毕业设计说明书 X型电阻点焊钳

目录第一章绪论 11.1设计的背景及目的 11.2国内外的研究状况和已有的研究成果 11.3课题的研究方法 21.4课题的构成和研究的内容 21.5选用SolidWorks三维设计软件的优势 3第二章零件加工工艺规程的制定 52.1滑臂的工艺分析 52.1.1滑臂的用途 52.1.2滑臂的技术要求 52.1.3螺纹套 62.1.4审查滑臂的工艺性 82.1.5确定滑臂的生产类型 82.2确定毛坯，绘制毛坯简图 82.2.1零件材料分析 82.2.2确定毛坯的尺寸 92.3拟定滑臂的工艺路线 92.3.1定位基准的选择 92.3.2外表的加工方法 92.3.3加工阶段的划分和工序先后顺序的安排 102.3.4工序的集中与分散 11工序顺序的安排 112.3.6确定工艺路线 112.4加工余量、工序尺寸和公差确实定 12工序7—钻滑臂φ5.5mm孔,φ10mm孔的加工余量、工序尺寸和公差确实定 132.4.2钻-扩-粗铰-精铰φ20H7mm孔的加工余量、工序尺寸和公差确实定 132.5切削用量、时间定额的计算 142.5.1切削用量的计算 162.5.2主要工序时间定额的计算 18第三章专用夹具的设计 213.1夹具根底知识 213.2专用夹具设计方案确实定 223.2.1夹具设计任务 223.2.2确定夹具的结构方案 233.2.3夹具装配体三维图，零件三维图 253.2.4夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求 303.2.5其他说明 30第四章结论 31致谢 32参考文献 33附录 34第一章绪论1.1设计的背景及目的本次设计题目是由昂融焊接技术〔武汉〕〔ARO公司〕提供，属于学校和工厂共同研究的开发性课题。本课题基于实体零件和国外图纸。对零件图纸进行国产化处理，利用三维设计软件SolidWorks绘制零件及其毛坯的三维模型并生成零件工程图，从而进行零件加工工艺设计和相关工序的夹具设计，同时用SolidWorks软件绘出三维模型并对夹具模型进行相关分析〔例如有限元分析、干预检查、受力分析等〕任务，最后生成二维工程图。希望通过各方面的研究使其国产化，希望通过SolidWorks这个工具使夹具设计、分析过程更简便、直观、快捷，实现国内独立自主的加工生产线。1.2国内外的研究状况和已有的研究成果C型电阻点焊钳〔如图1-1所示〕在国内汽车行业中广泛运用，但是还有完全实现国产化。本次的合作单位ARO公司使用的点焊钳零件滑臂就是从法国进口的，法国方面提供了一些技术支持。图1-1C型电阻点焊钳国内对于滑臂生产的研究也已经展开，如图1-2所示，为一汽群众汽车公司改良的奥迪A6焊装线使用的焊钳。但其中还有很多问题有待解决。例如，滑臂的生产材料〔CuCr1Zr〕目前国内就没有。图1-2奥迪A6焊装线使用的焊钳1.3课题的研究方法在本次课题的研究中，首先查阅了国内外大量有关电阻点焊钳的论文和书籍，来了解在点焊钳领域的现状和开展趋势，接着与生产厂家联系，几次亲自到工厂询问，与生产实际相结合，从而获得与课题有关的信息。在接着的研究过程中，根据所给的滑臂零件图，具体的研究方法如下：〔1〕查阅资料，根据大三做过的课程设计，确定此次课题的切入点和切入方向；〔2〕同时不断自学SolidWorks三维设计软件；〔3〕参考各种资料，翻阅工艺设计相关书籍，借鉴类似课题的经典方案，提出本课题初始方案；〔4〕根据老师的意见和自己的计算分析、比拟，确定最终方案。〔5〕结合生产实际，尽量防止设计复杂化，争取经济性和实用性。1.4课题的构成和研究的内容本课题主要由两局部构成，第一局部是滑臂的机械加工工艺路线，即最终的机械加工工艺卡片；第二局部是设计其中一道工序的专用夹具，绘出其三维模型并最终生成二维工程图。本课题的主要研究内容包含：分析绘制零件图，选用毛坯、绘制毛坯图，拟定工艺路线、绘制工艺文件，确定专用夹具的设计方案等。然后还需要用SolidWorks三维设计软件绘制夹具以及非标准件的三维模型及其工程图，并利用三维设计软件SolidWorks对夹具三维模型进行干预检查、有限元分析以及生成爆炸视图。1.5选用SolidWorks三维设计软件的优势传统的二维设计模式下,首先由学生构思总体设计方案,在头脑中建立机械的三维实体,然后借助正投影法,将头脑中的三维实体转化为二维工程图,即绘制装配示意草图、部件装配草图、零件草图等。同时将分散于各个视图中的局部信息,通过想象恢复成三维实体模型,再进行相关的分析、工艺设计、理论计算、校核并随时修改相应图样。设计过程繁琐复杂、费时费力。本课题中采用的SolidWorks三维设计软件，采用大家熟悉的Windows图形界面，简便易学，操作方便，容易掌握且其功能强大。三维设计具有形象直观精确快速等特点。应用SolidWorks进行三维设计的优势：1.设计过程直观简便；SolidWorks三维设计直接从三维模型入手，省去三维与二维之间的转化。设计者可以方便的通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列、异型孔向导等操作不断改变其结构，最终完成全部零件的设计。建立模型时，SolidWorks对每个特征尺寸自动赋值，这些数值可随时更改。由于SolidWorks的参数设计功能，实体模型将随特征尺寸数值的变化重新生成，因此修改非常方便。2.设计结果直观应用SolidWorks可以很容易完成零件的三维建模，然后通过模拟装配、仿真运动等功能进行三维仿真设计，这样可以使我们直观地看到自己所设计的产品，设计方案的合理性、可行性也就一目了然。3.设计的成功率高在机械设计中，装配干预是经常发生的一种失误，对产品开发和生产造成很大的冲击，利用三维CAD软件相对于传统二维设计的一个巨大优势就在于可以利用三维模型，开展内容广泛的工程性能仿真。SolidWorks可以通过任意旋转或剖切，对运动的零部件进行动态仿真的干预检查和间隙检测，发现问题立即修正。4.目前流行的三维机械设计软件如Pro/E、UG等，虽然都带有自己的设计模板，但这些设计模板多采用国外的制图标准，并不适合我国的用户。而在SolidWorks软件中可以方便地设置自己的模板。5.可以进行运动学和动力学仿真SolidWorks软件可以对复杂机械系统进行完整的运动学和动力学仿真，得到系统中各零部件的运动情况，包括位移、速度、加速度和作用力及反作用力等，并以动画、图形、表格等多种形式输出结果，还可以将零部件在复杂运动情况下的复杂载荷情况直接输出到主流有限元分析软件中以作出正确的强度和结构分析。因此，我们很有必要掌握SolidWorks三维设计软件的使用！在后面几章中将会看到用该软件绘制的三维模型图。第二章零件加工工艺规程的制定2.1滑臂的工艺分析滑臂的用途滑臂零件如图2-1所示，该滑臂在电阻点焊钳中主要连接电极接杆和气缸，其在C型电阻点焊钳中的连接方式如图1-1所示。当然，图中所示的滑臂与我的零件略有区别，仅在连接电极接杆的一端有区别。如图示的连接方式的优点是通过接杆可以根据需要将电极加长。图2-1用SolidWorks绘制的滑臂模型滑臂以M14×1.5细牙螺纹与气缸相连接，以Φ20H7mm孔与电极接杆连接，同时滑臂两侧还连接有水管。电流通过回流阀流入滑臂，再通过电极杆流入电极帽，和通过定臂流入电极帽的低压高电流形成焊接电压，通过多级气缸产生的巨大压力来压紧两个需要被焊接在一起的零件；通过滑臂两侧的水孔来带走由于滑臂通电产生的电阻热。由于滑臂需要传导电流和压紧焊接材料，所以采用CuCr1Zr这种材料，因为使用这种材料可以提高导电率和强度，降低滑臂发热。由于滑臂在气缸的推动下需要前后滑动来完成焊接，故该零件的主要工作面为外圆面，底平面和φ20H7孔，在设计工艺规程时应重点予以保证。滑臂的技术要求将该滑臂的全部技术要求列于表2-1中表2-1滑臂零件技术要求加工外表尺寸及偏差/mm公差及精度等级外表粗糙度Ra/m形位公差/mmΦ45mm外圆Φ45g6IT60.4∥0.02Φ45mm外圆Φ45+0.05+0.10IT83.2∥0.02Φ45mm外圆Φ45-0.20—0.30IT106.3∥0.02底平面Φ39g6IT60.4--底平面Φ39+0.10+0.05IT83.2--底平面Φ39-0.30-0.20IT106.3--Φ15.5mm孔Φ15.5IT1312.5--Φ25.15mm孔Φ25.15-0.10IT106.3--Φ20H7mm孔Φ20IT71.6--Φ5.5mm孔Φ5.5IT1312.5--Φ10mm孔Φ10IT1312.5--Φ8mm孔Φ8IT1312.5--Φ12.6mm孔Φ12.6IT1312.5--M14×1.5螺纹孔M14×1.5IT1312.5--M8×1D螺纹套孔M8×1DIT1312.5--M6×1D螺纹套孔M6×1DIT1312.5--φ16K7孔φ16IT712.5--斜面25。IT1312.5--偏心圆φ40IT1312.5--缺口该滑臂形状和结构都较简单，属于一般轴类零件。为实现良好的滑动要求，底平面和外圆外表粗糙度要求为Ra为0.4μm，且为增强耐磨性，滑动局部需要镀铬，外圆和轴线的平行度要求为0.02mm。只是φ16K7孔，其深度太小，只有2.5mm，实际加工时很难同时保证其精度和深度，且这端通过细牙螺纹和气缸连接即可，没有必要保证公差等级。因为该孔只起到导向作用。故将该孔公差等级去掉较合理。2.1.3螺纹套鉴于我们在平时理论学习中美誉接触过螺纹套，我在这里介绍一下螺纹套，这对我们以后的实际设计会有一些帮助。以下关于螺纹套的内容均来自网上查阅。钢丝螺套〔也称为螺纹护套，螺纹钢套，牙套，丝套，护套等〕，是一种新型的螺纹紧固件，分为普通性和新锁紧型两种。是由高精度菱形截面的不锈钢丝精确而加工而成的一种弹簧状内外螺纹同心体。锁紧型是在普通型的根底上增加一圈或几圈锁紧圈。钢丝螺纹套嵌入铜，铝，镁合金，铸铁，玻璃钢，塑料等低强度的工程材料的螺纹孔中，能形成标准的M，MJ螺纹，具有连续强度高，抗震，抗冲击和耐磨损的功能，并能分散应力保护基体螺纹，大大延长基体的使用寿命。另外，钢丝螺纹套还可以在原根底上的螺纹脱扣或乱牙时，作为修复手段，而不致造成整个基体报废，并且维修方便，快速经济。内螺纹常因种种原因而损坏，如捋丝、乱扣、磨损、腐蚀、生锈等。内螺纹损坏有时会造成严重损失，轻者影响装配过程和装配质量，重者能造成整个大件报废。螺套为你提供了一种简易而可靠的修复方法，安装螺纹护套，修复后的螺纹与新的一样，甚至比新的还要好，对于强度较低的零件如铝合金，铜合金，塑胶零件这一点尤其明显。钢丝螺套是一种很好的解决手段。钢丝螺套约80%应用于军工及航空工业用于提供高强度的内置螺纹，其在航空、汽车、汽轮机、电子通讯、电脑、灯具、模具、机械设备、散热器、半导体设备等制造领域中享有盛誉。在中国大陆境内，螺纹护套广泛应用于精密设备、精密模具、通讯产品、压铸件、高档家具、化纤、化工、飞机和汽车配件、电器、发动机、矿山冶金、水泵、仪表等领域的螺纹加强和修复。螺纹护套的规格：螺套按螺纹规格可分为公制〔粗牙和细牙〕、统一粗牙螺套〔UNC〕和统一细牙螺套〔UNF〕，另外还有英国标准〔粗牙BSW和细牙BSF〕和管螺纹〔G〕规格的螺纹护套。螺套按其自身结构可分为：普通型和锁紧型，锁紧型螺套是在螺套的中间通过一圈或多圈多边形线圈来实现对安装在其中的螺栓产生夹持作用，起到防松的效果。附加的防松垫片等就没有必要了，这样可以降低本钱并确保简化装配。螺纹护套的长度规格：通常螺套的长度按安装在其内的螺栓的公称直径d的倍数选择，每种螺套有1d，1.5d，2d，2.5d，3d长度。例如：M6，长1.5d的螺套，安装后可形成M6，长度为9mm的内螺纹孔。螺纹护套的应用：

１．增强连接强度：将其旋入金属或非金属材料上形成高强度的标准内螺纹。在铝、铜、镁合金、塑料等低强度工程材料上应用可明显提高螺纹的连接强度和耐磨性。２．维修：在出现螺纹加工错误或对已损坏的内螺纹孔修复时，使用螺套作为修复手段，可以经济方便地就地维修，并仍使用原规格螺钉。３．不同螺纹规格转换：利用螺套进行公制←→英制←→统一螺纹等系列螺纹孔相互转换。审查滑臂的工艺性分析零件图可知，该滑臂外圆外表和底平面均需要切削加工，并且只滑动局部镀铬，这样既减少了镀铬的本钱，又保证了耐磨性；另外其余外表加工精度均较低，不需要较高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以到达加工要求；而主要工作外表虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量低加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。确定滑臂的生产类型按设计要求该滑臂的生产类型为大批量生产。2.2确定毛坯，绘制毛坯简图2.2.1零件材料分析由于点焊钳的滑臂在焊接过程中会通入低压高频的电流，所以焊接时滑臂的温度会很高，这就要求滑臂材料有很好的导电性；同时滑臂在焊接时还要传导力把焊接材料挤压在一起，这就要求滑臂材料的强度应很好，否那么动滑在焊接后就可能变形了。原来极臂是从德国进口的，其材料为黄铜〔H62〕，但H62的导电率较低,约22%～28%IACS(注:IACS即国际退火工业纯铜标准。1913年国际电工学会规定,退火工业纯铜在20℃时的电阻率等于0.017241Ω·mm2/m,为标准导电率,以100%IACS表示),而且国产材料的力学性能较差。为获得较大电流,节省电能,降低极臂的发热,现在焊钳所用材料为导电率较高的铬锆铜，铬锆铜极臂不仅导电率高(75%～82%IACS),而且经过适当的热处理,力学性能也较好〔表2.2-1〕。采用铬锆铜极臂还具有机械加工工艺简单、可现场就地制作、方便焊钳的调试更改等优点表2.2-1铬锆铜材料的性能导电率%IACS抗拉强度MPa屈服强度MPa硬度HBS伸长率%热导率W/m·K软化温度℃75～82425～435360～3701305002.2.2确定毛坯的尺寸根据零件要求，该毛坯为棒料，尺寸为φ５２mm×２８８mm。如图2-2图2-2滑臂毛坯三维图2.3拟定滑臂的工艺路线定位基准的选择1.精基准的选择根据该滑臂零件技术要求和装配要求，选择外圆外表和底平面作为精基准，零件上的很多外表都可以采用它们作基准进行加工，即遵循了“基准统一〞原那么。另外由于该零件属于“瘦长〞型，受力易产生弯曲变形，为了防止在机械加工中产生夹紧变形，根据夹紧力应垂直于主要定位基面，选择外圆外表作精基准，夹紧可作用在底平面上，夹紧稳定可靠。2．粗基准的选择作为粗基准的外表应平整，没有飞边、毛刺或其他外表欠缺。本课题中选择滑臂φ45mm外圆作粗基准。采用φ45mm外圆面定位加工中心孔可保证孔的对中性。外表的加工方法根据滑臂零件各加工外表的尺寸精度和外表粗糙度，确定加工各外表的加工方法并列于表2.3-1中。表2.3-1滑臂的各外表加工方案加工外表尺寸精度等级外表粗糙度Ra/m加工方案备注Φ45mm外圆IT106.3粗车—半精车表1-6Φ45mm外圆IT83.2镀铬表1-6Φ45mm外圆IT60.4粗磨-精磨表1-6底平面IT106.3粗铣-半精铣表1-8底平面IT83.2镀铬表1-8底平面IT60.4磨削表1-8Φ15.5mm孔IT1312.5钻表1-7Φ25.15mm孔IT106.3钻-扩表1-7Φ20H7mm孔IT71.6钻-扩-粗铰-精铰表1-7Φ5.5mm孔IT1312.5钻表1-7Φ10mm孔IT1312.5钻表1-7Φ8mm孔IT1312.5钻表1-7Φ12.6mm孔IT1312.5钻表1-7M14×1.5螺纹孔IT1312.5钻-攻丝表2-39M8×1D螺纹套孔IT1312.5钻表1-7M6×1D螺纹套孔IT1312.5钻表1-7φ16孔IT1312.5钻-扩表1-7斜面IT1312.5粗铣表1-8偏心圆IT1312.5粗车表1-6缺口线切割--2.3.3加工阶段的划分和工序先后顺序的安排滑臂的加工质量要求较高，可将加工阶段分为粗加工、半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准(外圆外表和底平面)准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工外表的精度要求；在精加工阶段，对20H7mm孔进行钻扩铰加工，对镀铬外圆外表和底平面进行磨削加工。2.3.4工序的集中与分散本课题选用工序集中原那么安排滑臂的加工工序。该滑臂的生产类型为大批生产，选用通用机床和专用夹具，可以提高生产率；而且运用工序集中原那么使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多外表，有利于保证各加工外表之间的相对位置精度要求。工序顺序的安排1．机械加工工序遵循“先基准后其他〞原那么，首先加工精基准——Φ45mm外圆和底平面。遵循“先粗后精〞原那么，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。遵循“先主后次〞原那么，先加工主要外表——Φ45mm外圆、底平面和Φ20H7mm孔，后加工次要外表——偏心圆和进出水孔。遵循“先面后孔〞原那么，先加工底平面再加工两个M8×1D螺纹套孔；先铣斜面，再钻两个M6×1D螺纹套孔和进出水孔。2.辅助工序半精加工后安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该滑臂工序的安排顺序为：基准加工——主要外表粗加工——主要外表半精加工和次要外表加工——热处理——主要外表精加工。2.3.6确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原那么的根底上，将滑臂的加工工艺路线列于表2.3-2中。表2.3-2滑臂工艺路线及设备工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1夹左端，粗车右端面见平；打中心孔φ4CA6140端面车刀游标卡尺2夹一端，顶中心孔，粗车半精车外圆CA6140外圆车刀游标卡尺3调头车断，保证总长276.4mmCA6140切断车刀游标卡尺4钻φ12.5mm通孔，扩φ15.5mm孔，长222mm；钻扩铰φ20H7孔；车φ25.15mm槽CA6140麻花钻，扩孔钻，铰刀，车槽刀卡尺塞规5调头车螺纹，钻φ16孔CA6140麻花钻，丝锥卡尺塞规6粗铣、半精铣底平面立式铣床立铣刀卡尺7钻φ5.5mm孔,φ10mm孔摇臂钻床直柄麻花钻，锪钻卡尺塞规8钻螺纹套孔2-M8×1D摇臂钻床麻花钻卡尺塞规9铣斜面立式铣床三面刃铣刀游标卡尺10钻斜面上2-M6×1D螺纹套，φ12.6mm孔，φ8mm进出水孔摇臂钻床麻花钻，丝锥卡尺塞规11车偏心圆CA6140外圆车刀卡尺12镀铬游标卡尺13磨镀铬的外圆外圆磨床砂轮游标卡尺14磨镀铬的底平面平面磨床砂轮卡尺15线切割缺口特种机床16清洗清洗机17终检塞规、百分表、卡尺等2.4加工余量、工序尺寸和公差确实定⑴加工余量用去除材料方法制造及其零件时，一般都要从毛坯上切除一层层材料之后最后才能制得符合图样规定要求的零件。毛坯上留作加工用的材料层，称为加工余量。⑵工序间加工余量的选用原那么①为缩短加工时间，降低制造本钱，应采用最小的加工余量。②加工余量应保证得到图样上规定的精度和外表粗糙度。③要考虑零件热处理时引起的变形，否那么可能产生废品。④要考虑所采用的加工方法、设备以及加工过程中零件可能产生的变形。⑤要考虑被加工零件尺寸大小，尺寸越大，加工余量越大，因为零件的尺寸⑥大后，由切削力、内应力等引起变形的可能性也增加。⑧余量的最大尺寸与最小尺寸。其工序公差不应超出经济加工精度。⑨本工序余量应大于上工序留下的外表缺陷层厚度。⑩本工序的余量必须大于上工序的尺寸公差和几何形状误差。⑶零件图上所标注的尺寸公差是零件加工最终所要求到达的尺寸要求，工艺过程中许多中间工序的尺寸公差，必须在设计工艺规程中予以确定。作为例如，此处只介绍第7道工序的加工余量、工序尺寸和公差确实定方法。工序7—钻滑臂φ5.5mm孔,φ10mm孔的加工余量、工序尺寸和公差确实定该工序的加工过程为：(1)钻φ5.5mm盲孔；(2)锪φ10mm盲孔。查表1-20可依次确定各工序的加工精度等级为，扩孔：IT13；钻孔：IT13。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，钻：0.18mm；锪：0.22mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，锪：φ100+0.22mm；钻孔：φ5.50+0.18mm，它们的相互关系如图2-3所示。图2-3钻φ5.5mm孔,φ10mm孔加工余量、工序尺寸及公差相互关系钻-扩-粗铰-精铰φ20H7mm孔的加工余量、工序尺寸和公差确实定由表2-28可查得，精铰余量Z精铰=20-19.94=0.06mm；粗铰余量Z粗铰=19.94-19.8=0.14mm；扩孔余量Z扩孔=19.8-18=1.8mm；钻孔余量Z钻孔=18mm。查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：IT7；粗铰：IT10；扩孔：IT11；钻：IT12。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.021mm；粗铰：0.084mm；扩：0.13mm；钻：0.21mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：φ200+0.021mm；粗铰：φ19.940+0.084mm；扩：φ19.80+0.13mm：钻孔：φ180+0.21mm，它们的相互关系如图2-4所示。图2-4钻-扩-粗铰-精铰φ20mm孔加工余量、工序尺寸及公差相互关系图2.5切削用量、时间定额的计算切削用量是切削加工时可以控制的参数，具体是指切削速度v/(m/min)、进给量f〔mm/r〕和背吃刀量ap(mm)，常被称为切削用量三要素。1.切削用量的选择原那么选择切削用量主要应根据工件的材料、精度要求以及刀具的材料、机床的功率和刚度等情况，在保证加工质量的前提下，充分利用刀具的切削性能和机床的功率、转矩等特性，获得高生产率和低加工本钱。从刀具耐用的角度出发，首先应选定背吃刀量ap，其次选定进给量f，最后选定切削速度v。粗加工时，精工精度和外表粗糙度要求不高，毛坯余量较大。因此选择粗加工的切削用量时，要尽量能保证较高的金属切除率，以提高生产率；精加工时，加工精度和外表粗糙度要求较高，加工余量小且均匀。因此，选择切削用量时应着重保证加工质量，并在此根底上尽量提高生产率。a背吃刀量ap的选择粗加工时，背吃刀量应根据加工余量和工艺系统刚度来确定。由于粗加工时是以提高生产率为主要目标，所以在留出半精加工、精加工余量后，应尽量将粗加工余量一次切除。一般该值可达8~10mm。当遇到断续切削、加工余量太大或不均匀时，那么应考虑屡次走刀，此时的背吃刀量应依次减少。精加工时，应根据粗加工留下的余量确定背吃刀量，使精加工余量小而均匀。b进给量f的选择粗加工时对外表粗糙度要求不高，在工艺系统刚度和强度好的情况下，可以选用大一些的进给量；精加工时，应主要考虑工件外表粗糙度要求，一般外表粗糙度数值越小，进给量也要相应减小。c．切削速度v的选择切削速度主要应根据工件和刀具的材料来确定。粗加工时，v主要受刀具寿命和机床功率的限制。如超出了机床需用功率，那么应适当降低切削速度；精加工时，背吃刀量和进给量选用的都较小，在保证合理刀具寿命的情况下，切削速度应选取的尽可能高，以保证加工精度和外表质量，同时满足生产率的要求。切削用量选定后，应根据已经选定的机床，将进给量f和切削速度v修正成机床所具有的进给量f和转速n，并计算出实际的切削速度v。工序卡上填写的切削用量应是修订后的进给量f、转速n及实际切削速度v。转速n〔r/min〕的计算公式如下：n=1000v/πd式中d——刀具或工件直径〔mm〕；v——切削速度〔m/min〕。2时间定额确实定a时间定额时间定额是指在一定生产条件下规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。b时间定额的组成时间定额由以下几个局部组成：①根本时间直接用于改变生产对象的尺寸、形状、各外表间相对位置、外表状态和材料性能等工艺过程所消耗的时间。对切削加工、磨削加工而言，根本时间就是去除加工余量所消耗的时间。根本时间又成机动时间，可按P116表5-39~表5-46的有关公式计算。②辅助时间为实现根本工艺工作所做的各种辅助动作所消耗的时间。例如装卸工件、开停机床、改变切削用量、测量加工尺寸、引进或退回刀具等动作所消耗的时间，都是辅助时间。一般按根本时间的15%~20%估算。根本时间与辅助时间之和成为作业时间。 另外还有布置工作地时间、休息和生理需要时间、准备与终结时间等，这里不再一一赘述。根据以上选用原那么，选择各工序的切削用量并计算机动时间和辅助时间，如下2.5.1。2.5.1切削用量的计算1工序一粗车外圆端面、钻中心孔切削用量计算〔1〕背吃刀量确定取=1mm。(2)进给量确实定由课本P47表2-5查得铜合金上粗车端面每转进给量f=0.6~0.8mm/r。再根据CA6140型车床的进给量序列选择f=0.66mm/r〔3〕切削速度的计算由P99表5-2根据工件直径，进给量和背吃刀量的值选择切削速度v=45m/min。由公式n=1000v/πd计算得n=275.6r/min。按车床CA6140型技术参数选为n=300r/min。再将此转速代入公式n=1000v/πd,可求出该工序的实际切削速度v=nπd/1000=300r/min×52mm×π/1000=48.9m/min。2工序二粗车半精车外圆粗车工步〔1〕背吃刀量确定取=3mm。(2)进给量确实定由课本P47表2-5查得铜合金上粗车外圆每转进给量f=0.4~0.6mm/r。再根据CA6140型车床的进给量序列选择f=0.56mm/r〔3〕切削速度的计算由P99表5-2根据工件直径，进给量和背吃刀量的值选择切削速度v=50m/min。由公式n=1000v/πd计算得n=306r/min。按车床CA6140型技术参数选为n=350r/min。再将此转速代入公式n=1000v/πd,可求出该工序的实际切削速度v=nπd/1000=350r/min×52mm×π/1000=57.1m/min。半精车工步〔1〕背吃刀量确定取=0.50mm。(2)进给量确实定由课本P47表2-5查得铜合金上精车外圆每转进给量f=0.1~0.3mm/r。再根据CA6140型车床的进给量序列选择f=0.2mm/r〔3〕切削速度的计算由P99表5-2根据工件直径，进给量和背吃刀量的值选择切削速度v=80m/min。由公式n=1000v/πd计算得n=553.9r/min。按车床CA6140型技术参数选为n=600r/min。再将此转速代入公式n=1000v/πd,可求出该工序的实际切削速度v=nπd/1000=600r/min×46mm×π/1000=86.7m/min。3.钻φ15.5mm孔，长222mm；钻扩铰φ20H7孔；车φ25.15mm槽〔1〕钻φ15.5mm孔工步1〕背吃刀量确定取=15.5mm。2)进给量确实定由表5-22查得该工步每转进给量f=0.2~0.4mm/r。再根据CA6140型车床的进给量序列选择f=0.3mm/r3〕切削速度的计算由表5-22根据加工孔径，进给量和硬度的值选择切削速度v=20m/min。由公式n=1000v/πd计算得n=410.9r/min。按车床CA6140型技术参数选为n=450r/min。再将此转速代入公式n=1000v/πd,可求出该工序的实际切削速度v=nπd/1000=450r/min×15.5mm×π/1000=21.9m/min。〔2〕钻-扩-粗铰-精铰φ20H7孔钻孔工步1〕背吃刀量确定取=18mm。2)进给量确实定由表5-22查得进给量f=0.2~0.4mm/r。再根据CA6140型车床的进给量序列选择f=0.3mm/r。3〕切削速度的计算由表5-22根据加工孔径，进给量和背吃刀量的值选择切削速度v=20m/min。由公式n=1000v/πd计算得n=353.9r/min。按车床CA6140型技术参数选为n=400r/min。再将此转速代入公式n=1000v/πd,可求出该工序的实际切削速度v=nπd/1000=400r/min×18mm×π/1000=22.6m/min。扩孔工步背吃刀量确定取=1.8mm。进给量确实定由表5-22查得进给量f=0.6~0.7mm/r。再根据CA6140型车床的进给量序列选择f=0.66mm/r。切削速度的计算由表5-22根据扩孔直径、背吃刀量选择切削速度v=95m/min。由公式n=1000v/πd计算得n=1528r/min。按车床CA6140型技术参数选为n=1550r/min。再将此转速代入公式n=1000v/πd,可求出该工序的实际切削速度v=nπd/1000=1550r/min×19.8mm×π/1000=96.4m/min。粗铰孔工步背吃刀量确定取=0.14mm。进给量确实定由表5-28查得进给量f=0.8~2.0mm/r。再根据CA6140型车床的进给量序列选择f=0.96mm/r。切削速度的计算由表5-28根据扩孔直径、背吃刀量选择切削速度v=60m/min。由公式n=1000v/πd计算得n=958r/min。按车床CA6140型技术参数选为n=1000r/min。再将此转速代入公式n=1000v/πd,可求出该工序的实际切削速度v=nπd/1000=1000r/min×19.94mm×π/1000=62.6m/min。精铰孔工步背吃刀量确定取=0.06mm。进给量确实定由表5-28查得进给量f=0.8~2.0mm/r。再根据CA6140型车床的进给量序列选择f=1.59mm/r。切削速度的计算由表5-25根据精度等级选择切削速度v=2.5m/min。由公式n=1000v/πd计算得n=39.8r/min。按车床CA6140型技术参数选为n=50r/min。再将此转速代入公式n=1000v/πd,可求出该工序的实际切削速度v=nπd/1000=50r/min×20mm×π/1000=3.14m/min。工序7钻滑臂φ5.5mm孔,φ10mm孔钻孔工步1〕背吃刀量确实定取=5.5mm。2〕进给量确实定由表10.4-1，按毛坯材料为铜合金且HB<200,f=0.4mm/r。3〕切削速度的计算由表10.4-17，按=5.5mm,选取切削速度v=12m/min，由公式n=1000v/πd可求得该工序钻头转速n=694.8r/min，参照表4-9所列Z35型摇臂钻床的主轴转速，取转速n=850r/min。再将此转速代入公式n=1000v/πd,可求出该工序的实际钻削速度v=nπd/1000=850r/min×5.5mm×π/1000=14.68m/min。〔2〕锪孔工步1〕背吃刀量确实定取=4.5mm。2〕进给量确实定由表10.4-6，按毛坯材料为铜合金且HB<250,选f=0.8mm/r。3〕切削速度的计算由表10.4-34，按=10mm,选取切削速度v=22.4m/min，由公式n=1000v/πd可求得该工序钻头转速n≈713r/min，参照表4-9所列Z35型摇臂钻床的主轴转速，取转速n=750r/min。再将此转速代入公式n=1000v/πd,可求出该工序的实际钻削速度v=nπd/1000=750r/min×10mm×π/1000=23.6m/min。主要工序时间定额的计算〔1〕粗车精车外圆根本时间和辅助时间的计算1〕粗车外圆工步根据表5-41,粗车的根本时间可由公式tj=L/fn=(L+)/fn求得。式中L=300，l=276.4mm,=4mm,=cot+(1~2)=23×cot54°+1.5mm≈595.2mm；f=0.56mm/r,n=350r/min.将上述结果代入公式，那么该工序的根本时间=595.2mm/0.56/350≈3.04min=182.2s。辅助时间取根本时间的20%=36.4s。2〕半精车外圆工步根据表5-41,粗车的根本时间可由公式tj=L/fn=(L+)/fn求得。式中L=300，l=276.4mm,=4mm,=cot+(1~2)=23×cot54°+1.5mm≈595.2mm；f=0.15mm/r,n=600r/min.将上述结果代入公式，那么该工序的根本时间=595.2mm/0.15/600≈6.61min=396.8s。辅助时间取根本时间的20%=79.36s。〔2〕第4道工序钻φ15.5mm孔根本时间和辅助时间的计算钻φ15.5mm孔工步根据表5-41,钻孔的根本时间可由公式tj=L/fn=()/fn求得。式中l=222mm,=3mm,=cot+(1~2)=15.5/2×cot54°+1.5mm≈7.1mm；f=0.3mm/r,n=450r/min.将上述结果代入公式，那么该工序的根本时间=〔222+7.1〕/0.3/450≈1.7min=102s。〔2〕辅助时间的计算根据第五章第二节所述，辅助时间与根本时间tj之间的关系为=〔0.15~0.2〕tj，这里取=0.2tj，那么该工序的辅助时间为：钻φ15.5mm孔工步的辅助时间=0.2×102s=20.4s；〔3〕第7道工序根本时间的计算1〕钻φ5.5mm孔工步根据表5-41,钻孔的根本时间可由公式tj=L/fn=()/fn求得。式中l=27mm,=0mm,=cot+(1~2)=5.5/2×cot54°+1.5mm≈3.5mm；f=0.4mm/r,n=850r/min.将上述结果代入公式，那么该工序的根本时间=〔27+3.5〕/0.4/850≈0.089min=5.38s。2〕锪φ10mm孔工步根据表5-41,钻孔的根本时间可由公式tj=L/fn=(l+l1)/fn求得。式中l=19mm,l1=1.5mm；f=0.8mm/r,n=750r/min.将上述结果代入公式，那么该工序的根本时间tj=〔19+1.5〕/0.8/750≈0.034min=2.1s。〔2〕辅助时间的计算根据第五章第二节所述，辅助时间与根本时间tj之间的关系为=〔0.15~0.2〕tj，这里取=0.2tj，那么该工序的辅助时间为：钻孔工步的辅助时间=0.2×5.38s=1.08s;扩孔工步的辅助时间=0.2×2.1s=0.4s.(3)其他时间的计算除了作业时间〔根本时间与辅助时间之和〕以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。本课题中滑臂的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工地时间tb是作业时间的2%~7%，此题取为6%休息与生理需要时间tx是作业时间的2%~4%，此题中取为3%，那么该工序的其他时间〔tb+tx〕可按关系式〔6%+3%〕×(tj+tf)计算，它们分别为：钻孔工步的其他时间：+=9%×〔5.38s+1.08s〕=0.6s；锪孔工步的其他时间：+=9%×〔2.1s+0.4s〕=0.23s。第三章专用夹具的设计3.1夹具根底知识1在机床上加工工件时，为了使工件在该工序所加工的外表能到达规定的尺寸和位置公差要求，在开动机床进行加工之前，必须首先使工件占有一正确的位置。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，成为定位。当工件定位后，为了防止在加工中受到切削力、重力的的作用而破坏定位，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造本钱和操作平安。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具的作用可归结为以下四个方面：〔1〕保证加工精度机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。〔2〕提高劳动生产率机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。〔3〕减轻劳动强度采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。〔4〕扩大机床的工艺范围利用机床夹具、可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。夹具定位元件是确定工件正确位置的元件，且要经常与定位基准〔基面〕接触，所以，其必须满足以下几点要求。〔1〕一定的精度定位元件的精度将直接影响工件的加工精度，定位元件本身要有较高的制造精度，定位元件的位置尺寸及位置公差一般应为工件相应尺寸及位置公差的1/5~1/2。〔2〕良好的耐磨性定位元件与定位基准〔基面〕直接接触，易引起磨损。未能较长期地保证其精度，必须具有良好的耐磨性；〔3〕足够的刚性为保证在收到切削力、夹紧力等外力作用下，不致发生较大的变形而影响加工精度，定位元件必须具有足够的刚性；〔4〕良好的工艺性便于制造、装配与维修。2夹紧装置的根本要求⑴夹紧时不破坏工件在夹具中占有的正确位置；⑵夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件外表及产生夹紧变形；⑶夹紧机构操作平安、省力，夹紧迅速；⑷夹紧机构的复杂程度、工作效率应与生产类型相适应。结构应尽量简单，便于制造与维修；⑸具有良好的自锁性能。⒊确定夹紧力的根本原那么确定夹紧力即要确定夹紧力的方向、作用点及大小等三个要素。⑴夹紧力的作用是指夹紧时，夹紧元件与工件外表的接触位置。它对工件夹紧的稳定性和变形有很大影响。夹紧力的作用点应落在支承元件上或者几个支承元件所形成的支承平面内，以保证定位确定的工件位置不被破坏。夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上。夹紧力的作用点应尽可能靠近加工面。⑵夹紧力的作用方向应垂直于工件的主要定位基准，以保证加工精度。夹紧力方向还应有利于减少所需的夹紧力的大小。夹紧力的大小⑶夹紧力的大小，对工件装夹的可靠性、工件和夹具的变形、夹紧装置的复杂程度等有很大的影响。计算夹紧力，通常将夹具和工件看成一个刚性系统以简化计算。然后根据工件受切削力、夹紧力后处于静力平衡条件，计算出理论夹紧力FJo,再乘以平安系数K，作为实际所需的夹紧力FJ,即FJ=KFJo考虑到切削力的变化和工艺系统变形等因素，一般在粗加工时取K=2.5~3；精加工时取K=1.5~2。加工过程中切削力的作用点、方向和大小可能都在变化，估算夹紧力时应按最不利的情况考虑。3.2专用夹具设计方案确实定夹具设计任务图3-1所示为钻螺栓孔工序简图。工件的材料为铬镐铜，毛坯为棒料，所用机图3-1钻螺栓孔工序简图床为摇臂钻床，大批量生产，即为该工序设计一钻床夹具。确定夹具的结构方案〔1〕确定定位元件根据工序简图规定的定位基准，两面一销定位方案，如图3-3所示，定位轴肩小平面与工件定位端面接触限制两个自由度，支撑板与底平面接触限制三个自由度，菱形销和工件定位孔配合限制一个自由度，实现工件的正确定位。定位孔与定位销的配合尺寸取为20H7／f6〔在夹具上标出定位销配合尺寸φ20f6〕。〔2〕确定导向装置本工序要求进行钻φ5.5mm，锪φ10mm孔2个工步的加工，最终到达工序简图上规定的加工要求，应选用快换钻套作为刀具的导向元件，如零件图所示。查表9-13，又本工序是在圆弧面上钻孔，故又需采用特殊钻套之斜面钻套，确定排屑间隙h<0.5mm,钻套高度H=mm。〔3〕确定夹紧机构起初考虑到本工序用φ45mm外圆夹紧，打算采用如图3-1所示的夹紧方案。即采用上半圆作为夹紧元件，但是半圆和外圆的接触面积太大，会导致夹紧力过大造成夹紧变形。参阅?夹具设计?相关指导书，并和指导老师讨论过后，又针对大批量生产的工艺特征，且装夹行程大的特点，决定采用带摆动V形块的回转式螺旋压板机构夹紧工件，使夹紧力均匀。如图3-2所示此夹紧机构中各零件均采用标准夹具元件〔参照表10-27夹紧机构查表确定〕。图3-1初步夹紧方案图3-2最终夹紧方案〔4〕定位误差分析对于工序尺寸20mm而言，定位基准和工序基准重合，定位误差=0；对于加工孔的位置度公差，基准重合=0；加工孔径尺寸5.5mm由刀具直接保证，=0。由上述分析可知，该定位方案合理、可行。〔5〕夹紧力计算计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。本工序在钻削加工过程中的切削力可以分解为切削扭矩和轴向切削力。因轴向切削力的作用方向与夹具的夹紧方向相同，有助于工件的夹紧，因此，在计算夹紧力时可以不计算轴向切削力。而为保证夹紧可靠，应将理论夹紧力乘上平安系数作为工件加工时所需要的夹紧力，即：Wt=W×K〔式3-1〕其中K=K0×K1×K2×K3×K4×K5×K6，本工序为粗加工，取K=2.7。查?机床夹具设计手册?表1-2-7得M=0.21×D2×s0.8×Kp查?机床夹具设计手册?表1-2-8得：Kp=〔200/190〕0.6=1.031由于钻头的直径为d=φ10mm，所以：M=0.21×102×0.430.8×1.031=11.02(N.mm2)。因此，将上述数据代入式3-1得，实际所需要的夹紧力为：Wt=11.02×2.7=29.76(N.mm2)。此夹紧机构采用常见的螺旋压板夹紧机构，机构的传动效率为η=0.95。螺母产生的夹紧力为：Fj=Q×L/[d0/2tg(α+φ1)+r’tgφ2]式中：Q——原始作用力(N〕L——作用力臂(mm〕d0——螺纹中径(mm)α——螺纹升角〔°〕φ1——螺纹处摩擦角〔°〕φ2——螺杆端部与工件的摩擦角〔°〕查?机床夹具设计手册?表2-18，得：Q=8N,L=80mm,d0=10.863mm，查表1-2-21，得：α=2°29′，查表1-2-22，得φ1=φ2=9°50′,f=tgφ1=0.16。Fj=8×80/〔5.43×0.2+3.675×0.16〕=382.25〔N〕如图3-3所示为夹紧机构受力示意图，那么作用在铰链压板上的夹紧力为：FjLη=Fyl那么Fy=FjLη/l=382.25×155×0.95/80=703.6〔N〕图3-3夹紧机构受力示意Fy在工件上的夹紧力作用点到钻头在工件上加工时作用点的距离为l=14.5mm，因此夹紧力产生的扭矩为：My=Fy×f×l=703.6×0.16×80＝9005.8(N.mm2)。工件受力如图3-4所示图3-4工件受力示意图因Wk<My,故该夹紧机构能满足钻孔要求。〔4〕夹具装配图中各零件选择原那么：定位元件支撑板有平面型和带斜槽型两种，而后者其槽中可以容纳切屑，清理切屑也比拟容易，很适合底平面定位，应选用。钻模板固定式结构简单，钻孔精度高，应选用固定式钻模板。而固定式又有三种形式：与夹具体铸成一体；二者焊接成一体；第三种为用螺钉和销连接的钻模板。第三种形式的钻模板可以在装配时调整位置，应用广泛，故采用。导向装置本工序加工的孔为特殊的孔，因为是在圆弧面上钻孔。故采用快换钻套式斜面钻套。即钻套的下端做成斜面。夹具体夹具体选用铸件，用圆柱头内六角螺钉和销与钻模板连接。圆柱头内六角螺钉是专用机床夹具设计过程中首选的平安螺钉，因为它嵌入夹具体的内部，工人操作起来比拟平安不容易伤手。另外，为保证钻模板拆卸方便，采用圆锥销或带有起销机构的圆柱销。3.2.3夹具装配体三维图，零件三维图如图3-5~3-13示图3-5用SolidWorks绘制的夹具三维图图3-6用SolidWorks绘制的夹具装配体三维模型爆炸图图3-7铰链叉座图3-8夹具体图3-9快换钻套式斜面钻套图3-10组合式定位销图3-11钻模板图3-12浮动V形块图3-13铰链压板3.2.4夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求1)根据工序简图上规定的被加工孔的加工要求，确定钻套中心线与组合式定位销定位环面〔轴肩〕之间的尺寸取为〔20±0.11〕mm。工件上两孔中心距为29mm，该尺寸为自由公差，查公差表IT13级公差值为0.33mm，那么两钻套中心距公差取为工件相应尺寸公差的1/3，为〔1/3×0.33〕mm=0.11mm,对称标注为〔29±0.055〕mm。2〕钻套中心线对定位销中心线的垂直度公差取为0.02mm。3〕定位销中心线与夹具底面的平行度公差取为0.02mm。4〕标注关键件的配合尺寸，菱形销与定位孔的配合尺寸φ20H7／f6，其中工件定位孔尺寸为φ20H7，定位销尺寸为φ20f6。3.2.5其他说明该夹具设计方案具备很多优点：定位支承元件简单，定位可靠。具体的定位元件为：组合式定位销，支承板。此外，在夹紧方面，这种夹紧装置夹紧行程大，夹紧力大，保证了夹紧的稳定性和均匀性，从而零件能被准确加工。第四章结论以上设计内容中所选的表格和图片都能很直观反映设计的相关内容，真实可查。其中的表格内容大多参考?机械制造技术根底课程设计指导教程?和?机械加工工艺手册?等现有的资料，经过各方面三个月的努力，本着科学求实的态度了本次设计。在本次设计中，我更加系统、严谨的完成了一个零件的工艺工装设计，通过自己的摸索和老师的提点，先是自学SolidWorks三维设计软件。从绘制零件图到绘制毛坯图，我分析零件，到工厂参观，认真记录并查阅大量的资料。然后选择机床设备、选择刀具，确定切削用量三要素等，接着完成零件的工艺卡片；最后根据工序的工艺卡片，制作一道工序的专用夹具，并用SolidWorks三维设计软件绘制其立体图，并对其进行干预检查、生成爆炸图等。因为安装的SolidWorks版本不太好用，在绘图过程中总是出现问题，致使浪费很多时间，但功夫不负有心人，总算完成了夹具装配体三维模型图。在设计过程中也遇到了许多问题，首先是设计经验缺乏，对于实际加工中经常采用的加工模式不甚了解，对于常见的工艺流程也不熟悉。在专用夹具设计中，由于我们看过的夹具图纸很少，所以设计的夹具图很不合理，这就需要屡次修改。由于本次设计的图纸都是采用SolidWorks绘制，之前根本没有接触过该软件，很多命令不会用，画图也不够熟练，尤其在生成二维工程图过程中遇到很多问题，例如螺纹的显示，线宽显示等，为我们带来了很大困难，但最终通过努力这些问题都得到了解决。本次毕业设计为我提供了一次难得的学习时机，根本运用了我大学四年所学的知识，涉及工程材料、公差与配合、金属切削原理与刀具、金属切削机床、工程力学等知识。在做完设计后，我积累了大量对以后工作有用的经验。还有，为了更有效地使用该软件，使其真正发挥其强大功能，有一台高质量的电脑很有必要。在安装该软件时一定要保证ToolBox被安装，只有这样才能保证使用各类标准件。致谢本论文是在尊敬的文秀兰老师的精心指导下完成的，文秀兰老师在这段毕业设计的日子里，不仅细心的指导我设计过程中遇到的各种问题，对我们这组人无论是考研或即将工作的同学都给予了很高的期望和人生指导，这些无微不至的关心和帮助鼓励着我们做好自己的设计工作。文秀兰老师