毕业设计说明书拨叉零件加工工艺编制设计

湖南铁道学院 前言在21世纪，世界机械工业的发展进入了前所未有的高速阶段，与其他行业相比，机械工业的发展具有地位化、规模化、全球化和高技术化的特点。21世纪初，机械制造业的重要特征表现在它全球化、网络化、虚拟化、智能化及绿色制造等方面。柔性化、灵捷化、智能化、信息化便成为21世纪初机械制造业发展的总趋势。机械工业是国民经济的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备。机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门的技术进步和经济效益，有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。经过建国49年来的发展，机械工业已经成为我国工业中产品门类比较全、具有相当规模和一定技术基础的最大产业之一。机械工业现有企业数、职工人数、工业总产值、利税总额等指标占全国工业的比重已分别达1 /51/3，固定资产占全国工业比重的15%，机械工业的发展速度高于同期工业的平均增长速度。改革开放20年来，机械工业充分利用国内外两方面的技术资源，有计划地推进企业的技术改造和新产品的开发，引导企业走依靠科技进步的道路，使制造技术、产品水平及经济消费发生了显著变化，为满足国内市场需求、扩大出口创汇 、推动国民经济的发展做出了很大贡献。近些年来是我国积极进行经济体制和经济增长方式的根本转变（由计划经济向社会主义市场经济转变，由依靠资金和劳动力投入的粗放型经济增长方式向依靠科技进步和提高劳动者素质的经济增长方式转变）的关键时期，也是国际产业结构重组和国际分工不断深化、科技迅猛发展的时期。世界各国都把提高产业竞争力和发展高技术、抢占未来经济制高点作为科技工作的主攻方向。我国经济、科技与世界的联系日益紧密，中国市场与国际市场进一步接轨。在我国机械工业发展的指导思想是：根据“科技兴国”的战略，紧密围绕机械工业的振兴的目标，大力推进科技进步与经济结合，从满足国民经济发展和初口的需求出发，以重大工程项目、重大技术装备、基础件、基础机械和轿车为载体，以先进制造技术为重点，以高技术和新产品的推广应用、工程化、产业化为桥梁，以提高企业竞争力为目的，全面提高全行业的科技水平。面对这种形势，我们应当抓住机遇、迎接挑战，用科技进步推动机械工业的振兴。27目 录第一章 毕业设计任务概述11.1简述设计的主要内容11.2设计指导思想1第二章 零件图样分析22.1 零件的作用22.2 零件图形分析22.3 零件技术要求3第三章 毛 坯 设 计43.1 毛坯类型及选择原则43.2 毛坯制造53.3 毛坯加工余量6第四章 零件加工工艺路线的制定74.1 生产类型与生产纲领74.2拟定零件加工工艺路线94.3 方案比较分析及确定工艺路线114.4 确定工序集中与工序分散的程度114.5加工工序顺序的安排124.6划分加工阶段124.7 热处理工序安排134.8 检验工序的安排13第五章 零件加工工序设计145.1定位基准的选择145.1.1 选择原则145.1.2 粗基准155.1.3 精基准155.2设备选择155.3 工艺装备的选择165.3.1 夹具选择165.3.2 量具选择165.3.3 刀具选择175.4切削用量的选择与确定175.4.1 背吃刀量a的确定175.4.2 切削速度V的确定185.4.3 进给量f的确定18第六章 夹具设计266.1概论266.1.1机床夹具的组成266.1.2机床的分类266.2零件的定位276.2.1工件的定位的基本原则276.2.2定位基准的选择276.2.3工件定位方式及其定位元件286.2.4定位误差的分析296.3工件的夹紧和夹紧装置306.3.1夹紧装置的组成306.4机床夹具体总体设计326.4.1夹具体毛胚的类型326.4.2夹具总图上尺寸、公差及技术要求的标注326.4.3排泄与夹具体的安装336.6工件的装夹和使用方法33结 束 语34参考文献35第一章 毕业设计任务概述1.1简述设计的主要内容 以零件为设计依据，对零件进行工艺分析，绘制出零件图。根据零件图确定加工余量，设计并绘制毛坯图。通过对零件的整体把握，设计相应的工艺路线，且对所设计的工艺路线进行比较分析，从中获得最佳方案，以利于生产效率的提高。依照所设计的工艺路线，填写相应的工艺文件（工艺过程卡，工序卡）。选择合理的量具和切削用量，编写出零件的加工程序，并对加工程序进行相应的调试、检查、修改，以利于工件加工，从而编写一内容精简、说服力强的设计说明书。1.2设计指导思想设计指导思想大体可以归纳为六个字：优质，高效，低耗。1、指保证和提高产品的质量。产品的质量包括整台机械的装配精度，使用性能，使用寿命和可靠性，以及零件的加工精度和加工表面质量。2、提高劳动生产率。提高劳动生产率的方法：一是提高切削用量，才有那个高速切削，高速磨削和重磨削。3、要节省人力合理选择材料，研究新材料；合理使用和改进现有的设备，研制新的高效设备的等。对上述三个问题我们要进行系统的分析，不能只保证一个方面或两个方面，二是要兼顾。既要满足质量要求的前提下不断提高劳动生产率和降低成本。只有这种指导思想下完成的工艺才可能是先进的工艺。第二章 零件图样分析2.1 零件的作用拨叉零件主要用在操纵机构中，比如改变车床滑移齿轮的位置，实现变速；或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给。该拨叉在工作时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面、叉轴孔 ，在设计工艺规程时应重点予以保证。2.2 零件图形分析 以零件为设计依据，对零件进行工艺分析，绘制出零件图。根据零件图确定加工余量，设计并绘制毛坯图。通过对零件的整体把握，设计相应的工艺路线，且对所设计的工艺路线进行比较分析，从中获得最佳方案，以利于生产效率的提高。依照所设计的工艺路线，填写相应的工艺文件（工艺过程卡，工序卡）。选择合理的量具和切削用量，从而编写一内容精简、说服力强的设计说明书。图2-1 零件图2.3 零件技术要求该零件上的主要加工部位有：40圆柱上下端面、32圆柱上下端面、22圆柱下端面，端面粗糙度都为6.3，25通孔、12通孔、10通孔其精度在IT7IT8之间。孔的粗糙度在0.83.2之间。12的通孔相对于25的通孔平行度0.16，25的通孔相对于40圆柱下端面垂直度0.1/100，属精度较高的零件，直接影响零件的加工形状精度。由参考文献中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。第三章 毛 坯 设 计3.1 毛坯类型及选择原则毛坯的种类:1、型材 常用型材截面形状有圆形、圆管形、方形、方管形、六角形、板和特殊断面形状等。型材有热轧和冷拉两种。热轧型材尺寸范围较大，精度较低，用于一般机器零件，价格便宜。冷拉型材尺寸范围较小，精度较高，多用于制造毛坯精度要求较高的各种零件，价格较贵。2、铸件 形状复杂，力学性能要求不高的毛坯宜采用铸造的方法制造。铸件毛坯的制造方法常用的有砂型铸造、金属型铸造、精密铸造、压力铸造、离心铸造等。3、锻件 适用于对力学性能有一定要求，形状比较简单的零件。锻件毛坯由于经锻造后可得到金属纤维组织的紧密性、连续性和均匀性，从而提高了零件的强度，耐磨性等。锻件有自由锻件、模锻件和精锻件三种。4、焊接件 用焊接的方法而得到的组合件。适合于数量不多，结构复杂的框架类零件。焊接件的优点是制造方便，生产周期短，省材省料，制造费用低廉。但其抗振性较差，易变形。一般需经时效处理后才能进行机械加工。5、其它毛坯 其它毛坯类型包括冲压、粉末冶金、冷挤、塑料压制等毛坯。其优缺点各有千秋，可依据零件的具体结构与需要来选择不同的加工方法。毛坯的选择原则:1、零件材料及其力学性能 一般情况下，确定了零件的材料也就大致确定了毛坯的种类。2、零件的结构形状 于外形尺寸形状复杂的毛坯，一般用铸造方法制造。3、生产类型 为较低材料消耗和机械加工的劳动量，大量生产的零件应选择精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减小和机械加工费用的降低来补偿。4、现有生产条件 确定毛坯的种类及制造方法，必须考虑具体的生产条件，如毛坯制造的工艺水平、质量状况、设备状况、成本费用以及对外协作的可能性等。5、充分考虑利用新工艺、新技术的可能性。零件材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削。但是，零件在工作过程中，也经常要承受变载荷及冲击性载荷，且它的外型复杂，不易加工。因此，应该选用铸件以提高劳动生产率，保证精度，由于零件的年生产量为5000件已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用钢模铸造，这样可以提高生产率，保证精度。根据零件的图样分析和上述的原则，我们选择毛坯的种类为铸件。3.2 毛坯制造表3-1各类毛坯常用制造特点及应用范围毛坯种类制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形状适用生产类型生产成本砂型铸造11-13大铸铁、青铜为主各种尺寸复杂各种类型较低钢模铸造10-12较小铸铝为主中、小型较复杂批量、大量一般压力铸造8-11小铸铁、铸钢、青铜中、小型复杂批量、大量较高熔模铸造7-10很小铸铁、铸钢、青铜小型为主复杂批量、大量高 根据表3-1以上各毛坯的特点、应用范围、零件图样分析及生产成本，故选择钢模铸造,内部用石蜡做芯.3.3 毛坯加工余量机械加工中毛坯尺寸与完全零件尺寸之差称为毛坯的加工余量。它的大小取决于加工过程中各个工步应去除的金属层的总和以及毛坯尺寸与规定的公称尺寸之间的偏差数值。参考上海科学技术出版社-金属机械加工工艺人员手册修订组-金属机械加工工艺人员手册第四章 加工余量 表5-16及零件图的分析，该铸件的毛坯加工余量如图3-3-1所示.端面加工余量为2mm,铰孔余量为单边0.1mm，如图3-1。 图3-1 毛坯图第四章 零件加工工艺路线的制定4.1 生产类型与生产纲领生产类型是指企业专业化程度的分类，一般分为大量生产、成批生产、和单件生产三种类型。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。生产类型是指企业（车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。1、 单件生产产品品种很多，同一产品的产量很少，各个工作地的加工对象经常改变，而且少重复生产。例如，重型机械制造、专有设备制造和新产品试制都属于单件生产。2、 大量生产产品的产量很大，大多数工作地按照一定的生产节拍（即在流水生产中，相继完两件制品之间的时间间隔）进行某种零件的某种工序的重复加工。例如，汽车、拖拉机、自行车、缝纫机和手表的制造常属大量生产。3、 成批生产一年中分批轮流地制造出几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地加工对象周期性地重复，如表4-1生产类型和生产纲领之间的关系。例如，机床、机车、电机和纺织机械的制造常属成批生产。表4-1 生产类型和生产纲领等的关系生产类型生产纲领（台年或件年）工作地每月担负的工序数 工序数（月）小型机械或轻型零件中型机械或轻型零件大型机械或轻型零件单件生产100105不作规定小批生产1005001015051002040中批生产50050001505001003001020大批生产5000-5000050050003001000110大量生产500005000100014、生产类型和生产纲领它是指企业在计划内应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。计划通常为一月，因此生产纲领也常称为年度量，可按下式计算。 N=Qn(1+)(1+)式中: N零件月产量，（件月）Q产品月产量，（台月）n每台产品中该零件的数量，（件台）备品率废品率该产品的净产量为5000件，设其备品率为10%，机械加工废品率为2%故：N=Qn(1+)(1+)=5610件月由该零件的生产纲领为60，经计算得，生产类型为单件小批量生产单件生产产品品种很多，同一产品的产量很少，各个工作地的加工对象经常改变，而且很少重复生产，如表4-2表4-2 单件生产类型的工艺特征特点单件生产零件的互换性通常配对制造，缺乏互换性，广泛采用修配法，钳工修配毛坯的制造方法及加工余量铸件由木模手工造型铸造，锻件由自由锻造。毛坯精度低，加工余量大机床设备及其布置通用机床，按机床种类及大小采用“机群式”排列工艺装备大多采用通用夹具、标准附件、通用刀具和万能量具。极少采用夹具，靠划线和试切法达到精度要求对工人的技术要求需要技术要求水平高的熟练工人工艺文件有简单的工艺过程卡，关键工序有加工工序卡生产效率低生产成本高发展趋势箱体类复杂零件采用加工中心加工4.2拟定零件加工工艺路线选择加工方法时应考虑的因素，首先根据工艺手册查表来确定，然后再结合实际的生产情况或工艺试验进行修正。具体考虑的因素如下：1、选择相应能获得经济精度的加工方法2、工件材料的性质3、工件的结构形状和尺寸大小4、结合生产类型考虑生产率与经济性 大批量生产时，应采用高效率的先进工艺，以提高工效，降低成本。单件小批量生产时，宜采用刨削平面和钻、扩、铰孔等加工方法，没有必要去追求高效，而只要保证质量即可。5、现有生产条件 应该充分利用现有设备，选择加工方法时要注意合理安排设备负荷，同时要充分挖掘企业潜力，发挥工人的创造性。6、新工艺新方法的利用 应该充分利用新工艺新方法，以提高现有工艺水平，满足生产的更高要求。7、特殊要求 如表面纹路方向的要求，铰削和镗削孔的纹路方向与拉削的纹路方向不同，应根据设计特殊要求选择相应的加工方法。加工方案：方案一，如表4-3表4-3 加工工艺路线一工序号工序内容工序一铸造。工序二热处理。工序三粗铣工件上端面。工序四粗铣工件下端面。工序五钻-扩-铰25的孔工序六钻11和9.8的孔工序七铰孔9.8到10工序八扩11的孔到11.85工序九粗-精铰孔11.85到12工序十检查。方案二，如表4-4表4-4 加工工艺路线二工序号工序内容工序一铸造。工序二热处理。工序三粗铣工件下端面。工序四粗铣工件上端面。工序五钻-扩-铰25的孔工序六钻11和9.8的孔工序七扩11的孔到11.85工序八粗-精铰孔11.85到12工序九铰孔9.8到10工序十检查。4.3 方案比较分析及确定工艺路线上述两个方案的特点在于：方案一是采用铣削方式加工端面，且是先加工上端面并以上端面为基准加工下端面；方案二则刚好相反先铣削下端面再上端面。两相比较起来可以看出，由于下端面有两个不在同一平面内的面，先加工上端面并以此为基准平下端面更易于加工和保证零件的尺寸。综合考虑，我们选择工艺路线一。4.4 确定工序集中与工序分散的程度工序集中：是将零件加工集中在少数几道工序，而每道工序所包含的加工内容很多。特点：1、采用高效专用设备及工艺装备，生产率高。2、工件装夹次数减少，易于保证表面间位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期。3、工序数量少，可减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可简化生产计划和生产组织工作。4、因采用结构复杂的专用设备及工艺装备，使投资大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。工序分散：是将零件加工分得很细，工序多，工艺路线长，而每道工序包含的加工内容却很少。特点：1、设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，工人容易掌握，生产准备工作量少，又易于平衡工序时间，易适应产品更换。 2、可采用最合理的切削用量，减少基本时间。 3、设备数量多，操作工人多，占用生产面积也大。该零件属于单件小批量生产，故选择工序集中。4.5加工工序顺序的安排机加工工序安排的原则：1、先加工基准面 选为精基准的表面应安排在起始工序工序先进行加工，以便尽快为后续工序提供精基准。这有利于保证精度。2、划分加工阶段 根据价格质量的要求常划分粗加工、半精加工、精加工。3、先面后孔 这是因为面加工好以后，安放和定位比较稳定可靠，保证平面和孔德位置精度，还给平面上的孔加工带来方便。4、次要表面穿插在各加工阶段进行 次要表面一般加工余量都比较少，加工比较方便，把次要表面穿插在各加工阶段进行加工，就能使加工阶段更加明显和顺利进行，又能增加加工阶段间的时间间隔，使工件有足够的时间让残余应力重新分布并使其引起的变化充分表现，以便在后续的工序中修正。4.6划分加工阶段划分加工阶段的原因：1、保证加工质量2、合理使用设备3、便于安排热处理工序，使冷热加工工序配合得更好4、便于及时发现毛坯缺陷5、精加工、光整加工安排在后，可保证精加工和光整加工过的表面少受磕碰损坏 注意：划分加工阶段是对整个工艺过程而言的，因而应以工件的主要加工面来分析，不应以个别表面和个别工序来判断。各加工阶段的主要任务： 1、粗加工阶段，从毛坯上切除较多的余量，所能达到的精度和表面质量都比较低的加工过程。2、半精加工阶段，在粗加工之前的一道切削过程。3、精加工阶段，从工件上切除较少余量，所得精度和表面质量都比较高的加工过程。4、光整加工阶段，精加工后从工件上不切除或切除极薄得金属层，用以获得光洁的表面和更加精确的加工过程（一般用于提高位置精度）5、超精加工阶段，按照超稳定，超微量等切除原则，实现加工尺寸误差和形状误差在0.1以下的加工技术。4.7 热处理工序安排热处理是用于提高材料的力学性能，改善金属的加工性能以及消除残余应力，制定工艺规程时，由工艺人员根据设计和工艺的要求全面考虑。常用的热处理工序有：退火、正火、调质、时效、淬火、回火、渗碳、氧化处理等。按热处理的目的，可分为预备热处理和最终热处理。预备热处理是为了改善材料的切削性能，消除毛坯制造时的残余应力，改善组织，最终热处理是提高零件的强度，表面硬度和耐磨性。该零件采用热处理方式为人工时效内应力退火处理。具体操作:加热至500-550，保温4-6小时，冷却速度小于或等于30/h,出炉温度低于200。4.8 检验工序的安排检验工序是必不可少的工序，它对保证质量，防止产品废品起到重要作用。了解工序中自检外，需要在下列场合单独安排检验工序：1、粗加工阶段结束后2、重要工序前后3、送往外车间加工的前后，如热处理工序前后4、全部加工工序完成后该零件检验方式是用磁力探伤仪检查零件内部是否有气孔和裂纹等缺陷，肉眼观察该铸件外部是否有结疤和裂纹等缺陷。第五章 零件加工工序设计5.1定位基准的选择5.1.1 选择原则定位基准是在加工中用作定位的基准。用夹具装夹时，定位基准就是工件上直接与夹具的定位元件相接触的点、线、面。制定工艺规程时，合理地选择定位基准，对保证零件加工精度（特别是相互置精度）和安排加工顺序有很大的影响。用夹具装夹时，定位基准的选择还会影响到夹具的结构，因此定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。选择定位基准时，应注意减少装夹次数，尽量做到一次装夹中能把零件上所有要加工表面都加工出来。多选择工件上不需要切削的平面和孔作定位基准。定位基准尽量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高，不但使加工工艺过程问题百出，更有甚会造成零件的大批量报废，影响生产的进行。定位基准分为粗基准和精基准。在选择定位基准时，是从保证工件精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序是从精基准到粗基准。粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工面之间的位置要求及合理分配各加工面的余量，同时要为后续工序提供精基准。具体可按以下原则选择：1、为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选非加工面为粗基准。2、合理分配各加工面的余量。3、粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向下，通常只允许用一次。4、选择粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造浇冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保证定位准确、夹紧可靠。当用夹具装夹时，选择的粗基准面还应使夹具结构简单、操作方便。选择精基准时，应能保证加工精度和装夹可靠方便，可按下列原则选取：1、基准重合原则2、基准统一原则3、自为基准原则4、互为基准原则保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则当用夹具装夹时，选择的精基准面还应使夹具结构简单、操作方面。5.1.2 粗基准粗基准就是用未经加工的毛坯表面作定位基准的基准。该零件加工过程中所选择的粗基准，在铣上端面时以下端面为粗基准。5.1.3 精基准精基准就是用加工过的表面作定位基准的基准该加工零件的较少分别是上端面，所以选择上端面和25的孔为精基准。5.2设备选择机床选择应遵循以下原则：1、所选用的机床精度应和工件的精度相适应。2、所选用的机床技术规格应与工件的外形尺寸相适应。3、所选用的机床生产效率和自动化程度应与零件生产纲领相适应。4、机床的选择还应结合现场的实际情况，充分利用现有设备。根据零件尺寸和形状选用的加工设备有X51和Z525。5.3 工艺装备的选择5.3.1 夹具选择由于该零件是叫为拨叉零件,在加工零件时用到的专用夹具较多.但有些加工部位需要加工通孔。在加工过程中用到垫铁，钻模，以及平口虎钳等通用夹具。5.3.2 量具选择技术测量包括长度测量、角度和锥度测量、螺纹测量、型面样板测量、齿轮测量、形状与位置公差的测量、表面粗糙度的测量。该零件所需测量的有长度测量、螺纹测量、形状与位置公差的测量和表面粗糙度的测量。通用量具和量仪有量块及量块附件、卡尺类型、千分尺类型、表类、光学（工具显微镜类型、测长机、测长仪、光学计、干涉仪、投影仪）、气动（气动量仪）、电动量仪（电感式测微仪）、三坐标测量机等。螺纹测量分综合测量和单项测量。综合测量用于成批生产，如用螺纹量规检验螺纹；单项测量则用于精密螺纹检验和废品原因分析。工具显微镜、投影仪、万能测长仪、卧式光学计等量仪可用于测量螺纹的各单项元素，如中径、大径、小径和牙型半角。螺纹中径的检验常用三针量法，测量精度要求不高时，可用螺纹千分尺和螺纹样板测量。形状与位置公差的测量包括检验平面度、直线度、圆度、圆柱度、孔中心距、同轴度、对称度。表面粗糙度的测量方法有比较法、光切法、干涉法、光纤传感法、激光光斑法和触针法。由于该零件结构比较简单,在测量时比较容易.主要选择的量具有游标卡尺,.内径百分表,钢直尺。5.3.3 刀具选择刀具参数选择正确与否，直接关系到零件的加工效率和加工表面的质量及刀具本身的寿命。刀具材料应具备高硬度和高耐磨性、足够的强度和韧性以及高的耐热性，刀体材料保证刀具的强度，因此，合理选择刀具尤为重要。对刀具的材料选择应考虑到所采用的机床加工时机床的刚性，工件材料及经济性等。则普通机床刀具应选择较高的耐用度和刚性，有良好的断削性和尺寸稳定性，安装调试方便等特点。该零件在加工过程中运用到的刀具有铣刀,钻头，扩孔钻，铰刀，如表5-1。表5-1 加工刀具表名称规格材料立铣刀45的面铣刀高速钢钻头23和11和9.8的麻花钻24.8和11.85扩孔钻高速钢铰刀25和12和10的铰刀高速钢5.4切削用量的选择与确定正确的选择切削用量，对保证加工质量，提高生产效率，获得良好的经济效益，起着重要作用。切削用量包括背吃刀量、切削速度、进给量。 5.4.1 背吃刀量a的确定a指垂直于进给速度方向测量的切削层最大尺寸，单位为mm例： a=式中： d-待加工表面直径d-已加工表面直径选择时，优先考虑背吃刀量a，然后考虑进给量f，最后考虑切削速度V5.4.2 切削速度V的确定V指切削刃选定点相对工件主运动的速度，单位为ms或mmin，计算公式如下： V=1000=318 工件或刀具转速，单位为rmin 工件或刀具选定点旋转直径，单位为mm5.4.3 进给量f的确定进给量为刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，可用工件每转的位移量来度量，单位为mmr进给量又可以用进给速度Vf表示：Vf指切削刃选定点相对工件进给运动的瞬时速度，单位为mms或mmin该零件各道工序的加工切削用量均参考于机械工业出版社-主编 王先逺- 机械加工工艺手册 第2卷 加工技术卷 各工序加工切削用量:工序一：粗、精铣40和24圆柱上平面工件材料； HT200，铸造。刀具：立铣刀，材料：高速钢，D=45 ，齿数=3，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：取铣削速度：取V=30m/min机床主轴转速： 式（4.1）式中 V铣削速度； d刀具直径。代入式（4.1）得， n=210实际铣削速度：m/min进给量： 切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=290， 走刀次数为1机动时间： 工序二：粗、精铣40、24和22圆柱下端面工件材料； HT200，铸造。刀具：高速钢立铣刀：D=45mm ，齿数3，此为粗齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1.0铣削深度：每齿进给量：取铣削速度：取V=30m/min机床主轴转速：由式（4.1）得， n=210 实际铣削速度：m/min进给量：=工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知l=144mm走刀次数为2机动时间： 工序三：加工孔到要求尺寸工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为25mm，公差为H7，表面粗糙度Ra=0.8。加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔23标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔24.8mm标准高速钢扩孔钻；铰孔24.94和25标准高速铰刀。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量1）确定进给量 取f=0.48mm/r。钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。2）确定切削速度根据机床和刀具以及工件材料查表可得v=30 mm/min 取n=392。实际切削速度为 ，故 3）校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即d=23，f=0.48，n=392，f =nf=188.16mm/min相应地，切削工时 机动时间： （2）确定扩孔切削用量1）确定进给量 f表（0.70.8）mm/r0.70.490.56 mm/r。取=0.5mm/r。2）确定切削速度及 取 =查表选得n=545=nf=0.5x545=272.5实际切削速度为=42.5切削工时被切削层长度：= 127.5mm机动时间： min（3）确定铰孔切削用量1）确定进给量 ，取。2）确定切削速度及 取。取，实际铰孔速度机动时间=0.53min工序四 钻另11和9.8的孔（1）钻11的孔机床：立式钻床z525刀具：11麻花钻，D=11.背吃刀量： 进给量：取=0.62mm/r钻削速度：取V=15mm/min机床主轴转速：由式（4.1）得，查表得机床转速可取n=545r/min实际钻削速度: 工作台每分进给量： 243mm/min 被切削层长度：由毛坯尺寸可知=31.6机动时间（2）钻9.8的孔机床：钻床525刀具：9.8的麻花钻孔 材料: 高速钢。钻削背吃刀量：=4.9mm 机床主轴转速：由式（4.1）得，查表得机床转速可取n=545r/min,f=0.62mm/r实际铣削速度：工作台每分进给量0.62x545=243mm/min 被切削层长度：由毛坯尺寸可知l=23mm机动时间=0.094min工序五：扩孔到11.85机床：立式钻床z525 刀具：11.85扩刀，材料：高速钢 切削吃刀量：=0.425mm进给量：确定进给量f=0.62mm/r。查表切削速度:v=15机床主轴转速：由式（4.1）得，545r/min 实际切削速度： 工作台每分钟进给量：=nf=337.9mm/min被切削层长度：l=31.6mm 机动时间=0.093min工序六：铰另两个大小孔（1）粗铰10工件材料: HT200，铸造。加工要求：粗精两孔。机床：立式铣钻床Z525。刀具：铰孔刀，材料：高速钢，所以铣削深度：=0.1查表得： 铣削速度：v=8m/min进给速度：f=1.5mm/r查表得机床转速可取n=195r/min实际铣削速度： 进给量：=nf=292.5mm/min 被切削层长度：由毛坯尺寸可知l=23mm。机动时间=0.078min（2）粗铰11.85的孔到11.95工件材料: HT200，铸造 加工要求：粗铰。机床：立式钻床z525。刀具：铰孔刀，材料：高速钢。钻削：0.05mm 根据表可取铣削速度：v=8m/min进给速度：f=1.5mm/r机床主轴转速：由此可取n=195mm/r实际铣削速度：进给量: =nf=195x1.5=292.5mm/min被切削层长度：由毛坯尺寸可知l=31.6mm机动时间=0.1min（3）精铰12的孔 刀具：12的铰刀 机床：z525 切削量：=0.025mm切削速度:v=10m/min机床主轴转速：，取n=210r/min实际切削速度：进给量：=nf=210x1.0=210mm/min被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=31.6 机动时间=0.15min湖南铁道学院 第六章 夹具设计6.1概论在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先要使工件相对夹具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。6.1.1机床夹具的组成定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确位置。对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。夹具体 夹具体是机床夹具的基础，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。其他元件或装置 是指夹具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置，靠模装置；为能方便，准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。以上各组成部分中，定位元件，夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。6.1.2机床的分类机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，拼装夹具。按使用机床可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具。按夹紧的动力资源可分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。6.2零件的定位6.2.1工件的定位的基本原则六点定位用合理分布的六个支撑点限制工件的六个自由度。使工件在夹具中的位置完全确定，称为“六点定位原则”，简称“六点定则”。六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支撑点作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。限制工件自由度与加工要求的关系工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有事可不限制，视具体情况而定。习惯上，工件的六个自由度都要限制了的定位称为完全定位，工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。在工件定位时，以下情况允许不完全定位；加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制。加工贯通的平面时，除了不限制沿两个贯通轴的位置的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。夹具上的定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度的定位称为重复定位。重复定位分两种情况：当工件的一个或几个自由度被重复限制，并对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位。它将造成工件定位不稳定，降低加工精度，使工件或定位元件产生形变，甚至无法安装和加工。因此，不可用重复定位是不允许的。当工件的一个或几个自由度被重复限制，但仍能满足加工要求，既不但不产生有害影响，反而可增强工件装夹刚度的定位，称为可用重复定位。在生产实际中，可用重复定位被大量采用。6.2.2定位基准的选择定位基准的选择，应尽量工件的定位基准与工序基准相重合；尽量用精基准做为定位基准；遵守基准同一原则；应使工件安装稳定，加工中引起的变形最小；应使工件定位方便，夹紧可靠。对定位元件的基本要求足够的精度，足够的强度和刚度、耐磨性好、工艺性好、便于清理切削。6.2.3工件定位方式及其定位元件工件以平面定位。工件以平面作为定基准时，所用定位元件一般可分为主要支承和辅助支承。主要支承用来限制工件的自由度，具有独立定位的作用，辅助支承用来加强工件的支承刚性，不起限制工件自由度的作用。如图6-1是用的底座平面与辅助支撑来限制零件x轴的转动、y轴的转动和z轴的移动。工件以圆孔定位。工件以圆柱孔为定位基准，如套类、齿轮、拨叉等。此种定位方式所用的定位元件有圆柱定位销、定位心轴和圆锥定位销等。工件以外圆柱面定位。工件以外圆柱面定位时，常用的定位元件有：V形块、定位套和半圆套。如图6-1零件的圆柱面就是用V形块定位。特殊表面定位。有时采用某些特殊表面作为定位基准。钻削时一般切削用量和切削力较大，又是多刃断续钻削，因此在钻削时极易产生振动。设计定位装置时稳定性及其定位装置的刚性应当考虑。所以在此次设计的钻夹具中所采用的定位元件是一根心轴，根据工件加工的工序轴线基准要求而采用的，心轴限制的自由度为X,Z方向的位置自由度与角度自由度，同时挡块还限制了Y方向的角度与位置自由度。为可用定位。本套夹具是用来加工零件两顶孔如下图（6-1）所示用的是一面一V形块的定位，面是底面，限制了3个自由度分别为X方向的移动，Z方向的转动和Y方向的转动。V形块限制了X和Y的移动。Z方向的转动由左端活动V形块限制。图6-1 工件的定位6.2.4定位误差的分析造成定位误差的原因有两个：一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差；二是定位基准与限制位基准不重合，由此产生基准位移误差。基准不重合误差是一批工件逐个在夹具定位时，定位基准与工序基准不重合而造成的加工误差，其大小为定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。基准位移误差是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准相对于限位基准的最大变化范围在加工尺寸方向上的投影。因为本道工序用的是平面与心轴定位，而工序基准是左端面，及定位基准与工序基准重合，故基准位不重合误差；工件以外圆柱面在V形块上定位由于工件外圆有制造误差，他将引起定位基准O在V形块的对称轴线（Z方向）上发生变动，其最大变动量为OO，如图所示OEB与OFB可知，由 图6-2 V形块定位计算与加工尺寸方向一致，故=0.015工序基准是圆柱轴线，定位基准也是圆柱轴线，两者重合，=0。定位基准：0.015mm零件的公差0.021mm，所以定位符合标准。6.3工件的夹紧和夹紧装置6.3.1夹紧装置的组成夹紧装置的种类繁多，综合起来其结构均由两部分组成。动力装置 产生夹紧力。动力装置是产生原始作用力的装置。按夹紧力的来源，可分为手动夹紧和机动夹紧。手动夹紧是靠人力；机动夹紧是采用动力装置。常用的动力装置有液压装置、气动装置、电磁装置、汽-液联动装置和真空装置。夹紧装置 传递夹紧力。动力装置所产生的力或人力要正确的作用到工件上，需有适当的传动机构。传递机构是把原动力传递给夹紧装置。它由两种构件组成，一是接受原始作用力的构件，二是中间传力机构。6.3.2夹紧装置的设计要求 夹紧装置的设计和选用是否正确，都保证工件的精度、提高生产率和减轻工人劳动强度有很大的影响。因此，夹紧装置应满足以下要求：夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所处的正确位置。夹紧力的大小适当。保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，夹紧可靠牢固，振动小，又不超出允许变形。夹紧装置的复杂程序应与工件的的纲领相适应。工件生产批量越大，越应设计较复杂、效率较高的夹紧装置。具有良好的结构工艺性。力求简单，便于制造维修，操作安全方便，并且省力。因为该零件在定位方向用的V形块的定位。为了方便零件在加工过程中装夹，所以加工该道工序的左端也用了活动的V形块进行夹紧，同时这个V形块也限制了Z轴方向的转动。如下图（6-3） 图6-3 工件的夹紧6.4机床夹具体总体设计工件夹具体的设计草图已基本完成，现在对夹具设计方案进行完善和夹具的可行性分析。6.4.1夹具体毛胚的类型一、铸造夹具体1. 焊接夹具体2. 锻造夹具体3. 装配夹具体4. 型材夹具体二、夹具体应满足的基本要求1. 应有足够的强度和刚度。2. 力求结构简单及装卸方便。3. 结构工艺性好。排除切削方便。4. 在机床上安装稳定可靠。5. 具有适当的精度和尺寸稳定性。为了保证适当的铣夹具体有足够的刚度以及精度，此次所设计的夹具的夹具体所采用大的