底座零件工艺工装设计及CADCAM毕业设计论文

本科生毕业设计（论文）PAGEVI摘要本论文的题目是底座零件工艺工装设计及CAD/CAM，题目来源于锦州双菱精密铸造有限公司。根据该公司的生产能力和设备情况，设计完成了零件的熔模模具、零件的工艺规程及典型专用夹具。在此基础上，基于CAD/CAM技术，完成了夹具的机构仿真。论文在介绍了熔模铸造、机械加工工艺规程制定总过程、模具CAD/CAM及其优势的基础上，详细的叙述了熔模模具设计、工艺规程设计及机床夹具设计内容及方法。其中模具设计主要有零件毛坯的三维造型设计，模具的分型面设计，模具的开模干涉分析，浇注系统、定位及锁紧机构的设计；工艺规程设计包括加工方法的选择，定位和夹紧方式的选择，机床和刀具的选择，切削用量的计算和工艺路线的制定；而夹具设计则解决了定位误差和夹紧力等问题的分析。最后，论文介绍了工件装夹机构的仿真。包括机床和刀具选择，切削参数的设定，加工过程的仿真和主轴运动速度的分析等内容。综上，本论文以零件工艺工装设计理论为依据，进行了底座零件的熔模模具和工艺工装设计及CAD/CAM技术的实际应用。关键词：三维实体模型；熔模模具；工艺；夹具；机构仿真

AbstractThetopicofthisgraduationdesignisthedesignofprocessingplanning，toolingdevicesandCAD/CAMforinstallationseat（6422635）,whichcomesfromWuxiImpro(China)Co,LTD.Accordingtothecompany'sproductioncapabilityandequipmentcases,thedesignerhascompletedtheinvestmentmouldofparts,theprocessplanningofpartsandspecialfixture.Onthisbasis,basedonCAD/CAMtechnology,thedesignerhascompletedthemachanismssimulationoffixture.Onthebasisofintroducinginvestmentmould,processplanning,andmouldCAD/CAMaswellasitsadvantage,thethesisdescribesdesigncontentsandmethodsoftheinvestmentmoulddesign,processplanningandspecialfixtureindetail.Thereinto,molddesignmainlyhasthree-dimensionaldesignofsolidparts,themoldpartingsurfacedesign,moldtoolinginterferenceanalysis,andthedesignofgatingsystem,positioningandfasteningdevicemechanism.Theprocessplanningdesigncontainsselectionoftheprocess,positioningandfasteningdeviceways,machinetoolsandtools,thecomputationofcuttingdosagesandtheformulationofprocessroute.Moreover,fixturedesignsolvestheproblemssuchasthepositioningerroranalysisandclampingforceanalysis,andsoon.Finally,thethesisintroducesthemachanismssimulationoffixture,whichincludesthemachinetoolsandtoolsselection,cuttingparameterssettings,processsimulationandanalysisofthespindlespeed,etc.Inaword,basingonprocessplanningandtoolingdevicesdesigntheoryfortheparts,thispaperhascarriedoutthepracticalapplicationoftheinstallationseat（6422635）partsinvestmentmould,processplanningandtoolingdevicesdesign,andCAD/CAMtechnologyaswell.Keywords：Three-dimensionasolidmodel;Investmentmould;processplanning;Fixture;Fixturedevicesimulation

目录TOC\o"1-3"\h\u第1章绪论 11.1熔模铸造 11.2机械加工工艺规程制定总过程 11.3模具CAD/CAM及其优势 21.4设计任务分析 2第2章零件毛坯三维实体造型 42.1零件毛坯的结构特征分析 42.2零件毛坯实体设计 42.3零件毛坯实体模型创建的关键步骤 5第3章模具设计 73.1模具设计的总体分析 73.2基于Pro/Engineer软件的模具设计过程 83.2.1模具收缩率的设置 83.2.2创建分型面 83.2.3分割体积块并抽取实体 83.2.4型件修整并设计浇注系统 93.2.5设置模具的定位及锁紧机构 93.3基于Pro/Engineer软件模具开模动画 10第4章安装座的机械加工工艺规程设计 114.1计算生产纲领，确定生产类型 114.2零件的工艺性分析 114.3确定工艺路线 124.4选择加工设备及工艺装备 134.5选取切削用量和工时定额的计算 144.5.1基本计算公式的引用 144.5.2工序的设计 154.6工艺合理性分析 42第5章专用夹具的设计 435.1工序四铣床夹具的设计 435.1.1夹具分析 435.1.2夹具的整体结构设计 445.1.3夹紧力的分析 445.1.4夹具使用说明 445.2工序六铣床夹具的设计 455.2.1夹具分析 455.2.2夹具的整体结构设计 455.2.3定位误差的分析计算 465.2.4夹紧力的分析 465.2.5夹具使用说明 46第6章夹具机构仿真 47第7章结论 49参考文献 50致谢 52附录1安装座（6422635）的模具装配图 53附录2机械加工工艺过程综合卡片 54附录3工序四铣床夹具装配图 55附录4工序六铣床夹具装配图 56附录5外文翻译 57PAGE93绪论零件工艺设计工艺规程是规定产品和零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件，它是指导工人进行生产操作和企业生产部门、物质供应部门组织生产与物质供应等的重要技术依据。工艺规程设计的基本原则与要求是：在保证产品制造质量的前提下，尽量使得该产品的制造成本最低，生产效率最高。必须能保证零件和产品的制造精度、表面质量和总体性能等。尽量降低材料、能源等物资消耗和劳动消耗，最大限度地提高生产效率。为此，应该注意以下几点：合理的选择毛坯，合理的选择零件的定位基准，合理的分配粗精加工余量，根据产品生产批量的大小，合理选用设备和工艺装备。必须考虑劳动安全和工业卫生。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、技术检验、安全生产和健全劳动组织的依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品改进提高经济效益的技术保证。机械加工工艺规程制定总过程机械加工工艺规程的整个过程是指用机械加工方法改变毛坯形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为零件的全过程。在实施对零件的机械加工前,须对零件机械加工工艺的总过程、方法和加工目标进行规划，即制订机械加工工艺规程，制定它的主要依据是产品图纸、生产纲领、生产类型、现场加工设备及生产条件等。制订机械加工工艺规程一般需要如下过程：（1）分析加工零件要设计零件生产加工工艺，首先要分析加工零件，充分领会产品的使用要求和设计要求，在此基础上，进一步审查零件制造工艺的可行性和加工的经济性（2）选择毛坯选择毛坯的种类和制造方法时，全面考虑机械加工成本和毛坯制造成本，以达到降低零件生产总成本的目的。（3）拟订零件机械加工工艺总过程包括选择零件的加工方法，划分工艺过程的各工序组成，安排各加工工序的先后顺序和工序间的相互组合等。（4）工序设计：对工艺过程中包含的各工序进行详细的工艺设计。模具CAD/CAM及其优势模具CAD/CAM：模具CAD/CAM是在模具CAD和模具CAM分别发展的基础上发展起来的，它是计算机技术在模具生产中综合应用的一个新的飞跃。模具CAD/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工种。它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工种技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD/CAM自身有很大的优势：1.CAD/CAM可以节省时间，提高生产率。设计计算和图样绘制的自动化大大缩短了设计时间。CAD与CAM的一体化可显著缩短从设计到制造的周期。2.CAD/CAM可以较大幅度地降低成本。计算机的高速运算和自动绘图大大节省了劳动力。优化设计带来了原材料的节省。采用CAM可加工传统方法难以加工的复杂模具型面，可减少模具的加工和调试工时，使制造成本降低。由于采用CAD/CAM术，生产准备时间缩短，产品更新换代加快，大大增强了产品的市场竞争能力。3.CAD/CAM技术将技术人员从繁冗的计算、绘图和NC编程工作中解放出来，使其可以从事更多的创造性劳动。4.随着塑性成形过程计算机模拟技术的提高，模具CAD/CAM/CAE一体化技术可以大大增加模具的可靠性，减少直至不需要试模修模过程，提高模具设计、制造的一次成功率。设计任务分析本次毕业设计的题目是：底座零件工艺工装设计及CAD/CAM。题目来源于锦州双菱精密铸造有限公司。底座的生产主要可以分为两大部分，一部分是铸造底座毛坯件，另一部分是毛坯件的后续加工。底座是一种联接件，零件结构复杂，尺寸精度和表面光洁度要求比较高。因此，铸造毛坯件采用熔模精密铸造工艺。熔模精密铸造是一种少切削或无切削的铸造工艺，是铸造行业中的一项优异的工艺技术，其应用非常广泛。在压制熔模时，采用型腔表面光洁度高的压型，熔模的表面光洁度也比较高。一般最高可达Ra.1.6~3.2。底座的一些表面的粗糙度要求为Ra.3.2,熔模精密铸造可以很容易的达到，无需再进行机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，这样可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料，而且用熔模铸造工艺生产不仅可以做到批量生产，保证了铸件的一致性，而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。底座外形不规则，使用通用夹具无法定位并夹紧，并且需要加工的结构位置比较难确定。因此，在后续加工中需要使用专用夹具。这样，在工艺过程中可以迅速、方便、安全地安装工件，顺利地完成加工，很好的保证加工精度和生产效率。在底座铸造及后续加工过程中，CAD/CAM技术的使用有利于发挥人机各自的特长，优化工艺参数和模具结构，使模具设计和制造工艺更加合理化，减少直至不需要试模修模过程，提高模具设计、制造的一次成功率，节省时间，提高生产率。

零件毛坯三维实体造型零件毛坯的结构特征分析底座的外形比较规则，零件的主要外形结构多属于圆柱，主要特征是一个类似椭圆的空心柱体和上下两薄板，椭圆柱体侧面也有一空心圆柱，底座的上下表面和三个内孔表面都需留有加工余量后续需要加工，零件的三维图如图2-1所示。底座内部为阶梯孔，如图2-2所示。由于零件是铸造件，所以外形带有菱角的地方都要有圆角过渡。弯管的两个端口以及两个平面是需要加工的，所以，要留有一定的加工余量，为后续加工做准备。2-12-2零件毛坯实体设计基于PRO/E软件，对零件进行三维模型设计。由于零件的外形不规则，形状也比较复杂，所以要对零件的一些不规则地方进行调整，底座是精密铸造出来的，所以，在建模的时候要考虑模具开模的便易性以及模具的可加工性，所以在零件的外形建模中，要将棱角导成圆角，这样既方便开模，也方便模具的加工。零件毛坯实体模型创建的关键步骤底座零件毛坯大体上可看为一同心圆柱，中间主体为近似椭圆。结构较为简单，侧面有一空心圆柱与主体相交。零件特征都可以用拉伸命令创建。图2-6图2-7图2-8图2-5图2-3图2-4采取自下向上依次拉伸的方法先创建底座图2-6图2-7图2-8图2-5图2-3图2-4完成了各个关键细节特征的建立后，使用拉伸、旋转命令完成主体特征的创建，如图2-7所示。最后创建轴承槽。轴承槽虽然是一个以半圆柱体为主的简单特征，但是整个槽体超过整个圆柱的一半，圆柱的端面为鼓形，两个槽有细节结构的差别且相对于安装座的回转轴偏心。直接拉伸剪切、旋转剪切轴承槽都无法完成。最后采用曲面实体化剪切的方法，完成各个特征的曲面形式的合并后一次性剪切完成轴承槽特征的创建，如图2-8所示。

模具设计模具设计的总体分析端面D端面D图3-1安装座（6422635）零件毛坯的外形尺寸最大为φ170.18，根据毛坯的大小，模具设置为一型一端面D端面D图3-1模具分型面设计时，“端面D”轮廓形状复杂而且结构较小，若径向开模需要大量结构小形状复杂的滑块，因此采用轴向开模方式。而“端面A”一侧有结构较小的环槽结构，所以确定如图3-2所示的两个分型面。安装座的中间部的标牌底座有凹槽，不能通过模具中间部分型腔分为两部分开模直接完成，需设置侧滑块形成凹槽型腔，如图3-3所示。安装座的内腔结构复杂，决定在开模后将型芯设计成组合型芯，便于抽芯和加工，如图3-4所示。模具各零件的定位采用圆柱式定位销或三角块定位，在注蜡时压紧即可。图3-3图3-4图3-2安装座的生产批量要求是每年3万件。蜡模批量不大，从模具的耐用度及模具成本考虑，选取模具的材料为铝合金图3-3图3-4图3-2模具的型腔虽然比较复杂，但相对集中且型腔比较大，在模具的侧面设计浇道即可完成浇道的设计。基于Pro/Engineer软件的模具设计过程模具收缩率的设置热塑性材料的特性是在加热后膨胀，冷却后收缩，当然加压以后体积也将缩小。

在注射成形过程中，首先将熔融蜡料注射入模具型腔内，充填结束后熔料冷却固化，从模具中取出蜡件时即出现收缩，此收缩称为成形收缩。熔模的综合收缩率与原材料性质、铸件结构及工艺因素等诸多因素有关而很难精确的确定。现根据影响熔模综合收缩率的关键因素查表确定。安装座（6422635）零件毛坯的材料为铝合金A356.0-T6，铸件的壁厚为4.83mm，模料及型壳分类为蜡基模料、硅酸乙酯（或硅溶胶）-石英粉涂料型壳，收缩受阻类型为部分受阻收缩。综合查表确定熔模的综合收缩率为0.8~1.1，取S=0.95。所取综合收缩率0.95为设计值，安装座为一重要的航空零件，需经过试生产实际测量具体确定综合收缩率，再对压型进行修正。创建分型面图3-5如上节所分析的分型面方案，主分型面选择两个平直分型的方法完成，两个主分型面设计在零件轴向的两个边沿端面上。型芯为一个独立的整体，必须在分型前先行抽取滑块。安装座中间部的标牌底座有凹槽，不能通过模具中间部分型腔分为两部分开模直接完成，需要抽取滑块。在各个分型面的创建过程中，必须对所建分型面进行自交检测（Self-intCk）和轮廓检测（ContoursCk）以确保分型面自身不相交并且不存在破孔。这样完成整个模具的分型面设计，分型面和检测结果如图3-5所示。图3-5分割体积块并抽取实体图3-6完成主分型面和滑块分型面的创建，就可以用所创建的分型面就能分割出体积块。在分割时，须注意分割顺序。型芯和侧滑块分别为一个独立的整体，先分割成体积块，然后对剩下的模具体进行分割，最终完成整个模具的分割。图3-6最后，对已完成分割的模具体积块进行实体抽取，产生模具元件。型件修整并设计浇注系统对模具的各个型件进行修整。查表得到型体壁厚范围为15~30mm，最终确定模具的外形尺寸为260×235×150mm。浇注系统是指模具中从射蜡机喷嘴到型腔入口的蜡溶体的流动通道，它包括主流道、分流道和浇口。浇注系统可按浇铸液进入型腔的部位和内浇口形状，大体可分为侧浇口、中心、顶浇口、环形浇口、缝隙浇口和点浇口，以适应不同压铸件的需要。安装座（6422635）零件的蜡模使用的模料为中温蜡，采用注蜡机注蜡，虽然零件形状比较特殊但模具型腔比较大，注蜡时不会产生堆积，因此只在两个中模间设计一个主流道。此浇注系统不复杂，可直接在零件修整的过程中完成。设置模具的定位及锁紧机构图3-7在模具的各个组件修整过后需要对模具的定位、锁紧等附属机构进行设计，以实现际生产中组装时各个模具组件位置的准确确定。图3-7在模具各个组件间的定位过程中，相互间需要限制六个自由度，设置两个通用定位销和模具分型面组合构成“一面两销”即可满足要求。不过，模具为单件小批量生产且现代加工技术已可通过公差保证组件间顺利组装，“一面两销”中的两销可同为圆柱销。图3-8具体的定位元件设置如下：模具的两个中模与下模和上模都采用采用定位销定位的方式，在模的对角线方向不对称的位置安放定位销；侧滑块与中模间采用六面定位。由于模具材料为铝合金5A02，销需与定位衬套配合以减轻模具磨损，如图3-7所示。定位销与定位衬套的配合为间隙配合，销、定位衬套与模间的配合为过盈配合，虽然由于模具体较大，各模的销孔均为单做，但是定位销定位仍可保证装配误差在要求的范围内。图3-8模具的组件中型芯的结构复杂。为了加工方便，将型芯分割成七部分。加工过后将型芯各组成件通过圆柱销与型芯固定板定位并用螺钉锁紧。组装后的型芯通过外表面与上模间隙配合完成定位，如图3-8所示。模具的开模方向与注蜡机的压板压紧方向相同，因此此模具没有设置锁紧机构，直接使用注蜡机的压板压紧。基于Pro/Engineer软件模具开模动画开模动画演示了模具使用的全过程。包括模具的工作位置、模具组装过程、开模次序、取件方法等内容。对于真实开模情况进行模拟，一方面检验特定的模块在开模时运动是否合理及是否有与其他组件发生干涉现象，另一方面尽可能在不进行实际生产的情况下找出实际情况中可能出现的问题，完善模具设计方案。图3-10图3-9下面进行具体的模拟和干涉分析。首先，进行主体定义、运动设定并对特殊位置进行快照定义，如图3-10所示。完成快照之后，安排关键帧序列并生成动画录像的视频文件，存为mpg文件“MODEL_SHIYAN_ASSEMBLY”。在运动模拟的基础上对模具进行全局干涉检查，如图3-9所示。经过干涉检测，证明图3-10图3-9

安装座的机械加工工艺规程设计计算生产纲领，确定生产类型安装座（6422635）的生产批量为30000件/年，假定备品率为12%，机械加工的废品率为8%，计算生产纲领：N=Qn(1+a%+b%)=30000×1×(1+12%+8%)=36000（件/年）式中：N生产纲领；Q产品的年产量（件/年）；n每件产品中该零件的数量（件/台）；a%备品的百分率；b%废品的百分率。安装座（6422635）的生产纲领为36000件/年，产品类型为轻型机械。根据生产类型的生产纲领及工艺特点，现确定安装座（6422635）的生产类型为大批量生产。零件的工艺性分析安装座（6422635）零件材料合金代号为A356.0-T6,其力学性能:抗拉强度δb为301.8MPa,δ≥5%,硬度HBS为83.2。毛坯的生产方式为熔模铸造。生产批量为3600件/年，生产纲领为大批生产。安装座（6422635）为一偏心航空零件，起到一个联接轴固定轴承的作用。在后续加工中的加工表面是内外回转面、平面和孔。回转面的尺寸精度最高为0.0114mm（IT4～IT5），相对于对于安装座回转中心的圆跳动要求为0.076mm，相对于端面A的垂直度为0.025mm。此回转面的尺寸精度要求最高，且有圆跳动与垂直度的的要求，机加工中采用粗车、精车、精镗等工序完成。另有尺寸精度要求为0.012mm的回转面也采取同样的加工方法。回转面中表面粗糙度要求最高为R0.8μm，加工机床采用数控车床，刀具为金刚石车刀。其他回转面的尺寸精度在IT5～IT10之间，而且粗糙度要求均为R3.2μm，普通高速钢车刀即可。端面A相对于安装座回转中心的垂直度要求为0.05mm，端面D相对于端面A的平行度要求为0.076mm，且断面D的平面度要求为0.05mm。两端面的粗糙度要求为R3.2μm。端面A与端面D之间有位置与形状精度要求，且均为回转件的端面，因此在车床上采取互为基准的原则，反复进行加工。端面A上分布着大小不同的两种阶梯孔和一种特殊螺纹孔，螺纹孔相对于安装座回转中心的位置度要求为0.25mm，大阶梯孔相对于安装座回转中心的和端面A的位置度要求为0.4mm，大批大量生产中采用钻模板在钻床上完成。轴承槽是一个大于半圆的鼓形的槽体，且轴承槽是相对于安装座回转中心的偏心结构，不具备在车床、铣床等通用加工设备上加工的条件，因此采用电火花加工。安装座的平均精度比较高，零件的加工表面复杂，除了采用车削、铣削和钻削等通用加工方式外，还需使用电火花进行特种加工。在加工安装座连续的不同尺寸的回转面时，采用数控加工降低了工艺的复杂程度，提高加工质量和加工效率。零件的加工多采用端面和面上的两孔作为基准，定位可靠，基准统一。确定工艺路线粗基准的选择：首先要加工的端面A，端面A与端面D之间有位置与形状精度要求，在车床上采取互为基准的原则，反复进行加工。所以采用端面D和与端面D相垂直的待加工回转面作为粗基准。加工后获得精基准，来保证它们的位置度要求。精基准的选择：选择端面A或端面D和与端面垂直的回转面，采用“一面一销”（车床）或“一面两销”（铣床、钻床）的定位方法，遵循基准统一的原则。具体定位和夹紧见机械加工工艺过程综合卡片。拟定工艺路线如下：工序工步工序内容14粗车端面A及与端面A相连的各回转面26粗车、精车端面D和φ114.384、φ53.9024回转面34精车分别与φ82.55φ152.93外圆面连续的各回转面金刚石车分别与φ88.9φ41.377外圆面连续的各回转面49钻、铰、锪、攻端面A上各阶梯孔和螺纹孔55钻、铰、锪、攻端面D上各孔和螺纹孔62钻、铰φ6.35斜油孔71钻φ1.52斜孔81钻φ1.32孔94粗铣、精铣端D上密封槽；粗铣、半精铣P面102电火花加工轴承槽112精镗φ55.0024内圆面；精镗φ115.484内圆面选择加工设备及工艺装备安装座（6422635）的生产类型为大批量生产，工序应尽量分散，设备宜以无锡鹰普（中国）有限公司现有设备为主。优先选择通用工艺装备。采用专用工艺装备应加工简易于操作，降低调整、对刀难度，符合操作工人技术水平。车削为保证各回转面的尺寸精度和位置度要求，一次装夹需完成多个回转面车削，对车床精度和刀具数量要求比较高。综合考虑，采用无锡鹰普（中国）有限公司现有航空产品生产设备：数控车床BNC-42C5。此数控车床最多一次性安装刀具8把。钻削根据所加工阶梯孔、螺纹孔的分布特点确定孔加工通用设备：摇臂钻床Z3032×10(I)。铣削密封槽等铣削表面为简单表面，选取无锡鹰普（中国）有限公司现有普通数控铣床：XK5022A立式数控铣床。电火花加工轴承槽加工采用特种加工设备：DM7132放电加工机床。镗削精镗内圆面采用普通镗床：TX611镗床。在摇臂钻床Z3032×10(I)上完成的钻、铰、锪、攻丝等工步的过程中，需要多次换刀，且所用麻花钻、机用铰刀、锪钻、机用丝锥等均为专用刀具，需定做。各工序均需专用夹具。选取切削用量和工时定额的计算基本计算公式的引用切削速度计算公式：式中——切削速度（m/min）——系数——指数——刀具耐用度——背吃刀量（/mm）——进给量（mm/r）主轴转速计算公式：式中——主轴转速（r/min）——切削速度（m/min）——直径（mm）大批量生产时的工时定额计算公式：式中——工时定额（min）——基本时间（min）——辅助时间（min）——工作地服务时间占作业时间的百分比基本时间计算公式：式中——工件切削部分长度——切入量取0～3mm——切出量取0～3mm——主轴转速——进给量工序的设计一、工序1粗车端面A及与端面A相连的各回转面图4-1加工条件：图4-1工件材料：A356-T6机床：数控车床BNC-42C5工步１粗车φ154.13外圆面、R1.69倒圆角、20。锥面、φ168.62外圆面加工条件：刀具：高速钢90。外圆车刀1.计算切削用量及工时定额确定背吃刀量表面的最大加工余量为８mm,一次车削走刀切深是。确定进给量取切削速度v=300m/min确定机床主轴转速在实际生产中采用实际的切削速度为：2.计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：工步2粗车端面A、φ89.5外圆面、30。倒角、端面K加工条件：刀具：高速钢75。外圆车刀1.计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量表面的最大加工余量为2.4mm,一次车削走刀切深是。（2）确定进给量（3）取切削速度v=300m/min（4）确定机床主轴转速在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式：总加工时间的计算：工步3粗车φ81.45内圆面、M平面、φ52.46外圆面加工条件：刀具：高速钢盲孔镗刀1．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量内圆面的加工余量为2.6mm,一次车削走刀切深是。（2）确定进给量（3）取切削速度v=300m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：工步4粗车φ40.377内圆面、30。倒角、端面N、45。倒角加工条件：刀具：高速钢通孔镗刀1．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量内圆面的加工余量为2mm,一次车削走刀切深是。（2）确定进给量（3）取切削速度v=300m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：二、工序2粗车、精车端面D和φ114.384、φ53.9024回转面加工条件：图4-2工件材料：A356-T6图4-2机床：数控车床BNC-42C5（一）工步１粗车端面D加工条件：刀具：高速钢45。弯头车刀1．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量端面的粗加工余量为2mm,一次车削走刀切深是。（2）确定进给量（3）取切削速度v=300m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（二）工步2精车端面D加工条件：刀具：高速钢45。弯头车刀1．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量断面的精加工余量为0.5mm,一次车削走刀切深是。（2）确定进给量（3）取切削速度v=300m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（三）工步3粗车φ114.384内圆面加工条件：刀具：高速钢盲孔镗刀1．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量内圆面的单边加工余量为1mm,一次车削走刀切深是。（2）确定进给量（3）取切削速度v=300m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（四）工步4粗车φ53.9024内圆面加工条件：刀具：高速钢盲孔镗刀1．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量内圆面的单边加工余量为1mm,一次车削走刀切深是。（2）确定进给量（3）取切削速度v=300m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（五）工步5精车φ114.384内圆面加工条件：刀具：高速钢盲孔镗刀1．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量内圆面的单边加工余量为0.55mm,一次车削走刀切深是。（2）确定进给量（3）取切削速度v=300m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（六）工步6精车φ53.9024内圆面加工条件：刀具：高速钢盲孔镗刀1．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量内圆面的单边加工余量为0.55mm,一次车削走刀切深是。（2）确定进给量（3）取切削速度v=300m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：三、工序3精车分别与φ82.55φ152.93外圆面相连的各回转面；金刚石车分别与φ88.9φ41.377外圆面相连的各回转面图4-3（一）工步1精车φ152.93外圆面、R2.29倒圆角、20°锥面、φ图4-3加工条件：刀具：高速钢90°外圆车刀1．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量内圆面的单边加工余量为0.6mm,一次车削走刀切深是。（2）确定进给量（3）取切削速度v=300m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（二）工步2金刚石车端面A、φ88.9外圆面、30°倒角、端面K加工条件：刀具：金刚石75°外圆车刀1．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量内圆面的单边加工余量为0.3mm,一次车削走刀切深是。（2）确定进给量（3）取切削速度v=500m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（三）工步3精车φ82.55内圆面、M平面、φ51.36外圆面加工条件：刀具：高速钢盲孔镗刀1．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量内圆面的单边加工余量为0.6mm,一次车削走刀切深是。（2）确定进给量（3）取切削速度v=450m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（四）工步4金刚石车φ41.377内圆面、30°倒角、端面N、45°倒角加工条件：刀具：金刚石通孔镗刀1．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量内圆面的单边加工余量为0.3mm,一次车削走刀切深是。（2）确定进给量（3）取切削速度v=450m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：四、工序4钻、铰、锪、攻端面A上各阶梯孔和螺加工条件：图4-4工件材料：A356-T6图4-4机床：摇臂钻床Z3032×10(I)（一）工步１钻孔φ14.99加工条件：刀具：高速钢锥柄麻花钻φ141．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为7mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=45m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（二）工步2钻孔φ6.35加工条件：刀具：高速钢锥柄麻花钻φ61．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为3mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=30m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（三）工步3钻螺纹孔φ6.5456加工条件：刀具：高速钢锥柄麻花钻φ6.51．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为3.25mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=30m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为： 2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（四）工步4铰孔φ14.99加工条件：刀具：高速钢锥柄铰孔钻φ151．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为0.5mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=45m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（五）工步5铰孔φ6.35加工条件：刀具：高速钢锥柄铰孔钻φ6.351．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为0.175mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=30m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（六）工步6锪沉孔φ18.24加工条件：刀具：带导柱直柄平底锪钻φ18.24×151．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为1.62mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=45m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（七）工步7锪孔口倒角φ11.43±0.25×90°加工条件：刀具：90°直柄锥面锪钻φ161．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为0.96mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=40m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（八）工步8锪孔口倒角φ7.75±0.38×120°加工条件：刀具：120°直柄锥面锪钻φ101．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为0.36mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=40m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（九）工步9攻螺纹0.25-28UNF-3B加工条件：刀具：高速钢短柄螺旋槽丝锥M7.61．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为0.55mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=2m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：五、工序5钻、铰、锪、攻端面D上各孔和螺纹孔图4-5图4-5工件材料：A356-T6机床：摇臂钻床Z3032×10(I)（一）工步１钻螺纹孔φ6.5456加工条件：刀具：高速钢锥柄麻花钻φ6.51．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为3.25mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=35m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（二）工步2钻孔φ7.62加工条件：刀具：高速钢锥柄长麻花钻φ71．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为3.5mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=40m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（三）工步3铰孔φ7.62加工条件：刀具：高速钢锥柄扩孔钻φ7.61．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为0.3mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=40m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为： 2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：工步4锪孔口倒角φ7.75±0.38×120°加工条件：刀具：120°直柄锥面锪刀φ101．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为0.36mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=40m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（五）工步5攻螺纹加工条件：刀具：高速钢短柄螺旋槽丝锥M7.61．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为0.55mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=2m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 图4-6总加工时间图4-6六、工序6钻孔φ6.35加工条件：工件材料：A356-T6机床：摇臂钻床Z3032×10(I)刀具：高速钢锥柄长孔麻花钻φ6.351．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为3.175mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=30m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：七、工序7钻孔φ1.52加工条件：工件材料：A356-T6机床：摇臂钻床Z3032×10(I)刀具：整体硬质合金粗柄麻花钻φ1.521．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为0.76mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=30m/min（4）确定机床主轴转，同工序6。实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间，同工序6。根据公式： 总加工时间的计算：图4-7图4-7八、工序8钻孔φ1.32加工条件：工件材料：A356-T6机床：摇臂钻床Z3032×10(I)刀具：整体硬质合金粗柄麻花钻φ1.321．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为0.66mm,一次走刀。（2）确定进给量（3）取切削速度v=10m/min（4）确定机床主轴转，同工序6。实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间，同工序6。根据公式： 总加工时间的计算：图4-8九、工序9粗铣、精铣端D上密封槽；粗铣、半精铣P面图4-8加工条件：工件材料：A356-T6机床：XK5022A立式数控铣床（一）工步１粗铣密封槽加工条件：刀具：φ3硬质合金键槽铣刀1．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为1.756mm,一次走刀。（2）确定进给量，（3）取切削速度v=40m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（二）工步2精铣密封槽加工条件：刀具：φ2硬质合金键槽铣刀1．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为1.956mm,一次走刀。（2）确定进给量，（3）取切削速度v=30m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（三）工步3粗铣P面加工条件：刀具：高速钢直柄立铣刀φ51．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为39.37mm,一次走刀。（2）确定进给量，（3）取切削速度v=55m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：图4-9（四）工步４精铣P面图4-9加工条件：刀具：高速钢直柄立铣刀φ3.1751．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量加工余量为39.37mm,一次走刀。（2）确定进给量，（3）取切削速度v=50m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：十、工序10电火花加工轴承槽Q、R加工条件：工件材料：A356-T6机床：DM7132放电加工机床刀具：紫铜工具电极图图4-10十一、工序11精镗φ55.0024内圆面；精镗φ115.484内圆面加工条件：工件材料：A356-T6图4-11机床：TX611镗床图4-11刀具：硬质合金金刚镗镗刀YG3X（一）工步１精镗内圆面φ55.00241．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量端面的粗加工余量为0.05mm,一次车削走刀切深是。（2）确定进给量（3）取切削速度v=80m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时间根据公式： 总加工时间的计算：（二）工步2精镗内圆面φ115.4841．计算切削用量及工时定额（1）确定背吃刀量端面的粗加工余量为0.05mm,一次车削走刀切深是。（2）确定进给量（3）取切削速度v=80m/min（4）确定机床主轴转在实际生产中采用实际的切削速度为：2．计算工时定额、辅助时间及作业时根据公式： 总加工时间的计算：工艺合理性分析经过各工序削用量及工时定额设计计算，我们了解到在这个工艺过程中工序3和工序9的工时定额时间最长分别为10.613和10.729分钟，考虑到加工过程中的人为因素和设备的实际生产能力设定单件最长工序时间为10.729分钟。而计算单件总加工时间是40.837分钟左右。下面通过计算确定能否满足产品的年产量要求。假定年工作日为300天，每天工作16小时，二班制，年生产36000件需要T天，则：T=10.729×36000=386244min÷16÷60=403（天）>工作日300天，不满足产品的年产量要求。现改为每天工作24小时，三班制，T=10.729×36000=386244min÷24÷60=269（天）<工作日300天，可以满足年产量的要求，工艺合理。将前面的计算结果填入机械加工工艺规程综合卡片内，作为指导工人生产技术文件。

专用夹具的设计专用夹具是一种用于某一特定性工件特定工序的夹具，广泛应用于成批生产和大量生产中。专用夹具的使用能够很好的保证加工精度。其中工件通过夹具上的定度定位获得正确的位置，通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变，进而保证了工件加工表面的位置精度。专用夹具的使用也能够很好的提高生产率和扩大机床的使用范围。使用夹具安装工件，可以大量减少划线、找正、对刀等辅助时间。专用夹具的使用实质上是对机床进行了部分改造，扩大了原机床的功能和使用范围，减轻工人的劳动强度，保证了生产安全。专用夹具是连接工件和机床的中间关键环节，必须保证以下基本要求：1)保证加工精度这是必须做到的基本要求。其关键的是正确的定位、夹紧和导向方案。2)夹具的总体方案应与生产纲领相适应在大批量生产中，尽量采用快速、高效的定位、夹紧装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。3)安全、方便，减轻劳动强度夹具要有工作安全性方面的考虑，要符合公认的操作位置和习惯，要有适合的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。4)排屑顺畅专用夹具应排屑方便。必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。5)机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性专用夹具的制造属于单件生产，要方便制造、检测、调整和装配，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配结构。工序四钻床夹具的设计夹具分析工序四中所用钻床夹具所完成的任务是通过一次装夹，完成端面A上的两种沉孔的钻、铰、锪和一种特殊内螺纹的加工。此夹具为一钻床夹具，工件的定位需要限制六个自由度，采取的定位方式是“一面一销”外加一可调V型块的定位方式，使用通用压板进行夹紧。可调V型块的作用是限制一个旋转自由度。同时，采用可调V型块既可以充分的限制旋转自由度又可以保证后续加工中端面D上螺纹孔加工余量的均匀性。此钻床夹具设计的主要目的一方面为了完成工件的顺利装夹，另一方面是在一块钻模板的定位下完成端面A上的各孔、螺纹孔的加工，大大提高生产效率。钻模板的定位方式采取典型的“一面两销”定位方式。钻模板所受的力垂直于“一面两销”中的“一面”，因此钻模板无需夹紧。工序四所用夹具应用于摇臂钻床Z3032×10(I)上，与机床的连接部分按机床工作台的联系尺寸设计。夹具的整体结构设计图5-1端面D弧面β内圆面α图5-2本工序中采取的定位方式是“一面一销”外加一可调V型块，定位面为端面D、内圆面α和弧面β。端面D与夹具的底座贴合，限制三个自由度。内圆面α为一与销配合的定位孔，限制两个自由度。可调V型块与和弧面β贴合限制一个旋转自由度。综合设计夹具如图5-2所示。图5-1端面D弧面β内圆面α图5-2夹紧力的分析在夹具的设计中，夹紧力的大小并非所有情况下都需要计算。如此工序中的钻床夹具设计中，采用手动夹紧机构，根据经验确定所需的夹紧力即可。且在此工序中工件在加工过程中所受力方向垂直于底座，而且压板的夹紧力方向也垂直于底座，所以压板夹紧工件可以满足工件在夹具中的夹紧力需要。夹具使用说明图5-5图5-4图5-3安装工件时将圆柱销穿过内圆面α（如图5-1），同时拨回可调V型块使端面D与底座面贴合，放松可调V型块进而完成工件定位。将压板滑至适当位置，拧紧螺母完成装夹，如图5-3图5-5图5-4图5-3工序六钻床夹具的设计夹具分析图5-6工序六钻床夹具设计的主要目的是为了使工件旋转28°，使待加工孔与工作台垂直。同时，使用钻模板定位待加工孔的位置。此夹具也是一钻床夹具，工件的定位需要限制六个自由度，采取的定位方式是典型“一面两销图5-6工序六所用夹具应用于摇臂钻床Z3032×10(I)上，与机床的连接部分按机床工作台的联系尺寸设计。夹具的整体结构设计孔γ图5-7本工序中采取的定位方式是“一面两销”，定位面为端面D、内圆面α和孔γ，如图5-1、图5-7所示。端面D与夹具的底座贴合，限制三个自由度。内圆面α为一与销配合的定位孔，孔γ图5-7定位误差的分析计算图5-8此工序中钻模板与零件间为间隙配合，钻模板定位内圆面的公差为H8。配合尺寸为φ88.9H8/h8mm。图5-8工序尺寸为φ14.99±0.25mm，位置度要求为φ0.25，定位基准为定位内圆面轴线。定位基准与工序基准重合，δ不重=0。δ位置=δＤ１＋δｄ１=0.05+0.054=0.104<0.25mm因此定位合理。夹紧力的分析工件在加工过程中压板夹紧力方向与刀具的进给力方向和切削力方向都成28°，大部分力由定位柱和底座承担，因此采用压板夹紧工件，可以满足工件在夹具中的夹紧力需要。图5-9夹具使用说明图5-9安装工件时将圆柱销穿过内圆面α（如图5-1）并使削边销与孔γ配合（图5-7)，同时使端面D与底座面贴合,这样完成工件的定位。将压板滑至适当位置，拧紧螺母即可完成装夹，如图5-9所示。至此，工件定位夹紧完成。

夹具机构仿真此机构仿真是在Pro/E的装配模块下模拟了工序四的加工过程。包括机床和刀具选择，切削参数的设定，加工过程的仿真和主轴运动速度的分析等设计内容。仿真中的加工机床为摇臂钻床Z3032×10(I)，夹具为专用夹具04，刀具、切削用量、工时定额等技术参数由工艺卡片查得。仿真过程按照现实加工中的切削用量、工时定额等技术参数对实际的加工过程进行模拟。在此过程中，演示了工件的装夹过程、钻模板的安装方法、刀具的运动轨迹等内容；同时进行了全局干涉检查和钻床主轴运动分析。尽可能分析实际生产中可能出现的问题，为工人操作、安全生产提供指导性文件。图6-2图6-1分析并生成录像的视频文件，存为mpg文件“JIGOUFANGZHEN01_GX04”。分析过后生成轨迹曲线如图6-1所示。图6-2图6-1在机构仿真后对由摇臂钻床、夹具、工件组成的整体进行全局干涉检查，如图6-2所示。经过干涉检测，证明夹具的使用过程中没有发生干涉现象。主轴轴向运动分析主轴轴向运动分析图6-3

结论在毕业设计期间，主要完成了零件的熔模模具设计，零件的工艺规程、专用夹具设计和夹具的机构仿真。在零件实体造型、模具设计、零件加工工艺设计及工装设计、机构仿真等方面获得综合性训练。三维实体造型阶段应用Pro/EngineerWildfire软件强大的实体造型能力实现毛坯的三维实体造型，为后续的模具设计提供了可靠的参考模型。模具设计阶段采用模具CAD/CAM技术，综合考虑模具设计、实际加工工艺等方面因素对安装座（6422635）的模具进行设计。同时利用Pro/EngineerWildfire模具设计模块，不仅实现了对零件的模具设计，而且还分离出了型芯实体，避免了零件的重复造型。零件工艺规程编排阶段零件工艺规程是符合行业的标准化规定，本次毕业设计是在充分考虑到产品本身特点以及企业现实的加工水平，包括机床、刀具、工人的操作水平等基础上，通过查阅大量的加工方面的资料和与老师讨论最终确定加工方案。这个过程是一个循序渐进的过程，经过反复的、大量的修改确定更合理的加工工艺。夹具机构仿真阶段使用Pro/EngineerWildfire软件的装配模块进行了夹具的机构仿真，模拟了实际的加工过程并进行了主轴的轴向运动、运动轨迹等分析。使尽可能多的问题解决在未进行生产之前。毕业设计中，采用了先进的CAD\