机械制造技术课程设计-底板座架加工工艺及镗36孔夹具设计

PAGE宁课程设计(论文)底板座架加工工艺及镗36孔夹具设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日摘要本设计是基于底板座架零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。底板座架零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。基准选择以底板座架的输入轴和输出轴的孔作为粗基准，以端面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以孔系定位加工出端平面，再以端平面与孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用端平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工过程均选用通用机床。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁，因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工，能够满足设计要求。关键词：底板座架类零件；工艺；夹具；ABSTRACTThedesignisbasedonthebodypartsoftheprocessingorderoftheprocessesandsomespecialfixturedesign.Bodypartsofthemainplaneofthesurfaceandporesystem.Ingeneral,theplaneguaranteeprocessingprecisionthanthatofholesmachiningprecisioneasy.Therefore,thisdesignfollowsthesurfaceafterthefirstholeprinciple.Planewithholesandtheprocessingclearlydividedintoroughingandfinishingstagesofholestoensuremachiningaccuracy.Datumselectionboxinputshaftandtheoutputshaftofthesupportingholeasaroughbenchmark,withtopwithtwoholesasaprecisiontechnologyreference.Mainprocessesarrangementstosupportholesforpositioningandprocessingthetopplane,andthenthetopplaneandthesupportingholelocationholeprocessingtechnology.Inadditiontothefollow-upprocessesindividualprocessesaremadeofthetopplaneandtechnologicalholelocationholeandplaneprocessing.Supportedholeprocessingusingthemethodofcoordinateboring.Thewholeprocessofprocessingmachinecombinationswereselected.Selectionofspecialfixturefixture,clampingmeansmorechoiceofpneumaticclamping,clampingreliable,institutionscannotbelocked,sotheproductionefficiencyishigh,suitableforlargebatch,lineprocessing,canmeetthedesignrequirements.Keywords:boxtypepartsprocess;fixture;目录TOC\o"1-3"\u摘要 IIABSTRACT III第1章绪论 2第2章加工工艺规程设计 42.1零件的分析 42.1.1零件的作用 42.2底板座架加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 42.2.1孔和平面的加工顺序 52.2.2孔系加工方案选择 52.3底板座架加工定位基准的选择 62.3.1粗基准的选择 62.3.2精基准的选择 62.4底板座架加工主要工序安排 62.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 102.6确定切削用量及基本工时（机动时间） 11工序14：攻M10螺纹 21第3章加工φ36H7孔夹具设计 223.1研究原始质料 224.2定位、夹紧方案的选择 223.3切削力及夹紧力的计算 223.4误差分析与计算 233.6夹具设计及操作的简要说明 24总结 25参考文献 26致谢 27 第1章绪论底板座架零件是机器或部件的基础零件，它把有关零件联结成一个整体，使这些零件保持正确的相对位置，彼此能协调地工作。因此，壳类零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量，而其决定因素就是如何保证在对壳类零件进行加工时能够获得足够的精度要求，从而转化为机械加工时机床的加工精度，以及夹具是否可靠[1]。夹具是机械制造过程中最常用的一种工艺装备。在机械制造过程中，它装在机床上，使工件相对刀具与机床保待正确的位置，并能承受切削力。夹具的主要作用是保证加工精度、提高劳动生产率、扩大机床的使用范围和保证生产安全，因此，机床夹具在机械制造中占有很重要的地位。采用的机床夹具设计方法设计整体式壳类零件，设计过程可以在简洁、明了的三维操作界面中进行，减少重复绘图工作量。更重要的是最终可以自动生成夹具零件及装配体的三维实体图和二维工程图。这种设计方法不仅可以把夹具设计技术人员从繁杂重复的设计劳动中解脱出来，更可缩短夹具的开发周期，提高其设计制造水平和质量，从而使夹具行业的整体劳动生产率得到提高[6]。计算机辅助机床夹具设计是利用计算机辅助设计CAD技术来完成夹具设计的先进方法。由于夹具种类繁多，结构复杂，其设计过程涉及控制条件多，因此，用于夹具设计的专业软件甚少，目前还没有一种软件系统能够将夹具设计完全数字化。目前，计算机辅助夹具设计一般是采用二维CAD软件进行。采用二维CAD软件进行夹具设计，可以提高设计效率和质量，但是其缺点是设计人员首先要阅读工件二维零件图，了解零件的加工要求，并将二维零件图在头脑中三维实体化；再选择或设计合适的定位、夹紧等元件和装置；接下来将上述结构在头脑中形成夹具三维实体，用二维图表示，完成夹具的设计。在设计过程中，思维要在三维和二维模型中反复转换，最终绘制二维的总装图。由于绘制三维实体效果的装配图难度大，效率低，一般不绘制三维装配图。这对夹具设计质量和效率，以及加工和装配均有不利的影响。3D软件是一个基于特征的参数化实体建模设计工具，该软件完全采用Windows图形用户界面，易学易用。借助3D软件平台，可以创建三维实体模型；编辑零件装配体并进行简单的运动仿真；利用它的动画功能不仅可以检查夹具工作的可行性，还能得到夹具零部件装配和运动过程的动画文件。计算机辅助设计（CAD）的功能在于能协助设计者完成产品设计各阶段的工作。本文针对机床夹具进行计算机辅助设计，借助3D软件平台，将设计时所用标准零件建立实体模型库；对于非标准零件，采用交互方式建模方法直接在设计平台建模并建立非标准模型库。采用二维CAD软件进行设计，它使我们甩掉了图板，解决r使用绘图板带来的诸多弊端。现在，大量三维实体造型软件崛起，如PR0／E、UG、3D、SoIidedge等，推动了设计领域的新革命．由于这些三维软件．不仅仅可创建三维实体模型，还可利用设计出三维模型进行模拟装配和静态干涉检查、机构分析、动态干涉检查、动力学分析、强度分析等，并且与其它软件配合可进行零件的数控加工演示和数控代码的生成。这些功能是以往的二维CAD无法比拟的。结合夹具设计的复杂性、高精度性等特点．采用了易学易懂的3D三维实体造型软件来实现设计过程。采用基于3D的机床夹具设计方法后，设计者在新的夹具设计时不需对标准零件进行建模，直接从标准零件库选择或调用即可。设计过程在简洁、明了的三维操作界面中进行，减少了重复绘图工作量。更重要的是最终可以自动生成夹具零件及装配体的三维实体图和二维工程图。这种设计方法不仅可以把夹具设计技术人员从繁杂重复的设计劳动中解脱出来，更可缩短夹具的开发周期，提高其设计制造水平和质量，从而使夹具行业的整体劳动生产率得到提高[6]。第2章加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用题目给出的零件是底板座架。底板座架的主要作用是用在固定其他零件，保证传动件之间的中心距及平行度，并保证部之间正确安装。因此底板座架零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。2.1.2零件的工艺分析由底板座架零件图可知。底板座架是一个轴类零件，它的外表面上有五个平面需要进行加工。孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：（1）以φ45h6外圆为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：φ45h6外圆的加工；有表面粗糙度要求为，（2）以φ13、φ18的孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：φ13、φ18的孔；（3）以φ22H7孔为主要加工平面的加工面；有表面粗糙度要求为。（4）以φ36H7孔为主要加工孔的加工孔；有表面粗糙度要求为。2.2底板座架加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该底板座架零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于底板座架来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。2.2.1孔和平面的加工顺序底板座架类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工底板座架上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。底板座架的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。底板座架零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。2.2.2孔系加工方案选择底板座架孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。根据底板座架零件图所示的底板座架的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。（1）用镗模法镗孔在大批量生产中，底板座架孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。（2）用坐标法镗孔在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。用坐标法镗孔，需要将底板座架孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。2.3底板座架加工定位基准的选择2.3.1粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）保证各重要孔的加工余量均匀；（2）保证装入底板座架的零件与边缘壁有一定的间隙。为了满足上述要求，应选择的主要孔作为主要基准。即以底板座架的输入轴和输出轴的孔作为粗基准。也就是以前后端面上距端平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与边缘壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与边缘壁的相对位置。2.3.2精基准的选择从保证底板座架孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置。精基准的选择应能保证底板座架在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从底板座架零件图分析可知，它的端平面与各主要孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是底板座架的装配基准，但因为它与底板座架的主要孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。2.4底板座架加工主要工序安排对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。底板座架加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工端平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于端平面加工完成后一直到底板座架加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，端面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系也应该在粗加工阶段完成。对于底板座架，需要精加工的是孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工孔系，然后以孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%—1.1%苏打及0.25%—0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空液压吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。根据以上分析过程，现将底板座架加工工艺路线确定如下：工艺路线一：工序号工序名称工序内容1铸造铸造2清砂清砂3热处理人工时效4钻钻中心孔5车车端面，车退刀槽，粗车，半精车45h6的外圆至尺寸6钻以45h6的外圆定位，钻M10的螺纹底孔7铣以45h6外圆及M10螺纹底孔定位，铣36孔的两端面8铣铣45h6外圆，头部50长缺口至尺寸9铣铣右端面各台阶面至尺寸10镗以45h6外圆及M10螺纹底孔定位，粗镗、半精镗φ36H7孔至尺寸11钻钻φ13通孔12扩扩φ13孔至φ1813扩、铰扩φ22H7孔，至φ21.8，铰φ22H7孔至尺寸14攻丝攻M10螺纹15钳钳工去毛刺16检验根据图纸检验零件各部尺寸17入库入库工艺路线二：工序号工序名称工序内容1铸造铸造2清砂清砂3热处理人工时效4钻钻中心孔5车车端面，车退刀槽，粗车，半精车45h6的外圆至尺寸6钻以45h6的外圆定位，钻M10的螺纹底孔7铣以45h6外圆及M10螺纹底孔定位，铣36孔的两端面8铣铣45h6外圆，头部50长缺口至尺寸9铣铣右端面各台阶面至尺寸10钻钻φ13通孔11扩扩φ13孔至φ1812扩、铰扩φ22H7孔，至φ21.8，铰φ22H7孔至尺寸13攻丝攻M10螺纹14镗以45h6外圆及M10螺纹底孔定位，粗镗、半精镗φ36H7孔至尺寸15钳钳工去毛刺16检验根据图纸检验零件各部尺寸17入库入库以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，方案二把底面的钻孔工序调整到后面了，这样导致铣削加工定位基准不足，特别镗孔工序。工序号工序名称工序内容1铸造铸造2清砂清砂3热处理人工时效4钻钻中心孔5车车端面，车退刀槽，粗车，半精车45h6的外圆至尺寸6钻以45h6的外圆定位，钻M10的螺纹底孔7铣以45h6外圆及M10螺纹底孔定位，铣36孔的两端面8铣铣45h6外圆，头部50长缺口至尺寸9铣铣右端面各台阶面至尺寸10镗以45h6外圆及M10螺纹底孔定位，粗镗、半精镗φ36H7孔至尺寸11钻钻φ13通孔12扩扩φ13孔至φ1813扩、铰扩φ22H7孔，至φ21.8，铰φ22H7孔至尺寸14攻丝攻M10螺纹15钳钳工去毛刺16检验根据图纸检验零件各部尺寸17入库入库以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案一：2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“底板座架”零件材料采用HT200制造。材料为HT200，硬度HB为170—241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。（1）端面的加工余量。根据工序要求，端面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2.23。其余量值规定为，现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。精铣：参照《机械加工工艺手册》表2.3.59，其余量值规定为。（2）前后φ36H7孔。根据工序要求，前后端面孔的加工分为粗镗、精镗两个工序完成，各工序余量如下：粗镗：参照《机械加工工艺手册》表2.3.48,其余量值为；精镗：参照《机械加工工艺手册》表2.3.48,其余量值为；2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）工序4钻中心孔机床：Z525钻床选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻，《机械加工工艺手册》第2卷。根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.20～0.35。则取确定切削速度，根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-9切削速度计算公式为（3-20）查得参数为，刀具耐用度T=35则==1.6所以==72选取所以实际切削速度为=2.64确定切削时间（一个孔）=工序5车端面，车退刀槽，粗车，半精车45h6的外圆至尺寸所选刀具为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CA6140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=。①.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故=5（3-1）②.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=0.5～1.0按CA6140机床进给量（表4.2—9）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1—30，CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21，当强度在174～207时，，，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），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。③.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=。④.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200～219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CA6140车床说明书选择=125这时实际切削速度为：==（3-5）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CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：=5，=，==，=工序6：以45h6的外圆定位，钻M10的螺纹底孔表高速钢麻花钻的类型和用途标准号类型直径范围（mm）用途GB1436-85直柄麻花钻2.0～20.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1437-85直柄长麻花钻1.0～31.5在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1438-85锥柄麻花钻3.0～100.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1439-85锥柄长麻花钻5.0～50.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔选用Z525摇臂钻床，查《机械加工工艺手册》孟少农主编，查《机》表2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得，耐用度为4500，表10.2-5标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长，麻花钻，则螺旋角=30，锋交2=118，后角a=10,横刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。表3-6标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自GB6137-85）mm直径范围直柄麻花钻ll1>11.80～13.20151101表3-7通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据GB6137-85）（º）d(mm)β2фαfψ8.6～18.00301181240～60表3-8钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度（1）后刀面最大磨损限度mm刀具材料加工材料钻头直径d0（mm）≤20高速钢铸铁0.5～0.8（2）单刃加工刀具耐用度Tmin刀具类型加工材料刀具材料刀具直径d0（mm）11～20钻头（钻孔及扩孔）铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头后刀面最大磨损限度为0.5～0.8mm刀具耐用度T=60min①.确定进给量查《机械加工工艺手册》孟少农主编，第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.25～0.65,根据表4.13中可知，进给量取f=0.60。②.确定切削速度查《机械加工工艺手册》孟少农主编，表10.4-17高速钢钻头在KTH350-10（190HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=12，参考《机械加工工艺手册》孟少农主编，表10.4-10钻孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0，R=0.85。V=12=10.32（3-17）则==131（3-18）查表4.2-12可知，取n=150则实际切削速度===11.8工序7：以45h6外圆及M10螺纹底孔定位，铣36孔的两端面机床：铣床X62W刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）齿数[10]（1）粗铣铣削深度：每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：：根据《机械加工工艺手册》表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序8铣45h6外圆，头部50长缺口至尺寸铣削深度：每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序9铣右端面各台阶面至尺寸铣削深度：每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序50：以45h6外圆及M10螺纹底孔定位，粗镗、半精镗φ36H7孔至尺寸机床：镗床T68刀具：高速钢刀具切削深度：进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.66，取机床主轴转速：，取实际切削速度：工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取行程次数：机动时间：工序11：钻φ13通孔查《机械制造工艺设计手册》表3-38，取查《机械制造工艺设计手册》表3-42，取查表《机械制造工艺设计简明手册》4.2-15，机床为Z525，选择转速实际切削速度：v==切削工时带入公式：工序12、13：钻φ13通孔，扩φ22H7孔，至φ21.8，铰φ22H7孔至尺寸工件材料为HT200，硬度200HBS。孔的直径为22mm，公差为H7，表面粗糙度。加工机床为Z525立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔——Φ19mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔——Φ21.7mm标准高速钢扩孔钻；铰孔——Φ22mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量1）确定进给量根据参考文献[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z525立式钻床说明书，取。根据参考文献[7]表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率根据表28-15，由插入法得：，，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献[7]表28-3，，，故查Z525机床说明书，取。实际切削速度为：由表28-5，，故3）校验机床功率切削功率为机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，，，相应地，，（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量根据参考文献[7]表28-31，。根据Z525机床说明书，取=0.57mm/r。2）确定切削速度及根据参考文献[7]表28-33，取。修正系数：，故查机床说明书，取。实际切削速度为（3）确定铰孔切削用量1）确定进给量根据参考文献[7]表28-36，，按该表注4，进给量取小植。查Z525说明书，取。2）确定切削速度及由参考文献[7]表28-39，取。由参考文献[7]表28-3，得修正系数，故查Z525说明书，取，实际铰孔速度（4）各工序实际切削用量根据以上计算，各工序切削用量如下：钻孔：，，，扩孔：，，，铰孔：，，，工序14：攻M10螺纹机床：组合攻丝机刀具：钒钢机动丝锥进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.105，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度：由工序2可知：走刀次数为1机动时间：第3章加工φ36H7孔夹具设计3.1研究原始质料利用本夹具主要用来加工φ36H7孔，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.2定位、夹紧方案的选择由零件图可知：在对孔进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，采用一个固定V型块定位，螺旋压板机构夹紧。3.3切削力及夹紧力的计算镗刀材料：（硬质合金镗刀）刀具的几何参数：由参考文献[5]查表可得：圆周切削分力公式：式中查[5]表得：查[5]表取由表可得参数：即：同理：径向切削分力公式：式中参数：即：轴向切削分力公式：式中参数：即：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献[5]表可得：所以有：3.4误差分析与计算该夹具以一个平面和1个菱形销和1个V形块定位，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。由[5]和[6]可得：定位误差：注：V型块夹角α=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δD，因此对一批工件来说，当直径由最小D－δD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Δ）从图（a）中的几何关系退出：ΔY==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D－δD变到最大D时，设计基准的变化量为，即基准不重合误差ΔB=。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ΔD是ΔY与ΔB之差.ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207ΔD=0.00207＜T即满足要求当短圆柱销以固定边接触时式中为定位孔与定位销间的最小间隙通过分析可得：因此：当短圆柱销以任意边接触时夹紧误差：其中接触变形位移值：⑶磨损造成的加工误差：通常不超过⑷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。3.6夹具设计及操作的简要说明如前所述，该工件不但可以采用V型块夹紧经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。总结加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后，将这些问题一一解决，并夹紧都采用了手动夹紧，由于工件的尺寸不大，所需的夹紧力不大。完成了本次设计，通过做这次的设计，使对专业知识和技能有了进一步的提高，为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。参考文献参考文献

1.《机床夹具设计》第2版肖继德陈宁平主编机械工业出版社2.《机械制造工艺及专用夹具设计指导》孙丽媛主编冶金工业出版社3.《机械制造工艺学》周昌治、杨忠鉴等重庆大学出版社3.《机械制造工艺设计简明手册》李益民主编机械工业出版社5.《工艺师手册》杨叔子主编机械工业出版社3.《机床夹具设计手册》王光斗、王春福主编上海科技出版社7.《机床专用夹具设计图册》南京市机械研究所主编机械工业出版社8.《机械原理课程设计手册》邹慧君主编机械工业出版社9.《金属切削手册》第三版上海市金属切削技术协会上海科学技术出版社10.《几何量公差与检测》第五版甘永立主编上海科学技术出版社11．《机械设计基础》第三版陈立德主编高等教育出版社12．《工程材料》丁仁亮主编机械工业出版社13．《机械制造工艺学课程设计指导书》，机械工业出版社20．《机床夹具设计》王启平主编哈工大出版社15.《现代机械制图》吕素霞何文平主编机械工业出版社致谢经过了的很长时间，终于比较圆满完成了设计任务。回顾这日日夜夜，感觉经过了一场磨练，通过图书、网络、老师、同学等各种可以利用的方法，巩固了自己的专业知识。对所学知识的了解和使用都有了更加深刻的理解。此时此刻，我要特别感谢我的导师的精心指导，不仅指导我们解决了关键性技术难题，更重要的是为我们指引了设计的思路并给我们讲解了设计中用到的实际工程设计经验，从而使我们设计中始终保持着清晰的思维也少走了很多弯路，也使我学会综合应用所学知识，提高分析和解决实际问题的能力。不仅如此，老师的敬业精神更是深深的感染了我，鞭策着我在以后的工作中爱岗敬业，导师是真真正正作到了传道、授业、解惑。同时也要感谢其他同学、老师和同事的热心帮助，感谢院系领导对我们课程设计的重视和关心，为我们提供了作图工具和场所，使我们能够全身心的投入到设计中去，为更好、更快的完成课程设计提供了重要保障。机械设计理论机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。它涉及工程技术的各个领域，主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的基本构思，还要研究产品在制造、销售和使用等方面的问题。进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者机械设计工程师。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创造性，还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺学等方面具有深厚的基础知识。如前所诉，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科技知识本身并不一定能给人类带来好处，只有当它们被应用在产品上才能产生效益。因而，应该认识到在一个特定的产品进行设计之前，必须先确定人们是否需要这种产品。应当把机械设计看成是机械设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制定产品的制造工艺学的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以在一个好的设计中做出所需的全部决定的。另一方面，应该认真精确的进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新的方法不适用时，就使用原来的方法。因此，设计人员必须要有耐心，因为所花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计，要求屏弃许多陈旧的，为人们所熟知的方法。由于许多人墨守成规，这样做并不是一件容易的事。一位机械设计师应该不断地探索改进现有的产品的方法，在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理，将其与未经过验证的新观念结合起来。新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时，也伴随着较高的风险。应该强调的是，如果设计本身不要求采用全新的方法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不受各种约束。即使产生了许多不切实际的想法，也会在设计的早期，即绘制图纸之前被改正掉。只有这样，才不致于堵塞创新的思路。通常，要提出几套设计方案，然后加以比较。很有可能在最后选定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。另一个重要问题，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和磋商。在开始阶段，设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商，并得到批准。这一般是通过口头讨论，草图和文字材料进行的。为了进行有效的交流，需要解决下列问题：（1）所设计的这个产品是否真正为人们所需要？（2）此产品与其他公司的现有同类产品相比有无竞争能力？（3）生产这种产品是否经济？（4）产品的维修是否方便？（5）产品有无销路？是否可以盈利？只有时间能对上述问题给出正确答案。但是，产品的设计、制造和销售只能在对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。设计工程师还应该通过零件图和装配图，与制造部门一起对最终设计方案进行磋商。通常，在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或公差作一些更改，使零件的生产变得容易。但是，工程上的更改必须要经过设计人员批准，以保证不会损伤产品的功能。有时，在产品的装配时或者装箱外运前的试验中才发现设计中的某种缺陷。这些事例恰好说明了设计是一个动态过程。总是存在着更好的方法来完成设计工作，设计人员应该不断努力，寻找这些更好的方法。近些年来，工程材料的选择已经显得重要。此外，选择过程应该是一个对材料的连续不断的重新评价过程。新材料不断出现，而一些原有的材料的能够获得的数量可能会减少。环境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面经常会对材料选择附加新的限制条件。为了减轻重量或者节约能源，可能会要求使用不同的材料。来自国内和国际竞争、对产品维修保养方便性要求的提高和顾客的反馈等方面的压力，都会促使人们对材料进行重新评价。由于材料选用不当造成的产品责任诉讼，已经产生了深刻的影响。此外，材料与材料加工之间的相互依赖关系已经被人们认识得更清楚。因此，为了能在合理的成本和确保质量的前提下获得满意的结果，设计工程师的制造工程师都必须认真仔细地选择、确定和使用材料。制造任何产品的第一步工作都是设计。设计通常可以分为几个明确的阶段：（a）初步设计；（b）功能设计；（c）生产设计。在初步设计阶段，设计者着重考虑产品应该具有的功能。通常要设想和考虑几个方案，然后决定这种思想是否可行；如果可行，则应该对其中一个或几个方案作进一步的改进。在此阶段，关于材料选择唯一要考虑的问题是：是否有性能符合要求的材料可供选择；如果没有的话，是否有较大的把握在成本和时间都允许的限度内研制出一种新材料。在功能设计和工程设计阶段，要做出一个切实可行的设计。在这个阶段要绘制出相当完整的图纸，选择并确定各种零件的材料。通常要制造出样机或者实物模型，并对其进行试验，评价产品的功能、可靠性、外观和维修保养性等。虽然这种试验可能会表明，在产品进入到生产阶段之前，应该更换某些材料，但是，绝对不能将这一点作为不认真选择材料的借口。应该结合产品的功能，认真仔细地考虑产品的外观、成本和可靠性。一个很有成就的公司在制造所有的样机时，所选用的材料应该和其生产中使用的材料相同，并尽可能使用同样的制造技术。这样对公司是很有好处的。功能完备的样机如果不能根据预期的销售量经济地制造出来，或者是样机与正式生产的装置在质量和可靠性方面有很大不同，则这种样机就没有多大的价值。设计工程师最好能在这一阶段完全完成材料的分析、选择和确定工作，而不是将其留到生产设计阶段去做。因为，在生产设计阶段材料的更换是由其他人进行的，这些人对产品的所有功能的了解不如设计工程师。在生产设计阶段中，与材料有关的主要问题是应该把材料完全确定下来，使它们与现有的设备相适应，能够利用现有设备经济地进行加工，而且材料的数量能够比较容易保证供应。在制造过程中，不可避免地会出现对使用中的材料做一些更改的情况。经验表明，可采用某些便宜材料作为替代品。然而，在大多数情况下，在进行生产以后改换材料要比在开始生产前改换材料所花费的代价要高。在设计阶段做好材料选择工作，可以避免多数这样的情况。在生产制造开始后出现了可供使用的新材料是更换材料的最常见的原因。当然，这些新材料可能降低成本、改进产品的性能。但是，必须对新材料进行认真的评价，以确保其所有性能都满足要求。应当记住，新材料的性能和可靠性很少像现有材料那样为人们所了解。大部分的产品失效和产品责任事故案件是由于在选用新材料作为替代材料之前，没有真正了解它们的长期使用性能而引起的。产品的责任诉讼迫使设计人员和公司在选择材料时，采用最好的程序。在材料过程中，五个最常见的问题为：（a）不了解或者不会使用关于材料应用方面的最新最好的信息资料；(b)未能预见和考虑擦黑年品可能的合理用途（如有可能，设计人员还应进一步预测和考虑由于产品使用方法不当造成的后果。在近年来的许多产品责任诉讼案件中，由于错误地使用产品而受到伤害的原告控告生产厂家，并且赢得判决）；(c)所使用的材料的数据不全或是有些数据不确定，尤其是当其长期性能数据是如此的时候；(d)质量控制方法不适当和未经验证；(e)由一些完全不称职的人员选择材料。通过对上述五个问题的分析，可以得出这些问题是没有充分理由存在的结论。对这些问题的研究分析可以为避免这些问题的出现指明方向。尽管采用最好的材料选择方法也不能避免发生产品责任诉讼，设计人员和工业界按照适当的程序进行材料选择，可以大大减少诉讼的数量。从以上的讨论可以看出，选择材料的人们应该对材料的性质，特点和加工方法有一个全面而基本的了解。PAGE36MachinedesigntheoryThemachinedesignisthroughdesignsthenewproductorimprovestheoldproducttomeetthehumanneedtheapplicationtechnicalscience.Itinvolvestheprojecttechnologyeachdomain,mainlystudiestheproductthesize,theshapeandthedetailedstructurebasicidea,butalsomuststudytheproductthepersonnelwhichinaspecttheandsoonmanufacture,saleandusequestion.Carriesoneachkindofmachinedesignworktobeusuallycalleddesignsthepersonnelormachinedesignengineer.Themachinedesignisacreativework.Projectengineernotonlymusthavethecreativityinthework,butalsomustinaspectandsoonmechanicaldrawing,kinematics,engineerigmaterial,materialsmechanicsandmachinemanufacturetechnologyhasthedeepelementaryknowledge.Iffrontsues,themachinedesigngoalistheproductioncanmeetthehumanneedtheproduct.Theinvention,thediscoveryandtechnicalknowledgeitselfcertainlynotnecessarilycanbringtheadvantagetothehumanity,onlyhaswhentheyareappliedcanproduceontheproductthebenefit.Thus,shouldrealizetocarriesonbeforethedesigninaspecificproduct,mustfirstdeterminewhetherthepeopledoneedthiskindofproductMustregardasthemachinedesignisthemachinedesignpersonnelcarriesonusingcreativeabilitytheproductdesign,thesystemanalysisandaformulationproductmanufacturetechnologygoodopportunity.Graspstheprojectelementaryknowledgetohavetomemorizesomedataandtheformulaismoreimportantthan.Themerelyservicedataandtheformulaisinsufficienttothecompletelydecisionwhichmakesinagooddesignneeds.Ontheotherhand,shouldbeearnestpreciselycarriesonalloperations.Forexample,evenifplaceswrongadecimalpointposition,alsocancausethecorrectdesigntoturnwrongly.Agooddesignpersonnelshoulddaretoproposethenewidea,moreoveriswillingtoundertakethecertainrisk,whenthenewmethodisnotsuitable,useoriginalmethod.Therefore,designsthepersonneltohavetohavetohavethepatience,becausespendsthetimeandtheendeavorcertainlycannotguaranteebringssuccessfully.Abrand-newdesign,therequestscreenabandonsobsoletelymany,knowsverywellthemethodforthepeople.Becausemanypersonofconservativeness,doesthiscertainlyisnotaneasymatter.Amechanicaldesignershouldunceasinglyexploretheimprovementexistingproductthemethod,shouldearnestlychooseoriginally,theprocessconfirmationprincipleofdesigninthisprocess,withhasnotunifieditaftertheconfirmationnewidea.Newlydesignsitselfcanhavethequestionoccurrencewhichmanyflawsandhasnotbeenabletoexpect,onlyhasaftertheseflawsandthequestionaresolved,canmanifestnewgoodscomeintothemarkettheproductsuperiority.Therefore,aperformancesuperiorproductisbornatthesametime,alsoisfollowingahigherrisk.Shouldemphasize,ifdesignsitselfdoesnotrequesttousethebrand-newmethod,isnotunnecessarymerelyforthegoalwhichtransformtousethenewmethod.Inthedesignpreliminarystage,shouldallowtodesignthepersonnelfullytodisplaythecreativity,noteachkindofrestraint.Evenifhashadmanyimpracticalideas,alsocaninthedesignearlytime,namelyinfrontoftheplanblueprintiscorrected.Onlythen,onlythendoesnotsendtostopsuptheinnovationthementality.Usually,mustproposeseveralsetsofdesignproposals,thenperformthecomparison.Hasthepossibilityverymuchintheplanwhichfinallydesignated,hasusedcertainnotinplansomeideaswhichaccepts.Howdoesthepsychologistfrequentlydiscusscausesthemachinewhichthepeopleadaptsthemtooperate.Designspersonnel''sbasicresponsibilityisdiligentlycausesthemachinetoadaptthepeople.Thiscertainlyisnotaneasywork,becausecertainlydoesnothavetoallpeopletosayinfactallisthemostsuperioroperatingareaandtheoperatingprocess.Anotherimportantquestion,projectengineermustbeabletocarryontheexchangeandtheconsultationwithotherconcernedpersonnel.Intheinitialstage,designsthepersonneltohavetocarryontheexchangeandtheconsultationonthepreliminarydesignwiththeadministrativepersonnel,andisapproved.Thisgenerallyisthroughtheoraldiscussion,theschematicdiagramandthewritingmaterialcarrieson.Inordertocarryontheeffectiveexchange,needstosolvethefollowingproblem:(1)designswhetherthisproducttrulydoesneedforthepeople?Whetherthereiscompetitiveability(2)doesthisproductcomparewithothercompanies''existingsimilarproducts?(3)producesthiskindofproductiswhethereconomical?(4)productserviceiswhetherconvenient?(5)productwhetherthereissale?Whethermaygain?Onlyhasthetimetobeabletoproducethecorrectanswertoabovequestion.But,theproductdesign,themanufactureandthesaleonlycanincarryontotheabovequestionpreliminaryaffirmationanswerfoundationin.Projectengineeralsoshouldthroughthedetaildrawingandtheassemblydrawing,carriesontheconsultationtogetherwiththebranchofmanufacturetothefinallydesignproposal.Usually,canhavesomeprobleminthemanufactureprocess.Possiblycanrequesttosomecomponentssizeorthecommondifferencemakessomechanges,causesthecomponentstheproductiontochangeeasily.But,intheprojectchangemusthavetopassthroughdesignsthepersonneltoauthorize,guaranteedcannotdamagetheproductthefunction.Sometimes,wheninfrontofproductassemblyorinthepackingforeignshipmentexperimentonlythendiscoversinthedesignsomekindofflaw.Theseinstancesexactlyshowedthedesignisadynamicprocess.Alwayshasabettermethodtocompletethedesignwork,designsthepersonneltobesupposedunceasinglydiligently,seeksthesebettermethod.Recentyear,theengineerigmaterialchoicealreadyappearedimportantly.Inaddition,thechoiceprocessshouldbetothematerialcontinuouslytheunceasingagainappraisalprocess.Thenewmaterialunceasinglyappears,butsomeoriginalmaterialscanobtainthequantitypossiblycanreduce.Theenvironmentalpollution,materialrecyclingaspectandsoonuse,worker''shealthandsecurityfrequentlycanattachthenewlimitingconditiontothechoiceofmaterial.Inordertoreducetheweightorsavestheenergy,possiblycanrequesttheusedifferentmaterial.Comesfromdomesticandinternationalcompetition,toproductservicemaintenanceconveniencerequestenhancementandcustomer''saspecttheandsoonfeedbackpressure,canurgethepeopletocarryontothematerialreappraises.Becausethematerialdoesnotselectwhencreatedtheproductresponsibilitylawsuit,hasalreadyhadtheprofoundinfluence.Inaddition,thematerialandbetweenthematerialprocessinginterdependenceisalreadyknownbythepeopleclearly.Therefore,inordertocanandguaranteesthequalityinthereasonablecostunderthepremisetoobtainsatisfactiontheresult,projectengineermakesengineersalltohaveearnestlycarefullytochoose,thedeterminationandtheusematerial.Makesanyproductthefirststepofworkallisdesigns.Designsusuallymaydivideintoseveralexplicitstages:(a)preliminarydesign;(b)functionaldesign;(c)productiondesign.Inthepreliminarydesignstage,thedesigneremphaticallyconsideredtheproductshouldhavefunction.Usuallymustconceiveandconsiderseveralplans,thendecidedthiskindofthoughtiswhetherfeasible;Ifisfeasible,thenshouldmakesthefurtherimprovementtoorseveralplans.Inthisstage,thequestionwhichonlymustconsideraboutthechoiceofmaterialis:Whetherhastheperformancetoconformtotherequestmaterialtobepossibletosupplythechoice;Ifno,whetherhasabiggerassuranceallpermitsinthecostandthetimeinthelimitdevelopsonekindofnewmaterial.Inthefunctionaldesignandtheengineeringdesignstage,needstomakeapracticalfeasibledesign.Mustdrawupthequitecompleteblueprintinthisstage,choosesanddetermineseachkindofcomponentsthematerial.Usuallymustmaketheprototypeortheworkingmodel,andcarriesontheexperimenttoit,theappraisalproductfunction,thereliability,theoutwardappearanceandtheservicemaintenanceandsoon.Althoughthiskindofexperimentpossiblycanindicate,entersintheproducttotheproductionbaseinfrontof,shouldreplacecertainmaterials,but,abs