毕业设计（论文）-713立柱零件工艺规程及夹具设计

713立柱零件工艺规程及夹具设计目录摘要 IABSTRACT II第1章绪论 31.1课题目的及意义 31.2国内外发展动态 31.3主要研究内容和设计思路 5第2章零件分析 82.1零件的功用分析 82.2零件的工艺分析 8第3章机械加工工艺规程制定 103.1确定生产类型 103.2确定毛坯制造形式 103.3选择定位基准 113.4选择加工方法 113.5制定工艺路线 123.6确定加工余量及毛坯尺寸 143.6.1确定加工余量 143.6.2确定毛坯基本尺寸 153.6.3确定毛坯尺寸公差 163.6.4绘制毛坯简图 163.7工序设计 173.7.1选择加工设备与工艺装备 173.7.2确定工序尺寸 203.8确定切削用量和基本时间 21第4章铣床机床夹具设计 434.1接受设计任务、明确加工要求 434.2确定定位方案、选择定位元件 434.3确定夹紧方案、设计夹紧机构 444.4确定定位元件 464.5夹具体的设计 474.6夹具精度分析 484.7绘制夹具装配图，标注有关尺寸及技术要求 49第5章钻孔夹具设计 505.1接受设计任务、明确加工要求 505.2确定定位方案、选择定位元件 505.3确定夹紧方案、设计夹紧机构 515.4确定定位元件 515.5夹具体的设计 525.6导向元件设计 535.7钻模板的设计 545.8夹具精度分析 545.9绘制夹具装配图，标注有关尺寸及技术要求 55第6章总结与展望 566.1总结 566.2展望 56参考文献 57致谢 58第1章绪论1.1课题目的及意义1、目的本课题来源于实际生产，主要解决的问题是713立柱零件的机械加工工艺规程制定及专用夹具设计。随着机械加工技术的发展和满足生产进度的需要，生产中工装、夹具、辅具的应用越来越广。针对不同的产品、不同的尺寸及精度要求，合理地设计工装、夹具、辅具来解决生产问题，是一个合格的工程师的基本要求。2、意义机械制造工艺及夹具毕业设计是对自己所学专业课和自己今后所要从事的工作方向进行的一次综合性训练，也是对自己四年所学的一次检测。（1）学会正确的设计思路、设计构思，掌握工艺设计的一般程序和方法；（2）学会使用技术资料，国家标准，进行设计计算，数据处理的能力；（3）培养独立分析问题、解决问题、理论联系实际的能力；（4）能熟练运用CAD等制图软件来设计零件和绘图；（5）能够运用所学的工艺及夹具的基本理论知识，制定合理的工艺规程，解决工艺尺寸、工件的加紧、定位等问题。毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应训练，从中锻炼自己独立分析问题、解决问题及团队合作精神的能力，为今后的技术工作打下一个良好的基础。为实现现代化强国贡献自己的力量。1.2国内外发展动态713立柱件是数控车床加工中最常见的零件，也是工业生产中应用最广泛的零件，其作用主要是限位、导正、止转及定位。数控车床加工的轴类零件一般由圆柱面、圆锥面、圆弧面、台阶、端面、内孔、螺纹和沟槽构成，材料一般为HT250灰铸铁。由于应用广泛，一般采用批零生产，传统加工效率低，废品多，因此设计合理的数控加工工艺及编程可以大大提高效率，同时提高精度。国际现状：随着科技的发展和各国对制造业的不断重视，发达国家对于轴类的加工普遍采用开放式通用机床实时动态全闭环模式以FANUC和SINUMERIK为代表的数控系统不断优化，实现高效、高速、高效控制。加工过程中可以自动修正、调节、补偿各项参数。实现CAD/CAM与数控车床的相互配合。在轴类零件的数控加工工艺以及编程中，通过计算机CAPP分析大量信息并进行计算编制文件等，制定最优方案。大大提高轴类的精度要求，同时不断改进优化。通过新材料，以新型刀具为创新研制大量高精尖713立柱件满足不同层次需求。国内现状：针对我国713立柱组合件的加工，近年来已取得显著进步。但多数中小企业以人工加工为主，少数采取半自动化。生产效率低，零件精度低。尤其在高精度方面，因此寿命较低。目前，我国对于713立柱件的加工也有许多好的方法比如间接控制尺寸713立柱加工工艺、双层复合材料713立柱、薄壁件713立柱加工等不断提高713立柱质量，数字化无人值守加工技术等技术也在蓬勃发展。目前，以华中为代表规模化数控系统，大规模集成电路已经大大提高了713立柱件加工水平及精度。通过对先进技术推广以及与计算机的配合使用，数控车床加工的713立柱件质量不断提高，但仍存在核心技术缺乏的现状。因此我们更应该提高对713立柱件数控加工工艺的研究，以此不断提高自身。图1-1车床夹具图1-2铣床夹具1.3主要研究内容和设计思路1、研究内容如图1-1所示是713立柱零件图，中批量生产，完成该零件的机械加工工艺设计及夹具的设计。图1-1713立柱零件2、设计思路调研和查阅资料调研和查阅资料确定713立柱零件的加工工艺和夹具设计方案确定713立柱零件的结构特点和工艺性分析确定夹具设计的要求规范713立柱零件的工艺过程卡片编写定位方案的确定和夹紧方案的确定设计夹具图的草图完成设计图纸，说明书夹具零件图绘制第2章零件分析2.1零件的功用分析题目所给零件是713立柱零件。713立柱是机床重要的结构件之一，起着机床上下运动及支承作用。机床立柱材质常见的为HT250,这种材质强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性良好，铸造性能较优，需进行人工时效处理。除此之外经常用到的还有HT200

HT300

或球墨铸铁，根据不同工作要求而定。加工中心立柱主要是对主轴箱起到支撑作用，满足主轴的Z向运动。目前普遍采用的是双立柱框架结构设计形式，对于大中型的移动立柱固定于滑座上。因为立柱是连接床身与主轴、刀库的重要部件，所以它的设计必须得到重视。对于主轴来讲，正确的安装立柱对于加工中心加工出合格的零件有着不能忽视的作用，而立柱的安装主要反映在其与工作台的垂直度上。713立柱实物图如图2-1所示。图2-1713立柱实物图2.2零件的工艺分析从零件图1-1上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有平面、导轨面以及螺钉安装孔和圆柱销孔。其中，表面粗糙度要求最高的是立柱导轨面，公差等级达到级，表面粗糙度为，立柱底面表面粗糙度要求，立柱左右端面的表面粗糙度要求，立柱顶面要求表面粗糙度，导轨面是713立柱零件主要的设计基准。机床立柱导轨面为该零件的设计基准，图纸要求立柱导轨面基准A、导轨内侧面基准B的平面度要求0.01mm、导轨内侧面相对于导轨平面基准A的垂直度公差为0.015mm、导轨背部平面相对于基准A的平行度公差为0.015mm、立柱左右平面相对于基准A的垂直度公差为0.015mm、立柱底部安装面的平面度公差为0.01mm，其相对于导轨面的垂直度公差为0.015mm。对713立柱零件图进行工艺审核后可进行机械加工工艺规程制定。第3章机械加工工艺规程制定3.1确定生产类型按设计任务书，713立柱零件为中批量生产，其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现中批生产的工艺特点，毛坯的制造方法及加工余量，部分铸件用金属型；部分锻件用模锻。毛坯精度中等、加工余量中等；机床设备及其布置形式，部分采用通用机床，部分采用专用机床，按零件分类，部分布置成流水线，部分布置成机群式。广泛采用专用夹具，可调夹具。刀具和量具，按零件的产量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用专用刀具和量具。工件的装夹方法，部分采用划线找正，广泛采用通用或专用夹具装夹。要求操作工人平均技术水平一般；生产率及成本一般。3.2确定毛坯制造形式由该零件的功用及其使用场合可知，要求该713立柱导轨面具有较高的耐磨性和较高的强度。所以选择既能满足使用要求，价格又相对低廉的HT250灰铸铁，另外713立柱表面存在内孔，且立柱结构比较复杂、尺寸较大，因此可以确定毛坯的制造形式为铸造。由于该713立柱为成批量生产，查表3-1可知，选择砂型铸造机器造型，铸钢件的公差等级为级。表3-1成批和大量生产铸件的尺寸公差等级方法公差等级CT铸件材料钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型铸造手工造型11-1411-1411-1411-1410-1310-139-1211-1411-14砂型铸造机器造型和壳形8-128-128-128-128-108-107-98-128-12金属型铸造8-108-108-108-107-97-9压力铸造6-84-64-7该零件的形状比较复杂，因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。立柱表面的螺钉安装孔由于尺寸较小，在毛坯上铸造成实心，后续采用机械加工方式加工出来，其余待加工表面根据相关铸造规定留加工余量。3.3选择定位基准定位基准的选择是工艺规程制定中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理的选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类、提高生产率。1.精基准的选择713立柱零件为复杂的异形零件，工件的设计基准是立柱的导轨面和导轨内侧面，若是按照“基准重合”原则应当选择立柱的导轨面和导轨内侧面为精基准。精加工工序选择立柱加工过的导轨平面和导轨内侧面为基准，另外立柱的底面和顶面为大平面，且加工精度较高，也可以选择作为精基准，但此时会由于“基准不重合”而带来定位误差，后续大部分工序都可以选择导轨面和导轨内侧面作为基准，体现了“基准统一”的原则。2.粗基准的选择根据713立柱零件图，立柱的导轨面和导轨内侧面为设计基准，根据“基准先行”原则，应优先加工立柱的导轨面和导轨内侧面，另外导轨面相对的平面设计有工艺台阶面，可以作为粗基准选择来粗加工导轨面，考虑立柱的加工精度，按照“粗精分离”原则制定工艺路线，导轨面和工艺凸台需要经过粗加工和精加工来达到要求，此时导轨面和工艺凸台面互相为基准定位加工，符合“互为基准”原则。3.4选择加工方法1.平面的加工平面的加工方法有很多，可以采用铣削、车削、刨削、磨削、拉削等。713立柱导轨面、内侧面及背部平面表面粗糙度，，可以考虑铣削加工，表面粗糙度要求比较高，采用粗铣、半精铣、精铣、磨削加工；立柱底部平面和顶部平面为面积较大的平面，同样考虑采用铣削加工的方式进行。对于表面粗糙度要求比较高的平面，例如导轨面和立柱底面等，考虑热处理后安排磨削加工，提高表面质量。2.内孔的加工孔的加工方法有很多，包括钻、扩、铰、镗、拉、磨及铣等。713立柱零件表面存在较多的小尺寸螺钉安装孔和圆柱定位销安装孔，考虑采用麻花钻在摇臂钻床上进行加工；精度较高的定位孔安排钻孔、扩孔、铰孔工序；螺纹孔安排钻孔、攻丝进行加工。3.5制定工艺路线制定工艺路线是工艺人员制订工艺规程时最重要的工作，也是体现工艺师工艺水平的重要方面。其原则是，在合理保证零件的几何形状、尺寸精度、位置精度、表面质量的前提下，尽可能提高生产率，降低生产成本，取得较好的经济效益。制订工艺路线应遵循以下几点：（1）工艺路线的制订是实践性很强的工作，在具体制订时，一定要充分考虑本企业的实际加工条件与能力。（2）工艺师应具备较丰富的实际生产经验，制订机械加工工艺规程过程也是不断积累经验的过程。对于一个零件的加工，虽然可以安排不同的加工路线，但其中只有一条在一定的生产条件下是最佳的，工艺师的任务就是要把这条最佳的线路找出来。（3）制定机械加工工艺规程的发展方向是计算机辅助工艺编制，即CAPP。工艺路线的制订可以利用成组技术、人工智能技术自动进行。713立柱零件的生产类型是中批量生产，其工艺特点是尽量选用通用机床并配以专用夹具。在安排713立柱零件工艺路线的过程中应主要考虑以下几个问题：（1）713立柱表面加工中导轨面的精度最高，并且为零件设计基准，所有工序安排的目的为保证该平面的加工精度。该平面的加工应该安排在前面，符合“基准先行”原则。（2）立柱底面相对于立柱导轨面有垂直度要求，所以在加工立柱底面时候应该选择立柱导轨面为基准进行定位，这样就可以避免由于“基准不重合”而带来的加工误差。（3）导轨面内侧面和导轨面台阶面相对于导轨面基准有垂直度要求，所以导轨面和导轨面内侧面在加工时候应该一次定位完成加工，两者的几何公差由机床的精度保证。（4）按照“粗精分离”原则，将表面加工的粗加工和精加工安排在不同的工序中，而不是安排在同一工序的不同工步当中。在制订整体工艺路线时往往要提出两个或多个可行性方案，经过充分的比较、论证，选择其中最佳的一种方案。同时对于选择加工方式及局部工艺路线时，也要拿出不同的方案进行分析。713立柱导轨面的加工，方案一，在龙门刨床上进行加工，采用刨刀加工，由于导轨面部分不止一个平面需要加工，刨削加工收到限制，另外刨削加工进给路程太长，加工效率不高。方案二，713导轨面面还可以在数控龙门铣床上加工，采用铣削的方式进行，优点是铣削效率高，进给路程短，效率高。根据以上分析，制定了以下工艺路线：工序号工序名称工序内容10铸铸造毛坯800×1941×78020清砂30退火40粗铣导轨外侧面定位，粗铣工艺平面50粗刨工艺平面定位，粗刨导轨外侧面、外侧背面、止口粗刨导轨内腔两凸台60粗铣导轨外侧面定位，粗铣底部安装面70粗铣导轨外侧面定位，粗铣顶面80粗铣导轨外侧面定位，粗铣左右凸台面90热处理人工时效处理100喷砂110半精铣导轨外侧面定位，半精铣工艺平面120半精刨工艺平面定位，半精刨导轨外侧面、外侧背面、止口半精刨导轨内腔两凸台130半精铣导轨外侧面定位，半精铣底部安装面140半精铣导轨外侧面定位，半精铣顶面150半精铣导轨外侧面定位，半精铣左右凸台面160检验检查有无铸造缺陷170精铣导轨外侧面定位，精铣工艺平面180精刨工艺平面定位，精刨导轨外侧面、外侧背面、止口精刨导轨内腔两凸台190精铣导轨外侧面定位，精铣底部安装面200精铣导轨外侧面定位，精铣顶面210精铣导轨外侧面定位，精铣左右凸台面220热处理超音频淬火600HBS230磨工艺平面定位，磨导轨外侧面、外侧背面、止口磨导轨内腔两凸台240钻钻底部安装面螺栓孔8-φ22250钻钻导轨内腔8-M16螺纹孔260钻钻左右侧面4-φ50、2-φ30内孔270钻钻攻顶面6-M12螺纹孔入库检验入库3.6确定加工余量及毛坯尺寸3.6.1确定加工余量该713立柱材料为灰铸铁HT250，抗拉强度，采用砂型铸造机器造型，且为成批生产。查表3-1可知，铸钢件采用砂型铸造机器造型时，铸件尺寸公差为级，此处选为级。按照表3-2选择加工余量为H级，根据机械加工后铸件的最大轮廓尺寸，按照表3-3可查得各加工表面的加工余量，见表3-4。表3-2成批和大量生产的铸件机械加工余量等级方法要求的机械加工余量等级铸件材料钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型铸造手工造型G-KF-HF-HF-HF-HF-HF-HG-KG-K砂型铸造机器造型和壳型F-HE-GE-GE-GE-GE-GE-GF-HF-H金属型D-FD-FD-FD-FD-FD-F压力铸造B-DB-DB-D熔模铸造EEE-E-EEE表3-2成批和大量生产的铸件机械加工余量等级最大尺寸要求的机械加工余量等级大于至ABCDEFGHJK-400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.91.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571014204000630011.422.845.581116226300100001.11.52.234.569121724表3-3713立柱各加工表面加工余量加工表面单边余量双边余量备注导轨外侧面47考虑到该两个平面为重要平面，基本尺寸选择150导轨背面3导轨止口48基本尺寸170导轨内腔端面37基本尺寸140左端面48基本尺寸选择200右端面4底面510基本尺寸选择1935顶面5零件质量约为1300kg，加上加工余量，经过估算，毛坯质量约为1320kg。3.6.2确定毛坯基本尺寸加工表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取的相应加工余量即可，所得713立柱的毛坯尺寸见表3-4。表3-4713立柱毛坯尺寸零件尺寸单边加工余量毛坯尺寸导轨外侧面442导轨背面3导轨止口4282导轨内腔端面3141左端面4688右端面4底面51945顶面53.6.3确定毛坯尺寸公差查表（铸件尺寸公差数值），查得各铸件加工尺寸公差见表3-5。表3-5713立柱铸件加工尺寸公差毛坯尺寸尺寸公差按“对称”标注结果导轨外侧面422±142±1导轨背面导轨止口2823.2±1.6导轨内腔端面1412.5±1.25141±1.25左端面6884±2688±2右端面底面19455.4±2.71945±2.7顶面3.6.4绘制毛坯简图根据以上内容及砂型铸造的有关标准与规定，绘出毛坯简图，如图3-1所示。图3-1713立柱毛坯简图3.7工序设计3.7.1选择加工设备与工艺装备1.选择加工设备选择加工设备即选择机床类型。由于已经根据零件的形状、精度特点，选择了加工方法，因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号，主要取决于现场的设备情况。若零件的加工余量较大，加工材料又较硬，有必要校验机床功率。选择加工设备要考虑加工经济精度。所谓加工经济精度是指在正常条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度。需要指出的是：每一种机床，都有相应的加工经济精度，也就是说任何机床在最经济的情况下的加工精度和表面粗糙度都有一定的范围。若精心操作、细心调整、选择小的切削用量，其加工精度也可以提高，但肯定是耗时费工。如车外圆时经“粗车→半精车→精车”加工的经济精度与表面粗糙度为IT7～IT8，，也就是说，在正常的生产条件下很容易满足此要求。若要一名高技术工人精心操作，也能车出IT6甚至是IT5级的外圆来，但经济上太不划算了。总而言之，最终选择的机床，其经济精度应与零件表面的设计要求相适应，初步选定各工序机床如下：1）工序40、50、60、70、80铣削导轨面组各平面，铣削底面、顶面由于713立柱零件外轮廓尺寸较大，所以适合在龙门铣床上加工，选TX2010×10龙门铣床；2）工序110-210铣削加工由于713立柱零件外轮廓尺寸较大，所以适合在龙门铣床上加工，选TX2010×10龙门铣床；3）工序230磨削导轨面选择MK1840导轨磨床，具体参数见说明书；4）工序240-270钻孔立柱表面螺钉安装孔在毛坯上铸造出实体，适合在摇臂钻床上采用麻花钻、扩孔钻及铰刀完成加工，选择Z30125摇臂钻床。2.选择夹具对于成品生产的零件，大多采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，也可部分采用通用夹具。本机械加工工艺规程中采用专用夹具。3.选择刀具在713立柱的加工中，采用了铣、磨、钻、攻等多种加工方式，与之相对应，初选刀具情况如下：（1）砂轮采用圆形立方氮化硼砂轮。工序230磨削立柱导轨面，要求磨削余量0.1mm。选择立方氮化硼磨削砂轮，直径，内孔。（2）铣刀工序40-工序80为粗铣导轨面及各个端面，工序110-工序150为半精铣导轨面和各个端面，工序190-工序210为精铣导轨面和各个端面，铣削宽度较大，考虑选择镶齿套式面铣刀。（3）钻头、丝锥从零件要求和加工经济性考虑，采用锥柄麻花钻头完成加工工序。工序240至工序270中涉及到内孔的加工，钻孔的直径不大，精度要求不高的考虑麻花钻直接钻出，螺纹孔采用钻孔-攻丝完成。工序260加工，安装孔，选择直径22mm的机用锥柄麻花钻一次钻出；工序250加工8-M16螺纹孔，选择直径13mm麻花钻钻出底孔，再选择M16×1.5高速钢机用丝锥完成攻丝；工序260加工2-φ30内孔，选择直径30mm机用锥柄麻花钻一次钻出；工序270加工6-M12螺纹孔，选择直径10mm麻花钻钻出底孔，再选择M12×1高速钢机用丝锥完成攻丝。4.选择量具选择量具的原则是根据被测量对象的要求，在满足测量精度的前提下，尽量选用操作方便、测量效率高的量具。量具有通用量具（如游标卡尺、千分尺、比较仪、量块等）和各种专用高效量具，其种类的选择主要应考虑被测尺寸的性质，如内径、外径、深度、角度、几何形状等以及被测工件的特点，如工件的形状、大小、精度、生产类型等。本零件属于成批生产，一般均采用通用量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择。一般根据被测对象的公差带宽度先查得相应的安全裕度A和计量器具的不确定度允许值，然后在量具手册中选择一种不确定度等于或小于的量具。二是按照计量器具的测量方法极限误差选择。下面以精加工导轨内外侧导轨面工序为例来说明量具的选择。工序精铣导轨内外侧导轨面，尺寸公差（公差等级IT7级），现按计量器具的测量方法极限误差选择量具。1）根据工件公差等级确定精度系数K。查表3-6可知，K=27.5%。表3-6713立柱铸件加工尺寸公差公差等级IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11-16K（%）32.53027.5252015102）求计量器具测量方法的极限误差。。3）选择合适的量具。查表（常用测量工具和测量方法的极限误差）可选择刻度值为0.02毫米的游标卡尺。在人为需要及条件允许的情况下，可以设计专用量规，以量规的通端和止端测量零件加工的极限偏差，这时可以显著地提高测量的效率。3.7.2确定工序尺寸确定工序尺寸时，对于加工精度要求较低的表面，只需粗加工工序就能保证设计要求，将设计尺寸作为工序尺寸即可，上下偏差的标准也按照设计规定。当加工表面精度要求较高时，往往要经过数道工序才能达到要求。下面以导轨内止口加工为例计算工序尺寸、余量及确定公差。导轨止口的加工需要经过三道工序。由上述可知其总加工余量（双边余量）为8mm，其公差等级为IT7级。查表知精铣时切削深度为，表面粗糙度为，尺寸公差等级H6-H8；半精铣时、，尺寸公差等级H8-H9，粗铣时、，尺寸公差等级H10-H12。按照上述方法，确定立柱止口的工序加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度，见表3-7。表3-7止口加工工序尺寸及公差加工表面：止口精铣半精铣粗铣毛坯工序单边余量/mm0.51.02.5工序尺寸及公差/mm290±0.2289±0.21287±0.52表面粗糙度/μm1.612.525在加工止口是由于测量的限制，无法直接测量止口对称面到导轨外侧面的距离，而只能测量止口侧面至导轨外侧的距离，需要进行工艺换算，尺寸链简图如图3-8所示，计算过程如下。图3-8尺寸链计算简图其中尺寸145±0.1为自然形成的尺寸，属于封闭环，尺寸为增环，A尺寸为闭环，需要计算尺寸A的基本尺寸和极限偏差。根据尺寸链计算公式，封闭环的基本尺寸等于增环和减环基本尺寸的代数和，则A=315-145=170mm；封闭环的上极限偏差等于所有增环的上极限偏差之和减去所有减环的下极限偏差之和，则ES（A）=0.1-（-0.2）=+0.3mm封闭环的下极限偏差等于多有增环的下极限偏差之和减去所有减环的上极限偏差之和，即EI（A）=-0.1-0=-0.1mm，所以A的尺寸为。3.8确定切削用量和基本时间切削用量包含切削速度、进给量及背吃刀量三项，确定方法是先确定背吃刀量、进给量，而后确定切削速度。不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的。因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也应有所区别。粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的背吃刀量，其次选择较大的进给量，最后根据刀具耐用度要求和余下的机床功率，确定合适的切削速度。精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要求，故一般选用较小的进给量和背吃刀量，而尽可能选用较高的切削速度。1.工序50（粗铣导轨面、粗铣止口、粗铣导轨背面、粗铣导轨内腔平面）切削用量及基本时间的确定工步1：粗铣导轨面（1）选择切削参数本工序为粗铣导轨面，所选刀具为高速钢端铣刀，铣刀直径，齿数。选择铣刀的基本形状，由于加工HT250灰铸铁料的，故选前角，后角，已知铣削宽度，铣削深度，机床选择TX2010×10型龙门铣床。ⅰ.确定每齿进给量。查表（高速钢端铣刀、圆柱铣刀和盘铣刀加工时的进给量）TX2010×10型龙门铣床的功率为大于10KW，工艺系统刚性为中等，细齿端铣刀加工钢料的进给量为，现取。ⅱ.选择铣刀磨钝标准及耐用度。查表（铣刀磨钝标准），用高速钢端铣刀加工HT250灰铸铁料铣刀刀齿后刀面最大磨损限度为1.5mm。铣刀直径，查表（铣刀平均寿命）得到耐用度T=240min。ⅲ.确定切削速度和工作台每分钟进给量。计算公式如下：式中：TX2010×10龙门铣床的主轴为无级变速，选择则实际切削速度工作台每分钟进给量为④校验机床功率。查表得到铣削时的功率计算公式如下式中，TX2010×10龙门铣床主电机的功率为18.5KW，故所选的切削用量可以采用，所确定的切削用量为、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则工步2：粗铣止口（1）选择切削参数本工序为粗铣止口面，所选刀具为高速钢圆柱铣刀，铣刀直径，齿数。选择铣刀的基本形状，由于加工HT250灰铸铁料的，故选前角，后角，已知铣削宽度，铣削深度，机床选择TX2010×10型龙门铣床。ⅰ.确定每齿进给量。查表（高速钢端铣刀、圆柱铣刀和盘铣刀加工时的进给量）TX2010×10型龙门铣床的功率为大于10KW，工艺系统刚性为中等，细齿端铣刀加工钢料的进给量为，现取。ⅱ.选择铣刀磨钝标准及耐用度。查表（铣刀磨钝标准），用高速钢端铣刀加工HT250灰铸铁料铣刀刀齿后刀面最大磨损限度为0.6mm。铣刀直径，查表（铣刀平均寿命）得到耐用度T=120min。ⅲ.确定切削速度和工作台每分钟进给量。计算公式如下：式中：TX2010×10龙门铣床的主轴为无级变速，选择则实际切削速度工作台每分钟进给量为④校验机床功率。查表得到铣削时的功率计算公式如下式中，TX2010×10龙门铣床主电机的功率为18.5KW，故所选的切削用量可以采用，所确定的切削用量为、、、（2）计算基本时间则工步3：粗铣导轨背面粗铣导轨背面参照粗铣导轨止口选择切削参数。工步4：粗铣导轨内腔平面（1）确定切削参数参照粗铣导轨面选择切削参数，即、、、计算背吃刀量和切削速度。导轨内腔平面毛坯余量为3mm，粗车余量确定为1.5mm，即计算切削速度最终确定的切削用量为、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则则工序50的基本时间为1064.8s2.工序60（粗铣底部安装面）参照工序50中粗铣导轨外侧面选择切削参数，即、、、计算背吃刀量和切削速度。导轨内腔平面毛坯余量为5mm，粗车余量确定为1.5mm，即计算切削速度最终确定的切削用量为、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则3.工序70（粗铣顶面）参照工序50中粗铣导轨外侧面选择切削参数，即、、、计算背吃刀量和切削速度。导轨内腔平面毛坯余量为5mm，粗车余量确定为1.5mm，即计算切削速度最终确定的切削用量为、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则4.工序80（粗铣左右凸台面）参照工序50中粗铣导轨外侧面选择切削参数，即、、、计算背吃刀量和切削速度。导轨内腔平面毛坯余量为5mm，粗车余量确定为1.5mm，即计算切削速度最终确定的切削用量为、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则5.工序120（半精铣导轨面、半精铣止口、半精铣导轨背面、半精铣导轨内腔平面）切削用量及基本时间的确定工步1：半精铣导轨面（1）选择切削参数本工序为粗铣导轨面，所选刀具为高速钢端铣刀，铣刀直径，齿数。选择铣刀的基本形状，由于加工HT250灰铸铁料的，故选前角，后角，已知铣削宽度，铣削深度，机床选择TX2010×10型龙门铣床。ⅰ.确定每齿进给量。查表（高速钢端铣刀、圆柱铣刀和盘铣刀加工时的进给量）要求半精铣表面粗糙度达到Ra3.2，选择刀具为高速钢面铣刀，细齿端铣刀加工铸铁的进给量为，现取。ⅱ.选择铣刀磨钝标准及耐用度。查表（铣刀磨钝标准），用高速钢端铣刀加工HT250灰铸铁料铣刀刀齿后刀面最大磨损限度为1.2mm。铣刀直径，查表（铣刀平均寿命）得到耐用度T=180min。ⅲ.确定切削速度和工作台每分钟进给量。计算公式如下：式中：TX2010×10龙门铣床的主轴为无级变速，选择则实际切削速度工作台每分钟进给量为④校验机床功率。由于是半精铣，故不需要校验机床功率。所确定的切削用量为、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则工步2：半精铣止口（1）选择切削参数本工序为粗铣止口面，所选刀具为高速钢圆柱铣刀，铣刀直径，齿数。选择铣刀的基本形状，由于加工HT250灰铸铁料的，故选前角，后角，已知铣削宽度，铣削深度，机床选择TX2010×10型龙门铣床。ⅰ.确定每齿进给量。查表（高速钢端铣刀、圆柱铣刀和盘铣刀加工时的进给量）TX2010×10型龙门铣床的功率为大于10KW，工艺系统刚性为中等，细齿端铣刀加工钢料的进给量为，现取。ⅱ.选择铣刀磨钝标准及耐用度。查表（铣刀磨钝标准），用高速钢端铣刀加工HT250灰铸铁料铣刀刀齿后刀面最大磨损限度为0.6mm。铣刀直径，查表（铣刀平均寿命）得到耐用度T=100min。ⅲ.确定切削速度和工作台每分钟进给量。计算公式如下：式中：TX2010×10龙门铣床的主轴为无级变速，选择则实际切削速度工作台每分钟进给量为④校验机床功率。半精车同样不需要校验机床功率。所确定的切削用量为、、、（2）计算基本时间则工步3：半精铣导轨背面该工序切削参数与工步2半精铣止口相同。工步4：半精铣导轨内腔平面（1）确定切削参数参照半精铣导轨面选择切削参数，即、、、计算背吃刀量和切削速度。半精车余量确定为0.5mm，即计算切削速度最终确定的切削用量为、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则则工序50的基本时间为789.6s工序130：半精铣底面（1）参照工序120中半精铣导轨外侧面选择切削参数，即、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则工序140：半精铣顶面（1）参照工序120中半精铣导轨外侧面选择切削参数，即、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则工序150：半精铣左右端面（1）参照工序120中半精铣导轨外侧面选择切削参数，即、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则工序180：精铣（精铣导轨面、精铣止口、精铣导轨背面、精铣导轨内腔平面）切削用量及基本时间的确定工步1：精铣导轨面（1）选择切削参数本工序为粗铣导轨面，所选刀具为高速钢端铣刀，铣刀直径，齿数。选择铣刀的基本形状，由于加工HT250灰铸铁料的，故选前角，后角，已知铣削宽度，铣削深度，机床选择TX2010×10型龙门铣床。ⅰ.确定每齿进给量。查表（高速钢端铣刀、圆柱铣刀和盘铣刀加工时的进给量）要求半精铣表面粗糙度达到Ra1.6，选择刀具为高速钢面铣刀，细齿端铣刀加工铸铁的进给量为，现取。ⅱ.选择铣刀磨钝标准及耐用度。查表（铣刀磨钝标准），用高速钢端铣刀加工HT250灰铸铁料铣刀刀齿后刀面最大磨损限度为0.8mm。铣刀直径，查表（铣刀平均寿命）得到耐用度T=90min。ⅲ.确定切削速度和工作台每分钟进给量。计算公式如下：式中：TX2010×10龙门铣床的主轴为无级变速，选择则实际切削速度工作台每分钟进给量为④校验机床功率。由于是精铣，故不需要校验机床功率。所确定的切削用量为、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则工步2：精铣止口（1）选择切削参数本工序为粗铣止口面，所选刀具为高速钢圆柱铣刀，铣刀直径，齿数。选择铣刀的基本形状，由于加工HT250灰铸铁料的，故选前角，后角，已知铣削宽度，铣削深度，机床选择TX2010×10型龙门铣床。ⅰ.确定每齿进给量。查表（高速钢端铣刀、圆柱铣刀和盘铣刀加工时的进给量）TX2010×10型龙门铣床的功率为大于10KW，工艺系统刚性为中等，细齿端铣刀加工钢料的进给量为，现取。ⅱ.选择铣刀磨钝标准及耐用度。查表（铣刀磨钝标准），用高速钢端铣刀加工HT250灰铸铁料铣刀刀齿后刀面最大磨损限度为0.6mm。铣刀直径，查表（铣刀平均寿命）得到耐用度T=80min。ⅲ.确定切削速度和工作台每分钟进给量。计算公式如下：式中：TX2010×10龙门铣床的主轴为无级变速，选择则实际切削速度工作台每分钟进给量为④校验机床功率。精车同样不需要校验机床功率。所确定的切削用量为、、、（2）计算基本时间则工步3：精铣导轨背面该工序切削参数与工步2精铣止口相同。工步4：精铣导轨内腔平面（1）确定切削参数参照半精铣导轨面选择切削参数，即、、、计算背吃刀量和切削速度。精车余量计算切削速度最终确定的切削用量为、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则则工序50的基本时间为1584s工序190：精铣底面（1）参照工序120中半精铣导轨外侧面选择切削参数，即、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则工序200：精铣顶面（1）参照工序120中半精铣导轨外侧面选择切削参数，即、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则工序210：精铣左右端面（1）参照工序120中半精铣导轨外侧面选择切削参数，即、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则工序240：钻孔8-φ22①选择钻头。选择高速钢麻花钻头，其直径。钻头的几何形状为：双锥修磨横刃，②选择切削用量ⅰ.决定进给量1）按加工要求决定进给量：查表（高速钢钻头钻孔时的进给量），钻头直径，钢的强度时，。由于，故应乘孔深修正系数，则2）按钻头强度决定进给量：查表（钻头强度所允许的进给量），当，，钻头强度所允许的进给量3）按机床进给机构强度决定进给量：查表（机床进给机构强度所允许的钻削进给量），当，，机床进给机构允许的轴向力为8830N时，进给量为。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。根据Z525钻床说明书，选择。机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来验证。查表（高速钢钻头钻孔时的轴向力），当，，时轴向力。轴向力的修正系数均为1.0，故。根据Z525钻床说明书，机床进给机构允许的轴向力为，由于，故可用。2.决定钻头磨钝标准及寿命。查表（钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及寿命），当时，钻头后刀面最大磨损量取为0.5mm，寿命T=45min。3.确定切削速度。查表的45钢加工性属5类。查表（高速钢钻头钻碳钢及合金钢时的切削速度），当加工性为第5类，，双横刃磨的钻头，时，。切削速度的修正系数为：，故根据Z30125摇臂钻床说明书，可考虑选择4.检验机床扭矩及功率。查表（高速钢钻头钻钢时的扭矩），当，时，。扭矩的修正系数均为1.0，故。根据Z30125摇臂钻床说明书，当时，。查表（高速钢钻头钻钢时消耗的功率），当当，，，，时，根据Z30125摇臂钻床说明书，。由于,故选择的切削用量可用，即，，第4章铣床机床夹具设计4.1接受设计任务、明确加工要求本次夹具设计是针对713立柱导轨面铣削加工。由于导轨面比较长，所以在加工的时候要考虑其直线度要求要求，加工将达到6级精度，进行加工的时候也需要为后面的精加工作铺垫，由于该零件是大批量生产还应考虑到如何提高劳动生产率和降低生产成本，保证加工质量。由零件图样得到本工序的加工要求如下：1.导轨面直线度要求达到0.01mm；2.相关尺寸35±0.1mm、140±0.1mm；3.导轨面表面粗糙度为Ra0.8。4.2确定定位方案、选择定位元件涉及工序：精铣导轨面详细的工序图见图4-2图4-1工序简图定位基准的选择：该工序是导轨面最后一道精加工工序，对定位基准的要求比较高，所选的定位基准必须是经过精加工的表面，故选择导轨面对面的3条工艺凸台定位，配合顶面和一个侧面进行定位。4.3确定夹紧方案、设计夹紧机构当工件的定位方案确定以后，还必须进行夹紧方案和夹紧机构的设计，以保证在切削加工过程中工件的正确位置不会在切削力、重力、惯性力等的作用下发生变化。夹具夹紧装置需要满足以下要求：1）由于夹紧是在定位之后，工件的定位是加工过程中直接保证加工精度的过程，所以夹紧之后工件还需要保证正确的定位位置。2）夹紧力要足够大，要可以抵抗加工过过程中的切削力，工件在加工过程中不可以移动。常见的几种夹紧机构螺旋夹紧机构图4-3螺旋夹紧机构偏心夹紧机构图4-4偏心夹紧机构斜楔夹紧机构图4-5斜楔夹紧机构定心夹紧机构图4-6定心夹紧机构图4-7螺旋夹紧机构中移动压板的简图本夹具采用的夹紧机构为螺旋夹紧机构，该机构直接由3块移动压板作用在713立柱表面上，夹紧力为手动提供。工件定位之后，工件夹紧时顺时针旋转螺母，使得工件的外圆柱面与压板的一个端面贴合。逆时针旋转螺母，工件拆卸；需要加工另外工件，重复以上操作。4.4确定定位元件夹具的定位方法是确定出定位基准面后根据零件表面特征分析来选择定位元件，该工序的定位在基准是713立柱工艺凸台面、顶面和一个侧面，故可在该基础上进行定位元件的设计。本夹具为铣削专用夹具，采用“六点定位”原理进行定位，其中支撑板和圆柱支承钉为定位元件，其结构如下图所示图4-8支撑板结构简图图4-9圆柱支承钉结构简图4.5夹具体的设计由于铸造夹具体工艺性好，可铸出各种复杂形状，且具有较好的抗压强度、刚度和抗振性，在生产中广泛应用，故选用铸造夹具体，材料选用HT200。为使夹具体尺寸稳定，需要进行时效处理，以消除内应力。为了便于夹具体的制造、装配和检验，铸造夹具体上安装各种元件的表面应铸造出凸台，以减少加工面。另外对于拼装式夹具，在平板上安装各种组成元件，也可以选用精度较高的成型钢板，切割成一定的尺寸作为夹具底板来使用，本次设计的底板如图4-13所示。图4-13底板尺寸图4.6夹具精度分析工件定位误差的来源主要有两个方面：（1）由于工件的定位表面或夹具上的定位元件制作不准确引起的定位误差，称为基准位置误差，常用表示。（2）由于工件的工序基准与定位基准不重合引起的定位误差，称为基准不重合误差，常用表示。在采用调整法加工时，工件的定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。因此，计算定位误差首先要找出工序尺寸的工序基准，然后求其在加工尺寸方向上的最大变动量即可。分析713立柱零件图，713立柱导轨面尺寸方向的设计基准为导轨对面的工艺凸台面，分析该工序的工序简图，工艺基准为713立柱导轨面尺寸方向的设计基准为导轨对面的工艺凸台面，基准重复，不存在基准不重合误差，即。那么定位误差为定位基准的制造误差，即工艺凸台面的制造误差会引起导轨面的位置变化，从而产生定位误差，则定位误差即工艺凸台面的尺寸公差，查询未注尺寸公差，线性尺寸20的公差为±0.2mm即4.7绘制夹具装配图，标注有关尺寸及技术要求图4-14铣床夹具装配图第5章钻孔夹具设计5.1接受设计任务、明确加工要求本次夹具设计是针对713立柱底面8-φ22安装孔的加工。设计钻孔夹具的过程中主要考虑安装孔轴线相对于立柱底面的垂直度，另外需要考虑8个安装孔的相互位置要求，尺寸公差为±0.2。由零件图样得到本工序的加工要求如下：孔距尺寸380±0.2；5.2确定定位方案、选择定位元件涉及工序：钻孔8-φ22详细的工序图见图5-1图5-1工序简图定位基准的选择：该工序为钻削8-φ22螺钉孔，选择导轨背面、止口一个面以及底面，其中导轨背面限制工件3个自由度，止口平面限制2个自由度，底面限制1个自由度。5.3确定夹紧方案、设计夹紧机构图5-2螺旋夹紧机构中铰链压板的简图本夹具采用的夹紧机构为螺旋夹紧机构，该机构直接由圆形压块、把手、螺套以及夹紧螺杆等组成，夹紧力为手动提供。工件定位之后，工件夹紧时顺时针旋转把手，使得立柱的端面与压块的端面贴合。逆时针旋转螺母，工件拆卸；需要加工另外工件，重复以上操作。5.4确定定位元件夹具的定位方法是确定出定位基准面后根据零件表面特征分析来选择定位元件，该工序的定位在基准是713立柱的导轨背面、止口及底面，故可在该基础上进行定位元件的设计。本夹具为钻孔专用夹具，采用“六点定位”原理进行定位，其中挡销、圆柱支承钉以及夹具体（端面）为定位元件，其结构如下图所示图5-3圆柱挡销结构简图图5-4圆柱支承钉结构简图5.5夹具体的设计本次夹具中的夹具体采用HT200作为制造材料，考虑到立柱的尺寸、体积及重量比较大，如果将立柱放置在夹具体上操作不方便，故本次设计的夹具体以立柱为机体，夹具体安装固定在立柱工件上，这样可以减轻夹具的重量，操作方便。夹具体的尺寸如图4-10所示。图5-5夹具体尺寸图5.6导向元件设计本夹具为钻孔夹具，选择的刀具为麻花钻头，麻花钻的切削位置需要引导元件保证，钻头的引导元件选取可换钻套，其结构如图4-14所示。图5-6可换钻套结构简图5.7钻模板的设计钻模板的作用是安装钻套用，材料选择灰铸铁，采用铸造毛坯，后续安排机加工，加工主要保证钻套衬套安装孔与钻模板安装面的垂直度，以及几个内孔的位置要求，钻模板的尺寸简图如图4-15所示。图5-7钻模板尺寸简图5.8夹具精度分析分析713立柱零件图，钻孔夹具的定位误差主要来源于导轨面和导轨背面之间的尺寸误差，即该尺寸的公差，根据零件图得知，该尺寸的公差为0.2mm，即5.9绘制夹具装配图，标注有关尺寸及技术要求图5-8钻孔夹具装配图第6章总结与展望6.1总结本次毕业设计的过程可以说对我的影响是非常大的，从开始拿到设计题目时的一筹莫展，到毕业设计结束后的运筹帷幄，一路走过来的艰辛真是很难忘记。在这里，我要感谢设计过程中我的指导教师，从最开始的课题下发，到过程中的修改、指导、学习，再到最后的答辩指导，我的指导老师给了我很大的帮助。再次感谢我的指导老师，要是没有你的悉心指导，发现我的问题并指导我改正，也不会有后来我的顺利完成毕业设计。我的这次毕业论文设计时关于零件加工工艺及夹具的设计，通过这个设计，我比较全面完整地综合运用了机械加工工艺及加工夹具的设计方面相关的知识，真正做到了理