机电工程学院 机械设计制造及其自动化

绪论1.1夹具的背景工件在机床上加工要保证争取的相对位置，就得用到各种夹具，如专用夹具，通用夹具等。从大范围的角度上来理解，换句话说，在加工工艺中，每一道工艺流程都能够快，稳定的把工件夹住，都可称为夹具。如三或四爪自定心卡盘、虎钳、机床夹具等。夹具一般是由定位元件、夹紧元件、连接件、夹具体构成。特别的对于某些机床是需要对刀的所以多增加一个对刀引导元件可保证刀具与工件有正确的相对位置。1.2现代夹具的现状随着我国工业的飞速发展，在机床的设计上也是日益提高，不断优化，从而提高了对夹具的要求，很多企业也是通过各种方式不断优化夹具，使其夹具拥有更高精度、更好的适配性、更好的扩展性、更好的经济性和更高的通用性。目前比较常见的夹具有如下几种制定过程：组合夹具为了加工不同的零件，同时也可以不同型号或者不同的机床上使用，可将不同形状、不同尺寸和各式各样的专用夹具通过优化设计将它们组合成一种通用性夹具，同时还的保证夹具的设计精度。应为组合夹具是将许多个专用夹具通过优化设计组合成的新夹具，故体型和重量比较大，工人在机床上安装有一定的影响，且精度难以保证，成本非常高，所以一般很少使用。成组夹具成组夹具是对以前的专用夹具通过设计优化，打造出的新夹具，主要是可跟换某些部分位置，通过更换这种位置的部件，就组合成一个新的专用夹具，这种家具通用性好，特别适用于一台机床上加工不同特征种类的零件，故这类夹具的成本低、通用性强，结构简单，高精度的特点，但在自动化的机床上就显得有心无力了，因此无法满足现代化机床的要求。自动化夹具为了提高机械的加工效率，所以对夹具的自动化要求也提出了更高的要求，首先，自动化机床是不需要认为操作的，所以对夹具的灵活性、通用性就有了更高的要求。其次对夹具的更换和夹紧也提出了自动化的要求，在这可采用电动、气动、液压等来进行夹具的更换和对工件的夹紧，使其达成拆除与安装的目的。因为机床在对零件进行切削是会产生大量的切屑，所以必须在设计出一个自动清屑装置，为了确保钻削的常规开展，全自动数控车床必须事前程序编写，那样就可以全自动完成加工，不用人力实际操作。1.3夹具的发展现状现在的机床夹具的主攻方向是高精度、高效率、柔性化等多个方面。高精度随着各种设备对工件的精度要求越来越高，所以对机床夹具的制造精度也是提出了很高的要求，随着夹具精度的提高，可以降低定位误差和提高工件加工精度，尤其是对孔加工的要求，高精度机床的夹具对孔的定位精度、夹具重复安装的定位进度都可达到上下5微米，夹具重复定位的精度可达到2～5微米，如今机床夹头的精度早已做到毫米级。高效率为了提高生产效率，各种简单或复杂夹具也应用而生，有在传统的夹具改良出来的夹具，也有根据具体零件设计出来的专用夹具，都必须满足以下几个条件，1、迅速夹持，2、工装夹具便于应用，3、工装夹具必须很短的时间段在设备上安裝和调节。模块化、组合化为了更好地完成工装夹具的组成，构件务必模块化设计。模块化的设计可为夹具大大降低辅助设计和组装的时间，提高了时间的利用率，在CAD上建立元件库、标准件库、典型夹具库，来对夹具实行各种优化和设计。从而综合提高夹具的使用率。柔性化夹具在机床上的灵活性、通用性可直接影响加工性能和加工效率，从而影响经济性。应用组合式、模块化的夹具系统，一次性成本高，当新的夹具实现可拆装、可扩展、范围广、功能强、通用性强、夹具的利用率高、装夹时间短、成本低、环保，才能体现出良好的经济性。

零件的分析在分析零件图和零件与夹具装配图的设计过程中，在满足零件在工作环境下，确保零件材料的强度是否合理，最先分析零件图和该零件的部件或组件的组件图，随后分析该零件在零件或组件中的具体位置和作用，及其部件或组件对该零件规定的技术要求、其关键技术性必要性和相对性。最后选择合适的机床对其加工。2.1零件的作用底板座架在各种工业设备、大型的重型设备或小型家用设备都需要各式各样的底板座架，故底板座架不论在生活中还是在工厂中都是必不可少的零件，其中底板座架的作用或者功用有如下几点：底板座架时各种机械设备的支撑零件，也是基础的零件，并在这种零件的基础上安装各种轴类零件。在各种工艺结构上通过底板座架可以起到对设备或零件的定位作用。还可用于对各种设备与设备或者地面的连接作用，是它们相互连接的基础零件。2.2零件的工艺分析根据零件图，可以初步拟定零件的加工表面，其间零件有一定位置要求。为此以下是底板座架需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求，分述如下：以右端面为粗基准车Ф45mm外圆，要求粗糙度小于等于Rɑ3.2μm以Ф45mm外圆B为定位基准，加工零件的左端面，要求的粗糙度为小于等于Rɑ6.3μm，零件的左端面跟Ф45mm外圆B表面的有垂直度误差为0.03μ本零件的Ф36mm内孔的加工，主要是Φ36的内表面加工，要求的粗糙度为小于等于Rɑ3.2μ图2.1底板座架零件图小结：本章节主要对底板座架这个零件进行作用或功用的介绍，并对其进行了工艺分析，以及零件图的详情。

第3章工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式本次设计的是零件底板座架的在选的材料是经济性且满足强度和刚度要求的灰铸铁HT200，因零件底板座架要求强度、刚度以及耐用性和抗震性良好，所以采用铸件的形式。零件底板座架在众多的生产方式中是属于中、大批量生产，而零件的基本尺寸和显著的外形均不是很大，故在这里是用的是传统的砂型铸造成型的基本方式，从而生产率可以大大提高，从确保加工精度这一方面或者这一角度去考虑也是符合相应的要求。毛坯图详见图3.1毛坯图。3.2孔的加工方案综上研究可以看出，零件底板座架最为关键的加工难点关键是在于这几个简单的平面和多个且需要精加工的孔系的加工。从大多数的角度来说，简单且较为容易的平面的加工精度是较容易的且好几工，但关键是多个孔系的加工精度是非常不容易保证的。故对此对这个复杂程度一般的零件底板座架而言，在整个的孔系的加工工艺中最严重的问题关键的是如何能保证多个孔系的位置精度与尺寸精度，从而可以非常有效的解决好简单且不怎么复杂的平面与多个孔系相互之间存在的某种关联。零件底板座架其实就是个轴类且不怎么复杂的零件，因为是轴所以关键是必须严格遵守的加工要求是“先面后孔”的加工基本原则，由于零件底板座架的平面是简单不怎么复杂且总面积占也不小，所以要保证精准且拥有较高的精准定位所以要有精准的平面定位，故可更简单且并不复杂的保证多个孔系与平面之间的相互位置的加工精度。其次，加工简单而并不复杂的平面时，可在铸造时去除所留在表面的部分大小凹凸不平的情况，从而提高孔的加工精度创造出非常良好且优越的条件，也是更佳简洁方便且更加容易的对刀或刀具的调整，也是可以更加安全的保护道具。零件底板座架的平面加工和孔加工必须严格遵守粗、精加工的环节，确保孔的加工精度。3.3基准的选择定位基面的选择是拟定零件的机械加工路线，确定加工方案中首先要做的重要工作。基面选择得正确、合理与否，将直接影响工件的加工质量和生产率。在选择定位基面时，需要同时考虑以下三个问题：(1)以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工精度，使整个机械加工工艺过程顺利地进行。(2)为加工上述精基面或统一基准，应采用哪一个表面作为粗基面。(3)是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面.精基面的选择：根据精基面的选择原则，选择精基面时，首先应考虑基准重合的问题，即在可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准。在十字接头机械加工工艺过程中，大部分工序选用十字接头的一个指定的端面和小头孔作为主要基面，并用大头孔处指定一侧的外圆面作为另一基面。这是由于：端面的面积大，定位比较稳定；用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距。这样就使各工序的定位基准统一起来，减少定位误差。粗基准的选择对于本零件而言，按照互为基准的选择原则，选择本零件的下表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用底面定位块支承和底面作为主要定位基准，以限制z、z、y、y、五个自由度。再以一面定位消除x、向自由度，达到定位目的。(2)精基准的选取因零件底板座架是一个多孔多平面的轴类零件，且本设计是钻Ф36H7的一个孔系加工，故要求零件的平面与孔系有较高的位置关系，所以要保证零件底板座架在整个的精加工过程中的基准统一。从底板座架零件图图2.1分析可知，其中Ф45的内孔与主孔平面平行且垂直，故主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用已加工结束的上、下平面作为精基准。3.4制定工艺路线制定出的加工工艺路线，应能有效保证零件的加工精度、几何外形和各种位置精度的技术标准要求。在保证大批量生产的前提下，可运用数控机床可专用夹具的联合使用，尽量能使工艺流程集中化，这样可以提高就对的生产效率，从而减少降低相应的生产时间，同时也得考虑到生产的经济性和合理性。表3-4-1工艺路线方案1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车车Ф45mm的外圆的端面，钻中心孔5车车退刀槽、粗车Ф45mm的外圆表面、半精车Ф45mm的外圆表面6刨粗刨三个台阶面、半精刨三个台阶面、刨台阶面的倒角7铣粗铣、半精铣Ф36H70+0.025mm的两个对称端面8铣铣Ф45mm的外圆表面的台阶面及倒角5×45°9车精车Ф45mm的外圆表面及倒角2×45°10钻钻Ф13mm的孔、锪Ф18mm孔、铰Ф22mm的孔、钻M10的螺纹、倒角、攻丝、攻螺纹11钻钻Ф36H70+0.025mm孔、扩Ф36H70+0.025mm孔、铰Ф36H70+0.025mm的孔。12检验根据图纸检验零件各部尺寸13入库入库表3-4-2工艺路线方案2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车车Ф45mm的外圆的端面，钻中心孔5车车退刀槽、粗车Ф45mm的外圆表面、半精车Ф45mm的外圆表面6车粗铣、半精铣Ф36H70+0.025mm的两个对称端面7刨粗刨三个台阶面、半精刨三个台阶面、刨台阶面的倒角8铣精车Ф45mm的外圆表面及倒角2×45°9铣铣Ф45mm的外圆表面的台阶面及倒角5×45°10钻钻Ф36H70+0.025mm孔、扩Ф36H70+0.025mm孔、铰Ф36H70+0.025mm的孔。11钻钻Ф13mm的孔、锪Ф18mm孔、铰Ф22mm的孔、钻M10的螺纹、倒角、攻丝、攻螺纹12检验根据图纸检验零件各部尺寸13入库入库工艺的方案分析与比较以上两个方案各有各的特点，其中方案一首先加工的是简单且较为容易的三个台阶面，随后加工的是Ф36mm孔的两个对称端面，而方案二正好与方案一截然相反，是优先加工的是Ф36mm孔的两个对称端面在加工简单且较为容易的三个台阶面。经过以上这两种截然相反且较为容易的加工工艺方案进行了深刻且做出了大量的分析与比较，方案一是优先加工简单且较为容易的三个台阶面的方案是非常有利于工件在夹具上的定位以及装夹。工艺方案一：最先加工的是精度铰高的精加工是精车Ф45mm的外圆表面，但是此轴Ф45mm的左端面与其外圆表面是有垂直度的具体次相关要求，基准选用的是Ф45mm的外圆表面的下母线，故此工艺的关键是先加工轴Ф45mm的外圆表面，综上分析，最后的工艺方案为：表3-4-3工艺路线方案3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车车Ф45mm的外圆的端面，钻中心孔5车车退刀槽、粗车Ф45mm的外圆表面、半精车Ф45mm的外圆表面6刨粗刨三个台阶面、半精刨三个台阶面、刨台阶面的倒角7铣粗铣、半精铣Ф36H70+0.025mm的两个对称端面8铣铣Ф45mm的外圆表面的台阶面及倒角5×45°9车精车Ф45mm的外圆表面及倒角2×45°10钻钻Ф13mm的孔、锪Ф18mm孔、铰Ф22mm的孔、钻M10的螺纹、倒角、攻丝、攻螺纹11钻钻Ф36H70+0.025mm孔、扩Ф36H70+0.025mm孔、铰Ф36H70+0.025mm孔。12检验根据图纸检验零件各部尺寸13入库入库各道工序的所使用的机床及基准的选择如下：工序4是以Ф45mm的外圆表面作为粗基准，选用的是CA6140的普通车床。车刀选用的是高速钢车刀。工序5是以中心轴线作为基准，选用CA6140普通车床，车刀选用的是高速钢车刀。工序6是以中心轴线作为基准，选用牛头刨床B650，车刀选用的是YG8直头通切刨刀。工序7是以Ф45mm的外圆表面作为基准，选用X63型卧式铣床，车刀选用的是高速钢端铣刀。工序8是以Ф45mm的外圆表面作为基准，选用X63型卧式铣床，车刀选用的是高速钢端铣刀。工序9是以Ф45mm的外圆表面作为粗基准，选用CA6140的普通车床，车刀选用的是高速钢车刀。工序10是以中心轴线作为基准，选用摇臂钻床Z3025。工序11是以Ф45mm的外圆表面作为基准，选用摇臂钻床Z33S-1，车刀选用的是高速钢麻花钻、高速钢锥柄机用铰刀。3.5确定零件加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸零件底板座架使用的材料为YH200，硬度为160~180HBS，生产类型是大批量生产，铸造形式为砂型铸造。确定毛坯尺寸Ф45mm的外圆表面为了能使毛坯外形的铸造方式简单化，在此直接选用比Ф45mm外圆大6mm的尺寸进行铸造，至此，毛坯外援尺寸为2Z=6mm，故满足所需加工要求。Ф36H70+0.025mm的两个对称端面（确保尺寸为124mm）所选的加工工艺余量为Z=4mm，至此Ф36H70+0.025mm的毛坯尺寸为124+2×4=132mm，故Z=4可满足所需加工要求。Ф45的圆柱长度（确保尺寸为152mm）所选取的加工工艺余量为Z=5mm，就可满足所需的加工要求。故Ф45的外圆毛坯尺寸长度为152+5=157mm。为了方便零件的装夹，右端面铸造时可稍微适当延长些许的长度。取铸造长度为L=10mm。此零件的三个台阶面的所有的毛坯的加工余量都为3mm，以阶梯孔的中心轴线为基准，故所需的毛坯尺寸为25.5mm.加工余量的分配表3-5加工余量加工内容余量（mm）工序尺寸（mm）粗车Ф45mm的外圆的端面Z=4153粗车Ф45mm的外圆表面2Z=447半精车Ф45mm的外圆表面2Z=245刨表面粗糙度Ra12.5的台阶面Z=322.5刨第二个台阶面Z=418.5刨表面粗糙度Ra6.3的台阶面Z=315.5粗铣Ф36H70+0.025mm的两个对称端面Z=3126半精铣Ф36H70+0.025mm的两个对称端面Z=1124精车Ф45mm的外圆的端面Z=1152铣左台阶面及倒角5×45°。2Z=540钻Ф13mm的孔2Z=1313锪Ф18mm的孔2Z=518铰Ф22mm的孔2Z=422钻M10的螺纹孔2Z=8.58.5钻Ф36H70+0.025mm孔2Z=3232扩Ф36H70+0.025mm孔2Z=335铰Ф36H70+0.025mm的孔2Z=136毛坯图如图3.1毛坯图：图3.1毛坯图3.6确定切削用量及基本工时工序4：车Ф45mm的外圆端面及钻中心孔。图3.2工序图4加工条件工件材料：HT200，硬度HBS=160MPa。加工要求：粗车Ф45mm的外圆端面。机床：普通机床CA6140。刀具：高速钢车刀，根据查参考文献[2]的表3.1-7得刀杆的尺寸为25×25，根据查参考文献[2]的表4.2-1得Kr=90°，γ0=12°，α=8°，rε=1.5mm。计算切削用量粗车Φ45mm的外圆的端面切削速度：本道工序的加工余量是Z=4mm，具体分两次进行加工，ap=2mm进给量：根据查参考文献[2]的表2.4-3得当刀杆尺寸为25×25时，ap≤3mm，以及工件为60mm是f=0.6~0.9mm/r。根据CA6140车床刀架进给量（查《机械加工工艺手册》表4.2-1），取f=0.66mm/r。计算切削速度根据查参考文献[3]的表1.27得寿命为T=60min，切削速度计算公式为：(2-1)其中：Vc=22.7，修正系数kv详见参考文献[3]的表1.28Km=1.21所以：Vc=确定机床主轴转速n ﹙2-2﹚按机床说明书﹙详见参考文献[2]的表3.1-8﹚,与77r/min相近似的机床主轴转速有60r/min，现选取n=80r/min。故最终的切削速度为： ﹙2-3﹚切削工时按参考文献[2]的表2.5-3查得：l=dw﹙2-4﹚检验机床功率：主切削力Fc按参考文献[3]表1.29所示公式为：﹙2-5﹚其中：CFc=1550，xKM所以：Fc切削时所消耗的功率Pc为 根据参考文献[3]的表1.30和CA6140机床说明书查得，CA6140机床的功率范围为7.5kW，取得的总功率范围为η=0.75，故此机床的有效功率范围为P=0.75×0.75=5.6kW，P＞Pc，即所给的机床所需功率足够，所以可以正常加工。检验机床进给系统的强度由上述可知主切削力为Pc=2209.7N，进行切削力根据查参考文献[3]的表1.29得出计算公式为： Fp=CFpapx其中：CF所以：Fp=1165×而纵向切削力Ft为： Ft=CFta其中：CFf所以：Fp选取机床导轨与床鞍两部件之间相应的的摩擦系数μ=0.1，则使切削力在纵向进给方向机构的作用力为：F=而机床的纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530﹙详见参考文献[3]表1.30﹚，故机床进给系统可正常工作。工序5：车退刀槽、粗车Ф45mm的外圆表面、半精车Ф45mm的外圆表面。图3.3工序图5加工条件机床：CA6140车床。刀具：高速钢车刀。计算切削用量车退刀槽切削深度：取单边余量为Z=4mm，具体分两次加工，ap=2mm进给量：根据查参考文献[3]的表1.27得f=0.24mm/r。计算切削速度vc：由公式2-1V确定主轴转速n根据机床说明书，选用n=125r/min，所以最终的切削速度为：v切削工时根据查参考文献[2]的表2.5-3得：l=t粗车Φ45mm的外圆端面切削深度：取单边余量为Z=2mm，具体分两次加工，ap进给量：根据查参考文献[3]的表1-7得f=0.66mm/r。计算切削速度vV确定主轴转速n根据机床说明书，选用n=125r/min，所以最终的切削速度为：v切削工时根据查参考文献[2]的表2.5-3得l=152mmt半精车Φ45mm的外圆表面切削深度：本工序取轴的单边余量为Z=1mm，具体分两次进行加工，ap进给量：根据参考文献[3]表1.-7，选用f=0.66mm/r。计算切削速度vV确定主轴转速n根据此机床说明书，故选用的主轴转速为n=125r/min，所以最终的切削速度为：v切削工时根据查参考文献[2]的表2.5-3得：l=152mmt工序6：粗刨三个台阶面、半精刨三个台阶面、刨台阶面的倒角。图3.4工序图6加工条件机床：牛头刨床B650，主轴电机功率Pw=4kW，转速n=1450r/min。查参考文献[2]的表3.1-83得。刀具的选择：本道工序所用的是YG8直头通切刨刀，参数如下：B=12mm确定切削用量刨表面粗糙度Ra=12.5的台阶面。切削深度：取单边余量为Z=3mm，一次性加工，ap进给量：根据查参考文献[3]的表2.4-29得f=1.4mm/r.切削速度、切削力及功率：根据查参考文献[2]表2.4-31得：v=0.56m/min检验机床功率：此机床的主电机功率范围是4kW，有效功率范围为Pc=0.75×4=3kW，切削工时根据查参考文献[2]的表2.5-5得计算公式为：t其中nd=1000VL﹙1+K﹚,L=l+nt刨第二个台阶面用为这个台阶面没有相关的粗糙度要求，故可降低辅助时间，所以选择的切削用量与上个工步大致一样。切削深度：本道工序的加工余量是为Z=4mm，apt刨表面粗糙度为Ra6.3的台阶面粗刨切削速度：本道工序的加工余量是Z=4mm，一次性加工，f=1.4mm/r。进给量：根据查参考文献[2]的表2.4-29得选取f=1.4mm/r。切削速度、切削力以及功率：根据查参考文献[2]表2.4-31得：v=0.56m/min检验机床功率：机床主电机功率为4kW，有效功率为PcPc切削工时：根据查参考文献[2]表2.5-5得计算公式：t其中nd=1000VL﹙1+K﹚,取L=l+nt半精刨切削速度：本道工序的加工余量是Z=1mm，一次性加工，ap进给量：根据查参考文献[2]的表2.4-29得选取f=1.2mm/r。切削速度、切削力及功率根据查参考文献[2]表2.4-31得v=0.66m/min检验机床功率：此机床的主电机功率范围是4kW，有效功率范围是Pc=0.75×4=3kW，Pc切削加工：根据查参考文献[2]表2.5-5得计算公式：t其中nd=1000VL﹙1+K﹚,取L=l+nt倒角因倒角的各个切削用量与刨表面粗糙度Ra12.5的台阶面大致相同，故这个倒角使用的是手动进给方式。工序7：粗铣、半精铣Φ360图3.5工序图7粗铣加工条件工件尺寸：铣削宽度aε=73mm，长度加工要求：使用的是端铣刀铣削来进行铣削，本道工序的加工余量是Z=3mm，本道工序的加工余量是不多，采用一次性加工，ap机床：X63型卧式铣床。选择刀具根据查参考文献[3]表1-2得选用的是高速钢刀具，根据本道工序的铣削深度ap≤4mm时，端铣刀直径应选为80mm，aε=60mm，但已经知道的是铣削宽度aε=73mm，故此根据aε=90mm，选择的是d0刀具几何形状，由于HBS≥150MPɑ根据参考文献[3]表3.2查得K确定切削用量切削深度：ap每齿进给量f本道工序所采用的是不对称端铣的铣削方式，以提高机床的进给量，根据查参考文献[3]表3.5得，当使用的是高速钢铣刀时，铣床功率范围应为13kW时，通过查参考文献[2]表3.1-73得fz=0.2~0.3mm/z，但因为是铣削方式为不对称铣，故取刀具的寿命根据查参考文献[3]表3.8查得刀具耐用度T=180min切削速度vc和每分钟进给量根据查参考文献[3]表3.13得：当dap≤4mm时，kMvvn=vf根据查参考文献[3]表3.1-74和表3.1-75得：v故此最终的切削速度vc和每分钟进给量vv检验机床功率根据查参考文献[3]表3.23得：Pc=1.9kW，根据机床的说明书，机床主轴所允许的功率范围是Pcma切削工时t根据查参考文献[3]表3.25得：y+Δ=20，所以t半精铣确定切削用量切削深度：本道工序的加工余量是Z=1mm，一次走刀，ap每齿进给量fz：f刀具寿命：根据查参考文献[3]表3.8得：T=180min。切削速度vc和每分钟进给量根据查参考文献[3]表3.13得，当dap≤4mm时，kMvvn=vf根据查参考文献[3]表3.1-74和表3.1-75得：v故此最终的切削速度vc和每分钟进给量vv检验机床功率根据查参考文献[3]表3.23得：Pc=1.9kW，根据机床的说明书，机床主轴所允许的功率范围是Pcmap切削工时t根据查参考文献[3]表3.25得：y+Δ=20，所以t工序8：铣Φ45mm的外圆表面的台阶面及相应的倒角。图3.6工序图8加工条件工件尺寸：铣削宽度aε=14.1mm，长度加工要求：用端铣刀铣削，本道工序的加工余量是Z=5mm，本道工序的加工余量是不多，采用两次加工，ap机床：X63型卧式铣床。先择刀具根据查参考文献[3]表1.2得选用高速钢铣刀，依照铣削深度ap≤4mm时，端铣刀直径为铣刀几何形状﹙根据参考文献[3]表3.2查得﹚由于HBS≥150MP故选择：K确定切削用量切削深度：本道工序的加工余量是Z=5mm，本道工序的加工余量是不多，采用两次加工，ap每齿进给量fz：f刀具寿命：根据查参考文献[3]表3.8得：T=180min。切削速度vc和每分钟进给量根据查参考文献[3]表2.4-28得，采用切削速度为vc=0.3m/min=19.2m/min，采用的切削功率为Pmns=根据查参考文献[2]的表3.1-74和表3.1-75得n=95r/min，故最终的切削速度为：v工作台每分钟进给量为：v根据机床说明书，取vf切削工时t根据查参考文献[3]表3.25得：y+Δ=33，故：t倒角为了综合提高生产效率，所以降低了相应的辅助时间，故切倒角时所用的机床主轴转速与车端面时的转速一致，即n=95r/min，在这里本设计时使用的手动进给。工序9：精车Φ45mm的外圆端面和相应的一个倒角2×45°。图3.7工序图9加工条件机床：普通机床CA6140刀具：高速钢车刀，根据参考文献[2]表3.1-7查得刀杆尺寸为25×25，根据参考文献[2]表4.2-1查得：K计算切削用量切削深度：本道工序的本道工序的加工余量是是Z=1mm，本道工序的加工余量是不多，一次性加工，ap进给量：根据参考文献[2]表2.4-3查得刀杆尺寸为25×25，ap≤3mm，以及工件为60mm是f=0.6~0.9mm/r。根据参考文献[2]表4.2-1查得CA6140计算切削速度按参考文献[3]表1.27查得，切削速度计算公式为（在这里取寿命为T=60min）：V其中：V修正系数Kv见参考文献[3]表1.28K故V确定机床主轴转速nn按机床说明书（见参考文献[2]表3.1-8），选取n=100r/min。所以，最终的切削速度为：V切削工时l=dtm=l+倒角为了综合提高生产效率，所以降低了相应的辅助时间，故切倒角时所用的机床主轴转速与车端面时的转速一致，即n=100r/min，在这里本设计时使用的手动进给。工序10：钻Φ13孔，锪Φ18孔，铰Φ22H7孔，钻M10的螺纹、倒角、攻丝、攻螺纹。选用机床：摇臂钻床Z3025。图3.8工序图10钻孔Φ13mm钻头：直柄长麻花深孔钻。进给量：按参考文献[4]表4.2-13查得f=0.25mm/r。切削速度：按参考文献[6]表2.13及表2.14按5类加工性的综合考虑，选取v=15m/min。n按《工艺手册》表14-9查得选取nw所以最终的切削速度为：v=切削工时：t其中，切入l1=6mm，切出l2锪φ18mm孔刀具：采用120°直柄锥面锪钻根据查阅有关资料，锪沉头孔时的进给量f及相应的切削速度v大致为钻孔作业时的1/2～f=v=n参照此机床说明书，取nwv=切削工时：t其中切入l1=2mm，铰Φ22H7mm孔刀具：高速钢直柄机用铰刀。刀具参数：刀头直径Φ22，铰Φ22mm的孔。根据参考文献[1]表5-135查得进给量f=0.5mm/r,切削速度v=6m/min。故：n参照此机床说明书，取nwv=切削工时：t其中，切入l1=3mm，切出l2钻M8mm孔机床的选择：立式钻床Z535。刀具的选择：直柄麻花钻。确定进给量f：根据参考文献[9]表2-7，当钢的σb<800MPa，d0=Φ10mm时，f=0.39~0.47m/r。由于本零件在加工f=根据Z525机床说明书，现取f=0.25mm/r切削速度：根据参考文[9]表2-13及表2-14，查得切削速度v=18m/min所以n根据机床说明书，取nwv=切削工时：l=10mm，l1=9mm，t攻螺纹M10v=18m/mn按机床选取nw=195r/min，则机动时间l=10mm，l1=5mmt工序11：钻、扩、铰Φ36H7孔。图3.9工序图11钻Φ32孔选用机床：Z33S-1，摇臂钻床。刀具：高速钢麻花钻头，直径d0=32mm根据参考文献[6]表2.13及表2.14查表得，选择切削用量ap根据参考文献[4]表4.2-13查得，取进给量f=0.6mm/r。根据参考文献[5]表11-10查，得v=0.33m/s。按公式计算主轴转速：n=按机床说明书，取nw=200r/minv=切削工时：l=124mm，t扩钻Φ35mm孔本道工序使用Φ35mm的钻头来对Φ35mm的孔进行扩钻作业。根据查阅这种有关手册，扩钻作业的切削用量基本上时根据钻孔的切削用量来进行相应的的选取：f=根据机床说明书，故选取f=1.2mm/r，v=主轴转速：n按机床说明书取nw故最终的切削速度为：v=切削工时：l=124mm，t铰钻Φ36H7mm孔铰刀用高速钢锥柄机用铰刀，外头直径Φ36mm。根据《机械制造技术基础设计指南》表5-96表5-135查得f=0.5mm/r，切削速度v=5m/min。故n按照此机床说明书取nwv=切削工时：l=124mm，t

第4章夹具设计4.1研究原始材料利用本夹具主要用来加工钻、扩、铰Φ36H7孔，加工时需要满足粗糙度要求，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。夹具体的材料选用：45钢，因为45钢具有更高的强度和较强的抗变形能力。其次45钢获取方便，价格亲民。4.2定位、夹紧方案设计本设计采用的是两面一销进行定位的，定位销选用的是圆柱定位销，圆柱定位销与M10孔右端的R10的圆弧和夹具体的侧挡板、底板以及顶杆来进行定位的。如下图图4.1定位图圆柱定位销和夹具体的侧挡板、底板共同限制的零件的六个自由度。圆柱定位销如图4.2圆柱定位销。图4.2圆柱定位销夹紧构件一般情况下必须遵循以下几个主要的原则：1)夹紧元件在夹具上夹装时务必保证工件的定位必须精确且靠谱，绝对不可以出现破坏定位的这种情况。2)各种不同的工装夹具和使用各种不同的工件的某些设备或各种因素引起的弹性变形务必在规范的可控范围内。3)夹紧元件在夹具体上的夹紧务必非常的稳固靠谱。夹紧元件的每一个元件务必具备非常良好充分的強度和弯曲刚度。4)夹紧元件在夹具体上的夹紧务必保证牢靠且锁紧。在各种不同的机械设备上夹紧差不多都应该有互锁可保护设备，夹紧元件在夹紧的行程安排务必保证充足。5)夹紧元件在夹具体上的夹紧实际操作最优先要务必保证安全性，次之尽最大可能要使夹紧元件省劲、便捷、快捷，符合技术工的使用习惯性。6)夹紧元件在夹具体上的夹装简单或复杂程度和自动化夹紧技术务必要与某个生产制造程序流程和厂子的某种标准相符合。本设计选取的是结构简易，操作简单的螺栓螺母来作为工件在夹具上的夹紧机构来进行对此零件的专用夹紧机构。螺栓螺母夹紧机构的特点如下：本机构设计非常简单有效，使用操作简单同时构造也简单的螺栓螺母来进行夹紧，故此夹紧力也是非常可靠和坚固的，主要是这个设计非常容易制造和设计方便，且需要多少力也是可以控制的；具有非常且优秀良好的自锁功效，且操作非常简单还非常容易的操作；这个机构的扩力比达可以到80及以上，且行程不会收到各种各样的因素限制。图4.3夹紧机构4.3导向装置的选择各种大小不同，型号不同的各种导向装置它们的功用都是用来具体保证工件在各种大小不同或者各种类型夹具上的保证不同加工精度的至关重要的一个装置，在不同钻床上的导向性设备的导向钻套有四种不同的它们分别是可拆换钻套和直接固定的钻套和一些专用型专用钻套和快速更换的钻套。这几种钻套在很多年前就已经标准化了，故可根据相应的标准来进行选择相应所需要的钻套。综上所述，本设计采用了可换转套的导向装置，用以提高工作效率和工作的连续性，导向装置如图4.4：图4.4钻模板1-钻套；2-钻模板；3-衬套；4-螺钉用以本设计的钻床钻套在零件加工是可以快速的更换钻套设备。当须要更换机床的钻套时，只需用力反方向旋转这个钻套，当把钻套槽孔转到螺丝所在的部位时就可以取下这个钻套。使得更换这种钻套的方式更加省时省力，故此提高了机床的生产效率和经济性。在夹具上的钻模中的钻套，关键是引导钻头拥有相对的定位正确位置，进而钻出合适大小精度的孔，并且还能快速精确的进行更换钻套。虽然说这类钻套筒的规格是具备快速更换和高效率的优势，但它生产制造相对来说是比较繁杂的。由于本钻套是用简单的螺钉来进行固定，因此钻套占据的总面积比较大，且生产制造的流程也相对的比简单的要多。4.4机床夹具体的总成形式机床的各种大小不同、夹装的不同零件的夹具的一般具体大小形状不同的各种体型，一般来说是根据各种简单或者复杂的工件的简单或者复杂不同形状、不同的大小、各种不同的加工内容及选用机床等因素来确定。夹具的组成归纳为：1）各种简单或者复杂的定位元件以及使用简单的定位装置用于确定不同工件所需要的正确位置的各种简单或者复杂的元件及装置。2）各类形状不同的夹紧元件及相应的夹紧装置用于牢牢固定住元件的位置，从而保证各类形状不同的夹紧元件及相应的夹紧装置具有相对的正确位置。3）各类形状不同的导向及相应的对刀元件用于牢牢固定住各种形状不同的工件与相应的刀具之间具有真确相对位置的元件。4）各类形状不同的动力装置在成批的生产中，为了综合且有效的减轻工人劳动力，使生产率大大提高，常采用各种大小不同型号的气动或者液动与各种功率不同的电动装置等动力装置。5）夹具体是把所有的用于将各类形状不同的夹紧元件及相应的夹紧装置、各类形状不同的导向及相应的对刀元件和各类形状不同的定位元件及相应的定位装置，并通过它把整个把零件所夹装和定位元件在夹具上安装在机床上。6）其他各种夹紧或者定位元件及装置所根据不同的需求来设计不同的夹紧或者定位元件及装置。4.4.1确定机床夹具体工装夹具上基本上沒有定向构件，尤其是摇臂钻床上运用时，但工装夹具底板座架一般都配有与别的数控车床链接的接口，那样就可以将工装夹具固定不动在数控机床的工作台子上。工装夹具基本上是设计方案成水平的(有一些工装夹具是铸造成独特样子的)，以确保充分的刚度。它用以固定链接体、夹紧机构和定位元件，且用于机床上可靠联接。夹具的组成归纳为：1）定位装置及定位元件的功能主要是确定工件正确位置。2）夹紧装置及夹紧元件的功能主要是固定元件已获得的正确位置。3）对对刀元件和导向的首要功能是明确数控刀片和工件中间的互相部位。4）动力装置主要是减少员工的体力劳动和工件的生产效率。通常应用电动式和气动式设备。5）工装夹具是将各种各样构件拼装在一起，安裝在设备上。6）别的零件和设备，依据各种各样生产加工必须调整零件或设备。夹具的总体结构根据工件的大小、形状及尺寸来确定，当然也要考虑机床的因素。本设计设计的是对Ф36H7孔来设计的专用夹具。夹具图如4.3夹具图所示。4.4.2确定连接体如图4.5夹具图，联接体是联接导向性工装夹具和各种各样构件的工件。设计方案中关键考虑到联接体的刚度，科学安排连接体的部位，为定位元件和夹紧预留空间。工装夹具的联接设备由六角螺栓和圆柱销定位。充分考虑刚度，钻套板由联接件支撑点在对应部位，并有六角螺栓定位。图4.5夹具图4.5绘制夹具零件图cad零件图中全部要生产加工的零件都需要画出去，零件要按工程图纸规范画。主视图尽量与cad零件图上的部位一致。(1)零件图尽可能按1:1绘制。(2)零件图上的各种各样的公差和技术必须根据各类配合和位置与技术的各种精度要求而定。(3)零件的其他各个部位的各个尺寸的标注要求必须完整。4.6绘制装配图(1)如图4.5该cad零件图按1：1的占比制作，夹具的具体构造和夹具的实际原理清楚地反映在局部剖视图上。(2)将工件看作不存在，使用国标双点划线描绘工件的总体的最为关键一部分。必须的描绘出夹具的用来定位的定位构件；用来导向的导向装置；用来夹紧工件夹紧机构所用到的各个零部件。(3)描绘工件的夹紧元件件和夹具用夹紧体夹紧工件时的夹紧情况。(4)绘画出夹具体和其他元件（如螺钉、六角螺栓）相连接的装配图。此机床夹具要用到的零件如下：1）顶杆2）夹具体3）钻模板 1 45钢4）内六角螺钉5）定位销6）防转螺钉7）衬套8）快换钻套(5)必须标注必要的某个尺寸或者一些零件与夹具之间的配合以及相应的公差等。(6)在夹具装备图上应标注具体的技术要求。装配图相见图4.6装配图。图4.6装配图4.7切削力和夹紧力计算本道工序按钻削估算夹紧力的大小，实际夹紧力可确保夹具对工件有绝对可靠的夹紧。钻削轴向力：F扭矩：T=夹紧力为：F=取系数：S则实际夹紧力为F＇本设计采用了快速螺旋定位机构，可以使工人们将工件快速夹紧，调节夹紧力时只需要用调节装置来调节即可，故可给出可靠的卡紧力。小结：本章节需要完成夹具体的设计，主要从零件的夹紧方案及夹紧元件的设计、定位方案及定位原件设计和辅助元件的设计，通过相互组装对零件进行固定夹紧的一个简单夹具。本章小结：为了解决夹具体的设计，本章对夹具进行分析和设计，导向装置的选择，确定夹具体和夹具的链接体，对工件的夹紧力的计算和切削力的计算，且给出了相应的解决方案和各种计算结果。

第5章定位误差5.1定位误差分析5.1.1定位误差(1)因零件和零件之间的制造精度和两零件之间的配合精度都会产生定位误差，而产生的定位误差有如下几种原因：1)基准不重合来带的定位误差.2)夹具定位基准与生产加工基准不重叠，2个基准中间的部位误差会反应在被生产的工作台子上面的部位，这类定位误差称之为基准变换误差。3)空隙造成的定位误差。用心轴、销、定位套等定位元件定位时，所定位的定位面和用于定位的定位元件中间的相对空隙会使得工件由相对的位置移动，从而导致定位不准，故产生相应的定位误差。(2)夹具有关要素造成的定位误差1)定位基准点与定位元件表面中间的定位误差。2)导向元件、对刀元件和定位元件之间的部位误差，及其外型误差造成的导向误差和对刀误差。3)夹具在设备上的安裝误差，即由指向误差造成的工件相对性于数控刀片机床主轴或挪动方位的部位误差。4)夹紧力过大将会造成工件与某个定位元件的相对位置的误差精度，故毁坏部分定位元件、导向元件等元件。(3)工件的加工误差就是指被加工工件的规格、形状和位置与理想化工件中间的误差。它是由三个要素产生的：1)工件在放置或夹装在夹具上的相对定位误差和夹紧力的夹紧误差。2)夹具随工件安裝在设备上，夹具相对性于车床主轴(或数控刀具)或位置误差也叫指向误差。3)加工全过程中的误差，如数控车床的几何图形精密度、加工工艺系统软件的内应力、热形变、钻削震动等缘故。精准定位误差就是指加工工艺标准在加工方位上的较大位置转变导致的加工误差。5.2定位误差的计算定位误差由定位孔Φ30H7和定位销Φ30r6中间的空隙造成，较大空隙为-0.028mm。钻模板衬套的中心距和定位销的中心