拨叉加工工艺及铣两侧面夹具设计

摘要拨叉夹具是一种用于夹持、固定和定位工件的工具或设备，通常用于制造、装配、检验和加工过程中。设计拨叉夹具的主要目的是提高生产效率、确保产品质量、降低人工操作的难度，以及确保工件在加工或装配过程中的准确性和一致性，因此对拨叉夹具的研究能够提升机床加工效率、提高作业生产力的辅助工具，对于机械零件的加工有着重要的意义。本文基于此以拨叉类零件为研究对象设计一款能够方便快速多工位装夹的夹具工装，首先通过对零件的作用和工艺分析以及具体生产类型确定零件的毛坯，然后根据零件生产精度和进度安排确定本次设计的工艺流程和工序尺寸、加工余量等，并根据所设计工序进行进一步计算从而计算工序所需要的切削余量和切削时间等参数，最后针对所设计的工序钻孔夹具进行分析和进行具体的夹具设计，通过计算机软件CAD和SolidWorks软件对零件图进行绘制和建模，参数化设计提高设计的准确性，并采用采用有限元分析方法对夹具进行优化分析，提高夹具设计的可靠性和经济性，通过本次设计在提高自己对知识所学的同时为多工位的快速夹具设计提供一定的借鉴依据。关键词：工艺分析；加工余量；CAD；参数化设计；夹具工装；ABSTRACTJigisbasedonthetraditionalmachineauxiliaryprocessingtoolingstructuredesign,fixturecanimprovemachiningefficiency,improveworkproductivitytools,isofgreatsignificanceformechanicalpartsprocessing,thisarticleisbasedontheIsraeliheadshaftpartsastheresearchobjectcandesignaconvenientandfasttransfertheclampingfixturetooling,Firstthroughanalyzingpartsaswellasthespecificproductiontypedeterminethepartsoftheblank,andthenaccordingtotheproductionofprecisionpartsandscheduletodeterminethedesignofprocessflowandprocesssize,machiningallowance,etc.,andfurtheriscalculatedaccordingtothedesignprocessandcalculatingtherequiredcuttingcushionandcuttingparameterssuchastime,Finallybasedonthedesignedprocessmillingflatclampwereanalyzedandthespecificdesign,throughthecomputersoftwareofCADandSolidWorkssoftwaretodrawingpartsdrawingandmodeling,parametricdesigntoimprovetheaccuracyofthedesign,andusingthefiniteelementanalysismethodisadoptedtofixtureoptimizationanalysis,improvethereliabilityoffixturedesignandeconomicalefficiency,Throughthisdesigntoimprovetheirknowledgeoflearningatthesametimeforthemulti-stationrapidfixturedesigntoprovideacertainreference.KEYWORDS:Processanalysis；Processingallowance；CAD；Parametricdesign；Fixturetooling；目录TOC\o"1-2"\h\u摘要 1ABSTRACT 2目录 31绪论 51.1课题背景及研究意义 51.2机床夹具国内外的现状与分析 51.3研究的内容 62零件分析和工艺规程的制定 82.1零件作用 82.2零件工艺分析 82.3确定毛坯形式和余量 92.4基准选择 102.5生产纲领和生产类型的计算 122.6工艺方案的比较和选择 132.7选择加工设备和工艺设备 143工序的加工计算 163.1粗铣上顶面 163.2粗铣、半精铣下低面 173.3钻、扩、铰Φ15孔 183.4钻Φ5孔、锪90°Φ11孔 213.5粗车、精车Φ27孔 223.6粗铣、半精铣Φ27孔两侧面 244铣面夹具设计 274.1夹具功能和设计步骤 274.2切削力和夹紧力计算 284.3误差分析与计算 294.4夹具体的设计 304.5机床夹具设计 30总结 32致谢 33参考文献 341绪论1.1课题背景及研究意义1.1.1研究背景自动化的技术在不断发展促使着各行各业都在飞速的进步，传统的以能源消耗为主的加工已经不能够满足社会时代的要求，新型的自动化加工肯定以各种新材料、新工艺为主，并且对于批量性零件的加工传统单一作业已经难以满足使用需要，采用自动、高效、高精度的智能设备加工已经成为工厂改革的方向，在新技术的使用下，若能改变零件的加工方式使其能够极大减少传统单一作业的情况，势必能够提高加工效率加工速度，因此批量加工的研究主题已然成为新时代的研究方向。机械制造行业离不开金属切削机床的使用，而对应机床夹具的使用则可以保证机械加工的质量、提高生产效率、减轻劳动强度、降低对工人技术的过高要求，是实现生产过程自动化不可或缺的重要工艺装备之一。如今机械生产过程中对批量生产的零件加工时为了提高工作效率和产品的加工精度，都会设计对应工序的专用加工夹具。机械夹具设计课题研究的背景与现代制造业的高度竞争和不断发展密切相关。随着工业自动化、数字化制造和智能化生产的迅速普及，机械夹具作为生产工具的关键组成部分，必须不断创新以适应不断变化的制造需求。同时，全球可持续发展的趋势也促使人们更多的关注对夹具的设计，关注夹具设计的环保和资源可持续利用方面。在这个背景下，机械夹具设计的研究成为了提高生产效率、确保产品质量、减少资源浪费以及满足全球市场需求的关键领域。1.1.2研究意义通过以上资料可以发现，完善的夹具设计能够极大提高零件的加工质量以及零件的加工生产速度，并且能够减少零件的装夹使用时间，以此能够提高加工生产的工作效率，特别对于中批量或者大批量的零件加工，提高夹具的装夹数量能够有效减少加工能源的消耗，在如今国际环保发展日臻严重的今天，夹具已经与机床的设计融为了一个整体，因此对于夹具的选择对于车床后期的维护以及使用都有着重要作用和意义。1.2机床夹具国内外的现状与分析1.2.1国外研究现状夹具最早的出现是在18世纪的后期，随着自动化的工业革命的发展，各类型的零件的加工使用开始逐渐的普及，从最初的手工辅助加工制作到后期与机床之间进行联系的配合加工，机床夹具已成为零件加工比不可少的一个重要辅助工具，对于还记得发展以及与机床的对接，其包含很多重要元件如对刀装置、钻套装置、夹具体等并且在夹具的发展过程为了提高夹具的设计使用效率，夹具的零件也形成了一定的标准性零件，为了能够提高夹具的设计效率以及标准化的零件设计也能够提高夹具的生产加工中的经济性，标准批量化的设计对于机床夹具的发展也能够提高到更高的水平。目前拨叉零件其主要用在一些特殊的传动结构上，在国外以及欧洲、美国为主的国家对于传动零件在加工方面的夹具发展比较好，其工业自动化的开展程度比较早，夹具在发展设计上开始逐渐朝着自动化的批量上进行生产设计，在夹具的设计使用上更加注重对零件的批量化加工尽可能的实现一机多用同时加工，并且对于夹具与新时代的智能制造的理念进行结合，从而实现夹具在后期的使用中能够更好的实现与其他工序的配合加工，从而实现零件从毛坯到原材料的一体式发展设计。1.2.2国内研究现状国内对于夹具的设计其设计理念和生产制造比较晚也就在21世纪国家开始陆续增加了国标的设计手册开始对所设计的夹具进行实现标准化的零件设计，标准化的设计能够对夹具设计使用过程的常用元件、定位轴、定位销、定位键、对刀槽等进行标准批量化设计从而实现夹具的加工和制造更具有经济性和一定的成本性。目前国内外对于夹具的发展都格外重视，都在将所设计的夹具作为提高自身加工能力的一个重要标志，对于夹具的发展伴随这计算机的发展应用也在朝着更好要求的系统集成化的上面进行设计，通过一整套的完备设计系统，将夹具的设计与自动化的全套生产工艺进行结合从而更好更快的提高夹具的生产加工制造。1.3研究的内容本次设计针对拨叉零件，通过对其零件分析和工艺看的制定，进而对切削参数和切削用量以及机床转速进行设计计算从而完成本次零件的工艺计算，最后对所选定的工序进行夹具定位方案的分析，对夹具所设计的定位以及夹紧力和切削力进行分析计算从而完成本次夹具设计的全部内容，其的的内容步骤可参照以下几个方面：具体步骤分为:1、零件的加工工艺分析及确定；2、各工序机加工参数的计算；3、专用夹具的设计及夹具主体结构的确定；4、分析夹具限制自由度的方法并及时其受力；5、绘制夹具三维图纸；6、利用软件进行夹具的有限元分析；7、绘制夹具工程图纸；8、撰写说明书；2零件分析和工艺规程的制定2.1零件作用题目所给的零件是车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ15孔与操纵机构相连，二下方的φ27半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。2.2零件工艺分析零件工艺分析是对机床夹具的设计有着非常重要的作用，在制造过程中的是必不可少的方面，它涉及到对零件制造的每个步骤和每个环节，从此才能保证在生产过程能够加工出更加精准的产品零件，对零件分析包括：零件材料选择、制造工艺、机械加工、装配过程等多个方面。通过零件工艺分析，制造企业能够快速高效的完成零件的加工并且能够根据零件工艺批次优化生产流程，以便提高效率，降低成本，并确保加工后的产品符合规格和标准。同时，对零件的分析也能够更好的改进设计，以使零件在后续加工和装配中方便使用，最终使得企业的产品更加具有竞争力。本次设计的零件，通过尺寸、外形进行分析有重要的孔、面以及定位销孔和长度位置尺寸，在完成基本内容分析时还需要考虑到一下几个方面：（1）加工精度：加工精度是指在机械制造过程中，工件加工后的实际几何参数（如尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程度。尺寸精度：尺寸精度是指工件实际加工尺寸与设计要求尺寸之间的符合程度，它是评估加工质量的重要指标之一。形状精度：形状精度是指工件实际形状与理想设计形状之间的符合程度。位置精度：位置精度是指工件上各个表面、线和点的实际位置相对于设计位置的符合程度。（2）表面粗糙度：根据其运转速度和尺寸精度等级来确定的。主要工作表面的表面粗糙度通常较低，以保证良好的接触和较低的磨损。零件中主要表面的表面粗糙度Ra为1.6-0.4，零件中次要表面的表面粗糙度Ra为12.5-3.2。其他要求为了保证整个轴体在工作时的加工性能与切削工作的综合性能，我们需要对其进行相应的热处理，保证整个结构在使用时的安全性与刚度大小。综上方面此零件的分析后的重要零部件内容如下：1、Φ15孔精度要求比较高采用钻扩铰加工；2、Φ27孔采用粗车、精车加工；3、Φ5和Φ11的锪孔采用钻削加工；4、其余零件加工面采用铣削处理；2-1零件图2.3确定毛坯形式和余量2.3.1确定毛坯形式在拟订机械加工工艺规程时，毛坯选择得是否正确，不仅直接影响毛坯的制造工艺及费用，而且对零件的机械加工工艺、设备、工具以及工时的消耗都有很大影响。毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易、工序数量的多少有直接影响。因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。在毛坯选择时，应充分注意到采用新工艺、新技术、新材料的可能性，以降低成本、提高质量和生产率。毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的种类包括：铸件、锻件、型材、冲压件、冷或热压制件、焊接件等。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。材料为HT200，锻造时应安排人工调质处理200HBS。表2-1HT200的力学性能极限抗拉强度/MPa屈服强度/MPa伸长率（%）压缩屈服强度/MPa剪切强度/MPa990580146106552.3.2毛胚的机械加工余量由下表可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。该锻件的尺寸公差等级为IT7-13级。加工精度要求高的地方，例如：粗，h10,IT9-IT10(6.3-3.2)；精，h8IT7-IT8,(1.6-0.8)。根据该零件的各加工精度要求，经过查表得锻造的毛坯尺寸为各加工表面都留有加工余量2mm，圆柱保留加工余量为2mm。表2-1加工余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值Φ1515mmG7.5mmΦ2722mmG2.5mmΦ55mmG2.5mm28厚33mmG2.5mm10叉脚厚15mmH2.5mm2.4基准选择2.4.1定位基准的选择基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成大批零件报废，使生产无法正常进行。2.4.2粗基准的选择1、如果必须确保加工表面与未加工表面之间的位置关系，应选择未加工表面作为粗基准，特别是当多个未加工表面存在时，优先选择与加工面位置精度要求较高的表面。2、如果需要保证某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作为精基准。3、为了确保各加工表面都有足够的加工余量，应选择加工余量较小的表面作为粗基准。4、作为粗基准的表面应平整且无浇口、冒口、飞边等缺陷，以确保定位的可靠性。5、粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以避免较大的位置误差。本次设计的粗基准主要选择铸造后的零件表面和一些孔进行粗基准的定位，铸造后表面通常能够提供较好的定位基础，确保加工过程中的位置可靠性。此外，孔作为粗基准有助于提高加工精度，特别是在需要保证孔位关系时，使用孔作为基准能够有效减少定位误差。2.4.3精基准的选择选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便，并且还需要考虑一下几个方面内容：1、基准重合：用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。2、基准统一：当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。3、自为基准：当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。4、互为基准：为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。5、选择原则：有多种方案可供选择时，应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。本次设计的零件精基准主要采用加工后的孔和面进行定位。选择加工后的孔和面作为精基准，可以确保定位的准确性和稳定性，从而提高加工精度。加工后的孔和面具有较高的尺寸精度和表面质量，能够为后续工序提供可靠的定位基准，减少基准转换误差，保证零件各表面间的位置关系符合设计要求。同时，这种选择也有助于简化夹具结构，提高加工效率。2.4.4零件加工阶段的划分一般在加工这些较为复杂的零件时，需要将整个加工工序分为三个部分：1、粗加工主要用于去除大量的材料，实现零件的大致形状，同时预留足够的加工余量，为后续工序提供基础。2、半精加工则用于逐步接近零件的最终尺寸，进一步提高表面质量，并减少粗加工留下的误差。3、精加工用于达到最终的尺寸精度和表面质量，确保零件的各项指标符合设计要求。在整个加工过程中，通过分阶段逐步提高加工精度，能够有效控制加工误差，提高零件的整体质量和一致性。2.4.5工序的集中与分散为了使得加工的效率与质量可以达到最佳的工序设计，我们需要将整个工序过程进行不同的设计，不同的工序要求中，对工序进行合理设计。1.工序分散的特点工序数目多，加工内容简单（1）每道工序都很简单，方便加工；（2）生产工序简单，加工需要的技术门槛低；（3）需要多个设备进行加工，整个加工的时间较长；2.工序分散的特点（1）减少了工序的数目，使得整个工序的划分变得简洁；（2）工序数目减少，工人所需要移动的次数减少；（3）减少了工件在车床夹具上的拆装次数，提升了加工效率；（4）工序集中有利于提升整个生产效率，并且可以采用更加先进的机器进行生产；（5）整体的设备成本会大大提升；2.5生产纲领和生产类型的计算2.5.1生产纲领生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算。式中：N——零件的生产纲领（件/年）Q——机器产品的年产量（台/年）n——每台产品中该零件的数量（件/台）a——备品百分率——废品百分率2.5.2生产类型根据生产纲领的大小，可分为三种不同的生产类型：1.单件生产：少量地制造不同结构和尺寸的产品，且很少重复。如新产品试制，专用设备和修配件的制造等。2.成批生产：产品数量较大，一年中分批地制造相同的产品，生产呈周期性重复。而小批生产接近于单件生产，大批生产接近于大量生产。3.大量生产：当一种零件或产品数量很大，而在大多数工作地点经常是重复性地进行相同的工序。生产类型的判别要根据零件的生产数量（生产纲领）及其自身特点，具体情况见表1-1。表2-2生产类型与生产纲领的关系生产类型重型（零件质量大于2000kg）中型（零件质量为100-2000kg）轻型（零件质量小于100kg）单件生产小于等于5小于等于20小于等于100小批生产5-10020-200100-500中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-50005000-50000大量生产大于1000大于5000大于50000依设计题目知：件/年，件/台；结合生产实际，备品率和废品率分别取为和。带入公式得该零件的生产纲领：零件是轻型零件，根据表1-1可知生产类型为中批生产。2.6工艺方案的比较和选择在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订二个加工工艺路线方案。工艺路线方案一：05粗铣上顶面10粗铣、半精铣下低面15钻、扩、铰Φ15孔20钻Φ5孔、锪90°Φ11孔25粗车、精车Φ27孔30锯断35粗铣、半精铣Φ27孔两侧面40去毛刺，清洗45检验工艺路线方案二05粗铣上顶面10粗铣、半精铣下低面15钻Φ5孔、锪90°Φ11孔20钻、扩、铰Φ15孔25粗车、精车Φ27孔30锯断35粗铣、半精铣Φ27孔两侧面40去毛刺，清洗45检验通过以上的两工艺路线的优、缺点分析，工艺路线二相对于于工艺路线一的区别在于钻、扩、铰Φ15孔和钻Φ5孔、锪90°Φ11孔的加工顺序上，先进行钻15mm孔的加工能够为后面工序提供定位基础，提高一定的加工效率，减少夹具的装夹次数，因此最后确定工艺路线方案一为该零件的加工路线。并完成机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。2.7选择加工设备和工艺设备①机床的选择工序铣削采用X51K铣床工序钻削采用Z525钻床工序车削采用CA6140车床工序磨削采用M114W磨床工序镗削采用T68镗床②选择夹具对于工序加工选择专用夹具③选择刀具在在铣床上加工的各工序，采用直柄立铣刀在车床上加工的各工序，采用硬质合金车刀在钻床上加工的各工序，采用麻花钻在磨床上加工的各工序，采用砂轮④选择量具加工的孔均采用极限量规加工的面或者直径和采用游标卡尺加工的螺纹可采用螺纹规⑤其他对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可3工序的加工计算3.1粗铣上顶面工步一：粗铣铣面1.加工条件1）刀具选择：直柄立铣刀，铣刀的基本参数，，；2）机床选择：X512.切削用量1）切削深度：2mm；2）铣刀磨损标准及耐用度：铣刀刀齿磨损量为0.5~0.8mm，耐用度T=120min；3）切削速度：根据铣刀参数、齿数、铣削宽度，以及铣削深度和耐用度查设计手册，切削速度取，则转速计算；按机床标准选取4）每齿进给量，进给量，进给速度，根据设计手册，现取，则根据计算可知：5）检验机床功率：根据机床参数表可知功率能够满足使用需求；6）计算工时：被切削层长度：=55mm刀具切入长度：刀具切出长度：刀具进给次数：=23.2粗铣、半精铣下低面工步一：粗铣铣面1.加工条件1）刀具选择：直柄立铣刀，铣刀的基本参数，，；2）机床选择：X512.切削用量1）切削深度：2mm；2）铣刀磨损标准及耐用度：铣刀刀齿磨损量为0.5~0.8mm，耐用度T=120min；3）切削速度：根据铣刀参数、齿数、铣削宽度，以及铣削深度和耐用度查设计手册，切削速度取，则转速计算；按机床标准选取4）每齿进给量，进给量，进给速度，根据设计手册，现取，则根据计算可知：5）检验机床功率：根据机床参数表可知功率能够满足使用需求；6）计算工时：被切削层长度：=55mm刀具切入长度：刀具切出长度：刀具进给次数：=2工步二：精铣铣面1.加工条件1）刀具选择：直柄立铣刀，铣刀的基本参数，，；2）机床选择：X512.切削用量1）切削深度：2mm；2）铣刀磨损标准及耐用度：铣刀刀齿磨损量为0.5~0.8mm，耐用度T=120min；3）切削速度：根据铣刀参数、齿数、铣削宽度，以及铣削深度和耐用度查设计手册，切削速度取，则转速计算；查设计手册文献转速4）每齿进给量，进给量，进给速度，根据设计手册，现取，则根据计算可知：5）检验机床功率：根据机床参数表可知功率能够满足使用需求；6）计算工时：被切削层长度：=50mm刀具切入长度：刀具切出长度：刀具进给次数：=13.3钻、扩、铰Φ15孔工步一：钻孔刀具：直柄麻花钻，直径d=13mm，使用切削液，选用Z535立式钻床。1）切削深度：1mm；2）选择钻头磨钝标准及耐用度，磨损量范围：0.8~1.2mm，耐用度T=75min；3）切削速度：根据钻床标准转速表可选择：，机床主轴转速n：根据钻床标准转速表可选择：则实际切削速度v'：4）确定进给量，进给速度；根据参考文献，根据工序加工的孔径和深度比可取则5）基本时间被切削层长度：=28mm刀具切入长度：； 刀具切出长度：；加工切削次数：=2工步二：扩孔刀具：锥柄扩孔钻，直径，使用切削液，选用Z535立式钻床。1）切削深度：0.425mm；2）选择钻头磨钝标准及耐用度，磨损量范围：0.8~1.2mm，耐用度T=75min；3）切削速度：根据钻床标准转速表可选择：，机床主轴转速n：根据钻床标准转速表可选择：则实际切削速度：4）确定进给量，进给速度根据参考文献，根据工序加工的孔径和深度比可取则5）基本时间：被切削层长度：=28mm刀具切入长度：； 刀具切出长度：；加工切削次数：=2工步三：铰孔刀具选用高速钢铰刀，直径，使用切削液，选用Z535立式钻床。1）切削深度：0.15mm；2）选择钻头磨钝标准及耐用度，磨损量范围：0.8~1.2mm，耐用度T=75min；3）切削速度：根据钻床标准转速表可选择：，机床主轴转速n：根据钻床标准转速表可选择：则实际切削速度：4）确定进给量，进给速度根据参考文献，根据工序加工的孔径和深度比可取则5）基本时间：被切削层长度：=28mm刀具切入长度：； 刀具切出长度：；加工切削次数：=23.4钻Φ5孔、锪90°Φ11孔工步一：钻Φ5孔刀具：直柄麻花钻，直径d=5mm，机床为Z535立式钻床。1）切削深度：2.5mm；2）选择钻头磨钝标准及耐用度，根据钻床标准转速表可选择：最大磨损量为0.8~1.2mm，耐用度T=75min；3）切削速度：根据钻床标准转速表可选择：，机床主轴转速n：根据钻床标准转速表可选择：则实际切削速度：4）确定进给量，进给速度根据设计手册，根据工序加工的孔径和深度比可取则5）基本时间：被切削层长度：=7.5mm刀具切入长度： 刀具切出长度：加工切削次数：=1工步一：锪Φ11孔刀具：直柄麻花钻，直径d=11mm，使用切削液，选用Z535立式钻床。1）切削深度：5.5mm；2）选择钻头磨钝标准及耐用度：根据参考文献，钻头后刀面最大磨损量为0.8~1.2mm，耐用度T=75min；3）切削速度：根据钻床标准转速表可选择：，机床主轴转速n：根据钻床标准转速表可选择：则实际切削速度v'：4）确定进给量，进给速度根据参考文献，根据工序加工的孔径和深度比可取则5）基本时间：被切削层长度：=5mm刀具切入长度： 刀具切出长度：加工切削次数：=13.5粗车、精车Φ27孔工步一：粗车圆面1.加工条件机床：CA6140卧式车床刀具：硬质合金可转位车刀，刀杆参数，，，；2.切削用量1）切削深度：2mm；2）进给量：查：根据加工方式和切削用量并结合工件外形尺寸，对于本次加工的进给量范围在，取3）刀具标准磨损量查手册：2mm；刀具寿命：60min；4）切削速度：根据所加工的工件材料、进给量和切销用量，可选取切削速度范围为取；5）确定机床主轴转速；按照车床标准转速规格可选择1120r/min；实际切削速度：6）检验机床功率：根据机械制造工艺手册可知，CA6140机床功率能够满足使用要求。7）切削工时：其中=15mm=1工步二：半精车圆面1.加工条件机床：CA6140卧式车床刀具：硬质合金可转位车刀，刀杆参数，，，；2.切削用量1）切削深度：0.5mm；2）进给量：查：根据加工方式和切削用量并结合工件外形尺寸，对于本次加工的进给量范围在，取3）刀具标准磨损量查手册：0.5mm；刀具寿命：60min；4）切削速度：根据所加工的工件材料、进给量和切销用量，可选取切削速度范围为取；5）确定机床主轴转速；按照车床标准转速规格可选择1200r/min；实际切削速度：6）检验机床功率：根据机械制造工艺手册可知，CA6140机床功率能够满足使用要求。7）切削工时：其中=15mm=13.6粗铣、半精铣Φ27孔两侧面工步一：粗铣铣面1.加工条件1）刀具选择：直柄立铣刀，铣刀的基本参数，，；2）机床选择：X512.切削用量1）切削深度：2mm；2）铣刀磨损标准及耐用度：铣刀刀齿磨损量为0.5~0.8mm，耐用度T=120min；3）切削速度：根据铣刀参数、齿数、铣削宽度，以及铣削深度和耐用度查设计手册，切削速度取，则转速计算；按机床标准选取n=190r/min；则实际切削速度：4）每齿进给量，进给量，进给速度，根据设计手册，现取则根据计算可知：5）检验机床功率：根据机床参数表可知功率能够满足使用需求；6）计算工时：被切削层长度：=44mm刀具切入长度：刀具切出长度：刀具进给次数：=2工步二：半精铣铣面1.加工条件1）刀具选择：直柄立铣刀，铣刀的基本参数，，；2）机床选择：X512.切削用量1）切削深度：0.5mm；2）铣刀磨损标准及耐用度：铣刀刀齿磨损量为0.5~0.8mm，耐用度T=120min；3）切削速度：根据铣刀参数、齿数、铣削宽度，以及铣削深度和耐用度查设计手册，切削速度取则转速计算；按机床标准选取n=300r/min；则实际切削速度：4）每齿进给量，进给量，进给速度，根据设计手册，现取则根据计算可知：5）检验机床功率：根据机床参数表可知功率能够满足使用需求；6）计算工时：被切削层长度：=44mm刀具切入长度：刀具切出长度：刀具进给次数：=24铣面夹具设计4.1夹具功能和设计步骤4.1.1夹具功能利用本夹具主要用于铣叉脚两侧面时，在夹具设计过程中需要考虑工件的定位和夹紧方案，确保铣削过程中工件的稳定性和加工精度。设计时应根据工件的尺寸和形状，选择合适的定位元件，如定位销、支撑块等，以确保工件底面与夹具体的工作面紧密贴合，防止工件在加工中产生振动或位移。4.1.2设计步骤1、定位方案的确定夹具定位方案的设计应根据工件的形状、加工要求和定位精度来确定。通常使用基准面和定位销作为主要的定位基准，以确保工件在夹具中的精确位置和稳定性。对于复杂工件，可以采用多个定位元件，如铣削后的平面、腰型孔或圆孔，进行多方向的约束。本次设计的定位方案可采用钻削加工后15mm的孔以及两端面定位压紧，并采用靠边削进行定位。2、定位元件的选取机床中选取定位元件需要有对工件确保足够的精度，好的耐磨性，适合的工艺性和强度保证不变形等等这些优点[5]。结合这些定位元件的作用及优点，由于定位芯轴能更好地保证相连件的同心，本次定位主要对零件的外平面进行固定定位因此对于平面定位元件主要可选择：可调定位销和支撑销作为本次设计定位的主要元件。3、加紧方案的确定夹紧机构可以通过夹紧工件来保证工件定位位置不改变。一种结构简单的夹紧动力装置，对于大生产量的配流盘零件来说是很重要的。选用制作简单又广泛使用的手动夹紧，能准确定位，安全性高，不会破坏定位，还能确保工件的不变形。本道工序夹具的夹紧元件选用要符合经济性，而且要选择操作简便、结构简单、制造成本低且拆卸装配速度快的夹紧元件，根据本次设计的中小批量其夹具的设计选择可选择手动螺纹夹紧更能符合本次工序设计内容。4、对刀元件的选择铣刀块是一种可以引导工件上铣刀的原件对刀工具。以确定刀位的具体位置，以免在加工过程中不会出错，使其准确到达，确保了加工的精确精度。在铣面设计中，需要考虑工件的外形结构、定位结构和夹紧原件的布置，同时所设计的铣面夹具需要满足易于使用和制造，对于本次设计可选择标准90°对刀块作为设计的对刀元件。为了方便安装，对刀块可以采用圆形对刀块，这种设计便于快速准确地对中刀具。圆形对刀块的几何形状使其在夹具中具有更好的适应性和稳定性，能够简化安装过程，并减少对刀误差。圆形对刀块可以轻松调整到理想位置，确保刀具的对中精度，从而提高加工的一致性和质量，适合各种加工任务中的对刀需求。4.2切削力和夹紧力计算4.2.1切削力计算刀具：直柄立式铣刀计算公式可查阅设计手册具体如下：式中：、、、、、、代入参数后：因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内，安全系数：式中：为基本安全系数1.2为加工性质系数1.1为刀具钝化系数1.1为断续切削系数1.1代入参数可得：切削力的计算结果为：4.2.2夹紧力计算由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。根据设计手册对于参数取，，螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献[5]可查得：，，，，其中：，螺旋夹紧力：由机械工艺学设计手册：原动力计算公式即：由上述计算易得：由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。4.3误差分析与计算4.3.1定位误差介绍夹具误差分析是零件的加工非常重要，其能够在理论上首先对共件的机械夹具的精度和性能进行分析计算，依次验证所设计的夹具在设计、制造、安装以及在实际使用中能够产生的误差影响。夹具误差包括夹具零件之间的配合精度、夹紧力的分布不均、夹具的稳定性、工件在夹具安装过程中的误差等。通过详细的夹具误差分析，使得设计人员能够验证所设计的夹具能否满足内容需求，改进夹具设计和制造工艺，从而提高夹具的性能，确保工件的准确定位和稳定夹持，最终有助于提高生产效率和产品质量。4.3.2定位误差计算该夹具以一个平面一个心轴和和1个挡销定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。查阅机械工艺设计手册可得：夹紧误差：其中接触变形位移值：磨损造成的加工误差：通常不超过夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.4夹具体的设计夹具体的作用是对所设计的夹具其他元件进行固定、支撑和定位工件的装置。夹具体的设计需要考虑所安装的工件的形状、尺寸和材料，以确保稳固的夹持，并且要满足生产或加工过程的需求，此外还需要要考虑夹具的结构、夹持力的分布、夹持方式（如机械夹紧、气动夹紧或液压夹紧等）以及自身的可调的方便性和使用过程中的快捷性。此外对于夹具体的设计需要考虑所选材料的成本性和经济性，以保证所设计的零部件能够使得产品具有更强的竞争力。4.5机床夹具设计4.5.1夹具安装方式铣床夹具与铣床工作台的连接通常通过T型槽和螺栓实现。工作台表面配有标准的T型槽，夹具的底部通过螺栓或专用夹紧装置与这些T型槽连接。操作时，将螺栓头部滑入T型槽中，并通过拧紧螺母或其他紧固件，牢固地将夹具固定在工作台上，以确保加工过程中的稳定性和精度。这种连接方式既可靠又便于调整夹具位置，适应不同的加工需求。4.5.2夹具排屑方式在零件铣面过程中，产生的加工碎屑通常通过切削液的冲洗作用或切削区域的排屑装置自动排出。切削液不仅能降低刀具与工件的摩擦，减少热量产生，还能帮助将碎屑从加工区域冲走。对于较大体积的碎屑，可采用空气喷吹或冷却液的高压冲洗来进行清理。此外，铣床一般配备排屑槽或排屑输送带，将加工过程中产生的碎屑集中收集，定期进行人工清理，确保工作区域的干净与安全，防止碎屑干扰加工精度。4.5.3夹具重要零件加工铣床夹具的关键工作部件设计旨在确保加工精度，其主要组成包括：夹紧装置、定位元件、导向装置和支撑结构。定位元件通常采用V型块，支撑元件A型定位块等，确保工件在加工过程中的位置精度，这些部件的外形多为圆柱或矩形，要求具有高精度的配合公差（例如H7/g6或H6/f7）以减少定位误差。夹紧装置通过螺栓或液压装置提供可靠的夹紧力，防止工件移动，夹紧力均匀分布以避免变形。导向装置定位键确保夹具和铣床之间的精确对准，配合公差选择应兼顾刚性和精度。支撑结构则提供稳固的基础，通常设计为平面或支撑柱，要求具有较高的平行度和平面度公差，以避免夹具和工件之间的相对运动，保证加工精度。4.5.4夹具使用说明机床启动：启动铣床，确保切削速度和进给量符合工艺要求。对刀操作：利用对刀块确定铣刀位置，对刀块表面距离铣刀调整至偏差不超过0.01mm，采用试切法校验刀具和工件的相对位置。装夹工件：将工件放置于夹具的定位元件中，确保工件与定位销配合紧密无间隙，使用压板或夹紧机构将工件夹紧，确保工件在加工过程中不移动。加工操作：确认所有设置无误后，进行铣削加工，实时监控加工情况，确保夹具和工件的稳定性。清理碎屑：加工过程中定期用切削液或压缩空气清理碎屑，避免碎屑堆积影响加工精度。图4-1装配图总结零件工艺分析和夹具设计在制造领域具有至关重要的作用，其重要性体现在以下几个方面：提高生产效率：零件工艺分析可以不断优化加工方法、加工工艺，从而提高生产效率，减少生产周期，降低制造成本；保证产品质量：通过深入分析零件的特性和加工要求，可以确保产品的质量和精度，减少缺陷和废品率。降低生产成本：通过零件工艺分析和夹具设计可以帮助制造商减少生产流程，降低对材料和能源的使用消耗，从而降低制造成本，并且能够提高加工过程的操作人员操作使用的安全性，为了完成以上内容本次设计的具体工作如下：1、根据零件外形尺寸，对零件进行工艺分析，从而选定相应的加工基准进而确定出相应的零件加工尺寸，并根据工艺路线制定原则确定出相应的加工工艺路线；2、对工艺中主要的工序进行切削用量、切削工时的计算，并完成相应的工序卡的填写；3、针对工艺路线中的特定工序完成相应夹具的设计，对夹具分析依次完成相应的切削力、夹紧力的相关计算；4、完成相应夹具装配图、零件图的设计计算；通过以上内容最终完成零件的工艺分析以及相应夹具的设计，并通过整理完成相关说明书的编写，比采用计算机图形设计辅助软件CAD和三维绘图软件对所设计的尺寸进行图纸绘制最终完成本次设计内容。致谢大学四年的生