毕业设计说明书(周瑜工艺及夹具).doc

机 械 技 术 学 院毕 业 设 计 论 文S501底座加工工艺编制与铣两斜面工装设计学生姓名： 周 瑜 指导教师： 吴慧媛/邓坤松 教师职称： 讲师/工程师 所在班级 机制10531 所在专业 机械制造与自动化 论文提交日期 2008年5月6日 论文答辩日期 2008年5月7日答辩委员会主任 孙燕华 主答辩人 范祖贤 机 械 技 术 系2008年4月11日无锡职业技术学院毕业实践任务书课 题 名 称 S501底座加工工艺编制与铣两斜面工装设计 指 导 教 师 吴 慧 媛 职 称 讲师/工程师 指 导 教 师 邓坤松（无锡加肯工具公司） 职 称 工程师 专 业 名 称 机械制造与自动化 班 级 机制10531 学 生 姓 名 周 瑜 学 号 42 课题需要完成的任务：1绘制底座零件图与零件毛坯图各一张；2编制底座零件加工工艺文件（工艺过程卡、工艺卡及工序卡）；3绘制夹具装配总图及全套夹具非标准零件图；4编写设计说明书（说明：课题来源介绍、零件结构、功用、工艺设计思路、夹具的设计思路、使用情况、总结毕业设计过程）；5专外翻译。 课题计划：1. 2月20日2月23日：（第一周）布置课题，收集相关资料；22月24日3月8日：（第二第三周）：工艺规程设计，编制工艺文件；33月9日3月30日（第四第六周）：工装设计；43月31日4月7日：（第七周）：编制说明书及专外翻译；5. 4月8日11日（第八周）： 准备毕业答辩计划答辩时间： 2008年4月9日 机械技术 系（部、分院）2008 年 2 月 22 日前 言毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、专业基础课以及全部的专业课之后进行的。这是一次利用我们所学的理论知识解决简单工程实验项目的设计训练,是教学过程中最终阶段的重要的实践性环节，是学习深化与升华的重要过程，是对学生学习、研究与实践成果的全面总结，也是对学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面了解。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己所学的理论知识进行一次综合应用，在教师的指导下，运用以前学过的理论知识，独立完成一项较为完整的机械加工工艺的技术设计工作和改造工作，或者掌握撰写与专业技术相关的论文、调研报告的一般程序和方法，完成接受一次技术工作的基础训练。通过毕业设计，对学习进行一次理论联系实际、分析问题和解决问题能力的全面考核。从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，并希望通过课程设计能养成一种严谨、务实、求真的工作态度，为今后的工作打下一个良好的基础。由于能力有限，设计中尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正！目 录摘要 5第1章 序言 6 1.1 S501底座的应用特点及工作原理 7 1.2 S501底座的三种加工方法 7 1.3 S501底座的加工操作规范 8第2章 S501底座的工艺工装设计 92.1 确定毛坯的制造形式及其工艺过程 92.2 定位基准的选择112.3 拟定工艺路线132.4 工艺方案的比较与分析17 2.5 S501底座加工工艺在实际生产中的应用 19第3章 底座加工尺寸的确定及计算20 3.1 底座加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 20 3.2 切削用量及工时定额的确定 21第4章 加工设备的确定 254.1 锯床的确定 254.2 冲床的确定 254.3 铣床的确定 264.4 钻床的确定 26第5章 底座铣夹具设计27 5.1 夹具的功用及组成 27 5.2 夹具定位基准的选择及定位误差的分析 28 5.3 切削力及夹紧力的分析 305.4 夹具在实际生产中的应用 31结束语 33致谢 34参考文献 35S501底座加工工艺编制与铣两斜面工装设计摘要：随着社会的发展及人们生活普遍提高，一些简单、新型、效率高的产品逐步被人们所用。本文介绍的气钉枪就是常见的一种。它具有家庭用、专业级、工业级几类，无论是在工程上还是日常生活中都带来了很大的方便。文章详细地分析了钉枪底座部分的工艺、工装设计及其主要用途。系统地说明了主要夹具的设计及应用，针对钉枪底座的结构、用途进行改造设计，并说明了在钉枪应用中起到的重要作用及以后的发展动向。关键词：气钉枪，底座，夹具，工艺工装The process planning of S501 base frame andfixture design of milling its two inclined planesAbstract: With the development of society and the general improvement of peoples lives, some simple, new, highly efficient products Gradually being used by the people. Gas nail is a common nail. It is family, professional, industrial categories, whether in the projects or in daily life have brought great convenience. The article detailed analysis of the nail-end Block, part of the process, tooling design and its main purpose. Systematic description of the main folder rule of the design and application, Nail-base for the structure, purpose to transform the design, and explains the application of a nail in the importance for with the development trend and beyond. Key words: Gas nail；base ；clamp； Process Equipment第1章 序言气钉枪对现代人来说，已不再陌生。它的出现对社会许多行业都带来惊喜，不仅方便，更大大地提高了生产效率。广泛用于家具制造业,室内装潢业,木器制造厂，木结构房屋制作,就目前而言几乎所有的地方都有这种产品在使用,其中欧美市场最为流行通用这类产品。当然钉枪的制作也具有一定的技术含量，其中钉枪底座的设计加工就是一个比较烦琐和需考虑到各个细节问题的环节。除了涉及到装配问题外，还要保证钉枪在应用过程中的可靠性，准确性。本设计课题中涉及到的S501气钉枪是我实习公司（无锡加肯工具有限公司）生产众产品中的一种，文中介绍到的S501气钉枪底座（S501底座）是气钉枪上重要的零部件之一。在我实习这段时间里所遇到的问题当中，S501底座的加工就是一个难题，这也是之后底座要委外加工的原因所在，其实在类似的产品当中也存在这种问题（例如：S502气钉枪底座）。在实际生产当中，S501底座的加工工序虽不多，但考虑到生产效率及成本，一些加工工艺过程就不是很完善（例如：夹具的不完善）。这些都会是造成零件加工不良率增加的原因，而其不良率主要表现在一些重要尺寸、角度不符合生产需求。因为底座的材料是铝合金，在加工过程中，较大的切削力会使工件出现变形；夹具的不完善或人员操作的不规范会出现让刀现象，这样就不能准确的保证工件的尺寸、孔位及角度，从而造成底座在与手柄、射嘴装配时出现断差或者不能与之配合等现象。图1.1 底座与射嘴的配合从外观方面讲，出现断差会使整把枪看起来不美观；而从功能上讲，轻则会影响钉枪寿命，重则会出现卡钉、漏钉等现象。所以在本课题中，我将会把我在学校所学的知识应用到实际生产当中，绘出并编制一套较之可行的夹具和加工方案。以下将对此一一进行介绍。 图1. 2 底座与手柄的连接11 S501底座的应用特点及工作原理S501底座具有装钉、导钉的作用。在使用前，先将钉子装入底座，正常状态下，阻钉簧片挡住钉子，同时推动动钉子向前至底座端部与射嘴配合处，此时通入气体，撞针组件在高压气体的推动下撞击从底座中弹出的钉子，使之射出。12 S501底座的三种加工方法（1）、用挤压成型的原材料将其加工成底座的毛坯后，先把毛坯放置锯床上，将其锯成与成品底座尺寸略大的尺寸（保留一定的加工余量），然后再拿到铣床上铣端面。再到钻床上钻孔，最后到锯床上锯斜面角度。（2）、用挤压成型的原材料将其加工成底座的毛坯后，先把毛坯放置锯床上，将其锯成与成品底座尺寸略大的尺寸（保留一定的加工余量），然后再拿到铣床上铣端面。再到锯床上锯斜面角度，最后再到钻床上钻孔。（3）、用挤压成型的原材料将其加工成底座的毛坯后，先把毛坯放置锯床上，将其锯成与成品底座尺寸略大的尺寸（保留一定的加工余量），然后再拿到锯床上锯斜角并留适当余量，再拿到铣床上精铣斜角,最后再到钻床上钻孔。用这三种方法加工完毕后，就剩最后一道工序：阳极处理。13 S501底座的加工操作规范 在生产过程中,操作人员必须明白底座的加工工序。从毛坯到成品，必须每个流程按生产规范动作，工件要装夹到位。特别要注意，加工过程中，装夹在夹具上的S501底座，在进行锯削铣削时，很容易出现让刀、变形等现象。第2章 S501底座的的工艺工装设计 在设计底座之前，首先要考虑钉枪的机型。也就是说，每种不同规格的钉枪在与之配合的底座上都有不同的结构和尺寸要求。在确定这些以后，再进步考虑加工前的毛坯制造形式，定位基准的选择，工艺路线的拟定及机械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸等。经过一步步有序的设计路线，方能对底座的工艺有个完整的剖析和了解。21 确定毛坯的制造形式及其工艺过程型号不同的气钉枪对底座的要求也是有区别的。S501钉枪（如图2.1.1）一般适用于较厚的材料，故钉子长约113mm左右。还有考虑到特殊情况，如高空作业中，为保证操作员在作业过程中的方便性，故底座最好有一定的容量用来装钉，省时又提高了效率。这些方面就决定了底座的体积。简而言之，钉子的大小及多少决定了底座的形状。 图2.1 S501气钉枪S501底座在气钉枪整个结构中起装钉、导钉的作用。首先务必得选好底座毛坯的材料。选择一种材料既要保证它的硬度，易加工，还有阳极后的表面颜色质量。比较各种材质，为加强底座的可靠性，选择铝合金作为毛坯材料较好。因为铝合金在高温下，比铜合金更易氧化和吸气，同时尺寸比较精确，表面也比较光滑。由于底座的生产批量较大，考虑到合格率和报废率，且底座轮廓尺寸不大，故可以采用挤压成型。这对于提高生产效率、保证加工质量是很有利的。毛坯形成的工艺过程：首先把铝锭放入熔炉进行加热，等加热到600800再进行保温。然后导入型腔模，逐渐进行热挤压成型，通过一定的时效处理，最后对成型件使用风冷。风冷结束以后，再进行切头、切尾，截下可用的部分。整个过程也就是所谓的挤压成型。这种方法的好处就是：（1）可以形成并能控制金属的纤维方向使其沿着零件轮廓更合理地分布，提高零件的使用性能。（2）挤压过程中底座的尺寸精度和表面粗糙度已接近或达到成品零件的要求，只需少量切削加工和冲、钻孔即可得到底座成品，这样减少金属加工损耗，节约材料。（3）挤压有较高的劳动生产率。成型后的形状如图2. 2（a,b）所示。图2. 2 S501底座毛坯（a）图2. 2 S501底座毛坯（b）22 定位基准的选择机械加工时，为使工件的被加工表面获得规定的尺寸和位置精度要求，必须使工件在机床或夹具中占有某一正确的位置，这个过程称为定位。在工件的设计、制造和装配过程中，必须根据一些指定的点、线或面，来确定另一些点、线或面的位置。按照作用不同，基准可分为设计基准和工艺基准两类。设计基准是指零件设计图纸上标注尺寸所根据的点、线或面。工艺基准是制造零件和装配机器的过程中所使用的基准。定位基准的选择是工艺工装设计中的重要环节之一。定位基准选择得正确、合理与否，对保证加工精度、安排加工顺序和提高加工生产率有着十分重要的影响。严重时会使整个工艺工装过程中问题百出，导致零件大批量报废，使生产无法进行。从定位基准作用来看，它主要考虑以下几个方面的要求：1）保证加工面和非加工面之间的正确位置。2）保证加工面和待加工面之间的正确位置，使得待加工面加工时余量小而均匀。3）提高加工面与定位基准面之间的位置精度。4）装夹方便、定位可靠、夹具结构简单。所以结合以上几个方面的要求，根据底座的毛坯图纸（图JZ-00）可以大致定下加工基准。221 粗基准的选择（1）余量均匀原则在很多工件上有一些重要表面，加工这些表面时希望它们被切去均匀的余量。余量均匀则加工时的切削力和工艺系统的弹性变形也就比较均匀，不易发生振动，同时能保留毛坯制造时获得比较好的表面力学性能，有利于获得规定的形状精度和表面粗糙度。在开始加工时就应当选择这些加工余量均匀的重要表面为粗基准，以保证加工面与定位基准面之间有一正确的位置，在以后加工表面时，余量就能均匀。（2）保证不加工面位置正确的原则工件上若有一些不加工的表面，它们与加工面之间也要求有一个正确的位置关系，这些位置关系有时并不直接标注在图样上，但是如果经过分析可以知道，不注意它们，将会影响到零件的美观甚至零件的使用性能。一般情况下，如果工件上有好几个不加工面，则应以其中与加工表面位置要求较高的不加工面为粗基准。（3）粗基准只能使用一次的原则因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯表面，其精度和粗糙度都较差，如果在某一个自由度上重复使用粗基准，则不能保证两次装夹下工件与机床、刀具的相对位置一致，因而使得两次装夹下加工出来的表面之间位置精度降低。（4）粗基准平整光洁，定位可靠的原则 粗基准虽然是毛坯表面，但应当尽量平整、光洁，无毛边，不应当选择毛坯分型面或分模面所在的表面为粗基准。因此在加工底座時主要考虑的是端面斜角的加工。在选择粗基准时，可选择没有加工的毛坯成型件的一个端面作为底座的粗基准。因为选择毛坯加工，第一道工序只能用毛坯的端面定位。这里主要需要注意的是，底座上所有加工表面都要有足够的加工余量并保证不加工表面都具有一定的位置精度。还有粗基准一般只能使用一次，以后则应以加工过的表面作定位基准面。因为粗基准的表面精度很低，不能保证每次安装中位置一致，对于一些相互位置精度要求较高的表面，常常容易造成位置超差使工件报废。222 精基准的选择精基准的选择主要应考虑基准重合和基准统一的问题，应保证工件的加工精度和装夹方便可靠。通常情况下，选择精度较高、安装稳定可靠的表面作精基准，应使夹具结构简单，安装和加工工件方便。根据具体情况分析，底座的加工，可以选择铣削的端面作为精基准。23 拟定工艺路线零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到半成品所经过的工序先后顺序。拟定工艺路线的出发点：应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。所以除了考虑定位基准外，还应当考虑各表面加工表面加工方法的选择，工序集中和分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排等问题。考虑到底座的形状和加工条件，拟定加工路线如下：（1）工艺路线方案一： 工序号工序内容10挤压成型20时效处理30锯约493mm的底座毛坯40铣出36.3mm的尺寸50铣B端面作为精基准面60铣A端面满足底座长度487mm70铣47.27mm边，19的斜角80铣26.6mm边，19的斜角90铣24.83mm边，19的斜角100冲2-5.2mm,2-7.5mm，2-3.4mm的六个孔110钻2-3.40.05mm的孔120倒角C1130去除加工毛刺140检验（2）工艺路线方案二：工序号工序内容10挤压成型20时效处理30锯约493mm的底座毛坯40铣B端面作为精基准面50铣A端面满足底座长度487mm60铣出36.3mm的尺寸70冲2-5.2mm,2-7.5mm，2-3.4mm的六个孔80铣47.27mm边，19的斜角90铣26.6mm边，19的斜角100钻2-3.40.05mm的孔110铣24.83mm边，19的斜角120倒角C1130去除加工毛刺140检验（3）工艺路线方案三： 工序号工序内容10挤压成型20时效处理30锯约495mm的底座毛坯40铣A端面作为精基准面50铣出36.3mm的尺寸60冲2-5.2mm,2-7.5mm，2-3.4mm的六个孔70铣端面至 5.2mm孔距离为63.2mm,77.7mm80铣47.27mm边，19的斜角90铣26.6mm边，19的斜角100钻2-3.40.05mm的孔110铣24.83mm边，19的斜角120倒角C1130去除加工毛刺140检验24 工艺方案的比较与分析上述三个工艺方案的特点在于：方案一是先铣三个19的斜边，然后进行冲孔、钻孔；方案二是选择先冲孔，然后铣出三个19的斜边，再钻孔。而方案三则与方案一、方案二皆有不同之处。与方案一相比，方案三则是先进行冲孔，然后铣三个19的斜边。与方案二相比，方案三则是在铣两个19的斜边之前留有一定的余量。总而言之，比较三种加工方案，第一种方案中先铣斜角，再进行冲孔，这对冲床的加工要求就比较高，首先要找一个准确的基准面保证5.2mm孔的圆心到两斜面交点的距离，又要保证28.95mm的距离，这就会对下面的装夹及选择基准面产生一定的难度，通常会影响孔的位置精度。第二种方案是通过先冲孔再加工几个19的斜边，这种方法虽较容易保证孔位，但往往一些潜在的问题也会使其加工不良率增加，例如底座的总长度在冲孔之前已被确定，如果在加工时角度稍有偏差，就会造成5.2mm孔的圆心到两斜面交点的距离不能被保证。最后分析第三种方案，从分析中可知，通过对底座进行粗精铣之后，这样就能准确保证5.2mm孔的圆心到两斜面交点的距离和底座总长度以及几个斜边的角度。故将方案一中的工序100移到了工序70之前，并添加了方案三中的工序70，故三个方案整理后工艺路线如下：工序号工序内容定位基准10挤压成型20时效处理30锯约495mm的底座毛坯毛坯型材任意端面40铣A端面作为精基准面毛坯外表面50铣出36.3mm的尺寸底座两侧面60冲2-5.2mm,2-7.5mm，2-3.4mm六个孔A端面及其一侧面70铣端面至5.2mm孔距离为63.2mm,77.7mm5.2mm两孔80铣47.27mm边，19的斜角A端面90铣26.6mm边，19的斜角C端面100铣B端面C、D斜面110钻上表面3.4mm的孔E斜面120钻侧面3.4mm的孔E斜面130铣E端面24.83mm边，19的斜角C、D斜面140倒角C1150去除加工毛刺160检验以上加工方案大致看来还是合理的。但通过仔细考虑零件可能采取的加工手段之后，发现仍有问题，主要表现在两个5.2mm的孔及两个19斜面加工的技术要求。由零件图样可知：既要保证两个5.2mm孔圆心到两斜边交点距离分别为77.7mm、63.2mm，又要保证两个19斜面的交点到其一侧面的距离为77.2mm。在上述工艺路线中，虽然较容易保证几个孔的位置，但几个斜面的角度及高度不易被保证。因为装夹方法及定位基准面选择的不同，会造成基准不重合。从而会使误差很大，甚至会超差而使零件报废，所以我们要准确的选择定位基准面及加工方法。考虑到零件材料是铝合金，而且内部是一个中空的型腔，其在加工时特别容易出现让刀、变形等现象；同时考虑到公司的经济性、产品的加工效率及技术要求，故在精加工几个19的斜面前，利用专用夹具对其进行粗加工，这样既可以减少刀具的切削时间、延长刀具寿命，又可以保证零件粗糙度的技术要求。再通过两个5.2mm孔在专用夹具上的定位，使用数控铣床对其进行精加工。这样做，可以修正由于基准不重合造成的加工误差，同时也照顾了原有的加工路线中装夹较方便的特点。因此，最终拟定的加工工艺路线如下：工序号工序内容定位基准10挤压成型20时效处理30锯长约495mm的底座毛坯毛坯型材任意端面40铣A端面作为精基准面底座两侧面50铣（锯铣）出36.3mm的尺寸底座两侧面60冲2-5.2mm,2-7.5mm，2-3.4mm六个孔A端面及其一侧面70粗铣（锯铣）47.27mm边，19的斜角A端面80粗铣（锯铣）26.6mm边，19的斜角C斜面90精铣A、C两端面交点至5.2mm孔距离为63.2mm,77.7mm，并保证两个19及77.2mm5.2mm两孔及型腔面100铣B端面，保证487mm的长度C、D斜面110钻上表面3.4mm的孔B端面120钻侧面3.4mm的孔B端面和型腔外表面130铣（锯铣）24.83mm边，19的斜角C、D斜面140倒角C1150去除加工毛刺160检验针对以上方案，具体工艺路线详见机械工艺过程卡、机械加工工艺卡和机械加工工序卡。 25 S501底座加工工艺在实际生产中的应用 工艺规程是在总结工人及技术人员实践经验的基础上，依据科学的理论何必要的工艺试验制订的。生产中有了工艺规程生产秩序才能稳定，产品质量才有保证。经审定批准的工艺规程，工厂有关人员必须严格执行，这是工艺纪律。 制订工艺规程的基本原则是：所制订的工艺规程，能在一定的生产条件下，在保证产品质量的前提下，以最快的速度、最小的劳动量和最低的费用，可靠地加工出符合要求的零件。在制订工艺规程时，应尽量做到技术上先进，经济上合理，并具有良好的劳动条件。在实际生产中，生产的计划、调度只有根据工艺规程来安排，才能保持各个生产环节之间的相互协调，才能按计划完成生产任务；工人的操作和产品质量的检验只有按照工艺规程进行，才能保证加工质量、提高生产效率和降低生产成本。S501底座加工的工艺编制是由底座的加工技术要求和公司现有生产条件决定的。因为S501底座是大批量生产，编制此套工艺路线是从本公司现有设备和技术水平出发考虑加工的可能性和经济性。此工艺可以通过系统的调节，使后序加工对前一道工序的加工不良处进行修正、弥补，来解决孔位、角度及一些较难保证的尺寸问题。从而大大降低产品的不良率，提高生产效率，降低对操作人员的技术要求；同时也能为公司节省一定的成本。 当然，此套工艺也并不是最完善的，工艺过程并不是一成不变的。随着科学技术的进步，工人及技术人员不断革新创造，工艺规程亦将不断的改进和完善。例如，该工艺受机床设备条件限制，需经过多次装夹，这样既浪费工时，也不利于保证底座的加工尺寸。若在条件成熟的情况下，利用加工中心或者专用机来加工，工序相对来说就比较集中，安装次数少，不但缩短了辅助时间，而且在一次安装下所加工的各个表面之间还容易保持较高的精度。第3章 底座加工尺寸的确定及计算 底座尺寸的确定是设计过程中不可缺的部分，只有选择正确合理的尺寸，才能保证底座与其它部件的配合精度。31 底座加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定为了保证零件的加工质量，一般对加工表面要进行若干次加工。这样，留给每一道工序的切除的金属层称为工序余量。从毛坯到成品加工表面上被切除的全部金属层厚度，即各工序的工序余量之和称为总余量。加工余量是工序余量和总余量的统称。工序尺寸是加工过程中各工序应保证的加工尺寸。其公差即工序尺寸公差，应按各种加工方法的经济精度选定。在工序图和工序卡上要标注的工序尺寸往往不是采用零件上的尺寸，而是要根据已确定的余量及定位基准转换的情况进行计算的。根据上述资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）毛坯尺寸的加工余量 考虑到底座总长度为487mm，为保证这个尺寸，此时对于毛坯尺寸就要大于底座要求的长度。但必须考虑到不要浪费材料的前提下，所以毛坯的尺寸加工余量可选择6-8mm，即毛坯尺寸为495mm。（2）端面的加工余量在底座进行冲孔之前，首先必须确定一个加工基准。所以可选择任一端面作为粗基准，在铣床上对其铣约1.5mm。完成这个动作以后，再以其为精基准，铣另一端面，加工满足两端面的表面粗糙度。在这分析之上，可选铣削过后的加工余量为5mm。（3）26.6mm边、19斜角加工要求底座的A端面为26.6mm边、19的斜角，故先采用锯铣加工。采用铣床进行锯斜角时，考虑到保证端面的尺寸精度和表面粗糙度。工序尺寸可取489mm,留有2mm的加工余量。（4）26.6mm边、19斜角加工经过上道工序的锯削加工，现在主要利用铣床对剩有余量进行加工，以达到底座斜角配合要求。铣削：488mm铣削：487mm由于毛坯及以后的各道工序的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实是理论上的加工余量。实际上，加工余量有最大与最小之分。由于本设计零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此在考虑最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。32 切削用量及工时定额的确定在确定了工艺尺寸及加工余量以后，还有一个重要的部分要考虑，就是加工底座时，切削用量及工时定额的确定。切削用量是对切削加工过程中的切削速度、进给量、背吃刀量的总称。选择切削用量的原则就是在保证加工质量，降低成本和提高生产效率的前提下，使切削速度、进给量、背吃刀量的乘积越大，工序的切削时间最短。在切削用量中，背吃刀量对刀具使用寿命的影响最小，进给量次之，切削速度的影响最大。确定切削用量时应尽可能选择较大的背吃刀量，其次按工艺装备与技术条件的允许选择最大的进给量，最后再根据刀具使用寿命确定背吃刀量。这样可在保证一定刀具使用寿命的前提下，使三者的乘积最大。进给量在精加工时被限制的是切削力，也就是说，限制进给量的主要是表面粗糙度。当切削速度较高时，切削力降低，这可适当增大进给量。当前两者被选定后，再选最大的切削速度。最合理的切削速度，应当是既能充分发挥刀具的切削性能，又能充分发挥机床的效能，并能保证预定的加工质量。注意地是切削速度太高或太低，都会降低生产率，同时工序成本也会增大。最后还要核对一下机床功率，如果机床超出负荷太多，一般可适当降低切削速度；当切削功率比机床主要电动机的有效功率小很多，同时由于机床转速的限制，切削速度不能再提高时，为了充分发挥机床的功能和提高生产率，可采用大的生产率，可采用大的进给量。另外，还应考虑积屑瘤的产生、断续切削、工件刚度和发生振动等情况的限制。根据以上对切削用量中，三个要素的理解。现在来进行对底座加工必要工序进行分析和计算。工序70、80、90、100、110：粗、精铣底座端面作为基准；精铣底座配合斜角；以及工序120、130钻孔操作中，这些工序采用计算法确定切削用量。321 加工条件工件材料：铝合金加工要求：粗、精铣底座端面，精铣底座配合斜角，表面粗糙度值要求6.3um。机 床：卧式普通铣床、立式数控铣床、台式钻床刀 具：刀片材料为W18Cr4v的成形铣刀、3.4mm的高速钢麻花钻322 计算切削用量1）粗铣底座端面（1）确定端面的最大加工余量Zmax：已知被截毛坯长度约为495mm,所选择粗铣端面的背吃刀量为2mm，可分两次加工。长度加工公差可取-0.2mm。（2）确定进给量f：根据铣刀的大小，背吃刀量、以及底座的长度为495mm。所以取f=250300mm/min。（3）计算切削速度：选择切削速度时，可用切削速度的计算公式为 VC=KV 式中：C=242，x=0.15,y=0.35,m=0.2。修正系数K见切削用量简明手册表1.28，即Kmv=1.44，Ksv=0.8,Kkv=1.04,Kkrv=0.81,KBv=0.97 所以： Vc=（m/min） （4）确定机床主轴转速： ns=532r/min （5）计算切削工时：按机械制造工艺设计简明手册表6.2-1 取 l=(65-40)/2=12.5mm、l1=2mm、l2=0、l3=0 Tm=i =(min)2）精铣底座端面 （1）背吃刀量：单边余量Z=2mm，可分两次切除。 （2）进 给 量：选用f=300mm/min （3）计算切削速度：查切削用量简明手册表1.27 VC=KV=（m/min）（4）确定主轴转速： ns=568r/min （5）计算切削工时 Tm= i=(min)3）精铣底座26.6mm、42.7mm两边及两个19的斜角 （1）背吃刀量：单边余量Z=2mm，可分两次切除。 （2）进 给 量：选用f=300mm/min （3）计算切削速度： VC=KV=（m/min）（4）确定主轴转速： ns=843r/min（5）计算切削工时： Tm= i=(min)4）精铣底座24.83mm边、19的斜角 （1）背吃刀量：单边余量Z=1mm，可分两次切除。 （2）进给量：选用f=300mm/min （3）计算切削速度： VC=KV=（m/min）（4）确定主轴转速： ns=(532r/min)（5）计算切削工时： Tm= i=(min)5）钻3.4mm的孔 根据有关资料查得：f钻=0.56mm/r （见切削用量简明手册表2.7）v钻=19.25m/min （见切削用量简明手册表2.13） 则ns=（1000v）/D=99（r/min） 按机床选取nw=97r/min所以实际切削速度为 v=(dwnw)/1000=7.47(m/min)切削工时 t=(l+l1+l2)/ nw f=0.12 式中：切入l1 = 2mm l2 =0.5mm l=2.5mm 323 工时定额的计算 以上都确定后，还有一点在加工过程中是不可忽略的，即表面粗糙度。机械加工表面质量是衡量零件质量的重要指标之一。机械加工表面质量对零件的使用性能、工作可靠性与寿命有很大的影响。特别是机器在高速、重载、高温、高压下工作，保证零件的表面质量，更具有十分重要的意义。对于底座的粗糙度，主要考虑到对零件工作精度、零件配合性质的影响等，同时对与之配合的射嘴要求也不是很高，所以可选择底座的粗糙度为Ra=1.23.6um.。其余工序的各工艺参数及工艺装备的选择请参照以上不准自行进行确定，在此从略。最后，将以上各工序切削用量、工时定额、工艺装备等参数分别填入机械加工工艺过程卡、机械加工工艺卡及机械加工工序卡中。详见工艺工装实例表。第4章 加工设备的确定 在加工底座整个过程中，如何准确地选择机床及工艺设备，应该考虑下面几个因素。（1）根据零件加工精度、轮廓形状及尺寸和生产纲领等因素，合理确定机床种类及规格。（2）根据质量、效率和经济性选择夹具种类和数量。（3）根据工件材料、切削用量及生产率来选择刀具，应注意尽量选用标准刀具。（4）根据生产纲领及加工精度选择量具。根据实际加工的形状及加工要求，还有最关键的生产效率。在第二章中，已经详细地介绍了底座的加工工艺,所以在加工时主要选择锯床、冲床、钻床及铣床。41锯床的确定 锯床一般由电机、工作台、气压泵、锯片、防护套、支架等组成。其中防护套起保护工件的作用，避免夹具对工件产生夹伤。支架主要起支撑作用，保持工件的平稳性，保持工件的运动精度。在锯削过程中，把工件放置工作台，通过气压及控制踏板，锯片由下而上对工件进行锯削，结束这个动作后，锯片再回到原点。S501底座的加工采用的是GX-455M自动锯料机，主要用来锯出495mm的毛坯型材。42 冲床的确定冲床一般由工作机构、传动系统、操纵系统、能源系统、支承系统所组成。 冲床的基本组成部分有电动机、飞轮、曲轴、连杆、滑块等,原理是把电动机及飞轮的旋转运动转变为滑块的直线往复运动。在加工时，可以选择使用机械旋转运动，通过连杆机构传动力，到主轴上使主轴形成向下运动,从而形成冲力,使工件在模具中产生规定的变形而达到加工的目的。在冲压加工中,冲模是冲压生产中必不可缺的工艺设备.按冲压工序的组合程度不同可分为简单冲模、连续冲模、复合冲模三种。在对底座孔加工时，主要采用简单冲模。需要注意的是，冲模的结构形式，主要依据底座的生产批量、尺寸大小、精度要求、形状等因素确定。S501底座的加工采用的是J21S-80T型号的冲床，主要用来加工2-5.2mm,2-7.5mm，2-3.4mm的六个孔。利用冲床在很大程度上可以提高生产效率。43 铣床的确定在加工过程中，主要选择卧式铣床。这样便于装夹，加工方便。卧式铣床主要由底座、工作台、床柱、主轴箱、升降台、悬臂支架、润滑、冷却、气动、电气及数控操作系统等组成。它的工作原理主要就是主轴箱通过升降滑座与床柱连接，并沿立柱导轨垂直升降，升降机构安装在床柱顶端，通过丝杆、丝母带动主轴箱升降。工作台可沿床柱上的导轨上、下移动，以手动或机动作垂直进给运动，同时对工件进行加工。 在本课题当中，S501底座的加工采用是ZX7550CW钻铣床和XKW7136数控铣床，ZX7550CW钻铣床主要用来锯铣36.3mm的槽和几个斜面；XKW7136数控铣床主要用来精加工几个斜面，确保重要的尺寸及一定的粗糙度。44 钻床的确定在对底座上的2-3.40.05mm孔进行钻孔时，主要采用的是Z525型号的立式钻床。它主要由底座、工作台、主轴箱、立柱等部件组成。钻床主轴箱内有主运动及进给运动的传动与换置机构，刀具安装在主轴的锥孔内，由主轴带动作旋转主运动，主轴套筒可以手动或机动作轴向进给。工作台可沿立柱上的导轨作调位运动。工件用工作台的虎钳夹紧，或用压板直接固定在工作台上加工。因为立式钻床的主轴中心线是固定的，必须移动工件使被加工孔的中心线与主轴中心线对准，所以立式钻床只使用于在单件、小批生产中加工中、小型工件。第5章 底座铣夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度及生产成本，所以在对底座进行工艺设计时，最重要的部分就是对底座夹具的设计。在设计时，要理解它的功用是实现底座定位和夹紧，使底座加工时相对于机床、刀具有正确的位置，以保证底座的加工精度。51 夹具的功用及组成夹具是一种装夹工件的工艺设备，综合多方面考虑，机床夹具在底座的加工过程中主要有四个方面：（1）保证加工精度 用夹具装夹底座，减少对其它生产设备和操作者技术水平的依赖性，能稳定地保证加工精度。（2）提高劳动生产率 用夹具装夹底座，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地缩短辅助时间，提高生产率。（3）改善工人的劳动条件 用夹具装夹底座，方便、迅速。特别当采用气动、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度。（4）降低生产成本 在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本。 夹具一般使用范围和特点可分为通用夹具、专用夹具、组合夹具和可调夹具，或按所使用的机床分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具等。针对底座的夹具，就是专用夹具，它是专为S501底座的端面斜角加工而设计的夹具。适合于底座的批量生产。因为每个不同的工件都有其不同夹具，结构有所不同。但按其主要功能加以分析，机床夹具一般由定位装置、夹具体、其它装置或元件组成。1、定位元件定位元件是夹具的主要功能元件之一。它的作用是使一批工件在夹具中占据正确的位置。如图（JZ-04）中的挡块，圆柱插销等都是定位元件。2、夹紧装置夹紧装置也是夹具的主要功能元件之一，它的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用时不脱离已经占据的正确位置。如图（JZ-07）中的压板，螺钉等都是夹紧元件。3、夹具体夹具体是夹具的基础件，通过它将夹具所有元件构成一个整体。4、对刀装置 用来调整和确定铣刀相对位置，由对刀块和塞尺组成。为了防止对刀时碰伤切削刃和对刀块，一般在刀具与对刀块之间塞有一规定尺寸的塞尺，根据接触的松紧程度来确定刀具的最终位置。 对刀块通常用螺钉和定位销定位在夹具体上，其位置应便于对刀和工件的装卸。对刀块的工作表面与定位元件之间应有一定的位置要求，即应以定位元件的工作表面或对称中心作为基准，来校准与对刀块之间的位置尺寸关系。（如附件中的图JZ-13所示）对刀块的作用是起到一个基准的作用，因为对刀块都有标准的互相垂直的面，这样就可以比较快捷准确的来确认刀具是否垂直于加工面。“对刀”的目的是建立编程原点与机械原点之间的相对位置关系，从而使工件上的编程原点作为运行程序和加工工件时的一个基准点，所以对刀操作时只要找出两原点之间的空间几何尺寸即可。5、其它装置或元件除了定位元件、夹紧装置和夹具体之外，各种夹具根据自身的需要，还有一些其它装置或元件。52 夹具定位基准的选择及定位误差的分析如前所述，对于底座的加工来说，夹具主要用来锯和铣26.6mm、19的斜角端面，这个端面有一定的尺寸精度要求。因此在本道工序进行加工时，主要考虑如何保证底座的尺寸精度，提高生产率，降低生产成本及劳动强度，而配合精度不是本道工序考虑的重点问题。521 定位基准的选择由零件图所知：铣26.6mm边、19的斜角时有角度要求，所以选择定位基准时，可先选择大的斜面为定位基准，加工另一斜面，继而以同样方法加工另一端面。为提高加工效率，现决定先锯后留有余量，进行铣削对底座进行加工。为减少在加工两斜面所需工时，同时保证尺寸及技术要求，以及减少在加工过程中因切削工作量大对刀具寿命的影响、机床磨损消耗等。故在加工两斜面时，采用先在卧式铣床上铣削（锯铣），后在立式数控铣床上进行精铣。在对两斜面进行精铣时，为提高生产效率，使工件装夹方便快捷，根据零件的加工要求及外型特征，在留有一定加工余量的情况下，采用安装两个定位块来作为底座的两个加工定位基准面。 在加工两斜面之前，已通过冲床冲出5.2mm,7.5mm，3.4mm的六个孔，这样就可以通过选择孔为定位基准，来保证5.2mm的孔到两斜面交点的距离。522定位误差的分析与计算 底座进行批量生产，各个底座在夹具上定位时，在夹具上所占据的位置不可能完全一致，以致使加工后各底座的加工尺寸存在误差，这种因底座定位而产生的工序基准在工序尺寸上的最大变动量，称为定位误差。在这基础上，先了解定位误差的组成：1、基准不重合误差当定位基准与设计基准不重合时便产生基准不重合误差。因此选择定位基准时应尽量与设计基准相重合。当被加工工件的工艺过程确定以后，各工序的工序尺寸也就随之而定，此时在工艺文件上，设计基准便转化为工序基准。设计夹具时，应当使定位基准与工序基准相重合。当定位基准与工序基准不重合时，也将产生基准不重合误差，其大小等于定位基准与工序基准之间尺寸的公差。工序基准与定位基准之间的尺寸就称为定位尺寸。2、基准位移误差底座在夹具中定位时，由于底座定位基面与夹具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合间隙的影响，导致