Z3050摇臂钻床壳体盖机加工工艺及夹具毕业设计
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Z3050
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Z3050摇臂钻床壳体盖机加工工艺及夹具毕业设计,Z3050,摇臂,钻床,壳体,加工,工艺,夹具,毕业设计
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机械加工工序卡产品名称摇臂钻床零（部）件名称壳体盖共（5 ）页第（ 1 ）页车间工序号工序名称材料牌号20车H7150毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件5305163011设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式车床C516A1夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转数r/min切削速度m/min进给量mm/r切削厚度mm进给次数工步工时机动铺助 1 粗车端面A,保持尺寸33.625401.82.41675S 2半精车端面A,保持尺寸33.1540641.60.451476S 3精车端面A,保持尺寸3345721.20.151561S 4精车端面B,保持尺寸30.625401.82.41675S5精车端面B,保持尺寸30.15 40641.60.451476S6精车端面B,保持尺寸3045721.20.151567S机械加工工序卡产品名称摇臂钻床零（部）件名称壳体盖共（ 5 ）页第（ 2 ）页车间工序号工序名称材料牌号30镗HT150毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸造5305163011设备名称设备型号设备编号同时加工件数镗床T6111夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转数r/min切削速度m/min进给量mm/r切削厚度mm进给次数工步工时机动铺助1粗镗62至要求专用夹具246480.572.5112.8S2粗镗124至要求专用夹具246480.572.5112.8S3粗镗130H9至粗镗129专用夹具111450.61.518.1S4半精镗粗镗130H9至要求专用夹具169690.45117.14S5粗镗粗镗47H7至粗镗46专用夹具330480.571.511.24S6半精镗粗镗47H7至粗镗4676专用夹具470690.450.7618.5S7精镗粗镗47HT至要求专用夹具609.8900.150.24119.6S机械加工工序卡产品名称摇臂钻床零（部）件名称壳体盖共（ 5 ）页第（ 3 ）页车间工序号工序名称材料牌号40钻，攻HT150毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸造5305163011设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z351夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转数r/min切削速度m/min进给量mm/r切削厚度mm进给次数工步工时机动铺助 1 钻49孔专用夹具850200.164.5153s 2钻M11615-17H预制孔专用夹具670280.167.25110s 3钻4M10-7H预制孔专用夹具1011.6270.134.25142s 4钻预制孔专用夹具370.7220.329.45152s5攻M161.5-7H螺纹专用夹具 265120.611.5112.4s6攻4M10-7H螺纹专用夹具3358.90.571.5144.8s7攻螺纹专用夹具252.615.70.61419s8 锪14台阶专用夹具272.7120.61513.7s机械加工工序卡产品名称摇臂钻床零（部）件名称壳体盖共（ 5 ）页第（ 4 ）页车间工序号工序名称材料牌号50钻HT150毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸造5305163011设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z351夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转数r/min切削速度m/min进给量mm/r切削厚度mm进给次数工步工时机动铺助 1 4M6-7H配作钻51210190.162.5140s 预制孔攻螺纹3556.90.270.5170.4s 22-8配作796200.164118.8s 机械加工工序卡产品名称摇臂钻床零（部）件名称壳体盖共（5 ）页第（ 5 ）页车间工序号工序名称材料牌号钳60钳HT150毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸造5305163011设备名称设备型号设备编号同时加工件数夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转数r/min切削速度m/min进给量mm/r切削厚度mm进给次数工步工时机动铺助 1 倒角245全部周边成 2 3 4 机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号产品名称摇臂钻床零（部）件名称壳体盖共（1）页第（1）页材料牌号HT150毛坯种类铸造毛坯外型尺寸53051630每毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工 艺 装 备工时准终单件10铸造,清理,涂防锈漆C516-A车夹具20车车上,下平面至要求,保证尺寸30T611专用镗夹具30镗镗62, 124, 130H9, 47H至要求Z35专用钻夹具40钻,攻钻429,M161.5-7H,4M10-7H预制孔,攻M161.5-7H,42M10-7H,Z35各螺纹,铸14台阶50钻,攻钻,攻4M6-7H螺纹孔,钻2-860钳倒角245全部周边的成检70油漆,抹圆角;刷漆,检入库毕业设计(论文)课题名称Z3050摇臂钻床壳体盖机加工工艺工装设计专业名称 机械设计制造设计及其自动化 所在班级 学生姓名 学生学号 指导老师 目 录前言机加工工艺规程制定 11. 计算生产纲领，确定生产类型 12. 审查零件图样的工艺性 13. 选择毛坯 14.1 工艺过程设计 14.2 制定工艺路线 35. 确定机械加工余量及毛呸尺寸45.2 确定毛呸尺寸 45.3 确定圆角半径 56工序设计 56.1 选择加工设备及工艺装备 56.1.1 选择机床 56.1.2选择夹具 56.1.3选择刀具 56.1.4选择量具 76.2 确定工序尺寸 87.确定切削用量及基本时间 87.1工序(车上、下两平面)切削用量及基本时间确定 87.1.1 切削用量 87.2 工序的粗膛 117.2.1 切削用量确定 11夹具设计 211.确定设计方案 212.定位精度分析 22总 结 23参考文献 24致谢 25附录 26前 言毕业设计是完成工程技术人员基本训练的最后一个重要环节，目的是培养学生的综合运用所学专业和基础理论知识，独立解决本专业一般工程技术问题的能力，在设计方案的选定、设计资料的收集，手册和国家标准、规范的运用，设计方案的应用，零部件图及总装图的绘制等方面有较全面的段练，并使每个学生树立起正确的设计思想和良好的工作作风。 一个零件的同一面上，往往有多个孔，如果在普通机床上加工，通常要一个孔一个孔的钻，生产效率低，同时，各加工孔的形状和位置公差以及尺寸精度都难以保证，工人劳动强度大，特别是大批大批量生产的工艺，更是大大地增加了生产周期，而且成本也很高。 为了克服多孔零件普通机床加工不利的一面，行之有效的方案就是在普通机床的主轴上装一个多头轴，但是对于大型箱体零件，采用这种方案也不行，而采用组合钻床才是最佳方案。 组合机床是按系列化，标准化设计的通用部件与按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件所组成的专用机床。机加工工艺规程制定一. 计算生产纲领，确定生产类型。1. 由已知条件可知，该零件是中批量生产。2. 审查零件图样的工艺性。壳体盖零件图样示图正确，完整。尺寸及技术要求完整，尺寸及技术要求完整，但有尺寸如P28、P40中心较难确定，本零件各加工表面，加工不是很困难，零件较简单，其口小孔颇多，基本口都是用来紧固的零件在一起的受力不大，采用钻模加工，加工较容易。3. 选择毛呸壳体盖主要用来防止外界杂物进入箱体内，影响机床的正常工作，还用来支撑电动机，受力不大。此零件轮廓尺寸较大又属中批量生产，故毛呸采用铸造生产，材料为HT150，零件形状并不十分复杂。因此毛呸形状可以与零件形状尽量接近，内部几个重要大孔都要预见铸造出预置孔。4. 工艺过程设计4.1工艺过程设计a. 本零件为带孔零件，小孔特别多，孔是其设计基准，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”原则，具体而言，即选 300孔及一端面作为基准。b. 由于本壳体盖主要加工上，下两端面及一圆心为粗基准，壳体盖上表面为分模面，表面不平整，有缺陷，定位不可靠，故不能选为粗基准。c. 零件表面加工方法选择本零件的加工表面有端面，内孔及小孔等。材料为HT150，参考机械制造工艺设计简明手册初步选择基加工方法如下： B端面来标注公差尺寸，粗糙度达到1.6级，根据GB1800-79为IT9，选择粗车-半精车-精车表1.4-67可达到要求。d. 下端面，以加工后的上端面为粗基准加工下端面，加工方法同（1）。e. 47 孔，公差等级IT7，表面粗糙度1.6级，选择粗镗-半精樘-精樘（表1.4）达到要求。f. 62孔选经济精度IT13，表面粗糙度Ra12.5用粗膛即可达到要求（表1.4-7）g. 公差等级为IT9，表面粗糙度1.6级采用粗镗-半精樘可达到要求。h. 125选经济精度IT13，表面粗糙度Ra12.5粗镗可达到。i. 4-9孔公差等级IT13，Ra12.5选钻孔可达到要求。j. M6x1.5-7H孔公差带7H，选钻出预制孔，然后攻螺纹孔。k. G钻孔-攻螺纹孔l. 2-8H7，公差等级IT7，表面粗糙度Ra1.6配作加工H5孔。4.2. 制定工艺路线 . 铸造、清理、涂防锈漆 . 车上、下平面至要求保证尺寸30，先加工B面再以B面为精基准加工A面 . 镗62，124，130H9，47H7至要求. . 用钻模钻4-9m161.5-7H、4-m10-7HG预制孔，纹以上各螺纹，惚孔14台阶 .4-m6-7H配作钻孔2-8H7配作。 . 钳，倒角2 x 45全部周边。 .油漆，刷漆，检验，入库。 5. 确定机械加工余量及毛呸尺寸，设计毛呸图，铸造件的机械加工余量，查机械制造工艺设计简明手册中铸件加工余量，部分孔及其面的加工余量。由表2.2-4查得，其中面为单边余量，孔为双边余量，确定上下的端面加工余量各为3mm。62及47两孔的原始铸造孔及其双边余量为2.5mm。5.2确定毛呸尺寸 因为零件所有面及孔其机械加工表面都大于或等于1.6mm， 所查得余量不需增大。则毛呸尺寸表尺寸如下表：零件尺寸单面或双面加工余量铸件尺寸30336622.557472.542铸件尺寸偏差36+0.957+1.042 +1.0532确定圆角半径 查表2.2-9可得： 因为此零件为小型铸造，R=1/5-1/10（A+B）mm5.3.3确定拔模角 对于砂型及硬件铸件，拔模角常达3度。5.3.4确定分模位置 由于毛坯是H D的圆盘类铸件，且A面比B面重要，把整个型腔放在b箱，以B面为分型面，有利于减少铸件的废品率。5.3.5确定毛呸热处理方式。壳体盖铸造后要给退火处理，以消除铸造残余应力，改变材料组织，从而改变机加工性能。6工序设计6.1.2 选择加工设备及工艺装备6.1.2 选择机床 （1）工序是粗车，半精车，精车。工步数不多，要求中批量生产，精度较高，选用C516立式车床。（表4.2-4试选）工序，膛孔采用粗膛-半精膛-精膛加工粗糙度要求较高，考虑尺寸大小及加工要求试选T611（表4.2-13）工序。钻孔，攻丝，唿孔。 加工精度不高，要求不严，考虑加工孔大小及加工要求考虑加工效率，选用Z35试用（表4.2-13）钻完9孔后，采用专用刀具唿孔，141唿14孔，孔涂10。工序。钻孔，加工要求不高，考虑加工孔大小，试选Z35（表4.2-13）6.1.2选择夹具 零件除车上，下两端面采用夹具外，钻孔及膛孔其它工序都采用专用夹具。6.1.3选择刀具 车床上加工的工序，一般都选用硬铁合金车刀和膛刀，在膛床口膛孔时，膛孔精度高，采用硬质合金刀具，钻孔时选用高速钢。6.1.4选择量具 本零件属中批量生产，一般均采用通用量具选择量具的方法有二种，一是按计量器具的硬定度选择，二是按计量器具的测量方法极差误差选择采用其中的一种即可。 47H7孔经粗膛-半精膛-精膛三次加工，粗膛至46mm.半精膛至46.74mm,现在按计量器的测量方法极限误差选择其量具。（1） 粗膛 孔46mm。公差等级为IT11按表5.1-5查得粗糙度系数K=0.1计量器测量方法的极限误差Lim=0.1又由0.19mm=0.019cm查表5.1-6可选一级内孔百分表，从表5.2-19中选择测量范围为3550I型，误差为0.015mm.（2） 半精膛孔46.74+0.09则K=0.2， Lim=0.2 x 0.09mm = 0.018mm.根据表5.1-6及5.2-19可选测量范围为3550测孔深度为型的一级内径百分表。（3） 粗膛47H7，由于粗糙度要求高，加工时，每个工件都要进行测量，故宜选用极限量规。按表5.2-1根据孔位可选三平锁紧式圆柱塞规（GB6322-86）加工轴向尺寸所选量具。加工尺寸刀 具 33.6 分度值00.2mm 测量范围0150游标卡尺 （GB1214-85） 33.15 33 30.6 30.15 306.2 确定工序尺寸 确定工序尺寸的一般方法是由加工表面的最后工序往前算。最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关，当基准不重合时，工序尺寸应用工艺尺寸解算6.2.1 确定A.B面工序尺寸及47H7内孔，130H7内孔工艺尺寸 端面多次加工的工序只与加工余量有关，前面根据有关质料已查得零件A.B面的总加工余量有关，为基准不重合时，工序尺寸应用工艺尺寸链 端面多次加工时的工序尺寸只与加工余量有关，前面根据有关资料已查得零件A、B面的总加工余量（毛坯余量，应将总加工余量分为各工序加工余量，然后往前计算工序尺寸，中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。加工表面总加工余量粗半精精B32.40.450.15A32.40.450.15747H7内孔2.5(双边余量)2.00.380.12130H7内孔2.5(双边余量)1.51.07 确定切削用量及基本时间 （机动时间）切削用量一般包切削深度，进给量及切削速度三项，确定方法是先确定切削深度，进给量，再确定切削速度。 现根据金属机械加工工艺人员手册第版中切削用量。7.1 工序(车上、下两平面)切削用量及基本时间确定7.1.1 切削用量 粗-半精-精 先粗车，已知材料为HT150，铸件，机床为C516A型立式车床。7.1： 1.1确定粗车端面的切削用量，所造刀具为YT5硬度合金刀具，根据切削用量简明手册为一部分表1.1,由于切削面积较大，取较大刀杆，暂取BH为2030，刀片厚度为5.5mm，根据表1.3选择车刀几何形状为平面带倒精型刀具 前面 =10主偏角=45，后角=60副偏角=10，刃倾角=-10刀尖圆弧半径=0.5mm。（1） 确定切削深度，由于单边余量为2.4mm，也就是其最大单边余量可在一次走刀内完成，故： =36-33.6=2.4mm（2） 确定进给量，由表1.4在粗车灰铸铁，刀杆尺寸203030nm。工件直径为100600mm时，f=0.921.8mm/r按C516A机床的进给量，选择 f=1.8mm/r 确定进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行检验根据表1.30，C516A进给机构的允许进给为=3750N。 根据表1.30，C516A进给机构的允许进给为=3750N。 根据表1.23，当铸铁3mm ，f1.8mm/r，=45，V=65m/min。预计时，进给力Ff =950NFf=9500.75=712.5N由于切削时的进给力小于机床进给力。故所选的f=1.8mm/r可用。（3） 选择车刀磨链标准及耐用度，根据表1-9车刀，后刀面最磨损量为1.0mm，刀具的寿命T为60min（4） 确定切削速度V切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出，现采用查表法确定切削速度。根据表1.11,当用硬质合金刀具加工，加工200219HBS灰铸铁，3，f1.8mm/r时，切削适度r=50m/min,切削适度的修正系数为=0。8， =1.0, =1.0 =1.0 =1.0(表1。28)故：V=50 x 0.8=40m/minN=1000v/3.14d=40x1000/3.14x510=25v/min按C516-A机床的转速，表4。2-5。2机械工艺设计简明手册取25r/minN=25r/min=0.42r/s则 实际切削速度为40m/min(5) 校验机床功率，由表1.25当灰铸铁160-245HBS，3，f1.8mm/r，v40/min时 =2.2Kw切削功率的修正系数=1.0=1.0 =1.0 =0.8 =1.0 (表1.28)故实际切削时的功率为PcPc=2.2x0.8=1.76kw根据表4.2-4机械工艺设计简明手册当n=25r/min时，机床主轴允许功率=2.8KW，故所选的切削用量可在C516A机床上进行最后决定切削用量为，=2.4mm,f=1.8mm/r,n=25r/min=0.4x3.14r/s,v=40m/min接下来的半精加工，精加工选用和粗加工一样的刀具查表f V n半精度0.451.66440r/min精加工0.151.27245r/min加工A面与B面方法相同，机床相同各步的切削用量也相同7.1.2 确定基本时间7.1.2.1 确定粗车B端面的基本时间= =510/1.8x0.42=675s半精加工=510/1.6x0.67=476s精加工=510/1.2x0.75=567s车B面=(675+476+567)s=1718s因为车A面与B面相同，所以车A面的基本时间也为1718S7.2 工序的粗膛62，124，膛130H9，47H7切削用量及 基本时间确定7.2.1 切削用量确定，粗膛62，124确定切削用量，根据表1.2，选择YG3硬质合金刀具，工序尺寸分别为62，124二孔同时一根膛刀加工按设计手册中表3123，取V=0.8m/s f=0.57mm/r n=1000v/3.14x62=4.1r/s=246r/min二孔一次加工完毕，故基本时间计算如下： 行程长度=L+L1（设计手册中表71）L=21mm,L1=9mm所以基本时间=L/=30/0.57x4.1=12.8s校正机床功率 查文献1表2-4-21得=9.81x60x取，则x180 x =2.23Kw取机床效率为0.85，则5.2.x0.85=4.2kw2.32kw故机床功率足够。粗膛，半精膛， 130H粗膛工序尺寸129按设计手册中表3123取V=0.75m/s f=0.6mm/r则主轴转速基本工时为H =1000v/3.14xd=1000x0.75/3.14x129=185r/s =111r/min=L/=9/0.6x185=8.1s半精膛，工序尺寸130H按设计手册中表3123，取r=1.25m/sF=0.45mm/r 则轴转速n和基本工时为 n=2.8r/s=169r/min=7.14s粗膛，半精膛，精膛47H7粗膛：工序尺寸46，按设计手册中表3123 取v=0.8m/s f=0.57mm/r则主轴转速 N=1000v/3.14x46=5.5r/s基本时间=L/=30/0.45x5.5=12.7s半精膛，工序尺寸46.76 按设计手册取v=1.5m/s F =0.15mm/r则可计算n=10.2r/s=109.8r/min=L/=30/0.15x10.2=19.6s工序钻49孔，钻M16x1.5-7H.钻4m10-7H,攻m16x1.5-7H,攻4m10-7H,攻各螺纹，唿14台阶 钻49孔1 选择钻头高速钢麻花钻，其直径9mm钻头几何形状为标准形状=30 2=118 =13=55 b=1mm l=2mm2.选择切削用量，确定进给量f 由于孔直径和深度均很小，宜采用手动进给，选择钻头磨钝标准及耐用度，根据切削用量简明手册第二部分表2.12，钻头后刀面最大 磨损量取为0.8mm，耐用度T=35mm 确定切削速度v,由表2.15，铸铁硬度为200217HBS，暂定进给量f=0.16mm/r,由表2.15可得v=20m/min,n=708r/min,根据Z35的基本参数，确定其转速为850r/min,即14.2r/s基本时间的确定。 钻4个9涂约30mm的通孔，基本时间约为53s，钻m16x1.5-7H预制孔。 选择高速钢麻花钻，由于钻后需攻螺纹，所以钻孔需留余量，查表再攻m16x1.5前选择钻头直径为14.5mm的钻头钻预制孔（金属机械加工工艺人员手册赵如福编）直径14.5mm的钻头，几何形状选双锥，修磨横刀切削用量简明手册表2-1=30 2=118 =13=55 b=1.5mm l=3mm2 选择切削用量，确定f由于孔径和深度都比较小，采用手动进给，选择钻头磨钝标准耐用度。根据切削用量简明手册表2.1钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm耐用度T=60min3. 确定切削速度，由表2.15 铸铁确定硬度200217HBS，f暂定0.16mm/r。查得v=28m/min 根据Z35基本参数选n=670r/min=11.1r/s.4. 基本时间定额 (1) 钻14.5涂18mm的孔，基本时间约为10s. 钻4m10.与钻m16x1.5-7H预制孔同理查同样资料，选择高速钢麻花钻，直径8.5mm钻头几何形状为标准形状=30 2=118 =13=55 b=1mm l=2mm(2) 选择切削用量确定f,由于孔位和深度都比较小，采用手动进给。选择钻头磨钝标准及耐用度，钻头后刀面最大磨损另取为0.8mm,T=35min.(3) 确定切削速度 由表2.15，铸铁硬度200217HBS。f暂定是0.13mm/r.查得v=27m/min n=1000v/3.14d=27x1000/3.14x8.5=1011.6r/min查表确定n=1051r/min=17.5r/s(4)基本时间定额 =L/=22/0.13x17.5=10.5s钻预制孔。钻孔直径18.9mm。钻头材料选为高速钢，钻头几何形状选双锥修磨横刃切削用量简明手册=30 2=118 =13=55 b=2mm l=4mm（表2-1）2 选择切削用量（1） 按加工要求决定进给量，根据表2.7，铸铁强度200HBS，d=18.9mm 时，f=0.70mm/r 由于钻后要攻丝乘系数0.50,f=0.25mm/r.(2) 按钻头强度决定进给量，根据表2.8，f可取1.7mm/r.(3) 按机床进给机构强度决定进给量 当HBS210，钻头直径18.9mm，机床进给机构的轴向力为11760N，（表4.2-19机械工艺设计简明手册进给量为f=1.6mm/r. 以上三个对比可以看出，受限制的进给量是加工要求。 与机床主轴进给量对比去f=0.32mm/r,选择钻头磨钝标准及耐用度。 根据切削用量简明手册钻头后刀面最大磨损量去取为0.8耐用度T=60min 确定切削速度v,由表2.15，v=22m/min,n=1000/3.14d=370.7r/min与机床转速对比，取n=420r/min=7r/s.基本时间确定 T=L/=13/7x0.32=5.8s攻m16x1.5螺丝 选择刀具，查金属机械加工工艺人员手册表14-94，选择高速钢机动丝锥（）选择切削速度为12.0m/min 选择进给量表2.7切削用量手册，f=0.6mm/,n=1000v/3.14d=1000x12/3.14x16=238.8r/min与Z35机床转速范围对比，选同程速度n=670r/min=11.2r/s确定时间定额 =18+3+3/+18+3+3/=8.9+3.5=12.4s攻m10x1.5选择刀具选择高速钢机动丝锥（）选择切削速度为8.9m/min 选择进给量；查切削用量简明手册表2.7，f=0.57mm/r,n=1000v/3.14d=8.9x1000/3.14x10=283.4r/min与Z35机床转速范围对比，选n=335r/min=5.58r/s选择回程速度=670r/min=11.2r/s基本时间的确定 =L/+L/=24/0.57x5.58+24/0.57x11.2=11.2s攻螺纹选择刀具 查金属机械加工工艺人员手册表14-94选择高速钢机动丝锥（）选择切削速度为15.7m/min选择进给量查切削用量简明手册表2.7 f=0.61mm/r ,n=1000v/3.14d=1000x15.7/3.14x19.793=252.6r/min=4.2r/s 选择回程速度n=670r/min 确定时间定额=L/+L/=17/0.61x252.6+17/0.61x670=9s唿14台阶1. 选择唿钻考虑到加工孔的大小及加工条件选择带导程直柄平底唿钻（高速钢） d=14 =8.0 (表3.1-14)L=100mm =12.5mm L=22mm=9 =40 齿数为4选择切削用量，查表7.7 F=0.61mm/r选择钻头磨钝标准及耐用度查表后刀面最大磨损量为0.9mm，耐用度T=60min确定切削速度v,由表2.15，灰 200217HBS F=0.61mm/r 可查得v=12mm/min n=1000v/3.14d=12x1000/3.14x14=272.7r/min查表2.9得钻头强度所允许的进给量为1.3mm/r,所以取f=0.61mm/r适合。当f取0.61mm/r,n=272.7r/min时查机械工艺设计手册表2.2-1知处在机床的运行范围中，该机床适合。 根据机床转速选取n=265r/min=4.4r/s基本时间的确定=L/=10/0.61x0.61x4.4=3.7s工序 （1）4m6-7H配作（2）2-8H7配作1. 4m6-7Hp配作 钻直径5 选择高速钻头，选择标准型钻头2. 选择切削用量，确定f由于孔径和深度都比较小，采用手动进给，选择钻头磨钝标准及其耐用度。根据切削用量简明手册，钻头后刀面最大磨损量为0.8，耐用度T=20min确定切削速度v 由表2.18，灰铸铁200217HBS，暂定f=0.16mm/r v=19mm/min n=1000v/3.14d=1900/3.14x5=1210r/min与Z35钻床转速对比 取n=1051r/min=17.5r/s基本时间的确定 =L/=28/0.16X17.5=10S=10x4=40s攻丝m6x1 选择刀具，查金属机械加工工艺人员手册表14-94，选择高速钢机动丝锥（） 查表得切削速度为6.9m/min选择进给量，查切削用量简明手册表2.7，得f=0.27mm/r n=1000v/3.14d=366r/min.与Z35机床转速范围对比选n=355r/min=5.9r/s基本时间定额的确定=L/=28/0.27x5.9=17.6s =4x17.6=70.4s(2)2-8配作选择刀具：选择高速钢标准型钻头，确定切削用量，确定f 由于加工孔径和孔深都比较小，宜采用手工进给选择钻头磨钝标准及耐用度，表2.12，钻头后刀面最大磨损度为0.8耐用度T=35min确定切削速度，表2.15灰铸铁200217HBS，暂定f=0.16mm/r v=20m/min n=1000v/3.14d=1000x20/3.14x8=796r/min与机床转速对比，选择n=850r/min=14.2r/s则 r=21.35m/min 查得f=0.15mm/r基本时间定额确定 =L/=40/0.15x14.2=18.8s =2T=37.6s二.夹具设计本次设计的夹具为第四道工序-钻4-9m16x1.5-7H， 4-m10-7H罗纹，唿14台阶该夹具适用于Z35摇臂钻床1. 确定设计方案这道工序钻加工的孔均在A面上，且都垂直A面按照基准重合原则，为避免重复使用粗基准，应以已以加工过的B面定位，由于4-9孔为通孔，为防止钻穿时钻头碰到支撑面，应采用一定的措施，这给加装夹工件带来一定的困难。 从对工件的形状机构分析，在以A面朝上放置在支撑板上，定位夹紧都比较稳定，可靠，也容易实现，夹具，以夹具体安装面和定位孔，定位销定位，用T型槽螺栓连接。工件的B面在夹具上定位，限制了三个自由度。其余三个自由度也必须限制本工件在加工工序之前。已经加工好了上下两面。且以镗好了本工件上最重要的两个较大孔。采用一面两锁定位，因为4.47H7孔精度较高，此孔采用圆拄销，而另一孔采用菱形销边锁定位，这种方案定位可靠，夹紧也很方便，用一平板压板压在R150外圆上即可。本道工序无需回转，可考虑使用气动或液动压紧，但本工件夹紧力不是很大，因为钻孔直径都小，没有必要采用气动或液动压紧，且本工序钻孔孔径不是全部都相同，要较频繁地换钻头，即使采用气动或液动夹紧也不能很好地提高生产率，也采用气动或液动夹紧造价都比较昂贵，况本工序采用手动也很方便，夹具较简单，所以采用手动夹紧。2 定位精度分析本工序所有的孔都采用了钻模加工，它们之间的位置精度由钻模保证，所有夹具尺寸公差皆取零件图上相应公差的1/4。 参考文献3表2-10-6。取钻孔攻螺纹时刀具与导套内孔的配合为F8/h6.钻套轴线与定位面的垂直度0.1mm定位面的平面度0.05mm，定位面与夹具安装面的垂直度0.08，定位面也支承面的平行度为0.04。总 结毕业设计是我们大学学习阶段最后一个重要的学习环节，是培养我们运用三年来所学的基础及专业理论知识 同样也是检验与复习三年来我们所学的基础及专业理论知识培养我们独立解决本专业一般技术性问题的能力，独立创造设计工程的能力树立正确的设计思想和工作作风。 毕业设计是把实际生产中提出的问题变成力学模型和数学模型，然后加以求解，再设计出图纸和技术文件，运算过程不仅设计数学，力学，材料，公差，设计及有关专业等各方面的知识而且要涉及到计算，绘图，文字表达，综合分析等各方面的综合实际能力，它由计算能力，绘图能力和编写设计说明书的能力，文献检索能力等方面，用于实际生产解决实际问题，提高了我们把实际的工程课题变成力学模型和数学模型加以解决的能力，本次设计虽然图纸任务不是很大，但繁琐的工艺分析及工艺计算，需要我们保持清醒的头脑，况且查阅文献特别的多，特别的杂，那更需要培养我们的耐性，这为我们以后的实际工作提供了更大的好处，这次毕业设计大大的提高了我们查阅资料的及文献检索的能力。 特别在本次设计中，感谢我们的老师，通过这次毕业设计 在老师的指导下，我们不今巩固了原来的知识，老师的博文与经验更大的开阔了我们的思维，我们不仅提高了，设计，决策能力，更能使我们发现自己知识的缺陷与不足。这为我们以后的工作打下基础。参考文献 1. 李益民主编。机械制造工艺设计简明手册机械工业出版社。2. 孟五农主编机械加工手册机械工业出版社3. 机床夹具设计手册上海科学技术出版社19904. 艾兴主编切削用量简明手册机械工业出版社5. 机械加工技术手册北京出版社6. 刘友才，肖继德主编机床夹具设计北京，机械工业出版社19917. 浦林洋主编金属切削机床夹具设计手册第二版机械工业出版社 附 录：设计任务1、 工艺规程（包括工艺过程卡及主要工序工序卡）一套2、 A1零件-毛坯合图3、 零件图4、 A1夹具装配总图5、 主要零件零件图6、 设计说明书一份可持续夹具及固定装置的高精度安装的方法论J. Jamshidi，P.G. maropoulos 英国巴斯大学机械工程学系摘要在夹具安装阶段，夹具组件的精确测量能力决定其精确性，尤其是对大尺寸的产品和应用来说。大量定制一些在设计上有多样性的小批量产品和零部件是十分重要的。产品质量应该与迅速转换理念相互协调，对于敏感元器件及组件而言，以牺牲产品质量来提高速度是不明智的，例如在航空航天工业中所看到的那些零部件。提高精确性对于夹具的安装是很有必要的，为了要尽量少用，这可取决于夹具和夹具定位变化的耐受性预算。在航空航天工业中，灵活和可重构夹具的概念的发展及固定装置是夹具的主要开销成本。吸引他们的是重构夹具的可重用性，可持续使用是由于那些零部件也能够被重新应用到许多种产品和装配中去。一直不佳的准确性和可靠性为这类夹具的缺点，这篇论文主要是研究可持续夹具主要零部件的精确定位，影响夹具性能的因素在安装阶段会得以审查。本文介绍了一种在灵活夹具中为了最大限度地减少定位和夹紧的不确定性的方法。关键词:可持续性夹具；夹具安装；校准不确定性；夹具的监测；计量；可重复使用的夹具1引言质量和可靠性等因素早已经转换为新零件固有的特征。在他们的产品和服务范围内，近期市场趋势已经迫使制造业走向大规模定制。其次增加新陈品的多样化设计在部件和组件级别上遵循第二次高幅度的变化。有先进制造系统和技术的国家提供了更多的灵活性，能使设计师更加自由的发挥想象。例如在过去几十年发展起来的一种新的大体积测量方法，就能测量及公丈的距离。用来检测大尺寸零件的这些设备通常是由多个组装部件所制造出来的。在重组和装配期间，那些大尺寸产品的制造需要用到专用的夹具和固定装置，以便于他们的零部件能够被定位在设计基准上。对于大批量产品，在计算机辅助软件上就能估算出其主要的花费需求，否则，在某些情况下或以其他方式生产的产品成本可能会是非常高的。这个问题与客户不断用钱来寻求具有更高价值的市场需求相互矛盾。用一种典型的变化产品可以创建一个更加具有持续性的商业，因为它能够满足相对比较大地市场需求。由支持产品变化的不同形状的产品而形成的灵活和可重构夹具及固定装置则是应对上述挑战关键的解决方案。灵活夹具的概念已经在研究领域存在了几年1。然而，它们在很大程度上没有充分利用真正的生产设施，尤其是大尺寸产品的制造，如航空航天设备。这是由于关于它们的初始安装、校准困难和可重复性等挑战往往超出公差要求。这些夹具和高品质关键部件装置的制造以及大量的集成计量系统，都可以减少上述限制。本文包括了有关安装的计量问题和灵活的夹具校准以及检测服务。2相关工作2.1大型零件的制造和装配通常把要精密制造的机械零件移动到机床工作台是必需的，先进行粗加工，然后精对准和夹紧。在这个阶段，一方面是准备用于加工高精度的关键所在，然而，这对于一些大尺寸或重的零部件并不总是可以实现的。大型产品是指那些与一些不经济的可能需要处理或在工厂周围移动的的组件一起来达到制造和装配的目的2。制造业和这些部件的装配工艺包括所需机器和系统的运动以及这些部件的位置和方向。这些零部件通常定位在大尺寸夹具及固定装置上该定位的位置。如果这些部件以小批量生产，在航空航天工业、高开销的情况下，每个产品将会出现。在设计和制造夹具上，已经有了许多尝试，以便于能够持有许多种组件的变种。然而，这方法是不可行的，因为敏感或关键的零部件完全是由它们的高精度要求所决定的。与固定的夹具相比较，可调、可重构夹具会产生更低的重复性。固定夹具有固定的方式，可以通过焊接或铆接的接头固定在一起来实现。这些机械故障，例如夹具和固定装置由于疲劳和塑料变形就是一个终止其服务的主要原因，发送它们再进行回收。小批量制造的需求是目前常见的淘汰不合格夹具，其使用寿命取决于产品的生命周期。换句话说，在制造变种零件停止不久之后，与之有关联的夹具和固定装置将会变得多余。即使夹具有工作顺序，但它们仍然有报废并送往循环再造。这种方法会带来高负担回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夹具和夹具的漂移以及夹具都能影响大尺寸零件组装的精确性5。对于大尺寸的夹具已经开发出了几种分析夹具刚性的方法，可用来评估振动的影响因素。在任何情况下更加可持续生产要通过选择性方案才能得以实现。如图2.1所示。图2.1 典型的大型夹具元件用于制造所延误的时间是固定夹具的又一重大缺点，这些夹具应该在制造前就被订购，在生产计划和产品上市前还可以创建额外的复杂性。不管他们的类型，大型夹具有一些共同的元素，包括一个主框架、内在的框架，有可能有一个或数多个可移动的机制或更小的组件，如钳、套管、皮卡和可调螺丝表1。2.2柔性夹具开发的柔性夹具的概念增加了其可持续性、快速转换以及降低了成本。现在可以使用现成的模块来设计和组装夹具。根据规定，只有极少数夹具的专用零件需要设计和制造。以这种概念看，大多数散装部件、附件关节都应用的很具体。一旦产品设计变异完全制造出来，然后就可以拆卸上述组件和重组成一种新的元件来与未来的设计变异相匹配。因为组装和组件范围上的设计都相当接近，所以这种方法是最能降低夹具成本的。根据组件的变化水平和工作类型的需求，每一个不同比例的柔性夹具都需要被重新安排。为了增加使用这种类型夹具的效益，这个问题在设计阶段考虑是十分重要的。例如，在可能的情况下，皮卡车的位置和三维定位夹具上的组件的不同变种，甚至完全不同的部分应该是在靠近增加兼容性和夹具子系统间变性。夹具关键部件的收集在短期内能保证所需夹具的可用性。另外，这些夹具的存储需要很少空间，因为拆除所有模块是可能的，通常以脚手架的形式并把它们彼此放在一起。目前在一些汽车公司应用到柔性夹具，因为它们的精度等级是足够满足的。大尺寸制造的夹具设施尽管没有许多柔性夹具那样操作灵活，比如航空航天设备。准确性和定位销的不确定性、夹具的可重复性以及夹具结构的漂移都出现这样一个事实，这些夹具在发电和航空航天等工业不能满足公差要求。一旦它们的精度问题得以解决，这些夹具在上述的工业中将会有很高的利用价值。图2.2 夹具与汽车行业中的可重构组件大量的体积计量系统和技术一直有许多新的发展。依靠计量系统和技术的现代激光技术现在就能够测量一些可接受精度的大尺寸产品甚至到几公丈的产品。在安装和初期安装调试期间，这些系统能够用来精确定位一些夹具的关键部件。夹具的安装通常开始形成机架或主要框架，然后是那些大的部件和像皮卡和夹具那样逐渐更小的零部件。计量系统能够用于柔性夹具的主要框架和其内部框架的安装，从而来保证每个零部件彼此之间的准确定位。表1显示了这些大规模的测量系统数。跟踪系统能够测量基准点，它是实现这一目的的最合适的测量系统。一起跟踪球式反射镜在三维空间内都可以认准所要记录的位置。球式反射镜可以直接练习目标对象来提供几何位置信息或可以在机械重复的球式反射镜下应用，从这个角度用激光来跟踪目标或短期目标。像一些其他测量仪器的激光跟踪有时候不确定，在夹具的安装过程中需要做以说明。此外，激光跟踪和目标点之间的光线问题还应该考虑到。如果必要的话，多个跟踪职位都可以使用，在实际测量活动中，其结果必然是伴随着一个不确定的说明。经过测量，这些给定的分散的特征值是合理的，这个问题与一些夹具或夹具的安装及以后的审核都是一样的。这些知识阐明了一个给定的定位夹具的能力和装配任务。换句话说，它表示在其相关流程中一套夹具是否能够满足公差要求。2.3夹具理论比较为了用于多种生产装置和组装应用，在不同的公司也有大量不同形状和设计的夹具。这些夹具中的某一些的形式都是标准形式，然而另一些是经过专门设计和制造的特殊零部件。后者可以说是建立在产品的复杂性和大规模的基础上的，所以可能会是非常昂贵的9。无论成本和目的如何，制造和组装过程都可以完成，要么不使用夹具，要么用固定帧夹具或用可重构或柔性夹具。表2对它们的典型应用的这些方法做出了比较。固定框夹具通常用于重型应用上，它们更适合于应用在能够减轻花费开销的大量产品上。对于制造业和大型组装及复杂产品来说，柔性夹具的应用有很多好处。特别是在研究和发展工作中，以及低容量产品的情况下，制造柔性夹具和夹具可能会是非常有益的。除了在时间和金钱上使利益均衡外，柔性夹具还会有一个更加灵活的设计思路。由于在夹具的制造和装配过程中，会直接和经常改变夹具的拓扑成本。与传统夹具相比较，这种类型的柔性夹具的可重用性和可重构性是一个主要的优点。这一点尤为重要，因为它在绿色制造方面符合行业的发展方向，通过回收使用系统的组成部件，为相关项目的工装费用降低了项目成本。表2.1 用于验证夹具大量的例子、便携式测量仪器仪器辅助部件测量类型接触式 非接触式图像激光跟踪仪赛立信探头是T型探头是激光雷达球形目标是摄影目标是光投影是关节臂三坐标测量机基于激光扫描头是接触探头是2.4 柔性夹具的安装本节中描述的夹具在安装过程中需要考虑一些问题。夹具元件安装在合适位置可以说是一种挑战，尤其是当定位公差比较小时，柔性夹具也应当被监测以便于开发和与传统夹具相比较它们的刚性。给出了一个通用的描述阶段根据初步夹具安装在仿真软件环境和利用一些尺寸为5m4m3m的大尺寸夹具的实际实验结果来测量指令阶段。这是不论这个夹具是否是第一次安装在夹具中还是对已经存在的夹具只做外形上的更换，其都是为了定位不同的零部件。根据其复杂性，一种典型的大尺寸夹具具有三至五个结构。通常除了有一个主框架之外，在每一个级别的基本水平，也可以由一个或多个结构。这些结构用来作为参考以便于作为夹具基准来定位。在一个自动化固定的平台上，机器系统会进行多项任务，比如定位、加工和进行装配。因此机器人的工作基准与夹具的工作框架相联系。仔细考虑夹具的综合数据，会确保后续安装达到预期的公差要求。2.4.1 测试辅助柔性夹具的安装柔性夹具的安装在第一次进行模拟仿真时有几个安装阶段。使用模拟演习，在这个工程中可以减少一些潜在的错误和返工。测量辅助安装过程是类似的跟踪对象位置的过程，是常见的大尺寸组件用到的。夹具的组件先用这种方法使其大致位置公差在1mm以内，然后当所有的夹具组件被放到所设计的位置时，在0.1mm至0.15mm公差内，它们可以使用适当的扭矩收紧。典型的计量协助柔性夹具安装阶段如下：在出厂时设置初试参考结构；测量初始参照系；安装基地或其位置的主框架；安装脱机内结构；安装控股和定位；在内框和主框架位置安装钳、套管和皮卡。底座上安装内框；重点定位元件的精细调整和紧固；核查参照系和夹具；对于夹具关键位置的服务监测。这些阶段是从无到有夹具的完整安装。更不用说，在设计变化略有变化的情况下，一些下面的操作将被忽略。 表2.2 不同夹具理念之间简明的比较典型特征固定框架柔性夹具夹具应用大批量产品小批量产品样机优点唯一性可重复性可重构性成本效益耐用性非常高高低刚度非常高刚性不确定低缺点重量重中低可移植性不可移植难以在每一个安装中定位难以进行成本非常高中等低生产时间长中等短2.4.2 柔性夹具的安装柔性夹具安装过程中采取了以下阶段：安装夹具的主框架；移动单元和子系统组装；夹具内框架在夹具装配中的安装；皮卡和夹具的装配。主框架通常是夹具的骨干。因此，它一般不会改变外形，和内框架及较小的元素如衬套、皮卡和夹具一样具有规律性。慎重考虑制造过程可以减少夹具元件较大元素的重新排列，也会更进一步节约时间和成本。图3显示了三组不同活动小组对于柔性夹具的安装过程。在这个过程中，假定夹具的标准件是从可供选择的现成的部件和组件中选出来的，然后提前在大量的物理安装测试和调试时以降低测量不确定度来进行一次夹具安装。一旦达到可接受水平的不确定性的物理安装才能进行。图2.3 柔性夹具的测量辅助安装程序在夹具安装过程中，它可能需要用到多个测量系统或用到包括一套完整夹具安装关键点的测量系统。这应该包括在夹具维修期间放在工厂的地板和墙壁上的稳定性及漂移检查的目标参考点。在夹具上定位的关键点、测量仪器的不确定性应该予以考虑。作为一个经验法则，每个夹具关键位置的定位的准确性应该是在10倍，甚至比所需的耐受性更好。换句话说，如果组件公差指定至0.1mm，则夹具定位精度至少应为0.01mm。柔性夹具安装的最佳做法如下：一个工厂的墙壁和地板上的初始参考点的位置是首选，以减少测量的不确定性；应验证该仪器所在位置上经常使用初始参考点的基地；在每个夹具的大节上，为更好地具有跟踪和可重复性，可以附加多个球式反射跟踪系统；夹具大型组件有关于弯曲或扭曲的测量应集
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