削用量大，切削力，切削热，加紧力都比较大，虽然精度不高，但可以提高生产率。如：所有的加工表面都先粗加沈阳理工大学学士学位论文工一遍。（2）半精加工阶段：此阶段主要任务是达到零件大部分的技术要求，非重要表面的最终加工阶段。如：表面 V,N,B,M 都在次完成最终加工。（3）精加工阶段：此阶段主要任是达到零件的全部技术要求。主要表面达到最终技术要求。由于在此阶段加工余量小，加工精度高，所以这个阶段的主要问题是保证质量。如：孔的加工表面。4、基准的选择机械零件表面之间的相对位置包括两方面的要求 一方面是表面间的位置尺寸精度；另一方面是相对位置精度。而表面间的尺寸精度和位置精度要求是离不开参考依据的基准。根据基准的功用不同，可分为设计基准和工艺基准。工艺基准又可分为定位基准、测量基准、装配基准、调刀基准。在加工中，我们需要考虑定位基准。定位基准是在加工中使工件在夹具上占有正确位置所采用的基准。定位基准又可分为粗基准和精基准。选择合理的定位基准可以提高加工效率，改善加工质量，取得更好的经济效益。在次零件加工过程中首先选择机床床身底面，作为粗基准，把其作为重要表面加工其他表面，符合粗基准选择原则。其次选择机床床身侧面作为精基准来进行钻孔、铣削、刨削平面符合设计基准和定位基准重合的原则。5、热处理工序的安排因为工件材料为灰铸铁，HT300，工件为机床床身，是要求综合机械性能较高的零件。所以采用退火处理。机械加工过程中需要时效、退火处理。6、辅助工序安排辅助工序指不直接加工，也不改变工件的尺寸和性能的工序，它对保证加工质量起着相当重要的作用，在工艺路线中也占有相当的比例。每一道工序都应按规定提出工序图或技术要求说明。（1）检验工序特种检验：用于检验工件内部质量，表面缺陷的无损探伤工序，本工艺规程即将其安排在精加工之前，如发现零件损坏即可不用后续加工，避免造成资源浪费。沈阳理工大学学士学位论文最终检验：工件全部完成后，进行的尺寸，位置精度检验。检验合格后，即可包装入库。（2）去毛刺、清洗、涂漆在铸造之后，清洗黏在工件上的砂土。在不加工表面涂漆，防止生锈、被腐蚀，在工件加工完成后，当产品的数量较大时，工件的毛刺较多时，应专门安排去毛刺工序；当去毛刺很困难时，也应单独安排去毛刺加工工序。去毛刺是一项必须进行的工作，是否专门列为工序，应根据具体情况，制定工艺路线时应予考虑。清洗工序，主要是在检验之前应给予安排，清洗掉工件表面残留的金属削和油渍，避免由于这些导致检验不合格，在清洗之前应将毛刺去掉。综合以上的技术条件，安排工艺线路如下：方案一：表 2.4 工艺路线工序 工序名称 内容说明0 铸造 砂型铸造5 清理 清理冒口等10 检验 检验铸造缺陷15 热处理 退火处理20 清洁 喷砂处理（清洁度 Sa2.5 级）25 喷漆 喷防锈底漆30 粗刨底面 粗刨床身 105x1644,200x1644,105x1644 底面35 粗刨平面 刨削 C、D、L 平面40 粗铣平面 粗铣 A、H 平面45 粗铣平面 粗铣 E、G 平面50 粗铣平面 粗铣 F、K 平面55 粗铣平面 粗铣 V、N 平面60 粗铣平面 粗铣 B、M 平面65 退火 消除内应力70 半精刨底面 半精刨床身 105x1644,200x1644,105x1644 底面75 半精刨平面 刨削 C、D、L 平面80 半精铣平面 半精铣 A、H 平面85 半精铣平面 半精铣 E、G 平面90 半精铣平面 半精铣 F、K 平面95 半精铣平面 半精铣 V、N 平面100 半精铣平面 半精铣 B、M 平面沈阳理工大学学士学位论文105 精刨底面 精刨床身 105x1644,200x1644,105x1644 底面110 精刨底面 刨削 L 平面115 精铣平面 精铣 A、H 平面120 精铣平面 精铣 F、K 平面125 钻 L 面孔攻螺纹 先钻直径 6.8 的孔然后用 M8 丝锥攻螺纹130 钻 A 面孔攻螺纹 钻直径 24.5 的孔然后用直径 25 的铰刀铰孔，钻直径 17.5 的孔然后用 M20 丝锥攻螺纹135 钻 H 面孔攻螺纹 钻直径 15.5 的孔然后用直径 16 的铰刀铰孔，钻直径 14 的孔然后用M16 丝锥攻螺纹140 钻 F 面孔攻螺纹 钻直径 7.5 的孔然后用直径 8 的铰刀铰孔，钻直径 6.8 的孔然后用M8 丝锥攻螺纹，钻直径 1.2 的孔然后用 M12 丝锥攻螺纹145 钻 E 面和 E 傍边面孔攻螺纹 钻直径 9.7 的孔然后用直径 10 的铰刀铰孔，钻直径 6.8 的孔然后用M8 丝锥攻螺纹150 检验 检验主要尺寸和位置方案二：表 2. 5 工艺路线工序 工序名称 内容说明0 铸造 砂型铸造5 清理 清理冒口等10 检验 检验铸造缺陷15 热处理 退火处理20 清洁 喷砂处理（清洁度 Sa2.5 级）25 喷漆 喷防锈底漆30 粗刨底面 粗刨床身 105x1644,200x1644,105x1644 底面35 粗刨平面 刨削 C、D、L 平面40 粗铣平面 粗铣 A、H 平面45 粗铣平面 粗铣 E、G 平面50 粗铣平面 粗铣 F、K 平面55 粗铣平面 粗铣 V、N 平面60 粗铣平面 粗铣 B、M 平面65 退火 消除内应力70 半精刨底面 半精刨床身 105x1644,200x1644,105x1644 底面75 半精刨平面 刨削 C、D、L 平面80 半精铣平面 半精铣 A、H 平面85 半精铣平面 半精铣 E、G 平面90 半精铣平面 半精铣 F、K 平面95 半精铣平面 半精铣 V、N 平面100 半精铣平面 半精铣 B、M 平面沈阳理工大学学士学位论文105 钻 L 面孔攻螺纹 先钻直径 6.8 的孔然后用 M8 丝锥攻螺纹110 钻 A 面孔攻螺纹 钻直径 24.5 的孔然后用直径 25 的铰刀铰孔，钻直径 17.5 的孔然后用 M20 丝锥攻螺纹115 钻 H 面孔攻螺纹 钻直径 15.5 的孔然后用直径 16 的铰刀铰孔，钻直径 14 的孔然后用M16 丝锥攻螺纹120 钻 F 面孔攻螺纹 钻直径 7.5 的孔然后用直径 8 的铰刀铰孔，钻直径 6.8 的孔然后用M8 丝锥攻螺纹，钻直径 1.2 的孔然后用 M12 丝锥攻螺纹125 钻 E 面和 E 傍边面孔攻螺纹 钻直径 9.7 的孔然后用直径 10 的铰刀铰孔，钻直径 6.8 的孔然后用M8 丝锥攻螺纹130 精刨底面 精刨床身 105x1644,200x1644,105x1644 底面135 精刨底面 刨削 L 平面140 精铣平面 精铣 A、H 平面145 精铣平面 精铣 F、K 平面150 检验 检验主要尺寸和位置由于半精加工后，钻、扩、铰孔，然后在精加工可能会影响刀具加工表面的精度，所以把孔加工放到了精铣平面之后，即方案一符合要求，选择方案一。2.3.2 工艺路线的分析毛坯采用砂型铸件，各工序分析：工序 0：铸造出毛坯件。工序 5：本工序主要为了清理铸造的冒口等。工序 10：检验铸造缺陷，避免加工废品。工序 15：退火处理。消除残余应力。工序 20：本工序为喷砂处理，这样可以使毛胚的表面清洁。工序 25：在非加工表面涂防锈漆，避免加工过程中非加工表面生锈。工序 30：以非加工表面为基准，粗刨底面，把机床床身底面加工成为下道工序的基准。工序 35：以机床床身底面为基准加工其余表面，达到其尺寸要求。粗刨 C，L 平面，达到其尺寸要求。工序 40：以机床床身底面为基准加工其余表面，达到其尺寸要求。粗铣 A，H 平面，达到其尺寸要求。工序 45：以机床床身底面为基准加工其余表面，达到其尺寸要求。粗铣 E，G 平 面，达到其尺寸要求。沈阳理工大学学士学位论文工序 50：以机床床身底面为基准加工其余表面，达到其尺寸要求。粗铣 F，K 平 面，达到其尺寸要求。工序 55：以机床床身底面为基准加工其余表面，达到其尺寸要求。粗铣 V，N 平面，达到其尺寸要求。工序 60：以机床床身底面为基准加工其余表面，达到其尺寸要求。粗铣 B，D,M平面，达到其尺寸要求。工序 65：退火处理，来消除粗加工大切削用量所带来的内应力。工序 70：以加工面为基准，半精刨机床床身底面，达到其尺寸要求。工序 75：以机床床身底面为基准加工其余表面，达到其尺寸要求。半精刨 C，L 平面，达到其尺寸要求。工序 80：以机床床身底面为基准加工其余表面，达到其尺寸要求。半精铣 A，H 平面，达到其尺寸要求。工序 85：以机床床身底面为基准加工其余表面，达到其尺寸要求。半精铣 E，G 平面，达到其尺寸要求。工序 90：以机床床身底面为基准加工其余表面，达到其尺寸要求。半精铣 F，K 平面，达到其尺寸要求。工序 95：以机床床身底面为基准加工其余表面，达到其尺寸要求。半精铣 V，N平面，达到其尺寸要求。 工序 100：以机床床身底面为基准加工其余表面，达到其尺寸要求。半精铣 B，D,M 平面，达到其尺寸要求。工序 105：以加工面为基准，精刨机床床身底面，达到其尺寸要求。工序 110：以机床床身底面为基准加工其余表面，达到其尺寸要求。精刨 L 平面，达到其尺寸要求。工序 115：以机床床身底面为基准加工其余表面，达到其尺寸要求。精铣 F 平面，达到其尺寸要求。工序 120：以机床床身底面为基准加工其余表面，达到其尺寸要求。精铣 A,H 平面，达到其尺寸要求。工序 125：以机床床身底面为基准钻孔，达到其尺寸要求。钻 L 面直径 6.8 的孔然后用M8 丝锥攻螺纹。工序 130：以机床床身底面为基准钻孔，达到其尺寸要求。钻 A 面直径 24.5 的孔然后沈阳理工大学学士学位论文用直径 25 的铰刀铰孔，钻直径 17.5 的孔然后用 M20 丝锥攻螺纹。工序 135：以机床床身底面为基准钻孔，达到其尺寸要求。钻 H 面直径 15.5 的孔然后用直径 16 的铰刀铰孔，钻直径 14 的孔然后用 M16 丝锥攻螺纹。工序 140：以机床床身底面为基准钻孔，达到其尺寸要求。钻 F 面直径 9.7 的孔然后用直径 10 的铰刀铰孔，钻直径 6.8 的孔然后用 M8 丝锥攻螺纹，钻直径 1.2 的孔然后用 M12 丝锥攻螺纹工序 145：以机床床身底面为基准钻孔，达到其尺寸要求。钻 E 旁边面直径 7.5 的孔然后用直径 8 的铰刀铰孔，钻 E 面和 E 傍边面直径 6.8 的孔然后用 M8 丝锥攻螺纹工序 150：检验，最后的成品检验，主要是对腰座零件的主要表面的尺寸进行检验，避免假废品的出现造成浪费，避免废品入库。工序 155：入库，对合格的零件进行防锈油封处理，最后封装在用油布包装的木 箱里并入库。2.3.3 工序尺寸的确定如加工平面 A，需要粗铣、半精铣、精铣加工，各尺寸如下：表 2. 6 铣平面 A 的工序尺寸工序名称 工序余量 工序经济加工精度 工序基本尺寸 工序尺寸及偏差+0.022精铣 0.6 IT8 10 100+0.043半精铣 1.4 IT9 10.4 10.40+0.11粗铣 7 IT11 11.5 11.50毛坯 3.8 CT8 18.5 18.51.92.3.4 机床、夹具、刀具、量具的选用1、机床的选择合理的选择机床设备是一件很重要的工作，他不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。选择机床应考虑以下因素 3-4：（1）机床切削工作精度与工序精度相适应。沈阳理工大学学士学位论文（2）机床工作区的尺寸应与工作的轮廓尺寸相适应。（3）机床功率与刚度应与工作性质和合理的切削用量相适应。（4）机床的生产效率应与工作的生产计划相适应 龙门刨床 B2020A：最大刨削宽度长度=20006000。龙门铣床 XQ2010：主轴转速范围 75-480r/min,主电机功率 7.5kw。摇臂钻床 Z3040：最大钻孔直径 40mm，主轴行程 315mm，主轴转速范围 50-2500r/min，主电机功率 3kw。2、夹具选择铣削平面专用夹具，刨削平面专用夹具，钻削平面专用夹具。3、刀具选择刨刀硬质合金宽刃刨刀。铣刀d=100 圆柱铣刀，d=2 、18、25 直柄立铣刀。钻头5.5、 7.5、9、9.7、13、15.5 、16、24.5 麻花钻,6、11.75、13.75、16.75 扩孔钻。铰刀6.6、 8、10、14、16、17.4 、25 铰刀。丝锥M8、M12、M16 、 M20。4、量具选择游标卡尺，塞规。2.3.5 确定切削用量1、工序 30 粗刨平面1）切削深度 ： =7mmpa2) 进给量 f：f=2.5mm3) 切削速度 v： v=34m/min每分钟双行程次数：n= （2.1）)1(0KL式中：K=0.40.5 取 0.5L=l+l4+l5=1844沈阳理工大学学士学位论文带入公式（2.1）得n= = =12.3)1(v0KL）（ 5.018432、工序 60 粗铣平面 B、M1）切削深度 ： =7mmpa2) 进给量 f： =0.2,f=Z =100.2=2mmzz3) 切削速度 v：v =129m/min机床主轴转速 n= =410.8r/min （2.2）d10查参考文献3 ，取实际转速为 480r/min则实际切削速度为：v =150.7m/min3、工序 120 钻 E,L 面孔，攻螺纹机床：摇臂钻床 Z3040刀具：高速钢麻花钻，d=5.5mm、扩孔钻 d=6mm，铰刀 d=6.6mm(1) 钻孔1) 进给量 f：f=0.20mm2) 切削速度 v：v =15m/min机床主轴转速 n= =868.6r/mind10查参考文献6 ，取实际转速为 800r/min则实际切削速度为：v =13.8m/min(2) 扩孔1) 进给量 f：f=0.20mm2) 切削速度 v：v =20m/min机床主轴转速 n= =1061.6r/mind10查参考文献6 ，取实际转速为 1250r/min则实际切削速度为：v =23.6m/min沈阳理工大学学士学位论文(3) 铰孔1) 进给量 f：f=0.6mm2) 切削速度 v：v =25m/min机床主轴转速 n= =1206.3r/mind10查参考文献6 ，取实际转速为 1250r/min则实际切削速度为：v =25.9m/min（4）攻螺纹根据公式：v = （2.3）y0PtdCmxv式中 =6.2，x =1.2，y =0.9，m=0.6，t=30。v计算得 v=9.77m/min机床主轴转速 n= =471.4r/mindv10查参考文献6 ，取实际转速为 500r/min则实际切削速度为：v =10.4m/min2.3.6 时间定额计算1、工序 30 粗刨平面（1）基本时间 jt由式子： = （2.4）jtifnllB321式中 B=410mm21l03l求的 =42minjt（2）辅助时间 f沈阳理工大学学士学位论文=0.15 =0.1542=6.3minftjt（3）其他时间 Xb=6%( + )=2.9minXbtjtf（4)单件时间 dj= + + =42+5.3+2.9=51.2mindjtftXbt2、工序 60 粗铣平面 B、M（1）基本时间 jt由式子： = （2.5）jtiflMZ21式中 =z n=960mm/minm)3(a(1edl 52lMZfz= 4=6minjBt96024= 4=6.9minjM1= + =6+6.9=12.9minjtBjt（2）辅助时间 ft=0.15 =0.1512.9=1.94minftj（3）其他时间 Xbt=6%( + )=0.89minXbtjf（5)单件时间 dj= + + =12.9+0.89+1.94=15.73mindjtftXbt3、工序 120 钻 E,L 面孔，攻螺纹沈阳理工大学学士学位论文(1)单孔基本时间 jt1）钻 5.5mm 孔=2.75mm,钻盲孔时 =0， =16mm,则m)21(cot2rkDl 2ll= min=0.11min （2.6）fnljt 80.75651 =510.11=5.61min钻jt2)钻扩 6mm 孔=（ ）mm=2.25m)21(cot2d-11rkDl 245cot.-6。=2mm， =16mm,则l= =0.08minfnj21t150.2651 =510.08=4.08min扩jt3)铰 6.6mm 孔= =2.6mm1l245cot6-.。= =0.03minfnljt10.651 =510.03=1.53min铰jt4）攻 M8 螺纹= =0.33minfnlj1t50.651 =510.33=16.83min攻jt(2)辅助时间 f1)钻 5.5mm 孔沈阳理工大学学士学位论文=0.15 =0.155.61=0.84min钻ft钻jt2)扩 6mm 孔=0.15 =0.154.08=0.62min扩ft扩jt3)铰 6.6mm 孔=0.15 =0.151.53=0.23min铰ft铰jt4)攻 M8 螺纹孔=0.15 =2.52min攻ft攻jt(3)其他时间=6%（ ）=0.06（5.61+4.08+1.53+0.84+0.62+0.23+2.52+16.83 ）xbtfjt=1.94min(4)单件时间 djt= + + + + + + + + =34.2mindjt钻 扩j铰j钻ft扩f铰ft攻j攻ftxbt沈阳理工大学学士学位论文3 机床夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段 6。3.1 夹具的设计方案该夹具设计为钻床夹具，该钻床夹具主要针对工艺路线中，工序 120 的钻孔设计专用夹具。夹具使用支撑板，支撑钉作为定位元件。采用螺旋压板机构作为的夹紧装置。3.2 夹具总体设计说明由于被加工零件表面是斜床身表面，是与底面夹角为 45。为了是零件被加工表面垂直与立式机床主轴，所以采用 V 型块加支撑钉定位，为了减少 V 型块磨损在内表面加两块支撑板。示意图如下：图 3.1 夹具装配 3 维示意图沈阳理工大学学士学位论文3.3 夹具构造特点及原理夹具是由不同的元件构成的，根据元件的作用，可以分为：定位元件：用来确定工件在夹具中的位置。夹紧元件：用来夹紧元件，使定位好的元件在加工过程中不致松动。对刀元件：用来调整铣刀相对夹具的位置。引导元件：引导钻头加工，用来确定刀具相对夹具的位置。夹具体：用来连接夹具上的各个零件使之成为一个整体。其他元件：如连接元件，分度机构，传动装置等等。该夹具为钻孔专用夹具，需要支撑板，支撑钉定位，螺旋压板机构夹紧，钻模板，钻模 6。3.3.1 定位装置设计该夹具为钻孔专用夹具，为保证钻孔的位置精度，需要限制 x、y 、z 方向的移动自由度，x、z 方向的转动自由度即可。选用支撑板和支撑钉为定位元件，如图所示：图 3.2 零件定位夹紧示意图底部两侧各采用支撑板定位，共同限制了 x，z 方向移动自由度和 y，z 方向转动自由度。沈阳理工大学学士学位论文侧面采用支撑钉限制了工件 y 方向移动自由度。3.3.2 夹紧装置设计该夹具采用螺旋压板机构夹紧，该夹紧结构简单，夹紧可靠。需要螺母，转动螺杆，压块。图 3.3 夹紧机构示意图3.3.3 定位零件的设计和选择1 固定支承板 A200220（JB/T 8029.1-1999）JB/T 8029.1-1999材料：T8。热处理：HRC55-60。其他技术条件按 JB/T 8044-1999 的规定。2 支撑钉 A10075 （JB/T 8029.2-1999）材料：T8。热处理：HRC55-60。其他技术条件按 JB/T 8044-1999 的规定。3.4 夹具体外轮廓尺寸的设计将各个部件装配起来，结构如下图：沈阳理工大学学士学位论文图 3.4 夹具体零件示意图3.5 操作说明本加工工序属于钻孔攻螺纹。加工时，操作过程如下：1.用吊车把零件吊起，然后让其里面一侧贴到 V 型块支撑板上，让其滑到底端。2.夹紧工件3.用吊车将钻模板放到夹具体上按上诉操作夹紧定位后就开始钻孔、扩孔、攻丝等操作。3.6 夹具的定位误差3.6.1 产生误差原因1）该夹具设计为钻孔专用夹具，设计时该夹具的定位基准与工件的设计基准不重合所产生的基准不重合误差。2）由于工件以平面定位即夹具的调刀基准与定位基准重合，所以该误差不存在。3.6.2 定位误差计算由公式已知： =dw jwjb 式中： 定位误差；基准不重合误差；jb基准位移误差；jw沈阳理工大学学士学位论文由于工件都是靠平面定位所以基准位移误差不存在 =0，所以 = 。jw dw jb如果将定位基准到设计基准间的尺寸称为联系尺寸，则基准不重合误差就等于联系尺寸的公差。因为丝杠中心为此工序的设计基准，所以首先求出丝杠中心到底面和侧面的尺寸e,b。a=257 ，c=21 0.04。22有：b=257 -21 0.04=236 0.04。2同理求出丝杠中心到底面的距离 e=914.60.04。= =0.04cos45+0.04sin45=0.057dw aTbsincoe有 0.057 0.2，满足要求，所以合格。313.7 工件夹紧力由于在该工序加工过程中，钻削时切削用量最大，所以工件夹紧力大于钻孔时的钻削力即可。3.7.1 钻削力的计算高速钢钻头钻削不同材料的切削用量，知材料为灰铸铁，钻头直径为 5.5 的切削速度为 v=15m/min，进给量 f=0.2mm/r。已知计算公式轴向力 F，转矩 M，功率 P。， ， （3.1）yzkfdC0轴 MyZkfdC003dvmN （3.2）FyzFf0轴 64512.5481=1.72N/m （3.3）MZkd06=0.16kw03dPvm5.7根据力矩平衡条件 , ,由已知条件分析得 ， 。带F0zMzF