基于液压夹紧的专用夹具设计

1、毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题：一、题目及专题： 1、题目 基于液压夹紧的专用夹具设计 2、专题 支架零件的工艺工装设计 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 课题来源为无锡某机械有限公司。该课题主要是为了培养学生 开发、设计和创新机械产品的能力，要求学生能够结合常规机床与 零件加工工艺，针对实际使用过程中存在的金属加工中所需要的三 维造型、机床的驱动及工件夹紧问题，综合所学的机械三维造型、 机械理论设计与方法、机械加工工艺及装备、液压与气动传动等知 识，对高效、快速夹紧装置进行改进设计，从而实现金属加工机床 驱动与夹紧的半自动控制。 在设计液压系统装置时，在满足产品

2、工作要求的情况下，应尽 可能多的采用标准件，提高其互换性要求，以减少产品的设计生产 成本。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 该部件工作时，能运转正常； 熟悉有关标准、规格、手册和资料的应用； 拟定零件的机械加工工艺方案，并进行多方案对比分析，进行优 化设计； 对现代加工机床所需的快速夹紧系统具有初步分析能力和改进设 计的能力； 理论联系实际的工作方法和独立工作能力深化和提高； 设计绘制零件工作图若干； 编制设计说明书 1 份。 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 97 班班 姓名姓名 孙 皓 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自

3、2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所学科组组长研究所 所长所长签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年年 11 月月 12 日日 摘摘 要要 本文是对支架零件的加工工艺规程进行设计，并针对其中某一道工序进行基于液压 的专用夹具设计，并进行了另一工序的普通夹具设计。支架零件作为叉架类零件，其主 要加工表面是平面及孔。按照机械加工工艺要求，遵循先面后孔的原则，并将孔与平面 的加工明确划分成粗加工和

4、精加工阶段以保证加工精度。基准选择以支架大外圆端面作 为粗基准，以支架大外圆端面与两个工艺孔作为精基准，确定了其加工的工艺路线和加 工中所需要的各种工艺参数。并按要求对其中一道工序进行了基于液压夹紧的专用夹具 设计，在设计中计算了此道工序所受的切削力及切削力矩，进而确定了液压缸的负载， 选定整个液压系统的压力，从而确定了液压缸的各参数，绘制了液压夹紧的专用夹具总 图。整个加工过程均选用万能机床。 关键词关键词 支架；加工工艺；液压；专用夹具 Abstract This article is carries on the design of the bracket components mach

5、ine process, and the clamp designed based on the hydraulic pressure which aimed at some working process, and has carried on another working procedure ordinary jig design. The bracket components take the boom trestle class components, its main processing surface is the plane and the hole. According t

6、o the machine-finishing technological requirement, after following the first surface, the hole principle, and is clear about the hole and the plane processing divides the rough machining and the precision work stage guarantees the working accuracy. The datum choice takes the thick datum by the suppo

7、rt big outer annulus end surface, takes the fine datum by the support big outer annulus end surface with two craft holes, had determined in its processings craft route and the processing needs each technological parameter. And according to request to a working procedure has carried on based on the h

8、ydraulic pressure clamp unit clamp design. Entire processing process chooses all-purpose machine tool. Key words: bracket; processing technic ;special fixture; hydraulic pressure 目目 录录 摘 要.III ABSTRACT.IV 目 录 .V 1 绪论.1 1.1 本课题的研究内容和意义.1 1.2 国内外的发展概况.1 1.3 本课题应达到的要求.2 2 支架零件的三维造型.3 3 零件的分析.10 3.1 零件的

9、作用.10 3.2 零件的工艺分析.10 4 工艺规程设计.11 4.1 确定毛坯的制造形式.11 4.2 工艺过程设计所应采取的相应措施.11 4.3 定位基准面的选择.11 4.3.1 粗基准的选择.11 4.3.2 精基准的选择.12 4.4 制定工艺路线.12 4.4.1 工艺路线方案一：.12 4.4.2 工艺路线方案二：.12 4.4.3 工艺方案的比较与分析.13 4.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.13 4.6 确定切削用量及基本工时.15 4.6.1 工序三：铣的端面，铣的端面，铣2 的端面。.16mm46mm34mm24 4.6.2 工序四：钻扩铰精铰的孔。.1

10、8mm14 4.6.3 工序五：钻扩铰精铰的孔。.20mm22 4.6.4 工序六：钻孔，锪孔，倒角。.22mm6mm6 90 4.6.5 工序七：铣端面。.23mm54 4.6.6 工序八：粗镗半精镗精镗的孔。.23mm38 5 基于液压夹紧的专用夹具设计.26 5.1 设计主旨.26 5.2 夹具设计.26 5.2.1 定位基准的选择.26 5.2.2 定位误差分析.26 5.2.3 铣夹具设计的基本要求.27 5.3 液压缸的设计计算.27 5.3.1 切削力及切削力矩的计算与分析.27 5.3.2 确定系统的工作压力.29 5.3.3 确定液压缸的几何参数.30 5.4 确定液压泵规格

11、和电动机功率及型号.32 5.4.1 确定液压泵规格.32 5.5 确定各类控制阀.33 5.6 管道通径与材料及管接头的选用.33 6 专用普通夹具设计.35 6.1 设计主旨.35 6.2 夹具设计.35 6.2.1 定位基准的选择.35 6.2.2 切削力及夹紧力计算.35 6.2.3 钻套、衬套、钻模板设计.36 6.2.4 活动 V 形块的设计 .36 6.2.5 夹具体的设计.36 6.2.6 夹具精度分析.36 6.2.7 夹具设计及操作的简要说明.37 7 结论与展望.38 7.1 结论.38 7.2 不足之处及未来展望.38 毕业设计小结.39 致谢.41 参考文献.42 1

12、 绪论绪论 1.1 本课题的研究内容和意义本课题的研究内容和意义 机械的加工工艺及夹具设计是在完成大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实 际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作 打下基础。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，合理的机械加工工艺过程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。 合理的机械加工工艺文件不仅能提高一个企业的技术革新能力，而且可以较大程度 地提高企业的利润，因而合理地编制零件的加工

13、工艺文件就显得时常重要。机械加工工 艺文件的合理性也会受到企业各方面因素的制约，比如企业的生产设备、工人的技术水 平及夹具的设计水平等，其中比较重要的是夹具的设计和生产。夹具是机械加工系统的 重要组成部分，无论是传统的制造，或是现代制造系统，夹具设计都非常重要。优化夹 具设计可以使产品劳动生产率得到提高，降低生产成本，使加工精度得到提高和保证， 同时可以拓宽机床的使用范围，而且在保证精度的前提下可使产品效率提高、成本降低。 在企业信息化和激烈的市场竞争的要求下，企业对夹具的设计及制造要求更高。所以对 机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。 因而不仅要合理结合企业的生产实际来进行零件加工工

14、艺文件的编制，而且还要根 据零件的加工要求和先进的加工机床来设计先进高效的夹具。 该课题主要是为了培养学生开发、设计和创新机械产品的能力，要求学生能够结合 常规机床与零件加工工艺，针对实际使用过程中存在的金属加工中所需要的三维造型、 机床的驱动及工件夹紧问题，综合所学的机械三维造型、机械理论设计与方法、机械加 工工艺及装备、液压与气动传动等知识，对高效、快速夹紧装置进行改进设计，从而实 现金属加工机床驱动与夹紧的半自动控制。 在设计液压系统装置时，在满足产品工作要求的情况下，应尽可能多的采用标准件， 提高其互换性要求，以减少产品的设计生产成本。 1.2 国内外的发展概况国内外的发展概况 夹具从

15、产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结 合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是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，夹具作为机床的一部分， 成为机械加工中不可缺少的工艺装备。 在夹具设计过程中，对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题，设计人员考虑的一 般都会比较周全，但夹具设计还是会遇到一些小的问题，这些问题要是处理不好，不仅 给夹具的使用造成很多不便，还会影

16、响工件的加工精度。 由于现代加工的高速发展，对传统的夹具提出了较高要求，如快速、高效、安全等。 基于液压夹紧的专用夹具设计，必须计算加工工序所受的切削力及切削力矩，按照夹紧 方式进行夹紧力的计算，进而可以确定液压缸的负载，通过选定整个液压系统的压力， 最终可以确定液压缸的各参数。 随着机械工业的迅速发展，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

17、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。 1.3 本课题本课题应达到的要求应达到的要求 通过实际调研和采集相应的设计数据、阅读相关资料相结合，在对金属切削加工、 金属切削机床、机械设计与理论及液压与气动传动等相关知识充分掌握后，分析金属切 削加工过程中的机床工作台驱动、工件夹紧等方面的相关数据，结合液压与气动传动的 相关理论知识，完成液压传动方案分析及液压原理图的拟定，设计液压专用夹具的驱动、 夹紧装置，并进行主要液压元件的设计与选择及传动系统的验算校核等，来达到产品的 最优化设计。 针对实际使用过程中存在的金属加工工艺文件编

18、制、工件夹紧及工艺参数确定及计 算问题，综合所学的机械理论设计与方法、机械加工工艺文件编制及实施等方面的知识， 设计出一套适合于实际的零件加工工艺路线，从而实现适合于现代加工制造业、夹紧装 置的优化设计。 2 支架零件的三维造型支架零件的三维造型 打开 AutoCAD，单击“视图”工具栏上的主视图标，画一条垂直的中心线，再画六 条与垂直相交的水平中心线,上下间距上边为 45mm 下边为 43mm。如图 2.1 所示： 由图 2.1 所确定的交点，以最下面第三个交点作为圆心分别作、的同心圆，5438 再将所作两圆选中，并进行拉伸，拉伸高度为 39mm。其作图过程如图 2.2 所示，拉伸结 果如图

19、 2.3 所示：（拉伸命令 ext）。 选中所做的两个柱体，单击复制，以端面圆心为基点，移动 39mm。分别如图 2.4、2.5 所示： 图 2.2 拉伸图 2.3 拉伸实体 图 2.5 复制实体图 2.4 复制 图 2.1 中心线 再按图 2.1 所确定的交点，以最上边第一个交点作为圆心分别作、的同心圆，3422 再将两圆选中，进行拉伸，拉伸高度为 72mm。其过程和结果分别如图 2.6、2.7 所示： 继续按图 2.1 所确定的第一个交点为圆心分别作、的同心圆，并选中所做的3422 两圆，反向拉伸，高度为 18mm。其结果分别如图 2.8、2.9 所示： 在刚刚拉伸的实体前端面确定为作图面

20、，并确定圆心作圆，再选中的圆，进4646 行拉伸，高度为 18mm。其作图过程结果分别如图 2.10、2.11 所示： 选中刚刚拉伸的柱体，单击复制，以外端面圆心为基点，移动 18mm，其作图过46 程结果分别如图 2.12、2.13 所示： 图 2.6 拉伸图 2.7 拉伸实体 图 2.8 拉伸图 2.9 拉伸实体 图 2.10 拉伸图 2.11 拉伸实体 按图 2.1 所确定交点，以中间的交点为圆心作的圆，再选中的圆，进行拉伸，1616 高度为 36mm。其作图过程和结果分别如图 2.14、2.15 所示 。 以实体圆高度的对称位置作为基面，画出 8846mm 长方形的作为连接肋板的基46

21、 面，再选中长方形进行拉伸，高度为 6mm。其作图过程与结果分别如图 2.16、2.17 所示： 选中 8846mm 长方体，单击复制，以图 2.1 中最底下交点作为基点，移动 6mm，其 过程与结果分别如图 2.18、2.19 所示： 图2.12 复制 图 2.13 复制实体 图 2.15 拉伸实体图 2.14 拉伸 图 2.16 拉伸图 2.17 拉伸实体 再以刚刚拉伸出的肋板背面作为基面，以中心线为中心确定 8812mm 的长方形作为 另一个十字肋板的基面，选中此长方形，进行拉伸，高度为 16mm，其作图过程与结果分 别如图 2.20、2.21 所示。 接着选中刚拉伸出的 8812mm

22、长方体，单击复制，图 2.1 中最底下第三个交点作为 基点，向前移动 16mm，其作图过程与结果分别如图 2.22、2.23 所示。 图 2.18 复制图 2.19 复制实体 图 2.20 拉伸图 2.21 拉伸实体 图 2.23 复制实体图 2.22 复制 在以图 2.2 中拉伸出的的圆柱实体作为基面，按坐标确定圆心分别作两个、5424 的同心圆，并将此两圆选中，进行拉伸，其高度为 32mm。作图过程与结果如图14 2.24、2.25 所示。 再按坐标确定圆心作的圆，选中的圆进行拉伸，高度为 23mm。其作图过程与66 结果分别如图 2.26、2.27 所示。 对拉抻好的实体进行孔的差集处理

23、，再点合集，将所有外圆选中，然后右击,再点差 集，选中外圆，按 Enter 键， 在选中所要除去的部分，按 Enter 键。其作图结果分别如 图 2.28 所示。 图 2.24 拉伸图 2.25 拉伸实体 图 2.26 拉伸图 2.27 拉伸实体 图 2.28 合集 差集 对造型好的零件进行倒角，点倒角，选择第一条直线，指定基面的倒角距离为 1，与 其他基面的倒角距离为 1，选择倒角的边，按 Enter 键。结果如图 2.29 所示： 确定位置，作一直角三角形，单击面域，选中三角形的三条边，右击确定；单击 45 旋转，选中三角形，右击确定，选中围绕旋转的轴，按 Enter 键，旋转角度，按 3

24、60 Enter 键。作图过程与结果分别如图 2.30、2.31 所示： 点差集，选中外圆，右击确定， 在选中所要除去的部分，按 Enter 键。如图 2.32、 所示： 图 2.29 倒角 图 2.30 旋转图 2.31 旋转实体 图 2.32 差集 进行圆角的处理，选中所要倒的角的边，按 Enter 键，输入半径，按 Enter 键，再选 中所要倒的角的边，按 Enter 键。如图 2.33 所示： 支架的最终造型如图 2.34 和 2.35 所示。 图 2.33 倒角 图 2.34 线框图 2.35 实体 3 零件的分析零件的分析 3.1 零件的作用零件的作用 课题所给的零件属于叉架类零

25、件，叉架类零件在机器中一般都是组成传力构件的， 在工作中也是大部分承受较大的冲击载荷，受力情况比较复杂，由于这些零件在机器中 起不同作用，其形状和结构有较大的差异，其共同点是：不易定位，外形复杂；大、小 头是由细长的杆身连接的，所以弯曲刚性差，极易变形。 支架零件图如图 3.1 所示。 3.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 支架由零件图可知共有两个加工表面，他们有一定的位置要求。现分述如下： 1、孔为中心的加工表面。mm22 这一组加工表面包括：的端面和的端面铣削，尺寸为的孔，孔mm46mm34mm22 表面粗糙度要求为，尺寸为孔，倒角。其中，主要加工表面为mRa6 . 1mm6 90 的孔。

26、mm22 2、两个的孔为加工中心的加工表面。mm14 这一组加工表面包括：的两个端面的铣削，尺寸为二孔。其中主要加mm24mm14 工表面为二孔。mm14 图 3.1 支架零件 图 ?38 这两组加工表面之间并没有一定的位置要求，但对于这两组加工表面而言，可以先 加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，这样就可以很好的进行加工。 4 工艺规程设计工艺规程设计 4.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 根据零件的功用分析，可以确定零件的材料为 HT200。考虑到零件在运行过程中所 受冲击不大，零件结构比较简单，生产类型为大批量生产，故采用铸造毛坯。 考虑到零件在工作过程中有冲击载

27、荷，并为了改善零件的切削加工性，故零件毛坯 热处理采用正火。 4.2 工艺过程设计所应采取的相应措施工艺过程设计所应采取的相应措施 由以上分析可知。该零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加 工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于该零件来说，加工过程中的主要问题 是保证平面的尺寸精度以及孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。 该类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工零件的基准平面，以基准平面定 位加工其他平面。然后再加工孔系。换挡拨叉的加工自然应遵循这个原则。这是因为平 面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其 次，先

28、加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于 对刀及调整，也有利于保护刀具。 换挡拨叉零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分 成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。 4.3 定位基准面的选择定位基准面的选择 定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择得正确、合理， 可以保证零件的加工质量，提升生产率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的 还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 4.3.1 粗基准的选择粗基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1） 粗基准的选择应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

29、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。例如：机床床身导轨面是其 余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再 以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细 致的组织，以增加耐磨性。 （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

30、、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，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使 用难以保证表面间的位置精度。 所以对于本零件来说，加工和两个的三孔时，采用两夹两顶的方法来mm22mm14 加工，即利用一组共两个长 V 形块分别夹和的外轮廓面作主要定位，并在mm54mm46 的外轮廓面和的端面用两个辅助支撑，达到完全定位。mm54mm46 4.3.2 精基准的选择精基准的选择 精基准的选择主要应该考虑基准重合问题。如果设计基准和工序基准不重合，那么 应进行尺寸换算。 4.4 制定工艺路线制定工艺路线 制定工艺路线的出发点是使零件的尺寸精度、位置精度和几

31、何形状等技术要求能得 到合理的保证。在确定生产纲领为大批生产的情况下，可采用万能机床配用专用工夹具， 并尽量用工序集中以使生产率得到提高。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产 成本。 初选的零件加工工艺路线如下： 4.4.1 工艺路线方案一：工艺路线方案一： 工序一：铸造 工序二：热处理，正火。 工序三：粗铣精铣两孔的端面。mm14 工序四：钻扩两孔.。mm14 工序五：铣的端面。mm46 工序六：粗铣精铣两孔的端面。mm34 工序七：钻、扩、铰孔.。mm22 工序八：钻孔，锪孔，倒角。mm6mm6 90 工序九：钳工。 工序十：终检。 4.4.2 工艺路线方案二：工艺路线方案二： 工序一

32、：铸造。 工序二：热处理，正火。 工序三：铣的两端面。mm34 工序四：铣的两端面。mm54 工序五：钻的孔，2 的孔。 mm22mm14 工序六：扩的孔，2 的孔。mm22mm14 工序七：钻孔，并锪孔，并倒角。mm6mm6 90 工序八：粗镗精镗的孔。mm38 工序九：粗磨精磨的孔。mm14 工序十：钳工。 工序十一：终检。 4.4.3 工艺方案的比较与分析工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先粗铣精铣两孔端面，钻扩mm14 二孔，然后再铣的端面，粗铣精铣二孔端面，钻、扩、铰mm14mm46mm34 孔.，最后钻孔，锪孔，倒角。而方案二先铣的两端面，mm22mm6mm

33、6 90mm34 铣的两端面，钻的孔，2 的孔，扩的孔，2 的孔，mm54mm22mm14mm22mm14 钻孔，并锪孔，并倒角，最后粗镗精镗的孔，粗磨精磨mm6mm6 90mm38 的孔。方案二比方案一在操作时减少装夹，节省时间，提高效率，但在镗孔前先mm14 铣的端面，而方案二又粗磨精磨的孔，而没有在铣2 的端面后，mm54mm14mm24 铣的端面再装夹粗镗半精镗精镗的孔，从而造成基准不重合的加工误mm54mm38 差。故将钻扩铰精铰的孔放在铣的端面前面。mm14mm54 因此最后的加工路线确定如下： 工序一：铸造。 工序二：热处理，正火。 工序三：铣的端面，铣的端面，铣2 的端面。粗铣

34、的mm46mm34mm24mm46 端面，以的端面为基准，铣铣的端面，铣2 的端面，选用 X51 立mm46mm34mm24 式铣床和专用夹具。 工序四：钻扩铰精铰的孔。选用 Z525 立式钻床和和专用夹具。mm14 工序五：钻扩铰精铰的孔。选用 Z525 立式钻床和和专用夹具。mm22 工序六：钻孔，锪孔，倒角。mm6mm6 90 工序七：铣的端面。以的端面为基准，选用 X51 立式铣床和专用夹具。mm54mm46 工序八：粗镗半精镗精镗的孔。选用 Z525 立式钻床和和专用夹具。mm38 工序九：钳工。 工序十：终检。 以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡片。 4.5 机械加

35、工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “支架”零件材料 HT200，硬度为 148222HBS，生产类型为大批量生产，采用铸 造毛坯。 选择工序间加工余量的主要原则： 1、应采用最小的加工余量，以求缩短加工时间，并降低零件的制作费用； 2、加工余量应能保证图纸上所规定的表面粗糙度及精度； 3、决定加工余量时应考虑零件热处理时引起的变形，否则可能产生报废； 4、决定加工余量时应考虑所采用的加工方法和设备，以及加工过程中零件可能发生 的变形； 5、考虑零件的大小，零件越大，则加工余量也越大； 各种毛坯的表层厚度如表 4-1 所示。 表 4-1 各种毛坯的表层厚度

36、单位：mm 自由锻件模锻件铸件 磁 钢 1.5 磁 钢 1 灰口铸铁14 合金钢24合金钢 0.5 铸 钢25 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 毛坯尺寸如下： 1、铣、和2 的端面mm46mm34mm24 考虑其表面粗糙度要求为，只要求粗加工，根据机械加工工艺手册表mRa 5 . 12 2.3-5，取 2Z=3mm 已能满足要求。 2、加工的孔mm 02 . 0 0 14 考虑到其表面粗糙度的要求为，其加工方式可以分为钻，扩，铰三个步骤，mRa 5 . 12 根据机械加工工艺手册表 2.3-48，确定工序尺寸及余量为： 钻孔：mm12 扩孔： 2z=1

37、.5 mmmm 5 . 13 铰孔： 2z=0.5 mmmm14 3、加工 22mm 的孔 其表面粗糙度的要求较高为，其加工方式可以分为钻，扩，铰三个步骤，mRa6 . 1 根据机械加工工艺手册表 2.3-48，确定工序尺寸及余量为： 钻孔：mm20 扩孔： 2z=1.5 mmmm 5 . 21 铰孔： 2z=0.5 mmmm22 4、铣的端面mm54 考虑到其表面粗糙度要求为，只要求粗加工即可，根据机械加工工艺手mRa 5 . 12 册表 2.3-5，取 2Z=3mm 已能满足要求。 5、加工的孔mm38 其表面粗糙度要求较高为，其加工方式可以分为钻，扩，铰三步，根据mRa6 . 1 机械加

38、工工艺手册表 2.3-48，确定工序尺寸及余量为： 粗镗孔： 2z=3 mmmm36 半精镗孔： 2z=1.5 mmmm 5 . 37 精镗孔： 2z=0.5 mmmm38 按以上原则确定的零件毛坯图如图 4.1 所示。 图 4.1 支架铸件毛坯图 4.6 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 由第二章中分析可知，支架类零件主要由平面和孔所组成，而由肋板来进行孔与平 面的连接，故从零件结构分析中可知：支架类零件的加工主要也是由铣削和钻削组成。 对于铣削加工，为了提高劳动生产率，常采用多齿铣刀进行加工，并且由切削设 计手册可以查得各种铣削情况下每齿的进给量及铣削加工时的推荐铣削速度。 铣

39、削时每齿进给量和铣削速度推荐表分别如表 4-2 和表 4-3 所示。 表 4-2 铣削每齿进给量 f 的推荐值 z 刀具材料推荐进给量/（mm/z） 钢0.100.15 圆柱铣刀 铸铁0.120.20 钢0.040.06 端铣刀 铸铁0.150.20 钢0.040.06 高速钢 三面刃铣刀 铸铁0.150.25 钢0.100.20 硬质合金铣刀 铸铁0.150.30 表 4-3 铣削速度 V 的推荐值 铣削深度 工件材料 高速钢铣刀硬质合金铣刀 说 明 202045150190 452035120150 40Cr15256090 HT150142270100 黄铜3060120200 铝合金1

40、12300400600 不锈钢162550100 1、粗铣时取小值，精铣时取大 值 2、工件材料强度和硬度高时取 小值，反之取大值 3、刀具材料耐热性能好取大值， 耐热性能差取小值 4.6.1 工序三：铣工序三：铣的端面，铣的端面，铣的端面，铣的端面，铣2 的端面。的端面。mm46mm34mm24 加工条件： 工件材料：HT200，铸造 加工要求：铣的端面，铣的端面，铣2 的端面，表面粗糙度mm46mm34mm24 值为。mRa 5 . 12 机床：X51 立式铣床。 刀具：高速刚圆柱形铣刀 粗齿数，细齿数。mmd636Z10Z 铣削深度：。 amma3 每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表

41、30-13，取。 z fZmmfz/15 . 0 铣削速度：参照机械加工工艺师手册表 30-23，取。vmin/)2214(mv 机床主轴转速 n： 式（4-1） 0 1000 d v n 取，代入公式（4-1）得min/20mv mmd63 0 min/101 6314. 3 201000 rn 根据机械加工工艺师手册表 11-4，取min/100rn 实际铣削速度： v min/ 7 . 19 1000 1006314 . 3 1000 0 m nd v 工作台每分进给量： m f 式（4-2） wzm znff 取，代入公式（4-2）得：15 . 0 fz af6Zmin/100rnnw

42、 min/90100615 . 0 mmfm 取min/90mmfm （1） 铣的端面mm46 根据机械加工工艺手册 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml46 刀具切入长度： 1 lmml6 1 刀具切出长度： 2 lmml5 . 2 2 走刀次数为 1 机动时间： 式（4-3） m j f lll t 21 1 取，代入公式（4-3）得：mml46mml6 1 mml5 . 2 2 min/90mmfm min6 . 0 90 5 . 2646 1 j t 故铣的端面机动工时为：mm46min6 . 0 1 j t （2） 铣的端面mm34 根据机械加工工艺手册 被切削层长度 ：由毛坯尺寸

43、可知lmml34 刀具切入长度： 1 lmml6 1 刀具切出长度： 2 lmml5 . 2 2 走刀次数为 1 机动时间为： 2 j t 取，代入公式（4-3）得：mml34mml6 1 mml5 . 2 2 min/90mmfm min47 . 0 90 5 . 2634 2 j t 故铣的端面机动工时为：mm34min47 . 0 2 j t （3） 铣2 的的端面mm24 根据机械加工工艺手册 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml24 刀具切入长度： 1 lmml7 1 刀具切出长度： 2 lmml5 . 2 2 走刀次数为 1 机动时间为： 3j t 取，代入公式（4-3）得：mm

44、l24mml7 1 mml5 . 2 2 min/90mmfm min37 . 0 90 5 . 2724 3 j t 故铣的端面机动工时为：mm24min74 . 0 2 3 j tt 故本工序机动工时为： min81 . 1 21 jj tttT 4.6.2 工序四：钻扩铰精铰工序四：钻扩铰精铰的孔。的孔。mm14 机床：Z525 立式钻床 刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 （1） 钻孔mm12 切削深度： p ammap6 进给量：根据机械加工工艺师手册表 28-10，取。frmmf/)64 . 0 52 . 0 ( 取切削速度min/ 6 . 19 mv 取，代入公式 4-1 得min/ 6

45、 . 19 mv mmd12 0 机床主轴转速：n ， min/520 1214 . 3 6 . 191000 rn 根据机械加工工艺师手册表 9-3，取min/545rn 实际切削速度： v min/ 5 . 20 1000 5451214 . 3 mv 被切削层长度 ：lmml13 刀具切入长度： 1 lmml7 . 3 1 刀具切出长度： 2 lmml5 . 1 2 走刀次数为 1 机动时间： 1 j t (4-4) fn lll tt jj 21 22 1 取，代入公式mml13mml7 . 3 1 mml5 . 1 2 rmmf/6 . 0min/545rn （4-4）得： min1

46、1 . 0 6 . 0545 5 . 17 . 313 22 1 jj tt （2） 扩孔mm12 切削深度： p ammap75 . 0 进给量：根据机械加工工艺师手册表 28-10，取。frmmf/)5 . 04 . 0( 取切削速度min/ 2 . 33 mv 取，代入公式得min/ 2 . 33 mv mmd 5 . 13 0 机床主轴转速：n min/ 2 . 783 5 . 1314 . 3 2 . 331000 rn 根据机械加工工艺师手册表 9-3，取min/960rn 实际切削速度： v min/ 7 . 40 1000 960 5 . 1314 . 3 mv 被切削层长度

47、： lmml13 刀具切入长度： 1 lmml5 . 1 1 刀具切出长度： 2 lmml5 . 1 2 走刀次数为 1 机动时间为： 2 j t 取，代入公式mml13mml5 . 1 1 mml5 . 1 2 rmmf/45 . 0 min/960rn （4-4）得： min074 . 0 45. 0960 5 . 15 . 113 22 2 jj tt （3） 铰的孔mm14 切削深度： p ammap05 . 0 进给量：根据机械加工工艺师手册表 28-10，取。frmmf/8 . 0 取切削速度min/12mv 取，代入公式得min/12mv mmd14 0 机床主轴转速：n min

48、/272 1414 . 3 121000 rn 根据机械加工工艺师手册表 9-3，取min/272rn 实际切削速度： v min/12 1000 2721414 . 3 mv 被切削层长度 ： lmml13 刀具切入长度： 1 lmml1 1 刀具切出长度： 2 lmml18 2 走刀次数为 1 机动时间为： 3 j t 取，代入公式（4-mml13mml1 1 mml18 2 rmmf/8 . 0min/272rn 4）得： min29 . 0 8 8 . 0272 5 . 1113 22 3 jj tt 故本工序机动工时为： min474 . 0 29. 0074. 011 . 0 32

49、1 jjj tttT 4.6.3 工序五：钻扩铰精铰工序五：钻扩铰精铰的孔。的孔。mm22 机床：Z525 立式钻床 刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 （1） 钻孔mm20 切削深度： p ammap10 进给量：根据机械加工工艺师手册表 28-10，取。frmmf/)86 . 0 70 . 0 ( 取切削速度min/ 6 . 21 mv 取，代入公式 4-1 得min/ 6 . 21 mv mmd20 0 机床主轴转速：n ， min/344 2014 . 3 6 . 211000 rn 根据机械加工工艺师手册表 9-3，取min/392rn 实际切削速度： v min/ 6 . 24 1000

50、3922014 . 3 mv 被切削层长度 ：lmml90 刀具切入长度： 1 lmml2 . 6 1 刀具切出长度： 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 1 j t (4-5) fn lll tj 21 1 取，代入公式mml90mml2 . 6 1 mml2 2 rmmf/8 . 0min/392rn （4-5）得： min31 . 0 8 . 0392 22 . 690 1 j t （2） 扩孔mm20 切削深度： p ammap75 . 0 进给量：根据机械加工工艺师手册表 28-10，取。frmmf/)6 . 045 . 0 ( 取切削速度min/30mv 取，代入公式得

51、min/30mv mmd 5 . 21 0 机床主轴转速：n min/444 5 . 2114 . 3 301000 rn 根据机械加工工艺师手册表 9-3，取min/545rn 实际切削速度： v min/ 7 . 36 1000 545 5 . 2114 . 3 mv 被切削层长度 ： lmml90 刀具切入长度： 1 lmml2 1 刀具切出长度： 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间为： 2 j t 取，代入公式（4-mml90mml2 1 mml2 2 rmmf/5 . 0min/545rn 5）得： min34 . 0 5 . 0545 2290 2 j t （3）铰的孔m

52、m22 切削深度： p ammap05 . 0 进给量：根据机械加工工艺师手册表 28-10，取。frmmf/6 . 1 取切削速度min/6 . 9 mv 取，代入公式得min/6 . 9 mv mmd22 0 机床主轴转速：n min/139 2214 . 3 6 . 91000 rn 根据机械加工工艺师手册表 9-3，取min/140rn 实际切削速度： v min/6 . 9 1000 1402214 . 3 mv 被切削层长度 ： lmml90 刀具切入长度： 1 lmml2 1 刀具切出长度： 2 lmml28 2 走刀次数为 1 机动时间为： 3 j t 取，代入公式（4-mml

53、90mml2 1 mml28 2 rmmf/6 . 1min/140rn 4）得： min53 . 0 6 . 1140 28290 3 j t 故本工序机动工时为： min18 . 1 53 . 0 34 . 0 31 . 0 321 jjj tttT 4.6.4 工序六：钻工序六：钻孔，锪孔，锪孔，倒角孔，倒角。mm6mm6 90 机床：Z525 立式钻床 刀具：麻花钻，锪钻 （1） 钻孔mm6 切削深度： p ammap3 进给量：根据机械加工工艺师手册表 28-10，取。frmmf/)33 . 0 27 . 0 ( 取切削速度min/ 1 . 22 mv 取，代入公式 4-1 得min

54、/ 1 . 22 mv mmd6 0 机床主轴转速：n ， min/1173 614 . 3 1 . 221000 rn 根据机械加工工艺师手册表 9-3，取min/1360rn 实际切削速度： v min/ 6 . 25 1000 1360614 . 3 mv 被切削层长度 ：lmml12 刀具切入长度： 1 lmml9 . 1 1 刀具切出长度： 2 lmml1 2 走刀次数为 1 机动时间： (4-5) 1 j t fn lll tj 21 1 取，代入公式mml12mml9 . 1 1 mml1 2 rmmf/3 . 0min/1360rn （4-5）得： min036 . 0 3 .

55、 01360 19 . 112 1 j t （2） 倒角。采用锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩孔时相同： 90 90 ，手动进给。min/174rn 4.6.5 工序七：铣工序七：铣端面。端面。mm54 同工序三，故根据机械加工工艺手册 可得： 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml54 刀具切入长度： 1 lmml6 1 刀具切出长度： 2 lmml5 . 2 2 走刀次数为 1 机动时间为： 1 j t 式（4-3） m j f lll t 21 1 取，代入公式（4-3）得：mml54mml6 1 mml5 . 2 2 min/90mmfm min69 . 0 90 5 .

56、2654 1 j t 故本工序机动工时为：min38 . 1 2 1 j tt 4.6.6 工序八：粗镗半精镗精镗工序八：粗镗半精镗精镗的孔。的孔。mm38 机床：T68 卧式镗床 刀具：镗刀、镗刀 90 45 （1） 粗镗孔mm36 切削深度： p ammap3 进给量：根据机械加工工艺师手册表 28-10，取。frmmf/) 18 . 0( 切削速度min/3520mv 取，代入公式 4-1 得min/30mv mmd36 0 机床主轴转速：n ， min/265 3614 . 3 301000 rn 根据机械加工工艺师手册表 9-3，取min/250rn 实际切削速度： v min/26

57、.28 1000 2503614 . 3 mv 被切削层长度 ：lmml78 刀具切入长度： 1 lmml2 1 刀具切出长度： 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 1 j t (4-5) fn lll tj 21 1 取，代入公式（4-mml78mml2 1 mml2 2 rmmf/1min/250rn 5）得： min328 . 0 1250 2278 1 j t （2） 半精镗孔mm36 切削深度： p ammap75 . 0 进给量：根据机械加工工艺师手册表 28-10，取。frmmf/)8 . 02 . 0( 切削速度min/4025mv 取，代入公式得min/30mv

58、mmd 5 . 37 0 机床主轴转速：n min/254 5 .3714 . 3 301000 rn 根据机械加工工艺师手册表 9-3，取min/250rn 实际切削速度： v min/ 4 . 29 1000 250 5 . 3714 . 3 mv 被切削层长度 ：lmml78 刀具切入长度： 1 lmml2 1 刀具切出长度： 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 2 j t 取，代入公式（4-mml78mml2 1 mml2 2 rmmf/5 . 0min/250rn 5）得： min656 . 0 5 . 0250 2278 2 j t （3）精镗的孔mm38 切削深度：

59、p ammap05 . 0 进给量：根据机械加工工艺师手册表 28-10，取。frmmf/5 . 015 . 0 取切削速度min/3015mv 取，代入公式得min/20mv mmd38 0 机床主轴转速：n min/167 3814 . 3 201000 rn 根据机械加工工艺师手册表 9-3，取min/160rn 实际切削速度： v min/19 1000 1603814 . 3 mv 被切削层长度 ：lmml78 刀具切入长度： 1 lmml2 1 刀具切出长度： 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 3 j t 取，代入公式（4-mml78mml2 1 mml2 2 rmm

60、f/3 . 0min/160rn 5）得： min7 . 1 3 . 0160 2278 2 j t 故本工序机动工时为： min74 . 2 7 . 1656 . 0 328. 0 321 jjj tttT 5 基于液压夹紧的专用夹具设计基于液压夹紧的专用夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。 经过与指导教师协商，决定设计出铣外圆和两个外圆端面的液压夹紧mm34mm24 式铣夹具及钻和两个的三孔的钻床夹具。铣外圆端面的液压夹紧式mm22mm14mm34 铣夹具用于立式铣床，适合于批量生产，铣刀采用立铣刀，其主切削刃有四个，mm12 也即是其有 4 个