毕业设计（论文）-组合夹具基础件的建立及其虚拟设计.doc

组合夹具基础件的建立及其虚拟设计目录中文摘要1英文摘要21绪论.31.1本论文的主要研究内容. 31.2 研究的目的及意义 31.3国内外的研究情况及发展趋 41.4 研究中的难点 41.5组合夹具的结构框架 4 2 夹具机元件建库方法的选择52.1Excel表格驱动技术5 2.2采用EXCEL表格驱动的具体设计步骤73组合夹具元件库的建立过程83.1Excel表格驱动零件系列化83.2夹具元件的三维建模83.3夹具元件系列化12 3.3.2零件参数定义123.3.2 建立系列零件设计表133.4建立夹具元件库144 典型机床夹具的设计154.1六点定位原理154.1.1六点定位154.1.2工件的定位174.2组合夹具元件库的应用18 4.2.1机床夹具设计组装18 4.2.2拨叉831003工艺分析184.3组合夹具的设计31 4.3.1拨叉零件的夹具设计31 4.3.2其他零件夹具设计345 Solidworks二次开发的展望365.1 二次开发365.2二次开发在零件建模的应用37总结 38谢辞 38参考文献 39组合夹具基础件的建立及其虚拟设计摘要：组合夹具是一种先进的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同形状，不同规格、不同尺寸、具有互换性、高耐磨性和高精度的标准元件组成，其结构灵活多变，适应性广，元件可长期循环。由于夹具种类较多且夹具设计大多是经验设计，而且设计方法特别灵活，针对传统夹具设计中存在的问题，以及组合夹具元件标准化的特点，本课题为方便组合夹具的使用和管理，利用Solidworks软件强大的功能，采用EXCEL表格驱动技术建立了组合夹具基础件库。在此基础上对零件的典型工艺进行了组合夹具的虚拟装配。最后生成组合夹具工程图。关键词：组合夹具装配，Excel表格驱动，元件库，SolidworksThe establishment of basic parts of the modular fixture and their virtual designAbstract: Modular fixture is a kind of advanced process equipment，It is composed of a set of variety of interchangeable, high wear resistance and high precision pre-fabricated standard components which differ in shapes, specifications and size. its structure is flexible, changeable, adapted widely, and its components can be cycled for a long-term. Science fixtures have a great variety, fixture design is an experience design and fixture design method is very flexibleSummarizing the deficiencies of traditional fixture design, and the features of standardization of modular fixture elements, this topic is based on the powerful function of Solidworks software , builting modular fixture library by using Excel table-driven technology. Based on this, The virtual assembly of modular fixture was made for the typical process of components and generate modular fixture drawings finally.Key Words: Modular Fixture assembly，Excel table-driven, Library, Solidworks,1绪论1.1 本论文的主要研究内容本课题的题目是：组合夹具基础件和其他件的建立及其虚拟设计，课题的研究的主要内容是选用Excel表格驱动技术完成组合夹具基础件库的建立，在此基础上完成零件拨叉典型的夹具设计。主要内容可分为一下几步：（1）夹具标准件的测量：课题所做的是槽系组合夹具元件，所以除了依照手册之外，还要到组合夹具室进行细微的观察和测量，通过Solidworks软件实体造型。（2）夹具元件库的建立：本课题所做的是基础件和其他件的建立，主要采用的是Excel表格驱动技术和Solidworks软件实体造型完成夹具库的建立。（3）组合夹具元件库的应用：夹具元件库的建立是为了更加方便的使用以及管理夹具元件，通过调用库中的夹具对典型零件进行组合夹具设计，从而熟悉元件库的使用。1.2 研究的目的和意义组合夹具标准件库建立很多方法，由于夹具实例的变化参数比较多，所以夹具实例的数据库管理系统很少。本课题研究可以为简单地对夹具进行管理提供依据。由于夹具设计是一个高度依赖经验的设计问题。设计师在构造新工件的夹具设计方案时，往往是根据个人的设计或制造经验将新的工件的结构特征、制造特征与已有工件的结构特征和制造特征相比较，根据这些特征的相似性找出与新工件最为相似的工件和它的装夹规划方案和夹具元件，经过调整来获得新夹具的设计，很少从头做起。这也是我们开发夹具实例库的目的1。本课题着重研究并充分利用已有的夹具设计经验，将参数化设计应用到设计中，以进一步缩短工装设计周期，提高夹具的设计质量，并应用数据库管理、计算机图形学、成组技术，参数化技术为用户提供一个良好的设计环境，将标准件、通用件以及以往的设计经验存储在计算机中辅助设计人员进行夹具设计，将大大提高设计人员的效率，减轻他们的劳动强度，因此，本课题是具有先进性和实用价值的。1.3 国内外研究情况和发展趋势目前国内外也有大量的组合夹具元件库建库研究，但是研究基本上还是停留在方便绘图这个层次上面。对于如何进一步将组合夹具元件模型应用于组合夹具实例推理系统上，这方面的研究还很少，至于组合夹具元件库的研究就更少了。本文从solidworks的组合夹具快速设计角度出发，构建组合夹具元件库。这种建模的特点不仅是面向绘图，而且面向组合夹具的快速装配模型和组合夹具实例模型，最大程度上将已有结构设计经验重用，从而达到快速设计夹具的目的。1.4 研究中的难点夹具的设计本质上是一种经验设计，而且夹具分类比较多，夹具参数比较复杂，夹具设计和工件的形状、加工条件、加工工艺等很多因素有关。本课题的设计难点主要有：（1）Excel表格对组合夹具元件的参数化：在进行组合夹具元件库的建立时，选取的参数化变量不能非常准确地完成夹具元件系列化。（2）典型零件的工艺分析：对零件的工艺分析要求对该零件有相当熟悉的了解，由于条件有限使得对零件不熟悉，有可能导致工艺分析不到位。（3）组合夹具的设计：目前组合夹具的设计跟个人的经验有直接关系，所以本课题的设计可能不够成熟。1.5组合夹具库的结构框架 中型槽系列组合夹具元件分为8 类:即基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、其他件和合件,其标准数据库如1.1图所示。图1.1 3D标件图库结构我所要完成的基础件库的建立，基础件 有长方形、圆形、方形及基础角铁等，它们通常作为组合夹具的夹具体，主要类型有以下几种：图1.2 基础件的类型2 夹具元件建库的方法的选择 根据本课题的内容和目的，主要的难点在于选择夹具元件库建立的方法，即要易于操作同时也要求有较高的实用性，在这里选择的是Excel表格驱动方法。2.1 Excel表格驱动技术配置是SolidWorks软件的一个重要功能，实现配置的方法之一就是通过压缩或隐藏特征来设计结构相近或相似的系列零件和装配体方案，并对它们分别命名，来快速实现设计任务；也可以通过系列零件设计表来控制系列零件的尺寸值，从而生成不同的配置，实现参数化设计。如图1所示的结构相似的长方形基础板，应用SolidWorks配置功能，可以通过零件设计表来定义基础板本身的尺寸大小，还能定义上面螺纹孔的位置和数量，和T型槽的数量，螺纹孔和T型槽都是通过定义阵列特征来实现的。所以在设计时，只需要对图2.1所示零件一次造型，通过灵活使用配置功能，不需再次造型就可以实现图2.2、图2.3零件的设计，从而实现图1所示该组零件的参数化设计。图2.1系列零件1 图2.2系列零件2 图2.3系列零件像这样将一个系列的零件通过配置功能自动生成系列零件设计表，只需要在表中对零件的尺寸修改，就能生成如上图的系列化的零件。2.2 采用EXCEL表格驱动的具体设计步骤（a）夹具建模与尺寸命名：用solidworks设计组合夹具元件时，为了便于识别和管理系列零件，可以给主要特征和尺寸专门命名。例如在标定尺寸时，可以自己定义尺寸名称，具体实现方式是右击尺寸，在属性窗口中更改名字。另外也可以在特征树中为拉伸、切除和线形阵列等特征命名，T形槽阵列，螺纹孔阵列等。（b）建立系列零件表：在 “FeatherManager”设计树选项中右击 “注解”文件夹，选择 “显示特征尺寸”选项，然后在工具栏中选择插入系列零件设计表，在系列零件设计表窗口中选择自动生成，双击需要系列化的尺寸就生成一个配置。如图2-4：图2.4 系列零件设计表41（c）系列零件显示：建立了零件设计表后，点击“ConfigurationManager”设计树，就会显示基础板的不同配置如下图所示。在图2-5所示窗口中双击不同的配置名可以显示相应配置的零件。图2.5 零件配置3 组合夹具元件库的建立过程3.1 Excel表格驱动零件系列化Solidworks的参数化功能有多种实现方式，下面详细介绍利用Excel表格驱动Solidworks模型的方法：通过Excel输入参数，完成组合夹具元件的系列化。这种方法更加快捷方便。参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数。对于变量化参数赋予不同数值，就可得到不同大小和形状的零件模型。Solidworks是典型的参数化设计软件，参数化功能非常强大，并且实现方法多种多样。通过Excel表格对模型参数进行驱动的方法，其特点是充分利用Excel表格强大的公式计算、直观的参数输入、方便的数据维护功能，来实现产品的参数化、系列化设计。3.2 夹具元件的三维建模下面我主要以八等分法向圆基础板Z1458为例来说明组合夹具元件的参数化设计过程。具体设计步骤如下：（1）绘制如图3.1的一个圆，取直径为240mm，然后拉伸35mm。图3.1 拉伸（2）完成后在圆柱的侧面选取一个与之相切的面，在该面上绘制一个T形槽，拉伸切除，T形槽的数据如图3.2所示：图3.2 绘制T形槽（3）在圆柱的中心处建立个基准轴，在Solidworks中选择“圆周阵列”命令，将T形槽进行圆周阵列，如图3.3：图3.3 圆周阵列T形槽（4）在圆柱表面作一沉头孔，其关键尺寸如图3.4所示：图3.4 绘制沉头孔（5）将所画的沉头孔圆周阵列，如图3.5：图3.5 圆周阵列沉头孔（6）在该圆盘的另一面绘制一槽，拉伸切除，如图3.6：图3.6 绘制矩形槽（7）在有T形槽的一面绘制3个螺纹孔，3个均为通孔，其位置如图3.7所示：图3.7 绘制螺纹孔（9）通过两次圆周阵列将上图画的孔阵列，如图3.8所示：图3.8 圆周阵列螺纹孔（10）在T形槽中绘制螺纹孔，并进行圆周阵列，如图3.9：图3.9 圆周阵列螺纹孔（11）在圆盘的中心绘制一个圆，拉伸切除，如图3.10：图3.10 绘制中心通孔建模完成。3.3夹具元件系列化3.3.1零件参数定义为了便于识别和管理系列零件，可以给主要特征和尺寸专门命名。例如在标定尺寸时，用户可以自己定义尺寸名称，具体实现方式是在尺寸菜单里面的主要值选项下修改尺寸名称，如图3.11中的“H拉伸2”即为修改后的尺寸名称：图3.11 修改尺寸名称3.3.2 建立系列零件设计表此时点击插入选项，选择设计表插入，然后生成一个EXCEL表格，我们只需将需要变化的参数值填入表格，然后将自动生成系列零件，如图3.12，图为Z1450的基础板的系列零件表格。图3.12 编辑系列零件表格查看系列零件时如图3.13所示，只需双击夹具查看元件代号就可以查看该系列中的某个夹具元件。图3.13 查看系列零件3.4 建立夹具元件库点击Solidworks界面右上角的设计库，然后新建一个文件夹，命名为夹具库，如图3.14所示：图3.14 新建夹具库然后将零件Z1458添加到库即可，如图3.15：图3.15 将零件添加到库以上的操作即为从建模到将系列零件添加到库的全过程。4典型机床夹具的设计4.1 六点定位原理4.1.1六点定位任何没有定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度，如图5-2所示。工件定位就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定定位的方法。图4.1零件自由度限制工件自由度的典型方法，是在夹具上按一定的规律设置六个支承点，工件安装在夹具上，就与这些支承点接触，每个支承点对应的限制一个自由度。如下图所示。工件底平面A与夹具的三个支承点相接触限制了三个自由度：X轴方向旋转自由度、Y轴方向旋转自由度、Z轴方向移动自由度，侧平面B与两个支承点接触，限制了两个自由度：X、Z轴方向移动自由度，另一侧面与一个支承点接触，限制了Y轴方向的移动自由度。这样用六个支承点限制了工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全定下来，这就是六点定位原理。图4.2六点定位原理4.1.2工件的定位（1）完全定位工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位。（2）不完全定位根据工件加工表面的不同加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这种定位情况称为不完全定位。不完全定位是允许的。（3）欠定位按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。（4）过定位工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用。各类钳加工和机加工都会用到。在进行组合夹具设计时我们应当尽量避免过定位，下面介绍几种避免过定位的方法：（1）提高夹具定位面和工件定位基准面的加工精度是避免过定位的根本方法。（2）由于夹具加工精度的提高有一定限度，因此采用两种定位方式组合定位时，应以一种定位方式为主，减轻另一种定位方式的干涉，如采用长芯轴和小端面组合或短芯轴和大端面组合，或工件以一面双孔定位时，一个销采用菱形销等。从本质上说，这也是另一种提高夹具定4 位面精度的方法。（3）利用工件定位面和夹具定位面之间的间隙和定位元件的弹性变形来补偿误差，减轻干涉。在分析和判断两种定位方式在误差作用下属于干涉还是过定位时，必须对误差、间隙和弹性变形进行综合计算，同时根据工件的加工精度要求才能作出正确判断。从广义上讲，只要采用的定位方式能使工件定位准确，并能保证加工精度，则这种定位方式就不属于过定位，就可以使用。4.2 组合夹具元件库的应用4.2.1机床夹具设计组装组合夹具是一种标准化、系列化及通用化程度很高的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同形状、不同规格、不同尺寸、具有完全互换性的标准元件和组合件，按工件的加工要求组装而成的夹具。Solidworks软件应用到组合夹具设计中使夹具的设计非常快捷，装配生产率得以显著提高。Solidworks工作界面非常直观，操作方便，夹具元件菜单和各种应用工具菜单都在同一个窗口内，它采用图形输入方式，从创建定位、导向、基础底座，施加夹紧元件到调用各种支持元件都可直接从屏幕上进行，在计算机上虚拟出一个夹具元件、合件品种齐全的组合夹具组装工作台，这样既解决了购买高档测量仪器、大量组合夹具元器件之难，又避免了元件损坏、试拼凑搭接夹具麻烦等不利因素，从而提高了前期的组合夹具设计效率，大大加快了机械产品开发速度。我选择了拨叉831003来做组合夹具的虚拟装配。4.2.2拨叉831003工艺分析（一）零件图如下图所示图4.3拨叉零件图图4.4拨叉三维图（二）零件的分析：（1）零件的作用：零件C6140拨叉位于车床变速机构中，主要其换挡作用。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。宽度为30mm的面的尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时，滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要达到很高的配合精度。(2)零件的工艺分析：CA6140拨叉共有两组加工表面： a. 以25花键孔为中心的加工表面，它包括:25H7mm的花键孔及倒角，3080mm的台阶面，两个M8通孔和一个5的圆锥孔。 b. 以4075mm的端面为基准的加工表面，它包括: 18H11mm的槽，4075mm的端面。 对于两组加工表面可先加工一组表面，再用专用夹具加工另一组表面。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：a.3080mm的台阶面与25H7mm的花键孔中心线的平行度公差为0.1mm；b.18H11mm槽的端面与25H7mm的花键孔中心线的垂直度公差为0.08mm。（三）工艺规程的设计(1)确定毛坯的制造形式拨叉材料为HT200，根据材料成型工艺可知用金属型铸造。该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。因为生产纲领为中批量生产。因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，可选为铸出。（2）基准面的选择1、粗基准的选择：对零件而言，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。所以这里选择右端R20mm的端面，上顶面4080mm面和右侧7580mm的面为粗基准。2、精基准的选择：精基准的选择有利于保证加工精度，并使工件装夹方便，在选择时，主要应考虑基准重合、基准统一等问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。精基准选择为花键孔和7240mm的端面。 （3）工艺路线：工序1：粗铣7540mm的左端面，精铣7540mm的左端面至符合表面粗糙度要求。工序2：钻扩22mm的花键孔，锪两端倒角215。工序3：拉花键孔，保证精度要求。工序4：粗铣沟槽，精铣沟槽至符合表面粗糙度要求。工序5：粗、精铣上平面。工序6：钻攻2-M8螺纹孔，钻5圆锥孔。工序7：终检，去毛刺。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定C6140拨叉材料为HT200毛坯，净质量为0.84kg，生产类型为大批量生产，可以采用铸造的方法进行毛坯的制造。 根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸如下：根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。选取公差等级CT由机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-1可查得毛坯件的公差等级为810级，取为10级。求铸件尺寸公差，根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-3可查得尺寸公差为CT=3.2mm求机械加工余量，由机械制造技术基础课程设计指导教程表5-5查得机械加工余量等级范围为DF，取为E级求RAM（要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值，由机械制造技术基础课程设计指导教程表5-4查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量为E级，得RAM数值为0.7mm。求毛坯尺寸2-M8通孔和5锥孔较小铸成实心；4080mm面单侧加工，应由机械制造技术基础课程设计指导教程式5-2求出，即： R=F+RAM+CT/2=80+0.7+3.2/2=82.3mm4075mm面为单侧加工，毛坯尺寸由机械制造技术基础课程设计指导教程式5-1求出，即： R=F+RAM+CT/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm 为了简化铸件的形状取R75mm铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表项目4080的面4075的面公差等级CT1010加工面基本尺寸8072铸件尺寸公差3.23.2机械加工余量等级EERAM0.70.7毛坯基本尺寸82.3751、4080mm面的单边总加工余量为Z2.3mm。查机械制造技术基础课程设计指导教程表5-49精加工余量故粗加工余量为Z1.3m。2、4075mm面精加工余量同4080mm面Z1mm故4075mm面粗加工余量Z2mm。3、花键孔要求以花键外径定心，故采用拉削加工。内空尺寸为mm。由机械制造技术基础课程设计指导教程表5-42却定孔的加工余量分配：钻孔：20mm扩孔：22mm拉花键孔(6-25H76H9)。4、铣18H11槽由机械制造技术基础课程设计指导教程查表5-41查得：粗铣后半精铣宽度余量为Z=3mm,粗铣后公差为+0.18+0.27，半精铣后公差为+0.11。(五）确定切削用量及加工工时工序1：粗、精铣7540mm的端面至符合要求。工步1：粗铣 背吃刀量为ap=2.5-1.0=1.5mm。 进给量的确定：机床的功率为510kw，工件夹具系统的刚度为中等条件，按切削用量简明手册中表3.3选取该工序的每齿进给量为fz=0.2mm/z。切削速度：参考机械制造技术基础课程设计指导教程得选用镶齿铣刀，其中在d/z=80/10的条件下选取。铣削速度为v=40m/min。有公式n=可以得到：n=159.15r/min。由于手册中的X51型立式铣床的主轴转速为n=160r/min，所以，实际的铣削速度为：V=nd/1000=40.19m/min。基本时间t：根据面铣刀平面（对称铣削、主偏角kr=90）的基本时间计算公式：t=(l+l1+l2)/fmz。其中，l=75mm, l2=13mm,取l2=2mm,ae=40mm。则有：l1=0.5（d-d2-ae2）+ l2=7.36mm。fmz=fn=fzzn=0.210160=320mm/min。基本工时：tj=( l+l1+l2)/fmz=(75+7.36+2)/320=0.264min15.82s。辅助时间：tf=0.15 tj=2.273s。其他时间：tb+tx=0.06(tj + tf)=1.09s。工步2：精铣背吃刀量的确定：ap1=1mm。进给量的确定：由切削用量简明手册中表3.3，按表面粗糙度为Ra=3.2m的条件选取，该工序的每转进给量为f=0.8mm/r。切削速度的计算：根据其他有关资料的确定，按镶齿铣刀，d/z=80/10,fz=0.08mm/z的条件选取，铣削速度v为：v=57.6mm/min。由公式：n=1000r/d可以求得铣刀转速n=229.3r/min。参照机械制造技术基础课程设计指导教程中4-15的X51型立式铣床的主轴转速，选取转速为n=210r/min。再将此转速代入上面公式，可以求得：V=nd/1000=52.78mm/min。基本时间的确定：根据机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-43中面铣刀平面（对称铣削、主偏角kr=90）的基本时间公式：t=(l+l1+l2)/fmz。其中，l=75mm, l2=13mm,取l2=2mm,ae=40mm，l1=7.36mm，得fmz=fn=0.8mm/r210r/min=168mm/min基本工时：tj=(l+l1+l2)/fmz=（75+2+7.36/168=0.502min=30.13s辅助时间：tf=0.15tj=4.52s其他时间：tb+tx+0.06(tj+tf)=2.08s工序2：钻、扩22的花键孔，锪两端倒角215。工步1：钻20mm的孔进给量的确定：由切削用量简明手册表2-7选择高速刚麻花钻头直径d0=20mm。铸铁的硬度大雨200HBS查得进给量f=0.430.53mm/r，由于Yd=80/20=4查得修正系数Ktf=0.95则f=0.410.50mm/r。由切削用量简明手册表2.9可查得钻头强度允许的进给量为f=1.75mm/r。由切削用量简明手册表2.9可知机床进给机构强度运行的钻削进给量。选用Z525钻床由表2.35查得进给机构允许的最大抗力Fmax=8830N,d020.5，查得f=0.93mm/s，故取f=0.48，由切削用量简明手册表2.19查得高速钢钻头钻孔的轴向力F=5510小于Fmax，故可用。确定钻头的磨钝 标准及寿命，由切削用量简明手册表2.12查得钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为T=15min。确定切削速度 n=1000vd0=100018/3.1420=288.6r/min由切削用量简明手册表2.35取n=272r/min，则实际切削速度V=Dn1000=17.1r/min。检验机床扭矩及功率由切削用量简明手册表2.20可查得f0.5mm/r时，Mc=76.81Nm。当nc=272r/min时由切削用量简明手册表2.35可查得Mm=144.2Nm。由切削用量简明手册表2.23查得Pc=1.1kw，Pe=2.60.81=7.76kw。因为McMm，PcPe ，故所选切削用量可用。f=0.48mm/r，nc=272r/min，Vc=17.1m/min计算基本工时：tm=L/nf由切削用量简明手册表2.29查得入切量和超切量分别为10mm和10mm。故tm=(80+10)/2720.48=0.69min。工步2：扩20mm的孔至22mm。背吃刀量的确定：取a=2mm。进给量的确定：从制造技术基础课程设计指导教程中表5.23查得，选取该工件的每转的进给量f=0.8mm/r.切削速度的确定：从机械制造技术基础课程设计指导教程中表5.24查得v=87.5m/min，由公式n=1000v/d 可以求得：n=100087.5/(22)=1226r/min按机床选取n=1360r/min，表4-9查得切削速度 v=nd1000=93.95m/min基本时间t:其中l=80mm，l1=D2cotkr+1=7.35mm,l2=14mm，取l2=2mm。基本工时：tj=l+l1+l2fn=0.082min=4.9s辅助时间：tf=0.15tj=0.735s其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.34s工步3：锪两端倒角215进给量的确定：从机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-32查得f=0.15mm切削速度的确定：表5-32中查得v=20m/min,由式n=1000v/d可以求得：n=100020/25=254.8r/min,按机床选取n=272r/min(从表4-9中查得)。再将n代入n=1000v/d中，得到v=18.79m/min基本时间t：T=l+l1fn其中l=1mm，l1=12mm，取l1=1mm基本工时：tj=(1+1)/(0.15272)0.05min=3s辅助时间：tf=0.15tj=0.45s其他时间：tb+tx=0.06（3+0.45）=0.207s、工序3：拉花键：拉花键孔，选用L6110A卧式内拉床，使用专用拉床夹具。选择高速钢花键拉刀，齿数为6，花键孔外径为25mm，内径为22mm，键宽为6mm，拉削长度为80mm。单面余量的确定：双边背吃刀量为h=3mm。进给量的确定：从表5-33中查得f=0.060.2，取f=0.06mm/z。拉削速度的确定，表5-34查得拉削速度v=33.5，取3m/min。基本时间t：T=lhk1000vfz，式中l=80mm,为校准的长度系数，取1.2，k为考虑机床返回行程系数取1.4，z为拉刀同时工作齿数，z=l/t，t为拉刀齿距，查金属加工手册表15-33得t=14mm，z=80/14=6基本工时：tj=3801.21.4/(10003.60.066)=0.31min=18.6s辅助时间：tf=0.15tj=2.79s其他时间：tb+tx=0.06(18.6+2.79)=1.28s工序4：粗铣沟槽，精铣沟槽至符合表面粗糙度要求。工步1：粗铣背吃刀量确定：双边背吃刀量为ap=16mm，切槽深度ae=34mm。分两次铣槽，第一次铣槽深度ae1=20mm，第二次铣槽深度ae2=14mm进给量的确定：从机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-19查得，机床的功率为510kw，选取该工序的每齿进给量为fz=0.12mm/z。铣削速度的确定：参考机械制造技术基础课程设计指导教程得，选用硬质合金镶齿三面刃铣刀，其中n=1000v/d可以得到：n=1000156/200=248r/min表4-18中的X62型立式铣床的主轴转速为n=235r/min，所以，实际的铣削速度为：V=nd /1000=2353.14200/1000=147.6m/min基本时间t的确定：根据面铣刀铣平面不对称铣削的计算时间公式：t=l+l1+l2fmz ，fmz=fzzn表5-44查得l1+l2=55mm，l=40mm基本工时：tj=(40+55)/0.1212235=0.34min=20.3s辅助时间：tf=0.15tj=3.045s其他时间：tb+tx=0.06(20.3+3.045)=1.40s工步2：精铣沟槽至符合表面粗糙度要求背吃刀量和进给量的确定：背吃刀量为1mm；参照指导教程表5-19取fz=0.08mm/z；切削速度的确定：根据表5-20取v=268m/min代入公式n=1000vd =1066.88r/min查表4-18取n=1225r/min，代入公式：v=307.7m/min精铣时，l=40mm；l2=25mm；取l2=5mm；ae=35mm；ap=18mm；D=100mm；l1=(Dae-ae2)+1=48.7mm；fz=0.08mm/z；Z=10z/r；n=1225r/min；fmz=0.08101225mm/min=980mm/min将上述结果代入公式：基本时间：tj=3540+48.7+5181225r/min=11.15s辅助时间：tf=0.15tj=0.1511.15=1.67s其他时间：tb+tx=0.06(11.15+1.67)=0.77s工序5：粗、精铣上平面工步1：粗铣背吃刀量为16mm，查指导教程表5-19取进给量fz=0.1mm/z；表5-20取v=200m/min，代入公式n=1000vd =796r/min；查表4-18取n=725r/min，代入公式n=1000vd 得v=182m/min；基本时间的计算：根据表5-43中面铣刀铣槽的基本时间计算公式tj=i(l1+l2)fmz，其中i=aeap；粗铣时，l=40mm;l2=25mm,取l2=5mm；ae=30mm；ap=12mm；D=80mm；l1=Dae-ae2+(13)=39.72mm；fz=0.1mm/z；Z=10z/r；n=725r/min；fmz=0.110725mm/min=725mm/min将上述结果代入公式：t1=30(80+39.72+5)12725=26.01s工步2：精铣背吃刀量为1mm；参照表5-19取fz=0.08mm/z；参照表5-20取v268m/min代入公式n=1000vd =1066.88r/min，查指导教程表4-18取n=1225r/min，代入公式得v=307.7m/min。精铣时，根据表5-43中的公式，计算基本工时，其中l=80mm；l2=5mm；ae=30mm；ap=12mm；l1=Dae-ae2+(13)=39.72mm；fz=0.08mm/z；Z=10z/r；n=1225r/min；fmz=0.0810725mm/min=980mm/min将上述结果代入，t2=30(80+39.72+5)12980=9.15s基本时间：tj= t1+ t2=26.01+9.15=35.16s辅助时间：tf=0.15 tj=5.27s其他时间：tb+tx=0.06(35.16+5.27)=2.43s工序6：钻攻2-M8螺纹孔，钻5圆锥孔工步1：钻27孔选择切削用量：选择高速钢直柄麻花钻直径为7，钻头形状为双锥修磨横刃。由切削用量简明手册表2.7查得进给量f=0.360.44mm/r，由表2.8和钻头允许的进给量确定进给量f=0.86mm/r。由表2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得f=1.6mm/r。故由Z525型立式钻床说明书取f=0.36mm/r。确定钻头磨钝标准及寿命：由切削用量简明手册表2.12查得磨钝标准为0.50.8寿命为T=35min。确定切削速度：由切削用量简明手册表2.15查得切削速度为V=18m/min。则主轴转速为n=1000vD=818.9r/min。由Z525钻床说明书由就近原则取n=680r/min。故实际切削速度为v=14.9m/min校核机床扭矩及功率：由切削用量简明手册表2.20查得, , =420,=1 ,0.8,=0.206,2.0,=0.8420720.360.811298.3 NMC0.206720.360.814.5NmPC=41514.9307=0.32kw根据Z525机床说明书可知Mm=42.2Nm，Pe=2.80.81=2.26kw，Fmax=8830N，由于上面所算出的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。计算钻削加工工时：由切削用量简明手册表2.29查得入切量和超切量y+d的值为6mm。故t=L+y+nf=10+60.36680=0.07min，因为表面加工两个孔，故加工工时为：基本工时:tj=2t=0.14min=8.4s辅助时间：tf=0.15tj=0.158.4=1.26s其他时间：tb+tx=0.06(8.4+1.26)=0.58s工步2：攻2-M8螺纹孔由机械加工工艺手册表7.2-4选用M8细柄机用丝锥，在Z525型立式钻床上攻丝。由表7.2-13在Z525型立式钻床上攻丝切削速度表查得VC=1112m/min。故钻床主轴转速为：n=1000VcD=437.9477.7r/min由Z525的说明书的参数可取n=392r/min。故实际切削速度为VC=9.8mm/min攻螺纹机动实际的计算tm=l+l1+p(1n+1n1) 其中：l：工件螺纹的长度l=10mm。 l1：丝锥的切削长度l1=22mm。 ：攻螺纹的超切量=(23)，取=3。 n：攻螺纹的转速n=392r/min。 n1：丝锥退出时的转速n1=680r/min。 P：螺距。则tm=l+l1+p(1n+1n1)=22+10+31.25(1392+1680)min=0.11min，因为表面存在两个加工孔，故加工工时为：基本工时:tj=2tm=0.22min=13.2s辅助时间：tf=0.15tj=0.1513.2=1.98s其他时间：tb+tx=0.03(13.2+1.98)=0.45s工步3：钻5圆锥孔选则切削用量：选择高速钢麻花钻花锥型钻直径为5，由Z525型立式钻床说明书取f=0.36mm/r。由切削用量简明手册表2.15查得切削速度为V=18m/min。则主轴转速为n=1000vD=726.9r/min。故实际切削速度为v=14.9m/min由手册表2.29查得入切量和超切量y+的值为6mm。故t=L+y+nf=10+60.36680=0.07min基本工时:tj=0.07min=4.2s辅助时间：tf=0.15tj=0.154.2=0.63s其他时间：tb+tx=0.06(4.2+0.63)=0.29s4.3 组合夹具的设计 4.3.1拨叉零件夹具设计(1)铣7540mm的左端面夹具设计由于这是第一道加工工序，所以选择粗基准进行定位，按照前面分析选择右端R20mm的端面，上顶面4080mm面和右侧7580mm的面为粗基准。定位分析：选择Z213220三竖槽长方形支承，让其与零件上顶面4080mm面接触，相当3点定位面，限制了X轴移动、Y轴转动、Z轴转动3个自由度：选择Z2152强固长方形支承，与零件右端R20mm的端面接触，相当于2点定位面，限制了Z轴移动、X轴转动2个自由度；用一个连接板和紧定螺钉做成一个可调支承限制了Y方向移动自由度。这样工件就完全定位了。夹紧：采用伸长压板在工件侧面压紧，并用小带肩螺母和长方头槽用螺栓拧紧。图4.5 铣7540mm的左端面夹具（2）钻、扩22的花键孔，锪两端倒角215夹具设计按照精基准的选取，已加工的面是7540mm的面，所以选则这个面为基准面。定位分析：选择中孔定位板和中孔支承板垫高，与7540mm面接触，相当于一个大平面，限制了Z轴移动、X轴转动、Y轴转动3个自由度；选择简式正方形支承，相当于2点定位面，限制了Y轴移动和Z轴转动两个自由度；选择可调支承限制了X轴的移动自由度。工件完全定位。夹紧：采用压板从上向下压住工件。图4.6 钻、扩22的花键孔，锪两端倒角215夹具(3)铣沟槽夹具设计图纸要求沟槽侧面对花键孔的中心线要满足尺寸要求以及垂直度要求，其设计基准是孔中心线。所以选择左端面和孔作为基准进行定位。定位分析：选择三竖槽长方形支承和一竖槽端孔支承，在端孔中插入短定位销，这样就一共限制了，除Z轴转动的另外5个自由度；再选择可调支承限制Z轴转动自由度。工件完全定位。夹紧：采用压板侧面压紧方式。图4.7铣沟槽夹具（4）铣上平面夹具设计图纸要求上平面与孔中心线有平行度的要求，所以孔中心线为定位基准。定位分析：采用平面限制3个自由度，短销限制2个自由度，可调支承限制一个转动自由度达到定位要求。夹紧：用侧向压紧器进行，从零件右端面进行压紧。图4