推动架及其加工夹具的设计

毕业论文 题 目 推动架及其加工夹具的设计 副标题 学生姓名 年 级 教学单位 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师 评定成绩 优 良 中 及格 不及 格 前 言 本文是有关推动架工艺步骤的说明和机床夹具设计方法的具体阐述。工艺设计是在学习机械制造技术工艺学及机床夹具设计后，在生产实习的基础上，综合运用所学相关知识对零件进行加工工艺规程的设计和机床夹具的设计，根据零件加工要求制定出可行的工艺路线和合理的夹具方案，以确保零件的加工质量。 据资料所示，推动架是牛头刨床进给机构中的小零件，其主要作用是把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮杠杆使推动架绕其轴心线摆动，同时拨动棘轮，带动丝杠转动，实现工作台的自动进给。 在设计 推动架 机械加工工艺过程时要 通过查表法 准确的确定各表面的总余量及余量公差， 合理选择 机床加工设备以及相应的 加工刀具，进给量，切削速度、功率，扭矩 等用来 提高加工精度，保证 其 加工质量。 目 录 摘要 (1) 关键词 （ 1） 引言（或绪论） （ 2） 一 、 机械加工工艺规程 （ 2） （一）、 机械加工工艺规程制订 （ 2） （二）、 机械加工工艺规程的种类 （ 2） （三）、 制订机械加工工艺规程的原始资料 （ 3） 二 、 零件的分析 （ 3） （一）、 零件的作用 （ 3） （二）、 零件的工艺分析 （ 3） 三 、 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 （ 4） （一）、 零件的结构与工艺分析 （ 4） （二）、 毛坯的选择 （ 4） 四 、 选择加工方法，制定工艺路线 （ 6） （一）、 机械加工工艺设计 （ 6） （二）、 制定机械加工工艺路线 （ 7） （三）、 工艺方案的比较与分析 （ 8） 五 、 选择加工设备及刀具、夹具、量具 （ 9） （一）、 选择加工设备与工 艺设备 （ 9） （二）、 确定工序尺寸 （ 12） 六 、 确定工序 III切削用量及基本时间 （ 14） （一）、 工序 III 切削用量 （ 14） （二）、 工序 III 时间 计算 （ 14） 七 、 夹具设计 （ 16） （一）、 定位基准的选择 （ 16） （ 二）、 切削力和卡紧力计算 （ 16） （三）、 定位误差分析 （ 17） （四）、 夹具设计及操作的简要说明 （ 17） 结 论 （ 17） 参考文献 （ 18） 致谢 （ 19） 附图 1 推动架及其加工夹具的设计 摘 要 本设计的 内容可分为机械加工工艺规程设计和机床专用夹具设计两大部分。首先，通过分析 B6065 刨床推动架，了解到推动架在 B6065 刨床加工中的作用。运用机械制造技术及相关课程的一些知识，解决推动架在加工中的定位、加紧以及工艺路线的安排等方面的相关问题，确定相关的工艺尺寸及选择合适的机床和刀具，保证零件的加工质量。其次，依据推动架毛坯件和生产纲领的要求及各加工方案的比较，制定出切实可行的推动架加工工艺规程路线。最后，根据被加工零件的加工要求，参考机床夹具设计手册及相关方面的书籍，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计 的方案，设计出高效、省力、经济合理并且能保证加工质量的夹具。 关键词 机械加工 工艺规程 专用夹具 推动架 引 言 本文是有关推动架工艺步骤的说明和机床夹具设计方法的具体阐述。工艺设计是在学习机械制造技术工艺学及机床夹具设计后，在生产实习的基础上，综合运用所学相关知识对零件进行加工工艺规程的设计和机床夹具的设计，根据零件加工要求制定出可行的工艺路线和合理的夹具方案，以确保零件的加工质量。 据资料所示，推动架是牛头刨床进给机构中的小零件，其主要作用是把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮杠杆使推动架 绕其轴心线摆动，同时拨动棘轮，带动丝杠转动，实现工作台的自动进给。 在设计 推动架 机械加工工艺过程时要 通过查表法准确的确定各表面的总余量及余量公差， 合理选择 机床加工设备以及相应的 加工刀具，进给量，切削速度、功率，扭矩 等用来 提高加工精度，保证 其 加工质量。 一、机械加工工艺规程 (一 )机械加工工艺规程制订 1、生产过程与机械加工工艺过程 2 生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的运输、保管于准备，产品的技术、生产准备、毛坯的制造、零件的机械加工及热处理，部件及产品的装配、检验调试、油漆包装、以及产品的 销售和售后服务等。 机械工工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为零件的全过程。 机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序又由安装、工位、工步及走刀组成。 规定产品或零件制造过程和操作方法等工艺文件，称为工艺规程。机械加工工艺规程的主要作用如下： （ 1） 机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原料和毛坯的供应，进行机床调整、专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。 （ 2） 机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它 就可以制定进度计划，实现优质高产和低消耗。 （ 3） 机械加工工艺规程是新建工厂的基本技术文件。根据它和生产纲领，才能确定所须机床的种类和数量，工厂的面积，机床的平面布置，各部门的安排。 （二）机械加工工艺规程的种类 机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。对于检验工序还有检验工序卡片；自动、半自动机床完成的工序，还有机床调整卡片。 机械加工工艺过程卡片是说明零件加工工艺过程的工艺文件。 机械加工工序卡片是每个工序详细制订时，用于直接指导生产，用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。 是生产过程的一部分，是对零件采用各种加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。工艺是使各种原材料、半成品成为成品的方法和过程工艺过程。在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品和半成品的过程。 （ 三 ） 制订机械加工工艺规程的原始资料 1、 制订机械加工工艺规程时，必须具备下列原始资料： （ 1） 产品的全套技术文件，包括产品的全套图纸、产品的验收质量标准以及产品的生产纲领。 （ 2） 毛坯图及毛坯制造方法。工艺人员应研究毛坯图，了 解毛坯余量，结构工艺性，以及铸件分型面，浇口、冒口的位置，以及正确的确定零件的加工装夹部位及方法。 （ 3） 车间的生产条件。即了解工厂的设备、刀具、夹具、量具的性能、规格及精度状况；生产面积；工人的技术水平；专用设备；工艺装备的制造性能等。 （ 4） 各种技术资料。包括有关的手册、标准、以及国内外先进的工艺技术等。 2、 机械加工工艺规程的作用 、作用和格式 （ 1）工艺规程是生产计划、调度、工人操作、质量检查的依据 。 （ 2）工艺规程是生产准备（包括技术准备）工作的基础 。 包括 技术关键分析与研究 ， 专用工装设计和制造或 采购 ， 原材料及毛坯的供应 ， 设备改造或 3 新设备的购置或定做 。 （ 3） 工艺规程是设计新建和扩建车间（工厂）的基础 。 包括 确定生产需要的机床种类和数量 ， 确定机床布置和动力配置 ， 确定车间面积 ， 确定工人的工种和数量二、机械加工工艺规程的格式 。 二、 零件的分析 （ 一 ） 零件的作用 据资料所示，可知该零件是 B6065牛头刨床推动架，是牛头刨床进给机构的中小零件，32mm 孔用来安装工作台进给丝杠轴，靠近 32mm 孔左端处一棘轮，在棘轮上方即 16mm孔装一棘爪， 16mm 孔通过销与杠连接杆，把从电动机传来的旋转运动通过偏心 轮杠杆使推动架绕 32mm 轴心线摆动，同时拨动棘轮，带动丝杠转动，实现工作台的自动进给。 （ 二 ） 零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为 HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 由零件图可知， 32 、 16 的中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组： 1、 32mm 孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 32mm 的两个端面及孔和倒角， 16mm 的两个端面及孔和倒角。 2、 以 16mm 孔为加工表面 这一组加工表面包括， 16mm 的端面和倒角及内孔 10mm 、 M8-6H 的内螺纹， 6mm的孔及 120 倒角 2mm 的沟槽。 这两组的加工表面有着一定的位置要求，主要是： 1、 32mm 孔内与 16mm 中心线垂直度公差为 0.10。 2、 32mm 孔端面与 16mm 中心线的距离为 12mm。 由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。 三、 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 （一） 零件的结构工艺性分析 是指 在满足使用要求的前提下制造该零件的可行性和经济性。功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。所谓结构工艺性好，是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较低的制造成本。 1、 熟悉或确定毛坯 确定毛坯的主要依据是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结构。 毛坯的种类：铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等 2、 拟订机械加工工艺路线 （ 1）定位基准的选择 4 （ 2）加工方法的确定 （ 3）加工顺序的安排 （ 4）热处理、检验及其他工序的安排 3、 确定满足各工序要求的工艺装备（机床、刀具、夹具、量具）对需要改装或重新 设计的专用工艺装备应提出具体的设计任务书。 4、 确定各主要工序的技术要求和检验方法 5、 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差 6、 确定切削用量 7、 确定时间定额 8、 填写工艺文件 （ 二 ） 、毛坯的选择 1、 毛坯的类型和特点 （ 1）铸件 常用作形状比较复杂的零件毛坯 （ 2）锻件 两种：自由锻件、模锻件 （ 3）型材 两种：热扎、冷拉 （ 4）形材焊接件 根据需要将型材和钢板焊接成零件毛坯 2、 毛坯选择的原则 （ 1）零件对材料的要求 （ 2）生产纲领的大小 （ 3）零件的结构形状和尺寸大小 （ 4）现有生产条件 根据零件材料确定毛坯为灰铸铁，通过计算和查询资料可知，毛坯重量约为 0.72kg。生产类型为中小批量，可采用一箱多件砂型铸造毛坯。由于 32mm 的孔需要铸造出来，故还需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。 由参考文献可知，差得该铸件的尺寸公差等级 CT 为 8 10 级，加工余量等级 MA 为 G级，故 CT=10级， MA 为 G级。 表 3-1用查表法确定各加工表面的总余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量数值 说明 27 的端面 92 H 4.0 顶面降一级，单侧加 工 16 的孔 16 H 3.0 底面，孔降一级，双侧加工 50 的外圆端面 45 G 2.5 双侧加工（取下行值） 32 的孔 32 H 3.0 孔降一级，双侧加工 35 的两端面 20 G 2.5 双侧加工（取下行值） 16 的孔 16 H 3.0 孔降一级，双侧加工 表 3-2由参考文献可知，铸件主要尺寸的公差如下表： 主要加工表面 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 CT 5 27 的端面 92 4.0 96 3.2 16 的孔 16 6 10 2.2 50 的外圆端面 45 5 50 2.8 32 的孔 32 6.0 26 2.6 35 的两端面 20 5 25 2.4 16 的孔 16 6 10 2.2 图 3-1所示为本零件的毛坯图 263 2 5 2 . 55 0 2 . 543+3.50?50?35 27R24R34R5R815560959.5图 3-1 零件毛坯图 四、 选择加工方法，制定工艺路线 （ 一 ） 机械加工工艺设计 1、 基准的概念与分类 （ 1） 设计基准 ： 设计基准是设计图样上所采用的基准 。 （ 2） 工艺基准 ： 零件在工艺过程中所采用的基准 。 2、 定位基准的选择 （ 1） 粗基准的选择 粗基准： 未经机械加 工的定位基准称为粗基准。机械加工工艺规程中第一道加工工序所采用的定位基准都是粗基准。 1）保证相互位置精度要求的原则如要保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求， 6 应以不加工面为粗基准。 2）保证加工表面加工余量合理分配的原则 如要首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。 3）便于工件装夹的原则选择粗基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠以及夹具结构简单、操作方便等。这样要求选用的粗基准尽可能平整、光洁和足够大的尺寸，不允许有锻造飞边，浇铸浇口，或其他缺陷。 4）粗基准一般不得重复使用的 原则若能采用精基准定位，粗基准一般不应被重复的使用 （ 2） 精基准的选择 精基准：以机械加工过的表面作为定位基准。 2出发点：保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。 1）基准重合原则： 尽可能的选择被加工表面的设计（工序）基准为精基准 2）基准统一原则： 工件以某一精基准定位，可以比较方便的加工大多数或所有其他表面，则应尽可能的把这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后工序均以它为精基准加工其他表面。 3） 互为基准原则 4） 自为基准原则 5） 便于装夹原则 所选择的精基准，应能保证工件定位准 确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。 3、 在实际生产中，经常使用的统一基准形式有： （ 1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准； （ 2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准； （ 3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准； （ 4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。 4、 采用统一基准原则好处： （ 1）有利于保证各加工表面之间的位置精度； （ 2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。 注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。 此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。 5、 基准选择原则 （ 1） 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 （ 2） 粗基面的选择 对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则： 7 当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加 工表面作为粗基准，从零件的分析得知， B6065刨床推动架以外圆作为粗基准。 （ 3） 精基面的选择 精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，先选择 32 的孔和16 的孔作为精基准。 (二 )制定机械加工工艺路线 1、 工艺路线方案一 工序 I （ 1） 车 50左端，倒角 1 45 ；钻 32+0.027孔至 28，扩孔。 至 31.5；拉油槽至 R（工艺要求）；精车 32+0.027至图纸尺寸， 孔口倒角 1 45 ； （ 2） 掉头车右端面至图纸要求尺寸，倒角 1 45 ，孔口倒角 1 45 工序 II 铣下部两端面尺寸 20 至图纸尺寸 工序 III 钻 16+0.019至 15.8，锪孔 2-1 45 工序 IV 扩 16+0.033至 15.8 26，铰 16+0.033孔至图纸尺寸 工序 V 钻 10+0.10孔至 9.8，铰 10+0.10 孔至图纸尺寸 工序 VI 车至 27 及其端面至图纸尺寸，端面倒角 1 45 工序 VII 铣槽 6 9.5，铣槽 6 1均至图示尺寸 工序 VIII 钻 M8-6H螺纹孔至底径，孔口倒角 0.5 45 ，攻 M8-6H螺纹 工序 钻 6孔至图纸尺寸，孔口倒角 0.5 45 . 2、 工艺路线方案二 工序 I （ 1） 车 50 左端，倒角 1 45 ；钻 32+0.027孔至 28，扩孔。 至 31.5；拉油槽至 R（工艺要求）；精车 32+0.027 至图纸尺寸，孔口倒角 145 ； （ 2） 掉头车右端面至图纸要求尺寸，倒角 1 45 ，孔口倒角 1 45 工序 II 铣下部两端面尺寸 20 至图纸尺寸 工序 III 钻 16+0.019 至 15.8，锪孔 2-1 45 工序 IV 钻 10+0.10孔至 9.8，铰 10+0.10 孔至图纸尺寸 工序 V 扩 16+0.033 至 15.8 26，铰 16+0.033孔至图纸尺寸 工序 VI 车至 27 及其端面至图纸尺寸，端面倒角 1 45 工序 VII 铣槽 6 9.5，铣槽 6 1均至图示尺寸 工序 VIII 钻 M8-6H 螺纹孔至底径，孔口倒角 0.5 45 ，攻 M8-6H螺纹 工序 钻 6孔至图纸尺寸，孔口倒角 0.5 45 . (三 )工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：两个方案都是按加工面再加工孔的原则进行加工的。方案一是先加工钻 10mm 和钻、半精铰、精铰 16mm 的孔，然后以孔的中心线为基准距离 8 12mm加工钻、扩、铰 32mm ,倒角 45 ，而方案二则与此相反，先钻、扩、铰 32mm ,倒角45 ，然后以孔的中心线为基准距离 12mm钻 16mm 的孔，这时的垂直度容易保证，并且定位和装夹都很方便，并且方案二加工孔是在同一钻床上加工的 .因此，选择方案二是比较合理的。 (四 )确定工艺过程方案 表 4-1 拟定工艺过 程 工序号 工序内容 简要说明 00 铸 一箱多件沙型铸造 05 热处理 退火 10 车 1. 车 50左端，倒角 1 45 ；钻 32+0.027孔至 28，扩孔至 31.5；拉油槽至 R（工艺要求）；精车 32+0.027 至图纸尺寸，孔口倒角 1 45 ； 2. 掉头车右端面至图纸要求尺寸，倒角 1 45 ，孔口倒角 1 45 。 20 铣 铣下部两端面尺寸 20 至图纸尺寸 30 钻 钻 16 至 15.8，锪孔 2-1 45 40 钻 钻 10 孔至 9.8，铰 10孔至图纸尺寸 50 扩、铰 扩 16 至 15.8 26，铰 16 孔至图纸尺寸 60 车 车至 27及其端面至图纸尺寸，端面倒角 1 45 70 铣 铣槽 6 9.5，铣槽 6 1均至图示尺寸 80 钻 钻 M8-6H螺纹孔至底径，孔口倒角 0.5 45 ，攻 M8-6H螺纹 90 钻 钻 6孔至图纸尺寸，孔口倒角 0.5 45 . 100 检验 110 清洗 五、 选择加工设备及刀具、夹具、量具 由于生产类型为中小批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及 各机床间的传送均由人工完成 . 9 （ 一 ） 选择加工设备与工艺设备 1、 选择机床，根据不同的工序选择机床 工序 I （ 1） 车 50 左端，工序的工步数不多，成批生产要求不高的生产效率。故选用卧铣，选择 XA6132 卧铣铣床。倒角 1 45 ；钻 32+0.027 孔 至 28，扩孔 至 31.5，选用 Z535 立式钻床；拉油槽至 R（工艺要求）选用专用拉床；精车 32+0.027至图纸尺寸，孔口倒角 1 45 ,选用 Z535立式钻床； （ 2） 掉头车右端面至图纸要求尺寸，倒角 1 45 ，孔口倒 角 1 45 ，选择 XA6132卧铣铣床。 工序 II 铣下部两端面尺寸 20 至图纸尺寸，选择 XA6132卧铣铣床 工序 III 钻 16+0.019 至 15.8，锪孔 2-1 45 选用 Z525立式钻床 工序 IV 钻 10+0.10孔至 9.8，铰 10+0.10孔至图纸尺寸，用 Z535 立式钻床加工。 工序 V 扩 16+0.033 至 15.8 26，铰 16+0.033孔至图纸尺寸，用 Z535立式钻床加工。 工序 VI 车至 27 及其端面至图纸尺寸，端面倒角 1 45 ，宜选用机床 CA6140车床 工序 VII 铣槽 6 9.5，铣槽 6 1均至图示尺寸由于定位基准的转换。宜采用卧铣，选择XA6132卧式铣床。 工序 VIII 钻 M8-6H 螺纹孔至底径，孔口倒角 0.5 45 ，攻 M8-6H螺纹，选用 Z525立式钻床加工 工序 钻 6孔至图纸尺寸，孔口 倒角 0.5 45 . 选用 Z525立式钻床加工 3、 选择夹具 （ 1） 机床夹具概述 机床夹具的概念 ， 机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。 机床夹具的分类 ， 机床夹具可根据其使用范围，分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调夹具和成组夹具等类型。机床夹具还可按其所使用的机床和产生加紧力的动力源等进行分类。根据所使用的机床可将夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具（钻模）、镗床夹具（镗模）、磨床夹具和齿轮机床夹具等， 根据产生加紧力的动力源可将夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具和真空夹具等。 机床夹具的组成 ： 定位元件 、 夹紧装置 、 对刀、引导元件或装置 、 连接元件 、 夹具体 、 其它元件及装置 。 定位基准 ： 基准是用以确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点，线，面。在加工中用以定位的基准称为定位基准。有时，作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在（例如孔的中心线和对称中心平面等），其作用是由某些具体表面（如内孔圆柱面）体现的，体现基准作用的表面称为基面。 （ 2） 对机床夹具的基本要求 ： 稳定地保证工件的加 工精度；提高机械加工的劳动生产率；结构简单，有良好的结构工艺性和劳动条件 ； 应能降低工件的制造成本。 （ 3） 夹具设计的工作步骤 ： 10 研究原始资料，明确设计任务 ； 考虑和确定夹具的结构方案，绘制结构草图 ； 绘制夹具总图 ； 确定并标注有关尺寸和夹具技术要求 ； 绘制夹具零件图 。 本零件除粗铣及钻孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。 4、 选择刀具，根据不同的工序选择刀具 刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响零件的加工质量。由于数控机床的主轴转速及范围远 远高于普通机床，而且主轴输出功率较大，因此与传统加工方法相比，对数控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、强度大、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装调整方便。这就要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。数控刀具是提高加工效率的先决条件之一，它的选用取决于被加工零件的几何形状、材料状态、夹具和机床选用刀具的刚性。应考虑以下方面： （ 1）根据零件材料的切削性能选择刀具。如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件，建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。 （ 2）根据零件的加工阶段选择刀具。即粗加工阶段以去除余量为主，应选择刚性较好、精度较低的刀具，半精加工、精加工阶段以保证零件的加工精度和产品质量为主，应选择耐用度高、精度较高的刀具，粗加工阶段所用刀具的精度最低、而精加工阶段所用刀具的精度最高。如果粗、精加工选择相同的刀具，建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具，因为精加工淘汰的刀具磨损情况大多为刃部轻微磨损，涂层磨损修光，继续使用会影响精加工的加工质量，但对粗加工的影响较小。 （ 3）根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。在零件结构允许的情况下应选用大直径 、长径比值小的刀具；切削薄壁、超薄壁零件的过中心铣刀端刃应有足够的向心角，以减少刀具和切削部位的切削力。加工铝、铜等较软材料零件时应选择前角稍大一些的立铣刀，齿数也不要超过 4齿。 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。 在进行自由 曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般很小，故球头铣刀适用于曲面的精加工。而端铣刀无论是在表面加工质量上还是在加工效率上都远远优于球头铣刀，因此，在确保零件加工不过切的前提下，粗加工和半精加工曲面时，尽量选择端铣刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。 根据不同的工序选择刀具 ： （ 1） 铣刀依据资料选择高速钢圆柱铣刀直径 d=60mm，齿数 z=10，及直径为 d=50mm，齿数 z=8及切槽刀直径 d=6mm。 （ 2） 钻 32mm的孔选用锥柄麻花钻。 （ 3） 钻 10mm和钻、半精铰 16mm的孔。倒角 45 ，选用专用刀具。 11 （ 4） 车 10mm孔和 16mm的基准面并钻孔。刀具：选择高速钢麻花钻， do= 10mm，钻头采用双头刃磨法，后角0 120 ， 45 度车刀。 （ 5） 钻螺纹孔 6mm.攻丝 M8-6H 用锥柄阶梯麻花钻，机用丝锥。 （ 6） 拉沟槽 R3选用专用拉刀。 5、 选择量具 本零件属于成批 生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下： （ 1） 选择加工面的量具 用分度值为 0.05mm的游标长尺测量，以及读数值为 0.01mm测量范围 100mm 125mm的外径千分尺。 （ 2） 选择加工孔量具 因为孔的加工精度介于 IT7 IT9之间，可选用读数值 0.01mm 测量范围 50mm 125mm的内径千分尺即可。 （ 3） 选择加工槽所用量具 槽经粗铣、半精铣两次加工。槽宽及槽深的尺寸公差等级为：粗铣时均为 IT14；半精铣时，槽宽为 IT13，槽深为 IT14。故可选用读数值为 0.02mm测量范围 0 150mm的游标卡尺进行测量。 （二） 确定工序尺寸 1、 基准重合时工序尺寸与公差的确定 （ 1） 确定各加工工序的加工余量 （ 2） 从最后工序开始，即从设计尺寸开始到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序余量，得各工序基本尺寸（包括毛坯尺寸）。 (3)除最后工序，其余工序按各自所采用加工方法的加工精度确定工序尺寸公差。 (4)按入体原则标注工序尺寸 2、 工艺尺寸链 尺寸链：将相互关联的尺寸按一定的顺序联接成首尾相接的封闭图形。 工艺尺寸链：由单个零件在工艺过程中形成的有关尺 寸的尺寸链。 尺寸链的组成 （ 1） 环：组成尺寸链的每个尺寸 A1 、 A2、 、 A3 （ 2） 封闭环：在加工过程中间接得到的尺寸 A2。 （ 3） 组成环：在加工过程中直接得到的尺寸 A1 、 A3。 增环：其余各组成环不变，此环增大使封闭环增大者。 减环：其余各组成环不变，此环增大使封闭环减少者。 具体判断：给封闭环任选一个方向，沿此方向转一圈，在每个环上加方向，与封闭环方向相同者为减环，相反者为增环。 3、 特点：寸链必须封闭 ； 尺寸链只有一个封闭环 ； 封闭环的精度低于组成环精度 ； 封闭环随组成环变动而变动 。 4、 作 法：找出封闭环 ， 从封闭环起，按工件表面上关系依次画出组成环，直到尺寸回到封 12 闭环起，形成一个封闭图形，组成尺寸链的组成环环数应是最少的。相接原则，确定增环、减环。 5、 尺寸链基本计算 （ 1） 封闭环的基本尺寸 =各组成环的基本尺寸的代数和 -增环的基本尺寸之和 -减环的基本尺寸之和 （ 2） 封闭环的最大极限尺寸 =所有增环的最大极限尺寸 所有减环的最小极限尺寸 （ 3） 封闭环最小极限尺寸 =所有增环的最小极限尺寸 所有减环的最大极限尺寸 （ 4） 封闭环的上偏差 =所有增环的上偏差之和 所有减环的下偏差之和 （ 5） 封闭环的下偏差 =所有增环的下偏差之和 所有减环的上偏差之和 （ 6） 封闭环的公差 =封闭环的最大极限尺寸 封闭环的最小极限尺寸 =封闭环的上偏差 封闭环的下偏差 =增环的公差之和 +减环的公差之和 =所有组成环的公差之和 6、 偏差确定：一般根据“入体”原则 （ 1）组成环为包容面时，下偏差为 0，上偏差 =公差 （ 2）组成环为被包容面时，上偏差为 0，下偏差 =公差 7、加工的选择 （ 1） 面的加工（所有面） 根据加工长度的为 50mm，毛坯的余量为 4mm，粗加工的量为 2mm。根据机械工艺手册表 2.3-21加工的长度的为 50mm、加工的 宽度为 50mm，经粗加工后的加工余量为 0.5mm。对精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。 （ 2） 孔的加工 1） 32mm. 毛坯为空心，通孔，孔内要求精度介于 IT7 IT8 之间。查机械工艺手册表 2.3-8确定工序尺寸及余量。 钻孔： 31mm. 2z=16.75mm 扩孔： 31.75mm 2z=1.8mm 粗铰： 31.93mm 2z=0.7mm 精铰： 32H7 2） 16mm. 毛坯为实心，不冲孔，孔内要求精度介于 IT7 IT8之间。查机械工艺手册表 2.3-8确定工序尺寸及余量。 钻孔： 15mm. 2z=0.85mm 扩孔： 15.85mm 2z=0.1mm 粗铰： 15.95mm 2z=0.05mm 精铰： 16H7 3） 16mm的孔 13 毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于 IT8 IT9之间。查机械工艺册表 2.3-8确定工序尺寸及余量。 钻孔： 15mm 2z=0.95mm 粗铰： 15.95mm 2z=0.05mm 精铰： 16H8 4） 钻螺纹孔 8mm 毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于 IT8 IT9之间 。查机械工艺 手册表 2.3-8确定工序尺寸及余量。 钻孔： 7.8mm 2z=0.02mm 精铰： 8H7 5） 钻 6mm孔 毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于 IT8 IT9之间。查机械工艺 手册表 2.3-8确定工序尺寸及余量。 钻孔： 5.8mm 2z=0.02mm 六、 确定工序 III切削用量及基本时间 （ 一 ） 工序 III的切削用量 本工序为钻、半精铰，精铰 16mm 的孔。铰刀选用 15.95 的标准高速钢铰刀，r0=0,a0=8 ,kr=5铰孔扩削用量，锪孔倒角 2-1 45 ，采用 45度车刀。 1、 确定进给量 f 根据参考文献三表 10.4-7 查出 f 表 =0.65 1.4.按该表注释取较小进给量，按Z525机床说明书，取 f=0.72。 2、 确定切削速度 v和转速 n 根据表 10.4-39取 V 表 =14.2,切削速度的修正系数可按表 10.4-10查出， kmv=1。 1 5 . 8 1 1 5 3 . 8 92 0 0 . 1 0 4prpaa 故 Kqpv=0.87 故 V表 =14.2 0.87 1=12.35m/min N =01 0 0 0 1 0 0 0 1 2 . 3 5 2 4 8 . 6 / m i n1 5 . 8 1v rd 表 根据 Z525机床说明书选择 n=275r/min.这时实际的铰孔速度 V为： V= 0 1 5 . 8 1 2 7 5 1 3 . 6 5 / m i n1 0 0 0 1 0 0 0dn m 根据以上计算确定切削用量如下： 钻孔： d0=15mm, f=0.3mm/r, n=400r/min, v=18m/min 半精铰： d0=15.85mm, f=0.5mm/r, n=574r/min, v=25.8m/min 精铰： d0=15.95mm, f=0.72mm/r,n=275r/min, v=13.65m/min 14 （二 ） 工序 III的时间计算： 1、 时间定额 （ 1） 定义 : 在一定生产条件下，生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间 。 （ 2） 组成 基本时间 t基：直接改变生产对象的性质，使其成为合格产品或达到工序要求所需时间（包括切入、切出时间） 。 辅助时间 t辅：为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作时间，如装卸工件、启停机床、改变切削用量及进退刀等 。 布置工作地时间 t布置：为使加工正常进行，工人照管工作地 所消耗的时间（包括更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）。 休息和生理需要时间 t休：工人在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所需时间 。 准备终结时间 t准终：工人为了生产一批产品和零部件，进行准备和结束工作所消耗的时间，包括：熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、调整机床、发送成品等 。 （ 3） 单件时间与单件工时定额计算 单件时间： T 单件 = t基 +t 辅 +t布置 +t休 单件工时定额： T定额 = t基 +t辅 +t布置 +t 休 + t准终 /n 式中 t基 基本时间 t辅 辅助时间 t布置 布置工作地时间 t休 休息和生理需要时间 t准终 准备终结时间 n 批量 2、 提高劳动生产效率的方法 （ 1） 缩短基本时间： 1） 提高切削用量 ,主要是进行新型刀具材料的研制和开发或在刀具的几何参数方面深入研究。 碳素工具钢 高速钢 硬质合金 立方氮化硼 人造金刚石 高速磨 弹力磨 砂带磨 2）采用复合工步缩短基本时间：复合工步的几个加工表面的基本时间重叠，从而节约基本时间 。 采用多刀多刃进行加工（如以铣削代替刨削，采用组合刀具等）；采用复合工步，使多个表面加工基本时间重合（如多刀加工，多件加工等）。 （ 2） 缩短辅助时间和辅助时间与基本时间重叠 ： 1) 减少辅助时间 采用先进夹具或自动上、下料装置减少卸工件时间 提高机床操作的机械化、自动化水平、实现集中控制、自动调整与变速地缩短，开、停机床改变切削用量的时间。 15 2）使辅助时间与基本时间重叠 采用可换夹具或可换工作台，在机床外装夹工件，可使装夹工件地时间与基本时间重叠 ；采用转位夹具或转位工作台，可在加工中完成工件的装卸 ； 采用回转夹具或回转工作台进行连续加工 ； 采用在线检测的方法来控制加工过程中的尺寸，使测量时间与基本时间重叠。 （ 3） 缩短布置工作地时间： 主要是减少换刀时间和调刀时间 ； 采用自动换刀装置或快速换刀装置 ； 使用不重磨刀具 ； 采用样板或对刀块对刀 ； 采用新型刀具材料以提高刀具耐用度 。 （ 4） 缩短准备终结时间： 在中小批量生产中采用成组工艺和成组夹具 ； 在数控加工中，采用离线编程及加工过程仿真技术 。 （ 5） 采用先进的工艺方法 在毛坯制造中采用新工艺 ； 采用少无切削工艺 ； 改进加工方法 ； 应用特种加工新工艺 。 3、计算过程 （ 1） 钻孔基本工时： Tm = 12l l l lnf nf 式中， n=400,f=0.3,l=27.5mm,l1=l2=5mm Tm= 2 7 . 5 5 5 0 . 3 1 m i n4 0 0 0 . 3 （ 2） 半精铰基本工时： l1 = 75.275.1)21(452 1585.15)21(2 1 c tgc tg k rdD L=27.5mm,n=530r/min,f=0.5mm,取 l1=3mm, l2=4mm, Tm= 2 7 . 5 3 4 0 . 1 2 6 m i n5 3 0 0 . 5 （ 3） 精铰基本工时： l1 = 77.377.2)21(452 85.1585.15)21(2 1 c tgc tg k rdD 取 l1=4mm, l2=2mm.l=27.5mm Tm= 2 7 . 5 4 2 0 . 1 8 5 m i n2 7 5 0 . 7 七、 夹具设计 经过与老师协商，决定设 计第 III道工序的工装夹具，在给定的零件中，对本序价格的主要要求考虑尺寸 60，由于公差要求较低，因此本步的重点应在加紧的方便与快速性上。 （ 一 ） 定位基准的选择 16 出于定位简单和快速的考虑，选择孔 32mm 和端面为基准定位，侧面加定位销辅助定位，使工件完全定位，再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。 （ 二 ） 切削力和卡紧力计算 本步加工按钻削估算卡紧力，实际效果可以保证可靠的卡紧。 钻削轴向力 ： NdfkCF zfyfFFi 2528802.00.11000 17.00 扭矩 ： MNkfdCTtytztT 68.00 1001.10.180305.0 卡紧力： NFF f 4.82 取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 则实际卡紧力为 F =S1 S2 S3 S4 F=16.77N 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。 （ 三 ） 定位误差分析 本工序采用孔 32 和端面为基准定位，使加工基准和设计基准统一，能很好的保证定位的精度。 一批工件逐个在夹具上定位时，由于工件及定位元件存在公差，使各个工件所占据的位置不完全一致即定位不准确，加工后形成加工尺寸的不一致，形成加工误差。 这种只与工件定位有关 的加工误差，称为定位误差，用 D表示。 定位误差：设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量。 造成定位误差的原因有两个 : 1、 定位基准与设计基准不重合，产生基准不重合误差不。 2、 定位基准与限位基准不重合，产生基准位移误差基（也叫定位副制造不准确误差）。 （ 四 ） 夹具设计及操作的简要说明 夹具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用螺纹卡紧机构 本次设计中还按老师的要求画出了夹具体的零件图，具体结构可参见附图。 结论 根据推动架工艺规程及夹具设计要求，在本设计中制定的工艺规程是比 较合理的，它保证了零件的加工质量，可靠地达到了图纸所提出的技术条件，并尽量提高生产率和降低消耗同时还尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件。同时依据夹具设计原理和相关资料可以了解到该设计中的夹具设计也是合理可行的，该夹具确保了工件的加工质量，不仅工艺性好结构简单而且使用性好、操作省力高效，同时定位及夹紧快速准确，提高了生产率，降低了制造成本。因此，可知此次毕业设计是成功的。 17 参 考 文 献 1徐 灏 .新编机械设计师手册【 M】 .北京：机械工业出版社， 1995. 2胡家秀 .机械零件设计实用手册【 M】 .北京：机械工业出版社 ， 1999. 3李益民 .机械制造工艺设计手册【 M】 .北京：机械工业出版社， 1995. 4刘文剑 ， 曹天河 ， 赵维缘 .夹具工程师手册【 M】 .哈尔滨：黑龙江科学技术出版社， 1987. 5张耀宸 .机械加工工艺设计手册【 M】 .北京：航空工业出版社， 1987. 6金属切削加工工艺人员手册修订组 .金属切削加工工艺人员手册【 M】 .上海：上海 科学技术出版社， 1965. 7 艾兴 ， 肖诗纲 .金属切削用量手册【 M】 .北京机械工业出版社 ， 1996. 8东北重型机械学院 .机床夹具设计手册（第二版）【 M】 .上海：上海科技出版社， 1988. 9刘文剑 .夹具工程师手册【 M】 .哈尔滨：黑龙江科技出版社， 1987. 10杨黎明 .机床夹具设计手册【 M】 .北京：国防工业出版社， 1996. 18 致 谢 首先感谢母校，是她给我一个难得的学习机会，让我在即将毕业之际学到了很多知识，经过这几个月的紧张的毕业设计，使我在理论和动手能力上都有了进一步的提高。 我的毕业设计主要在刘 老师指导下 ,让我对所学的知识进行系统性的复习 ,并根据写作要求查阅有关资料。在设计过程中受到刘 老师 无微不至的关心与耐心指导，使我的毕业设计得以顺利的进展。在刘 老师帮助下我解决了很多以前解决不了的问题 ,在此我向您表示衷心的感谢！同时也要感谢各位老师和同学，是你们让我的学习和生活充满乐趣，感谢你们！谢谢 ! 作为一名即将完成学业，离开学校生活的我，我要感谢母校，是她给我创造了一个学习的机会，创造了美好的学习生活环境，让我在这里学到了很多知识；感谢各位老师，是他（她）们传授给我的知识；感谢各位同学和朋友，是他们让我的学习和生活充满乐趣，感谢你们！ 经过这次设计，提高了我很多的能力，比如实验水平、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等。在这期间凝结了很多人的心血，在此表示衷心的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。 在设计期间 老师帮助我收集文献资料，理清设计思路，指导实验方法，提出有效的改 进方案。导师渊博的知识、严谨的教风、诲人不倦的态度和学术上精益求精的精神使我受益终生。 19 附录： 中文： 一、 我国数控系统的发展史 1、 我国从 1958 年起，由一批科研院所，高等学校和少数机床厂起步进行数控系统的研制和开发。由于受到当时国产电子元器件水平低，部门经济等的制约，未能取得较大的发展。 2、 在改革开放后，我国数控技术才逐步取得实质性的发展。经过“六五 (81-85 年 )的引进国外技术，“七五” (86-90 年 )的消化吸收和“八五” (91一 -95 年 )国家组织的科技攻关，才使得我国的数控技术有了质的飞跃，当时通过国家攻关验收和鉴定的产品包括北京珠峰公司的中华 I 型，华中数控公司的华中 I 型和沈阳高档数控国家工程研究中心的蓝天I 型，以及其他通过“国家机床质量监督测试中心”测试合格的国产数控系统如南京四开公司的产品。 3、 我国数控机床制造业在 80 年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在 90 年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条 时期，那时生产能力降到 50%，库存超过 4 个月。从 1 9 9 5 年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在 1 9 9 9 年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。 二、数控车的工艺与工装削 阅读： 13