毕业设计论文-基于A2J-PK721立式单面铣削面组合机床夹具设计.docx

专 科 毕 业 论 文 a2j-pk721立式单面铣削面组合机床夹具设计a2j-pk721 fixture design of vertical single-sided milling modular machine tool 学院名称： 专业班级： 学生姓名： 学生学号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 2015年 5 月目录摘要iabstractii引言1第1章 组合机床夹具设计的介绍21.1 组合机床夹具的概述21.2 夹具的组成21.3 组合机床夹具设计的要求21.4 机床夹具的分类31.5 组合机床夹具的设计特点3第2章 零件的分析52.1 零件的作用52.2 零件的工艺分析62.3 零件的技术要求7第3章 定位方案的确定83.1 定位设计的基本原则83.2 定位元件的基本要求83.3 定位方式的选择83.4 工件的定位原理分析93.5 定位基准的选择要求9第4章 工艺方案的确定114.1 平面的加工路线114.2 工艺顺序的安排原则114.3 热处理工序及表面处理工序的安排124.4 加工阶段的划分124.5 影响制定工艺方案的主要因素124.5.1 被加工零件的加工精度和加工工序124.5.2 被加工零件的生产批量134.6 工艺方法的确定134.6.1 常用工艺方法的加工精度134.6.2 影响工艺方法的因素144.7 被加工零件工序图的制定144.7.1 被加工零件工序图的作用和要求144.7.2 绘制工序图时应注意的事项14第5章 组合夹具的设计165.1 机床夹具的主要功能165.2 刀具的选择165.2.1 刀具的选择原则165.2.2 刀具的磨损原因165.2.3 刀具的磨钝标准175.3 切削用量的选择以及计算175.4 加工示意图的作用和内容18第6章 夹紧方案的确定216.1 夹紧部位的选择216.2 定位装置的设计226.3 夹紧装置和夹紧力的计算226.3.1 夹紧装置的基本要求：226.3.2 夹紧力大小的确定226.4 夹紧方案的制定24第7章 夹具体的设计257.1 夹具体设计的基本要求257.2 夹具体设计25第8章 现代机床夹具的发展方向27结论28致谢29参考文献30a2j-pk721立式单面铣削面组合机床夹具设计摘要:组合机床夹具是一种标准化、系列化、通用化程度很高的工艺设备，目前已形成了一套完整的组合夹具体系，它对保证产品质量，提高劳动生产率，降低成本，缩短生产周期等都起着重要的作用。由于汽车前桥结构复杂，而且主镗孔既有壁厚要求又有精度要求，为保证以上精度，于是做出了这套夹具。本设计为a2j-pk721立式单面铣削面组合机床夹具设计，它主要阐述了定位方案、工艺方案、组合机床夹具，加紧方案、夹具体等的设计过程以及未来机床夹具的发展方向。在本次设计中遇到的主要难题是夹紧力的计算和定位误差的分析，尤其是定位误差的分析，只有分析好定位误差才能保证夹具的精度，才能做出合格的零件。关键词:组合夹具；夹具设计；加工精度；定位基准a2j-pk721 vertical single-sided milling surface combination machine tool fixture designabstract:modular machine tool fixture is a kind of high degree of standardization, seriation, generalization process equipment, which has formed a complete set of a modular fixture system now, modular machine tool fixture plays an important role on ensuring product quality、improving labor productivity、reducing cost and shortening the production cycle。due to the complexity of automobile front axle structure, and the main boring there are both wall thickness requirement and accuracy requirement, and above in order to ensure the accuracy, then made the fixture.this design is a2j-pk721 fixture design of vertical single-sided milling modular machine tools, it mainly expounds the positioning scheme, process scheme,a modular machine tool fixture, intensify scheme, design of concrete, such as process and the future development direction of machine tool fixture. the main problem in the design is the clamping force calculation and analysis of fixing error, especially the analysis of the positioning error, only good positioning error analysis can ensure the precision of the fixtures, to make qualified parts.key words: built-up jig;jig design;working accuracy;localization datumii引 言 机械制造类专业，主要面向的是机械制造企业的零件加工、零件制造工艺和工艺装备设计、产品装配与调试等岗位，培养高素质高技能的技术应用型人才。 在现代生产制造中，机床夹具是机械制造业中不可或缺的重要工艺装备，可以保证机械加工质量、提高生产效率、降低生产成本、减轻劳动强度、实现生产过程自动化，使用专用夹具还可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能，所以，夹具在机械加工中发挥着重要的作用，大量专用机床夹具的采用为大批量生产提供了必要的条件。 各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，称机床夹具，如车床上使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的平口虎钳等。在现代生产中，机床夹具是一种不可或缺的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产准备中占有极其重要的地位。 作为即将毕业的大学生，毕业设计是完成工程师基本训练的重要环节，亦是工科类大学生在校学习的最后一个重要的环节，其目的在于检验学生在这四年中所学知识和培养学生综合运用所学的专业知识和理论知识的能力，摒弃现在大学生一贯眼高手低的不良习惯。让学生独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立良好的设计思想和工作作风。 本设计为a2j-pk721立式单面铣削面组合机床夹具设计，主要阐述了机床夹具设计的基本理论和知识，包括：零件定位原理与定位元件的选用、定位方案的确定、定位误差分析、夹紧机构的设计、夹紧力的计算、各类机床夹具结构特点与设计和组合机床夹具的发展方向等几个方面的内容。本设计涉及机械设计基础、机械制图、零件几何量检测、金属切削原理与刀具等知识，因此要求我们掌握机械制图、机械零件设计、公差与配合、机械制造技术基础、机床设备、液压与气压传动基础等相关知识，并且要求我们灵活运用这些知识。因所学知识的有限性和局限性，我们还需要查阅大量的相关资料和相关文献，但是仅靠一些参考资料是远远不够的，这样设计出来的组合机床只是结构完美，外形美观，但实用性差，因此，这次毕业设计的顺利完成离不开李老师的帮助。 限于本人知识水平有限，又没有工作的实践经验，本设计中定存在不到之处，敬请老师同学批评指正，提出宝贵意见，以便及时纠正。第1章 组合机床夹具设计的介绍1.1 组合机床夹具的概述 机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受制作或检测的装置，统称为夹具。夹具是机械制造厂里使用的一种工艺装备，分为机械加工中用的机床夹具，焊接过程中用于拼接的焊接夹具，装配过程中用的装配夹具以及检验过程中的用的检验夹具等。 各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，称为机床夹具。1.2 夹具的组成 机床夹具的种类和组成虽然繁多，但它们的组成均可概括为下面几个部分。 1.定位装置 定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。 2.夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧压牢，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。 3.对刀或导向装置 对刀或导向装置用于确定刀具相对定位元件的正确位置。 4.连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。 5.夹具体 夹具体是机床夹具的基础体，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。1.3 组合机床夹具设计的要求 1.保证加工精度，稳定加工质量。用夹具装夹工件时，工件相对刀具及机床的安装位置均已确定，因而工件在加工过程中的位置精度不会受到各种主观因素以及操作者技术水平的影响，因使一批工件的加工精度趋于一致，加工质量稳定。 2.缩短辅助时间，提高劳动生产率。 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；可使用多件、多工位装夹工件的夹具。在现代机床夹具中，广泛采用气动、液动等机动夹紧装置，可使辅助时间进一步减少。 3.扩大机床工艺范围。 在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床的工艺范围。例如，在车床或钻床上使用镗模，可以代替镗床镗孔。又如，使用靠模夹具，可在车床或铣床上进行仿形加工。 4.减轻工人劳动强度，保证安全生产。1.4 机床夹具的分类 机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。常用的分类方法有以下几种。 1.按夹具的使用特点分类 （1）通用夹具 已经标准化的，可加工一定范围内不同工件的夹具，称威通用夹具，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、万能分散头、磁力工作台等。这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应，只需选购即可。 （2）专用夹具 专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。专用夹具一般在批量生产中使用。 （3）可调夹具 夹具的某些元件可调或课更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。它还分为通用可调夹具和成组夹具两类。 （4）组合夹具 采用标准的组合夹具元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。 （5）拼装夹具 用专门的标准化、系统化的拼装夹具零部件拼装而成的夹具，称为拼装夹具。他具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常有小型液压缸。此类夹具更适合在数控机床上使用。 2.按使用机床分类 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、自行线随行夹具以及其他机床夹具等。 3.按夹紧的动力源分类 夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、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。1.5 组合机床夹具的设计特点 （1）组合机床上的通用部件和标准件约占全机的7080%，因而设计和制造的周期短、投资少、经济效果好。 （2）组合机床采用多刀加工并且自动化程度高，不仅生产效率高，而且劳动强度低。 （3）组合机床的通用部件都是经过长期的生产实践考验的，因而不但结构稳定，工作可靠，而且使用和维修方便。 （4）在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置，因而加工质量稳定，对操作工人的技术要求不高。 （5）组合机床便于产品更新，当改过加工对象时，起通用部件和标准件可以重复使用，而不必另行设计和制造。 （6）用组合机床易于联动组合机床自动线，以适应大规模生产需要。 组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动的或自动专用机床。 组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍，由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率烦人优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊类形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具做进给运动，也可实现某些回转体零件（如飞轮、汽车前后桥半轴等）的外圆和端面加工。 第2章 零件的分析2.1 零件的作用 由零件工序图知被加工件为汽车前轴，车桥通过悬架与车架连接，支承着汽车大部分重量，并将车轮的牵引力或制动力，以及侧向力经悬架传给车架。汽车前轴属长轴类锻件，其几何形状复杂，又是汽车上承受载荷较大的重要部件之一，要求具有较高的强度和疲劳寿命。 汽车前轴的功用是传递扭矩和承受载荷以及保证装在轴上的工件（刀具）具有一定的回转精度：汽车前轴也称非驱动桥，又称从动车轴。它通过悬架与车架（或承载式车身）相联，两端安装从动车轮，用以承受和传递车轮与车架之间的力（垂直力、纵向力、横向力）和力矩。并保证转向轮作正确的转向运动。汽车前轴在轴类零件的分类中属于异性轴，是汽车底盘上的一个重要零件。它主要是解决现有前桥的主销因摆动使主销与转向节套的装配间隙、转向节主销孔端面与前轴上下端面的装配间隙增大，致使转向节平面止推轴承各部位受力不均而早期损坏、方向不稳定等技术问题。本次设计给出的零件是陕西某车桥有限公司生产的前轴零件，如图2.1，图2.2所示：图2.1 主视图 图2.2 俯视图 2.2 零件的工艺分析 国内生产的汽车前轴材料多采用42crmo。42crmo这种钢材含碳038045，制造过多种工件，截面尺寸大小都有，含碳高低都有。生产中发现，淬火硬度受截面尺寸及化学成分影响，截面尺寸小的工件油淬能淬硬，含碳高的能淬硬。汽车前轴截面尺寸较大，是淬不硬的根本原因，所以汽车前轴不适合油淬火。亚温淬火是在略低于ae3的温度奥氏体化后淬火，这样可提高韧性，降低脆性转折温度，并可消除回火脆性。然而回火后，金相组织为回火索氏体+棒状铁索体，金相组织不符合标准。回火组织中有铁索体原因是因为亚温淬火温度低于常规淬火温度，奥氏体化时，部分铁索体没有完全转变为奥氏体，所以淬火时，除得到淬火双氏体外还有铁索体存在，为此回火后组织中有铁素体出现。 由于42grmo属于合金机构钢中的调质钢，中淬透性，具有良好的综合力学性能。材料分析：1. 其主加合金为cr，主要作用是提高钢的淬透性，并能强化铁元素，提高回火稳定性。2. 辅加元素为mo,其主要作用是用来防止可逆回火脆性（高温回火脆性）。2.3 零件的技术要求 根据汽车前轴拳头面的特点及加工方式，可得出本工序的加工位置的精度要求： 1. 下线的零件100%达到工艺卡的要求。 2. 加工部位的落差及角度公差达到工序图的要求，粗糙度达到工序图要求ra12.5。 3. 其它要求：图纸和技术要求未说明的在设备要求中说明。 4. 被加工工件的尺寸范围： （1） 落差最小80mm；最大200mm（加工时板簧面至主销孔中心线与拳头下端面交点距离）； （2）拳头厚度：最小65mm；最大尺寸110mm； （3）拳头直径：最小75mm最大90mm，角度：6，6.5，7，7.5，8。 5.板簧面加工到尺寸。 6.板簧面上的定位孔加工到尺寸，其中心距公差为0.3毫米。（最小中心距800mm；最大中心距1200mm）。 第3章 定位方案的确定 铣削时一般切削用量和切削较大，又是多刃断续切削，因此铣削时极易产生振动。设计定位装置时，应特别注意工件定位的稳定性及定位装置的刚性。如尽量增大主要支承的面积，导向支承的两个支承点要尽量相距远些，止推支承应布置在工件刚性较好的部件并要有利于减小夹紧力。还可以通过增大定位元件和夹具体厚度尺寸，增大元件之间的连接刚性，必要时可采用辅助支承等措施来提高工件安装刚性。3.1 定位设计的基本原则 为满足夹具设计的要求，定位设计时应遵循以下三项原则： 1.遵循基准重合原则。使定位基准与工序基准重合，在多工序加工时还应遵循基准统一原则。 2.合理选择主要定位基准。主要定位基准应有较大的支撑面，较高的精度。 3.便于工件的装夹和加工，并使夹具的结构简单3.2 定位元件的基本要求 工件在夹具中定位时，一般不允许将工件直接放在夹具体上，而应放在定位元件上，因此对定位元件提出下列要求: 1.高的精度。 定位元件的精度直接影响工件定位误差的大小。一般来说，定位元件的制造公差应比工件上相应尺寸的工差小，否则会降低定位精度，但也要注意不能定的太严格，否则会给加工带来困难。 2.高的耐磨行。 工件的装卸会磨损定位元件表面，导致定位精度下降。为了延长定位元件的更换周期，提高家具的使用寿命，定位元件应有高的耐磨性。 3.足够的刚性和强度。 定位元件不仅限制工件的自由度，还要支撑工件、承受夹紧力和切削力，因此，定位元件应有足够的强度和刚度，以免使用中变形或损坏。 4.良好的工艺性。 定位元件的结构应力求简单，便于加工、装配和更换。定位元件在夹具元件中的布置要合理、适当，以保证工件的定位可靠、稳定。3.3 定位方式的选择 在组合机床上加工的箱体类零件，大多数采用一面两销定位方式，即利用零件上的一个平面和该平面上的两个孔作定位基准，一孔插圆柱销，一孔插菱形销。这种定位方法保证了理论上六点定位原则，但在实践中，在大多数情况下，工件的一个平面，在夹具中不是支撑在三个点上，而是支撑在四个或者更多些的支撑点上，有时放在两条长的支撑板上，这样就可以提高“机床夹具刀具工件”系统的刚性，避免夹紧力和切削力超出支撑点，引起工件的弹性变形，这种变形不仅影响加工精度，还会引起振动和切削力超出支撑点，严重时造成刀具的折断。然而，由于工件基准面的加工误差（一般在0.050.08mm）和支撑板的平面误差（一般在0.010.02mm）,工件在夹紧时仍然会产生变形，这种少量的变形在半精加工和精加工时，在加工精度公差范围内是允许的。3.4 工件的定位原理分析 一个物体在空间可以有6个独立的运动，它在直角坐标系中可以有3个方向的直线运动和绕3个方向的转动。通常把上述6个独立运动称为六个自由度。欲使工件在空间取得唯一位置，则必须限制六个自由度。这就是六点定位原理。本设计为汽车前轴的夹具设计，定位利用工件上的一个已加工侧面为定位基面，限制三个自由度。由于板簧面下底面未加工，故两头采用浮动支撑，限制两个自由度，另外防止前轴纵向的窜动，由汽缸推动推杆将其一头顶死，三面定位是组合机床加工是常用的典型定位方法。 考虑到汽车前轴的跨度，会降低工件的刚性。为了提高工件在加工时的刚性，需要在工件的中间加弹簧辅助托件和加工工件时的一端加辅助支承件，减少零件在加工过程中的变形。而在前面加的挡铁螺钉是为了保证镗孔壁厚的厚度均匀，在夹具实际定位中不起作用。在夹具体上布置的三个液压缸的功能也不相同，在一侧的两个液压缸起夹紧的作用，另外一个液压缸是为了方便工件的顶出，降低工人的劳动强度。3.5 定位基准的选择要求 在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。定位基准是获得零件尺寸、形状和位置的直接基准，占有很重要的位置。在选择定位基准时，一般应遵循下列原则： 1.尽量使工件的定位基准与工序基准重合，以免产生基准不符误差，但当两基准重合后，会使夹具结构复杂或工件定位不稳时，则应另选定位基准。 2.计量用精基准作为定位基准，以保证足够的定位精度。 3.应使工件安装稳定，使在加工过程中因切削力或夹紧力而引起的变形最小。 4.遵守基准统一原则，以减少设计制造夹具的时间和费用。 5.应使工件定位方便，夹紧可靠，便于操作。 6.当工件以回转面(内、外圆柱面、圆锥面、球面等)作为定位基面时，其轴线为定位基准。当工件以平面与定位元件接触，此平面就是定位基面，它的理想状态即平面度误差为零的时候是定位基准。但对于已经加工过的平面，通常忽略其平面度误差，所以认为，定位基面就是定位基准，二者重合。 7.当定位元件以回转面作为限位基面时，其轴线作为限位基准。 “三面定位”的定位方法便于消除工件的6个自由度，使工件获得稳定的固定位置，可以作为粗加工到精加工的全部工序的基准。使整个工艺过程实现基准统一，可以简化夹紧机构，提高工件定位夹压的可靠性以及减少工件的变形等。 为了防止定位销过快地磨损和较大的变形，基准孔的直径和工件重量之间应有如下的关系：表3.2 基准孔的直径和工件重量之间的关系工件重量（kg） 2020-5050-100100基准孔直径（mm）12162025 该机床加工零件的基准孔为20，基准孔的精度等级为it7（h7），两孔中心距（l）远一些较好，其公差一般为0.03-0.06mm。基准平面尽可能大一些，使切削力能落在基准平面内。基准面的粗糙度为ra1.6-3.2m,平面度为0.05-0.08mm。第4章 工艺方案的确定4.1 平面的加工路线 1.粗铣-半精铣-精铣-高速铣 在平面加工中，铣削加工用得最多。这主要是因为铣削生产率高。近代发展起来的高速铣，其加工精度比较高（it67），表面粗糙度也比较小（ra0.161.25m）。在这条加工路线中，视被加工面的精度和表面粗糙度的技术要求，可以只安排粗铣，或安排粗、半精铣；粗、半精、精铣以及粗、半精、精、高速铣。 2.粗刨-半精刨-精刨-宽刀精刨、研磨 刨削适用于单件小批量生产，特别适用于窄长平平面的加工。 3.粗铣（刨）-半精铣（刨）-粗磨-精磨-研磨、精密磨或抛光 如果被加工平面有淬火要求，则可在半精铣（刨）后安排淬火。淬火后需要安排磨削工序，视平面精度和表面粗糙度要求，可以只安排粗磨，亦可只安排粗磨-精磨，还可以在精磨后安排研磨或精密磨。 4.粗拉-精拉 这条加工路线，生产率高，适用于有沟槽或有台阶面的零件，由于拉刀和拉削设备昂贵，因此这条加工路线只适用于在大批大量生产中采用。 5.粗车-半精车-精车-金刚石车 这条加工路线主要用于有色金属零件的平面加工，这些平面有时就是外圆或孔的端面，如果被加工零件时黑色金属，则精车后可安排精密磨、研磨和抛光等。4.2 工艺顺序的安排原则 1.先加工基准面，再加工其他表面 这条原则有两个含义:工艺路线开始安排的加工面应该是选作定位基准的精基准面，然后再以精基准定位，加工其他表面。为保证一定的定位精度，当加工面的精度要求很高时，精加工前一般应先精修一下精基准。 2.一般情况下，先加工平面，后加工孔。 这条原则的含义是：当零件上有较大的平面可作为定位基准时，可先加工出来作定位面，以面定位，加工孔。这样可以保证定位稳定、准确，装夹工件往往也比较方便。在毛坯面上钻孔，容易使钻头引偏，若该平面需要加工，则应在钻孔之前先加工平面。 3.先加工主要平面，后加工次要平面 这里所说的主要平面系指：设计基准面，主要工作面。而次要表面系指键槽、螺孔等其他表面。次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，因此，一般要在主要表面达到一定精度之后，在以主要表面定位加工次要表面。 4.先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 对于精度和表面质量要求较高的零件，粗精加工应该分开。4.3 热处理工序及表面处理工序的安排 为了改善切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火、调质等），应安排在切削加工之前 为了消除内应力而进行的热处理工序（如人工时效、退火、正火等），最好安排在粗加工之后。有时为减少运输工作量，对精度要求不太高的零件，把去除内应力的人工时效或退火安排切削加工之前进行。 为了改善材料的力学物理性能，半精加工之后，精加工之前常安排淬火，淬火-回火，渗碳淬火等热处理工序。对于整体淬火的零件，淬火前应将所有切削加工的表面加工完。 为了提高零件表面耐磨性或耐腐蚀性而安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序和表面处理工序（如阳极氧化、镀锌、发蓝处理等）一般都放在工艺过程的最后。4.4 加工阶段的划分 当零件的精度要求比较高时，若将加工面从毛坯面开始到最终的精加工或精密加工都集中在一个工序中连续完成，则难以保证零件的精度要求，或浪费人力。物力资源。这是因为： 1.粗加工时，切削层厚，切削热量大，无法消除因热变形带来的加工误差，也无法消除因粗加工留在工件表层的残余应力产生的加工误差。 2.后续加工容易把已加工好的加工面划伤。 3.不利于及时发现毛坯的缺陷，若在加工最后一个表面时发现毛坯有缺陷，则前面的加工就白白浪费了。 4.不利于合理地使用设备。把精密机床用于粗加工，使精密机床会过早地丧失精度。 5.不利于合理地使用技术工人。让高技术工人完成粗加工任务是人力资源的一种浪费。4.5 影响制定工艺方案的主要因素4.5.1 被加工零件的加工精度和加工工序被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制定机床方案的主要依据。例如为了加工精度为h6、表面粗糙度r0.4m的孔，除采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等一般措施外，机床须采取主轴高速、低进给量的加工方法，以使切削力尽量小，还须尽量消除主轴振动的影响，并确保稳定的小进给量（一般f0.01mm/r）。为此，机床通常采用皮带传动的精镗头，主轴设卸载装置，进给采用液压增稳系统。又如加工精度为h6-h7、直径为80-150mm的气缸孔，机床一般采用立式刚性主轴结构，而不采用浮动主轴带导向加工。因为采用前、后导向加工，不仅机床结构复杂、庞大，还常因气缸孔间距较小而不便安置导向套，同时立式加工时，切屑也易落入下导向，造成导向精度早期走失，不利于保证加工精度。采用刚性主轴结构方案时，必须根据被加工零件的材料、加工部位特点及加工精度要求来选择主轴结构型式及具体参数，以使主轴有足够的刚性及抗振性。还必须合理布置刀具位置，力求减少切削径向力在加工过程中产生的振动。4.5.2 被加工零件的生产批量 零件的生产批量是决定采用单工位、多工位或自动线，还是按中小批生产特点设计组合机床的重要因素。有时从工件外形及轮廓尺寸看，本来可以采取单工位固定式夹具的机床配置形式，但由于生产批量较大，就不得不采取多工位的机床方案以使装卸工件时间与机动时间重合。 被加工零件的生产批量越大，工序安排一般趋于分散。而且，其粗、半精、精加工庆分别在不同机床上完成。对于中小批量生产情况,则要力求减少机床台数，此时应将工序尽量集中在一台（多工位）或多数几台机床上加工，以提高机床利用率。4.6 工艺方法的确定4.6.1 常用工艺方法的加工精度制定工艺方案时,首先根据工件的技术要求,考虑组合机床各种工艺方法的加工精度和表面粗糙度.选择合理的工艺方法,表4.1为组合机床常用工艺方法的加工精度和表面粗糙度表:表4.1 组合机床常用工艺方法的加工精度和表面粗糙度加工工序尺寸精度位置精度:mm粗糙度单工位机床多共位机床钻孔it110.20，采取某些措施0.150.20-0.25r50扩孔it100.100.10-0.15ra6.3铰孔it7-it80.03-0.05同一工位上同时加工+0.05ra3.2-ra1.6镗孔it6-it70.025=0.05从两面加工同轴度为0.03-0.05从一面加工同轴度为0.015-0.02不同工位上分别加工0.10ra1.6-ra0.8 铣、车、刮平面一次加工r50-ra6.3二次加工ra3.2-ra1.6 由上表看出，组合机床各种工艺方法的加工精度和表面粗糙度，不仅与工艺方法有关，而且与组合机床的布局形式有关。4.6.2 影响工艺方法的因素工件加工表面形状不同，所采用的工艺方法也不同，就是同一种表面，由于技术要求和尺寸不同，也有许多不同的工艺方法，对于孔加工是采用钻、扩，还是铰、镗，一般与其要求的精度和表面粗糙度有关，同一精度要求的孔，是采用铰还是镗则又与加工孔的直径大小有关，通常对于一些大台阶端面和镗孔时能用同时加工端面，常采用车削的方法。工件的要求不同，所需要的工步数也不同，一般加工精度要求和表面粗糙度要求极细时，所需要的工步数就多一些，反之就少一些。在加工平面时，当表面粗糙度要求较粗时，一般采用一个工步，表面粗糙度要求较细时，则要分为粗、精两个工步。同一要求的工件，材料不同，所需工步数也不同，一般加工钢件要比加工铸铁多12个工步。工件加工部位的特点不同，对工艺方法的确定也有一定的影响。综上所述，影响工艺方法的因素较多，必须进行全面细致的考虑，才能拟定出合理的工艺方法。4.7 被加工零件工序图的制定 4.7.1被加工零件工序图的作用和要求 被加工零件工序图是传统机械加工必要的手段，它是工序设计员将原设计图依照实际制造过程制作的简图，首先这张图有与设计零件一样的外形，但与设计图不同的是这张图上要将定位、夹紧的位置，加工的部位以及需要达到的尺寸及公差，以及测量的基准位置等加以反应，工序图上无法表达的内容，如加工机床、量测手段、热处理的方法等等，就是要用文字加以表达，所有的这些，形成的是制造工艺卡，这张卡中，工序图是最直观、最形象表达工序的内容。 4.7.2绘制工序图时应注意的事项 1.按大概的比例缩小（或放大），应保证图形在图框内，且各视图应采用相同的比例。尽可能用较少视图绘出，视图中与本工序无关的次要结构和线条可略去不画。 2.主视图方向尽量与工件在机床上的装夹方向一致。（如：卧式车床加工时加工面轴线水平，且加工面在右方；在立钻或摇臂钻上加工时孔轴线应垂直放置。）即工人站在工作台前平视方向为主视图方向。 3.本工序加工表面用粗实线表示，其它表面用细实线表示。 4.图中应标注本工序加工后应达到的尺寸（即工序尺寸）及其上下偏差、加工表面粗糙度、形状和位置公差等，必要时可用括号注出工件外形尺寸作为参考用。 5.工件的结构、尺寸要与本工序加工后的情况相符，不要将后面工序中才能形成的结构形状在本工序的工序简图中反映出来。 6.图中应用符号表示出工件的定位及夹紧情况。其中定位符号附近用阿拉伯数字表示出该处表面定位所能限制的自由度数。图4.1 工序图图4.2 工序图第5章 组合夹具的设计5.1 机床夹具的主要功能 机床夹具的主要功能是装夹工件，使工件在夹具中定位和夹紧。 1.定位 确定工件在夹具中占有正确的位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件的定位面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工面的尺寸和位置精度要求。 2.夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠地加工条件。5.2 刀具的选择5.2.1 刀具的选择原则 （1）尽可能选择大的刀杆横截面尺寸，较短的长度尺寸进步刀具的强度和刚度，减小刀具振动； （2）选择较大主偏角（大于75，接近90）；粗加工时选用负刃倾角刀具，精加工时选用正刃倾角刀具； （3）精加工时选用无涂层刀片及小的刀尖圆弧半径； （4）尽可能选择标准化、系统化刀具； （5）选择正确的、快速装夹的刀杆刀柄。5.2.2 刀具的磨损原因 由于工件材料、刀具材料和切削条件的变化很大，刀具的磨损形态各不相同，磨损的原因也复杂地很，既有机械磨损，又有对切削温度有较强依赖性的热磨损、化学磨损。 （1）硬质点磨损 硬质点磨损，是由于工件材料中含有的硬质点（如碳化物、氮化物和氧化物）以及积削瘤的碎片等在刀具表面上划出沟纹而造成的磨损。 （2）粘结磨损 粘结是指刀具与工件材料在足够大压力和高温作用下，接触到原子间距离时所产生的“冷焊”现象，是摩擦面的塑性变形形成的新鲜表面原子间吸附的结果。两摩擦表面的粘结点因相对运动将被撕裂而被对方带走，若粘结点的破裂发生在刀具一方，则造成了刀具的磨损。粘结磨损的程度主要取决于刀具材料与工件材料间的亲和力、二者硬度比、切削温度、刀具表面形状与金相组织等。刀具与材料间的亲和力越大、硬度比越小、粘结磨损越严重。 （3）扩散磨损 由于切削时处于高温，刀具表面始终与被切出的新鲜工件表面相接触，使其具有很大的化学活性。当两摩擦表面化学元素的浓度相差较大时，它们就可能在固态下互相扩散到对方去，改变了刀具材料和工件材料的化学成分，使刀具材料变得脆弱而造成刀具磨损，这种磨损称为扩散磨损。 （4）化学磨损 在一定的切削温度下，刀具材料与周围介质的某些成分（如空气中的氧、切削液中的极压添加剂硫、氯等）会起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物被切屑带走，加速了刀具的磨损，这种磨损称为化学磨损。 综上所述，对于不同的刀具材料、工件材料和在不同的切削温度是起主导作用的，因为除硬质点磨损外，其余三种磨损原因均与切削温度密切有关。5.2.3 刀具的磨钝标准 刀具磨损到一定限度就不能继续使用，否则将降低工件的尺寸精度和表面质量，增加刀具材料的消耗及加工成本。刀具的这个磨损限度称为刀具的磨钝标准。刀具切削刃在切削过程中通常都按刀具磨损曲线图所示逐渐磨损的。在正常磨损结束前（即所谓最佳磨损点），更换刀具是最理想的。到加速磨损阶段，刀具就会急剧磨损，以致丧失切削力。 在生产实践中，经常中断切削过程测量刀具的磨损值会影响生产的正常进行，只能根据切削中发生的一些现象来判断刀具是否已经磨钝。例如，粗加工时，加工表面出现亮带，切屑颜色和形状发生变化，还会出现振动及不正常的声音等；精加工时，加工表面粗糙度值增大，工件尺寸精度和形状精度降低。这些现象的产生均说明刀具已经磨损，应及时换刀。综上所述，考虑刀具磨损，选择较好质量的刀具是缩短辅助时间的一个方法，因此选择在当前世界上较大的专业刀具厂家的刀具是优先考虑的。另外，根据技术协议的要求，结合前面零件分析，查阅山特维克可乐满公司出版的山特维克可乐满-刀具样本一书，该设计中选用端铣刀来加工本工序加工面。5.3 切削用量的选择以及计算 组合机床的加工精度，生产率和刀具的寿命与切削用量的有很大关系。在刀具选择中已做了对刀具的寿命影响的分析。由于该组合机床属于对生产率要求较高的机床，也只应提高那些对生产率有影响的刀具切削用量，即提高所谓限制性刀具的切削用量，按照小直径刀具选择进给量，大直径刀具选择切削速度，并且均选择允许值的上限；选择切削用量时除应保证刀具的寿命不低于一个工作班或最少不低于四小时外，应考虑通用部件的性能。为保证机床不经常停车换刀，其切削量一般比通用机床低30%左右，其切削用量在组合机床设计参考图册中表内可查得。a.确定背吃刀量，由零件图得ae=18mm,ap=4mm.b.确定每齿进给量 每齿进给量为fz=0.0090.18mm, 取fz=0.04 c.选择铣刀磨钝标准以及耐用度铣刀刀齿后面最大磨损量为1.2 mm，耐用度t=150mm。d.确定切削速度和工作台每分钟进给量， 则：cv=600，qv=0.21 ，xv=0，yv=0.21，uv=0.4，pv=0，m=3.5，kv=1.1 因此与63r/min相近的主轴转速为60r/min。取n=60r/min。实际切削速度为vc=62.31mm/min。工件每分钟进给量为fmz=fz6022=0.042260=52.8mm/min.所以x62w铣床与52.8mm/min相近的工作台进给量为50mm/min和60mm/min。选择50mm/min 。则实际每齿进给量为5.4 加工示意图的作用和内容加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，在设计中占据重要地位，它是刀具，辅具，夹具，主轴箱，液压电气装置设计及通用部件选择的主要原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床，刀具及试车的依据。加工示意图要反映机床的加工过程和加工方法，并决定浮动夹头或接杆的尺寸，主轴，刀具，导向与工件的联系尺寸等，根据机床要求的生产率及刀具特点，合理的选择切削用量，决定动力头的工作循环。加工示意图还要绘制出工件加工部位的图形。在轴数多时，必须在孔旁边标上号码，以便与设计和调整机床。加工示意图还要考虑一些特殊要求，决定动力头的工作循环及行程。最后，选择切削用量及附加必要说明。加工示意图包括以下内容: 1. 反映机床的加工方法，加工条件及加工过程。 2. 根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型，数量，结构，尺寸（直径和长度），包括铣削加工时决定铣刀的各个参数等。3. 决定主轴的结构类型，规格尺寸及外伸长度。4. 选择标准或设计专用的接杆，浮动卡头，导向装置，并决定它们结构，参数及尺寸。5. 标准主轴及接杆，夹具与工件之间的联系尺寸，配合及精度。6. 根据机床要求的生产率及刀具，材料特点等，合理确定并标注各主轴的切削用量。7. 决定机床动力部件的工作行程及工作循环。 综上所述，绘制加工示意图附图。 图5.1加工示意图 图5.2加工示意图第6章 夹紧方案的确定6.1 夹紧部位的选择 夹紧部位选择板簧加工面的已加工侧面：1. 板簧面的侧面部位 在该部位由液压油缸夹紧，油缸推杆对该面施加压力，使基准面与工作台的挡块抵住，固定了零件的横向的运动。2. 板簧面的下沿部位 由于下沿为未加工面，为保证下沿的厚度，在该部位采用铰链浮动支撑，从而让零件上下面稳定，加工精度得到保证。3. 前轴的拳头部位 为了保证工件不纵向窜动，在其一头由液压油缸推动推杆顶到一圆销固定。图6.1工序图图6.2 工序图6.2 定位装置的设计由于定位为三面定位，选择平面定位。选择汽车前轴板簧面的已加工侧面为定位基准，另一侧由液压油缸夹紧；由于铣削加工为不连续加工，工件承受的切削力很大，为减小振动和工件的移动，故加工部位两侧沿采用了辅助抱紧机构。如图6.3所示： 图6.3 辅助抱紧机构 6.3 夹紧装置和夹紧力的计算6.3.1 夹紧装置的基本要求： （1）在夹紧过程中，工件应能保持在既定位置，即在夹紧力的作用下，工件不应离开定位支承。 （2）夹紧力的大小要适当、可靠。既要使工件在加工过程中不产生移动和振动