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摇臂轴座零件的工艺工装设计（太原）,摇臂,零件,工艺,工装,设计,太原
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毕业设计摇臂轴座零件的工艺工装设计学生姓名： 张劲豪 学号： 112011235 系 部： 机械工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 孙淑婷 二零一五 年 六 月诚信声明本人郑重声明：本设计及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 摇臂轴座零件的工艺工装设计 系部： 机械工程系 专业 机械设计制造及其自动化 学号： 112011235 学生： 张劲豪 指导教师（含职称）： 孙淑婷（副教授） 1课题意义及目标意义：能根据被加工零件的技术要求，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，帮助我们设计出效率高，成本低，经济合理的专用夹具。培养目标：(1)培养学生解决机械加工工艺问题的能力(2)提高结构设计能力(3)培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力(4)进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基础技能2主要任务本设计要求在给定工艺条件及生产批量的前提下，编制零件的机械加工工艺规程，设计专用夹具（要求用Pro/E或Solidworks进行3D设计）。(1)绘制被加工零件的零件图1张(2)绘制被加工零件的毛坯图1张(3)编制机械加工工艺规程卡片1套(4)设计并绘制夹具装配图1套(5)设计并绘制夹具主要零件图1张(6)建立夹具三维模型1套(7)编写设计说明书1份3主要参考资料1 王先奎. 机械制造工艺学 M. 北京：机械工业出版社 2 肖继德. 机床夹具设计 M. 北京：机械工业出版社 3 李益明. 机械制造工艺设计简明手册 M. 北京：机械工业出版社 4 孟宪栋. 机床夹具图册 M. 北京：机械工业出版社 4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1熟悉零件及画零件图3月3日3月15日2工艺规程的编制3月16日4月25日3夹具的设计4月26日5月20日4夹具的三维仿真设计及设计说明书5月21日6月1日5完成毕业论文及答辩工作6月2日6月22日审核人： 年 月 日摇臂轴座零件的工艺工装设计摘 要：本设计是摇臂轴座的工艺规程编制以及钻2-10.5孔工序的专用夹具设计，在设计中运用了机械制图，机械设计，机械制造工艺学等相关课程知识，结合参考资料，根据零件结构及相关要素，比较全面的分析了柴油机摇臂轴座的加工路线，通过对比与分析，根据相应的加工原则，最终确定了合理的，符合加工要求的工艺路线。在合理的完成工艺规程编制后，对工序X钻2-10.5孔进行了夹具的专用设计，包括加工方法、定位方案、定位误差分析、夹紧方案以及夹紧力的计算，钻孔工序采用专用机床和专用夹具可以同时对零件的几个表面进行加工，采用复合工步更好的提高了生产效率。最后通过三维造型软件Pro/E对其装配进行仿真设计。关键词：工艺规程，夹具，仿真Rocker arm shaft parts of the process tooling designAbstract：The design is the process of order preparation and the rocker shaft holder which hole drilling 2-10.5 special fixture design process, according to part structure and associated elements, we use the knowledge related courses of mechanical drawing, mechanical design and mechanical manufacturing technology and so on in the design , combining with reference materials, comprehensively analyze the diesel engine rocker shaft seat processing line.By comparing and analysing,we ultimately determine a reasonable process route consistent with the processing requirements according to the principle of appropriate processing. After the completion of a reasonable process planning, we begin to make a dedicated fixture design of X 2-10.5 drill holes, including processing methods, the positioning program, positioning error analysis, and the clamping force of the clamp calculation program.The drilling process use special tools and special fixture to simultaneously process several parts of the surface, the use of composite step to better improve the production efficiency. Finally, we simulate and design three-dimensional modeling software for its assembly by Pro / E.Keywords: Process planning, Fixture, Simulation目 录1 前言11.1 课题研究背景及发展12 零件的分析22.1 零件的作用22.2 零件的工艺分析32.3 零件的生产类型33 工艺规程设计33.1 确定毛坯的制造形式33.2 基面的选择43.3 制定工艺路线43.3.1 表面加工方法的确定43.3.2 工艺路线的确定54 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定64.1 确定机械加工余量64.2 确定工序尺寸64.3 确定毛坯尺寸84.4 设计毛坯图95 工序设计105.1 选择机床105.2 选择夹具105.3 选择刀具115.4 选择量具116 确定切削用量及基本工时136.1 工序III切削用量及基本时间的确定136.2 工序IV切削用量及基本时间的确定146.3 工序V切削用量及基本时间的确定166.4 工序VI切削用量及基本时间的确定176.5 工序VII切削用量及基本时间的确定186.6 工序VIII切削用量及基本时间的确定196.7 工序IX切削用量及基本时间的确定。206.8 工序X切削用量及基本时间的确定206.9 工序XI切削用量及基本时间的确定217 夹具设计227.1 夹具设计的基本要求227.2 夹具体设计的基本要求237.3工件的定位247.3.1 对定位元件的基本要求247.3.2 定位误差的分析247.4 夹紧机构的设计257.4.1 夹紧装置的设计原则257.4.2 导向装置以及夹具与机床连接元件267.5 使用说明和结构特点26 8 结论27参考文献28致 谢29III太原工业学院毕业设计1太原工业学院毕业设计1 前言机械加工工艺对零件的工艺路线和装配过程有着详细的说明与指导，它在整个生产中起着举足轻重的作用。它包含着各种加工的思想，对生产手段起着实在性的作用和联系。同时，我们需要掌握工件在加工时的定位、加工的精度、加工表面的质量以及尺寸链等基本概念和方法。 本次毕业设计是在学完大学所有课程后，对所学科目的一次综合性总复习和考察，也是一次理论联系实际的训练。通过本次设计，很好的考察和巩固了我们运用所学课本知识的综合能力，并结合在生产实际方面相关见识，很好的提高了我们单独分析问题和解决机械制造工艺类加工零件的水平，在自我的努力以及指导老师的指导下，对加工刀具，各类机床以及专用夹具的结构有了更深层次的了解，在即将参加的工作中，也能带来不小的帮助。同时，在设计的过程中，也锻炼了我们的自我学习能力以及分析问题、解决问题的综合能力。由于能力还有所不足，在设计中可能存在许多不足的地方，还恳请老师给予专业指导。1.1 课题研究背景及其发展夹具对整个加工工艺至关重要，它能够保证工件的加工精度和定位精度，从而在保证产品质量的情况下，能够有效的缩短相关工作人员的劳动时间，更好的提高生产效率。 机床夹具对对制造精度要求非常高，难以实实现机械化的装配与测量，所以导致价格非常昂贵，而且单一的夹具并不能满足各类机床的需要，所以需求配置各式各样不同型号的夹具。夹具的主要功能是定位与夹紧，工件的定位主要是通过夹具的定位工件表面与工件基准面相互嵌合而成的，工件的夹紧是通过夹具的夹紧装置来实现。而对于专用夹具，是针对某一工艺的特定工序设计制造而成，其要求操作简单，装卸方便，工艺性能和实用性能好。随着我国数控机床的飞速发展，夹具的作用也日趋重要，影响力越来越明显，我国在夹具技术的创新和开发方面应该成立一套完整的体系，以适应新时代的潮流与发展。虽然在夹具的设计方面，我国已经取得了很好的进展，整个设计思路也相对完善，但对于一些相关企业，他们对传统专用夹具仍然十分亲睐，所以从目前的情况来看，其实现代化的思想并没有渗透其中。从现在的工业发展角度来说，工件加工对夹具的要求越来越高，定位精度以及夹紧复杂形状工件的需求日益变深。对于专用夹具来说，设计制造的时间太长，而且成本较高。 机床夹具的未来发展主要表现在以下三个方面；一是标准化，有利于提高加工精度以及降低生产成本；二是高效化，在保证产品质量的情况下，工作人员能够在更短的时间内生产出更完善的产品；三是柔性化，提高工艺在不同情况下的不同适应性，特别对于一些中小批量的生产来说，有着很好的帮助。2 零件的分析2.1零件的作用本设计所给的零件是195柴油机摇臂轴座，它是柴油机上的一个非常重要的零件，其中直径为16的孔用来装摇臂，钻孔所要求的位置精度和表面粗糙度一般，在工作时与轴相互配合着工作，起到支撑作用的效果。零件图如下：图2.1 零件图 2.2 零件的工艺分析 通过对零件图的再次绘制，可以知道原图形的视图完整、正确，尺寸、公差及技术要求齐全。零件的材料为HT200，生产工艺简单，铸造性能很好，但塑性差，脆性高，不适合磨削。通过对零件图的分析，得出加工表面的相互位置要求：（1）上下底面粗糙度相同，均为6.3，底面与中心16的孔的平行度为0.1；（2）前端面粗糙度为3.2，后端面粗糙度6.3，前后端面与中心16的孔的垂直度为0.08；（3）中心孔为10级精度，采用基孔制配合，粗糙度3.2；（4）10.5的孔的粗糙度12.5 。（5）10.5的孔的倒角的粗糙度12.5。2.3 零件的生产类型（1） 确定生产纲领生产纲领一般指年产量，需要通过公式计算得出：N=n(1+).其中与分别表示零件的备品率和废品率。代入公式可得N=4000件/年（2） 确定生产类型 不同的生产类型有着各自的工艺特性，零件的质量为3kg，查相关文献可知其属于轻型，生产的类型为中批生产。3 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式零件的外形设计结构相对简单，由于零件年产量为4000件，为中批生产水平，材料的选择为HT200，如果选用砂型手工造型生产，则在生产效率方面会变低，而且铸件质量也容易出现问题，如果采用铸造复杂形状毛坯的熔模铸造，则生产周期会比较长，而且经济需求高，所以最终确定采用砂型机器造型，它有较高的生产效率，也能满足毛坯质量要求。3.2 基面的选择基面选择对工艺设计来说至关重要，它决定了零件的加工质量和生产效率。否则，会使加过过程十分困难，容易出现不必要的错误，导致生产出来的零件不能满足加工要求，使生产过程无法顺利的正常进行。 （1）粗基准的选择： 选下端面为主要定位粗基准。 （2）精基准的选择： 根据零件的相关结构和相应要求，同时还需要保证零件的加工精度以及在装夹方面的准确性，所以确定如下：为了避免由于基准不重合而产生的误差，所以应当选择中心孔16+0.01 0为定位基准，即以被加工面的设计基准为精基准，满足了“基准重合”的设计原则。3.3 制定工艺路线合理的确定工艺路线，应当考虑零件的几何形状、加工精度及位置确定以及加工方法等技术要求，同时对应相应的生产纲领,可以采用在钻床上配以夹具,并尽可能遵循工序集中的原则来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济问题，以便使生产成本尽可能下降。3.3.1 表面加工方法的确定本零件的加工面有上底面、下底面、前端面、后端面、中心孔以及键槽，材料为HT200。以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下： 加工面公差等级表面粗糙度加工方式上底面IT8Ra6.3粗铣、半精铣下底面IT8Ra6.3粗铣、半精铣前端面IT8Ra3.2粗铣、半精铣后端面IT8Ra6.3粗铣、半精铣16孔 IT10Ra3.2粗镗、半精镗和精镗10.5孔IT10Ra12.5一次钻出3.3.2 工艺路线的确定方案一： 工序I 铸造毛坯 工序II 人工时效热处理 工序III 粗铣、半精铣下端面 工序IV 粗铣、半精铣上端面 工序V 粗铣、半精铣右端面 工序VI 粗铣、半精铣、精铣左端面工序VII 粗镗、半精镗、精镗16孔 工序VIII一次钻出两个10.5孔 ，并倒角工序IX 铣槽 工序X 去尖角毛刺工序XI 检验合格，入库方案二： 工序I 铸造毛坯工序II 人工时效热处理 工序III 粗铣下端面 工序IV 粗铣、半精铣上端面 工序V 半精铣下端面工序VI 粗铣右端面工序VII 粗铣、半精铣左端面工序VIII 半精铣后端面工序IX 粗镗16孔工序X 一次钻出两个10.5孔 ，并倒角工序XI 半精镗、精镗16孔工序XII 铣槽、去尖角毛刺工序XIII 检验合格，入库两个方案的分析比较： 方案一定位基准精度比较低，加工精度不高；而方案二在定位基准方面都是以前一道工序加工表面为定位基准，所以定位的基准精度相对较高，零件加工的精度要求也能够满足，所以选择方案二来作为加工工序的工艺路线。4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定4.1 确定机械加工余量由前面所述知铸造方法为砂型机器造型，并且零件图的最大的尺寸为58mm由机械制造技术基础课程设计指南表5-1 选择公差等级为10 级 由表5-3 取CT=2.8mm 由表5-5 取机械加工余量等级为E 级 再由表5-4 查得RMA=0.4mm 4.2确定工序尺寸（1）上下底面加工余量的确定加工表面工序单边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗铣半精铣粗铣半精铣粗铣半精铣上底面1.51.060.50 -0.33590 -0.3Ra6.3Ra6.3下底面1.51.061.50 -0.46580 -0.3Ra6.3Ra6.3（2）前后端面加工余量的确定加工表面工序单边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗铣半精铣粗铣半精铣粗铣半精铣前端面1.00.732.70 -0.3331.70 -0.21Ra6.3Ra3.2后端面1.00.733.70 -0.33310 -0.2Ra6.3Ra6.3（3）中心孔加工余量的确定工序单边加工余量工序尺寸公差等级公差及尺寸精镗0.0516.05IT816.05+0.13 0半精镗0.116.1IT916.1+0.18 0粗镗117.1IT1317.1+0.27 0（4）10.5的孔加工余量的确定工序加工余量工序尺寸及公差表面粗糙度钻孔10.510.5Ra12.54.3 确定毛坯尺寸R=F+RMA+CT/2 R=F+2RMA+CT/2 R=F-2RMA-CT/2 查机械制造技术基础课程设计指南表5-1 可得 选取公差等级10 级 由表5-3 得CT=2.8mm 由表5-5 取机械加工余量为E 级 再由表5-4 查得RMA=0.4mm R1=F+2RMA+CT/2=60.2mm R1=F+2RMA+CT/2=33.2mm D= F-2RMA-CT/2=13.8mm 对应的表格如下；零件尺寸单面加工余量铸件尺寸公差等级581.160.2IT8310 -0.21.133.2IT816H101.113.8IT1010.55.25IT124.4 设计毛坯图（1）确定拔模斜度 ：由机械制造工艺设计手册得出拔模斜度为7。 （2）确定分型面： 因为毛坯的形状前后对称，并且可以得出中间截面为其最大的截面，同时为了起模过程的方便以及保证铸件的加工精度，所以应当以中截面作为分型面即可满足要求。 （3）毛坯的热处理方式： 为了改善毛坯的切削性能，去除内应力，所以在铸件取出后需要进行时效热处理。毛坯图如下：图4.4 毛坯图5 工序设计5.1 选择机床（1）工序III至VIII及工序XII主要是进行粗铣、半精铣等铣削方面的加工，其中零件为中批生产，对生产率的要求不是很高，表面精度要求也不是很高，所以应当选用X51 型立式钻床；（2）工序IX和工序XI主要进行粗镗、半精镗和精镗等加工，并且根据零件外形尺寸、形状结构等特点，所以选用卧式车床CM6125;（3）工序X钻两个10.5的孔，可采用专用夹具在立式钻床上进行加工，所以选用 Z525 型立式钻床；5.2 选择夹具 本零件在加工时均采用专用夹具来进行加工5.3 选择刀具（1）工序III在铣床上加工，选择高速钢三面刃铣刀。（2）工序IV在铣床上加工，选择高速钢三面刃铣刀以及高速钢错齿三面刃铣刀。（3）工序V在铣床上加工，选择高速钢三面刃铣刀。（4）工序VI在铣床上加工，选择圆柱铣刀。（5）工序VII在铣床上加工，选择镶齿套式面铣刀。（6）工序VIII在铣床上加工，选择镶齿套式面铣刀。（7）工序IX在车床上加工，选择YG8 硬质合金镗刀。（8）工序X在钻床上加工，选择莫氏锥柄麻花钻。（9）工序XI在车床上加工，选择YG8 硬质合金镗刀。（10）工序XII在车床上加工，选择YG3高速钢镗刀。5.4 选择量具从生产类型来说，零件为中批生产，所以在选择量具时应当选择通用量具比较合适，而且根据零件的加工表面精度、形状大小以及相应的尺寸，查阅相关资料的，得出选择量具如下表所示：工序工序名称量具III粗铣下底面游标卡尺、粗糙块IV粗铣、半精铣上底面游标卡尺、粗糙块V半精铣下底面游标卡尺、粗糙块VI粗铣后端面游标卡尺、粗糙块VII粗铣、半精铣前端面游标卡尺、粗糙块VIII半精铣后端面游标卡尺、粗糙块IX粗镗游标卡尺、塞规X钻孔游标卡尺、塞规XI半精镗、精镗游标卡尺、塞规XII铣槽游标卡尺6 确定切削用量及基本工时6.1 工序III切削用量及基本时间的确定（1）切削用量 由工艺路线知：粗铣下底面，需要用到的加工机床为X51 型立式铣床。本工序采用计算法确定切削用量。需要用到的刀具为高速钢三面刃铣刀，铣刀直径为100mm，宽度为16mm，齿数为12，铣刀的形状根据机械制造工艺设计简明手册表5-143来选择。在加工材料方面，其中HBS 在180-200之间，所以选择前角o=7 ，后角o=15，o=7。.确定每齿进给量fz ：根据机械制造工艺设计简明手册表5-144， X51型立式铣床的功率p=4.5kw，又因为系统的刚性为中等，所以可得每齿进给量 fz=0.20-0.30mm/z。现可取 fz=0.30mm/z。.选择铣刀耐用度： 根据有关手册表的规定，得铣刀耐用度T=180min（表 5-149）。 .确定切削速度： 根据表2-17 中公式计算： 可得Cv =18.9 ，qv=0.2 ，xv =0.1 ，yv=0.4 ，uv=0.1 ，Pv=0.1， m=0.15 ,T=180min ，ap=1.5mm ，fz=0.30mm/z ，ae=16mm ，z=12 ，d=100mm ，kv=1.0代入公式得 V= 1.0=20.014m/min n= =63.72r/min根据铣床转速表查机械制造工艺设计简明手册（表5-72），可取n=65r/min，所以刀具实际切削速度 V=20.42m/s。.对于工作台，每分钟进给量为fMz=0.31260=216mm/min根据机械制造工艺设计简明手册（表 5-76），选择fMz=200mm/min，则实际的每齿进给量为fz= 200/（1260）=0.28mm/z。.校验机床功率 ：根据有关手册，通过计算得铣削功率为 Pc= FCv/1000 查得CF=30 ,xF=1.0 ，yF=0.65 ，uF=0.83 ，wF=0 ，qF=0.83 ，ap=1.5mm ， fz=0.28mm/z ，ae=16mm ，z=12 ，d=100mm ，n=65r/min ,kFc=0.63FC = 0.63=20.47NV=20.42m/min=0.34m/sPc= =6.7910-3kWX51 型立式钻床主电动机的功率为4.5kw，因此所选择切削用量满足条件。综上所述，求得的切削用量为fz=0.28mm/z, ,fMz=200mm/min,n=65r/min,V=0.34m/s(2)基本时间 根据表2-25，本道工序的基本时间为 Tf = )+(13)式中l =50mm l1=2mm l2 =2mm =16mm fMz=200mm/minTf = 60=16.2s6.2 工序IV切削用量及基本时间的确定本工序是分为粗铣和半精铣上底面两个工步 a. 粗铣上底面 （1）切削用量 由工艺路线知：粗铣下底面，需要用到的加工机床为X51 型立式铣床。本工序采用计算法确定切削用量。需要用到的刀具为高速钢三面刃铣刀，铣刀直径为100mm，宽度为16mm，齿数为12，铣刀的基本形状根据机械制造工艺设计简明手册表5-143得出。在加工材料方面，其中HBS 在180-200之间，所以选择前角o=7 ，后角o=15，o=7。.确定每齿进给量fz ：根据机械制造工艺设计简明手册表5-144， 铣床的功率为p=4.5kw，又因为系统的刚性为中等，所以可得每齿进给量 fz=0.20-0.30mm/z。现可取 fz=0.30mm/z。.选择铣刀耐用度： 根据有关手册表的规定，查得铣刀耐用度T=180min（表 5-149）。 .确定切削速度： 根据表2-17 中公式计算： 可得Cv =18.9 ，qv=0.2 ，xv =0.1 ，yv=0.4 ，uv=0.1 ，Pv=0.1， m=0.15 T=180min ，ap=1.0mm ，fz=0.125mm/z ，ae=16mm ，z=12 ，d=100mm ，kv=1.0 代入公式得 V= =20.014m/min n= =63.72r/min根据铣床转速表查机械制造工艺设计简明手册（表5-72），可取n=65r/min，所以刀具实际切削速度 V=20.42m/s。.工作台每分钟进给量为:fMz=0.31260=216mm/min 根据机械制造工艺设计简明手册（表 5-76），选择fMz=200mm/min，则实际的每齿进给量为fz= 200/（1260）=0.28mm/z。.校验机床功率 ：根据有关手册，通过计算得铣削功率为 Pc= FCv/1000 查得CF=30 ,xF=1.0 ，yF=0.65 ，uF=0.83 ，wF=0 ，qF=0.83 ，ap=1.5mm ， fz=0.28mm/z ，ae=16mm ，z=12 ，d=100mm ，n=65r/min ,kFc=0.63FC = 0.63=20.47NV=20.42m/min=0.34m/sPc= =6.7910-3kW因为由前面确定的铣床功率为4.5kw，因此所选择切削用量满足条件。综上所述，满足条件的切削用量为fz=0.28mm/z,fMz=200mm/min,n=65r/min,V=0.34m/s(2)基本时间Tf = =7.2sb.半精铣上底面 （1）切削用量 由工艺路线知：半精铣上底面，需要用到的加工机床为X51 型立式铣床,选择的刀具为高速钢错齿三面刃铣刀，铣刀径d=100mm，宽度L=16mm，齿数z=16。.确定每齿进给量 fz：根据机械制造工艺设计简明手册表 5-144，确定fr=1.2-2.6mm/r,取fr=2m/r,则fz=2/16=0.125mm/z。 .选择铣刀耐用度： 根据有关手册表的规定，得铣刀耐用度T=180min（表 5-149）。 .确定切削速度：根据表2-17 中公式计算： 查得Cv =18.9 ，qv=0.2 ，xv =0.1 ，yv=0.4 ，uv=0.1 ，Pv=0.1， m=0.15 T=180min ，ap=1.0mm ，fz=0.125mm/z ，ae=16mm ，z=12 ，d=100mm ，kv=1.0 带入计算可得V = =29.57m/min=0.49m/sN = =94.16r/min根据机械制造工艺设计简明手册（表5-72），选择机床转速n=80r/min，则实际切削速度 V=25.12m/s，.工作台每分钟进给量为fMz=0.1251260=90mm/min,根据机械制造工艺设计简明手册（表5-76），选择fMz=90mm/min，则可求得实际的每齿进给量为fz=0.125mm/z。(2)基本时间 根据表2-25，本道工序的基本时间为 Tf = )+(13)式中l =20mm l1=2mm l2 =2mm ae=16mm fMz=90mm/minTf= 6.3 工序V切削用量及基本时间的确定（1）切削用量 由工艺路线知：半精铣下底面，所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀，需要用到的加工机床为X51 型立式铣床，铣刀直径d=100mm，宽度L=16mm，齿数z=16。.确定每齿进给量 fz：根据机械制造工艺设计简明手册表 5-144，每转进给量fr=1.2-2.7mm/r,取fr=2.0mm/r,则fz=2.0/16=0.125mm/z。 .选择铣刀耐用度：根据机械制造工艺设计简明手册表5-148，查的T=180min。.确定切削速度：根据表2-17 中公式计算： 查得Cv =18.9 ，qv=0.2 ，xv =0.1 ，yv=0.4 ，uv=0.1 ，Pv=0.1， m=0.15 T=180min ，ap=1.0mm ，fz=0.125mm/z ，ae=16mm ，z=12 ，d=100mm ，kv=1.0带入公式得V = =29.58m/min=0.49m/sN = =94.16r/min根据机械制造工艺设计简明手册，选择机床转速n=80r/min，则实际切削速度 V=25.13m/s。.工作台每分钟进给量为fMz=0.1251260=90mm/min,根据机械制造工艺设计简明手册（表5-76），选择fMz=90mm/min，则可求得实际的每齿进给量为fz=0.125mm/z。(2)基本时间 根据表2-25，本道工序的基本时间为 Tf = )+(13)式中l =20mm l1=2mm l2 =2mm ae=16mm fMz=90mm/min Tf= 6.4 工序VI切削用量及基本时间的确定（1）切削用量 由工艺路线知：粗铣后端面，需要用到的加工机床为X51 型立式铣床，所选用的刀具为圆柱铣刀，铣刀直径 d=63mm，宽度L=50mm，粗齿6,细齿10，根据表5-143 可选择铣刀的基本形状，选择前角o=7 ，后角o=12，o=8。.确定每齿进给量fz：根据机械制造工艺设计简明手册(表 5-74)，查得每齿进给量 fz=0.10-0.15mm/z。现取 fz=0.12mm/z。 .选择铣刀耐用度：根据机械制造工艺设计简明手册表5-148，查的T=180min.确定切削速度：根据表2-17 ： 查得Cv =18 ，qv=0.45 ，xv =0.1 ，yv=0.4 ，uv=0.3 ，Pv=0.1， m=0.33 T=180min ，ap=1.0mm ，fz=0.12mm/z ，ae=50mm ，z=16 ，d=63mm ，kv=1.0将数据带入公式得 V= 11.45m/min n=57.84r/min。根据机械制造工艺设计简明手册（表5-72），选择机床转速为n=65r/min，则实际切削速度为 V=12.84m/s，.工作台每分钟进给量：工作台每分钟进给量为fMz=0.31660=288mm/min，参考相关手册，选择fMz=280mm/min，则实际的每齿进给两 fz = =0.29mm/z。(2)基本时间 根据表2-25，根据表2-25，本道工序的基本时间为 取=30mm =9mm =3mm ae=16mm fMz=280mm/min =9s 6.5 工序VII切削用量及基本时间的确定本道工序分为粗铣和半精铣前端面两个工步a. 粗铣前端面（1）切削用量 由工艺路线知：粗铣前端面，需要用到的加工机床为X51 型立式铣床，所选刀具为镶齿套式面铣刀，铣刀直径 d=80mm，宽度 L=36mm，齿数 10，根据表 5-143 选择铣刀的基本形状要求，选择前角o=7，后角o=16，o=8。 .确定每齿进给量fz：根据机械制造工艺设计简明手册表5-14，可以得出铣床的加工功率为4.5kw，由此查得每齿进给量fz=0.04-0.06mm/z。可取 fz=0.05mm/z。 .选择铣刀耐用度：依据相关手册，铣刀耐用度T=180min.确定切削速度：根据机械制造工艺设计简明手册表2-17 中公式进行计算： 查得Cv =18.9 ，qv=0.2 ，xv =0.1 ，yv=0.4 ，uv=0.1 ，Pv=0.1， m=0.15 T=180min ，ap=1.0mm ，fz=0.05mm/z ，ae=36mm ，z=10 ，d=80mm ，kv=1.0带入公式得 V= 6.22 m/min n= 24.78r/min。 根据机械制造工艺设计简明手册），选择机床转速n=65r/min，则可得实际的切削速度 V=16.37m/s。：工作台的每分钟进给量为：fMz=0.051260=30mm/min根据加工铣床工作台进给量表，选择fMz=30mm/min，则实际的每齿进给量为fz=0.05mm/z。(2)基本时间 本道工序的基本时间为： 式中=30mm =6.28mm =2mm ae=36mm fMz=30mm/min =76.5s b.半精铣前端面 （1）切削用量 由工艺路线知：半精铣前端面，需要用到的加工机床为X51 型立式铣床，在刀具的选用上选择镶齿套式面铣刀，铣刀的直径d=80mm，宽度L=36mm，齿数为10，根据机械制造工艺设计简明手册表5-143 ，确定了铣刀的基本形状，所以选择前角o=7，后角o=16，o=8。 .确定每齿进给量 fz：根据机械制造工艺设计简明手册表 5-144，每转进给量fr=0.5-1.1mm/r,所以取fr=1.0mm/r,则可求得fz=1.0/10=0.1mm/z。.选择铣刀耐用度 ：根据机械制造工艺设计简明手册表5-148，铣刀的耐用度T=180min。 .确定切削速度：根据表2-17 中公式计算V=4.72m/min=0.079m/s n=18.76r/min 根据机械制造工艺设计简明手册（表5-72），选择加工机床的转速为n=65r/min，则实际切削速度 V=16.37m/s。：工作台每分钟进给量：工作台的每分钟进给量为fMz=0.12060=120mm/min 根据机械制造工艺设计简明手册（表 5-76）查进给量，选择fMz=120mm/min，则实际的每齿进给量为fz=0.1mm/z。(2)基本时间 根据表2-25，本道工序的基本时间为： 式中=30mm =6.28mm =2mm ae=36mm fMz=120mm/min =19.2s6.6 工序VIII切削用量及基本时间的确定（1）切削用量 由工艺路线知：半精铣前端面，需要用到的加工机床为X51 型立式铣床，在刀具的选用上选择镶齿套式面铣刀，铣刀的直径d=80mm，宽度L=36mm，齿数为10，根据机械制造工艺设计简明手册表5-143 ，确定了铣刀的基本形状，所以选择前角o=7，后角o=16，o=8。 .确定每齿进给量 fz：根据机械制造工艺设计简明手册表 5-144，每转进给量fr=0.5-1.1mm/r,所以取fr=1.0mm/r,则可求得fz=1.0/10=0.1mm/z。.选择铣刀耐用度 ：根据机械制造工艺设计简明手册表5-148，铣刀的耐用度T=180min。 .确定切削速度： 根据表2-17 中公式计算： V=4.72m/min=0.079m/s n=18.76r/min 根据机械制造工艺设计简明手册（表5-72），选择加工机床的转速为n=65r/min，则实际切削速度 V=16.37m/s。.工作台每分钟进给量：工作台的每分钟进给量为fMz=0.12060=120mm/min 根据铣床转速表查机械制造工艺设计简明手册（表 5-76），选择fMz=120mm/min，则实际的每齿进给量为fz=0.1mm/z。(2)基本时间 根据表2-25，本道工序的基本时间为：=19.2s (取l =30mm l1 =6.28mm l2 =2mm ae=36mm fMz=120mm/min)。6.7 工序IX切削用量及基本时间的确定。（1）切削用量 由工艺路线知：粗镗16的孔，需要用到的机床为CM6125卧式车床，所选用的刀具为YG8 硬质合金镗刀 。. 确定背吃刀量ap: 查阅参考资料 金属加工工艺及工装设计 表4-71，得双边余量为1 mm,故背吃刀量ap=0.5mm. 确定进给量f：根据机械制造工艺设计简明手册表5-15,因为铣刀的直径为10mm,而且背吃刀量为0.5mm，所以由条件进给量取f=0.15mm . 确定切削速度V： 按表2-8 计算公式确定： V= 试中 Cv =68.2 z=0.4 x=0.15 y=0.45 m=0.4 T=60min ap =0.5 f=0.15mm k=1 d=16mm V=104.8m/min n=2086r/min(2) 确定基本时间 取镗刀主偏角为45，=31mm =2.5mm =4mm =0mm f=0.08 n=2086r/min算得=14s6.8 工序X切削用量及基本时间的确定(1)切削用量：由工艺路线知：钻10.5的孔，需要用到的机床为Z525立式钻床，在刀具选择方面，选用莫式锥柄麻花钻，刀具的直径为10.5mm，本工序需要一次钻两个通孔，为了保持工件的润滑和冷却，所以需要用到冷却液。. 确定进给量：加工用的钻头直径为10.5mm ，并且f的范围是0.50-0.62，HBS200,则进给量取f=0.6.选择钻头磨钝标准及耐用度：根据表5-130，钻头的后刀面的最大磨损量为0.8mm，耐用度T=35min.确定切削速度V 由表5-133 查得 V=13m/min 算得 n=394r/min(2)基本时间 =58mm =6.25mm =3mm n=394r/min算得=17s6.9 工序XI切削用量及基本时间的确定 由工艺路线知：本工序是分为半精镗和精镗16 孔两个工步 a.半精镗16 孔(1)切削用量：因为本工序是半精镗16 孔，需要用到的加工机床为CM6125卧式车床，在刀具的选择方面，选用YG3X高速钢镗刀。查表4-73 得 ap = 0.1mm f=0.04mm v=2.5m/s 得n=3000r/min。 (2)基本时间Tf =19s (取l =31mm l1 =2.1mm l2=4mm l3=0mm f=0.04mm n=3000r/min )。b. 精镗16 孔(1)切削用量：因为本工序是精镗16 孔，需要用到的加工机床为CM6125卧式车床，在刀具选择方面，选用 YG8硬质合金镗刀. 确定背吃刀量ap: 查 金属加工工艺及工装设计 表4-71 ，得到双边余量为1 mm,所以背吃刀量ap0.5mm .确定进给量f：根据机械制造工艺设计简明手册表5-15, 因为铣刀的直径为10mm,而且背吃刀量为0.5mm，所以由条件进给量取f=0.15mm .确定切削速度V 按表2-8 计算公式确定： V= 试中 Cv =68.2 z=0.4 x=0.15 y=0.45 m=0.4 T=60min ap =0.5 f=0.15mm k=1 d=16mm V=104.8m/min n=3000r/min(2)基本时间 =31mm =2.08mm =4mm =0mm f=0.15mm n=3000r/min算得=38s7 夹具设计本夹具是工序（10）用莫式锥度麻花钻钻孔的专用夹具。所设计的夹具装配图（二维，三维）及夹具体图另附图纸。7.1 夹具设计的基本要求 一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求。（1）保证工件的加工精度。工件的定位基准以及定位元件等都能影响工件的加工精度，所以应当选择正确定位方案。组成夹具的其他零件也有可能对其产生影响。从性能上看，强度和耐磨性也是夹具所必须考虑的因素，因为在生产加工中，夹具的使用可能是多次的，所以必须保持夹具的刚度性能。刀具的装夹以及位置的确定也能够影响加工的精度。（2）提高生产效率。专用夹具的设计应当从相应的生产纲领出发，在此基础上为了减少辅助时间，增强操作性能以及提高生产率，所以在装夹的整个结构上，应该采用快速高效省时的各种构架。（3）工艺性能好。合理以及简单是专用夹具结构设计的基本要求，能够满足制造，装整，调配，维修和检查的方便性。 专用夹具在生产上属于单件制造，在最终精度的保证上，如果由调配和整修来完成，那么调配和整修机构也应该相应的装配在专用夹具上。（4）使用性能好。专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。使用一些机械化的夹紧装置例如气动、电磁能更好的配合加工，在一定程度上也可以减轻相关工作人员的劳动强度。为了防止刀具的损坏、切削积聚产生的高热量对工艺系统变形产生的影响以及工件定位的破坏，所以呀专用夹具在排屑机构的设置方面也有必要，以此来确保夹具的排屑问题，（5）经济性好。为了降低夹具的制造成本，应当采用标准的结构和元件来生产结构构造简单、制造容易的专用夹具。所以，在经济效益的提高方面，有必要对夹具进行经济技术分析，并结合相应的生产纲领和要求来完成。7.2 夹具体设计的基本要求 夹具体是夹具的基础件，设计时应满足一下要求。（1）精度和尺寸稳定性。夹具体的重要表面，如安装定位元件的表面、夹具体的安装基面等。（2）足够的强度和刚度。为了保证不产生一些不必要的变形和振动在加工过程当中，例如切削力和夹紧力的作用，所以应当增加设置加强筋，保证夹具体壁厚满足要求。（3）良好的结构工艺性和使用性。夹具体应当特别注意其结构的工艺性，因为它的结构相对复杂，在相互位置的精度方面，各表面的要求也很高，而且其外形尺寸相对较大。所以在维修和装卸方面也应当以方便为原则来满足要求。（4）应方便排除切屑。在机械加工过程当中，在夹具体的周围会不断的积聚大量切削，如果不能及时作出相应的排屑处理，那么夹具的定位精度和准度会被切屑产生的大量热量所破坏。（5）稳定安装。夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上相应的表面的接触或配合实现的。当在机床工作台上来安装夹具时，为了保证夹具的安装能够稳定可靠，应当尽可能的降低夹具的重心，保证足够大的支撑面积以及夹具与安装基面的高配合精度。7.3工件的定位7.3.1 对定位元件的基本要求 夹具设计中对定位元件有如下基本要求。 （1）限位基面应有足够的精度。定位元件具有足够的精度，才能保证工件的定位精度。（2）限位基面应有较好的耐磨性。为了保证夹具的定位精度和使用寿命，所以对定位元件的要求很高，然而定位元件在经常的与工件的相互接触与摩擦中，容易致使表面磨损，所以在耐磨性和限位表面方面定位元件的性能必须要好。（3）支撑元件应有足够的强度和刚度。在切削力、夹紧力以及工件自身的重力的条件下，定位元件的加工过程可能会产生变形和损坏，所以需要保证足够的强度和刚度来保持定位元件的稳定。（4）定位元件应有较好的工艺性。为了定位元件的制造简单，装配方便，更换迅速，所以其结构设计应当以简单合理为原则。（5）定位元件应便于清除切屑。切屑积聚容易对加工精度和定位精度产生影响，所以定位元件的结构设计以及与工件接触的工作表面形状都应该有效的防止切屑聚集。本工序的夹具定位方案如下：工件确定以底面和中心孔为定位的基准，在限制工件自由度方面，以支承板、定位插销和削边销相组合，确定工件的自由移动，其中支承板能够限制其中的3 个自由度，定位插销能够限制工件的转动和移动共2 个自由度，削边销与中心孔连接，限制了其中的1 个自由度，所以在定位方面共限制了6 个自由度。7.3.2 定位误差的分析在垂直方向上，底面为已加工表面，且设计基准与定位基准重合，所以无基准位移误差和基准不重合误差使用说明。7.4 夹紧机构的设计7.4.1 夹紧装置的设计原则 在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则。（1）工件不移动原则夹紧过程中，工件不应该离开定位的支撑，也就是说工件在定位后所确定的位置不允许改变。（2）工件不变形原则在夹紧的过程中，工件在夹紧力的作用下，不能随意的产生振动和移动的效果，同时为了保证工件的加工精度，也不能有任何的变形的情况发生。（3）工件不振动原则对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支撑元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件个和夹紧系统的振动。（4）安全可靠原则为了保证工件的夹紧可靠，如果采取手动夹紧，则应该具有自锁性能，同时也需要保证足够的夹紧行程来确保整个传力机构的进行。（5）经济使用原则为了保证整个生产过程的经济效益，夹紧装置在设计上需要保证结构相对简单，制造方便；在操作上需要保证操作容易，省时省力，以此来提高整体的工艺性能和使用性能。本工序的夹紧机构设计如下：根据生产率要求及夹紧装置设置原则，并满足工件结构要求的情况下，需要用到移动对称压板夹紧结构来夹紧工件，防止其产生移动和振动，能够大大提高生产率，保证了加工精度，并以手动来加以控制。夹紧力的计算如下：I.轴向力在方向上
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