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C620-1B型车床顶尖套机械加工工艺及加工左端5个孔的夹具设计说明书.doc
C620-1B型车床顶尖套机械加工工艺及加工左端5个孔的夹具设计【含CAD图纸、说明书、工艺工序卡】
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含CAD图纸、说明书、工艺工序卡
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本科毕业设计（论文）题 目C620-1B型车床顶尖套机械加工工艺及加工左端5个孔的夹具设计院 系_专 业_姓 名_学 号_学习年限 年 月至 年 月指导教师 申请学位 学士学位 年 月 日C620-1B型车床顶尖套机械加工工艺及加工左端5个孔的夹具设计学生姓名：指导教师：摘 要：分析C620-1B型车床零件图样，再设计车床顶尖套的加工工艺路线，并且按照加工工艺路线的要求设计出对应的夹具。加工车床顶尖套的表面和孔是主要加工内容。在整个车床顶尖套的加工过程中，由于加工时间长和加工路线多的缘故，再者由于加工零件的精度高，从而导致了加工成本是很高的。根据零件的加工工艺要求，以确保孔和第一孔的表面处理后的平面精度，所以分为粗加工和精加工阶段。精基准选择一般选择是处加工面。确定加工过程中的各种参数，从而拟定加工零件的工艺路线。在设计零件夹具的时候，需要考虑加工过程中的加工工艺要求，考虑设计的固定原件，它应限制的零件的自由度数，根据该定位元件的选定部分的表面特性的数字，然后选择定位元件可以定义的解析极限的自由度从而确定夹紧装置。关键词:车床顶尖套；加工工艺路线；加工工序；专用夹具设计；The Design of C620-1B Lathe Tailstock Machining Technology and Processing Left Five HolesAuthors Name: Tutor: Abstract:Analysis lathe tailstock parts design, redesign lathe tailstock process route and process route in accordance with the requirements of the design of the corresponding fixture.Surface and hole machining lathe tailstock is the main processing content. In the process the whole lathe tailstock, due to the long processing time and processing routes and more reason, due to the addition of high precision machined parts, resulting in a manufacturing cost is high. According to processing requirements of parts to ensure that the rear surface of the hole and the first hole of a plane processing precision, so divided into roughing and finishing stages. Fine reference selection is generally selected at the machined surface. Determine the various process parameters to develop process routes machined parts.In the design part of the fixture, consider the process of processing requirements, consider fixing the original design, it should limit the number of degrees of freedom of the parts, according to the digital surface properties of the selected portion of the positioning device, and then select the positioning element You can define the analytical limit the freedom to determine the clamping device.Keywords: lathe tailstock; processing route; manufacturing processes; dedicated fixture design;目 录1 绪论11.1 本课题的研究内容和意义11.2 国内外的发展概况21.3 本次课题应该达到的要求22机械加工工艺规程的制定42.1 零件的工艺分析42.1.1 尺寸精度42.1.3 表面粗糙度42.1.4 热处理42.2 毛坯的制造方式42.2.1 零件的生产纲领42.2.2 毛坯材料及制造方法52.2.3 机械加工余量的确定53 拟订零件机械加工工艺路线63.1 制定工艺路线63.2 基准的选择73.3 机床及工、夹、量、刃具83.4 加工余量、工序尺寸及公差的计算93.5切削用量及机动时间的计算104 设计机床夹具前的准备工作214.1 明确工件的年生产纲领214.2 充分理解工件的零件图和工序图214.3 确定机床夹具的结构方案214.3.1 选择定位原件214.3.2 选择夹紧机构214.4 钻削力与夹紧力的计算224.5 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计244.6 夹具结构方案的设计264.7 绘制夹具装配图264.8误差分析与计算274.9 计算并分析误差304.10 确定夹具体结构和总体结构31结论33参考文献34致 谢351 绪论1.1 本课题的研究内容和意义工艺设计和工装夹具课程是为了巩固一次学习知识，整体全面的学习进行彻底审查的每一个过程中，实际学习的知识与此次毕业设计很好的结合，起着很好的催化作用。设计的过程同样也会促进工艺水平更好的发展，起着很重要的作用。机械加工工艺整个过程是准备生产工作的重要举措。据供应，空组织的原料，机器，特殊的设计和制造技术，设备，生产计划，分销和劳动力生产成本的会计调整。处理步骤策划，制作，是规划和调度的组织基础。让开发产品，生产计划及整体规划，很好的关联到每一个细节，从而实现生产流畅和平衡，进而很好的实现加工过程的高效率，低能耗。编辑加工工艺过程卡和加工工序卡。编辑工艺卡片，其中记录的加工零件的过程。在单件，小批量生产的操作过程图的目的指导生产，详细进行了编制每张卡项目的过程。加工操作时，拟定了生产工人直接指导的每一个步骤，是用于大规模生产零件重要组成部分。机械行业中的高精度，保证工件的加工成本和确保满足零件的精度问题是实质性问题，在夹具设计的时候主要考虑以上的问题。设计出高效的工件夹具，保证精度的同时如何使设备的高效性和经济性，是需要我们更加深入考虑的问题。随着科学的不断发展社会不停的进步，最新的技术不断发展更新，并且逐渐发展到各个技术部门，怎么样才能使研发出来的技术应用到生活当中去，如何将这些技术应用到机械行业以及其他优势行业，还需要广大科研人员进一步去探索，去创新，并为之不懈努力。随着市场的不断开拓和科学水平的日益完善，夹具的设计开发慢慢的向柔性制造蔓延。到目前为止，夹具设计仍是制造不可或缺的一部分。工装夹具和产品密切相关的产品变更，恢复，大多属于工具的特殊性需求，夹具已经发展成为一个独立的产业;夹具在国内外逐渐成为机械行业的单独或小的行业。夹具的模块化，标准化，模块化，组合等现代先进的设计理念，并根据保护自然资源的原则，环境原则的保护，更适合生产绿色环保。这样的夹具装置技术，再以后的研发上会投入更多的人力物力。装置通常使用的工件夹紧装置：作为许多与夹紧装置的工具通常被称为“辅助”。辅助工装夹具的范围内，有时广泛。根据应用的范围和设备可以被分为通用装置，特殊装置和可调夹具。有了这个毕业时，在这个过程中广泛使用各种知识，尤其是理论知识部分，自生的水平得到了很大的提升。在设计过程中，充分挖掘自身的潜力，分析问题并解决问题。并且到了毕业之后，锻炼出了理性分析问题的能力，认真工作的态度，为工作打下了良好的基础，起到很好的催化作用。1.2 国内外的发展概况工装、夹具属于现有的连接，不仅与焊接是在机械加工也是有用的，在许多情况下，需要装配几部分组成，并提供准确的定位时。产品设计与夹具体密切相关。因为安排是专为一些特定的工件，所以需要工件和夹具体之间不会相互影响到其中一者。对于夹具体的要求是，准确的定位，操作起来简单明了。夹具体的目的就是夹紧工件，不产生其他不利的影响。从发明夹具到现如今，大致可以分为三个重要阶段。第一个阶段：主要体现在人和夹具体的有机结合，这个过程夹具体就是单纯的作为人的辅助工具，使加工过程快速发展并趋于完善。第二个阶段：夹具体铸件成为一个枢纽，将人与机床很好的结合在一起，它的作用也发生显著变化，它的直接作用就是用于工件的夹紧和定位。此时人们也意识到夹具的重要性，夹具、工作人员不断改进的方案及机床的自身性能三者之间的关系相辅相成，一些工作人员的任务就是协调好三者之间的关系，使生产率最大化。第三个阶段：为了夹具与机床更好的结合，夹具体已经发展成机床的一部分。并成为不能缺少机械的加工工艺设备之一。现代工业水平的快速发展，与此同时为代表的夹具设计有了更高的要求。为了满足要求这种生产，有必要计算处理的处理步骤，因为如根据夹紧夹紧力计算以所述特定装置的大小所确定的部件和所需的扭矩，切削力，重力，由夹具设计产生惯性力减少，有必要增加模具定位范围，使得由夹紧力，正压力，并由于摩擦所产生的摩擦力矩，以将设备与小而精致达到这样的目的。同时，为了减轻劳动强度，而且提高工件的夹紧效率，还设计就行电枢夹紧机构把手达到最短的行程，以最佳的夹紧效果。1.3 本次课题应该达到的要求分析零件需要满足的尺寸及粗糙度要求，了解车床顶尖套的结构和基本功能，在此基础上，联系到之前学习过的，机械制造工艺学、金属切削原理与刀具、机械设计，对变速车床顶尖套的零件图纸进行详细分析，熟悉并了解零件图及零件的加工要求。通过查阅相关资料，了解并熟悉不同机床所加工的零件类型和特点。进行机械加工工艺分析，并对数控加工工序进行详细的设计，对钻工序进行专业夹具设计。绘制夹具零件图，编写零件的工艺规程与特点362机械加工工艺规程的制定2.1 零件的工艺分析2.1.1 尺寸精度42mm、70mm都是配合尺寸，要求有较高的尺寸精度，尺寸精度都为IT7级公差，键槽长度282槽深控制尺寸46.2mm，加工中都需加以保证。2.1.3 表面粗糙度 配合面表面粗糙度要求较高，键槽、油槽的粗糙度为Ra3.2um，42mm、33mm孔的粗糙度为Ra6.3um,31.296mm孔的粗糙度为Ra0.8um。2.1.4 热处理为了消除毛坯锻件中的残余应力，进一步改善切削性能，毛坯锻造后应安排去应力退火或时效处理。2.2 毛坯的制造方式2.2.1 零件的生产纲领 机器产品在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为该产品的生产纲领。零件的生产纲领可按下式计算：=Qn(1+%+%) 式中 零件的生产纲领（件/年） Q 产品的年产量（台/年） n 每台中该零件的数量（件/台） % 备品的百分率 % 废品的百分率其中，产品的年产量Q=5000台/年，每台产品中该零件的数量n=1件/每台，备品率%=4%，平均废品率%=3%。 N=5000*1*(1+4%+3%)=5350件从计算结果可知，生产类型为中批生产，生产周期性变换。2.2.2 毛坯材料及制造方法 顶尖套同套筒的毛坯选择与其材料、结构、尺寸及生产批量有关。该零件材料为45钢。考虑到车床在车销外圆工作中要经常正、反向旋转，该零件在工作过程中则经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为5350件，属批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成形。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。孔径小的套筒一般选择焊接或冷拔棒料，也可采用实心棒料；孔径大的套筒选择无缝钢管或带孔的铸铁或锻件。大批量生产时，常采用冷挤压和粉末冶金等先进毛坯制造方法，既可节约用材又可提高毛坯的精度及生产率。冷挤压的加工方法适用于小型零件，而且结构简单，非合金钢、合金钢、有色金属，大批生产，加工公差等级为6-7级，表面粗超度为0.8-1.6，毛坯公差尺寸为0.02-0.05 ,生产率高，用于精度较高的小零件，需要机械加工。因此考虑到零件是成批生产，而且轴向尺寸变化不大，且尺寸较小，该零件起支撑作用，所以选用45钢，直径为80mm。的棒料，采用锻造的方法。2.2.3 机械加工余量的确定 由于要加工的零件外圆尺寸为70mm，且要经过粗车精车才能到技术要求，因此要留够粗车精车的余量。查金属机械加工工艺人员手册知70mm外圆加工余量为6mm。342两端面的加工余量为3mm。3 拟订零件机械加工工艺路线3.1 制定工艺路线技术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度和位置精度技术要求等能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。1.选择加工方法应以零件加工表面的技术条件为依据，主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗超度，并综合考虑各方面工艺因素的影响。一般是根据主要表面的后再确定其它次要表面的加工方法。2.在各表面的加工方法选定以后，就需要进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序。车床尾座顶尖套的加工工艺路线一般是先下料，再进行外圆的加工。还包括端面及钻孔、铣键槽等。按照先加工基准面及先粗后精的原则，参照顶尖套筒的工艺路线，结合生产条件和大批生产的生产纲领，初步拟订顶尖套筒工艺过程：1 以毛坯外圆定位，铣削端面，钻中心孔，去毛刺。2 以外圆中心孔定位，车削外圆。3 热处理，调质至220-240HBS。4 以外圆中心孔定位，车削外圆。5 以外圆，端面定位，钻削深孔，去毛刺。6 以外圆，端面定位，车削内锥孔。7 热处理，高频淬火莫氏锥度NO.5锥孔，45-50HRC。8 锥堵中心孔定位，精车外圆。9 锥堵中心孔定位，磨削外圆，留余量。10以外圆定位，粗磨莫氏锥度NO.5锥孔，留磨量。11以中心孔定位，粗、精铣键槽及油槽。12以锥堵中心孔定位，粗、精磨外圆。13以外圆定位，精磨莫氏锥度NO.5内锥孔。14检验。3.2 基准的选择1.选择定位基准工件的加工部位和各表面相对位置的准确性，取决于工件在机床上相对刀具位置的准确性，也就是取决于工件在夹具中定位的准确性，定位的准确与否，又与定位基准选择的好坏直接相关，因此定位基准选择合理与否不仅影响到零件的加工位置精度，而且对工件各表面加工顺序也有很大影响。首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度；其次应尽量选择零件的主要表面为定位基准，因为主要表面是决定该零件其它表面的基准，选主要表面为定位基准可使设计基准与定位基准重合；最后，定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠。2.选择粗基准粗基准选择应是使所需加工各表面，尤其是重要表面能分配到必须而又尽可能均匀的加工余量，能保证工件加工与不加工面间的相互位置精度。粗基准选择的原则:(1) 用不加工的面作为粗基准，以保证不加工表面相对于加工表面有较高的加工精度，当工件有几个不加工表面时，选其中与加工表面相对于位置精度要求较高的不加工表面作为粗基准(2)选择重要表面作为粗基准，且保证各加工表面都有足够的加工余量(3)应选择平整光洁的表面作为粗基准，以使工件定位加紧可靠(4)粗基准一般不得重复使用。根据以上原则，结合该零件的特点选择粗基准如下：对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗加工的基准。本零件首先要进行外圆的粗车和平端面，以外圆为粗基准是合理的。在粗车外圆和端面后，加工直径为33mm的孔，粗精加工都是在一次装夹中完成。3.精基准的选择应保证各表面的相互位置精度，使夹具结构简单，安装方便，采用基准统一原则，即设计基准与定位基准相统一原则。一般是用已经加工过的表面作为精基准。选择原则为基准重合原则，即用设计基准作为定位基准，以免产生基准不重合误差。基准统一原则，以免产生基准转换误差互为基准，反复加工的原则应遵循自为基准原则，即当精加工或光整加工工序要求加工余量小而且均匀时，常以加工表面自身为精基准。应选择定位基准、加紧可靠的表面作为精基准。根据以上原则选择精基准：该零件对于外圆和孔的同轴度要求很高，因此为了保证它们的位置精度要求，选择已经加工过的孔作为精加工的基准，以心轴作为定位元件，以此来保证它们的位置精度。在铣削直槽时，以外圆作为精基准，用v形块来定位。4.此外还应考虑到工序加工时工序基准，以及保证装配质量的装配基准。3.3 机床及工、夹、量、刃具1.粗车和精车，工序的工步数不多，成批生产不要求很的生产率，故选用车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用最常用的CA6140型车床即可。2.钻孔，粗镗孔，精镗孔。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上钻孔，镗孔。由于要求的精度较高，表面粗糙度数值较小，需选用较精密的车床才能满足要求，因此选用CA6140型车床。3.切断、车端面。选用CA6140车床。4.研磨技术要求，表面粗糙度要求较高，因此选用。5.键槽是用三面刃铣刀粗铣及精铣槽，应选用铣床。考虑本零件属成批生产。所选机床使用范围较广为宜，故选常用的X52K型铣床能满足加工要求。（1）选择夹具以上工序中本零件除粗铣及精铣槽等工序需要专用夹具外，其它各工序使用通用夹具即可。车床工序用三爪自定心卡盘和顶尖。在外圆的精车中使用心轴定位，然后是一夹一顶式装夹，这样可以保证外圆和孔的同轴度。（2）选择刀具 根据不同的工序选择刀具。 在车床上加工时一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢质类零件采用YT类硬质合金，粗加工用YT15，半精加工YT15,精加工用YT30。为提高生产率及经济性可以使用转位车刀。切槽刀宜选用高速钢。铣刀选镶齿三面刃铣刀。零件要求铣切深度为6mm，铣刀的直径应为160200mm。因此所选铣刀：半精铣工序铣刀直径d125mm,宽L8mm,孔径D32mm,齿数Z20。（3）选择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量选用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考有关资料。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。1) 选择各外圆加工面的量具。加工外圆70.8mm按计量器具的不确定择量具。该尺寸公差为0.019。按工艺人员手册，计量器具不确定度允许值，选择测量范围为5075，分度值为0.01的外径千分尺。2) 选择加工孔用量具。莫氏6号锥孔及55mm尺寸的孔经粗镗、精镗、磨削三次加工。粗镗至55mm精镗至55mm。按计量器具的测量极限误差选择其量具。粗镗孔55mm公差等级为IT11,有参考资料选读数值0.01mm、测量范围50125mm的内径千分尺即可。精镗、磨削孔及莫氏6号锥孔，由于精度要求高，加工时每个工件都需进行测量，故宜选用极限量规。根据孔径可选三牙锁紧式圆柱塞规。3)选择轴向尺寸用量具。由于尺寸精度要求不高，故选用分度值为0.02。4)选择加工槽用量具。槽经粗铣、半精铣两次加工。槽宽的尺寸公差等级为IT9，槽深的尺寸公差等级为IT12，切可选用分度值为0.01mm,测量工具用内径千分尺及深度千分尺即可。3.4 加工余量、工序尺寸及公差的计算序 号工序加工余量（mm）加工等级工序公差()1车端面1.0IT120.382粗车外圆2.5IT120.383钻孔2.25IT120.384粗镗1.52.0IT80.195精镗0.30.5IT90.126磨削0.08IT70.0217半精车0.45IT110.19精车0.25IT60.198铣键槽粗铣1.5IT70.19精铣1.0IT60.036 12的键槽工序名称工序余量()工序公差()工序基本尺寸()工序尺寸和偏差()粗铣3.0IT11(0.021)99精铣 0.02IT9(0.12) 12123.5切削用量及机动时间的计算工序2 本工序为粗车（粗车端面、外圆及沟槽）。已知加工材料为45钢，抗拉强度=670M Pa，模型材，有外皮，机床为CA6140车床，1.确定粗车外圆17.4的切削用量，所选刀具为YT5硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册第一部分1.1，由于CA6140机床的中心高为200（表1.31），故刀杆尺寸BH=1625。刀片厚度为4.5，根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑，带倒棱型前刀面，前角。=12，后角。=6，主偏角=90,副偏角=10，刃倾角=0，角尖圆弧半径=0.8。2.确定切削深度 由于单边余量为1.3，可在一次走刀内完成3.确定进给量f 根据表1.4*,在粗车钢料,刀杆尺寸为16mm25mm,工件直径为2040mm时 按CA6140的机床的进给量(表4.2-9),选择 确定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1.30*,CA6140机床进给机构允许的进给力(1)纵走刀3530N (2)横走刀5100N根据表1.21*，当钢=570670Mpa2mm,0.53,Kr=45,V=50m/min(预计)进给力F=630NF的修正系数为KF=1.0,KF=1.0,KF=1.17(表1.29-2)故实际进给力为F=6301.17N=737.1N由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选的=0.4,可用4.选择车刀磨钝标准及耐用度 根据1.9*车刀后刀面最大磨损量取1mm,可转位车刀的寿命一般为T=30min5.确定切削速度V 切削速度V可根据公式计算,也可直接由表中查出,现采用查表法确定切削速度根据表1.10*,当用YT15硬质合金车刀加工=630700 Mpa钢料, 2mm, 0.53mm/r,切削速度V=138m/min切削速度的修正系数为K=1.0,K=0.81,K=0.8,k=0.65,k=1.0(见表1.28),故 Vc=Vtkv=1380.810.80.65 m/min=58.1256 n=925根据CA6140机床说明书,选择n=1120这时实际切削速度Vc为Vc= m/min=70 m/min6.校验机床功率 切削时的功率可由表1.24查出,当=580970Mpa 2mm 0.47 Vc70 m/min时, p=1.7kw切削功率的修正系数KP= KF=0.89, KP= KF=1.0(表1.29-2)故实际切削功率时的功率为p=1.70.89kw=1.5kw,根据CA6140车床说明书,当n=960r/min时,车床主轴允许功率P=7.5kw,因p P,故所选择的切削用量可在CA6140车床上进行.最后决定的车削用量为=1.3mm, , n=1120, Vc=70m/min.7.计算基本时间t=式中L=,=52,根据表1.26车削时的入切量及超切量=3.5mm,则L=52+3.5 mm=55.5 mm,故 t=min=0.124min工序3，本工序为半精车外圆1.选择刀具车刀形状，刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。半精车的刀片牌号选为YT15，车刀几何形状为（表1.3）,K=45k=5=12=8=3=1.0mm =-10 b=0.3mm,卷屑槽尺寸为r=4mm，W=3.5mm，C=0.4mm2.切削用量 (1）切削深度 =0.45mm决定进给量，半精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制，根据表1.6，当表面粗糙度为Ra1.6m, =1.0mm,v=50100m/min(预计时) =0.160.25mm/r根据CA6140车床说明书，选择=0.22mm/r(2)选择车刀磨钝标准及耐用度 根据1.9*车刀后刀面最大磨损量取0.4mm,可转位车刀的寿命一般为T=60min（3）决定切削速度Vc，根据表1.10当=630700 Mpa钢料, 1.4mm, 0.25mm/r,切削速度V=176m/min切削速度的修正系数为K=0.65,K=0.81,K=0.8,k=1.0,k=1.0故 Vc=Vtkv=1760.810.80.65 m/min=74.1 m/min n=1354根据CA6140机床说明书,选择n=1400这时实际切削速度Vc为Vc= m/min=76.49 m/min(4)校验机床功率 切削时的功率可由表1.24查出,当=580970Mpa 2mm 0.25 Vc86 m/min时, p=1.2kwCA6140主电动机功率P=7.3kw，,因p P,故所选择的切削用量可在CA6140车床上进行.最后决定的车削用量为=0.45mm, , n=1400, Vc=76m/min.(5)计算基本时间t=式中L=,=52,根据表1.26车削时的入切量及超切量=3.5mm,则L=52+3.5 mm=55.5 mm,故 t=min=0.18min工序8、钻孔加工材料45钢，=670Mpa加工要求孔径d=10mm，孔深=30mm，精度为IT11，用乳化液冷却机床Z525型立式钻床1、选择钻头选择高速钢麻花钻头，其直径d。=9.8mm钻头几何形状为（表2.1及表2.2），标准刃磨=302=1182=70。=12b=1mm =2mm选择切削用量（1） 决定进给量1） 按加工要求决定进给量，根据表2.7，当加工要求为H11精度，钢的强度800Mpa d。=9.8时 =0.220.28mm/r2） 按钻头强度决定进给量，根据表2.8，当670Mpa d。=9.8mm时 钻头强度允许的进给量 =0.65mm/r按机床进给机构强度决定进给量，根据表2.9当=840Mpa、d。10.2mm机床进给机构允许的轴向力为8330N（Z525钻床允许的轴向力为8330N）见表2.35，进给量为=0.75mm/r，根据Z525钻床说明书，选择=0.28mm/r，机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来校验，由表2.19可查出钻孔时的轴向力，当=0.28mm/r，d。10.2mm时，轴向力F=2520N，轴向力的修正系数均为1.0，故F=2520N根据Z5252钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大向力F=8830N，由于FF，故=0.28mm/r可用2.决定钻头磨钝标准及寿命 由表2.12 当d。=9.8mm时，钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm，寿命T=25 min3.决定切削速度 根据表2.14 =670Mpa的45钢加工性属5类, 由表2.13，当加工性为5类，0.28mm/r, 标准的钻头，d。=9.8mm时，Vt12 m/min切削速度的修正系数为K=1.0,K=1.0,K=0.85,k=1.0, V=Vtkv=121.01.00.85 m/min=14.4m/min n=389.9根据Z525钻床说明书,可考虑选择n=392，但因所选择转速较高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取=0.22mm/r 也可选择较低一级转速n=272，仍用=0.28mm/r，比较这两种选择方案第一方案，=0.28mm/r，n=392n=0.28392 mmmin=109.76 mmmin第二方案，=0.22mm/r，n=272 n=0.22272 mmmin59.84 mmmin因为第一方案n的乘积较大，基本时间较少，故第一方案较好，这时V12 m/min =0.28mm/r4.校验机床的扭矩及功率 根据表2.20，当0.26mm/r d。11.1mm时，M=13.24N. m，扭矩的修正系数均为1，故M=13.24 N. m，根据Z525钻床说明书，当n=392，Mm=72.6 N. m。根据表2.22，当570680Mpa d。10mm 0.38mm/r V12 m/min P=1.1kw 根据Z525钻床说明书P=2.80.81=2.26kw,由于MM，PP,故选择之切削用量可用，即=0.28mm/r，n=392，V12 m/min，3、计算基本时间t=L=,=30,根据表2.29车削时的入切量及超切量=5mm,则L=30+5 mm=35 mm,故 t=min=0.319min工序9 本工序为精铰孔1、选择铰刀 选择硬质合金铰刀，其直径d=10mm，铰刀几何形状为表2.6硬质合金铰刀1、 选择车削用量（1）决定进给量按加工要求决定进给量，根据表2.11，当钢的强度900MP，铰刀直径510，进给量为0.250.35且只用于加工通孔，加工盲孔时，进给量应取为0.20.5 mm/r，根据Z525钻床说明书,选=0.28 mm/r（2）决定铰刀磨钝标准及寿命 由表2.12当铰刀直径d。20mm，铰刀后刀面最大磨损限度为0.40.6mm，寿命T=20min（3）决定切削速度 由表2.25当钢=670M P，铰刀直径为10mm，切削深度=0.050.12mm时，切削速度为812m/min表2.30V=26m/minn=r/min=828 r/min根据Z525机床说明书，选择n=960r/min（4）检验机床扭矩及功率根据表2.20，当0.33，d。1.1，Mt=15.89Nm扭矩的修正系数均为1，故M=15.9 Nm，根据Z525钻床说明书，当n=960r/min,Mm=42.2 Nm，功率P=kw=1.38kw根据表2.35，Z525的钻床的功率P=2.8kw，由于MM，PP,故选择之切削用量可用，即=0.28mm/r，n=960，V26 m/min，2、计算基本时间t=L=,=30,根据表2.29车削时的入切量及超切量=5mm,则L=30+5 mm=35 mm,故 t=min=0.13mint=工序10 本工序为铣槽粗铣槽,所选刀具为高速钢角度铣刀,铣刀直径d=40,深度为10,齿数Z=25,表3.2.由于加工钢料的在6001000Mpa范围内,故选前刀=15,后角 =25(周齿), =8(端齿).已知铣削宽度=6,铣削深度=8,机床选用X52K型铣床,铣槽.1.确定每齿进给量Fz根据表3.3, X52K型铣床的功率为7.5KW(表4.2-38)工艺系统刚性为中等,查得每齿进给量Fz=0.060.03z(表3.4)现取Fz=0.05z2.选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据表3.7,角铣刀后刀面最大磨损量为0.2,铣刀直径=40,耐用度T=120(表3.8)3.确定切削速度U和工作台每分钟进给量 根据表3.27(P107)中公式计算V=V=m/min=29 m/minn=r/min=230.89 r/min根据X52K型铣床主轴转速(表4.2-39)选择n=235 r/min 根据X52K型铣床说明书选择n=235 r/min =190mm/min因此实际每齿进给量=mm/z=0.032 mm/z4、检验机床功率根据表3.23，当=5601000M P 38 8.4 =190mm/min近似值=3.8kw 根据X52K型铣床说明书（表4.2-39）机床主轴允许的功率为=7.50.75kw=5.63kw，因为，所以所选择的切削用量可以采用，即=8mm， =190mm/min，n235 r/min，=29m/min,=0.032mm/z3、计算基本时间t=L=,=22,根据表3.26,不对称安装铣刀，车削时的入切量及超切量=40mm,则L=22+40mm=62 mm,故 t=min=0.263min（）粗铣槽，所选刀具为高速钢三面刃铣刀。铣刀直径d=125mm,宽度L=8mm,齿数Z=20。根据金属加工工艺手册选择铣刀的基本形状。由于加工钢料的在600700MPa范围内，故选前角=15，后角=12,=6。已知铣削宽度a=10mm,铣削深度a=6。机床选用X52K型铣床。1、确定每齿进给量f。根据金属加工工艺手册，X52K型铣床的功率为7.5kw,工艺系统刚性为中等，细齿盘铣刀加工钢料，查得每齿进给量f=0.060.1mm/z。现取f=0.07mm/z。2、选择铣刀磨钝标准及耐用度。用高速钢盘铣刀加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.6mm;铣刀直径d=125mm,耐用度T=120min。3、确定切削速度和工作台每分钟进给量f。根据机械金属加工工艺手册中公式计算：式中：c=48,q=0.25,x=0.1,y=0.2,u=0.3,p=0.1,m=0.2,T=120min,a=6,f=0.07mm/z,a=10,z=20,d=125mm,k=1.0。根据X52K铣床主轴表，选择n=60r/min=1r/s,则实际切削速度v=0.39m/s,工作台每分钟进给量为根据X52K型铣床工作台进给表，选择，则实际的每齿进给表为。4、校验机床功率。根据计算公式，铣削时功率为 式中：C=650,X=0.10,Y=0.72,u=0.68,w=0,q=0.86,a=6mm,f=0.063mm/z,a=10mm,z=20,d=125mm,n=60r/min,k=0.63。 V=0.39m/sX52K铣床主电动机的功率为7.kw，故所选切削用量可以采用。所确定的切削用量为 (2)基本时间 三面刃铣刀铣槽的基本时间为 式中：(2)精铣槽 切削用量，本工序所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。d=125mm,L=16mm,z=20。机床亦选用X52K型铣床。1、确定每齿进给量。本工序要求保证的表面粗糙度为，每转进给量，现取，则 2、选择铣刀磨钝标准及耐用度。铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.25mm;耐用度T=120min。3、确定切削速度和工作台每分钟进给量。经过计算得， ，n=80r/min根据X52K型铣床主轴转速表，选择n=150r/min=2.5/s,实际切削速度v=0.98m/s,工作台每分钟进给量为。根据X52K型铣床工作台进给量表，选择，则实际的每齿进给量为。4、基本时间 4 设计机床夹具前的准备工作4.1 明确工件的年生产纲领工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。4.2 充分理解工件的零件图和工序图零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，他决定了工件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据。工序图给出了零件本工序的工序基准、以加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工表面、决定了机床夹具的定位方案，如选用平面定位、孔定位等；定位方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要顶六个自由度，但是要完全定位。工件的代待加工表面是选择机床，刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外形尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。4.3 确定机床夹具的结构方案4.3.1 选择定位原件固定V形块4.3.2 选择夹紧机构1.夹紧力的方向：夹紧力的要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。2.夹紧力的作用点：夹紧力的作用点应该选择在定位元件支撑点的作用范围内，以及工件刚度高的位置。确保工件的定位准确、不变形。 3.选择夹紧机构：在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：(1)安全性 夹紧机构应具备足够的强度和加紧力，以防止意外伤及夹具操作人员。(2) 手动夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。(3) 夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。(4) 手动夹紧机构应操作灵活、方便。4.4 钻削力与夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻、攻螺纹加工，而钻削力远远大于攻螺纹切削力。因此切削力应以钻削力为准。由参考文献9得：钻削力 钻削力矩 式中： 本套夹具采用移动压板夹紧，移动压板主要靠移动压板上的螺母来实现夹紧。根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 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，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如下：图4-1 移动压板受力简图由表得：原动力计算公式 即： 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。4.5 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据参考文献11表2-1-47可查得钻套孔径结构如图4-2所示。图4-2 快换钻套钻套结构参数如表4-1所示。表4-1钻套结构参数表dHD公称尺寸允差62012+0.018+0.0072218104771650根据参考文献11表2-1-58可得衬套选用固定衬套其结构如图4-3所示。图4-3 固定衬套其结构参数如表4-2所示。表4-2dHDC 公称尺寸允差公称尺寸允差12+0.034+0.0162018+0.023+0.0120.52根据参考文献11夹具U型槽的结构如图4-4所示。图4-4 U型槽主要结构尺寸参数如表4-3所示。 表4-3螺栓直径121430204.6 夹具结构方案的设计（1）首先对工件的加工要进行分析，根据工件的形状和加工要求，我认为采用立式钻床比较合理。（2）然后，根据六点定位原理，选用定位销套在圆柱内孔，这样配合使用来完成限制了五个自由度，加上圆柱销，这样就共限制了六个自由度，正好满足六点定位原理，由于限制了六方自由度，所以只需要将工件夹紧就可以进行加工了，在垂直方向上进行夹紧，可以利用移动压板，进行夹紧，因为移动压板简单使用，而且不影响加工过程，所以最总选择移动压板进行夹紧。（3）最后，对整个夹紧方案分析得出，定位约合六点定位原理，夹紧工件稳定，所以此夹具设计可行。这样就可使工件稳固的夹紧在机床上，能更加方便，准确的进行加工。4.7 绘制夹具装配图（1）装配图应按照国家标准尽可能1：1地绘制，用剖视图完整清晰的表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。（2）视工件为透明体，用双点画线画出主要部分（如轮廓，定位面夹紧面加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置（3）按照夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。（4）画出夹具体及其他联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。（5）标注必要的尺寸、配合、公差等夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差（6）标注技术条件。定位元件的定位面间相互位置精度。定位元件的定位表面与夹具安装基面的位置精度。定位表面与导向元件间的位置精度。导向元件工作面间的位置精度。（7）对零件编号，填写标题栏和零件明细表。每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。4.8误差分析与计算1.夹具安装误差注：V型块夹角=90。图4-5夹具安装误差基准位移误差：工件以外圆柱面在V型块定位，由于工件定位面外圆直径有公差D，因此对一批工件来说，当直径由最小DD变大到D时，工件中心（即定位基准）将在V型块的对称中心平面内上下偏移，左右不发生偏移，即工件由变大到,其变化量（即基准位移误差）从图（a）中的几何关系退出：Y=基准不重合误差：从图（b）中设计基准与定位基准不重合，假设定位基准不动，当工件直径由最小DD变到最大D时，设计基准的变化量为，即基准不重合误差B=。从图(c)中可知，设计基准为工件的下母线。即，上述方向由a到a与定位基准变到的方向相反，故其定位误差D是Y与B之差. D=YB=0.207D=0.2070.01=0.00207D=0.00207T 即满足要求2.夹具误差因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差。夹具误差主要包括定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；定位元件相对于对刀或导向元件（包含导向元件之间）的尺寸或位置误差；导向元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；若有分度装置时，还存在分度误差。以上几项共同组成夹具误差。3.加工方法误差因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差。因该项误差影响因素多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的1/5.计算时可设。4.保证加工精度的条件工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加。因此保证工件加工精度的条件是即工件的总加工误差应不大于工件的加工尺寸。为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时，需留出一定的精度储备量。因此将上式改写为或 当时，夹具能满足工件的加工要求。值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值确定得是否合理。知此方案可行。此夹具机构为螺旋夹紧机构，用螺栓移动压板压紧工件，受力示意图如下：图4-6 移动压板受力简图找出表格得：原动力计算公式 即： 通过计算可以得出： 通过以上计算可以得到：夹紧工件的夹紧力需要并不是很大，为了使夹具体的结构简单，操作方便，故选择此螺旋夹紧结构。4.9 计算并分析误差该夹具机构由1个平面和和2个V型块定位组成，要求是保证孔系的轴线之间尺寸公差。此夹紧过程中存在误差，只需保证误差总和等于或小于规定的尺寸公差。1、 定位误差： 圆柱销和零件以任意边接触的时候： 圆柱销和零件以固定边接触的时候： 其中为定位孔与定位销间的最小间隙通过分析可得：由此计算可以得到，当短V块以任意边与零件接触的时候： 2、 夹紧误差 ： 接触变形移植为： 3、 夹具体与零件摩擦造成的加工误差，的范围：小于等于4、夹具相对刀具位置误差：取误差总和：通过上述的计算分析可以得到，设计的夹具体存在的误差能满足零件加工精度的要求。4.10 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求1.应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。2.应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。3.结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。4.应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。5.安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。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。工件定位的方法有很多种，可以用螺钉定位，也可以用固定V型块夹具，通过夹紧顶杆，铰链压板进行压紧。经过分析比较选用螺栓定位在底面进行定位，使用压板压紧顶面的定位方案。工件使用螺钉在底面进行定位，限制了、四个自由度。上端面采用了螺旋压板压紧，限制、两个自由度。根据加工需要可以自行调整压板高度，这样的夹紧机构结构简单，可靠性还，具有很大的通用性。结论通过本次毕业设计学会了运用这两款软件，如AutoCAD、SW等软件。这两款软件分别是二维制图软件和三维加工仿真软件。之前学习过这样的软件，并没有这么深一个层次去使用，这次毕业设计也运用了这两个软件。本次毕业设计分为两个部分，一个是车床顶尖套工艺工装的设计
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