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毕业设计(论文) 题 目： 多件联动工艺及夹具设计 院 （系）： 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 姓 名： 职 称： 毕业设计（论文）中文摘要某轴类零件零件加工工装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。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差I毕业设计（论文）英文摘要ABSTRACTThe fixture design of a certain type of motor armature bracket parts processing and drilling machine is design process design, including the parts processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then a special fixture, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in.Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning,IV目录第1章 绪论11.1 本课题的研究内容和意义11.2 国内外的发展概况21.3 本次课题应该达到的要求3第2章 零件的分析42.1零件的形状42.2零件的工艺分析4第3章 工艺规程设计53.1 确定毛坯的制造形式53.2 基面的选择53.3 制定工艺路线53.3.1 工艺路线方案一63.3.2 工艺路线方案二63.3.3 工艺方案的比较与分析73.4 选择加工设备和工艺装备83.4.1 机床选用83.4.2 选择刀具83.4.3 选择量具83.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定83.6确定切削用量及基本工时9第4章 联动夹紧机构夹具设计154.1问题的提出154.2 定位基准的选择154.2.1定位元件的选择154.2.2夹紧元件以及夹具体的确定154.2.3六个滚动压块联动164.3 切削力及夹紧力计算16第5章 定位精度分析及定位误差分析计算185.1 定位精度分析185.2 定位误差的基本概念及组成195.3本次设计的定位误差分析及计算21第6章 基于Solidworks虚拟装配246.1 软件介绍246.2 主要零件的绘制256.3 三维虚拟装配29第7章 经济性分析30总 结32致 谢33参考文献34附录 数控加工程序清单35第1章 绪论1.1 本课题的研究内容和意义某轴类零件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。工艺设计和工装夹具课程是为了巩固一次学习知识，整体全面的学习进行彻底审查的每一个过程中，实际学习的知识与此次毕业设计很好的结合，起着很好的催化作用。设计的过程同样也会促进工艺水平更好的发展，起着很重要的作用。机械加工工艺整个过程是准备生产工作的重要举措。据供应，空组织的原料，机器，特殊的设计和制造技术，设备，生产计划，分销和劳动力生产成本的会计调整。处理步骤策划，制作，是规划和调度的组织基础。让开发产品，生产计划及整体规划，很好的关联到每一个细节，从而实现生产流畅和平衡，进而很好的实现加工过程的高效率，低能耗。编辑加工工艺过程卡和加工工序卡。编辑工艺卡片，其中记录的加工零件的过程。在单件，小批量生产的操作过程图的目的指导生产，详细进行了编制每张卡项目的过程。加工操作时，拟定了生产工人直接指导的每一个步骤，是用于大规模生产零件重要组成部分。机械行业中的高精度，保证工件的加工成本和确保满足零件的精度问题是实质性问题，在夹具设计的时候主要考虑以上的问题。设计出高效的工件夹具，保证精度的同时如何使设备的高效性和经济性，是需要我们更加深入考虑的问题。随着科学的不断发展社会不停的进步，最新的技术不断发展更新，并且逐渐发展到各个技术部门，怎么样才能使研发出来的技术应用到生活当中去，如何将这些技术应用到机械行业以及其他优势行业，还需要广大科研人员进一步去探索，去创新，并为之不懈努力。随着市场的不断开拓和科学水平的日益完善，夹具的设计开发慢慢的向柔性制造蔓延。到目前为止，夹具设计仍是制造不可或缺的一部分。工装夹具和产品密切相关的产品变更，恢复，大多属于工具的特殊性需求，夹具已经发展成为一个独立的产业;夹具在国内外逐渐成为机械行业的单独或小的行业。夹具的模块化，标准化，模块化，组合等现代先进的设计理念，并根据保护自然资源的原则，环境原则的保护，更适合生产绿色环保。这样的夹具装置技术，再以后的研发上会投入更多的人力物力。装置通常使用的工件夹紧装置：作为许多与夹紧装置的工具通常被称为“辅助”。辅助工装夹具的范围内，有时广泛。根据应用的范围和设备可以被分为通用装置，特殊装置和可调夹具。有了这个毕业时，在这个过程中广泛使用各种知识，尤其是理论知识部分，自生的水平得到了很大的提升。在设计过程中，充分挖掘自身的潜力，分析问题并解决问题。并且到了毕业之后，锻炼出了理性分析问题的能力，认真工作的态度，为工作打下了良好的基础，起到很好的催化作用。1.2 国内外的发展概况工装、夹具属于现有的连接，不仅与焊接是在机械加工也是有用的，在许多情况下，需要装配几部分组成，并提供准确的定位时。产品设计与夹具体密切相关。因为安排是专为一些特定的工件，所以需要工件和夹具体之间不会相互影响到其中一者。对于夹具体的要求是，准确的定位，操作起来简单明了。夹具体的目的就是夹紧工件，不产生其他不利的影响。从发明夹具到现如今，大致可以分为三个重要阶段。第一个阶段：主要体现在人和夹具体的有机结合，这个过程夹具体就是单纯的作为人的辅助工具，使加工过程快速发展并趋于完善。第二个阶段：夹具体铸件成为一个枢纽，将人与机床很好的结合在一起，它的作用也发生显著变化，它的直接作用就是用于工件的夹紧和定位。此时人们也意识到夹具的重要性，夹具、工作人员不断改进的方案及机床的自身性能三者之间的关系相辅相成，一些工作人员的任务就是协调好三者之间的关系，使生产率最大化。第三个阶段：为了夹具与机床更好的结合，夹具体已经发展成机床的一部分。并成为不能缺少机械的加工工艺设备之一。现代工业水平的快速发展，与此同时为代表的夹具设计有了更高的要求。为了满足要求这种生产，有必要计算处理的处理步骤，因为如根据夹紧夹紧力计算以所述特定装置的大小所确定的部件和所需的扭矩，切削力，重力，由夹具设计产生惯性力减少，有必要增加模具定位范围，使得由夹紧力，正压力，并由于摩擦所产生的摩擦力矩，以将设备与小而精致达到这样的目的。同时，为了减轻劳动强度，而且提高工件的夹紧效率，还设计就行电枢夹紧机构把手达到最短的行程，以最佳的夹紧效果。1.3 本次课题应该达到的要求分析零件需要满足的尺寸及粗糙度要求，了解车床某轴类零件的结构和基本功能，在此基础上，联系到之前学习过的，机械制造工艺学、金属切削原理与刀具、机械设计，对变速车床某轴类零件的零件图纸进行详细分析，熟悉并了解零件图及零件的加工要求。通过查阅相关资料，了解并熟悉不同机床所加工的零件类型和特点。进行机械加工工艺分析，并对数控加工工序进行详细的设计，对钻工序进行专业夹具设计。绘制夹具零件图，编写零件的工艺规程与特点.第2章 零件的分析2.1零件的形状题目给的零件是某轴类零件零件，主要作用是起连接作用。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 某轴类零件2.2零件的工艺分析由零件图可知，该材料为45#，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。某轴类零件零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度值为1.6。2.车外圆及端面，表面粗糙度值1.6。某轴类零件共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：(1)左端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面，8外圆，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。(2).右端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面；8外圆，其要求也不高，粗车后精车就可以达到精度要求。42第3章 工艺规程设计本某轴类零件，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45# ，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45#，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，最后选用型材，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，对像某轴类零件这样的零件来说，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。选择8外圆作为加工的基准。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 工艺路线方案一工序号工序名称工序内容1备料1 .45#2 .棒料：10mm35mm2车安装零件，夹持5mm半精车右端面保证总长28mm半精车右端8外圆3车调头装夹，夹持5mm半精车左端面保证总长28mm4车精车右端340外圆 粗糙度要求Ra1.6 ，C1倒角5铣铣3.5X45度倒角6滚齿滚齿加工8热处理表面发黑处理9去毛刺10检验按图纸技术要求检验11上油入库3.3.2 工艺路线方案二1备料1 .45#2 .棒料：10mm35mm2车安装零件，夹持5mm半精车右端面保证总长28mm半精车右端8外圆3车调头装夹，夹持5mm半精车左端面保证总长28mm4车精车右端340外圆 粗糙度要求Ra1.6 ，C1倒角5铣铣3.5X45度倒角6滚齿滚齿加工8热处理表面发黑处理9去毛刺10检验按图纸技术要求检验11上油入库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。而且在磨削过程有一定难度，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：1备料1 .45#2 .棒料：10mm35mm2车安装零件，夹持5mm半精车右端面保证总长28mm半精车右端8外圆3车调头装夹，夹持5mm半精车左端面保证总长28mm4车精车右端340外圆 粗糙度要求Ra1.6 ，C1倒角5铣铣3.5X45度倒角6滚齿滚齿加工8热处理表面发黑处理9去毛刺10检验按图纸技术要求检验11上油入库3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用工序是粗车、粗镗和精车、精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的CK6150卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表4.2-7。3.4.2 选择刀具在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通钢铁、冷硬钢铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。3.4.3 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“某轴类零件” 零件材料为45# ，查机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表2.2-17 各种钢铁的性能比较，45#的硬度HB为143269，表2.2-23 45#的物理性能，45# 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2100为轻型，确定为大批生产。毛坯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2半精车右端面保证总长28mm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CK6150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CK6150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，CK6150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CK6150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CK6150机床上进行，最后决定的切削用量为：=5，=，=，=工序3半精车左端面保证总长28mm。已知条件与工序相同，车端面及倒角，可采用工序相同的可转位车刀。采用工序确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如下：a=2.5 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T=56工序4精车右端340外圆 粗糙度要求Ra1.6 ，C1倒角所选刀具为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CK6150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CK6150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，CK6150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CK6150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CK6150机床上进行，最后决定的切削用量为：=1.25，=，=，=工序5：铣3.5X45度倒角(a) 已知毛坯厚度方向的加工余量为Z=3.5mm，但考虑到箱体结合面毛坯长度方向不是规则形状，因此可以把其考虑为长方形的形状考虑，又由于高压浇注的毛坯精度本身就较高，所以只要加工一次就行，ap =1.5mm计。(b) 进给量 根据切削用量简明手册表3.5，当要求达到表面粗糙度Ra=1.6um时，圆柱铣刀每转进给量=0.4mm/r0.6mm/r，而用于盘铣刀时进给量应该减小一半，=0.2mm/r0.3mm/r。 kv （4-1）(a) 已知销孔孔口毛坯厚度方向的加工余量为Z=1.0mm，公差为0.3mm，考虑到其表面粗糙度要求为Ra的最大允许值为6.3um，参照机械制造工艺学表1-12，只要粗刮加工，此时直径余量2Z=1.5mm已能满足加工要求。所以只要加工一次就行，ap =1.5mm计。(b) 进给量 根据机械加工切削数据手册 表2.44, =0.39mm/r(c) 切削速度 （见机械加工切削数据手册表2.44）, =60m/min(d) 确定主轴速度 根据4-2式， （4-2）2123r/min因为选取的机床是加工中心,按机床选取=2123 r/min。所以实际切削速度=60m/min.(e) 切削工时， （4-3）根据4-3式，式中： mm， mm， mm所以， =mm第4章 联动夹紧机构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，需要设计专用夹具。本次设计为铣齿杆的平面夹具的设计。4.1问题的提出 本夹具主要用于铣齿杆的平面，精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不必重点考虑。4.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。零件外圆可以作为我们选择的基准，因为零件的外圆已经加工到位，可以在已加工的外圆上铣出一个平面。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用联动的滚动压块作为夹紧机构。4.2.1定位元件的选择由于本次设计的零件没有较高的技术要求，而且加工零件加工平面没有位置要求，所以考虑在加工零件外圆表面定位。因为是个圆弧面，所以采用v型块定位和滚动压块夹紧限制五个自由的。根据零件实际加工的铣削力不大，夹具的夹紧力可以阻止零件的旋转，所以我们不考虑零件加工时发生旋转。4.2.2夹紧元件以及夹具体的确定本工序要铣削表面，需要将零件压紧，考虑到是v型块定位，为了使零件不发生移动，可以采用滚动压板压紧，这里采用一个定位槽和两个垂直面，最后通过滚动压板使零件固定不动。然而用滚动压板压紧就要考虑到压紧力的问题，考虑了各种夹紧方案，最后选用联动夹紧机构来实现一次对多个零件的夹紧，用联动夹紧机构可以使六块移动压板同时压紧并且可以使压紧力均匀的分布，这样不会影响到零件的加工精度。联动夹紧机构是通过油缸活塞向前通过浮动试压板推两个滑柱，两个滑柱和六个滚动夹具来实现的，用滚动压板来进行压紧，通过浮动压板和滑柱的连接可以实现同步压紧。本工序的切削余量小，切削力小，可以采用液压组合传动增压夹紧。这可以提高生产力、减轻人工的劳动力。图中通过浮动压块可以实现两组滑柱同时前进且使夹紧力均匀分布。4.2.3六个滚动压块联动为了提高生产效率，我将夹具设计为联动夹具构，在一个液性塑料的作用下让力均匀的分布到每一个夹具的滚动压板上。4.3 切削力及夹紧力计算 切削力是金属切削过程中重要的物理现象之一，他直接影响着工件质量、刀具寿命、机床动力消耗。他是设计机床、刀具、夹具不可缺少的要素之一。学习和掌握切削力的知识和规律，是很有意义的。切削加工时，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力。切削力的分解根据生产实际需要及测量方便，通常将总切削力F分解为三个互相垂直的分力，即：主切削力、背向力、进给力。切削力的大小数值，可以用仪器测量的方法获得，也可以用公式计算出来。1可根据如下公式计算：式中：Fz -铣削力(N) af-每齿进给量(mm/r) aw-铣削宽度(mm) KFZ-铣削力修正系数 d0-铣刀外径(mm) ap-铣削深度(mm) z-铣刀齿数确定各参数值: (1).铣刀外径d06mm； (2).铣刀齿数Z16； (3).每齿进给量af是铣刀每转一个刀齿时铣刀对工件的进量: afVf/(zn)360/(16720)0.031mm/r(4).铣削深度ap对于端铣刀是指平行于铣刀轴线测量的被铣削层尺寸: ap1.5mm(5). 铣削宽度aw对于端铣刀是指垂直于铣刀轴线测量的被切削层尺寸: aw3mm(6). 修正系数KFZ取1.6；由表查得: cF7750 xF1.0 yF0.75 uF1.1 wF0.2 qF1.3 Fz=276.5N=28Kg(7). 理论所需夹紧力计算确定安全系数: 总的安全系数kk1k2k3k4 k1- 一般安全系数； k1取1.7； k2-加工状态系数； 由于是精加工，所以k2取1； k3-刀具钝化系数； k3取1.4； k4-断续切削系数； k4取1.2； k1.711.41.23 Wkp328kg84kg第5章 定位精度分析及定位误差分析计算5.1 定位精度分析5.1.1机床夹具设计中定位精度的通用要则定位精度通用要则： 对夹具要做必要的定位误差分析和计算，定位误差必须满足工件的加工精度要求。 必须考虑提高夹具在机床上的定位精度： 提高定位元件的定位表面与机床上的定位精度。 减小与机床联接处的配合间隙。 可采用夹具在机床上安装时找正夹具上设置的校准基面，或当夹具安装在机床上后加工定位表面的方法，使夹具在机床上获得高精度定位。 必须确保刀具在夹具上的导向精度，如： 导套中心到定位元件的定位表面的位置精度。 刀具与导套的间隙。 导套底面到顶面间的距离。 必须确保对刀元件表面到工件被加工面间的尺寸精度。 出现超定位时，应取消产生超定位的定位元件，或增加超定位元件与定位基准间的间隙，以提高定位精度。 工件被加工平面或中心至定位元件的位置精度和尺寸精度，在未注明特殊要求的情况下，一般取工件精度要求的1/51/3。 钻模版钻套孔中心距的公差在工件未注明公差要求的情况下，取工件孔中心距自由公差的1/51/3。 当工件未注明定位面间的位置精度要求时，夹具定位面间的位置精度一般取0.01/100mm 8。5.1.2本次夹具设计的定位精度分析本次设计的夹具是加工圆柱的3.5倒角，为了保证工件的加工精度，需要工件与地面保证一定的平行度。选取工件的精度等级为8级。工件是以两个垂直面配合一个定位槽来定位，滚动压板压紧，采用联动夹紧机构和浮动压块机构使压板同时压紧且使压紧力均匀分布。通过两垂直面定位，要保证工件孔的中心线与底面办证平行度0.05mm。两垂直面和定位槽固定在夹具体上，同样为保证工件孔中心线的平行度，要求两垂直面与底面的垂直度为0.05mm。定位槽与底面的平行度为0.05mm夹紧机构采用联动夹紧，通过两个浮动压杆和6个滚动压块来实现同时夹紧，工作原理是通过液性塑料将压力传给浮动压块，将其均匀的分布给两个浮动压杆，再有滑柱向左压紧七个曲柄杆使工件夹紧。要使滚动压块和浮动压杆与夹具体精密连在一起，达到曲柄联动效果，这里采用了间隙配合，选取配合精度为 。由于工件的加工精度要求不是特别高，所以保证以上的精度要求就可以满足工件加工精度，所以其他零件的精度等级不用进行分析。5.2 定位误差的基本概念及组成定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当定位基准与工序基准不重合时，就产生基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。从以上实例分析可以进一步明确，定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。 5-1 与机床夹具有关的加工误差；与工序中夹具以外其他因素有关的误差；工序公差直接从概念出发，通常分析工序基准的两个极端情况，然后根据相关公式和公差确定具体变动量。如图5-2，两个极端情况：情况1，使工序基准尽可能地“高”得加工尺寸；情况2，使工序基准尽可能的“低”得加工尺寸。且该工序定位误差 5-2图5-2 按概念确定的定位误差 更为简单的情况两个极端情况:情况1，使工序基准A获得最高点；情况2:时A获得最低点；两者之差即为该工序的定位误差： 5.3.2组成法图5-3 按组成法确定的定位误差按定位误差的组成，定位误差由定位基准的位置误差和工序基准不重合误差组成；定位基准的位置误差使得该工序的加工尺寸在一定的范围内变动，而工序基准与加工工件的定位基准不重合时会出现两种情况，一是在定位基准位置误差的基础上使该工序的尺寸偏差进一步加大，二是可能使定位基准因位置误差所造成的工序尺寸偏差减小，起一定的“补偿”作用。因此有公式5-1为着进一步说明上述两种情况，我们给出用型块定位键槽的情景。对于以下母线为工序基准时的情景当定位基准由O1变动到O2时,工序的定位基准由A1变动到A2。此时定位基准的位置误差为jw=Td/（2sin/2）。因为工序基准为A,而定位基准为O,工序基准和定位基准不重合，存在基准不重合误差，我们考察一下它的大小。假设O1、O2位置重合，这意味着基准位置误差为零，A1相对于O即为工件的最小半径，A2相对于O即为工件的最大半径。所以这时工序尺寸偏差为jb=Td/2。由于这个偏差完全由工序基准所至，与基准位置无关，故为基准不重合误差。鉴于基准位置的变动由上至下，而工序基准由下至上，使得总体工序尺寸偏差减小，起到“补偿”作用，即此时的定位误差为jw-jb= Td/（2sin/2-Td/2）对于以上母线为工序基准的情景，此时定位基准的位置误差仍为jw=Td/（2sin/2）。O1向下变动到O2时，工序基准亦由上至下变动（仍为jb=Td/2），进一步加大了工序尺寸偏差。因此有定位误差jw+jb= Td/（2sin/2）+Td/2 5-35.3本次设计的定位误差分析及计算5.3.1定位误差分析根据参考文献11中知，工件是以两个v型块配合可调支承定位，定位表面为两个分别10的外圆表面以及两端平面。加工表面为长26的上表面。本工序的工序基准为圆柱套的中心线，定位基准也是圆柱套的中心线。因此基准重合。基准不重合误差为零。这里设一个零件的圆心为，另一个为，假设在一批工件定位时，的位置变动量为；的位置变动量为。 5-6在一批工件中，有可能某一工件同时具有最大直径和；也有可能同时具有最小直径和；还有可能一个工件具有最大直径和最小直径，或者具有最小直径和最大直径。因此造成中心线可能有两种极端变动：一是从一极端位置变到另一极端位置；另一种极端情况是从变到。计算定位误差时，要根据具体情况来考虑。由于导轨加工的较为平整，由表面不平整引起的基准位置误差较小，可以不考虑。5.3.2定位误差计算由上的分析以及根据工件的实际装夹与加工位置，采用组成计算定位误差。注：V型块夹角=90。基准位移误差：工件以外圆柱面在V型块定位，由于工件定位面外圆直径有公差D，因此对一批工件来说，当直径由最小DD变大到D时，工件中心（即定位基准）将在V型块的对称中心平面内上下偏移，左右不发生偏移，即工件由变大到,其变化量（即基准位移误差）从图（a）中的几何关系退出：Y=基准不重合误差：从图（b）中设计基准与定位基准不重合，假设定位基准不动，当工件直径由最小DD变到最大D时，设计基准的变化量为，即基准不重合误差B=。从图(c)中可知，设计基准为工件的下母线。即，上述方向由a到a与定位基准变到的方向相反，故其定位误差D是Y与B之差. D=YB=0.207D=0.2070.01=0.00207D=0.00207T 即满足要求.第6章 基于Solidworks虚拟装配6.1 软件介绍SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名，从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖第一个基于Windows平台的三维机械CAD软件l第一个创造了FeatureManager特征管理员的设计思想l第一个在Windows平台下实现的自顶向下的设计方法l第一个实现动态装配干涉检查的CAD软件l第一个实现智能化装配的CAD公司l第一个开发特征自动识别FeatureWorks的软件公司l第一个开发基于Internet的电子图板发布工具(eDrawing)的CAD公司等等.Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用. SolidWorks是一个简单、易学、易用的三维参数化设计软件，目前在整个三维设计行业已经被广泛应用，solidworks功能更加的强大操作更加的方便，将易用性与广泛的定制化相结合，让新用户能够很快学会该软件，还让资深用户能够在以前看来非常复杂和精密的任务中迅速获得更高的生产能力。6.2 主要零件的绘制1.底座图6-1 底座2.轴套图6-2轴套3.转轴图6-3转轴4.手柄图6-4 手柄5.夹具座图6-5 夹具座6.塞头图6-6 塞头7.限位块图6-7 限位块8.工件图6-8 工件6.3 三维虚拟装配图6-9 三维装配图第7章 经济性分析 工艺成本制定某一零件的机械加工工艺规程时，在同样能满足被加工零件各项技术要求和产品交货期的条件下，通过技术分析一般都可以拟定出几种不同的工艺方案。不同的工艺方案有不同的经济效果。为了选取在给定生产条件下最为经济合理的工艺方案，必须对各种不同的工艺方案进行经济分析。所谓经济分析就是通过比较各种不同工艺方案的生产成本，选出其中最为经济的加工方案。工艺设计过程主要包括工艺成本和生产成本，生产成本是成产一件产品或一个零件所需费用的总和，工艺成本是生产成本中与工艺过程直接有关的部分，工艺成本约占零件生产成本的70%-75%。其中工艺成本分为两部分： 可变费用：可变费用与零件的年产量有关，包括材料费、机床工人费、机床电费、通用机床通用装备维护折旧费。不变费用：与年产量的变化没有直接关系的费用，包括专用机床工艺装备维护折旧费等。对工艺方案进行经济分析时，只要分析与工艺过程直接有关的工艺成本即可。 工艺方案的经济评比一般可分为以下两种情况：当需评比的工艺方案均采用现有设备或其基本投资相近时，可用工艺成本评比各方案经济性优劣。工艺方案的基本投资差额较大时，则在考虑工艺成本的同时，还要考虑基本投资差额的回收期限。投资回收期必须满足以下要求：a） 回收期限应小于专用设备或工艺装备的使用年限；b） 回收期限应小于该产品由于结构性能或市场需求因素决定的生产年限；c） 回收期限应小于国家所规定的标准回收期，采用专用工艺装备的标准回收期为2-3年，采用专用机床的标准回收期为4-6年。现代夹具(如成组夹具、通用可调夹具、组合夹具)的结构共性，大都由通用基体和可调、可换元件两部分组成。其通用基体部分是零件组中所有零件共用的主要部分；而可调、可换部分则是针对零件组中某种(或几种)特定零件而专门设计的专用或准专用部分。可调、可换元件一般是随夹具适用对象数的多少而变化的，因此，在现代夹具设计时，适用对象种数选择得是否合理，将直接关系到可调、可换元件的数量和夹具的整体经济性。本次设计的杠杆加工液性塑料多件联动加紧铣床夹具设计平面的夹具，零件批量生产，所以要求夹具便于装夹，而且使用寿命要长。零件加工精度要求不高，为了提高经济性，我们主要从提高生产效率方面考虑。采用外圆柱面和侧面进行定位，利用多个液性塑料压板压紧，为了提高压紧效率，减轻工人劳动时间，采用联动夹紧机构让六快压板同时压紧。而且本次工序的切削力不大，采用液性塑料自动快速夹紧，这样可以很大的提高加工效率。由于机床等其它原因产生的成本是不可避免的，所以提高了生产效率，单位时间内得到的利益就会变大。另外，除了工艺和夹具方面的经济性外，还应该考虑一下工人的劳动时间，有效的安排工人的劳动时间和休息时间都可以提高生产效率。如果工人长时间工作不休息就会出现注意力下降等状况，导致加工质量下降甚至发生事故。这不但不能提高加工效率，还存在着很大的隐患，所以对工人的工作休息时间安排也是十分重要的。总 结毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入社会打下了好的基础。毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致 谢这次毕业设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次毕业设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从题目的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参考文献1 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社，1980。2 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导。机械工业出版社，1995。3 李庆寿。机床夹具设计。机械工业出版社，1991。4 李洪。机械加工工艺手册。北京出版社，1996。5 上海市金属切削技术协会。金属切削手册。上海科学技术出版社，2590。6 黄如林，刘新佳，汪群。切削加工简明实用手册。化学工业出版社，2590。7 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，1995。8 周永强，高等学校毕业设计指导M，北京：中国建材工业出版社，2542。9刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册M，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987。10 王光斗，王春福。机床夹具设计手册。上海科学技术出版社，2542。11 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学。机床夹具设计手册.上海科学技术出版社，1984。 12 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册M，银州：宁夏人民出版社，1991。13 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量M，中国计量出版社，2540：9-19。14 王光斗，王春福，机床夹具设计手册M，上海科学技术出版社，2540。15 乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社，2545：4-17附录 数控加工程序清单%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X-.3174 Y4.366 S0 M03N0050 G43 Z1.3976 H00N0060 Z.9252N0070 G1 Z.8071 F9.8 M08N0080 X-.0024N0090 Y4.6925N0100 X-.0022 Y4.7244N0110 G2 X.0001 Y4.7268 I.0024 J0.0N0120 G1 X.0308 Y4.727N0130 X.7613N0140 X.7805 Y4.7268N0150 X.7997 Y4.727N0160 X.8173 Y4.7267N0170 G2 X.8197 Y4.7243 I0.0 J-.0024N0180 G1 X.8196 Y4.5191N0190 G2 X.4544 Y4.028 I-.5252 J.0093N0200 X.2615 Y4.0034 I-.1772 J.6204N0210 G1 X.0693N0220 X.0501 Y4.0032N0230 X.0308 Y4.0034N0240 X0.0 Y4.0037N0250 G2 X-.0024 Y4.0061 I0.0 J.0024N0260 G1 Y4.366N0270 X.3126N0280 Y4.412N0290 X.4697N0300 G2 X.3628 Y4.3294 I-.1753 J.1163N0310 X.3126 Y4.32 I-.0856 J.319N0320 G1 Y4.366N0330 X-.3174N0340 Z.9252N0350 G0 Z1.3976N0360 X-.3173 Y.3552N0370 Z.9252N0380 G1 Z.8071N0390 X-.0024N0400 Y.7153N0410 G2 X0.0 Y.7177 I.0024 J0.0N0420 G1 X.0154 Y.7179N0430 X.0308 Y.7178N0440 X.2615N0450 G2 X.4158 Y.7037 I.016 J-.6777N0460 X.8175 Y.2408 I-.1204 J-.5103N0470 G1 X.819 Y.2215N0480 Y.2214N0490 X.8196 Y.2021N0500 X.8197 Y.0126N0510 X.8194 Y-.0033N0520 G2 X.817 Y-.0057 I-.0024 J0.0N0530 G1 X.7998 Y-.0059N0540 X.0693N0550 X.05 Y-.0057N0560 X.0308 Y-.0059N0570 X.0005 Y-.0057N0580 G2 X-.0018 Y-.0034 I0.0 J.0024N0590 G1 X-.0024 Y.0126N0600 Y.3552N0610 X.3126N0620 Y.4013N0630 G2 X.3472 Y.3962 I-.0351 J-.3612N0640 X.4699 Y.3091 I-.0518 J-.2028N0650 G1 X.3126N0660 Y.3552N0670 X-.3173N0680 Z.9252N0690 G0 Z1.3976N0700 X5.8497 Y.952N0710 Z.9252N0720 G1 Z.8071N0730 X5.6543 Y.705N0740 X5.6787 Y.6857N0750 X5.7224 Y.6507N0760 X5.7265 Y.6471N0770 X5.7437 Y.6336N0780 X5.7608 Y.6197N0790 X5.7993 Y.5893N0800 X5.8709 Y.5316N0810 X5.8735 Y.5296N0820 X5.8736N0830 X5.9069 Y.5029N0840 G2 X5.9078 Y.5011 I-.0014 J-.0018N0850 G1 X5.9079 Y.0286N0860 X5.9077 Y-.0033N0870 G2 X5.9054 Y-.0057 I-.0024 J0.0N0880 G1 X5.8747 Y-.0059N0890 X5.3364N0900 X5.3172 Y-.0057N0910 X5.298 Y-.0059N0920 X5.2755 Y-.0057N0930 G2 X5.2741 Y-.0052 I.0001 J.0024N0940 G1 X5.2581 Y.0075N0950 X5.2342 Y.0268N0960 X5.1858 Y.0653N0970 Y.0654N0980 X5.1811 Y.0694N0990 X5.1427 Y.0997N1000 G2 X5.1426 Y.0998 I.0015 J.0019N1010 G1 X5.1404 Y.1019N1020 X5.1212 Y.1173N1030 X5.0658 Y.1617N1040 X5.0414 Y.1809N105