支架C加工工艺及夹具设计【2副】【含三维PROE】含万方报告查重【含7张CAD图纸、说明书全套】
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2副
含三维PROE
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毕业设计(论文)题 目:支架C的机械加工工艺规程及夹具设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要基于在支架的前提下，为了满足加工精度的需要而设计2套夹具。组合夹具属于柔性夹具，柔性夹具是以组合夹具为基础的能适用于不同的机床、不同的产品或同一产品不同规格型号的机床夹具。柔性夹具元件具有较好的互换性和较高的精度及耐磨性，可根据不同机床和不同零件的加工要求，选用配套中的部分元件组装成所需要的夹具。首先要分析加工零件的工艺以及技术要求，运用柔性夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案以达到对支架进行合理的安装、定位、夹紧的目的。在完成夹具草图以后，进一步考虑元件之间的连接关系和固定方式，设计合理的结构实现各零部件间的相对运动。关键词：支架，加工工艺，加工方法，工艺文件，夹具3AbstractBased on the premise of the support, in order to meet the needs of the processing accuracy and design 2 sets of fixture. The modular fixture belongs to the flexible fixture, the flexible fixture is based on the combination of fixture can be applied to different machine tools, different products or the same product different specifications of the machine tool fixture. Flexible fixture component has a better exchange and high precision and good wear resistance, according to the processing requirements of different machines and different parts, the choice of matching parts of assembled into the fixture. First analyze the machining technology and technical requirements, the use of the basic principles and methods of flexible fixture design, fixture design scheme proposed in order to achieve the purpose of reasonable installation, positioning and clamping bracket. After the completion of the fixture sketch, the connection between the components and the fixed way is further considered, and the reasonable structure is designed to realize the relative movement between the parts.Keywords: bracket, machining process, machining method, process file, fixture37目 录摘 要3Abstract4目 录5第1章 绪 论71.1 夹具的组成71.2 常用定位元件及选用81.2.1工件以平面定位81.2.2工件以外圆柱定位81.2.3工件以内孔定位81.2.4对定位元件的基本要求91.2.5常用定位元件所能限制的自由度91.3 夹具设计目的与意义91.4 专用夹具设计的国内外现状101.4.1 国内专用技术应用及现状101.4.2 专用工艺在国外的发展状况111.5 专用夹具设计的发展趋势12第2章 零件的分析142.1支架的结构及其工艺性分析142.2支架的技术要求分析152.3 毛坯的选择16第3章 支架机械加工工艺路线的制定173.1定位基准的选择173.2 拟定工艺路线173.3 加工余量和工序尺寸的拟定193.4 切削用量的确定21第4章 钻床夹具的设计294.1设计要求294.2夹具设计294.2.1 定位基准的选择294.2.2 切削力及夹紧力的计算294.3定位误差的分析304.4夹具设计及操作的简要说明31第5章 铣大端面夹具设计335.1 研究原始质料335.2 定位基准的选择335.3 切削力及夹紧力的计算335.4 误差分析与计算34总结35参考文献36致谢37第1章 绪 论机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。1.1 夹具的组成虽然夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。1定位支承元件定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。2夹紧装置夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。3连接定向元件这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。4对刀元件或导向元件 这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工正确位置的元件称为对刀元件，用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。5其它装置或元件 根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。6夹具体 夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状。上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。1.2 常用定位元件及选用工件在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准，其次是选择合适的定位元件。工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副，以实现工件的六点定位。用定位元件选用时，应按工件定位基准面和定位元件的结构特点进行选择。1.2.1工件以平面定位 1.以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头支承钉，以基准面粗糙不平或毛坯面定位时，选用圆头支承钉，侧面定位时，可选用网状支承钉。2.以面积较大、平面度精度较高的基准平面定位时，选用支承板定位元件，用于面定位时用不带斜槽的支承板，通常尽可能选用带斜槽的支承板，以利清除切屑。3.以毛坯面，阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件。但须注意，自位支承虽有两个或三个支承点，由于自位和浮动作用只能作为一个支承点。4.以毛坯面作为基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承作定位元件。5.当工件定位基准面需要提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支承作辅助定位元件，但须注意，辅助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新调整支承点高度，支承位置应选在有利工件承受夹紧力和切削力的地方。1.2.2工件以外圆柱定位1.当工件的对称度要求较高时，可选用V形块定位。V形块工作面间的夹角常取60、90、120三种，其中应用最多的是90V形块。90V形块的典型结构和尺寸已标准化，使用时可根据定位圆柱面的长度和直径进行选择。V形块结构有多种形式，有的V形块适用于较长的加工过的圆柱面定位；有的V形块适于较长的粗糙的圆柱面定位；有的V形块适用于尺寸较大的圆柱面定位，这种V形块底座采用铸件，V形面采用淬火钢件，V块是由两者镶合而成。2.当工件定位圆柱面精度较高时（一般不低于IT8），可选用定位套或半圆形定位座定位。大型轴类和曲轴等不宜以整个圆孔定位的工件，可选用半圆定位座。1.2.3工件以内孔定位1.工件上定位内孔较小时，常选用定位销作定位元件。圆柱定位销的结构和尺寸标准化，不同直径的定位销有其相应的结构形式，可根据工件定位内孔的直径选用。当工件圆柱孔用孔端边缘定位时，需选用圆锥定位销。当工件圆孔端边缘形状精度较差时，选用圆锥定位销；当工件需平面和圆孔端边缘同时定位时，选用浮动锥销。2.在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴定位，为了便于夹紧和减小工件因间隙造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时，常以孔和端面联合定位。因此，这类心轴通常是带台阶定位面的心轴，当工件以内花键为定位基准时，可选用外花键轴，当内孔带有花键槽时，可在圆柱心轴上设置键槽配装键块；当工件内孔精度很高，而加工时工件力矩很小时，可选用小锥度心轴定位。综上：正确定位，必须选对定位基准。1.2.4对定位元件的基本要求 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。由于定位元件的工作表面经常与工件接触和磨擦，容易磨损，为此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夹具的使用寿命和定位精度。3.支承元件应有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中，受工件重力、夹紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度，避免使用中变形和损坏。4.定位元件应有较好的工艺性。定位元件应力求结构简单、合理，便于制造、装配和更换。5.定位元件应便于清除切屑。定位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。1.2.5常用定位元件所能限制的自由度 定位元件可按工件典型定位基准面分为以下几类：1.用于平面定位的定位元件：括固定支承（钉支承和板支承），自位支承，可调支承和辅支承。2.用于外圆柱面定位的定位元件：括V形架，定位套和半圆定位座等。3.用于孔定位的定位元件：括定位销（圆柱定位销和圆锥定位销），圆柱心轴和小锥度心轴。1.3 夹具设计目的与意义夹具是机械制造厂里的一种工艺装备，机床夹具就是机床上用以装夹工件的一种装置，它使得工件相对于刀具或机床活动正确的位置，并在加工过程中不因外力的影响而变动。广义的说夹具一种保证加工质量并能加速工艺过程的一种工艺装备，而在机械制造领域中，机床夹具作为机床的一种辅助设备，用以对工件的定位和夹紧，其数量和种类很多，显得相当重要。机械制造离不开金属切削机床，对于切削机床，机床夹具是保证机械加工质量、提高生产效率、降低生产成本、减轻劳动强度、降低对工人技术的过高要求、实现生产过程自动化不可或缺的重要工艺装备之一。虽然各种数控机床和加工中心等，高度智能化的加工设备已经在我国各个生产单位已被广泛使用，但是，在大部分情况下都还以普通专用机床为主要生产设备。因此，根据我国机械行业规模化流水生产线生产的现状，设计一款专用铣床夹具来满足生产纲领高效、大批量的要求，是对机械设计从业人员的基本要求。我们必须掌握对铣床夹具的设计方法和设计思路，将其应用到实际生产中，从中不断提高自己对所学理论知识的认识与运用能力。此次设计不仅可对整个大学专业课所学知识加以巩固和弥补，更能锻炼自身的自学能力，对于以后个人发展大有裨益。随着社会的发展，人类的进步，人们对于日常生活、工作中的物资需求呈现出了极大的多样化与复杂化。传统的简单的产品已经难以再满足人们的需求。而且在企业、工厂的运营过程中，需要的工具也不断精细化与多样化，给制造业带来了新的难题。个性化的社会导致了制造产品大批量越来越少，更多的是需求多品种少批量，这种单件小值的生产模式是对传统的机械加工产业模式的挑战1。为此，制造技术的研究者提出了专用技术的科学理论及实现方法，从根本上解决了生产由于品种多、产量少带来的矛盾。它是将多种零件按其工艺的相似性分类专用，以形成零件族，即把同一零件族中零件分散的小生产量汇聚成较大的专用生产量，从而使小批量生产能获得接近于大批量生产的经济效益，专用夹具便应运而生2。专用夹具的应用可以扩大机床的使用范围，提高生产效率和零件的加工质量，也能够降低工人的劳动强度，缩短生产准备周期，提高劳动生产率3。而且随着专用夹具的应用和发展，必将加速开拓专用技术新的应用领域。因此，专用夹具将是我国机械工业今后夹具发展的一个主要方面。1.4 专用夹具设计的国内外现状1.4.1 国内专用技术应用及现状1.专用技术的应用目前发展的专用技术是应用系统工程学的观点，把中、小批生产中的设计制造和管理等方面作为一个生产系统整体，统一协调生产活动的各个方面，全面实施专用技术以提高综合经济效益。（1）产品设计方面。由于用专用技术指导设计，赋予各类零件以更大的相似类，这就为在制造管理方面实施专用技术奠定了良好的基础，使之取得更好的效果。以专用技术为指导的设计合理化和标准化工作将为实现计算机辅助设计(CAD)奠定良好的基础；为设计信息最大程度地重复使用，加快设计速度，节约时间作出贡献。据统计，当设计一种新产品时，往往有3/4以上的零件设计可参考借鉴或直接引用原有的产品图纸，从而减少新设计的零件，这不仅可免除设计人员的重复性劳动，也可以减少工艺准备工作和降低制造费用。（2）制造工艺方面。专用技术在制造工艺方面最先得到广泛应用。开始是用于专用工序，即把加工方法、安装方式和机床调整相近的零件归结为零件组，设计出适用于全组零件加工的专用工序。专用工序允许采用同一设备和工艺装置，以及相同或相近的机床调整加工全组零件，这样，只要能按零件组安排生产调度计划，就可以大大减少由于零件品种更换所需要的机床调整时间。此外，由于零件组内诸零件的安装方式和尺寸相近，可设计出应用于专用工序的公用夹具，只要进行少量的调整或更换某些零件，公用夹具就可适用于全组零件的工序安装。（3）生产组织管理方面。专用加工要求将零件按工艺相似性分类形成加工族，加工同一加工族有其相应的一组机床设备。因此，很自然专用生产系统要求按模块化原理组织生产，即采取专用生产单元的生产组织形式。专用技术是计算机辅助管理系统技术基础之一。这是因为运用专用技术基本原理将大量信息分类专用，并使之规格化、标准化，这将有助于建立结构合理的生产系统公用数据库，可大量压缩信息的储存量；由于不再是分别针对一个工程问题和任务设计程序，可使程序设计优化5。2. 发展现状专用技术从20世纪50年代提出到如今已经历了近50年的发展和应用。专用技术作为一门综合性的生产技术科学是计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助制造（CAM）和柔性制造系统等方面的技术基础。我国早在20世纪60年代初就在纺织机械、飞机、机床及工程机械等机械制造业中推广应用专用技术，并初见成效。因此，专用技术受到国家有关部、局和工厂企业，研究所及高等院校的重视。目前，正积极开展这一方面的科学研究、人材培训和推广应用等工作。原机械部设计研究院负责组织研制的全国机械零件分类编码系统JLBM I，它将对我国推广应用专用技术起到积极推进作用。我国不少高等工业院校结合教学和科研工作，在专用技术基本理论及其应用方面，如零件分类编码系统、零件分类专用方法和计算机辅助编码、分类、工艺设计、零件设计、生产管理的软件系统等方面都开展了许多研究工作，并取得了不少成果。可以相信，随着应用推广和科研工作的持续开展，专用技术对提高我国机械工业的制造技术和生产管理水平将日益发挥其重要的作用6。1.4.2 专用工艺在国外的发展状况专用工艺作为一种先进的工艺方法和生产准备方法，先后在苏联、民德、捷克、波兰以及英国、法国、日本等国已经逐步得到了应用，并获得了良好的经济效果。由于它能缩短单件、小批生产的准备时间，扩大加工批量，提高生产效率，为适应多品种生产的发展创造了条件。机床工业具有多品种、小批量生产的特点，因而近年来在国外有不少机床制造厂家先后也采用了专用工艺技术。如日本三菱公司的机床制造部门也引进了专用工艺技术7。据介绍，该公司从引进专用工艺到过渡为新的管理系统只用了半年时间。他们引进专用工艺分为两个阶段进行。第一阶段主要是进行零件的编码和分类，确定机床布局，按类似零件设置专用生产线，以改进加工技术，缩短加工时间，并为在新的生产管理系统中采用电子数据处理系统创造条件。第二阶段的任务着重在设计部门推广和应用专用工艺。通过有效地利用现有图纸及标准化以减少图纸数量及设计工时。依靠反复使用质量稳定而有效的零件图纸，保证产品质量，扩大加工批量，从而降低成本，缩短生产周期，并为采用专用夹具、专用机床以及数控机床等高效率的设备创造条件。英国赫伯特(Herbert) 公司的埃奇维克 (Edgwick)和马肯当一莱恩(Mackadown Lane)工厂也成功地应用了专用工艺。现在埃奇维克厂有26个专用加工工段。在马肯当一莱恩厂有18个专用加工工段。这些工段所加工的零件相当于赫伯特公司制造的机床零件的90%以上。其余零件则在非专用加工线上加工。该公司采用专用工艺后，使新产品的生产周期由原来的1218个月减为平均6个月；其次是减少库存和再制品数量。据该公司介绍，采用专用工艺后，生产效率可提高60%。另外该公司还特别从专用加工的观点出发，发展了小批、中批及大批生产用的自动化车床8。随着生产的不断发展，进一步提高劳动生产率，今后专用工艺的采用将会更加广泛。1.5 专用夹具设计的发展趋势专用夹具由于能够利用加工零件工艺上的相似性，并且适应工件特征在一定范围内的变化而得到推广和应用，如何提高专用夹具设计效率成为需要重点解决的问题之一9。组合夹具与专用夹具都适用于中小批生产和新产品试制，任何事物都不是十全十美的，组合夹具可多次重复使用，缩短生产准备周期，但制造成本高，组装后笨重复杂，刚性差，积累误差大，而专用夹具可克服组合夹具的不足，组装调整时间短，生产和技术管理较方便。采用专用夹具是企业全面实行专用技术的需要，是实现专用加工的重要手段和工具，而专用加工是实施专用技术的重要领域和必要的环节10。夹具设计正朝着多功能、模块化、高精度、高刚性、高强度、通用化、快速化和自动化的方向发展11。1.国内外研究现状目前发展的专用技术是应用系统工程学的观点，把中、小批生产中的设计制造和管理等方面作为一个生产系统整体，统一协调生产活动的各个方面，全面实施专用技术以提高综合经济效益。专用技术从20世纪50年代提出到如今已经历了近50年的发展和应用。专用技术作为一门综合性的生产技术科学是计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助制造和柔性制造系统等方面的技术基础。我国早在20世纪60年代初就在纺织机械、飞机、机床及工程机械等机械制造业中推广应用专用技术，并初见成效。因此，专用技术受到国家有关部、局和工厂企业，研究所及高等院校的重视。目前，正积极开展这一方面的科学研究、人材培训和推广应用等工作。可以相信，随着应用推广和科研工作的持续开展，专用技术对提高我国机械工业的制造技术和生产管理水平将日益发挥其重要的作用4。专用工艺作为一种先进的工艺方法和生产准备方法，先后在苏联、民德、捷克、波兰以及英国、法国、日本等国已经逐步得到了应用，并获得了良好的经济效果。由于它能缩短单件、小批生产的准备时间，扩大加工批量，提高生产效率，为适应多品种生产的发展创造了条件。机床工业具有多品种、小批量生产的特点，因而近年来在国外有不少机床制造厂家先后也采用了专用工艺技术5。2.发展趋势专用夹具由于能够利用加工零件工艺上的相似性，并且适应工件特征在一定范围内的变化而得到推广和应用，如何提高专用夹具设计效率成为需要重点解决的问题之一6。组合夹具与专用夹具都适用于中小批生产和新产品试制，任何事物都不是十全十美的，组合夹具可多次重复使用，缩短生产准备周期，但制造成本高，组装后笨重复杂，刚性差，积累误差大，而专用夹具可克服组合夹具的不足，组装调整时间短，生产和技术管理较方便。采用专用夹具是企业全面实行专用技术的需要，是实现专用加工的重要手段和工具，而专用加工是实施专用技术的重要领域和必要的环节7。夹具设计正朝着多功能、模块化、高精度、高刚性、高强度、通用化、快速化和自动化的方向发展8。3.本课题主要讨论的问题本次设计主要介绍了铣床夹具的的一般设计思想和方法。所给零件为一矩形工件，有形状和位置公差的要求，所以对夹具的精度有较高的要求。并且夹具的设计要符合铣床夹具的特性。明确设计的要求和意图；然后对原始资料(零件图、技术要求等)进行分析，然后提出具体的定位、夹紧、对刀方案，并进行精度分析；最后绘制出夹具的零件图及装备图， 第2章 零件的分析2.1支架的结构及其工艺性分析由支架零件图可知，该支架结构形状对称布置。主要由底板、肋板和圆柱孔等部分构成。支架的主要加工表面有：支架底面、肋板孔与圆柱孔、肋板孔内端面及圆柱孔上端面等。其中支架底面的表面粗糙度Ra1.6m，肋板内表面的表面粗糙度Ra3.2m，定位孔6H7，肋板上的孔径40H7，圆柱孔的孔径60H8，两肋板间的距离75H8，以及圆柱孔的内表面与上端面的表面粗糙度Ra3.2m是重要尺寸。2.2支架的技术要求分析该支架零件的主要技术要求为：1. 未注明圆角半径R5；2. 240H7孔的同轴度允许误差为0.01；3. 240H7孔与A面的平行度允许误差为0.02；4. 60H8孔与A面垂直度允许误差为0.01；5. 两圆柱孔中心距极限偏差为0.25mm；6. 肋板孔中心线距支架底板的距离的极限偏差为0.05mm；7. 圆柱孔与肋板孔的中心距极限偏差为0.15mm。2.3 毛坯的选择题目给定的是支架零件，该零件年产量为4000件，设其备品率为4%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+%+%)=40001（1+4%+1%)=4200(件/年)。查表可知该产品为大批生产。在毛坯的制造方法及加工余量、机床设备及机床布置、夹具及尺寸保证、刀具量具、生产率、成本等各方面需要结合零件自身的特点，采用先进铸造方法、自动机床与专用机床、高效专用夹具、刀具量具以提高生产率和加工质量，降低生产成本。该支架零件的结构形状较复杂以及大批量生产的生产纲领确定采用熔模铸造方式生产，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，铸造出肋板孔与圆柱孔。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。毛坯材料是HT200。第3章 支架机械加工工艺路线的制定支架的工艺特点是：外形较复杂，尺寸精度、形状精度、和位置精度及表面粗糙度要求较高。上诉工艺特点决定了支架在机械加工时存在一定的困难，因此在确定支架的工艺过程时应注意定位基准的选择，以减少定位误差；夹紧力方向和夹紧点的选择要尽量减少夹紧变形；对于主要表面，应粗、精加工分阶段进行，以减少变形对加工精度的影响。3.1定位基准的选择 基面选择是工艺规程中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常运行。 3.1.1粗基准的选择 遵照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则（即零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准）这里先选择圆柱孔上端面为粗基准。 3.1.2精基准的选择 根据精基准的选择原则，选择精基面时，首先应考虑基准重合的问题，即在可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准作为定位基准。本支架零件 以加工好的支架底面作为后续工序如铣圆柱孔上端面、镗肋板孔等工序的精基准。 3.2 拟定工艺路线3.2.1加工方法的选择和加工阶段的划分支架底面的表面粗糙度要求较高，Ra1.6，所以确定最终加工方法为精铣。精铣前要进行粗铣、半精铣。肋板内表面与圆柱孔上端面的表面粗糙度要求较高，Ra3.2，所以确定最终加工方法为精铣。精铣前要进行粗铣、半精铣。肋板上的孔与圆柱孔的位置精度和表面粗糙度要求较高，Ra3.2，所以确定最终加工方法为半精镗。半精镗前要进行粗镗。装配孔的精度要求较高，最终加工方法为精铰。精铰前要进行钻孔。沉头孔没有位置精度与表面粗糙度要求，故采用钻孔、锪孔就能达到图纸上的设计要求。完成其他次要表面的加工。3.2.2工艺路线的拟定在工艺路线的拟定过程中要遵循机械加工工序顺序的安排原则。即：（1） 基准先行 按照“先基面后其它”的顺序，先加工精基准面，再以加工 出的精基准面为定位基准，安排其它表面的加工。（2） 先粗后精 按先粗后精的顺序，对精度要求高的各主要表面进行粗加 工、半精加工和精加工。 （3） 先主后次 先考虑主要表面加工，再考虑次要表面加工。次要表面的加 工，通常从加工方便与经济角度出发进行安排。次要表面和 主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加 工后，以主要表面定位加工主要表面。（4） 先面后孔 当零件有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来， 再以面定位孔加工，这样可以保证定位准确、稳定。（5） 关键工序 对易出现废品的工序，精加工或光整加工可适当提前。在一 般情况下，主要表面的精加工和光整加工应放在最后阶段进 行。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保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序分散来提高生产效率。除此之外，还应该考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。方案分析与比较，方案一是先钻扩铰对角线上两个8孔到工序尺寸，方案二是先铣75H8开挡到工序尺寸，比较发现方案一的设计可以方便为后续方案寻找定位基准，利用8定位销孔加工其他部位比较精确。故选择方案一。 3.3 加工余量和工序尺寸的拟定工序余量是指相邻两工序的工序尺寸之差，也就是在一道工序中所切除的金属层厚度，在确定工序间加工余量时，应遵循两个原则：1. 加工余量应尽量小，以缩短加工时间；提高效率；降低制造成本；延长机床刀具使用寿命。2. 加工余量应保证按此余量加工后，能达到零件图要求的尺寸、形状、位置公差和表面粗糙度，工序公差不应超出经济加工精度范围；本工序的余量应大于上工序留下的尺寸公差、行为公差和表面缺陷厚度。根据经验法选取毛坯公差取T=2mm。其余各工序尺寸及公差查机械加工工艺手册可得。表1 各工序尺寸及公差的计算结果加工表面工步（工步）名称工序（工序）余量工序（工步）基本尺寸 经济精度公差表面粗糙度工序尺寸及公差支架底面毛坯282 粗铣 1.526.5IT12Ra6.3半精铣 1.025.5IT10Ra3.2精铣 0.525.0IT9Ra1.6圆柱孔上端面毛坯882 粗铣1.586.5IT12 半精铣1.085.5IT10Ra6.3 精铣0.585IT9Ra3.2 圆柱孔毛坯54.02 粗镗2Z=4.058.0IT12Ra6.3 半精镗2Z=2.060.0IT9Ra3.2 肋板内表面毛坯722 粗铣2.574.5IT12Ra12.5 半精铣0.575.0IT10Ra3.2 肋板孔毛坯352 粗镗 2Z=3.038.0IT12Ra6.3 半精镗2Z=2.040.0IT9Ra3.2 沉头孔钻孔8.0IT12Ra12.5 钻孔14.5IT12Ra12.5 锪孔0.515.0IT12Ra12.5 装配孔钻孔5.8IT12Ra12.5 精铰0.26.0IT8Ra1.6 3.4 切削用量的确定工序 40 粗铣圆柱孔上端表面（1）选择加工设备与工艺装备 本工序及随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达到要求的表面粗糙度及要求尺寸。根据工艺综合课程设计表5-5选择X5032立式铣床。工作台面尺寸宽320mm、长1320mm，工作台面最大行程纵向700mm、横向255mm、垂向370mm，主电动机功率7.5kW、总功率9.09kW。根据机械加工工艺手册表9.2-1，选用镶齿套式面铣刀，刀片材料选用硬质合金钢，牌号为YT15，查表9.2-8选铣刀的规格尺寸为，D=50。夹具选用专用夹具。（2）确定切削用量 a. 确定背吃刀量 粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。因为粗铣的余量为1.5mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量a=1.5mm b. 确定进给量 根据工艺综合课程设计表5-72，选择每齿进给量fz为0.3mm/z。 c. 初选切削速度 根据工艺综合课程设计表5-72，选择切削速度Vc=34.6m/min。（3）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册表9.4-6取粗铣时镶齿套式面铣刀的磨钝标准为1.7mm。由表9.4-7查得刀具的耐用度T=180min。（4）确认机床主轴转速 和切削速度 =r/m220r/m按照X5032铣床说明书选取实有的机床主轴转速为270r/m,故实际的切削速度为=r/m=42.4r/m（5）校验机床功率 根据工艺综合表3-1知，单位切削力=1118N/,=1；查表3-3，得=1.20；其它切削条件修正系数为1，故切削力 =f=11181.50.311.20N=603.7N切削功率 =/60000=603.742.4/60000kW=0.43kW由机床说明书知，X5032机床主电动机功率=7.5kW,取机床效率=0.55，则 /=0.43/0.55kW=0.57kW故机床功率够用。工序50半精铣圆柱孔上端面表面（1）选择刀具 根据工艺综合课程设计表5-18，选用镶齿套式面铣刀。（2）确定切削用量a. 确定背吃刀量半精铣时的背吃刀量一般为0.52mm，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=1.0mm。b. 确定进给量根据工艺综合课程设计表5-72，选择每齿进给量fz为0.2mm/z。c. 初选切削速度根据工艺综合课程设计表5-72，选择切削速度Vc=40m/min。（3）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册表9.4-6取半精铣时镶齿套式面铣刀的磨钝标准为1.8mm。由表9.4-7查得刀具的耐用度T=180min。（4）确认机床主轴转速 和切削速度 =r/m255r/m按照X5032铣床说明书选取实有的机床主轴转速为270r/m,故实际的切削速度为=r/m=42.4r/m（5）校验机床功率 根据工艺综合表3-1知，单位切削力=1118N/,=1；查表3-3，得=1.20；其它切削条件修正系数为1，故切削力 =f=11181.50.311.20N=603.7N切削功率 =/60000=603.742.4/60000kW=0.43kW由机床说明书知，X5032机床主电动机功率=7.5kW,取机床效率=0.55，则 /=0.43/0.55kW=0.57kW故机床功率够用。工序60精铣圆柱孔上端面（1）选择刀具 根据工艺综合课程设计表5-18，选用镶齿套式面铣刀。（2）确定切削用量a. 确定背吃刀量 精铣时一般为0.1-1mm或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.5mm。b. 确定进给量根据工艺综合课程设计表5-72，选择每齿进给量fz为0.12mm/z。c. 初选切削速度根据工艺综合课程设计表5-72，选择切削速度Vc=58.5m/min。（3）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册表9.4-6取精铣时镶齿套式面铣刀的磨钝标准为0.4mm。由表9.4-7查得刀具的耐用度T=180min。（4）确认机床主轴转速 和切削速度 =r/m373r/m按照X5032铣床说明书选取实有的机床主轴转速为360r/m,故实际的切削速为=r/m=56.5r/m（5）校验机床功率 根据工艺综合表3-1知，单位切削力=1118N/,=1；查表3得=1.20；其它切削条件修正系数为1，故切削力 =f=11181.50.311.20N=603.7N切削功率 =/60000=603.756.5/60000kW=0.57kW由机床说明书知，X5032机床主电动机功率=7.5kW,取机床效率=0.55，则 /=0.57/0.55kW=0.56kW故机床功率够用。工序110粗镗肋板孔（1）选择机床与刀具 根据工艺综合课程设计表5-9，选择T618卧式镗床，由表5-26选择机夹单刃镗刀的杆部直径d（g7）为25mm，最小镗孔直径D为32mm。（2）确定切削用量a. 确定背吃刀量 由表5-69，选择粗镗的刀具材料为高速钢，刀具类型为刀头。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=3mm。b. 确定进给量 由表5-69知，f=0.2mm/rc. 初选切削速度由表5-69知，Vc=0.4m/s（3）确定镗刀的磨钝标准及耐用度根据工艺综合课程设计表3-7取粗镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=50min。（4）确认机床主轴转速 和切削速度 =r/m191r/m按照T618镗床说明书选取实有的机床主轴转速为200r/m,故实际的切削速度为=r/m=25.1r/m（5）校验机床功率 根据工艺综合表3-1知，单位切削力=1118N/,=1.06；查表3-3，得=1.40；其它切削条件修正系数为1，故切削力 =f=111830.21.061.40N=995.5N切削功率 =/60000=995.525.14/60000kW=0.42kW由机床说明书知，T618机床主电动机功率=5.5kW,取机床效率=0.55，则 /=0.42/0.55kW=0.56kW故机床功率够用。工序120半精镗肋板孔（1）选择机床与刀具 根据工艺综合课程设计表5-9，选择T618卧式镗床，由表5-26选择机夹单刃镗刀的杆部直径d（g7）为25mm，最小镗孔直径D为32mm。（2）确定切削用量a. 确定背吃刀量 由表5-69，选择粗镗的刀具材料为高速钢，刀具类型为刀头。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=2mm。b. 确定进给量 由表5-69知，f=0.5mm/rc. 初选切削速度由表5-69知，Vc=0.6m/s（3）确定镗刀刀的磨钝标准及耐用度根据工艺综合课程设计表3-7取半精镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=50min。（4）确认机床主轴转速 和切削速度 =r/m287r/m按照T618镗床说明书选取实有的机床主轴转速为300r/m,故实际的切削速度为=r/m=37.7r/m（5）校验机床功率 根据工艺综合表3-1知，单位切削力=1118N/,=1.06；查表3-3，得=1.40；其它切削条件修正系数为1，故切削力 =f=111820.51.061.40N=1659.1N切削功率 =/60000=1659.137.7/60000kW=1.04kW由机床说明书知，T618机床主电动机功率=5.5kW,取机床效率=0.55，则 /=1.04/0.55kW=1.39kW故机床功率够用。工序160钻6装配孔（1） 选择刀具根据工艺综合课程设计表5-21，选用直径为5.8的标准高速钢麻花钻。由表5-6选择Z5125A立式钻床，工作台面尺寸为（550400）mm，总功率为2.3Kw，主电动机功率为2.2Kw。（2） 确定切削用量 a. 确定背吃刀量 因为第一次钻孔的加工余量为5.8mm。一次工作行程钻完，所以选择背吃刀量a=5.8mm。 b. 确定进给量 根据工艺综合课程设计表5-64，选择进给量f为0.27mm/r c. 确定切削速度 根据工艺综合课程设计表5-66,选择切削速度Vc=0.42m/s（3）确定铰刀的磨钝标准及耐用度根据工艺综合课程设计表3-7,取钻削时麻花钻刀具的耐用度T=100min。（4）钻削基本时间的计算根据工艺综合课程设计表3-11知,钻孔的基本时间计算公式为:式中,=(D/2)cot=计算得=1.2s工序170精铰6装配孔（1）选择刀具 根据工艺综合课程设计表5-21，选择d=6mm的直柄机用铰刀。由表5-6选择Z5125A立式钻床，工作台面尺寸为（550400）mm，总功率为2.3Kw，主电动机功率为2.2Kw。（2）确定切削用量 a. 确定背吃刀量 因为铰孔的加工余量为0.2mm。一次工作行程铰完，所以选择背吃刀量a=0.2mm。 b. 确定进给量 根据工艺综合课程设计表5-68，选择进给量f为1.00mm/r c. 确定切削速度 根据工艺综合课程设计表5-66,选择切削速度Vc=0.20m/s第4章 钻床夹具的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。下面即为钻5-8孔的专用夹具，本夹具将用于Z5125A立式钻床。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，面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，决定钻头材料使用高速钢，用于对5孔进行加工，准备采用手动夹紧。4.2.2 切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为8。则轴向力：见工艺师手册表28.4F=Cdfk3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数，1.5; K加工性质系数，1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5钻削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。4.3定位误差的分析制造误差ZZ （1）钻套中心线对定位件中心线位置精度. 取.（2）钻套内外圆同轴度误差（查表P297）. （3）钻头纯倾斜时与钻套内孔中心不重合位置精度误差为，钻套底面到钻孔上表面高度为L（排屑用）。又 取。查表知取模板厚度， 钻套伸出部分为，故钻套高度的中点到钻孔底面距离.钻套孔，钻套孔查表P297.故，故，位置精度误差为 （4）钻套中心线与定位面不垂直度为0.01.则不垂直的角度误差为。. 故，.则.知此方案可行。4.4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。本夹具设计，用移动夹紧的大平面定位三个自由度，定位两个自由度，用定位块定位最后一个转动自由度。此时虽然有过定位，但底面是经精铣的面，定位是允许的。第5章 铣大端面夹具设计
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