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机械类 铣床 夹具 设计 cad

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大学毕业生设计,设计标题:普通钻床改造为多轴钻床 班 级: 学 号: 设 计 人: 校内指导老师: 校外指导老师:,前 言,本设计材料出自XXXXX有限公司 由于该产品为本公司核心产品，对该产品文件管理较严，故本次设计中涉及知识产权的的部分技术要求将不做详细说明. 本设计产品主要是用于机械零件加工。,概述,本设计是关于普通钻床改造为多轴钻床的设计。普通钻床为单轴机床，但安装上多轴箱就会成为多轴的钻床，改造成多轴钻床后，能大大地缩短加工时间，提高生产效率。因此本设计的重点是多轴箱的设计，设计内容包括齿轮分布与选用、轴的设计、多轴箱的选用、导向装置设计等。 据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量 以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高85%，但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言，多轴加工是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。,多轴加工的优势,虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂的多轴加工更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有15000个20孔，若以摇臂钻床加工，单单钻孔与锪沉头孔就要842.5小时，另外还要划线工时151.1小时。但若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要171.6小时，划线也简单，只要1.9小时。因此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合多轴加工不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴油机30种箱形与杆形零件的2000多个钻孔操作中，有40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少20%的加工时间。1975年法国巴黎机床展览会也反映了多轴加工的使用愈来愈多这一趋势。,多轴加工的设备,多轴加工是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。,设计内容与要求,在一批铸铁连接件上有同一个面上有多个孔加工。在普通立式钻床上进行孔加工，通常是一个孔一个孔的钻削，生产效率低，用非标设备，即组合机床加工，生产效率高，但设备投资大。但把一批普通立式普通单轴钻床改造为立式多轴钻床，改造后的多轴钻床，可以同时完成多个孔的钻、扩、铰、等工序。 件零件图，材料：铸铁HT200；料厚：5mm；硬度：HBS170-240HBS；年产量：1000万件；4-6.7尺寸精度IT13. 在规定的时间内按时按量完成设计任务； 要会查阅相关资料和手册； 注意设计说明书的完整性和统一性； 会运用相关软件。,被加工零件图,设计步骤,1 .多轴齿轮传动箱的设计:设计前的准备;传动系统的设计与计算. 2.多轴箱的结构设计与零部件图的绘制 :箱盖、箱体和中间板结构 ;多轴箱轴的设计 3.导向装置的设计 4.接杆刀具的设计,结 束 语,因为本人还未有多少社会实际经验故本设计中有错误和不完善的地方，希望各位老师给予指导和帮助. 更希望各位老师让我通过这次答辩，让我得以毕业. 在此我感谢老师和工程师对我的指导帮助. 感谢所有帮助我完成毕业设计的老师、同学和朋友. 感谢给我答辩的老师,请各位老师提问,谢谢！,大学毕业生设计设计标题:普通钻床改造为多轴钻床班 级:学 号:设 计 人:校内指导老师:校外指导老师:前言本设计材料出自XXXXX有限公司由于该产品为本公司核心产品，对该产品文件管理较严，故本次设计中涉及知识产权的的部分技术要求将不做详细说明. 本设计产品主要是用于机械零件加工。概述本设计是关于普通钻床改造为多轴钻床的设计。普通钻床为单轴机床，但安装上多轴箱就会成为多轴的钻床，改造成多轴钻床后，能大大地缩短加工时间，提高生产效率。因此本设计的重点是多轴箱的设计，设计内容包括齿轮分布与选用、轴的设计、多轴箱的选用、导向装置设计等。据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高85%，但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言，多轴加工是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。多轴加工的优势虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂的多轴加工更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有15000个20孔，若以摇臂钻床加工，单单钻孔与锪沉头孔就要842.5小时，另外还要划线工时151.1小时。但若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要171.6小时，划线也简单，只要1.9小时。因此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合多轴加工不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴油机30种箱形与杆形零件的2000多个钻孔操作中，有40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少20%的加工时间。1975年法国巴黎机床展览会也反映了多轴加工的使用愈来愈多这一趋势。多轴加工的设备多轴加工是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。设计内容与要求在一批铸铁连接件上有同一个面上有多个孔加工。在普通立式钻床上进行孔加工，通常是一个孔一个孔的钻削，生产效率低，用非标设备，即组合机床加工，生产效率高，但设备投资大。但把一批普通立式普通单轴钻床改造为立式多轴钻床，改造后的多轴钻床，可以同时完成多个孔的钻、扩、铰、等工序。件零件图，材料：铸铁HT200；料厚：5mm；硬度：HBS170-240HBS；年产量：1000万件；4-6.7尺寸精度IT13.在规定的时间内按时按量完成设计任务；要会查阅相关资料和手册；注意设计说明书的完整性和统一性；会运用相关软件。 被加工零件图设计步骤1 .多轴齿轮传动箱的设计:设计前的准备;传动系统的设计与计算. 2.多轴箱的结构设计与零部件图的绘制 :箱盖、箱体和中间板结构 ;多轴箱轴的设计 3.导向装置的设计 4.接杆刀具的设计结 束 语因为本人还未有多少社会实际经验故本设计中有错误和不完善的地方，希望各位老师给予指导和帮助.更希望各位老师让我通过这次答辩，让我得以毕业.在此我感谢老师和工程师对我的指导帮助.感谢所有帮助我完成毕业设计的老师、同学和朋友.感谢给我答辩的老师请各位老师提问谢谢！第一章 零件的工艺分析该气动缸体只有一个加工表面（上表面，以80的孔为中心）平面的技术要求只要是对平面度，表面粗糙度的要求0.05。1.1平面度分析平面度是指平面的平整程度,符号表示本零件的顶面和基准面的平面度误差在整个平面内最大不允许超过0.05mm ,即平面度公差为0.05mm。1.2 表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性该零件粗糙度要求为4。第二章 毛坯的制造形式毛坯的选择对零件工艺过程的经济性有很大影响，工序数量，材料消耗加工工时等都取决于所选择的毛坯，但要提高毛坯的质量往往会使毛坯制造困难，需要复杂的工艺和昂贵的设备，增加了毛坯的成本，这两者是矛盾的。因此毛坯的种类和制造方法的选择要根据毛坯的类型和具体的生产条件决定。同时应该注意到，充分使用新工艺、新技术、新材料的可能性，以便降低零件生产总成本提高质量。零件材料为HT200，其表面形状比较复杂，内腔也较复杂，因此选择铸造的方法获得毛坯，铸型用的材料来源广泛，价格低廉，铸件可部分用废零件或废金属料熔炼而成。此外，铸件的形状尺寸与零件很接近，因而节约了大量金属材料和加工工时，同时铸件抗压强度高，抗振性好，易于加工但生产周期长，需要进行时效处理，以消除内应力。据以上分析，采用铸造的方法获得毛坯是比较合理的。第三章 铣削方式的选择3.1 端面铣 端面铣削是指用铣刀端面齿刃进行的铣削，是利用分布在铣刀端面上的刀尖来加工平面的，在铣床上铣削平面，尤其是较宽，较大的平面和大平面，大都采用端面铣削的方法加工，用端面铣削的方法铣出的平面，其平面度主要取决于铣床主轴轴线与进给方向的垂直度，若主轴与进给方向垂直，则刀尖旋转时的轨迹为一个与进给平行我圆环，这个圆环割出一个平面，此时，铣刀刀尖在工件表面铣出网状的刀纹。若铣床主轴与进给方向不垂直，则相当于一个倾斜的圆环，把工件切出一个凹面，此时，工件表面将形成单向胡形刀纹，在铣削过程中，若进给方向是从刀尖高的一边移向低的一边时，则会产生“拖刀”现象，反之则无“拖刀”现象3.2周边铣削周边铣削是指用铣刀周边齿刃进行的铣削是指利用分布在铣刀圆柱面上的刀刃来铣削并形成平面,所以周边铣削适用于加工不太宽和较窄的平面，也适用于周边铣削加工，对宽度大于120mm的平面，就不太合适，除特殊情况外最好采用端面铣削，用周边铣削的方法铣出的平面，其平面度主要取决于铣刀饿圆柱度，因为用周边铣削方法铣出的平面，相当于工件在圆柱下做直线运动时被辗出一个平面，是用圆柱铣刀铣削平面的情况，精削时要保证铣刀的圆柱度。3.3 端面铣削和周边铣削的比较端面铣削时，由于端铣刀杆短，刚性好，刀片装夹方便，尤其是可转位铣刀，适用于进行高速铣削移动铣削，能显著提高生产率和减少表面粗糙度值。端铣刀的直径最大可达1m左右，能一次铣出较宽的表面，同时工作的刀齿比较多，故震动小而平稳，效率也高。端铣刀的刃磨没有圆柱形铣刀要求严格，在一把端铣刀上，若各个刀齿刃磨的高低不齐，半径方向也出入不等，但对铣出平面的平面度是没有影响的，只对铣削时平稳性和表面粗糙度值有影响。用端面铣削获得的平面只可能是凹面，从使用情况看大都只允许凹不允许凸；而用周边铣削获得平面，则凸和凹都可能产生，因此 用端面铣削平面比较合理。对于铣削用量相同，并在端铣刀上不采用修光刀刃等措施的情况下，用周边铣削加工出的表面粗糙度值小。用周边铣削时，能一次切除较大的铣削层深度（吃刀量）据以上分析与比较本工件采用端面铣削的方法。3.4端面铣削时的顺铣与逆铣端面铣削时，根据铣刀与工件之间的相对位置不同而分为对称对称铣削和非对称铣削。3.5对称铣削工件处在铣刀中间时的铣削称为对称铣削，铣削时，刀齿在工件的前半部分为逆铣，在进给方向的铣削分力 Ff与进给方向相反。刀齿在工件的后半部分为顺铣，与进给方向相同。对称铣时，在铣削层宽度较窄和铣刀齿数少的情况下，由于Ff 在进给方向上的交替变化，使工件和工作台容易产生窜动。另外，在横向的水平分力Ff 较大，对窄长的工件易造成变形和弯曲，所以只有在工件宽度接近铣刀直径时才采用对称铣削。3.6非对称铣削 工件的铣削层宽度偏向铣刀一边时的铣削称为非对称铣削，即铣刀中心与铣削层宽度的对称线处在偏心状态下的铣削，非对称铣削时有顺铣和逆铣两种。非对称逆铣铣削时，逆铣部分占的比例大，在各个刀齿上的F 之和与进给方向相反，所以不会拉动工作台。端面铣削时刀刃切入工件虽由薄到厚，但不等于从零开始，因而没有因而没有像周边铣削时那样的缺点，从薄处切入刀齿的冲击反而较小，故振动较小，另外工件所受的垂直铣削力Ff 又于铣削方式无关，因此在端面铣削时，应采用非对称逆铣。非对称顺铣，铣削时，顺铣部分占的比例大，为在各个刀齿上的Fv 之和，与进给方向相同，故易拉动工作台。在铣削塑性和韧性好，加工硬化严重的（如不锈钢和耐热刚等）材料时，采用不对称顺铣，以减少切削粘附和提高刀具寿命，此时必须调整好丝赶副的传动间隙。经上述端铣时顺铣与逆铣的对比与分析，在端面铣削时采用非对称逆铣。第四章 刀具的选择4.1基本要求铣刀切削部分的常用材料应满足以下基本要求：4.1.1硬度在常温下，刀具切削部分必须具有足够的硬度才能切入工件，由于在切削过程中会会产生大量的热量，因而要求刀具材料在高温下仍能保持其硬度，并继续进行切削。4.1.2韧性和强度高的强度和好的韧性 在切削过程中，刀具要承受很大的冲击力，所以刀具眼材料要具有较高的强度，否则易断裂和损坏。由于铣刀受到冲击和振动，因此铣刀条件还具备好的韧性，才不易崩刃，碎裂。4.1.3铣刀切削部分的材料的要求刀具的切削的切削部分不但要承受切削过程中的高温，高压及冲击载荷，而且还要受到切削中工件的强烈摩擦，因此，作为刀具切削部分的材料必须具备较高的硬度，韧性，此外，还需有良好的冷热加工性能。4.2常用材料具有上述性能的材料很多，常用的铣刀材料有高速工具钢和硬质合金两种。4.2.1高速工具钢（高速钢和锋钢等）有通用高速钢和特殊用途高速钢两种，通用高速钢是指加工一般金属材料用的高速钢，其牌号有W18Cr4V.W6Mo5Cr4V等。W18Cr4V是钨高速钢，具有较好的综合性能，常温时该材料硬度为HRC6265，在600高温时，硬度约为HRC51，抗弯强度约为3500MPa，磨削性能好。所以各种通用铣刀都采用这种牌号的高速钢材料制造。W6Mo5Cr4V是钨钢系高速钢，它的抗弯强度、冲击韧性和热塑性均比W18Cr4V好，而磨削性能稍比W18Cr4V差，而其他情况基本相同。用于其热塑性和韧性较好故常用于制造成形刀具和承受冲击力较大的铣刀。特殊用途高速钢是通过改革高速钢的化学成分来改变其切削性能而发展起来的。它的常温硬度和高温硬度比才常用高速钢高，这种材料的刀具主要用于加工耐热钢，不锈钢，高温或超强度材料等难加工材料。近年来，我们研究成功了许多新型高速钢。用于制造铣刀的新型高速钢牌号为 W6Mo5Cr4V2Al，C50（钢）和oril钢等。高速钢具有以下特点：1）合金元素如（钨），r（铬），o，等的含量较高，淬火硬度可达，在高温下，仍能保持较高的硬度2）刃口强度和韧性好，抗振性强，能用于制造切削速度较低的刀具，即使刚性较差的机床，采用高速钢铣刀仍能顺利切削。3）工艺性能好，锻造焊接、切削加工和刃磨都比较容易，还可以制造形状复杂的刀具。4）与硬质合金材料相比，能有硬度较低，热硬性和耐磨性较差等特点。4.2.2硬质合金硬质合金是以金属碳化物化WC（碳化钨）、TiC（碳化钛）和以Co（钴）粘接剂粉末冶金工艺制造而成，其主要特点如下：1）.耐高温。在8001000度左右仍能保持良好的切削性能切削时可选用比高速钢高48倍的切削速度。2）.常温硬度高，耐磨性好。3）.抗弯性低，冲击刃度差，切削刃不易刃磨的很锋利。为了节省高速刚，直径较大而不太薄的铣刀大多作成镶齿刀，为提高生产效率和铣刀寿命；成型铣刀很多采用涂层刀齿。经上分析，比较后决定采用高速钢镶齿三面刃铣刀。根据图样给定的平面宽度尺寸现选用外径为200mm，Z=20的镶齿三面刃铣刀。第五章 铣削用量 在铣削过程中所选用的铣削用量称为铣削用量，铣削用量包括铣削层宽度，铣削层深度，铣削速度和进给量，铣削用量的选择，对提高生产效率，改善工件表面粗糙度和加工精度都有密切的关系。选择铣削用量，是在保证铣削加工质量和工艺系统刚性所允许的前提下进行的，首先应选用较大的每齿进给量，最后确定铣削速度。铣削层深度选择铣削层深度主要根据工件的加工余量和加工表明的精度来确定，当加工余量不大时，应尽量一次进给铣去全部加工余量，只有当工件的加工精度要求较高或加工表面粗糙度小于Ra6.3时，才分粗精铣两次进给。因本工件为铸铁，所选刀具为高速钢铣刀，现选取粗铣时的铣削层深度为57mm，精铣铣削层深度为0.51mm。5.每齿进给量的选择粗铣时，限制进给量提高的主要因素是切削力，进给量主要根据铣床进给机构的强度，刀轴尺寸，刀齿强度以及机床夹具等工艺系统的刚性来确定，在强度，刚度许可的条件下，进给量应尽量选的大些。精铣时，限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度，为了减少工艺系统的弹性变形，减小已加工表面的残留面积高度，一般采取较小进给量。综上分析，因本工件的加工刀具为高速钢镶齿三面刃铣刀，所以选取每齿进给量为.mm。5.2铣削速度的选择粗铣时，确定铣削速度必须考虑到铣床功率的限制，精铣时，一方面应考虑提高工件的表面质量，另一方面要从提高铣刀耐用度来考虑选择。经上述分析，现选取铣削速度选择为1521r/min。5.3切削液在铣削过程变形与摩擦所消耗的功绝大部分转变为热能致使刀尖的温度升的很高，高温会使刀刃很快磨钝和损坏，使加工出来的工件质量降低，为了降低切削温度，目前.切削液的作用采用的方法是切削时，冲注切削液。5.3.1切削液的作用 5.3.2冷却的作用：切削液能吸收和带走热量在洗削过程中产生大量的热量充,分浇注切削液，能带走大量热量和降低温度，有利于提高生产率和产品质量。 5.3.3润滑作用：切削液可以减少切削过程中的摩擦，减小切削阻力显著提高表面质量和刀具耐用度。 5.3.4防锈作用 ：切削液能使机床，工件，刀具不受周围介质的腐蚀。5.3.5冲洗作用：在浇注切削液时，能把铣刀齿槽中和工件上的切削冲击大，具在铣削沟槽等切削不易，排出的地方，较大流量切削液能把切削冲出来使铣刀不因切削阻塞而影响铣削和表面质量。5.4.切削液的种类5.4.1水溶液：水溶液的主要成分是水，冷却性较好。使用时一般加入定量的水溶性，防锈添加剂，由于水溶液比热容大，流动性好，价格低廉，所以应用广泛。5.4.2乳化液：乳化液是将乳化油用水稀释而成的。这种切削液具有良好的冷却性能，但润滑，防锈能较差，使用时，常加入一定量的防锈添加剂和极压添加剂（含硫，磷，等元素）。5.4.3切削油：切削油的主要成分是矿物油（柴油和机油）也可以选择植物油，柴油和豆油，硫化油和其他的混合油等，这类切削液的比热容低流动性差是一种以润滑为主的 切削液。所有时也可以加入防锈添加接、以提高其锈和润滑性能。5.5 切削液的选用切削液应根据工件材料，刀具材料和加工工件来选用。5.5.1粗加工时，由于切削量产生的热量温度高，而对表面质量的要求并不高，所以应采用以冷却为主的切削液，5.5.2精加工时，对工件表面、质量要求高，并希望铣刀的耐用度高，希望用有良好的润滑作用的切削液。精加工的切削量少产生的热量也少，所以对冷却的要求并不高，应选用以润滑为主，并具有一定的冷却作用的切削液。本工件为铸铁，对于切削液粗铣时一般不用，必要时用压缩空气或乳化液，精铣时切削液一般也不用，必要时用压缩空气，乳化液或极压乳化液。5.6选择测量方法1、平面度采用刀口形直尺检验。2、平行面之间的尺寸和平行读应用外径千分尺测量3、直度用900角尺检验3、表面粗糙度采用测样板类比检验第六章 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，需设计专用夹具经过与指导老师协商，现决定设计组合机车上铣削气缸体上平面的夹具。6.1 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保障，生产得到保证，生产率的到提高，否则加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。本工件以内平面N，前后两半圆孔和前端面，以及上平面水套孔一侧面B为定位基准，分别以支持钉5，定向块9，挡销2及校正块装置定位，完成六点定位，由于工件较大，因此在工件底面有四个辅助支承钉13，以增强定位的刚性与稳定性。安装时，先将工件放在两个支承钉5（消除Z 一个自由度）和挡销2上（消除Y 1个自由度）并由两个浮动定向块9定向（消除X X Z三个自由度）然后翻下校正块4，调节螺钉6使调节销8伸出，推动工件绕两支承钉5回转直到工件上平面水套孔的一侧面B与贴合校正块的量块14工作面对齐，转动手柄11通过锁紧油缸动作，把工件夹紧，此时六个自由度全部消除。由于工件在后道工序加工气缸孔时要求壁厚均匀，且保证与M面距离为123 0.2mm,因此本夹具不用工件毛坯底面为定位基准，而采用了校正块装置，校正块共两块（也可用一块），其校正精度由调整螺钉3调节，为保证气缸孔C中心与该孔上平面垂直，以及尺寸123 0.2mm，校正块基面与定向块中心距为123 0.05mm，必要时尚需修刮量块的工作面，这些是在工件定位时特别要注意的。6.2 加工方案的设计由机械加工顺序安排的原则；1) 先粗后精，粗精分开1） 先基准后其他2） 先主要后其次3） 先面后孔现安排加工方案如下：序号工序内容定位基准01铸造02时效03粗铣工件上平面内平面N前后两半圆孔及上平面水套孔一侧面B04精铣工件上平面内平面N前后两半圆孔及上平面水套孔一侧面B05清洗，去毛刺06检验6.3 加工设备的选择序号加工内容设备刀具01铣上平面组合机床高速钢镶齿三面刃铣刀，200mm，Z=2002铣上平面组合机床高速钢镶齿三面刃铣刀，200mm，Z=206.4 主轴转速，切削力及夹紧力的计算：刀具，高速钢镶齿三面刃铣刀，200mm，Z=201）.粗铣 取铣削速度V=21m/min每进给量fz=0.15mm/z.则铣床主轴转速为n=1000V/3.14D=1000X21/3.14X200=33.43r/min每分钟进给量为Vf=fz*z*n=0.15*20*30=90mm/min实际调整主轴转速为：n=90mm/min，每分钟进给量Vf=90mm/min。2）.精铣，取铣削速度V=2m/min，每齿进齿量fz=0.063mm/z，实际调速主轴转速为n=75r/min，每分钟进给量为 Vf=47.5mm/min.3）.粗铣时的铣削层深度为5mm，精铣时为0.5mm.铣削层宽度分别为F=Cf*ap*fz*ae*z/d*n其中：CF=514，ap=5mm，XF=1.0 fz=0.15mm/zYf=0.72.ae=40mm（在加工面上侧面的近试值），UF=0.86，d=200mm，Qf=0.86WF=0，Z=20F=514*5*0.150.*400.8672*20/2000.86=1530（N）水平面力：FH=1.1F=1.1*1530=1683（N）垂直分力：FV=0.3F=0.3*1530=459（N）在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内，安全系数 K=K1K2K3K4其中：K1为基本安全系数1.5K2为加工性质系数1.1K3为刀具钝化系数1.1K4为断续切削系数1.1所以，=KFH=1.5*1.1*1.1*1683=3360（N）选用两气缸两斜契夹紧机构，锲角=100其结构选用5型，则扩力比I=3.42，为克服水平切削力，实际夹紧力N为N（f1+f2）=KFHN= KFH/ f1+f2其中f1及f2为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数, f1+f2=0.25,则N=3360/0.5=13338(N)气缸的选用1.7mm,当压缩空气单位压为P=0.5Mp时,气缸推力为3900N,由于已知斜锲机构扩力比为I=3.42,故由气缸产生的实际夹紧力为N气=3900i=3900*3.42=13338(N)此时N气已大于所需的6720N的夹紧力,故本夹具安全工作.6.5 定位误差的分析一批工件逐个的在夹具上定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，加工后，各工件的加工尺寸必然大小不一，形成误差。但对于本零件来说，因为满足了基准重合的原则，所以，B=0。虽然有两处采用平面定位，Y1=0。但是，因为还有一个孔定位，所以，y=d/2=(0.021+0.021)x0.5=0.021mm6.6 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动夹紧而不采用受动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的铣床夹具就选择了气动夹紧方式。本工序在粗加工时，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这样将使整个夹具过于庞大。因此，应首先设法降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削力深度降低，以降低切削力；二是选择一种比较理想的斜锲夹紧机构，尽量增加该夹紧机构的扩力比；三是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.4Mpa增至0.5Mpa），以增加气缸推力。结果，本家具总的感觉还比较紧凑。结 论通过这次毕业设计我学到了许多以前我没有接触过的东西和学到了许多书本中没有的知识，从中提高了我运用各种知识的能力,并懂了怎样运用手中的知识去设计有价值的东西，来提高效率。通过这次毕业设计让我学会了从机器功能的要求出发，合理选择紧固机构、调整机构，制定设计方案，正确计算零件的工作能力，确定它的尺寸、形状、结构及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题，进一步培养机械设计的基本技能。这次毕业设计培养了我机械设计的能力。通过毕业设计，使我具备了综合运用机械设计课程、机械制造课程和其他选修课程的理论和实际知识的能力，使我现在初步具备了解决机械设计问题的能力。通过设计时间，掌握了机械设计的一般规律，树立了正确的设计思想，进一步培养了我分析解决实际问题的能力。经过这次毕业设计培养了我运用机械制造工艺学及有关课程（工程材料与热处理、机械设计、公差与技术测量、金属切削原理与刀具等）的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决工艺问题，具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具机构设计，提高结构设计能力。进一步提高了我运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。这次毕业设计我自己觉得做得还是比较成功的，在老师的指导下我成功的把液压夹紧铣床夹具画出来，把别人认为简单的东西做好了就不简单。把别人认为不可以的东西变得可以了你就成功了。虽然这次刚开始的时候遇到了很多困难，以前没接触过夹具，不知道从哪里下手做，在经过指导老师的指导和帮助下，自己感觉越来越有头绪了，路子就渐渐清新起来，原来我们对加工零件的定位基准怎么也拿不准，又不会判断。现在看来是很简单的事，自己搞复杂了。在对于标准件的选择还存在很多不足。还须在以后的日子里还需加倍努力学习，把它弄懂、弄会。以后的学习和生活中我会尽我所能将其完善，争取能设计出比现在更好的夹具来。在这次设计中所出现的一些不合理的机构将不再出现，我会在以后的工作中多积累一些这方面的知识，因为这不光能提高我自身的设计加工能力，同时也能为我创造财富。对于班级的同学我也要向他们说一声谢谢，是他们在我遇到困难时给我无偿的提供帮助，我能这么顺利地完成毕业设计多亏了他们的帮助。最后我还要感谢我的班主任祝文琴老师和我的指导老师，是他们给了我做毕业设计的机会，通过这次毕业设计我的各方面的能力都得到了提高，这对我以后找工作非常有帮助。致 谢我能顺利完成这次毕业设计我要感谢我的指导老师，他在我做毕业设计的过程中给了我很多帮助，原本他的事情就多，每次我遇到问题向他请教时他都会很耐心的指导我，并给我提了很多宝贵的意见，正是由于他的宝贵意见才使我的课题得到完善，设计得比较合理，但他不管刮风下雨，在百忙中抽出空余时间来指导我。正是由于他的悉心指导和耐心的教导才使我这么顺利地完成这次毕业设计，因此我要对他说一声“感谢”。参考文献作者：徐鸿本主编夹具设计手册日期2004年03月作者：田玉顺主编金属切削理论与实践 北京市金属切削理论与实践编委会主编-吴国洪铣工(初级)出版日期1998年01月第一版作者：颜景平主编、韩克筠副主编 机械制造基础中央广播电视大学出版社出版日期1991年02月作者：葛中民主编 机械设计基础 中央广播电视大学出版社 出版日期1991年10月作者：王平嶂主编机械制造工艺与刀具出版日期2005年03月17PAGE PAGE 17第一章 零件的工艺分析该气动缸体只有一个加工表面（上表面，以80的孔为中心）平面的技术要求只要是对平面度，表面粗糙度的要求0.05。1.1平面度分析平面度是指平面的平整程度,符号表示本零件的顶面和基准面的平面度误差在整个平面内最大不允许超过0.05mm ,即平面度公差为0.05mm。1.2 表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性该零件粗糙度要求为4。第二章 毛坯的制造形式毛坯的选择对零件工艺过程的经济性有很大影响，工序数量，材料消耗加工工时等都取决于所选择的毛坯，但要提高毛坯的质量往往会使毛坯制造困难，需要复杂的工艺和昂贵的设备，增加了毛坯的成本，这两者是矛盾的。因此毛坯的种类和制造方法的选择要根据毛坯的类型和具体的生产条件决定。同时应该注意到，充分使用新工艺、新技术、新材料的可能性，以便降低零件生产总成本提高质量。零件材料为HT200，其表面形状比较复杂，内腔也较复杂，因此选择铸造的方法获得毛坯，铸型用的材料来源广泛，价格低廉，铸件可部分用废零件或废金属料熔炼而成。此外，铸件的形状尺寸与零件很接近，因而节约了大量金属材料和加工工时，同时铸件抗压强度高，抗振性好，易于加工但生产周期长，需要进行时效处理，以消除内应力。据以上分析，采用铸造的方法获得毛坯是比较合理的。第三章 铣削方式的选择3.1 端面铣 端面铣削是指用铣刀端面齿刃进行的铣削，是利用分布在铣刀端面上的刀尖来加工平面的，在铣床上铣削平面，尤其是较宽，较大的平面和大平面，大都采用端面铣削的方法加工，用端面铣削的方法铣出的平面，其平面度主要取决于铣床主轴轴线与进给方向的垂直度，若主轴与进给方向垂直，则刀尖旋转时的轨迹为一个与进给平行我圆环，这个圆环割出一个平面，此时，铣刀刀尖在工件表面铣出网状的刀纹。若铣床主轴与进给方向不垂直，则相当于一个倾斜的圆环，把工件切出一个凹面，此时，工件表面将形成单向胡形刀纹，在铣削过程中，若进给方向是从刀尖高的一边移向低的一边时，则会产生“拖刀”现象，反之则无“拖刀”现象3.2周边铣削周边铣削是指用铣刀周边齿刃进行的铣削是指利用分布在铣刀圆柱面上的刀刃来铣削并形成平面,所以周边铣削适用于加工不太宽和较窄的平面，也适用于周边铣削加工，对宽度大于120mm的平面，就不太合适，除特殊情况外最好采用端面铣削，用周边铣削的方法铣出的平面，其平面度主要取决于铣刀饿圆柱度，因为用周边铣削方法铣出的平面，相当于工件在圆柱下做直线运动时被辗出一个平面，是用圆柱铣刀铣削平面的情况，精削时要保证铣刀的圆柱度。3.3 端面铣削和周边铣削的比较端面铣削时，由于端铣刀杆短，刚性好，刀片装夹方便，尤其是可转位铣刀，适用于进行高速铣削移动铣削，能显著提高生产率和减少表面粗糙度值。端铣刀的直径最大可达1m左右，能一次铣出较宽的表面，同时工作的刀齿比较多，故震动小而平稳，效率也高。端铣刀的刃磨没有圆柱形铣刀要求严格，在一把端铣刀上，若各个刀齿刃磨的高低不齐，半径方向也出入不等，但对铣出平面的平面度是没有影响的，只对铣削时平稳性和表面粗糙度值有影响。用端面铣削获得的平面只可能是凹面，从使用情况看大都只允许凹不允许凸；而用周边铣削获得平面，则凸和凹都可能产生，因此 用端面铣削平面比较合理。对于铣削用量相同，并在端铣刀上不采用修光刀刃等措施的情况下，用周边铣削加工出的表面粗糙度值小。用周边铣削时，能一次切除较大的铣削层深度（吃刀量）据以上分析与比较本工件采用端面铣削的方法。3.4端面铣削时的顺铣与逆铣端面铣削时，根据铣刀与工件之间的相对位置不同而分为对称对称铣削和非对称铣削。3.5对称铣削工件处在铣刀中间时的铣削称为对称铣削，铣削时，刀齿在工件的前半部分为逆铣，在进给方向的铣削分力 Ff与进给方向相反。刀齿在工件的后半部分为顺铣，与进给方向相同。对称铣时，在铣削层宽度较窄和铣刀齿数少的情况下，由于Ff 在进给方向上的交替变化，使工件和工作台容易产生窜动。另外，在横向的水平分力Ff 较大，对窄长的工件易造成变形和弯曲，所以只有在工件宽度接近铣刀直径时才采用对称铣削。3.6非对称铣削 工件的铣削层宽度偏向铣刀一边时的铣削称为非对称铣削，即铣刀中心与铣削层宽度的对称线处在偏心状态下的铣削，非对称铣削时有顺铣和逆铣两种。非对称逆铣铣削时，逆铣部分占的比例大，在各个刀齿上的F 之和与进给方向相反，所以不会拉动工作台。端面铣削时刀刃切入工件虽由薄到厚，但不等于从零开始，因而没有因而没有像周边铣削时那样的缺点，从薄处切入刀齿的冲击反而较小，故振动较小，另外工件所受的垂直铣削力Ff 又于铣削方式无关，因此在端面铣削时，应采用非对称逆铣。非对称顺铣，铣削时，顺铣部分占的比例大，为在各个刀齿上的Fv 之和，与进给方向相同，故易拉动工作台。在铣削塑性和韧性好，加工硬化严重的（如不锈钢和耐热刚等）材料时，采用不对称顺铣，以减少切削粘附和提高刀具寿命，此时必须调整好丝赶副的传动间隙。经上述端铣时顺铣与逆铣的对比与分析，在端面铣削时采用非对称逆铣。第四章 刀具的选择4.1基本要求铣刀切削部分的常用材料应满足以下基本要求：4.1.1硬度在常温下，刀具切削部分必须具有足够的硬度才能切入工件，由于在切削过程中会会产生大量的热量，因而要求刀具材料在高温下仍能保持其硬度，并继续进行切削。4.1.2韧性和强度高的强度和好的韧性 在切削过程中，刀具要承受很大的冲击力，所以刀具眼材料要具有较高的强度，否则易断裂和损坏。由于铣刀受到冲击和振动，因此铣刀条件还具备好的韧性，才不易崩刃，碎裂。4.1.3铣刀切削部分的材料的要求刀具的切削的切削部分不但要承受切削过程中的高温，高压及冲击载荷，而且还要受到切削中工件的强烈摩擦，因此，作为刀具切削部分的材料必须具备较高的硬度，韧性，此外，还需有良好的冷热加工性能。4.2常用材料具有上述性能的材料很多，常用的铣刀材料有高速工具钢和硬质合金两种。4.2.1高速工具钢（高速钢和锋钢等）有通用高速钢和特殊用途高速钢两种，通用高速钢是指加工一般金属材料用的高速钢，其牌号有W18Cr4V.W6Mo5Cr4V等。W18Cr4V是钨高速钢，具有较好的综合性能，常温时该材料硬度为HRC6265，在600高温时，硬度约为HRC51，抗弯强度约为3500MPa，磨削性能好。所以各种通用铣刀都采用这种牌号的高速钢材料制造。W6Mo5Cr4V是钨钢系高速钢，它的抗弯强度、冲击韧性和热塑性均比W18Cr4V好，而磨削性能稍比W18Cr4V差，而其他情况基本相同。用于其热塑性和韧性较好故常用于制造成形刀具和承受冲击力较大的铣刀。特殊用途高速钢是通过改革高速钢的化学成分来改变其切削性能而发展起来的。它的常温硬度和高温硬度比才常用高速钢高，这种材料的刀具主要用于加工耐热钢，不锈钢，高温或超强度材料等难加工材料。近年来，我们研究成功了许多新型高速钢。用于制造铣刀的新型高速钢牌号为 W6Mo5Cr4V2Al，C50（钢）和oril钢等。高速钢具有以下特点：1）合金元素如（钨），r（铬），o，等的含量较高，淬火硬度可达，在高温下，仍能保持较高的硬度2）刃口强度和韧性好，抗振性强，能用于制造切削速度较低的刀具，即使刚性较差的机床，采用高速钢铣刀仍能顺利切削。3）工艺性能好，锻造焊接、切削加工和刃磨都比较容易，还可以制造形状复杂的刀具。4）与硬质合金材料相比，能有硬度较低，热硬性和耐磨性较差等特点。4.2.2硬质合金硬质合金是以金属碳化物化WC（碳化钨）、TiC（碳化钛）和以Co（钴）粘接剂粉末冶金工艺制造而成，其主要特点如下：1）.耐高温。在8001000度左右仍能保持良好的切削性能切削时可选用比高速钢高48倍的切削速度。2）.常温硬度高，耐磨性好。3）.抗弯性低，冲击刃度差，切削刃不易刃磨的很锋利。为了节省高速刚，直径较大而不太薄的铣刀大多作成镶齿刀，为提高生产效率和铣刀寿命；成型铣刀很多采用涂层刀齿。经上分析，比较后决定采用高速钢镶齿三面刃铣刀。根据图样给定的平面宽度尺寸现选用外径为200mm，Z=20的镶齿三面刃铣刀。第五章 铣削用量 在铣削过程中所选用的铣削用量称为铣削用量，铣削用量包括铣削层宽度，铣削层深度，铣削速度和进给量，铣削用量的选择，对提高生产效率，改善工件表面粗糙度和加工精度都有密切的关系。选择铣削用量，是在保证铣削加工质量和工艺系统刚性所允许的前提下进行的，首先应选用较大的每齿进给量，最后确定铣削速度。铣削层深度选择铣削层深度主要根据工件的加工余量和加工表明的精度来确定，当加工余量不大时，应尽量一次进给铣去全部加工余量，只有当工件的加工精度要求较高或加工表面粗糙度小于Ra6.3时，才分粗精铣两次进给。因本工件为铸铁，所选刀具为高速钢铣刀，现选取粗铣时的铣削层深度为57mm，精铣铣削层深度为0.51mm。5.每齿进给量的选择粗铣时，限制进给量提高的主要因素是切削力，进给量主要根据铣床进给机构的强度，刀轴尺寸，刀齿强度以及机床夹具等工艺系统的刚性来确定，在强度，刚度许可的条件下，进给量应尽量选的大些。精铣时，限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度，为了减少工艺系统的弹性变形，减小已加工表面的残留面积高度，一般采取较小进给量。综上分析，因本工件的加工刀具为高速钢镶齿三面刃铣刀，所以选取每齿进给量为.mm。5.2铣削速度的选择粗铣时，确定铣削速度必须考虑到铣床功率的限制，精铣时，一方面应考虑提高工件的表面质量，另一方面要从提高铣刀耐用度来考虑选择。经上述分析，现选取铣削速度选择为1521r/min。5.3切削液在铣削过程变形与摩擦所消耗的功绝大部分转变为热能致使刀尖的温度升的很高，高温会使刀刃很快磨钝和损坏，使加工出来的工件质量降低，为了降低切削温度，目前.切削液的作用采用的方法是切削时，冲注切削液。5.3.1切削液的作用 5.3.2冷却的作用：切削液能吸收和带走热量在洗削过程中产生大量的热量充,分浇注切削液，能带走大量热量和降低温度，有利于提高生产率和产品质量。 5.3.3润滑作用：切削液可以减少切削过程中的摩擦，减小切削阻力显著提高表面质量和刀具耐用度。 5.3.4防锈作用 ：切削液能使机床，工件，刀具不受周围介质的腐蚀。5.3.5冲洗作用：在浇注切削液时，能把铣刀齿槽中和工件上的切削冲击大，具在铣削沟槽等切削不易，排出的地方，较大流量切削液能把切削冲出来使铣刀不因切削阻塞而影响铣削和表面质量。5.4.切削液的种类5.4.1水溶液：水溶液的主要成分是水，冷却性较好。使用时一般加入定量的水溶性，防锈添加剂，由于水溶液比热容大，流动性好，价格低廉，所以应用广泛。5.4.2乳化液：乳化液是将乳化油用水稀释而成的。这种切削液具有良好的冷却性能，但润滑，防锈能较差，使用时，常加入一定量的防锈添加剂和极压添加剂（含硫，磷，等元素）。5.4.3切削油：切削油的主要成分是矿物油（柴油和机油）也可以选择植物油，柴油和豆油，硫化油和其他的混合油等，这类切削液的比热容低流动性差是一种以润滑为主的 切削液。所有时也可以加入防锈添加接、以提高其锈和润滑性能。5.5 切削液的选用切削液应根据工件材料，刀具材料和加工工件来选用。5.5.1粗加工时，由于切削量产生的热量温度高，而对表面质量的要求并不高，所以应采用以冷却为主的切削液，5.5.2精加工时，对工件表面、质量要求高，并希望铣刀的耐用度高，希望用有良好的润滑作用的切削液。精加工的切削量少产生的热量也少，所以对冷却的要求并不高，应选用以润滑为主，并具有一定的冷却作用的切削液。本工件为铸铁，对于切削液粗铣时一般不用，必要时用压缩空气或乳化液，精铣时切削液一般也不用，必要时用压缩空气，乳化液或极压乳化液。5.6选择测量方法1、平面度采用刀口形直尺检验。2、平行面之间的尺寸和平行读应用外径千分尺测量3、直度用900角尺检验3、表面粗糙度采用测样板类比检验第六章 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，需设计专用夹具经过与指导老师协商，现决定设计组合机车上铣削气缸体上平面的夹具。6.1 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保障，生产得到保证，生产率的到提高，否则加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。本工件以内平面N，前后两半圆孔和前端面，以及上平面水套孔一侧面B为定位基准，分别以支持钉5，定向块9，挡销2及校正块装置定位，完成六点定位，由于工件较大，因此在工件底面有四个辅助支承钉13，以增强定位的刚性与稳定性。安装时，先将工件放在两个支承钉5（消除Z 一个自由度）和挡销2上（消除Y 1个自由度）并由两个浮动定向块9定向（消除X X Z三个自由度）然后翻下校正块4，调节螺钉6使调节销8伸出，推动工件绕两支承钉5回转直到工件上平面水套孔的一侧面B与贴合校正块的量块14工作面对齐，转动手柄11通过锁紧油缸动作，把工件夹紧，此时六个自由度全部消除。由于工件在后道工序加工气缸孔时要求壁厚均匀，且保证与M面距离为123 0.2mm,因此本夹具不用工件毛坯底面为定位基准，而采用了校正块装置，校正块共两块（也可用一块），其校正精度由调整螺钉3调节，为保证气缸孔C中心与该孔上平面垂直，以及尺寸123 0.2mm，校正块基面与定向块中心距为123 0.05mm，必要时尚需修刮量块的工作面，这些是在工件定位时特别要注意的。6.2 加工方案的设计由机械加工顺序安排的原则；1) 先粗后精，粗精分开先基准后其他先主要后其次先面后孔现安排加工方案如下：序号工序内容定位基准01铸造02时效03粗铣工件上平面内平面N前后两半圆孔及上平面水套孔一侧面B04精铣工件上平面内平面N前后两半圆孔及上平面水套孔一侧面B05清洗，去毛刺06检验6.3 加工设备的选择序号加工内容设备刀具01铣上平面组合机床高速钢镶齿三面刃铣刀，200mm，Z=2002铣上平面组合机床高速钢镶齿三面刃铣刀，200mm，Z=206.4 主轴转速，切削力及夹紧力的计算：刀具，高速钢镶齿三面刃铣刀，200mm，Z=201）.粗铣 取铣削速度V=21m/min每进给量fz=0.15mm/z.则铣床主轴转速为n=1000V/3.14D=1000X21/3.14X200=33.43r/min每分钟进给量为Vf=fz*z*n=0.15*20*30=90mm/min实际调整主轴转速为：n=90mm/min，每分钟进给量Vf=90mm/min。2）.精铣，取铣削速度V=2m/min，每齿进齿量fz=0.063mm/z，实际调速主轴转速为n=75r/min，每分钟进给量为 Vf=47.5mm/min.3）.粗铣时的铣削层深度为5mm，精铣时为0.5mm.铣削层宽度分别为F=Cf*ap*fz*ae*z/d*n其中：CF=514，ap=5mm，XF=1.0 fz=0.15mm/zYf=0.72.ae=40mm（在加工面上侧面的近试值），UF=0.86，d=200mm，Qf=0.86WF=0，Z=20F=514*5*0.150.*400.8672*20/2000.86=1530（N）水平面力：FH=1.1F=1.1*1530=1683（N）垂直分力：FV=0.3F=0.3*1530=459（N）在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内，安全系数 K=K1K2K3K4其中：K1为基本安全系数1.5K2为加工性质系数1.1K3为刀具钝化系数1.1K4为断续切削系数1.1所以，=KFH=1.5*1.1*1.1*1683=3360（N）选用两气缸两斜契夹紧机构，锲角=100其结构选用5型，则扩力比I=3.42，为克服水平切削力，实际夹紧力N为N（f1+f2）=KFHN= KFH/ f1+f2其中f1及f2为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数, f1+f2=0.25,则N=3360/0.5=1