WD-400型挖掘机的支座加工工艺及其工装设计论文.doc

WD-400型挖掘机支座加工工艺及其工装设计学生姓名： 学生学号： 院（系）： 机械工程学院 二一五年五月摘 要工艺学是以研究机械加工工艺技术和夹具设计为主技术学科，具有很强的实践性，要求学习过程中应紧密联系生产实践，同时它又具有很强的综合性，本次毕业设计课题为WD-400型挖掘机支座的加工工艺及其工装设计，根据该课题设计要求，对其支座零件进行了详细的几何结构、功能、尺寸技术要求分析，确定了零件的毛坯尺寸、定位基准、加工内容和加工方案，拟订了支座零件的加工工艺路线，详细编制了工艺规程。另外对零件的偏差、加工余量和切削用量及基本工时等工艺参数进行了选择与计算，完成了支座零件的加工工艺设计和工装设计。本次设计了铣零件两端面和镗孔130的专用夹具，并对加工零件的刀具和机床进行了选择，也对切削力、夹紧力、夹具的定位误差和精度进行了计算与分析，绘制了夹具装配图和部分零件图。经校核验算所设计夹具满足要求。关键词：挖掘机支座；机械加工工艺；夹具设计 ABSTRCT WD - 400 type excavator bearings processing technology and equipment design, according to the design requirements, the subject of the pedestal part has carried on the detailed technical analysis, combined with the actual processing equipment on the structure design, determine the content of the blank size, the locating datum, the processing parts and processing plan, and formulate the processing craft route, compiled the procedure in detail. Deviation of parts, machining allowance, and cutting parameter and basic man-hour quota of process parameters such as the selection and calculation, completed the process design of bearing parts. Hole design of end face milling parts and car phi 130 special fixture, and the selection of the cutter and lathe bed processing parts, also on the cutting force, clamping force, the fixture positioning error and precision of calculation and analysis, completed the tooling/fixture design. After checking the fixture design to meet the design requirements.Keywords: Excavator bearing；machinery processing；tooling design目 录摘 要IABSTRCTII1 绪 论11.1课题研究内容11.2课题研究背景11.2.1WD-400挖掘机背景11.2.2工艺及装夹背景21.3设计面临的问题31.4本课题的研究意义及研究方法32 WD-400挖掘机支座加工工艺规程的制定52.1 工艺审查与毛坯选择52.1.1 零件的作用52.1.2 零件的工艺性分析52.2 毛坯选择62.2.1确定毛坯种类62.2.2毛坯形状及尺寸72.3 基准面的选择72.3.1粗基准选择72.3.2 精基准的选择72.4机械加工余量和公差82.5 制定工艺路线83 零件加工工序设计103.1 工序1 毛坯选择103.2工序2 毛坯热处理103.3工序3 铣下端面103.3.1机床的选择103.3.2 工艺装备的选择103.3.3 加工余量的确定103.3.4切削用量及基本时间的确定113.4工序4 粗铣220两端面113.4.1机床的选择113.4.2 工艺装备的选择123.4.3 加工余量的确定123.4.4切削用量及基本时间的确定123.5 工序5粗镗130孔123.5.1机床的选择133.5.2 工艺装备的选择133.5.3 加工余量的确定133.5.4切削用量及基本时间的确定133.6 工序6 粗车130孔两端倒角143.6.1机床的选择143.6.2 工艺装备的选择153.6.3 加工余量的确定153.6.4切削用量及基本时间的确定153.7 工序7 精铣220两端面153.7.1机床的选择163.7.2 工艺装备的选择163.7.3 加工余量的确定163.7.4切削用量及基本时间的确定163.8工序8 精镗130孔173.8.1机床的选择173.8.2 工艺装备的选择173.8.3 加工余量的确定173.8.4切削用量及基本时间的确定173.9 工序9铣宽76mm槽183.9.1机床的选择183.9.2 工艺装备的选择183.9.3 加工余量的确定183.9.4切削用量及基本时间的确定183.10 工序10 检验194 铣下底面夹具设计204.1 问题的提出204.2 定位方案20图4.1铣下底面定位方案214.3 夹紧方案214.4 切削力及夹紧力计算214.5 定位误差分析234.6 夹具的使用及操作简要说明245 镗孔夹具设计255.1 问题的提出255.2 定位方案255.3 夹紧方案265.4 切削力及夹紧力计算275.5 定位误差分析285.6 夹具的使用及操作简要说明29结 论30附 录32致 谢331 绪 论1.1课题研究内容本课题设计的主要研究内容是对挖掘机支座进行研究设计。其中主要包括对支座进行详细的工艺分析以及支座的加工工艺路线、加工工序及其夹具的设计。根据零件的形状及其加工工序绘制其夹具装配图。从而绘制各相关非标准零件的零件图。在机械制造中，为完成需要的加工工序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具。利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废品，可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。夹具设计的基础理论一个好的机床夹具，首先要保证能加工出合格的产品。为此，所设计的夹具首先应满足以下两项要求：第一，在未受外力作用时，加工件对刀具和机床应保持正确的位置，即加工件应有正确的定位。第二，在加工过程中，作用于加工件上的各种外力，不应当破坏加工件原有的正确定位，即对加工件应有正确的夹紧。11.2课题研究背景1.2.1WD-400挖掘机背景 在国民经济各主要部门的发展中，土方工作占着极其重要的地位。土方工作是指一种建筑施工过程，包括土壤的挖掘、运输以及堆积到指定的地点，有时还需要加以平整和压实。土方工作的目的是建造土工建筑物，或为其他材料造成的工程建筑物准备基础，或是挖掉无用的土层，为开采矿物作准备，以及建造运河、沟渠、管道等。 土方工作是工业建设、动力建设、运输建设，市政建设及采矿工程中的重要组成部分，在灌溉、排水及运河工程中，都有大量的土方工作。 在现代化军事工程中，尤其在战时，土方工作量是非常惊人的。矿物和建筑材料本身的露天采掘，虽不能称为土方工作，但是它的工艺过程和土方工作非常类似，工作量亦很大。2各国挖掘机的发展，因其社会状态、工业技术基础、矿藏地质条件的不同而不同，各有其特点。现在从挖掘机的斗容量、品种、产量、结构，控制、材料及新技术应用等儿方面加以比较说明。 从挖掘机的品种看，六十年代以来，品种发展较快，产品更新周期缩短到34年。由于采用了电子计算机，使挖掘机更新周期缩短到1年或者几个月。 目前斗容量从0.01m3建筑用微型挖掘机到斗容量为168m3的矿用拉铲，其中品种繁多。十几年来国外挖掘机品种增加约1015倍。全世界已有250家公司制造，约有600种不同规格、用途的挖掘机。31.2.2工艺及装夹背景 在现代的生产中，为了满足日益竞争激烈的市场，因此对夹具的改进必不可少，所以这就存在着对夹具不断的更新。制造业是国民经济的基础，随着以计算机技术为主导的现代科学技术迅速发展，以“时间驱动”为特征的市场竞争、产品更新换代的加快、商品需求的多样化、用户素质的提高等因素使制造业面临着巨大的挑战，特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工就出现了一些问题，在现阶段像后钢板弹簧吊耳类的加工还没达到现代自动化的水平4。在现代的中小批量生产中，它的加工工艺还需人工画线的方法来保证其加工精度，而对工件的装夹也是通过人工的方法进行的。因此我国对后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还处于效率低、成本高的阶段。从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具设计制造是处于国际一流水平。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的央具，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。5由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，随着我国加入WTO和制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前景。随着机械工业的快速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具的设计制造提出更高的要求。特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。6 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 （1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本7。 （2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；以及用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。 （3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。 常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高8。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。 （4）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。1.3设计面临的问题在设计中，需要对零件加工工艺方案分析和夹具进行设计，在确定加工工艺方案时，可能会出现工艺路线的不合理，甚至出现不能保证加工所要求达到的精度。在进行夹具设计时，可能因定位基准选择不合理，出现过定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保证。在选择夹紧机构时由于机构的大小，尺寸等不合理，而达不到夹紧的目的，也可能因夹紧力作用点或作用面的位置不合理而使工件产生翻转。所以在设计过程中应制订多套方案，以供比较选择最优，同时还要多请教指导老师和同学，并多查阅相关的书籍来尽可能好的完成设计。1.4本课题的研究意义及研究方法挖掘机具有多品种、多功能及高效等特点。在减轻人们繁重的体力劳动、保证工程质量、加快建设速度等方面十分重要的作用。机器作业过程中承受复杂的交变载荷作业，高温，高压和高速等越来越复杂和恶劣的作业环境也使得机器在工作时所承受的应力越来越高，支座是挖掘机中一个重要的零件，有必要对挖掘机支座进行工装设计。本课题研究方法主要有：1） 市场调研，查阅相关文献，充分了解挖掘机支座及其加工工艺和工装设计。2） 运用经验总结法总结出前人对挖掘机支座加工工艺及工装设计的研究成果。完成本课题总体设计方案并绘制相应装配图，零件图以及相关工艺编制，制作工序卡。3） 与老师交流，与同学积极讨论相互了解研究进度，分享成果和经验，便于改进自己的毕业设计。4） 查阅相关资料以及老师指导，将自己的整个毕业设计进行全面的检查，修改其中的错误和不足并完成设计。通过这次设计，充分体现从课本到操作，从理论到实际的完美跨越与结合。培养了编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力。 也锻炼了自己的分析问题、解决问题的能力，这会对从学校到社会完美跨越起到至关重要的作用。2 WD-400挖掘机支座加工工艺规程的制定2.1 工艺审查与毛坯选择2.1.1 零件的作用本次设计的支座如图2.1所示，图2.1 挖掘机支座零件图支座的作用：传递上部结构的支承反力，和起支撑作用。2.1.2 零件的工艺性分析审查各项技术要求和审查零件结构工艺性，在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。工艺分析一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。 该零件为大量生产的小型零件，在生产时要注意零件的：1应便于装夹 零件的结构应便于加工时的定位和夹紧，装夹次数要少。2应便于加工 零件的结构应尽量采用标准化数值，以便使用标准化刀具和量具。同时还注意退刀和进刀，易于保证加工精度要求，减少加工面积及难加工表面等。支座的工艺有2组加工面的分别为1）以下端面为基准的加工面，这组加工面包括左右端面和130的孔。2）一个是以130孔为基准的加工面，这个主要是其他的端面。2.2 毛坯选择在制定零件机械加工工艺规程前，还要选择毛坯类型及制造方法、确定毛坯精度。零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量，在很大程度上与毛坯有关，所以正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。2.2.1确定毛坯种类确定毛坯包括选择毛坯类型及其制造方法。毛坯类型有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等。确定毛坯时要考虑下列因素： 1）零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如，材料是铸铁，就选铸造毛坯；材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件；当力学性能要求较低时，可选型材或铸钢。2）零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯，常用铸造方法。薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法。3）生产类型。大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。如铸件应采用金属模机器造型或精密铸造；锻件应采用模锻、冷轧和冷拉型材等。单件小批生产则应采用木模手工造型或自由锻。4）生产条件。确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时，应积极组织地区专业化生产，统一供应毛坯。5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快。例如，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益增加。应用这些方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。8支座零件的材料ZG35，由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2.2毛坯形状及尺寸毛坯的形状及尺寸，毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之差称为毛坯余量。铸件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸之差称为铸件尺寸公差。毛坯余量与毛坯的尺寸、部位及形状有关。 2.3 基准面的选择2.3.1粗基准选择粗基准选择应该满足以下要求：（1）粗基准的选择应该以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为多次使用粗基准会叠加误差，难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取下端面为定位基准，利用V型块为定位元件。2.3.2 精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为粗基准。2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为粗基准。3)为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要的表面为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。4)为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单，操作方便。5)粗基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一粗基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。以130孔为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。2.4机械加工余量和公差支座材料为ZG35，砂型铸造毛坯表2.1 机械加工余量加工对象基本尺寸加工余量等级加工余量下端面30J7.5宽76mm槽76J7.5220两端面49J5.5130孔130J6.5表2.2 尺寸公差加工对象毛坯尺寸尺寸公差等级尺寸公差下端面37.5137宽76mm槽68.5139220两端面54.5138130孔123.513102.5 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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能得到合理的保证。通过分析虑零件的技术要求，支座零件130mm孔和其220mm两端面精度较高，制定以下两种工艺方案如表2.1和表2.2所示，表2.3 支座加工工艺路线方案一1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4铣粗铣220两端面5镗粗镗130孔6车粗车130孔的倒角7铣精铣220两端面8镗精镗130孔9铣铣宽76mm槽10检验检验11入库入库表2.3 支座加工工艺路线方案二1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4铣粗铣220两端面5车粗镗130孔6车粗车130孔的倒角7铣铣宽76mm槽8检验检验9入库入库工艺方案一和方案二的区别在于方案二没有精铣220两端面和精镗130孔的工序，而方案一有粗加工和精加工，可以更好的保证加工精度要求和位置度要求。综合考虑我们选择方案一，如表2.1所示。3 零件加工工序设计3.1 工序1 毛坯选择铸造。支座零件的材料ZG35，由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，既能保证铸件的尺寸要求，又能提高生产率和保证加工精度。3.2工序2 毛坯热处理时效处理。时效是为了消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。一般铸件可在粗加工之后进行一次失效处理，也可放在粗加工之前进行。此支座精度有一定要求故可安排多次失效处理。3.3工序3 铣下端面设计内容：以外圆为基准铣下端面3.3.1机床的选择因为本工序铣下平面且加工精度不高，为节约生产成本，所以选择卧式铣床X63t，该铣床的参数如表3.1所示，表3.1 x63t铣床的参数工作台尺寸长宽2000 mm400 mmT型槽数目3T型槽宽度18 mm最大负荷800 Kg机床外形尺寸长宽高2556 mm2159 mm1770 mmX向（工作台纵向（手动/机动）1500 mm/1400 mmY向（滑座横向（手动/机动）315 mm/300 mmZ向（升降台锤向（手动/机动）380 mm/ 360mm3.3.2 工艺装备的选择1）工装夹具：挡销2）刀具；端铣刀刀具材料：高速钢 3）量具；游标卡尺3.3.3 加工余量的确定铣下端面 加工余量Z=7.53.3.4切削用量及基本时间的确定1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2） 决定每次进给量及切削速度 根据X63t型铣床说明书，其主电机功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则 式（3.1）按机床标准选取1500 式（3.2）当1500r/min时 式（3.3）按机床标准选取3）计算工时切削工时：，则机动工时为 式（3.4）3.4工序4 粗铣220两端面设计内容：以外圆为基准粗铣220两端面3.4.1机床的选择因为本工序粗铣220两端面，为节约生产成本，所以选择卧式铣床X63t，该铣床的参数如表3.1所示.3.4.2 工艺装备的选择1）工装夹具：挡销2）刀具 端铣刀刀具材料：高速钢 3）量具 游标卡尺3.4.3 加工余量的确定粗铣220两端面 加工余量 Z=43.4.4切削用量及基本时间的确定1. 选择刀具根据机械加工工艺手册9，刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2） 决定每次进给量及切削速度 根据X63t型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则 式（3.5）按机床标准选取1180 式（3.6）当1180r/min时 式（3.7） 按机床标准选取3）计算工时切削工时：，则机动工时为 式（3.8）3.5 工序5粗镗130孔设计内容：以底面为基准粗镗130孔3.5.1机床的选择因为本工序只要粗镗130孔，为节约生产成本，所以选择普通卧式镗床T611，该镗床的参数如表3.2所示，表3.2 镗床的参数机床外形尺寸：5070x2270x2755加工最大孔径（mm)：240主轴最大轴向移动距离(mm):600工作台最大移动距离（mm）:纵向1225，横向850主轴中心线至工作台距离（mm）：最小30，最大800主轴箱升降行程（mm）：18主轴转速级数：正转24级转24级主轴转速范围：201000主电动机功率（千瓦）：7.5KW主电动机转速（mm/r）： 1500、3000主轴箱升降行程（mm)：7553.5.2 工艺装备的选择1）工装夹具：定位销2）刀具 镗刀刀具材料：高速钢 3）量具 游标卡尺，通规、尺规3.5.3 加工余量的确定粗镗130孔 粗镗余量Z=4.5mm3.5.4切削用量及基本时间的确定1) 切削深度 单边余量为Z=2.25mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度 式（3.9）其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=135m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 1245r/min 式（3.10）根据机械加工工艺手册表3.1-41镗床主轴转速，现选取=1000r/min。所以实际切削速度= 式（3.11） 5) 切削工时， t=i ;其中l=25mm; =4mm; =0mm; t=i=x2=0.04(min) 式（3.12）3.6 工序6 粗车130孔两端倒角设计内容：以底面为基准粗车130孔两端倒角3.6.1机床的选择因为本工序只要粗车130孔两端倒角，为节约生产成本，所以选择普通车床CA6140，该车床的参数如表3.3，表3.3 车床的参数机床外形尺寸：2418x1000x1190加工最大直径（mm)：在床身上400，在刀架上210棒料(mm):48加工最大长度（mm）:650、900、1400、1900中心距（mm）：750、1000、1500、2000主轴莫式锥度：5号主轴转速级数：正转24级转24级主轴转速范围：正转141580反转101400主电动机功率（千瓦）：7.5KW主轴每转刀架进给量（mm/r）： 纵向0.081.95，横向0.040.79刀架最大移动距离（mm)：100刀架最大横向行程（mm)：260刀架最大纵向行程（mm）：650、900、1400、1900刀架纵向及横向进给量级数：35刀架最大回转角度：603.6.2 工艺装备的选择1）工装夹具：定位销2）刀具 内孔车刀刀具材料：高速钢 3）量具 游标卡尺，通规、尺规3.6.3 加工余量的确定粗车130孔两端倒角 Z=2mm3.6.4切削用量及基本时间的确定1) 切削深度 单边余量为Z=1mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.81mm/r3) 计算切削速度 式（3.13）其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=135m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 1245r/min 式（3.14）根据机械加工工艺手册表3.1-18车床主轴转速，现选取=1400r/min。所以实际切削速度= 式（3.15） 5) 切削加工时， t=i ;其中l=25mm; =4mm; =0mm; t=i=x2=0.1(min) 式（3.16）3.7 工序7 精铣220两端面设计内容：以下端面为基准精铣220两端面3.7.1机床的选择因为本工序精铣220两端面，为节约生产成本，所以选择立式铣床X63t，该铣床的参数如表3.1所示。3.7.2 工艺装备的选择1）工装夹具：定位销2）刀具 端铣刀刀具材料：高速钢 3）量具 游标卡尺3.7.3 加工余量的确定精铣220两端面 Z=1.53.7.4切削用量及基本时间的确定选择刀具刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则2） 决定每次进给量及切削速度 根据X63t型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则 式（3.17）按机床标准选取600 式（3.18）当600r/min时 式（3.19）按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 式（3.20）3.8工序8 精镗130孔设计内容：以下端面为基准精镗130孔3.8.1机床的选择因为本工序只要精镗130孔，为节约生产成本，所以选择普通卧式镗床T611，该镗床的参数如表3.2所示。3.8.2 工艺装备的选择1） 工装夹具：定位销 2）刀具 硬质合金镗刀刀具材料：高速钢 3）量具 游标卡尺，通规、尺规3.8.3 加工余量的确定精车130孔 Z=2mm3.8.4切削用量及基本时间的确定1) 切削深度 单边余量为Z=1mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度 式（3.21）其中：=104, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=30m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 382r/min 式（3.22）与382r/min相近的机床转速为400r/min。现选取=400r/min。所以实际切削速度= 5) 切削加工时， t=i ;其中l=19mm; =4mm; =0mm; t=i=0.059(min) 式（3.23）3.9 工序9铣宽76mm槽设计内容：以下端面为基铣宽76mm槽3.9.1机床的选择因为本工序铣宽76mm槽，为节约生产成本，所以选择立式铣床X51，该铣床的参数如表3.4所示。表3.4 X51参数最大铣削高度 120mm工作台尺寸 1030*670mm刀轴直径 35mm刀轴转速10000rmin安装功率 4.0kw3.9.2 工艺装备的选择1）工装夹具：定位销2）刀具 端铣刀刀具材料：高速钢 3）量具 游标卡尺3.9.3 加工余量的确定铣宽76mm槽 Z=7.53.9.4切削用量及基本时间的确定选择刀具1.刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则 式（3.24）按机床标准选取300 当300r/min时 式（3.25）按机床标准选3） 计算工时切削工时： ，则机动工时为 min 式（3.26）3.10 工序10 检验检验前面所有工序设计的合理性和正确性，经检验工序都合理且正确。4 铣下底面夹具设计夹具是机械加工中一个重要的工艺装备。在大批量生产中采用特定夹具安装，这样可以提高生产效率，保证加工质量和降低生产成本。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。首先设计了第3道工序铣下底面铣床夹具。4.1 问题的提出 本夹具设计是用来铣下底面。在机械加工过程中，为了保证加工精度到达要求，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。本夹具用于铣下底面，本道工序加工精度要求较高，因此，需考虑如何提高生产效率上，精度还应予着重考虑。在加工本道工序时，除了要满足技术要求外，还应该提高加工效率，降低劳动强度。除此之外本道工序的还应考虑夹具紧的方便与快速性。4.2 定位方案为了保证工件加工达到技术要求，必须使工件相对道具和机床处于正确的加工位置。对单个工件来说，就是使工件准确占据定位元件所规定的位置；而对一批逐次放入夹具的工件来说，则是使同一批工件在夹具中占据正确的位置。工件的定位是夹具设计中的关键技术问题之一。9定位基准的选择定位基准是指在加工中用作工件定位的基准。拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准10。此道工序后面还有精加工，因此本次镗孔没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高选工精度。我们采用外圆和侧面为定位基准。 经过仔细分析，夹具的定位方式采用一个V型块限制两个自由度，两个支撑板限制三个自由度，再加一个支撑钉限制一个自由度，实现定位的准确可靠。图4.1铣下底面定位方案4.3 夹紧方案 机械加工过程中，为保证工件定位时所确定的正确加工位置，防止工件在切削力、惯性力、离心力及重力等外力作用下发生位移和振动，以保证加工质量和生产安全，就必须在机床夹具上采用夹紧装置将工件夹紧。因此夹紧装置的合理、可靠和安全性，对工件加工的技术和经济效益有重大的影响。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装置称为夹紧装置。夹紧装置的要求夹紧装置的设计和选用是否正确合理，对于保证加工质量、提高生产率、减轻工人劳动强度有很大的影响。为此，对夹紧装置的设计提出了 基本要求：（1） 夹紧力应有助于定位，而不应该破坏定位。（2） 夹紧力的大小能保证加工过程中工件不发生位移和振动，并能在一定范围内调节。（3） 工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不应超过允许的范围。（4） 应有足够的夹紧行程，要有一定的自锁功能。（5） 夹紧结构应紧凑、动作灵活，制造、操作、维护方便，省力、安全，并有足够的强度和刚度。综上所述，我们采用外圆和侧面为定位基准，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。4.4 切削力及夹紧力计算 确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获得良好的效益。1. 夹紧力方向的确定（1）夹紧力方向应垂直于主要定位基准面（2）夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致2. 夹紧力作用点的选择（1）应能够保持工件定位稳定可靠，在夹紧过程中不会引起工件产生位移或偏转。（2）应尽量避免或减少工件的夹紧变形（3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位3. 夹紧力大小的估算（1）首先假设系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态。（2）常规情况下，只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切削力（矩）用切削原理公式计算。（3）对重型工件应考虑工件重力的影响。在工件做高速运动场合，必须计入惯性力。（4）分析对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡方程计算此状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力（5）将计算夹紧力再乘以K，即得实际夹紧力。K为总安全系数，K=K0K1K2K3各种因素的安全系数可查表2-3，一般K=1.52.5；当夹紧力与切削力相反时，K=2.53 。（1）刀具： 采用端铣刀 190mm z=24机床： x63t立式铣床 由3 所列公式 得 式（5.1）查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 式（5.2）夹紧螺钉： 公称直径d=12mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 式（5.3）极限应力幅： 式（5.4）许用应力幅： 式（5.5）螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力4.5 定位误差分析 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定