某异形零件铣削加工设计-毕业论文

某异形零件铣削加工设计摘 要随着科技和生产的发展，机械设计与制造中具有特殊用途的异形零件越来越多，结构类型也多种多样，由于这些零件结构不规则，因此在加工过程中，与外形规则的零件加工之间有很大的差异性，所以在机床上加工异形零件时，为了保证工件被加工表面的尺寸、几何形状和相互位置精度等，必须配以合适的专用夹具等辅助工具。为此应对于异形零件的加工工艺性进行技术分析，选用合理有效的装夹方法，设计和制造出正确的专用夹具，专用夹具仅仅适用于某一工件的一道或数道工序的加工而专门设计的夹具。 本文主要对铣削夹具的设计与制造，铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、花键及各种成型面，是最常用的夹具之一。主要由定位装置、夹紧装置、夹具体、连接元件、对刀元件组成。铣削加工时，切削力较大，又是断续切削，振动较大，因此铣床夹具的夹紧力要求较大，夹具刚度、强度要求都比较高。铣削专用夹具设计制造有利于提高企业生产效率、降低劳动强度、保证加工产品质量，从而降低生产成本，提高企业效益。关键词：异形零件；夹具设计；加工工艺 Design of milling machining for a special-shaped partAbstract Along with the development of technology and production, the irregular parts with speceal purpose are more and more in mecheanical design and manufacture, structure types are varied, due to the irregular structure of these components, irregular shape parts processing have great difference between the rregular shape parts in the processing process, so it must use the appropriate special fixture and other auxiliary tools in processing special-shaped parts on the machine to ensure the workpiece to be machined surface size, geometry and mutual position precision. It should be analysed for the processing of the special-shaped parts of the technical ,and choosed the reasonable and effective method of clamping, designed and made the right special fixture,the special fixture is applied only in manufacturing of a workpiece in one or several processes.In this paper, the design and manufacture of the milling fixture is mainly used for machining the plane, groove, spline and all kinds of forming surfaces of the parts, which is one of the most common fixtures.It is positioning device, clamping device, clamp, connecting element, tool components included. In milling, with the large cutting force, intermittent cutting and large vibration, the clamping force of the milling machine fixture should be larger, fixture rigidity, strength should be higher. The design and manufacture of special fixture for milling can improve the production efficiency, reduce the labor intensity and guarantee the quality of production to reduce the production cost and improve the enterprise benefit.Keywords: irregular parts; fixture designing; processing technologyKeyword：Irregular parts; fixture design; processing technology目 录某种异形零件的铣削加工设计1目 录3插图清单5表格清单6引 言7第 1 章 绪论11.1 论文的内容11.2 论文的研究现状和发展趋势1 1.3论文的研究意义3第2章 对零件进行工艺分析并画零件图32.1 工艺方案分析32.1.1 零件图32.1.2零件实体加工图102.2 零件图分析112.2.1零件的结构特点42.2.2 零件的作用42.2.3 零件需要保证加工精度的部位5 2.2.4 加工精度要求5第3章 零件的加工工艺规程设计3.1 定位基准的选择6 3.1.1粗基准的选择 63.1.2精基准的选择73.2 零件表面加工方法的选择73.3 制订工艺路线8 3.3.1 工艺路线方案一8 3.3.2 工艺路线方案二8 3.3.3工艺路线的比较与分析8 3.4 确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，设计、绘制毛坯图93.4.1、确定毛坯种类93.4.2、确定毛坯余量93.5 确定工序余量，工序尺寸及其公差93.5.1加工余量的概念93.5.2影响加工余量的因素93.5.3工序的尺寸的确定10 3.6.确定切削用量及基本工时（机动时间）113.6.1切削深度ap的选择12 3.6.2进给量f的选择123.6.3切削速度c的选择133.6.4工序一：粗铣36的两端面133.6.5工序二:粗铣底面143.6.6工序三:钻18mm的孔143.6.7工序四：扩19.5mm的孔15 3.6.8工序五：粗铣底面双槽15第4章 专用夹具设计16 4.1 研究原始质料16 4.2 定位基准的选择16 4.2.1、六点定位原则16 4.3夹紧装置184.3.1夹紧装置的要求19 4.3.2夹紧力的确定19 4.3.3斜楔夹紧装置19 4.3.4气压多点联动夹紧装置20 4.4夹具体的设计214.5 切削力及夹紧分析计算214.6误差分析与计算22 4.7夹具三视图23结论与展望24致谢25参考文献26 插图清单图2- 1 异型零件图10图2- 2 零件实体加工图 10图2- 3 a.上曲面11图2- 4 b.137X250底面 11图2- 5 c.36X250平面和58X250平面11图2- 6 d .铣断230X25平面及下梯形平面12图2- 7 e.两个20mm孔12图2- 8 f.两个15mm孔13图 3-1 毛坯图20图 3-2 毛坯实体图20图4-1 未定位工件的六个自由度20图4-2 长方体定位时支撑点的分布21图4-3 定位装置 21图4-4 斜楔夹紧装置22图4-5 气压多点联动夹紧装置 22图4-6 夹具体23图4-7 夹具三视图23表格清单表3-1工序尺寸 14引言本文研究内容是对给定零件进行铣削设计，并利用三维软件对工件及其夹具进行建模和运动仿真。给定零件是一个左右对称的异形零件，首先需对异形零件的工艺性进行技术分析，利用CAD抄画出零件图，分析零件的结构工艺性，分析零件的尺寸、行位公差、几何公差、生产类型等要求。依据零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结构特点，确定毛坯的种类、制造方法、精度等内容。拟定工艺路线，选择定位基准，确定各工序的设备和工装。确定主要工序的生产技术要求和质量验收标准。确定各工序的余量，计算工序尺寸和公差。确定各工序的切削用量。确定工时定额。在保证图样规定的尺寸、几何形状以及其他表面间的相互位置等技术要求设计夹具夹紧。从理论上进行分析，如何使同一批工件在夹具中占据一致的正确位置，选择合适的定位元件设计相应的定位装置，保证有足够的定位精度。对加工完成的零件进行加工误差分析，找出产生加工误差的原因，减小加工误差。利用三维软件对工件及其夹具进行建模并运动仿真分析，了解运动过程中各位置受力情况，和其他零件是否干涉，间隙值是多少。7第1章、绪论1.1 论文的内容论文内容：(1) 对异形零件结构进行技术分析(2) 零件的加工工艺。(3) 铣削夹具设计(4)加工误差分析。(5)工件及夹具的建模及运动仿真。1.2论文的研究现状和发展趋势研究现状：制造业特别是机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。由于中国潜在的巨大市场和丰富的劳动力资源，世界的制造业正在向中国转移，中国正在成为世界的制造大国。但是在自主知识产权的创新设计、先进制造工艺和装备及现代化管理等方面仍然存在很大差距，所以我们还不是制造强国。在全球经济快速发展、竞争日益激烈、技术更新迅速的大环境推动下，复杂异形零件的需求越来越大。这对产品的制造技术提出更大的挑战，如何加工车出符合设计图纸要求的产品，一直是很多专家学者们研究的重要内容。发展趋势：随着科学技术的发展，出现了很多结构特别要求很高的难加工零件，所以需要提高生产效率。提高生产效率始终是机械制造业所研究的重要课题之一。在这方面主要从减少切削时间、辅助时间和提高加工过程自动化着手。重点研究零件的加工工艺规程，选择合理铣削工艺参数和制定合理的铣削工艺方案，为生产车间提供批量生产成套工艺技术文件。加工工艺的改进和优化对减少生产制造成本，缩短产品生产制造周期和提高产品的加工质量具有重要意义。1.3论文的研究意义本文主要研究内容是对异形零件进行铣削设计。制定出最恰当的铣削设计方案，并利用三维软件对工件及其夹具进行建模和运动仿真。通过理论分析、计算机数值模拟等多种方法，进行铣削设计的理论研究,探索减少加工误差的方法。实现稳定的铣削加工。通过分析零件的加工结构，确定最合适的夹具和定位方式。使加工最经济，加工时间最短，拆卸次数最少，劳动力最少等。通过该毕业设计，综合所学的专业知识、熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确的地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制定工艺规程等问题的方法，培养编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，同时培养分析问题和解决问题的能力，加深理论知识的理解，强化生产实习中的感知认识。设计过程也是理论联系实际的过程，能培养理论联系实际的思想，并学会使用手册、查询相关资料等，提高分析和解决工程实际问题的独立工作能力，能巩固、加深和扩张有关机械加工工艺和夹具方面的知识，为以后的实际工作奠定坚实的基础。 第2章、对零件进行工艺分析并画零件图2.1 工艺方案分析2.1.1 零件图 图2-1 异形零件图2.1.2零件实体加工图 图2-2 零件实体加工图 2.2 零件图分析2.2.1零件的结构特点给定零件是一个左右对称的异形零件，有两对对称圆柱孔，上下面为垂折型曲面，左右为扇形薄面，底面边缘一对正方体槽。2.2.2零件的作用题目所给的零件是一种异形零件。它位于机器内部机构中，主要起到连接固定作用，使机器零件获得正确位置和正常运转。零件上方有一个垂直曲面和其他零件稳固连接，另外零件有两个20孔和两个15孔组成，零件底部有两个折形槽构成。起到固定作用。2.2.3 零件需要保证加工精度的部位零件的加工部位有 图2-3 a.上曲面 图2-4 b.137X250底面 图2-5 c.36X250平面和58X250平面 图2-6 d .铣断230X25平面及下梯形平面 图2-7 e.两个20mm孔 图2-8 f.两个15mm孔2.2.4 加工精度要求 尺寸公差：孔20H7 、控制槽深度，中间圆孔15及其两端面 底面 和上曲面位置公差：要求圆柱孔的同心度误差为0.10mm。几何公差：控制20圆孔中心线和底面的平行度的误差为0.020mm 表面粗糙度：孔的粗糙度要求1.6 上曲面的粗糙度要求3.2其他粗糙度要求6.3第3章、零件的加工工艺规程设计零件材料为HT200（最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁）。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构比较复杂，生产类型为中批量生产，故选择金属模机械砂型铸造毛坯。零件形状复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。考虑铸造应力，20和15的通孔不必铸出。上曲面和底面槽不必铸出毛坯尺寸通过确定加工余量后决定，然后再设计、绘制毛坯图。3.1定位基准的选择在制订工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响，当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。3.1.1粗基准的选择合理地选择定位基准，对于保证加工精度和确定加工顺序都有决定性的影响。在最初的一道工序中，只能用毛坯尚未加工的表面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准。选择不加工表面作为粗基准可以保证加工面与不加工面之间的相互位置精度，故一般对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个粗基准选择原则，现选取不加工的侧端面表面作为粗基准，利用一个支撑板支撑底面定位，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个曲面自由度，这样就达到了达到完全定位,然后进行钻孔加工。3.1.2精基准的选择用加工过的表面作为定位的基准称为精基准。其选择原则如下：（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） 保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。 考虑要保证异形零件的加工精度和装夹准确方便，以粗加工后的137X250底面和两个15mm孔为主要的定位精基准，主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，在此处不再重复。3.2零件表面加工方法的选择本零件的加工面包括有：平面、曲面、椭圆孔、内孔、槽等。材料为HT200。参考机械制造工艺设计简明手册查表1.46、表1.47、表1.48、表1.417确定其加工方法如下（1）.36圆柱的端面 由于该端面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT13，表面粗糙 的没有要求，故选择粗铣、半精铣即可 （2）.137X250底面 由于底面厚度的公差等级为IT11级，且表面粗糙度6.3，故选择粗铣、半精铣即 可，但考虑到同时还要保证与20H7孔的中心线的平行度误差不超过0.02mm。 故选择粗铣+精铣（3）.上曲面 由于曲面与底面厚度公差等级IT11级，且表面粗糙度6.3，故选择粗铣、半精铣 即可。（4）.底面双槽 由于该端面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT13，表面粗 糙没有要求，故选择粗铣即可（5）.20mm孔 由于其公差等级为IT7，内表面粗糙度为，故选择进行钻+粗镗+精镗。（6）.15mm孔 由于其公差等级为IT7，内表面粗糙度为，故选择进行钻+粗镗+精镗（7）.36X250平面和58X250平面 由于该端面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT13，表面粗 糙没有要求，故选择粗铣、半精铣即可（8 ) .230X25平面及下梯形平面 由于端面表面粗糙度为6.3，故可选择直接铣断即可3.3制订工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得带合理的保证。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。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 3.3.1工艺路线方案一 工序一 以侧端面为粗基准粗铣半精铣两36圆柱四个端面工序二 以侧端面为粗基准 粗铣底面137X250平面工序三 以侧端面为粗基准 精铣底面137X250平面工序四 以137X250底面为精基准，粗铣上曲面工序五 以137X250底面为精基准 半精铣上曲面工序六 以137X250底面为精基准，粗铣底面双槽。工序七 以137X250底面为精基准，粗镗、精镗20mm孔 工序八 以137X250底面为精基准，钻15mm孔，粗镗、精镗圆孔。 工序九 以15mm孔为精基准，粗铣36X250平面和58X250平面工序十 以15mm孔为精基准，半精铣36X250平面和58X250平面 工序十一 以15mm孔为精基准，铣断230X25平面及下梯形平面 3.3.2 工艺路线方案二 工序一 以侧端面为粗基准粗铣半精铣两36圆柱四个端面工序二 以侧端面为粗基准 粗铣底面137X250平面工序三 以侧端面为粗基准 精铣底面137X250平面工序四 以137X250底面为精基准，粗铣上曲面工序五 以137X250底面为精基准 半精铣上曲面工序六 以137X250底面为精基准，粗镗、精镗20mm孔工序七 以137X250底面为精基准，钻15mm孔，粗镗、精镗圆孔 工序八 以15mm孔为精基准，粗铣36X250平面和58X250平面工序九 以15mm孔为精基准，半精铣36X250平面和58X250平面工序十 以15mm孔为精基准，铣断230X25平面及下梯形平面 工序十一 以137X250底面为精基准，粗铣底面双槽。 3.3.3工艺路线的比较与分析以上两个方案都可以完成零件的机械加工，加工工艺过程基本一致。但第一个工艺路线装夹次数增加，不好装夹，效率较低；第二个加工路线减少了零件装夹次数，避免多次装夹带来的加工误差。因此应该选择第二种加工工艺路线。3.4.确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，设计、绘制毛坯图3.4.1、确定毛坯种类：零件材料为HT200。考虑零件的尺寸精度，位置精度，粗糙度等要求，零件的结构又比较复杂，且需要多套夹具加工完成，生产类型为中批生产，故选择金属型铸件毛坯。3.4.2、确定毛坯余量（1） 20mm孔外端面的毛坯余量 材料为HT200，采用金属型铸造， 多点 查工艺设计手册表2.2-5得尺寸公差等级79，取8级，加工余量等级为F，查表2.2-4得加工余量数值为1.52.0mm，取单边余量Z=2.0mm。（2） 20mm孔 毛坯为实心，未铸出孔。（3） 137X250底面的毛坯余量 材料为HT200，采用金属型铸造，查工艺设计手册表2.2-5得尺寸公差等级79，取8级，加工余量等级为F，查表2.2-4得加工余量数值为1.52.0mm，取单边余量Z=2.0mm。（4） 上垂直曲面 材料为HT200，采用金属型铸造，未铸出。（5） 36X250和58X250垂直曲面 材料为HT200，采用金属型铸造，未铸出（6） 20mm孔 毛坯为实心，未铸出孔。3.5、确定工序余量，工序尺寸及其公差 3.5.1加工余量的概念 机械加工时，为保证零件加工质量，从某一表面上所切除的金属层厚度称为加工余量。它有总量和工序余量之分。某一表面从毛坯到最后成品所切除的金属厚度称为总余量，它等于毛坯尺寸与零件设计尺寸之差。在一道工序中从某一表面上所切除的金属层厚度称为工序余量，它等于相邻两道工序的尺寸之差。由于工序尺寸在加工时有偏差，实际切除的余量值也必然是变化的，故加工余量有本（或公称）加工余量Z，最大加工余量，和最小加工余量之分。工序尺寸极限偏差一般按入体原则标注。 3.5.2影响加工余量的因素 加工余量大小的合理确定很重要。余量过大，会增加加工工时以及材料、工具和电力的消耗；余量过小，则不能完全切除上道工序留下的各种表面缺陷和误差，甚至造成废品。确定加工余量的基本原则是：在保证加工质量的前提下越小越好。影响最小加工余量的因素有： 1 道工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层 2 上道工序的尺寸公差 3 上道工序留下的需要单独考虑的空间误差 4 本工序的安装误差（定位误差和夹紧误差）由于空间误差和安装误差在空间具有方向性，因此它们的合成应为向量和。3.5.3工序尺寸的确定在机械加工中，没道工序应保证的尺寸称为工序尺寸，其允许的变动量即为工序尺寸公差。工序尺寸往往不能直接采用零件图上的尺寸，而需要另行计算。计算工序尺寸及其变动量是制定工艺规程工作之一。对于简单的工序尺寸，只需根据工序的加工余量就可以算出各工序的基本尺寸，其计算顺序是由最后一道工序开始向前推算。各中间工序尺寸的尺寸精度按加工方法的经济精度确定，并按入体原则标注其两极限偏差；最后一道工序的工序尺寸及偏差按图样标注。本零件的各加工表面的工艺路线，工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度如下表所示。 加工表面工序（或工步）(mm)工序（或工步）余量（mm）工序（或工步）基本尺寸(mm)工序（或工步）经济精度工序（或工步）尺寸及其偏差（mm）表面粗糙度公差等级公差（mm）20孔外端面精铣2Z=130IT90.0743.2粗铣2Z=331IT120.356.3毛坯2Z=4343420H7孔精镗2Z=0.520IT70.0211.6粗镗2Z=1.519.5IT130.336.3钻孔2Z=2318IT130.3312.5毛坯实心15H7孔精镗2Z=0.515IT70.0211.6粗镗2Z=1.514.5IT130.336.3钻孔2Z=2313IT130.3312.5137X250底面半精镗2Z=142IT120.303.2粗镗2Z=343IT130.766.3毛坯2Z=44646控制槽深度粗铣控制槽端2Z=44IT120.36.3毛坯Z=20036X250平面和58X250平面铣断Z=2180IT120.406.3毛坯Z=2182182 表3-1工序尺寸 图 3-1毛坯图 图 3-2毛坯实体图3.6.确定切削用量及基本工时（机动时间） 制订切削用量，就是要在已经选择好刀具材料和几何角度的基础上，合理地确定切削深度ap、进给量f和切削速度c。所谓合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和机床性能，在保证加工质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的。因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也应有所区别。粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的切削深度ap，其次选择较大的进给量f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度。精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要求，故一般选用较小的进给量f和切削深度ap，而尽可能选用较高的切削速度c。 3.6.1切削深度ap的选择 切削深度应根据工件的加工余量来确定。粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀应尽可能切除全部余量。当加工余量过大，工艺系统刚度较低，机床功率不足，刀具强度不够或断续切削的冲击振动较大时，可分多次走刀。切削表面层有硬皮的铸锻件时，应尽量使ap大于硬皮层的厚度，以保护刀尖。半精加工和精加工的加工余量一般较小时，可一次切除，但有时为了保证工件的加工精度和表面质量，也可采用二次走刀。多次走刀时，应尽量将第一次走刀的切削深度取大些，一般为总加工余量的2/33/4。在中等功率的机床上、粗加工时的切削深度可达810mm，半精加工（表面粗糙度为Ra6.33.2m）时，切削深度取为0.52mm，精加工（表面粗糙度为Ra1.60.8m）时，切削深度取为0.10.4mm。 3.6.2进给量f的选择 切削深度选定后，接着就应尽可能选用较大的进给量f。粗加工时，由于作用在工艺系统上的切削力较大，进给量的选取受到下列因素限制；机床刀具工件系统的刚度，机床进给机构的强度，机床有效功率与转矩，以及断续切削时刀片的强度。半精加工和精加工时，最大进给量主要受工件加工表面粗糙度的限制。工厂中，进给量一般多根据经验按一定表格选取（详见车、钻、铣等各章有关表格），在有条件的情况下，可通过对切削数据库进行检索和优化。 3.6.3切削速度c的选择 在ap和f选定以后，可在保证刀具合理耐用度的条件下，用计算的方法或用查表法确定切削速度c的值。在具体确定c值时，一般应遵循下述原则： 1）粗车时，切削深度和进给量均较大，故选择较低的切削速度；精车时，则选择较高的切削速度。 2）工件材料的加工性较差时，应选较低的切削速度。故加工灰铸铁的切削速度应较加工中碳钢低，而加工铝合金和铜合金的切削速度则较加工钢高得多。 3）刀具材料的切削性能越好时，切削速度也可选得越高。因此，硬质合金刀具的切削速度可选得比高速钢高度好几倍，而涂层硬质合金、陶瓷、金刚石个立方氧化硼刀具的切削速度又可选得比硬质合金刀具高许多。 此外，在确定精加工、半精加工的切削速度时，应注意避开积屑瘤和鳞刺产生的区域；在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激震动的临界速度，在加工带硬皮的铸锻件时，加工大件、细长件和薄壁件时，以及断续切削时，应选用较低的切削速度。3.6.4工序一：粗铣36的两端面机床：X5025型卧式铣床刀具：镶齿套式面铣刀，材料：高速钢，齿数。因其单边余量：4mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献12金属机械加工工艺人员手册表14-69，取，铣削速度：参照12金属机械加工工艺人员手册表14-71，取机床主轴转速： 进给量： 切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取机动时间：辅助时间：工作地点服务及身体需要时间：准备终结时间：单件时间： 单件核算时间：3.6.5工序二:粗铣底面工件材料：HT200：b =200MPa ，硬度190210HBS，铸造。粗铣底面，,铣削宽度=137mm，长度=250mm单边加工余量Z=2mm，选用 XA6132卧式铣床，使用专用铣床夹具。选择刀具根据切削手册表3.2选用YG6硬质合金粗齿端铣刀，根据机械工人切手册表3.1，选取铣刀外径100mm，根据机械工人切削手册表3.16选取铣刀齿数z=10。根据机械工人切削手册表3.2，选择刀具前角0，后角8，副后角=10，刀齿斜角=20，主偏角=30，过渡刃倾角=20,副偏角=5，过渡刃宽=1.5mm。确定切削用量确定铣削深度：由于单边加工余量Z=4mm，粗铣一次走刀可余量。故可取。确定每齿进给量：根据机械工人切削手册表3.30，可知 XA6132铣床功率为7.5kw，根据机械工人切削手册表3.5，查得=0.18mm/z。选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：根据机械工人切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为11.5mm；根据机械工人切削手册表3.8铣刀直径=120mm硬质合金端铣刀得耐用度T=200min。确定切削速度：可根据机械工人切削手册表3.16，可知=98m/min。3.6.6工序三：钻18mm的孔工艺要求：孔径d=18mm,孔深l=30mm,通孔，用乳化液冷却机床：Z535型立式钻床刀具：高速钢麻花钻头选择高速钢麻花钻头，其直径do=18mm,钻头几何形状为：由机械工人切削手册表2.1及表2.2选修磨横刃，=28oo=10o2=118o21=70ob=3.5mmb=2mml=4mm按加工要求决定进给量根据机械工人切削手册表2.7，当铸铁的强度b=200HBSdo=18mm时，f=0.700.86mm/r由于L/d=30/18=1.673,故取修正系数K=1所以f=(0.700.86)x1=(0.700.86)mm/r由于L/d=30/18=1.673,故取修正系数K=1所以f=(0.700.86)x1=(0.700.86)mm/r按钻头强度决定进给量根据表2.8，当b=190MPa,do=18mm,钻头强度允许的进给量f=1.6mm/rc)按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9，当b=210MPa,do=20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为11760N（Z535钻床允许的轴向力为15696N时，进给量为1.5mm/r。3.6.7工序四：扩19.5mm的孔工艺要求：孔径d=19.5mm,孔深l=30mm,通孔，用乳化液冷却机床：Z535型立式钻床刀具：高速钢扩孔钻头选择高速钢扩孔钻头，其直径do=19.5mm,钻头几何形状为：由机械工人切削手册表2.5ro=18oao=10okr=60okr=30o=15oba1=1mm按加工要求决定进给量根据机械工人切削手册表2.10，当铸铁的强度b200HBSdo=19.5mm时，f=(0.91.1)mm/r由于L/d=30/19.8=1.52因扩孔之后还须铰孔，故取修正系数K=0.7所以f=(0.91.1)x0.7=(0.630.77)mm/r3.6.8工序五：粗铣底面双槽工件材料：HT200：b =200MPa ，硬度190210HBS，铸造。以137X250底面为精基准，粗铣底面双槽。选用XA6132卧式铣床，使用专用铣床夹具。根据切削手册表3.2选用YG6硬质合金粗齿端铣刀，根据切削手册3.1，选取铣刀外径100mm，根据机械工人切削手册表3.16选取铣刀齿数z=10。根据切削手册表3.2，选择刀具前角0，后角8，副后角=10，刀齿斜角=20，主偏角=30，过渡刃倾角=20,副偏角=5，过渡刃宽=1.5mm。确定切削用量 确定铣削深度：由于单边加工余量Z=2mm，粗铣切除全部余量。确定每齿进给量：根据机械工人切削手册表3.30，可知 XA6132铣床功率为7.5kw，根据机械工人切削手册表3.5，查得=0.18mm/z。选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：根据机械工人切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为11.5mm；根据机械工人切削手册表3.8铣刀直径=100mm硬质合金端铣刀得耐用度T=180min。确定切削速度：可根据机械工人切削手册表3.16，可知=98m/min。第4章、专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工铣削机床加工异形零件时，需要设计专用夹具。经过与指导老师的协商，决定设计第5道工序铣削上曲面，夹具一套。4.1 研究原始质料利用本夹具主要用来粗铣底平面，在粗铣此上平面时，底面是加工表面。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.2 定位基准的选择 4.2.1、六点定位原则 工件的六点定位原理是指用合理分布的六个支撑点去限制工件的六个自由度，使工件在空间得到唯一确定的位置的方法。在实际工作中，一个定位元件可以体现一个或者多个支撑点。如图 4-1 所示，将未定位的的工件（长方体）放在空间直角坐标系中，长方体可以沿 X 、 Y 、 Z 轴移动有不同的位置，也可以绕 X 、 Y 、 X 轴转动有不同的位置。用以描述工件位置不确定性的位置移动合称为工件的六个自由度。工件要正确定位首先要限制工件的自由度。设空间有一固定点，长方体的底面与该点保持接触，那么长方体沿 Z 轴的移动自由度即被限制了。如果按图4-2 所设置六个固定点，长方体的三个面分别与这些点保持接触，长方体的六个自由度均被限制。其中 XOY 平面上的呈三角形分布的三点限制了 三个自由度； YOZ 平面内的水平放置的两个点，限制了 二个自由度； XOZ 平面内的一点，限制了一个自由度。限制三个或三个以上自由度的称为主要定位基准。图4-1未定位工件的六个自由度 图4-2长方体定位时支撑点的分布这种用适当分布的六个支承点限制工件六个自由度的原则称为六点定位原则。 支承点的分布必须适当，否则六个支承点限制不了工件的六个自由度。例图4-2 中 XOY 平面内的三点不应在一直线上，同理， YOZ 平面内的两点不应垂直布置。六点定位原则是工件定位的基本法则，用于实际生产时起支承作用的是有一定形状的几何体，这些用于限制工件自由度的几何体即为定位元件。 图4-3 定位装置A支撑板限制了两个自由度B支撑面限制了三个自由度C支撑钉限制了一个自由度，工件被完全约束4.3夹紧装置夹紧装置的组成（动力装置、夹紧装置、中间传力机构） 4.3.1夹紧装置的要求1、夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位装置2、夹紧力要适合，既要保证工件定位稳定性，又要防止夹紧力损伤工 件表面或者使之变形。3、操作方便安全4、结构简单，制造和维修容易4.3.2夹紧力的确定夹紧力的作用点应位于定位元件所形成的支撑面内或正对定位元件夹紧力的作用点应位于工件刚度良好的地方夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面夹紧稳固可靠夹紧力作用方向的选择夹紧力的作用方向应垂直于工件的主要定位基面夹紧力的作用方向应尽可能与切削力工件重力方向一致，减少夹紧力 夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减少工件变形。 4.3.3斜楔夹紧装置运用斜面直接或间接压紧工件的机构称为斜楔夹紧机构。工件装入后，对斜楔大头使加外力，夹紧工件。加工完毕后，对斜楔小头使加力，松开工件。这种夹紧力较小，且操作费事，所以实际生产中常将斜楔与其他机构联合起来使用。 斜楔的夹紧力在外力F作用下斜楔的受力情况。建立平衡方程式+=而=，所以=斜楔对工件的夹紧力=斜楔升角=斜楔与工件间的摩擦角=斜楔与夹具体间的摩擦角斜楔的自锁条件：斜楔的升角小于斜楔与夹具体之间的摩擦角之和。通常为保证自锁可靠，手动夹紧机构一般取=。用气压或液压装置驱动的斜楔不需要自锁，可取。 图4-4 斜楔夹紧装置 4.3.4气压多点联动夹紧装置在夹紧机构的设计中，有个需要对一个工件的几个点或者多个工件同时进行夹紧。此时为简化机构，减少工件装夹时间，常常采用各种联动夹紧机构。图所示为对一个工件的两点同时夹紧的平行联动夹紧机构。考虑到工件的尺寸变化，夹紧头采用浮动机构。 图4-5 气压多点联动夹紧装置 4.4夹具体的设计夹具体是夹具的基础件。在夹具体上，要安装组成该夹具所需要的各种元件、机构及装置，并且还必须便于装卸工件，因此夹具体应该具有一定的形状和尺寸。在加工工件的过程中，夹具体还必须承受切削力、夹紧力以及由此产生的冲击和振动。 图4-6夹具体4.5 切削力及夹紧分析计算刀具材料：（高速钢端面铣刀） 刀具有关几何参数： 由参考文献12机床夹具设计手册表1-2-9 可得铣削切削力的计算公式： 查参考文献12机床夹具设计手册表得：对于灰铸铁： 取 ， 即所以 垂直切削力 ：（对称铣削） 背向力：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： 式中：为各种因素的安全系数，见机床夹具设计手册表可得： 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，决定选用气缸杠杆多点夹紧装置。经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.6误差分析与计算该夹具以平面支撑钉，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工序公差。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12机床夹具设计手册可得：、平面定位V形块定心的定位误差 ：、夹紧误差 ： 其中接触变形位