某壳体零件加工工艺规程及夹具设计.doc

密 级学 号B1002系 别机电信息系题目：某壳体零件加工工艺规程及夹具设计学生姓名：指导教师：学科专业：机械设计制造及其自动化学科类别：工 学2014年06月毕业设计（论文）任务书系 别 机电信息系专业 机械设计制造及其自动化 班B100201姓名 学号 1.毕业设计（论文）题目： 某壳体零件加工工艺规程及夹具设计 2.题目背景和意义：机械制造工艺对产品的质量控制起着重要作用，夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。工件的工艺分析及夹具设计是工艺工程师必备的专业素质，本课题的目的是通过完成毕业设计，使学生掌握机械加工的流程，对培养学生尽早成为合格工艺工程师具有重要的实践意义。 3.设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）：（1）查阅与本课题相关的文献资料（至少23篇外文）。（2）对零件图进行工艺分析，绘制零件的二维和三维图。（3）确定毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图。（4）拟定零件的加工工艺规程，确定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，定位基准和装夹方式等。（5）填写机械加工工艺过程卡片、工序卡片。（6）设计指定1-2个工序的机床夹具，有定位分析（自由度）、夹具的定位误差计算等；（7）绘制各夹具的装配图；要求各夹具设计合理，符合工程实际；（8）撰写设计说明书。 主要技术指标：年产量5000件/年。 各零件的具体参数见所给参考图纸。 4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：1-3周 明确设计要求，查阅文献，收集相关资料，进行零件图的三维造型设计，撰写开题报告 4-6 周 完成外文翻译；进行工艺规程方案设计 7-8周 填写工艺文件，完成中期答辩 9-10周 各夹具的设计计算，定位分析，设计中存在的问题。 11-12周 绘制各夹具的三维装配图、部分零件工程图。 13-14周 编写设计说明书，总体修改。15周：答辩 设计地点为学校 5.毕业设计（论文）的工作量要求 说明书两万字 图纸若干张 实验（时数）*或实习（天数）： 设计时间15周 图纸（幅面和张数）*：零件图若干张，工艺卡片一套， 夹具装配图A2 2张 其他要求：参考文献不少于15篇（其中外文不少于3篇），外文翻译3000字以上，外文原文必须是 PDF格式。 指导教师签名： 年 月 日 学生签名： 年 月 日 系主任审批： 年 月 日某壳体零件加工工艺规程及夹具设计摘 要本设计是一种壳体的工艺设计和夹具设计。该零件是一种支承和包容传动机构的壳体零件。设计中先进行零件的结构和工艺分析，确定粗基准和精基准以及零件的加工余量与毛坯的尺寸，得出零件的加工工艺过程，接着再计算各工序的切削用量以及工时。除此之外，还设计了一套专用车床夹具和专用钻床夹具。首先确定合适的定位基准，设计夹具体，再选择定位元件、夹紧元件等部件。然后计算出定位误差、夹紧力以及切削力，分析夹具的合理性，确保夹具可以安全的工作。关键词：壳体；工艺分析；车床夹具；钻床夹具；IIProcess Planning and Fixture Design of The Shell PartsAbstractThis design is a process design and fixture design of the shell. This section is a shell of supporting and embracing transmission mechanism. In the design, it should first process the structural and industrial analysis of the section, and then determine the coarse benchmark, fine benchmark, machining allowance and blank size of the section to obtain the process of the parts making. After that it calculated the cutting dosages of every process and the production time.In addition, this design involved a set of special milling fixture and a set of special drill press fixture. First, it identified the appropriate locating datum, chose clip specific. Then it chose positioning components, clamping component, and so on. It should also calculate the positioning error, clamping force, cutting force and then analyze the rationality of the fixture to ensure that the fixture can work safely.Key Words: Shell; Process analysis; The lathe fixture; Drill jig;II目 录1 绪论11.1课题的提出原因11.2课题的主要内容11.3课题的构思21.4本人所完成的工作量22 零件的工艺设计32.1 零件的功用及工艺分析32.1.1 零件的功用32.1.2 零件的工艺分析42.2 工艺规程的设计52.2.1 确定生产类型52.2.2 确定毛坯制造形式52.2.3 基准的选择52.2.4 工序的合理组合62.2.5 制造工艺路线72.3机械加工余量及毛坯的尺寸确定82.4确定切削用量及基本工时92.4.1工序4切削用量及基本工时的确定92.4.2工序5切削用量及基本工时的确定102.4.3工序6切削用量及基本工时的确定122.4.4工序7切削用量及基本工时的确定122.4.5工序8切削用量及基本工时的确定132.4.6工序10切削用量及基本工时的确定162.4.7工序11切削用量及基本工时的确定162.4.8工序12切削用量及基本工时的确定162.4.9工序13切削用量及基本工时的确定163 加工设备与工艺装备选择173.1选择机床173.2选择夹具173.3选择刀具174 零件的夹具设计194.1机床夹具设计194.1.1车床夹具的主要类型194.1.2车床夹具设计要点194.1.3壳体零件的专用夹具总体设计204.2定位基准的选择204.3切削力及夹紧力的计算214.4夹具结构及定位误差的分析224.5夹具的截图224.5.1铣削夹具的截图224.5.2钻孔夹具的截图245 总结25参考文献26IV致谢27毕业设计（论文）知识产权声明28毕业设计（论文）独创性声明291 绪论1 绪论1.1课题的提出原因机械制造工艺对产品的质量控制起着重要作用，夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置1，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。工件的工艺分析及夹具设计是工艺工程师必备的专业素质，本课题的目的是通过完成毕业设计，使学生掌握机械加工的流程，对培养学生尽早成为合格工艺工程师具有重要的实践意义。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备2。机床夹具在机械加工中起着重要的作用，所以应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用：保证工件的加工精度，稳定产品质量；提高劳动生产率和降低加工成本；改善工人劳动条件；在流水线生产中，便于平衡生产节拍3。机床夹具分类：a. 专用夹具：专用夹具是针对某一种工作的一定工序而专门设计的。因为不需要考虑通用性，所以夹具可以设计得结构紧凑、操作方便。因此，此类夹具可以保证较高的加工精度和劳动生产率，但这类夹具的专用性很强，并且设计和制造周期较长4，制造费用也较高。b. 可调式夹具：它的特点是加工完一种零件后，通过调整或更换夹具中的个别元件，即可加工形状相似、尺寸和加工相似的多种零件。c. 专门化拼装夹具：专门化拼装夹具是针对其工件的特定工序加工要求由实现制造好的通用性较强的标准化元件和部件拼装组成。从这个特点来看，这类夹具具有很大的通用性，但同时又是为某一种特定工序而专门拼装的夹具5，因此这类夹具又具有专门夹具的优点。d. 自动化生产用夹具：自动化生产用夹具主要是自动线上所使用的夹具。基本上分为两类：一类是固定式夹具；一类是随行夹具。1.2课题的主要内容（1）查阅与本课题相关的文献资料（至少23篇外文）（2）对零件图进行工艺分析，绘制零件的二维和三维图。（3）确定毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图。31西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）（4）拟定零件的加工工艺规程，确定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，定位基准和装夹方式等。（5）填写机械加工工艺过程卡片、工序卡片。（6）设计指定1-2个工序的机床夹具，有定位分析（自由度）、夹具的定位误差计算等。（7）绘制各夹具的装配图；要求各夹具设计合理，符合工程实际。（8）撰写设计说明书1.3课题的构思在做铣夹具和钻夹具的过程中，首先要分析壳体零件图及加工的技术要求，其次考虑毛坯的选择，再者要考虑制定机械加工工艺过程中一些关键问题，像基准的选择、零件表面加工方法的选择、加工顺序的安排和组合、加工路线的拟定等等都需要了解大量的资料后精心加以选择和确定，最后结合实际情况设计出方便实用且经济的夹具。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）1.4本人所完成的工作量壳体零件的三维造型及零件图，以及工序过程卡，一套钻夹具装配图及零件图，一套铣夹具装配图及零件图，全部零件的三维造型图及装配图。2 零件的加工设计2 零件的工艺设计2.1 零件的功用及工艺分析2.1.1 零件的功用题目所给的零件是壳体零件，即某种产品的外壳，主要作用是用来支承、包容、保护运动零件或其他零件，也起定位和密封作用6，其三维形状以及零件图如下：三维模型如下：图2.1 三维模型图二维零件图如图2.2所示。 零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件结构比较复杂。2.1.2零件的工艺分析在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件就构成了一个完整的系统，称之为机械加工工艺系统7。图 2.2 所示壳体较为复杂，主要由上部的本体、下部的安装底板以及左面的凸块组成。 除了凸块外，本体及底板基本上是回转体。顶部有30H7的通孔，12的盲孔和M6的螺孔；底部有48H7与本体上30H7通孔相连接的台阶孔，底板上还锪平4-16的安装孔4-7。 结合主、俯、左3个视图看，左侧为带凹槽T形凸块，在凹槽的左端面上有12、8的阶梯孔，与顶部12的圆柱孔相通；在这个台阶孔的上方和下方，分别有一个螺孔M6。 在凸块前方的圆柱形凸缘（从外径30可以看出）上，有20、12的阶梯孔，向后与顶部12的圆柱孔贯通通。从采用局部剖视的左视图和C向视图可看出：顶部有6个安装孔7，并在它们的下端分别平成14的平面。再看表面粗糙度，除主要的圆柱孔30H7、48H7为Ra6.3外，加工面大部分为Ra25,少数是Ra12.5；其余的仍为铸件表面。由此可见，该零件对表面粗糙度要求不高。通过以上分析得出：零件的加工要素较多，合理的加工工艺规程和夹具设计是提高加工效率，保证加工质量的关键。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）图2.2 壳体零件图 2.2 工艺规程的设计2.2.1 确定生产类型a. 确定生产纲领：机械产品在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为该产品的生产纲领。机械产品的生产纲领除了该产品在计划期内的产量以外，还应包括一定的备品率和平均废品率，其计算公式为2.1。N=Qn（1+a%）（1+b%） （2.1）式中：N零件的年产量（件/年）；Q产品的年产量（台/年）；n每台产品中该零件的数量（件/台）；a%该零件的备品率（备品百分率）；b%该零件的废品率由生产任务得：Q=8000, n=1，a%=5%，b%=1%代入公式计算，N=Qn（1+a%）（1+b%）=10605b. 确定生产类型：壳体生产纲领为10605件，属于大批量生产。2.2.2确定毛坯的制造形式零件毛坯的材料选择ZL1028，壳体类零件毛坯制造方法和箱体类零件类似，一种是采用铸造成型，另一种是采用焊接成型。由于壳体和箱体类零件形状不规则9，总体来说较为复杂，而简单铝硅合金ZL102具有成型容易，可加工性良好，并且可用来铸造各种形状复杂、薄壁的压铸件。考虑到加工成本、时间等经济效益，选用砂型机器造型。2.2.3基准的选择选择工件的定位基准，实际上是确定工件的定位基面。定位基准是加工中使工件在夹具上占有正确位置所采用的基准10。它的选择不仅影响着加工精度，而且与加工工序的确定是密切相关的。根据选定的基面加工与否，又将定位基准分为粗基准和精基准。在起始工序中，只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准11。用加工过的表面作为定位基准，则称为精基准。在选择定位基准时，是从保证精度要求出发的，因此分析定位基准选择的顺序就应为精基准到粗基准。a. 粗基准的选择选择的原则是：(1) 非加工表面原则(2) 加工余量最小原则(3) 重要表面原则(4) 不重复使用原则(5) 便于装夹原则选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面（作为粗基准的非加工面）的位置关系具有重要影响。根据以上的原则，选择壳体零件毛坯的下表面作为粗基准。这样加工好的上下底面可作为零件加工的精基准。同时可以把30mm毛坯孔作为零件加工的粗基准。b. 精基准的选择选择的原则是：(1) 基准重合原则(2) 基准统一原则(3) 自为基准原则(4) 互为基准原则(5) 便于装夹原则选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。精基准选择该壳体零件的上下底面既是装配基准，又是设计基准，用它作精基准能使加工遵循基准重合的原则，实现了零件的良好定位方式，其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了基准统一的原则。此外，上下面的面积相对比较大，定位比较稳定，夹紧方案比较简单、可靠，并且操作起来也比较方便。2.2.4工序的合理组合工序是组成机械加工工艺过程的基本单元，一个工序是指一个（或一组）工人，在一台机床上（或一个工作地点），对同一工件（或同时对几个工件）所连续完成的那一部分工艺过程。制订机械加工工艺过程，必须确定该工件要经过几道工序以及工序进行的先后顺序。确定基准以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：a. 工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。b. 工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，为简化生产管理，多将工序适当集中。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。2.2.5制定工艺路线加工工艺路线制定的原则是：在保证产品质量的前提下，尽量提高生产效率和降低成本，并且能够充分利用现有的生产条件。制订工艺路线的出发点，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。根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将A面和30H7孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，其他孔和次要纹孔等次要表面放在最后加工。在确定生产类型为大批量生产的情况下，选择车削中心等工序高度集中设备，可大大提高生产效率。以下便是该零件的加工工艺路线：a. 工艺路线方案一工序1 制模铸造工序2 清刷内腔工序3 时效处理工序4 粗铣壳体底面工序5 粗铣壳体顶面，精铣壳体底面至高度80mm工序6 粗镗孔30mm,粗镗孔48mm，并分别精镗，将孔两端倒角工序7 钻孔67mm并扩至10mm、钻12mm孔、钻M6-7H螺纹孔，并攻丝工序8 钻底座47mm孔工序9 铣47mm孔的端面工序10 粗铣图中凹槽5mm28mm，精铣至图中尺寸工序11 钻孔8mm，并扩孔至12mm，钻螺纹孔2M6-7H，并攻丝工序12 铣30mm的端面工序13 钻孔12mm，并扩孔至20mm工序14 检验工序15 入库b. 工艺路线方案二工序1 制模铸造工序2 清刷内腔工序3 时效处理工序4 粗铣壳体底面工序5 粗铣壳体顶面，精铣壳体底面至高度80mm工序6 钻孔67mm并扩至10mm、钻12mm孔、钻M6-7H螺纹孔，并攻丝工序7 粗镗孔30mm,粗镗孔48mm，并分别精镗，将孔两端倒角工序8 铣30mm的端面工序9 钻孔12mm，并扩孔至20mm工序10 钻底座47mm孔工序11 铣47mm孔的端面工序12 粗铣图中凹槽5mm28mm，精铣至图中尺寸工序13 钻孔8mm，并扩孔至12mm，钻螺纹孔2M6-7H，并攻丝工序14 检验工序15 入库根据加工工艺路线的原则在保证产品质量的前提下，尽量提高生产效率和降低成本，并且能够充分利用现有的生产条件确定方案一比较好，故选则方案一为此零件的加工工艺路线。方案如下；工序1 制模铸造工序2 清刷内腔工序3 时效处理工序4 粗铣壳体底面工序5 粗铣壳体顶面，精铣壳体底面至高度80mm工序6 粗镗孔30mm,粗镗孔48mm，并分别精镗，将孔两端倒角工序7 钻孔67mm并扩至10mm、钻12mm孔、钻M6-7H螺纹孔，并攻丝工序8 钻底座47mm孔工序9 铣47mm孔的端面工序10 粗铣图中凹槽5mm28mm，精铣至图中尺寸工序11 钻孔8mm，并扩孔至12mm，钻螺纹孔2M6-7H，并攻丝工序12 铣30mm的端面工序13 钻孔12mm，并扩孔至20mm工序14 检验工序15 入库以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。2.3机械加工余量及毛坯的尺寸确定加工余量是指加工过程中从加工表面所切去的金属层厚度。加工余量有工序余量和加工总余量之分，工序余量是指某一工序所切去的金属层厚度；加工总余量是指某加工表面上切去的金属层总厚度。（1） 粗铣各表面的加工余量：由机械制造技术基础课程设计指导教程表235平面的加工余量，及考虑在铸造过程中，表面会产生气泡等部分，因此，加工余量得留大点。从而得出粗铣上下表面的加工余量为3mm，粗铣30mm圆柱端面至中心孔的距离加工余量为3.5mm。（2） 加工30mm孔的加工余量：查机械制造工艺设计简明手册表2.3-10得镗孔的加工余量为3mm。（3） 加工48mm孔的加工余量：查机械制造工艺设计简明手册表2.3-10得镗孔的加工余量为3mm。由上各个加工余量确定零件的铸件尺寸如表2.1所示 。表2.1 机械加工余量加工表面基本尺寸/mm加工余量等级加工余量/mm说明底面距上顶面的距离80G3侧面，双侧加工30mm孔30H3双侧加工48mm孔48H3双侧加工30mm圆柱端面至中心孔的距离36G3.5侧面，单侧加工2.4确定切削用量及基本工时2.4.1 工序4切削用量的计算以及基本工时的确定工序4：粗铣壳体的底面 a. 选择刀具铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任选取12。查（切削用量手册第五章表1及表9），采用标准镶齿圆柱铣刀，故齿数Z=8；铣刀几何形状（切削用量手册第五章表2）：n=15,0=12。b. 选择切削用量(1) 决定铣削宽度ae由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则 ae=h=1.5mm;(2) 决定没齿进给量af根据X62W型铣床说明书（切削用量手册第六章，常见铣床的技术资料，表24），其功率为7kW，中等系统刚度，则af=0.120.20mm/z，现取af=0.20mm/z。(3) 决定切削速度v和没秒进给量vf根据表9（切削用量手册第五章），当d0=84mm，z=8mm，ap=41130mm，ae=1.5mm，af0.24mm/z时，vt=0.32m/s，nt=1.03r/s，vft=1.73mm/s。各修正系数为：kMv=kMn=kMv=0.69 ksv=ksn=ksvf=0.8故 v=vtkv=0.320.690.8=0.18m/s； n=ntkn=1.030.690.8=0.52r/s; vf=vftkv=1.730.690.8=0.95mm/s。根据X62W型铣床说明书，选择nc=0.625r/s，vfc=1.0mm/s。因此实际切削速度和没齿进给量为： mm/s c. 计算基本工时由得式中L=l1+l2+l3，由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，可得出的行程L=l1+l2+l3=103mm，故2.4.2 工序5切削用量的计算以及基本工时的确定 工序5：粗铣壳体顶面，精铣壳体底面至高度80mma. 选择刀具铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任选取。查（切削用量手册第五章表1及表9），采用标准镶齿圆柱铣刀，故齿数Z=8；铣刀几何形状（切削用量手册第五章表2）：n=15,0=12。b. 选择切削用量(1) 决定铣削宽度ae由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则 ae=h=1.0mm;(2) 决定没齿进给量af根据X62W型铣床说明书（切削用量手册第六章，常见铣床的技术资料，表24），其功率为7kW，中等系统刚度，则af=0.120.20mm/z，现取af=0.15mm/z.(3) 决定切削速度v和每秒进给量vf根据表9（切削用量手册第五章），当d0=90mm，z=8mm，ap=41130mm，ae=3mm，af0.24mm/z时，vt=0.30m/s，nt=1.02r/s，vft=1.50mm/s。各修正系数为：kMv=kMn=kMv=0.69 ksv=ksn=ksvf=0.8故 v=vtkv=0.300.690.8=0.17m/s； n=ntkn=1.020.690.8=0.56r/s; vf=vftkv=1.500.690.8=0.83mm/s。根据X62W型铣床说明书，选择nc=0.625r/s，vfc=1.0mm/s。因此实际切削速度和没齿进给量为： c. 计算基本工时由得式中L=l1+l2+l3，由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，可得出的行程L=l1+l2+l3=108mm，故2.4.3工序6切削用量的计算以及基本工时的确定工序6：粗镗孔30mm,粗镗孔48mm，并分别精镗，将孔两端倒角a. 选择机床 选用T740金刚镗床。b. 将30mm孔粗镗孔至31.2mm，单边余量Z=0.6mm，三次镗去全部余量， ，进给量f=0.2mm/r。将48mm孔粗镗孔至49.2mm，单边余量Z=0.6mm，三次镗去全部余量，进给量f=0.2mm/r。根据有关手册，确定金刚镗床的切削速度为v=100m/min，则： 由于T740金刚镗床主轴转速为无级调速，故以上转速可以作为加工时使用的转速。c. 计算切削工时：2.4.4 工序7切削用量的计算以及基本工时的确定 工序7：钻孔67mm并扩至10mm、钻12mm孔、钻M6-7H螺纹孔，并攻丝a. 选择钻头选择高速钢麻花钻头，其直径d0=7mm。钻头的几何形状为（查切削用量手册第三章表1及表二）：双锥修磨横刃，=30，2=118，21=70，b1=3.5mm，a0=12，=55，b=2mm，l=4mm。b. 选择切削用量(1) 决定进给量f1）按加工要求决定进给量：根据表5（查切削用量手册第三章）当加工要求为7级精度，钢的强度b0.784GPa，d0=15mm时，f=0.350.43mm/r。由于l/d=1/7=0.1，故应乘孔深系数klf=0.95，则f=(0.350.43) 0.95=0.330.41mm/r2）按钻头强度决定进给量：根据表7（查切削用量手册第三章），当b=0.628GPa,d0=7mm，钻头强度允许的进给量f=1.11mm/r。3）按机床进给机构决定进给量：根据表8（查切削用量手册第三章），当b0.628GPa，d020.5mm，机床进给机构允许的轴向力为8330N时，进给量为0.53mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.350.43mm/r，根据Z535机床说明书，选择f=0.36mm/r。由于加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。（2）决定切削速度由表10及11（查切削用量手册第三章），查得vi=0.46m/s。切削速度的修正系数为：kTv=1.0，kcv=1.0，klv=0.85，ktv=1.0，则 2.4.5 工序8切削用量的计算以及基本工时的确定 工序8：钻底座47mm孔a. 选择钻头选择高速钢麻花钻头，其直径d0=7mm。钻头的几何形状为（查切削用量手册第三章表1及表二）：双锥修磨横刃，=30，2=118，21=70，b1=3.5mm，a0=12，=55，b=2mm，l=4mm。 b. 选择切削用量(1) 决定进给量f1) 按加工要求决定进给量：根据表5（查切削用量手册第三章）当加工要求为7级精度，钢的强度b0.784GPa，d0=15mm时，f=0.350.43mm/r。由于l/d=1/7=0.1，故应乘孔深系数klf=0.95，则f=(0.350.43) 0.95=0.330.41mm/r2) 按钻头强度决定进给量：根据表7（查切削用量手册第三章），当b=0.628GPa,d0=7mm，钻头强度允许的进给量f=1.11mm/r。3) 按机床进给机构决定进给量：根据表8（查切削用量手册第三章），当b0.628GPa，d020.5mm，机床进给机构允许的轴向力为8330N时，进给量为0.53mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.350.43mm/r，根据Z535机床说明书，选择f=0.36mm/r。由于加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。(2) 决定切削速度由表10及11（查切削用量手册第三章），查得vi=0.46m/s。切削速度的修正系数为：kTv=1.0，kcv=1.0，klv=0.85，ktv=1.0，则 c. 计算基本工时 式中L=l1+l2+l3，l1=8mm，l2=3mm，l3=2mm，则2.4.6 工序10切削用量的计算以及基本工时的确定 工序10：粗铣图中凹槽5mm28mm，精铣至图中尺寸 a. 刀具的选择 刀具的选择有工艺手册选用高速钢面铣刀b. 确定切削用量 铣削深度，走到次数3次 n=300r/min、（切削用量简明手册表3.30） c. 计算基本工时2.4.7 工序11切削用量的计算以及基本工时的确定 工序11：钻孔8mm，并扩孔至12mm，钻螺纹孔2M6-7H，并攻丝a. 刀具的选择 刀具的选择有工艺手册选用高速钢麻花钻b. 确定切削用量 n=392r/min、f=0.13mm/min（切削用量简明手册表3.30） 、c. 计算基本工时2.4.8 工序12切削用量的计算以及基本工时的确定 工序12：铣30mm的端面a. 刀具的选择 与工序4的刀具一样采用标准镶齿圆柱铣刀b. 确定切削用量 nc=0.625r/s，vfc=1.0mm/s 2.4.9 工序13切削用量的计算以及基本工时的确定 工序13：钻孔12mm，并扩孔至20mma. 刀具的选择 与工序7的刀具一样选择高速钢麻花钻头b. 确定切削用量f=0.36mm/r、v=0.3m/s3 加工设备与工艺装备选择3 加工设备与工艺装备选择3.1选择机床机床的选择首先决定于现有的生产条件，应根据确定的加工方法选择正确的机床设备，机床设备选择的合理与否不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本13。在确定机床设备类型后，选择的尺寸规格应与工件的尺寸相适应，精度等级应与本工序加工要求相适应，电动机的功率与本工序加工所需功率相适应，机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。如需要增加新设备时，首先应立足于国内，必须进口时，须经充分论证，多方对比，合理的分析其经济性，不能盲目引进。如果没有现成的设备可供选择时，可以考虑采用自制专用机床。可根据工序加工要求提出机床设计任务书，应附有与该工序加工有关的一切必要数据资料，包括工序尺寸公差及技术条件，工件的装夹方式，工序加工所用切削量、工时定额、切削力、切削功率以及机床的总体布置形式等。在壳体的加工过程中，为了提高生产率将大量使用专用机床，如钻孔、镗孔工序中会用到专用钻床和专用镗床。在铣端面、倒角和攻丝工序中会用到通用机床。通用机床是在机械加工工艺人员手册上查找，具体机床的选用见后面的加工工艺过程卡。3.2选择夹具机床夹具是在切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将工件牢固地夹紧的一种工艺装备。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工精度；提高加工效率；减轻劳动强度；充分发挥和扩大机床的工艺性能。夹具的种类很多，按夹具的应用范围分类，可分为通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具；按夹具上的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具和真空夹具14等。在单件、小批量生产时，应尽可能采用通用夹具。为提高生产率，在条件允许时也可采用组合夹具。中批以上生产时，应采用专用夹具，以提高生产效率，夹具的精度应与工序的加工精度相适应。3.3选择刀具刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度和表面粗糙度、生产率及经济性等，在选择时一般尽可能采用标准刀具，必要时可采用高生产率的复合刀具和其它一些专用刀具。最终传动箱壳体的加工基本都采用标准刀具, 可以在机械加工工艺手册上查到。铣平面时大都采用镶齿套式面铣刀，铣面时用数控铣床加工，选用直柄立式铣刀。镗刀则根据孔的大小不同分别选取。钻孔时大都选用锥柄麻花钻，这种钻头有足够的强度，排屑容易。对于刀具的材料，常用的刀具材料有碳素工具钢、高速钢、硬质合金。其中碳素工具钢指含碳的质量分数在0.65%1.35% 的优质钢碳钢15。常用的牌号有西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）T8A、T10A和T12A等，其中以T12A用的最多，淬火后硬度可达（5864）HRC，红硬性达250300C左右，允许的切削速度Vc=510m/min，所以一般用于制造手用和切削速度很低得工具，如锉刀、手用锯条、丝锥和板牙等。而高速钢是在高碳钢中加入较多的合金元素W、Gr、V、Mo等与C生成碳化物制得的。加入合金元素后，细化了晶粒，提高了合金的硬度。所以一般高速钢的淬火硬度可达（6367）HRC，红硬性可达550650.允许的切削速度Vc可比合金工具钢提高12倍。它具有较高的强度，在所有刀具材料中它的抗弯强度和冲击韧度最高，是制造各种刃型复杂刀具的主要材料。而硬质合金的耐热性比高速钢高得多，约在8001000C，允许的切削速度约是高速钢的410倍。硬度很高，但它的抗弯强度16为1.11.5GPa，只是高速钢的一半，冲击韧度不足高速钢的1/251/10.由于它的耐热性与耐磨性好，因而在刃型不太复杂的刀具上的应用日益增多，如车刀，铣刀，镗刀，小尺寸钻头，丝锥等刀具上。综上所述，端面套式面铣刀材料选择硬质合金，加工孔用的麻花钻、扩孔钻、丝锥都采用高速钢材料。具体刀具型号及规格见后面的加工工艺过程表格。4 零件的夹具设计4 零件的夹具设计4.1机床夹具设计机床夹具是机械加工工艺系统的重要组成部分，是机械制造中的一项重要工艺装备。工件在机床上进行加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置17，完成这一功能的辅助装置称为机床夹具。机床夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、生产率和生产成本以及工人的劳动强度等。因此机床夹具设计是机械加工工艺装备中的一项重要工作。车床夹具主要用于零件的旋转表面以及端面。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。4.1.1车床夹具的主要类型a. 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多，有通用的三爪卡盘、四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动。定心式车床夹具：在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。角铁式车床夹具：在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具18。花盘式车床夹具：这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。b. 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件，常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以壳体零件在车床上加工用专用夹具。4.1.2车床夹具的设计要点a. 定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）定位装置的结构和布置必须保证这一点。当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动19。因此， 紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。b. 夹具找正基准的设置为保证车床夹具的安装精度，安装时应对夹具的限制基面仔细找正。若限为基面偏离回转中心，则应在夹具体上专门制一个孔（或外圆）作为找正基面，使该面与机床主轴同轴，同时它也作为夹具设计、装配和测量基准。为保证加工精度，车床夹具的设计中心与主轴回转中心的同轴度应控制在0.01mm之内，限制端面对主轴回转中心的跳动量也不应大于0.01mm。c. 定位元件的设计在车床上加工回转表面，要求工件加工面的轴线必须和车床主轴的旋线重合20。夹具上定位元件的结构设计与布置，必须保证工件的定位基面、加工面和机床主轴三者的轴线重合。特别对于如支座、壳体等工件，由于其被加工回转表面与工序基准之间有尺寸或相互位置精度要求，因此应以机床夹具的回转轴线为基准来确定夹具定位工作表面的位置。4.1.3壳体零件的专用夹具的总体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。设计第10道工序铣凹槽5mm28mm 和第13道工序中钻12mm孔的专用钻夹具，12mm孔的专用钻夹具设计的关键点在于加工的孔不在30mm的孔的中心线上，而是有一定的偏心距，加工时在切削力的作用下，工件会发生偏移，从而造成加工孔的精度得不到保证。通过反复设计和试加工，在夹具体上添加撑板固定在5mm28mm凹槽处可有效避免此问题。4.2定位基准的选择粗基准的选择通过分析选择壳体零件毛坯的下表面作为粗基准。这样加工好的上下底面可作为零件加工的精基准。同时可以把30mm毛坯孔作为零件加工的粗基准 。精基准的选择该壳体零件的上下底面既是装配基准，又是设计基准，用它作精基准能使加工遵循基准重合的原则，实现了零件的良好定位方式，其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了基准统一的原则。此外，上下面的面积相对比较大，定位比较稳定，夹紧方案比较简单、可靠，并且操作起来也比较方便。4.3切削力及夹紧力的计算金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切削所需的力，称为切削力。切削力来源于以下三个方面1）克服被加工材料弹性变形的抗力。2）克服被加工材料塑性变形的抗力。3）克服切削与前面的摩擦力和刀具后面与过渡表面和已加工表面之间的摩擦力21。 a. 铣削切削力的