DA20底板零件加工工艺规程及夹具设计说明书

摘要此次毕业设计所选题目为DA20底板零件工艺规程及夹具设计。该零件的作用是支撑连接的作。零件的材料为QT50-5。为球铁材质，此材料有较好的抗拉性能及耐磨性能，。该零件的结构相对简单，根据本次任务书要求本次生产批量为5000件，为批量生产。完成该零件设计需完成以下步骤，1，分析零件的加工工艺性能、形位误差和尺寸精度，确定各表面的粗糙度；2，根据零件的精度要求，确定毛坯的选材和余量大小；3，根据零件的外部形式和加工表面，确定基准的选择；4，在粗精基准确定之后，初步制定加工工艺路线，并根据加工的集中以及分散原则，制定多套加工方案，再从中选取最优项；5，在加工方案确定之后，根据工艺流程，选取加工的刀具及加工车床；6，按照已选的刀具及尺寸要求，完成各道工序的加工参数计算；7，特种加工需要专用夹具的支持，分析特殊表面的定位，完成加工特殊表面的夹具设计，并计算夹具的各项参数；8，对所进行的设计进行一次技术和心态上的总结，分享在设计过程中的心得及遇到的困难，对后续生活的展望。关键词：DA20底板、工艺设计、夹具设计。AbstractThisgraduationprojectselectedthetopicforDA20floorpartsprocessregulationsandfixturedesign.Thefunctionofthispartistosupporttheconnection.ThematerialofthepartisQT50-5.Itismadeofductileiron,whichhasgoodtensileandwearresistance.Thestructureofthispartisrelativelysimple.Accordingtothistask,5000piecesareproducedinbatches.Tocompletethedesignofthepart,thefollowingstepsshouldbecompleted:1.Analyzingtheprocessingperformance,shapeandpositionerrorsanddimensionalaccuracyoftheparttodeterminetheroughnessofeachsurface;2.Determiningthematerialselectionandallowancesizeoftheblankaccordingtotheaccuracyrequirementsofthepart;3.Determiningtheselectionofthebenchmarkaccordingtotheexternalformofthepartandtheprocessingsurface;4.Preliminaryformulationoftheprocessingtechnologyafterthedeterminationoftheroughandfinebenchmark.Route,andaccordingtotheprincipleofcentralizationanddecentralizationofprocessing,formulateanumberofprocessingschemes,andthenselectthebestone;5,aftertheprocessingschemeisdetermined,accordingtotheprocessflow,selectthecuttingtoolandprocessinglathe;6,accordingtotheselectedcuttingtoolandsizerequirements,completethecalculationofprocessingparametersofeachprocess;7,specialprocessingneedsthesupportofspecialfixture,andanalyzethespecialtable.Facepositioning,completethefixturedesignforprocessingspecialsurface,andcalculatetheparametersofthefixture;8.Makeatechnicalandpsychologicalsummaryofthedesign,sharetheexperienceanddifficultiesencounteredinthedesignprocess,andoutlookthefollow-uplife.Keywords:DA20bottomplate,processdesign,fixturedesign.目录TOC\o"1-3"\h\u14222摘要 191Abstract 230535第一章绪论 5202791.1概述 5161921.2本文主要研究内容 5158211.3研究方法和手段 6295941.4研究目标 69601第二章零件分析 778942.1绘制零件两维图 7109922.2零件结构及作用分析 7283582.3零件技术要求分析 714728第三章加工工艺的确定 8272363.1毛坯的确定 8267743.2底板毛坯余量的确定 9120613.3加工基准的选用 9322253.3.1粗基准选择 10147203.3.2精基准选择 1087223.4加工方案的拟定 107295第四章切削参数计算 12157404.1设备、刀具及工序尺寸的确定 12255084.1.1加工设备的选用 12266264.1.2刀具的选用 13327324.1.3工序尺寸的确定 14279354.2切削参数计算 1423507第五章专用夹具设计 25116285.1夹具定位基准的确定 25235405.2夹具自由度的限制 25125635.3夹具夹紧结构设计 25285435.4夹具组成部件设计 2669255.4.1夹具体设计 26172495.4.2定位元件设计 27274225.5定位误差分析 27278195.6切削力及夹紧力估算 28115015.6.1切削力计算 28204405.6.2夹紧力估算 29257775.7绘制夹具装配图 3029517总结 3020023致谢 317852参考文献 32第一章绪论1.1概述通过这次设计，熟悉了加工零件的流程，了解了机床的工作特点以及夹具设计是要注意的问题。为以后的工作中了解了更多的知识。由于学习能力有限，设计仍有欠缺的地方，希望各位老师批评指导。机床作为制造业中广泛使用的加工装置，不光在工业更是在我们的生活中要用到的一些生活用品都需要机床来完成加工。夹具是机床不可缺少的部件，借助于夹具，机床在加工零件时，使用夹具固定零件，这样就能保证加工后的垂直度、平行、位置精度满足要求。经过制造业的不断发展，夹具主要分为手动夹具和自动夹具，手动夹具成本低，同时装夹夹具的效率也低。夹具在现代机床加工零件中应用的相当广泛，对于不同的机床有不同的夹具，比如铣床加工有铣床专用的夹具，车床加工有车床专用的夹具。对于造型比较普通的零件在机床加工时用通用夹具就可以完成要求，就不用设计专用的夹具了。机床加工时夹具起固定作用，也保证夹紧机床。保证加工位置是为了保证加工工件上孔、面和槽的位置要求，夹紧的目的是为了在加工过程中零件不会晃动，保证工件的加工精度。我们通过两侧面两定位销及底面支撑块定位对面两螺栓旋进使工件与两定位销贴紧，上有两螺母与压板最终压紧工件在本次设计的过程中，把以前所学的知识有机的结合起来，并利用软件对产品进行零件及夹具装配图的绘制，既是对四年来所学知识的复习，又能学到新的知识。在本次设计的题目中要求设计加工零件某一工序的夹具，通过查阅书籍可以了解到夹具的一些知识。夹具在加工过程中起到固定的作用，为了把零件能更好地固定在机床上，有些机床上会带有通用的夹具，比如虎钳。但是本次设计要求学生设计加工零件时的专用夹具。既然要设计夹具就要知道在哪种机床上进行加工，并且对加工的机床要有一定的了解。1.2本文主要研究内容根据本次毕业设计要求可知本次设计需完成以下设计，具体如下：（1）完成零件的两维零件图的绘制；（2）明确零件的毛坯的制造形式，确定零件毛坯尺寸；（3）设计零件的加工工艺，确定零件加工工艺规程；（4）计算相应的加工工艺参数；（5）设计零件专用夹具，画夹具装配图及非标零件图，计算定位误差及夹紧力。1.3研究方法和手段现在有很多的研究方法；例如：（1）调查法：通过比较系统地、全面地搜集关于矿样分选系统零件的历史情况和现实情况的资料，然后根据材料对零件进行分析与设计；（2）文献法：通过调查阅览文献来收获资料，进一步全面地、正确地了解掌握有关零件加工工艺的同类研究情况；（3）行动法：在完全符合实际的操作环境中，按照一定的步骤、技巧、经验，运用各种研究手段与技术，用于解决现实中遭遇的实际问题；（4）数学方法：计算零件的切削用量、加工余量、受力情况等；（5）类比法：通过具体分析零件的功能以及要求编制几种不同的工艺方案，将多种工艺方案进行对比分析得到加工质量最好、加工效率最快的工艺方案，最终确定零件的加工工艺方案；1.4研究目标（1）明确该工件的主要三视图、加工前的工序尺寸、生产数量等；（2）确定底板零件的全部工艺路线；（3）确定各个工序的工序尺寸和加工设备；（4）确定某道工序的夹具结构；（5）确定完整的夹具装配图以及其中一个夹具体的零件图。第二章零件分析2.1绘制零件两维图零件分析包含零件的结构技术书要求，前提要绘制零件的两维图，通过绘制零件图对零件结构及尺寸进一步了解，所以本次设计首先根据给定的文件利用绘图软件绘制零件图纸，具体如下图1.1底板零件图：图1.1零件两维图2.2零件结构及作用分析通过对零件两维图纸的绘制，可知本次零件为长方形结构，通过零件名称可知本次为底板零件，主要作用为在机器中起到支撑及连接作用。2.3零件技术要求分析通过零件技术要求可知，本次零件材料为QT50-5，该材料为球墨铸铁，该材料牌号标注为老牌号，对应新国标牌号为QT500-7，此材料有较好的抗拉性能及耐磨性能，通过图纸可知本次零件结构相对规则、简单，主要加工面有平面教工、孔加工等组成，针对具体表现如下：零件外围轮廓加工，尺寸要求为150.8x104mm，表面粗糙度为Ra=6.3；零件上、下端面加工，厚度尺寸要求为46mm，粗糙度为Ra=0.4~3.2；两平面度均为0.01mm；零件端面孔3xØ22mm加工，孔端沉孔3xØ34.8H11mm深度为2.9mm，粗糙度为底面Ra=1.6，孔端为Ra=3.2；零件端面6xØ18mm(通）加工，其中左端两孔表面锪平面直径为Ø26mm，深度至上端面距离为18mm，粗糙度为Ra=6.3；零件端面2xØ4mm（通）加工，粗糙度为Ra=6.3；孔Ø7mm加工，深度要求为6mm，粗糙度为Ra=6.3；零件左端孔Ø30mm、Ø29.5mm、Ø28mm、Ø20mm加工，要求孔中心距底面距离为22.5慢慢，粗糙度为Ra=3.2~6.3；根据图纸描述该处孔均为同心结构。第三章加工工艺的确定3.1毛坯的确定工厂中采用的毛坯有非常多种，每一种的加工方式、适用场合都不同，常用的毛坯大体可分为以下几种：（1）、铸造毛坯铸造现多为砂型铸造，其能铸出各种形状复杂的零件。（2）、锻造毛坯锻造毛坯拥有均匀的金属组织分布，故其拥有较好的力学性能多适用于受力复杂的零件上。（3）、型材毛坯型材大体可分为板材、线材等，根据其加工方法不同，又可分为热轧和冷拉两种，热轧精度较低，尺寸较大，用于一般零件；冷拉精度较高，尺寸较小，用于精度较高的零件之中；（4）、焊接毛坯焊接件的优点很明显，制作简单，周期短，节省材料；多适用于单件小批量生产中。（5）、其它毛坯包含有冲压毛坯，冶金毛坯，塑料压制毛坯。毛坯的选择应满足以下条件：（1）、零件材料的力学性能要求。（2）、底板零件的工作环境及加工要求。（3）、工厂流水线的要求。（4）、现今已有技术的支持。（5）、思考是否能引进新能源、新技术。此半轴零件的毛坯材料为QT50-5,即球墨铸铁，其最大的抗拉强度为500Mpa，综上所述，此次加工采用铸造毛坯。3.2底板毛坯余量的确定底板的材料为球墨铸铁，介于本零件的简单，根据本次设计任务书该零件的生产形式为：批量生产。由于此底板零件为板类零件，我采用机械砂型铸造，能较快的提高制造速度，赶上加工流水线，此方法的铸造等级为8～10，由此可得半轴套毛坯的余量，根据《机械制造工艺设计简明手册》取铸件的加工余量为2mm；为避免浪费材料，对于小于18mm的孔采用实心铸造，大于18mm的孔采用预留余量的形式进行铸造，这样就能省下大部分材料，实现成本减少。3.3加工基准的选用定位基准的选择是否合理，直接影响工件的位置精度和加工效率。选择基准的原则就是尽可能的使加工基准、设计基准及装配基准统一性。3）1)基准重合原则：就是尽可能选用设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计不重合而引起的定位误差。查阅参考文献[1]所得。2)基准统一原则：尽可能选择统一的基准，进行加工；3)自为基准原则：表面要求较高的加工面尽可能选用自身定位完成加工；4)互为基准原则：根据图纸了解各尺寸间的位置关系，相互为加工基准；5)保证定位基准可靠、方便的原则。（2）、粗基准的选择1)选择非加工表面为粗基准。2)选择要求加工余量均匀的表面为粗基准。3)对于所有表面都要加工的零件，应选择余量和公差最小的表面作粗基准，以避免余量不足而造成废品。4)选取光洁，平整，面积足够大，装夹稳定的表面为粗基准。查阅参考文献[15]所得。5)在第一道工序中粗基准只能使用一次，不能第2次使用。3.3.1粗基准选择粗基准的选择：根据本次零件的结构特点，首先利用零件轮廓定位利用端面定位加工零件右端面至尺寸，保证厚度。3.3.2精基准选择精基准的选择：粗加工后进行利用零件轮廓定位完成端面孔的加工，后续工序加工均采用两销一面定位加工，即本次精加工的基准为端面两孔（其中Ø18mm与底面）。3.4加工方案的拟定制定工艺路线的主要内容，除了基准的选择外，还应包括加工面加工方法的选择、加工精短的划分、设备及刀具的选用等。（1）、表面加工方法的选择根据零件表面的精度要求，选择正确的方法，首先熟悉零件的表面要求精度等级等，其次还需考虑一下几点：1）工件材料的性质；2）工件的形状和尺寸；3）生产的类型及经济性问题和生产率的考虑；4）具体生产条件，机床选择的合理性；5）充分考虑利用新工艺，新技术的可能性，提高工艺水平。（2）、加工顺序的安排1）、机械加工工序的安排原则：①首先要对基准面进行加工，在初始加工过程中要安排选定的表面作为精基准，以便为后续加工过程尽快提供精基准。②分加工阶段，工件加工质量要求较高，应分阶段进行。一般分为粗加工—半精加工—精加工三个阶段。粗加工是从毛坯上去除较多的余量，所达到的精度和表面质量较低。半精加工阶段是在粗加工之后精加工之前进行。在精加工阶段，工件去除余量较小，提高了精度和表面质量。2）、划分加工阶段的标准：①保证加工质量；②有利于合理使用设备；③有利于安排热处理工序，从而使冷、热加工工序能够更好的配合；④便于及时发现毛坯缺陷；根据以上各方面的分析，结合实际情况，该零件的毛坯形状与零件的尺寸差别很小，因此其加工阶段可分为：粗加工-半精加工-精加工。（3）、热处理工序的安排：最终热处理的目的是提高力学性能，根据零件的图纸要求及使用过程，其次根据零件的结构提点，选取处理的功德安排。（4）、辅助工序的安排辅助工艺有很多种，包括检查，去毛刺，倒棱，清洗，防锈，退磁及平衡等。查阅参考文献[2]所得检查工序应安排在：①粗加工阶段后；②重要工序前后；③加工前后送到外车间，如热处理工序前后；④全部加工工序完成后。通过上面对工艺过程设计的标准及注意事项，结合本次零件的结构特点，制定本次“底板”机械加工流程如下：工序10：备料，铸造零件毛坯；工序20：铣，铣零件A面，保证尺寸为106mm，粗糙度为Ra=6.3；工序30：铣，铣零件B面，保证尺寸为104mm，粗糙度为Ra=6.3；工序40：铣，铣零件C面，保证尺寸为152.8mm，粗糙度为Ra=6.3；工序50：铣，铣零件D面，保证尺寸为150.8mm，粗糙度为Ra=6.3；工序60：铣，粗铣零件上端面，保证厚度为49.25mm，粗糙度为Ra=6.3；工序70：铣，粗铣零件下端面，保证厚度为46.5mm，粗糙度为Ra=6.3；工序80：磨，磨削两端面至尺寸，保证厚度为46mm，粗糙度为Ra=0.4~3.2；工序90：钻，1、钻孔4xØ18mm（通）；2、钻孔2xØ17.5mm（通）；3、钻孔3xØ22mm(通）；4、铰孔2xØ18H7mm（通）；5、沉孔3xØ34.8H11mm，深度为2.9mm；工序100：车，1、车孔直径Ø20mm（通）；2、粗车孔Ø26mm深度保证64.5mm至左端面；孔Ø27.5mm，深度49.5mm至左端面；孔Ø28mm，深度34.5mm至左端面；3、半精车孔Ø29.5mm、Ø29mm、Ø27.5mm，深度分别为34.9mm、49.9mm、64.9mm至右端面；4、精车孔Ø30mm、Ø29.5mm、Ø28mm，深度分别为35mm、50mm、65mm至左端面，粗糙度为Ra=3.2；5、车空刀底径保证Ø32mm，宽度为4mm，根部圆弧R1.2，左端斜角为25°；工序110：钻，1、钻孔2xØ4mm（通）；2、钻孔直径Ø7mm，深度保证6mm；工序120：锪平，锪孔2xØ26mm，深度18mm至上端面；工序130：清理，去除尖角毛刺、清铣、刷油；工序140：检验，按零件图纸检验各加工尺寸。第四章切削参数计算4.1设备、刀具及工序尺寸确定通常在确定切削相关参数之前，首先要对其加工的工艺等进行详细的方案设计，从前述分析设计中我们已经讨论确定完成。不仅方案，加工所需要的的数控机床装备与加工所需要的刀具等也是设计的关键，那么在本节中将对相关参数进行详细设计。4.1.1加工设备的选用在对制品进行加工前，最重要的就是选择好所需要的机器设备，其次在每一个工序工艺都不相同，那么在以下表列出来了相关工序设备：表4.1工序加工设备表工序名称设备20铣X6230铣X6240铣X6250铣X6260铣X5170铣X5180磨M713090钻VMC850100车CJK6132A110钻Z3040120锪平Z30404.1.2刀具选择对于每一个工序也要求使用相应的刀具，那么详细如下：表4.2工序刀具表工序名称加工方式刀具表20铣铣削端面铣刀30铣铣削端面铣刀40铣铣削端面铣刀50铣铣削端面铣刀60铣铣削端面铣刀70铣铣削端面铣刀80磨磨削砂轮90钻钻、铰钻头Ø18mm、Ø17.5mm、Ø22mm、Ø12mm立式铣刀100车车内径车刀、专用R1.2内径切槽刀110钻钻钻头Ø4mm、Ø7mm120锪平钻削专用锪刀Ø26mm4.1.3工序尺寸确定由制造工程学可以知道，对于相关工序的尺寸大小设计前，首先需要做的是求出所对应的加工余量，只有确定了这点，才可以对加工尺寸进行一个比较精准的把握。再根据相关材料与文献，我们可以查得加工余量详细如下：表4.3端面相关加工余量工艺余量/mm精度尺寸和偏差/mm表面粗糙度毛坯2.0±0.5163x10850.0铣2.0IT12158.8x1046.3表4.4上下相关加工余量工艺余量/mm精度尺寸和偏差/mm表面粗糙度毛坯3.00±0.552±0.550.0粗铣2.75±0.246.5±0.212.5磨0.25IT1046.03.2表4.5Ø18mm孔的相关加工余量工艺余量/mm精度尺寸及偏差/mm表面粗糙度毛坯实心50.0钻9.0±0.2Ø18±0.26.3表4.6Ø4孔的相关加工余量工艺余量/mm精度尺寸和偏差/mm表面粗糙度毛坯实心50.0钻2.0IT12Ø46.3表4.7Ø7孔的相关加工余量工艺余量/mm精度尺寸和偏差/mm表面粗糙度毛坯实心50.0钻3.5IT12Ø76.34.2切削参数计算工序20：对端面进行铣加工其条件为：对于此工序的端面进行一个铣削操作，那么选择铣削的刀具，其直径尺寸大小为63毫米较为合适，刀具的齿数为4。为了能够在本工序加工范围内符合具体参数，那么可知表面加工的余量和粗糙度分别为2毫米、6.3.最后满足此工序的加工机器，经过分析设计我们决定选X62的铣床最合适。相关进给和切削时工具的速度设计运算：由相关设计材料和文献，我们可以查出，在这个取值范围里面较为合适一些，那么决定设计为：再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；然后我们再由具体的实际设计要求取得：；再由如下的设计运算公式可以求出来实际的速度大小：；接下来，我们再由如下的设计运算式可以求出来设计加工的时候单位时间里面的刀具进给速度：那么有：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：由上述相关分析和设计运算，可以得知本工序中需要进行切削的长度尺寸大小162毫米，又已知所用到的铣刀的尺寸大小为63毫米，那么就能知道设计的切削大小应为：；又有；将相关数值代进去就可以得到：；工序30：对端面进行铣加工其条件为：对于此工序的端面进行一个铣削操作，那么选择铣削的刀具，其直径尺寸大小为63毫米较为合适，刀具的齿数为4。为了能够在本工序加工范围内符合具体参数，那么可知表面加工的余量和粗糙度分别为2毫米、6.3。最后满足此工序的加工机器，经过分析设计我们决定选X62的铣床最合适。相关进给和切削时工具的速度设计运算：由相关设计材料和文献，我们可以查出，在这个取值范围里面较为合适一些，那么决定设计为：再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；然后我们再由具体的实际设计要求取得：；计算实际切削速度：；接下来，我们再由如下的设计运算式可以求出来设计加工的时候单位时间里面的刀具进给速度：那么有：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：由上述相关分析和设计运算，可以得知本工序中需要进行切削的长度尺寸大小162毫米，又已知所用到的铣刀的尺寸大小为63毫米，那么就能知道设计的切削大小应为：；又有；将相关数值代进去就可以得到：；工序40：对端面进行铣加工其条件为：对于此工序的端面进行一个铣削操作，那么选择铣削的刀具，其直径尺寸大小为63毫米较为合适，刀具的齿数为4。为了能够在本工序加工范围内符合具体参数，那么可知表面加工的余量和粗糙度分别为2毫米、6.3。最后满足此工序的加工机器，经过分析设计我们决定选X62的铣床最合适。相关进给和切削时工具的速度设计运算：由相关设计材料和文献，我们可以查出，在这个取值范围里面较为合适一些，那么决定设计为：再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；然后我们再由具体的实际设计要求取得：；计算实际切削速度：；接下来，我们再由如下的设计运算式可以求出来设计加工的时候单位时间里面的刀具进给速度：那么有：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：由上述相关分析和设计运算，可以得知本工序中需要进行切削的长度尺寸大小104毫米，又已知所用到的铣刀的尺寸大小为63毫米，那么就能知道设计的切削大小应为：；又有；将相关数值代进去就可以得到：；工序50：对端面进行铣加工其条件为：对于此工序的端面进行一个铣削操作，那么选择铣削的刀具，其直径尺寸大小为63毫米较为合适，刀具的齿数为4。为了能够在本工序加工范围内符合具体参数，那么可知表面加工的余量和粗糙度分别为2毫米、6.3。最后满足此工序的加工机器，经过分析设计我们决定选X62的铣床最合适。相关进给和切削时工具的速度设计运算：由相关设计材料和文献，我们可以查出，在这个取值范围里面较为合适一些，那么决定设计为：再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；然后我们再由具体的实际设计要求取得：；计算实际切削速度：；接下来，我们再由如下的设计运算式可以求出来设计加工的时候单位时间里面的刀具进给速度：那么有：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：由上述相关分析和设计运算，可以得知本工序中需要进行切削的长度尺寸大小53毫米，又已知所用到的铣刀的尺寸大小为63毫米，那么就能知道设计的切削大小应为：；又有；将相关数值代进去就可以得到：；工序60：对上部端面进行铣加工其条件为：对于此工序的端面进行一个铣削操作，那么选择铣削的刀具，其直径尺寸大小为120毫米较为合适，刀具的齿数为10。为了能够在本工序加工范围内符合具体参数，由一次铣削+磨削便可以，那么可知表面加工的余量、粗糙度和平面度大小分别为3毫米、0.4、0.01毫米。在上述加工完后需要进一步磨削，那么给其所留的余量大小为0.25毫米，那么这个工序中总的切削余量应该是两个余量相减:3-0.25=2.75mm。最后满足此工序的加工机器，经过分析设计我们决定选X51的铣床最合适。相关进给和切削时工具的速度设计运算：由相关设计材料和文献，我们可以查出，在这个取值范围里面较为合适一些，那么决定设计为：再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；然后我们再由具体的实际设计要求取得：；计算实际切削速度：；接下来，我们再由如下的设计运算式可以求出来设计加工的时候单位时间里面的刀具进给速度：那么有：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：由上述相关分析和设计运算，可以得知本工序中需要进行切削的长度尺寸大小为159毫米，又已知所用到的铣刀的尺寸大小为120毫米，那么就能知道设计的切削大小应为：；又有；将相关数值代进去就可以得到：；工序70：对下部端面进行铣加工其条件为：对于此工序的下部端面进行一个铣削操作，那么选择铣削的刀具，其直径尺寸大小为120毫米较为合适，刀具的齿数为10。为了能够在本工序加工范围内符合具体参数，由一次铣削+磨削便可以，那么可知表面加工的余量、粗糙度和平面度大小分别为3毫米、3.2、0.01毫米。在上述加工完后需要进一步磨削，那么给其所留的余量大小为0.25毫米，那么这个工序中总的切削余量应该是两个余量相减:3-0.25=2.75mm。最后满足此工序的加工机器，经过分析设计我们决定选X51的铣床最合适。相关进给和切削时工具的速度设计运算：由相关设计材料和文献，我们可以查出，在这个取值范围里面较为合适一些，那么决定设计为：再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；然后我们再由具体的实际设计要求取得：；计算实际切削速度：；接下来，我们再由如下的设计运算式可以求出来设计加工的时候单位时间里面的刀具进给速度：那么有：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：由上述相关分析和设计运算，可以得知本工序中需要进行切削的长度尺寸大小为159毫米，又已知所用到的铣刀的尺寸大小为120毫米，那么就能知道设计的切削大小应为：；又有；将相关数值代进去就可以得到：；工序80：对前两个工序所预留的上下部分端面进行磨加工其条件为：对于此工序需要进行一个上下部分端面的磨削操作，那么我们在刀具的选择上为砂轮，它在工作时的转速大小为每分钟3000转。又可以知道此工序的切削范围大小是159x104mm，根据相关设计经验和文献，我们选择M7130磨床较为合适一些。工序90：钻孔其条件为：对于加工件上面的孔形通常在加工时要能够保证其尺寸大小性能与精度等要求，不能随意加工。那么我们决定采取加工可靠性较高的数控中心机工，选择型号为VMC850。通常对于不同的大小，不同形式的孔我们采用合适的加工刀具来进行加工，那么本次工序中分别采取钻、铰和铣刀工具进行加工，设计运算过程为：钻尺寸Ø22mm的孔：本步钻孔操作，我们选择一个可以进行转位的钻头，其尺寸大小为22毫米较为合适，加工时的切削余量具体为如下计算方式（22-16）/2=3mm.；相关进给和切削时工具的速度设计运算：由相关设计材料和文献，我们可以查出f=0.2-0.3mm/r，在这个取值范围里面较为合适一些，那么决定设计为：f=0.2mm/r再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；然后我们再由具体的实际设计要求取得：；计算实际切削速度：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：由上述相关分析和设计运算，可以得知本工序中需要进行钻的深度尺寸大小46毫米，又已知所用到的过切值大小和入切值数量都是3，具体量大小皆为10毫米，那么就能知道设计的切削大小应为：；将相关数值代进下面的式子中就可以得到：；钻尺寸大小为Ø18mm的4个孔：本步钻孔操作，我们选择一个可以进行转位的钻头，其尺寸大小为18毫米较为合适，加工时的切削余量具体为如下计算方式18/2=9mm；相关进给和切削时工具的速度设计运算：由相关设计材料和文献，我们可以查出f=0.2-0.3mm/r，在这个取值范围里面较为合适一些，那么决定设计为：f=0.2mm/r再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；然后我们再由具体的实际设计要求取得：；计算实际切削速度：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：由上述相关分析和设计运算，可以得知本工序中需要进行钻的深度尺寸大小46毫米，又已知所用到的过切值大小和入切值数量都是4，具体量大小皆为10毫米，那么就能知道设计的切削大小应为：；将相关数值代进下面的式子中就可以得到：；钻直径尺寸大小为Ø17.5mm的两个孔：本步钻孔操作，我们选择一个可以进行转位的钻头，其尺寸大小为17.5毫米较为合适，加工时的切削余量具体为如下计算方式17.5/2=8.75mm；相关进给和切削时工具的速度设计运算：由相关设计材料和文献，我们可以查出f=0.2-0.3mm/r，在这个取值范围里面较为合适一些，那么决定设计为：f=0.2mm/r再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；然后我们再由具体的实际设计要求取得：；计算实际切削速度：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：由上述相关分析和设计运算，可以得知本工序中需要进行钻的深度尺寸大小46毫米，又已知所用到的过切值大小和入切值数量都是4，具体量大小皆为10毫米，那么就能知道设计的切削大小应为：；将相关数值代进下面的式子中就可以得到：；铰直径尺寸大小为Ø18mm的两个孔：本步铰孔操作，我们选择一个硬质合金材料的的铰刀，其尺寸大小为18.0毫米较为合适，加工时的切削余量具体为如下计算方式17-17.5/2=0.25mm；相关进给和切削时工具的速度设计运算：由相关设计材料和文献，我们可以查出f=0.3-0.5mm/r，在这个取值范围里面较为合适一些，那么决定设计为：f=0.36mm/r再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；然后我们再由具体的实际设计要求取得：；计算实际切削速度：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：由上述相关分析和设计运算，可以得知本工序中需要进行铰的深度尺寸大小46毫米，又已知所用到的过切值大小和入切值数量都是2，具体量大小皆为10毫米，那么就能知道设计的切削大小应为：；将相关数值代进下面的式子中就可以得到：；铣直径尺寸大小为Ø34.8mm的3个孔：本步铣孔操作，有上述步骤已经对孔进行了钻操作，其中加工后孔的尺寸大小为22毫米，制造的孔位置尺寸大小为34.8毫米，则加工时的切削余量具体为如下计算方式（34.8-22）/2=6.4mm，选择一个硬质合金材料的的铣刀，其尺寸大小为12毫米较为合适.相关进给和切削时工具的速度设计运算：由相关设计材料和文献，我们可以查出，在这个取值范围里面较为合适一些，那么决定设计为：f=0.08mm/z再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；然后我们再由具体的实际设计要求取得：；计算实际切削速度：；接下来，我们再由如下的设计运算式可以求出来设计加工的时候单位时间里面的刀具进给速度：那么有：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：由上述相关分析和设计运算，可以得知本工序中需要进行一个圆弧的铣削操作，由相关要求知道其尺寸大小为28.8毫米，需要铣削的地方数量为3，那么就能知道设计的切削大小应为：；将相关数值代进下面的式子中就可以得到：；工序100：车孔至尺寸对于加工件上面的孔形通常在加工时要能够保证其尺寸大小性能与精度等要求，不能随意加工。那么我们决定采取加工可靠性较高的数控中心机工，选择型号为CJK6132A。在加工刀具的选择上，我们决定选内径式的车刀和内径式的切槽刀比较合适，切削余量在2~5mm范围内；粗车内径：本步粗车操作，根据相关材料与文献我们选择一个高尺寸大小为20x20毫米的机床较为合适，刀具的刀杆的选用上尺寸大小为25x25mm较为合适；由于粗车，那么由相关材料与文献可以查出使用硬质合金材料的YT15刀片比较好一些。再由上述材料文献中可以查出加工时切削量≦3mm，当我们需要切削尺寸大小在10~60mm范围内时，此时进给量范围在，那么我们决定设计为：；再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；然后我们再由具体的实际设计要求取得：；计算实际切削速度：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：已知有计算式：。那么就能知道设计的切削大小应为：；将相关数值代进下面的式子中就可以得到：；半精车内经：本步半精车操作，根据相关材料与文献我们选择一个高尺寸大小为20x20毫米的机床较为合适，刀具的刀杆的选用上尺寸大小为25x25mm较为合适；由于半精车，那么由相关材料与文献可以查出使用硬质合金材料的YT15刀片比较好一些。再由上述材料文献中可以查出加工时切削量≦3mm，当我们需要切削尺寸大小在10~60mm范围内时，此时进给量范围在，那么我们决定设计为：；再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；计算实际切削速度：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：已知有计算式：。那么就能知道设计的切削大小应为：；将相关数值代进下面的式子中就可以得到：；精车内径：本步精车操作，根据相关材料与文献我们选择一个高尺寸大小为20x20毫米的机床较为合适，刀具的刀杆的选用上尺寸大小为25x25mm较为合适；由于精车，那么由相关材料与文献可以查出使用硬质合金材料的YT15刀片比较好一些。再由上述材料文献中可以查出加工时切削量≦3mm，当我们需要切削尺寸大小在10~60mm范围内时，此时进给量范围在，那么我们决定设计为：；再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；计算实际切削速度：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：已知有计算式：。那么就能知道设计的切削大小应为：；将相关数值代进下面的式子中就可以得到：；工序110：钻尺寸大小为Ø4mm的两个孔与一个尺寸大小为Ø7mm的孔其条件为：我们决定采取加工可靠性较高的摇臂钻床，其型号具体为Z3040。由相关材料与文献可以查出使用硬质合金材料的钻头比较好一些，具体的尺寸大小为Ø4mm、Ø7mm比较合适；钻尺寸大小为Ø4mm的孔：本步钻操作，我们决定选取材料为硬质合金的钻头，它的相关尺寸大小为4毫米，选取切削余量4/2=2mm。相关进给和切削时工具的速度设计运算：由相关设计材料和文献，我们可以查出f=0.1-0.3mm/r，在这个取值范围里面较为合适一些，那么决定设计为f=0.1mm/r；再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；然后我们再由具体的实际设计要求取得：；计算实际切削速度：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：由上述相关分析和设计运算，可以得知本工序为一个钻孔操作，由相关要求知道其尺寸大小为10毫米，数量为2，那么就能知道设计的切削大小应为：；将相关数值代进下面的式子中就可以得到：；钻尺寸大小为Ø7mm的孔：本步钻操作，我们决定选取材料为硬质合金的钻头，它的相关尺寸大小为7毫米，选取切削余量为7/2=3.5mm。相关进给和切削时工具的速度设计运算：由相关设计材料和文献，我们可以查出f=0.1-0.3mm/r，在这个取值范围里面较为合适一些，那么决定设计为f=0.1mm/r；再由相关材料与文献查得切削速度；有如下的设计运算式子，可以求出来转速，我们将对应的参数代进去：；然后我们再由具体的实际设计要求取得：；计算实际切削速度：；最后再设计计算出本次工序所要用到的切削时间长短：由上述相关分析和设计运算，可以得知本工序为一个钻孔操作，由相关要求知道其尺寸大小为6毫米，切入量为10毫米，数量为1，那么就能知道设计的切削大小应为：；将相关数值代进下面的式子中就可以得到：；第五章专用夹具设计夹具设计的主要目的就是通过设计一个适当的定位装置或元件，使其与零件的定位基准相接触，能够限制住工件的自由度，从而实现定位。在夹具设计过程中，首先要保证设计的夹具能够满足零件的加工精度和表面粗糙度的加工要求。其次，设计的夹具能够提高工作效率。最后，在质量和工作效率都能够保障的的前提下最好能够降低工件的生产成本。当然，我们同时也需要考虑到夹具的操作是否安全方便，适用性是否强等各个方面的问题。根据本次设计要求设计工序90：钻孔专用夹具的设计，首先确定夹具定位方式、夹具结构、夹紧方式及计算相关得误差等，具体设计过程如下：5.1夹具定位基准的确定根据加工工艺和零件图，夹具设计工艺位于整个工艺加工的第8道工序。。本次夹具设计采用轮廓定位方式进行定位，即零件周边结合底面。其中轮廓确定零件的位置及旋转自由度；，端面限制零件端面位置度。5.2夹具自由度的限制本次夹具采用零件周边及底面定位，其中周边定位限制Z、Y、X三个自由度（旋转及移动）；底面定位限制Z向位置度及X、Y旋转自由度，满足六点定位原则，实现全定位；5.3夹具夹紧结构设计本次夹具采用手动锁紧，主要元件采用JB/T8006.3-1999M32固定手柄螺钉及JB/T8009.1-1999M32光面压块配合实现本次夹具的锁紧及松开，具体见下图图5.3锁紧结构图：图5.3夹具锁紧结构图其中1为夹具主体；2为固定手柄螺钉；3为圆柱销；4为支座；5为光面压块；6为被加工工件。5.4夹具组成部件设计5.4.1夹具体设计夹具体是一个夹具的主体，它的主要作用是将定位件、工件、锁紧件等附属部件联系在一起组成一个整体；夹具体同时还承受一定的支撑力及相对于刀具带来的切削力一般夹具体材料选用灰铁材质，该材料具有耐磨、不易变形等优点，本次零件采用HT200材质铸造获得。具体结构见下图图5.4.1夹具体设计：图5.4.1夹具体零件设计5.4.2定位元件设计本次定位采用周边轮廓及底面定位，定位方式均采用点定位完成，其中侧面采用支板及支撑限位销完成，支板及定位销结构见下图图5.4.2后、右支板结构图，图5.4.3支撑限位销结构图：图5.4.2后、右支板结构图图5.4.3支撑限位销结构图5.5定位误差分析根据本次夹具的定位方式采用轮廓及底面定位，本次误差存在于支撑限位销的长度尺寸及零件轮廓的尺寸精度。通过上图可知本次支撑限位销长度尺寸为±0.02mm，即本次销定位的误差在±0.02mm以内；关于零件本身存在的尺寸误差，根据图纸本次轮廓没有具体的要求，查阅相关资料的按照标准的出数据为公差为±0.2mm，综合本次定位公差为±0.22mm，结合图纸分析，本次零件尺寸标注为孔中心距为±0.2mm，针对外围尺寸没有具体详细描述，关于中心距的保证本次采用数控加工，设备精度在0.02mm范围内，所以本次夹具可以满足零件要求。5.6切削力及夹紧力估算5.6.1切削力计算已知加工零件的材料为QT500-5材质，属于球铁材料。进给量：参照《实用机械加工工艺手册第2版》表14-30,14-34，取根据本次材料特性，材料为QT500-5，查相关材料得：本次材料抗拉强度为≧500Mpa，根据本次切削方式可知本次为钻孔加工。根据公式计算本次加工受力情况如下：①、切削力矩：根据公式计算得：其中M为切削力矩（M/N)；D为钻头直径；为每转进给速度（mm）；Kp为修正系数（查表）；根据工艺内容已知本次加工孔径为22mm，即本次钻头直径D=22mm；根据前章分析切削参数本次进给速度为0.2mm/r，即本次进给速度为；根据资料得取修正系数Kp=1，即本次计算切削力矩为：；②、钻削力计算：根据公式计算得：钻削切削力的计算公式如下，进给量计算孔的切削力，带入得：在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数。其中：-为基本安全系数，取安全系数为1.5；-为加工性质系数，取加工性质系数为1.1；-为刀具钝化系数，取刀具钝化系数为1.1；-为断续切削系数，取断续切削系数为1.1；所以：。5