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上海工程技术大学毕业设计（毕业论文）叶轮十字零件横夹具及工艺设计夹具设计学 院高职学院专 业班级学号学 生指导教师上海工程技术大学毕业设计（论文） 叶轮十字零件横夹具及工艺设计夹具设计目 录摘 要IVAbstractV1 绪论11.1 题目背景和研究意义11.2 国内外相关研究情况21.2.1发展历史21.2.2发展现状、趋势21.3 本课题研究的主要内容42 零件的分析52.1 零件的形状52.2 零件的工艺分析53 工艺规程设计73.1 确定毛坯的制造形式73.2 基面的选择73.3 制定工艺路线73.3.1 工艺路线方案一83.3.2 工艺路线方案二83.3.3 工艺方案的比较与分析83.4 选择加工设备和工艺装备93.4.1 机床、刀具选用93.4.2 选择量具93.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定93.6 确定切削用量及基本工时114 铣十字槽设计214.1 设计要求214.2 夹具设计214.2.1 定位基准的选择214.2.2 切削力及夹紧力的计算214.3 夹具的夹紧装置和定位装置214.4 定位误差的分析234.5 确定夹具体结构和总体结构234.6 夹具设计及操作的简要说明245 数控加工程序25总 结27参考文献29致 谢30IV上海工程技术大学毕业设计（论文） 叶轮十字零件横夹具及工艺设计夹具设计摘 要叶轮十字零件横夹具及工艺设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。零件的工艺来说，它主要是分析零件在进行加工时应注意什么问题，采用什么方法和工艺路线加工才能更好的保证精度，提高劳动生产率。就专用夹具而言，好的夹具设计可以提高产品生产率、精度、降低成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。在本设计中，就针对叶轮十字零件横夹具进行分析，制定和比较加工工艺路线，选择较好的加工工艺路线进行加工。叶轮十字零件横夹具进行专用夹具的设计，在这过程中，制定夹具方案分别对各夹具的定位误差和精度进行分析计算，选择其一进行下一步的设计，以完成本次设计。通过这次设计，培养了编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，这也是在进行毕业之前对所学课程进行的最后一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学生活中占有十分重要的地位。关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差上海工程技术大学毕业设计（论文） 叶轮十字零件横夹具及工艺设计夹具设计AbstractCross section of the impeller and fixture design process is a part of the process design, process design and the design of special fixture three parts. Part of the process, it is mainly to analyze the parts in the process should pay attention to what the problem, what method and process line processing in order to better ensure accuracy, improve labor productivity. On the special fixture, improve productivity, accuracy and low cost good fixture design can, can also be used to expand the scope of machine, thus ensuring the accuracy of the product under the premise of improving efficiency and reducing cost. In this design, the cross section of the cross section of the impeller is analyzed, the development and comparison of the processing route, the choice of a better processing line for processing. The design of impeller cross part cross fixture fixture, in this process, analyzed and calculated separately for each set of fixture scheme of fixture location error and precision, the design of the next step, to complete the design. Through this design, training prepare machining process planning and fixture design ability, which is in the course of graduation before the last in-depth comprehensive review is also a theory with practical training. Therefore, it plays a very important role in our college life.Keywords: process, process, cutting parameters, clamping, positioning, error31叶轮十字零件横夹具及工艺设计夹具设计姓名：1 绪论1.1 题目背景和研究意义 机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。生产的发展和产品更新换代速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，也就对机械加工工艺等提出了要求。在实际生产中，由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是需要经过一定的工艺过程。因此，我们不仅要根据零件具体要求，选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，一步一步地把零件加工出来1。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等2。夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。在当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求下，企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求3。工件的工艺分析及夹具设计是工艺工程师必备的专业素质。本课题的目的是通过完成毕业设计，使学生掌握机械加工的流程，对培养学生尽早成为合格工艺工程师具有重要的实践意义4。我还认为这次“叶轮零件机械加工工艺以及专用夹具的设计”的毕业设计是完成了大学全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用。我希望通过这次毕业设计使我的专业知识、技能有进一步的提高，锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己以后从事专业技术的工作打下坚实的基础。1.2 国内外相关研究情况1.2.1发展历史 夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段:第一阶段主要表现在夹具与人的结合上，这时夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是使加工过程加速和趋于完善。第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生了变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视。第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备5。1.2.2发展现状、趋势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的迅速发展，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、用户素质的提高等使制造业面临着巨大的挑战，特别像叶轮这样不规则零件的加工就出现了一些问题，在现阶段像叶轮的加工还没有达到现代自动化的水平6。在现代的中小批量生产中，它的加工工艺还需用人工画线的方法来保证其精度，而对工件的装夹也是通过人工的方法进行的。因此目前我国对叶轮加工还处于效率低、成本高的阶段7。a. 现代机械制造技术的现状在产品设计方面，普遍采用计算机辅助产品设计(CAD)、计算机辅助工程分析(CAE)和计算机仿真技术；在加工技术方面，已实现了底层(车间层)的自动化，包括广泛地采用加工中心(或数控技术)、自动引导小车(AGV)等近10余年来，发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路，提出了一系列新的制造系统。如计算机集成制造系统、智能制造系统、并行工程、敏捷制造等8。 (1) 计算机集成制造系统(CIMS) 它是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将制造厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来，是适合于多品种、中小批量生产的总体高效率、高柔性的制造系统。首先在功能上，它包含了一个工厂的全部生产经营活动，即从市场预测、产品设计、加工工艺、制造、管理至售后服务以及报废处理的全部活动因此它比传统的工厂自动化的范围要大得多，是一个复杂的大系统，是工厂自动化的发展方向9。其次，在集成上，它涉及的自动化不是工厂各个环节自动化的简单叠加，而是在计算机网络和分布式数据库支持下的有机集成。这种集成主要体现在以信息和功能为特征的技术集成，即信息集成和功能集成。计算机集成制造系统的核心技术是CAD/CAM技术。 (2) 智能制造系统(IMS) 是指将专家系统、模糊逻辑、人工神经网络等人工智能技术应用到制造系统中，以解决复杂的决策问题，提高制造系统的水平和实用性。人工智能的作用是要代替熟练工人的技艺，学习工程技术人员的实践经验和知识，并用于解决生产中的实际问题，从而将工人、工程技术人员多年来积累起来的丰富而又宝贵的实践经验保存下来，在实际的生产中长期发挥作用。智能制造系统的核心技术是人工智能。(3) 并行工程(CE)又称同步工程或同期工程，是针对传统的产品串行开发过程而提出的概念和方法并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关各种过程的系统方法。该方法要求开发人员从设计开始就考虑产品整个生命周期中的所有因素，包括产品制造工艺、质量、成本、进度计划和用户要求等。并行工程通过组成多学科的产品开发群组协同工作，利用各种计算机辅助工具等手段，使产品开发的各个阶段，既有一定的时序又能并行，同时采用上、下游的各种因素共同决策产品开发各阶段工作的方式，在产品开发的早期就能及时发现产品开发全过程中的问题，从而缩短产品开发周期，提高产品质量，降低成本，增加企业竞争能力并行工程强调在集成环境下的并行工作，因此，它是CIMS进一步发展的方向10。 (4) 敏捷制造(AM) 又称灵捷制造、迅速制造和灵活制造等，它是将柔性生产技术、熟练掌握生产技能和知识的劳动力与促进企业内部和企业之间相互合作的灵活管理集成在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变或无法预见的消费者需求和市场时机作出快速响应11。敏捷制造的基本原理是采用标准化和专业化的计算机网络和信息集成基础结构，以分布式结构连接各类企业，构成虚拟制造环境，以竞争合作为原则，在虚拟制造环境内动态选择合作伙伴，并通过组成虚拟企业来适应持续多变、无法预料的市场变化敏捷制造的核心是虚拟公司，虚拟公司映射为虚拟制造系统，虚拟制造系统是敏捷制造的关键敏捷制造是一种战略决策，它是能使各合作伙伴既保证各自的利益，又能获得共同利益的一种全新的生产组织模式和制造模式。目前，敏捷制造仍在发展研究中12。 b.机械加工工艺的未来发展趋势 (1) 集成化发展趋势 随着机械自动化技术在机械制造业中的逐渐推广，机械制造工艺不断趋向于集成化，原本分散型的加工模式也逐渐向集成化靠拢，机械制造开始具备连续性和规模性。目前在机械制造业中集成化的利用主要是连续性加工和机电一体化，它们主要是针对零件加工的一次性完成，而集成化今后的发展趋势则是使整个成品集体化生产13。 (2) 微纳化发展趋势 在机械制造工艺中提高加工材料的性能，对加工工艺过程进行优化是促进机械制造工艺发展的主要途径，对加工进行精密化更是提高加工零件使用寿命的关键，纳米技术的发展使得机械制造工艺已逐步趋向于微观化。 (3) 自动化发展趋势 自动化技术在机械制造业中的运用使得机械制造工艺有了很大的改善，无论是加工质量还是加工效率都有了大幅度的改观。随着经济全球化的脚步加快，提高机械制造生产线的自动化程度就变得尤为重要，而自动化技术也将成为机械制造业今后发展的必然趋势，同时这也是建立自动化制造工厂的必要条件。 (4) 数字化发展趋势 数字化作为机械制造工艺发展的一个重要方向，它决定了生产的准确性和系统的工作效率，对机械制造工艺进行数字化还体现在设计环节和生产过程当中，数字化的设计使得整个机械制造工艺过程更加完整高效。除此之外，对生产过程进行数字化管理也是生产的一个基础条件，它可以引导企业逐渐走上科学发展道路14。随着机械工业的迅速发张，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，必然对机床夹具提出了更高的要求。特别像叶轮零件的加工还处于落后的阶段。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度、高效、模块组合、通用、经济等方向发展15。1.3 本课题研究的主要内容本毕业设计的内容是叶轮零件机械加工工艺以及专用夹具设计，详细讨论叶轮从毛坯到成品的机械加工工艺过程，分析总结叶轮零件的结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程；针对叶轮零件的主要技术要求，设计专用夹具。2 零件的分析2.1 零件的形状题目给的零件是水泵叶轮零件，主要作用是起分流作用。零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。 图2.1 零件图2.2 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为HT200 ，该材料为HT200，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。水泵叶轮零件主要加工表面为：1.铣端面，表面粗糙度值为3.2。2.车内孔，表面粗糙度值3.2。3.钻中心孔，表面粗糙度值3.2。水泵叶轮共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：(1)80底部端面的加工表面： 这一组加工表面包括：80底部端面。(2).上端面的加工表面： 这一组加工表面包括： 上端面。其要求也不高，粗车后精车就可以达到精度要求。(3).钻12孔(4).铣十字槽3 工艺规程设计本水泵叶轮假设年产量为10万台，每台车床需要该零件1个，备品率为19%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。该零件材料为HT200 ，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铝铸造。依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+)（1+)=238595件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，铸件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，即适用于不同重量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型铸造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。3.2 基面的选择基面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证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择，对像水泵叶轮这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一10铸造铸造毛坯20退火退火（消除内应力）30铣铣80底面40铣铣上端面50车车内孔，车各台阶及圆弧圆角60铣钻铰12孔70铣铣十字槽 80钳工去毛刺90检验入库检验入库3.3.2 工艺路线方案二10铸造铸造毛坯20退火退火（消除内应力）30铣铣80底面40铣铣上端面50铣钻铰12孔60车车内孔，车各台阶及圆弧圆角70铣铣十字槽 80钳工去毛刺90检验入库检验入库3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：10铸造铸造毛坯20退火退火（消除内应力）30铣铣80底面40铣铣上端面50车车内孔，车各台阶及圆弧圆角60铣钻铰12孔70铣铣十字槽 80钳工去毛刺90检验入库检验入库3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床、刀具选用工序号工序名称工序内容设备工艺装备10铸造铸造毛坯20退火退火（消除内应力）30铣铣80底面VMC850加工中心铣夹具，量具，铣刀40铣铣上端面VMC850加工中心铣夹具，量具，铣刀50车车内孔，车各台阶及圆弧圆角CK6140数控车床镗刀，车夹具，量具60铣钻铰12孔VMC850加工中心铣夹具，量具，铣刀70铣铣十字槽 VMC850加工中心铣夹具，量具，铣刀80钳工去毛刺90检验入库检验入库3.4.2 选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“水泵叶轮” 零件材料为HT200 ，查机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表2.2-17 各种铸铁的性能比较，HT200的硬度HB为143269，表2.2-23 HT200的物理性能，HT200 密度=7.27.3（），计算零件毛坯的重量约为2。表3-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重100kg）单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于3050，毛坯重量21202506.04.0顶、侧面底 面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。根据上述原始资料及加工工艺，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。3.6 确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量简明手册（第三版，艾兴、肖诗纲编，1993年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。 工序30粗铣、精铣80底部端面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：VMC850加工中心。查机械加工工艺师手册表30-34选择工艺装备及确定切削用量。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm。所以铣削深度 ：。每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表2.4-75，取 。取铣削速度：参照机械加工工艺师手册表30-34，取。由式3-1得机床主轴转速：按照机械加工工艺师手册表3.1-74可以查得机床与之接近的转速为。实际铣削速度：进给量： 。 工作台每分进给量：。 铣削宽度：根据机械加工工艺师手册表2.4-81，取。刀具切出长度：取。走刀次数为1根据机械加工工艺师手册：=249/(37.53)=2.21min。根据机械加工工艺师手册表2.5-45可查得铣削的辅助时间。根据机械加工工艺师手册切削工时：=249/(37.53)=2.21min。 工序40粗铣、精铣上端面已知加工材料为HT200铸铁，机床为VMC850加工中心，工件装在专用夹具中。刀具：YG8硬质合金端铣刀。根据机械加工工艺师手册第2版，表3.4-63，可选铣刀直径=220mm,齿数Z=6。1）确定背吃刀量ap： 2）确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.4-15，可查得=0.200.29mm/z。选择=0.20mm/z，故 3）确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.4-25，可选择=50m/min。 按VMC850加工中心机床的转速，选择，所以实际切削速度v： 工作台每分钟进给量为： 按VMC850加工中心机床工作台进给量表，选择=130mm/min。则实际每齿进给量为： 工额定时的计算： 工序50粗车内孔，粗车各台阶及圆弧圆角，注意各留1mm的精车余量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1，由于CK6140机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故 =5mm （3-1）.确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0按CK6140机床进给量（表4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表130，CK6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故实际进给力为： =950=1111.5 （3-2）由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11，当硬质合金刀加工硬度200219的铸件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-3） =120 （3-4）根据CK6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-5）.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25，=，切削速度时， =切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 （3-6）根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，故所选切削用量可在CK6140机床上进行，最后决定的切削用量为：=5，=，=，=工序60 精车内孔，达到图纸尺寸公差要求所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1，由于CK6140机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故 = .确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0按CK6140机床进给量（表4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表130，CK6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故实际进给力为： =950=1111.5 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11，当硬质合金刀加工硬度200219的铸件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-12） =120 （3-13）根据CK6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-14）.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25，=，切削速度时， =切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，故所选切削用量可在CK6140机床上进行，最后决定的切削用量为：=1.25，=，=，=.计算基本工时 （3-15）工序80钻铰12孔本工序采用计算法。表3-5高速钢麻花钻的类型和用途标准号类型直径范围（mm）用途GB1436-85直柄麻花钻2.020.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1437-85直柄长麻花钻1.031.5在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1438-85锥柄麻花钻3.0100.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1439-85锥柄长麻花钻5.050.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔选用VMC850加工中心，查机械加工工艺手册 孟少农 主编，查表2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得，耐用度为4500，表10.2-5标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长，麻花钻，则螺旋角=30，锋交2=118，后角a=10,横刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自GB6137-85） mm直径范围直柄麻花钻ll111.8013.20151101表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据GB6137-85） （）d (mm)2f8.618.0030118124060表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度（1）后刀面最大磨损限度mm刀具材料加工材料钻头直径d0（mm）20高速钢铸铁0.50.8（2）单刃加工刀具耐用度T min刀具类型加工材料刀具材料刀具直径d0（mm）1120钻头（钻孔及扩孔）铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头后刀面最大磨损限度为0.50.8mm刀具耐用度T = 60 min.确定进给量查机械加工工艺手册 孟少农 主编，第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.250.65,根据表4.13中可知，进给量取f=0.60。.确定切削速度 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-17高速钢钻头在HT200（190HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=12，参考机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17）则 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150则实际切削速度 = = =11.83.6.5.2 确定钻孔的切削用量钻孔选用机床为VMC850加工中心，刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻，机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度，根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-9切削速度计算公式为 （3-20）查得参数为，刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间（一个孔） =工序100 铣十字槽机床的选择：VMC850加工中心型铣床（1）选择刀具：查，根据表2.1-72，因为铣削宽度 2）查，根据表2.1-20，选择7:24锥柄立铣刀，标准系列L=198mm，标准系列l=63mm，粗齿数为4。（2）选择切削用量1）决定铣削深度 铣削深度由工序决定，因为每次的铣削深度不大，故均可以一次性走完，则粗铣削时为3.4mm。2）决定每齿进给量 查，根据表2.1-72，当铣削宽度=12mm时，铣刀的每齿进给量，取，所以。3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 查，根据表2.1-75，可选择高速钢立铣刀，粗铣，后刀面的最大磨损限度为0.30.5mm，查，根据表2.1-76，可选用的高速钢立铣刀，其耐用度T=90min。4）决定切削速度 查，根据表2.1-77可查得：=1.18，=1.0，=0.9，=1.2，=1.0，=1.25（铣削余量较小时，） 铣削速度计算公式： 查，根据表2.1-77可查得： 所以 m/min r/min 查，根据表3.30，VMC850加工中心万能铣床的使用说明书，选择： 这时实际切削速度为 m/min4 铣十字槽设计为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。下面即为铣床夹具十字槽的专用夹具，本夹具将用于VMC850加工中心。4.1 设计要求本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。4.2 夹具设计4.2.1 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。4.2.2 切削力及夹紧力的计算4.3 夹具的夹紧装置和定位装置夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点：（1）结构简单；（2）扩力比大；（3）自琐性能好；（4）行程不受限制；（5）夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。刀具：铣刀。刀具有关几何参数： 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。查参考文献51226可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如2.1.由表得：原动力计算公式 即： 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。4.4 定位误差的分析制造误差ZZ （1）中心线对定位件中心线位置精度. 取.（2）同轴度误差（查表P297）故，则.知此方案可行。4.5 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。4.6 夹具设计及操作的简要说明由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。5 数控加工程序%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X.8868 Y-.1172 S0 M03N0050 G43 Z1.6142 H00N0060 Z1.3386N0070 G3 X.8868 Y-.1172 Z1.1 I-.0797 J.1172 K.038 F9.8N0080 X.9488 Y0.0 Z1.063 I-.0797 J.1172 K.038N0090 G1 X.8071 M08N0100 X.6299N0110 X.9843N0120 X.8071N0130 Y.1575N0140 X.5455N0150 G2 X.4091 Y.2362 I0.0 J.1575N0160 Y-.2362 I-.4091 J-.2362N0170 X.5455 Y-.1575 I.1364 J-.0788N0180 G1 X1.1417N0190 Y.1575N0200 X.8071N0210 Y0.0N0220 Z1.1811N0230 G0 Z1.6142N0240 X-2.626 Y1.1373N0250 Z1.1811N0260 G1 Z1.063N0270 X-2.4685 Y1.3541N0280 G2 X-2.3214 Y1.5236 I1.0512 J-.7635N0290 G1 X-2.1589 Y1.6811N0300 Z1.1811N0310 G0 Z1.6142N0320 X-2.626 Y.6647N0330 Z1.1811N0340 G1 Z1.063N0350 X-2.4685 Y1.0362N0360 G2 X-2.0753 Y1.5236 I1.0512 J-.4456N0370 G1 X-1.852 Y1.6811N0380 Z1.1811N0390 G0 Z1.6142N0400 X-2.1589 Y-1.6811N0410 Z1.1811N0420 G1 Z1.063N0430 X-2.3214 Y-1.5236N0440 G2 X-2.4685 Y-1.3541 I.9041 J.933N0450 G1 X-2.626 Y-1.1373N0460 Z1.1811N0470 G0 Z1.6142N0480 X-1.852 Y-1.6811N0490 Z1.1811N0500 G1 Z1.063N0510 X-2.0753 Y-1.5236N0520 G2 X-2.4685 Y-1.0362 I.658 J.933N0530 G1 X-2.626 Y-.6647N0540 Z1.1811N0550 G0 Z1.6142N0560 X-1.5813 Y-1.6811N0570 Z1.1811N0580 G1 Z1.063N0590 Y-1.5737N0600 X-1.7306 Y-1.5236.(中间省略很多行）N7470 G1 X2.3247 Y1.1606N7480 X2.626N7490 Z.5118N7500 G0 Z1.6142N7510 M02%总 结时光飞逝，毕业设计已经接近尾声。回首设计过程，感慨万千。使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西。受益匪浅！在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。这次设计将我以前学过的机械制造技术与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。在毕业设计中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。在毕业设计中还用到了CAD制图和一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。但不久就能熟练的画了。CAD制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。因此，这次毕业设计真正将以前所学的联系到实际应用中来了。在这次毕业设计中，还有一个重要的就是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，在老师的细心指导下，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知识，也懂得