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1、2概述机械加工设计是在学校机械制造工艺学和所有的专业课后进行的，是对所学课程的一次深入的综合性复习，也是理论联系实际的训练。设计的任务是根据所给定的零件图，确定合适的加工机床、刀具、切削用量，合理的进给路线，制定经济高效的工艺方案；绘制零件图一张、毛坯图一张、编制工艺过程卡，撰写设计说明书。要求我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的时间知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备了实际一个中等复杂零件的工艺程度零件的工艺规程的能力和运用夹具的基本原理和方法，拟定加工方案。同时也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后从事的工作打下
2、良好基础。3前言机械制造工艺的科学理论与实践，探索解决工艺过程中遇到的实际问题，从而揭示出一般规律的一门科学。主要包括机械加工工艺规程的制订、机床夹具设计原理、机械加工精度、加工表面质量、典型零件加工工艺、机器装配工艺基础数控加工工艺等部分。加工工艺课程设计是我们在学习数控加工工艺、机械加工实训及其他有关课程之后进行的一个重要的实践性教学环节，是第一次较全面的工艺设计训练，其目的是培养学生运用机械制造工艺学及有关课程的知识分析和解决工艺问题的能力,初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。能根据被加工零件的技术要求运用夹具设计基本原理和方法学会拟订夹具设计方案完成夹具结构设计初步具备设
3、计出高效省力,经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。以进一步巩固、深化、扩展本课程所学到的理论知识，强化工艺设计能力。通过加工工艺课程设计，同学应进一步提高识图、制图和机械设计的水平；掌握机械加工工艺设计的方法，学会查阅和运用有关专业资料、手册等工具书；培养独立思考和工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。加工工艺设计课程要求我们应该像真正在工厂工作一样的严格要求自己，必须以科学务实和诚信负责的态度对待自己的计算结果。4目录第一章零件的分析.11.1 零件的作用.11.2 零件材料及热处理分析.11.3 生产纲领.21.4 生产类型.21.5 零件的工艺分析.21.6
4、孔和平面的加工顺序.31.7 孔系加工方案选择.31.8 设计思路如下.3第二章毛坯的选择.52.1 确定毛坯的类型.52.2 确定毛坯各表面的加工余量.6第三章工艺路线的拟定.73.1 定位基准的选择.73.1.1 精基准的选择.73.2 加工方法的确定.83.3 加工顺序的安排.83.4 加工工序的划分与确定.83.5 热处理工序辅助工序的安排.93.6 拟定工艺路线.93.6.1 工艺路线方案一.9第四章零件加工工序设计.114.1 05 号工序设计.114.2 10 号工序设计.114.3 15 号工序设计.114.3.1 加工设备的选择.114.3.2 工艺装配的选择.124.3.3
5、 工步顺序的确定.124.3.4 工序尺寸及上下偏差.124.3.5 切削用量的选择与确定.124.4 20 号工序设计.134.4.1 加工设备是选择 X5132.1354.4.2 工艺装备的选择.134.4.3 工布顺序的确定.134.4.4 工序尺寸及上下偏差.134.4.5 削用量的选择与确定.144.5 25 号工序设计.144.5.1 加工设备的选择.144.5.2 工艺装配的选择.144.5.3 切削用量的选择与确定：.154.6 30 号工序设计.154.6.1 加工设备的选择.154.6.2工艺装备的选择.164.6.3 工步顺序的确定.164.6.4加工余量的确定.164.
6、6.5切削用量的确定及功率的校核.164.7 35 号工序设计.164.7.1 加工设备的选择.164.7.2 工艺装备的选择.174.7.3 工步顺序的确定.174.7.4 加工余量的确定.174.8 40 号工序设计.184.9 45 号工序设计.18第五章铣床夹具设计.195.1 机床夹具概述.195.1.1 机床夹具的组成.195.1.2 机床夹具的分类.195.1.3 工件的装夹方法.195.1.4 专用夹具分析.205.2 工件在夹具中的定位.205.3 定位方案的确定.215.4 夹紧装置的设计.215.5 特殊元件的设计.225.5.1 定位键.225.5.2 对刀装置设计.2
7、25.6 夹具体的设计.23第六章钻床夹具设计.256.1 钻床夹具概述.256.2 摇臂钻削定位方案确定.266.3 工件的夹紧和夹紧装置.2666.4 夹紧装置设计.276.5 导向元件选择.276.6 夹具体的设计.286.7 夹具体结构.296.8 钻床夹具设计特点.296.9 钻床夹具的合理性分析.311第一章零件的分析1.1 零件的作用该零件是摇臂，它的主要作用是将直线运动转换为圆周运动。图 1-1摇臂零件1.2 零件材料及热处理分析零件材料为 ZG35，中碳铸钢，ZG35 是以前的老标准，相当于现在的ZG270500.其碳含量在 0.320.37 之间，新标准不以碳含量来标明，而
8、以机械性能作为牌号，270 是屈服强度，500 是抗拉强度，对碳含量不小于以表示。ZG35 的机械性能略低于同等含碳量的结构钢或优质钢，因为它的 P、S 含量的要求较宽，较高的强韧性，由于受力较大且有一定的韧性要求的零件，如连杆，曲轴摇臂等。根据该零件选取材料，需进行退火处理，消除表面内应力，降低材料硬度，有利于零件加工。据以上分析对毛坯进行时效热处理。热处理分为两大类：预备热处理：目的是改善加工性能、消除内应力和为最终热处理做好组织准备。一般安排在精加工之前。常用的方法有退火、正火、时效和调质等。最终热处理：目的是提高材料的强度和硬度。常用的方法有：淬火、渗碳淬火、渗氮淬火等。热处理的退火种
9、类：常见的退火工艺有：再结晶退火，去应力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高2塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。1.3 生产纲领对于该零件 5000 而言，产品的产量除了制造机器所需要的数量之外，还要包括一定的备品和废品，因此零件的生产纲领应按下式计算：NQn（1+a）（1+b）（21）式中：N零件的年产量（件/年）；Q产品的年产量（台/年）；n每台产品中该零件的数量（件/台）；a该零件的备品率（备品百分率）；b该零件的废品率（废品百分率）。1.4 生产类型生产类型是生产结构类型的简称，是产品的品
10、种、产量和生产的专业化程度在企业生产系统技术、组织、经济效果等方面的综合表现。不同的生产类型所对应的生产系统结构及其运行机制是不同的，相应的生产系统运行管理方法也不相同。按产量策略划分的生产类型，根据产品生产的重复程度和工作的专业化程度，可以把生产过程分为大量生产、单件生产和成批生产类型。表 1-1 生产类型按年生产纲领，划分生产类型：该零件工生产 5000 件，属于大量生产。1.5 零件的工艺分析由摇臂零件图可知：这是一个拨叉类零件，它有 6 个平面需要进行加工，支俩孔分别在平面上。因此可将其分为二组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：（1）以下底面为粗基准，加工摇臂上面其中底
11、面有表面粗糙度要求为Ra12.5。单件生产小批生产中批生产大批生产大量生产重型零件5510010030030010001000中型零件5510010030030010001000小型零件55100100300300100010003（2）以上低面为精基准，加工。摇臂下底面表面粗糙度要求为 Ra12.5。（3）钻孔9 钻孔4 留铰量 0.1mm 保证其中心距为 38mm 钻孔保证4 尺寸。（4）钻2.5 的螺纹底孔深 13.5mm 攻螺纹 m3 深 12.5mm 钻3.2 孔深 5mm。（5）铣 2.5mm 宽的槽保证尺寸 5mm。由以上分析可知。该零件的主要加工表面是平面和孔。一般来说，保证平
12、面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于摇臂来说，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。由于生产量也相当大，怎样满足生产率要求也是摇臂加工过程中的主要考虑因素。1.6 孔和平面的加工顺序摇臂零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工摇臂上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。摇臂零件的加工工艺应遵循粗先加工基准面的原则，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。这样处理还有一个好处就是在粗加工以后零件表面有应力集中的现象，粗精分开可以在粗加工以后进行热处理以消除应力。1.7 孔系加工方案选择摇臂孔加工方案
13、，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，应选择最合适的机床。根据摇臂零件图所示的精度要求和生产率要求，当前应选用在钻床上用钻模法钻孔较为适宜。（1）用钻模法钻孔在大批量生产中，摇臂孔加工一般都在组合钻床上采用钻模法进行加工。钻模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当钻刀杆通过钻套的引导进行钻孔时，钻模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用钻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。但钻模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于钻模的制造和装配误差
14、、钻模在机床上的安装误差、钻杆和钻套的磨损等原因。用钻模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。综合以上的特点，本零件孔的加工采用钻床钻孔。.1.8 设计思路如下1.保证零件加工质量42.降低成本，适应性强3.工艺合理，工艺资料齐全，说服能力强4.结合零件的结构特点，选择相应的工艺装夹设备，便于提高精度和生产效率5第二章毛坯的选择毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度、精度、金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此选择毛坯在生产中占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。2.1 确定毛
15、坯的类型毛坯的形状和尺寸越接近成品零件(毛坯精度越高)，机械加工劳动量越少，材料消耗越少，因而机械加工的生产率提高，成本降低。但是，毛坯的制造费用却提高了。因此，确定毛坯要在机械加工和毛坯制造两方面综合考虑。确定毛坯包括选择毛坯类型及其制造方法。毛坯类型有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等。确定毛坯时要考虑下列因素：1）零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如，材料是铸铁，就选铸造毛坯；材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件；当力学性能要求较低时，可选型材或铸钢。2）零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯，常用铸造方法。薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用
16、砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法。3）生产类型。大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。如铸件应采用金属模机器造型或精密铸造；锻件应采用模锻、冷轧和冷拉型材等。单件小批生产则应采用木模手工造型或自由锻。4）生产条件。确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时，应积极组织地区专业化生产，统一供应毛坯。5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快。例如，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益
17、增加。应用这些方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料形状生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1.型材 2.锻造 3.铸造、4.焊接5.其他毛坯。该零件体的材料为 ZG35，考虑到材料的强度和塑性都较好，所以选择铸钢 ZG35。62.2 确定毛坯各表面的加工余量加工时如果余量留得过大，不但浪费材料，而且增加机械加工劳动量和生产工时。使生产成本增高，余量留得过小，一方面使毛坯制造困难，另一方面在机械加工时也常因余量留得过小而迫使用画线找正等方法，不仅增加了生产工时，而且还有可能造成废品，因此，
18、必须合理的选择加工余量。零件的材料为ZG35，对于图纸的要求使用砂型铸造，毛坯（铸件）图是根据产品零件设计的。毛坯余量：大头，小头两侧面各余 2mm，左端凸台面余量 2.5mm，其余均为非加工表面。图 2-1 毛培图7第三章工艺路线的拟定3.1 定位基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，也是保证加工精度的关键。基面选择的正确，合理，可以保证加工质量提高，提高生产效率。3.1.1 精基准的选择1）基准重合原则2）基准统一原则3）自为基准原则4）互为基准原则5）保证工件定位准确、夹紧、可靠、操作方便的原则按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则；），对于本零
19、件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随着孔的加工，大端的中心孔消失，必须重新建立外圆的加工基面，一般有如下三种方法：当中心孔直径较小时，可以直接在孔口倒出宽度不大于 2MM 的锥面来代替中心孔。若孔径较大，就用小孔端口和大端外圆作为定位基面，来保证精度。采用锥度或锥套心轴，精加工外圆亦可用该外圆本身来定位，即安装工件时，以支承轴颈本身找正。1.为了保证加工表面与非加工表面之间的位置要求，应选非加工表面为粗基准。2.合理分配各加工表面的余量。3.粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向，通常只允许使用一次。4.选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造浇冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保
20、证定位基准、夹紧可靠。对于一般轴类零件而言，以外圆作为 粗基准是完全合理的。按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。）8精基准的选择对于经济准的考虑是如何减少误差，提高定位精度和安装方面，最大限度保证零件的加工精度。1.基准重合原则，应尽可能选择设计基准作为定位基准，特别是在一个零件的最后加工阶段，为保证精度不重合而引起定位误差。2.基准统一原则，各工序间尽可能采用统一基准来加工零件各表面，提高各表面的位置精度。3.互为基准原则，适用于一个零件中两个表面相互位置较高。有
21、些精加工工序加工余量小而均匀时，常以加工表面本身作为基准。3.2 加工方法的确定在市场经济的前提下，一切都是为能够创造出更多的财富和提高劳动率为目的。同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，提高工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和人工的经验来确定。由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。同样在该零件加工方法的选择中，我们根据工件的具体情况和现有的加工设备，确定方案如下（一般我们按加工顺序来阐述加工方案）：3.3 加工顺序的安排1）基面先行2）先主后次3）先面后孔4）先粗后精3.4 加工工序的划分与确
22、定工序集中与工序分散工序集中是指将工件的加工把集中在少数几道工序内完成，每到工序加工内容较多，使总工序数减少，这样就减少了机床数量，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每到工序的内容很少，最少时间段每到工序只包括一简单步工，工序分散可使用分数每个工序使用的设备、刀具等比较简单，机床设备及工艺装备简单，调整和维修方便，工人掌握容易，生产准备简单，易于产品更换。综上所述：考虑到该零件在加工过程中易变形，所以采用工序分散，辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒菱角、清洗、涂漆、除锈、退磁、检验9等。3.5 热处理工序辅助工序的安
23、排热处理，可以提高材料的力学性能改善金属的切削性能及消除内应力，而热处理工序的安排，常根据零件的技术要求和材料的性质，合理的安排，热处理工序安排得是否恰当，对保证零件的精度、保证零件加工的顺利进行、保证零件机械性能有着重要影响。常用的热处理工序有：退火、正火、调质、时效、淬火、回火、渗碳、碳氧共渗等。按热处理的目的，可分为预备热处理、消除残余应力热处理、最终热处理。预备热处理是为了改善材料的切削性能，消除毛坯制造时的残余应力，改善组织；最终热处理是提高零件的强度表面硬度和耐磨性，常安排在精加工工序之前。3.6 拟定工艺路线3.6.1 工艺路线方案一工序 1确定毛坯ZG35工序 2预备加工加工前
24、退火热处理。工序 3铣削以左侧为粗基准加工右侧留加工余量 2mm。工序 4铣削以右侧为精基准加左侧保证摇臂小头尺寸为 8mm 大头尺寸为 10mm。工序 5钻削钻孔9 钻孔4 上偏差为+0.030mm 下偏差为-0.00mm留铰量 0.1mm 保证其中心距 38mm铰孔保证4 上偏差为+0.030mm 下偏差为-0.00mm。工序 6钻削钻螺纹底孔深 13.5mm 攻螺纹 m3 深 12.5mm 钻3.2的孔，深 5mm。工序 7铣削铣 2.5mm 宽的槽保证尺寸 5mm。工序 8去毛刺倒圆角去毛刺。工序 9检验。3.6.2 工艺路线方案二工序 1确定毛坯ZG35工序 2预备加工加工前先进行退
25、火热处理工序 3铣削采用专业夹具机床铣削摇臂两侧保证摇臂尺寸 8mm10mm工序 4钻削钻9 4 上偏差为+0.030mm 下偏差为-0.00mm 留铰量 0.1mm 保证其中心距为 38mm。10工序 5铰孔铰削4 上偏差为+0.030mm 下偏差为-0.00mm 的孔，工序 6钻削钻螺纹底孔深 13.5mm 攻螺纹 m3 深 12.5mm 钻3.2的孔深 5mm。工序 7铣削铣 2.5mm 宽的槽，保证尺寸 5mm。工序 8去毛刺倒圆角去毛刺。工序 9检验。比较选择最佳方案综合上述：两个工艺方案的比较，考虑设计基准，使加工尺寸精度更高，工序集中和工序分散及生产成本。方案一与方案二的工序都只
26、有 9 道，但是方案二采用专用机床和夹具增加了生产成本，从而方案一为最佳方式11第四章零件加工工序设计4.1 05 号工序设计设计内容：备料，铸造毛坯，采用金属模型砂型铸造。4.2 10 号工序设计设计内容：热处理，退火。4.3 15 号工序设计设计内容：左侧为粗基准加工右侧留加工余量 2mm。4.3.1 加工设备的选择因为本道工序只铣削摇臂右侧且加工精度不高，为了节约生产成本所以应选择普通铣床 x5132。该参数如下表 1 X5132 铣床参数主轴孔锥度7：24主轴孔径25主轴转速65-1800工作台面积1000X250工作台最大行程（mm）（纵向）手动/机动620/620工 作 台 进 给
27、 量（mm/min）纵向35-980（横向）手动/机动190/170横向25-765（升降）手动/机动370/350升降12-380工作台快速移动速度（mm/min）纵向2900工作台 T 型槽槽数3横向2300宽度14升降1150槽距50主电机功率（Kw）4.5主轴转速（r/min）65 80 100 125 160 210 225 300 380 490 590 725 945 1225 15001800工 作 台 进 给 量（mm/min）纵向35 40 50 65 85 105 125 165 205 250 300 390 510620 755 980横向25 30 40 50 65
28、 80 100 130 150 190 230 320 400480 585 765升降2 15 25 30 33 40 50 65 80 95 115 160 200 290 380124.3.2 工艺装配的选择1.工装夹具：专用夹具2.刀具：查金属加工工艺手册可知。其刀具可采用面铣刀，直径 60mm，齿数 16，由于零件材料为铸钢 XG35，因此刀具材料科选择硬质合金材料制造3.量具：采用游标卡尺，规格 0.02mm4.3.3 工步顺序的确定1.粗铣大头及小头的2.半精铣大头及小头3.精铣大头及小头4.3.4 工序尺寸及上下偏差表 2 铣大头面工序尺寸及上下偏差工序名称工序余量经济精度工序
29、尺寸及偏差精铣0.4IT7（0.018）12018.00半精铣0.6IT10（0.07）12.407.00粗铣1.0IT12（0.18）1318.00毛坯2.0141表 3 铣小头面工序尺寸及上下偏差工序名称工序余量经济精度工序尺寸及偏差精铣0.4IT7（0.015）10015.00半精铣0.6IT10（0.07）10.407.00粗铣1.0IT12（0.18）1118.00毛坯2.01214.3.5 切削用量的选择与确定粗铣大头及小头一侧面，查机械加工工艺手册，可得，Vc=125m/min，ap=0.1mm、f=Zxz=160.8=1.28mm/r，由此可算出:n=dVc1000=663r/
30、min，按机床选取 n=590r/min，所以实际切削速度 Vc=1000dn=111m/minV=nf=142mm/min。半精铣大头及小头一侧面，查机械加工工艺手册，可得，Vc=135m/min，又 ap=0.6mm，所以 f=Zxz=16*0.6=0.96mm/r，由此可出:n=dVc1000=716r/min，按机床选取 n=725r/min V=nf=696mm/min。精铣大头及小头一侧面，查机械加工工艺手册，可得，Vc=145m/min 又13ap=0.4mm，所 以 f=Zx z=16 0.05=0.08mm/r，由 此 可 算 出：n=dVc1000=769r/min，按机床
31、选取 n=725r/minV=nf=696mm/min。4.4 20 号工序设计设计内容：以右侧为精基准加工，保证摇臂小头长度尺寸为 8mm 保证大头尺寸为 10mm。4.4.1 加工设备是选择 X51324.4.2 工艺装备的选择1）工装夹具：专用夹具2）刀具：查金属加工工艺手册可知，其刀具可采用面铣刀，直径 60mm,齿数16,由于零件材料为铸钢XG35,因此刀具材料应选择硬质合金钢材料制造。3）量具：采用游标卡尺，规格为 0.02mm4.4.3 工布顺序的确定1）粗铣大头及小头2）半精铣大头及小头3）精铣大头及小头4.4.4 工序尺寸及上下偏差表 4 大头面工序尺寸及上下偏差工序名称工序
32、余量经济精度工序尺寸及偏差精铣0.4IT710030.00半精铣0.6IT10(0.07)10.407.00粗铣1.0IT12(0.18)1118.00毛坯2.012表 5 头面工序尺寸及上下偏差工序名称工序余量经济精度工序尺寸及偏差精铣0.4IT10(0.015)8015.00半精铣0.6IT10(0.058)8.4058.00粗铣1.0IT12(0.18)915.00毛坯2.0101144.4.5 削用量的选择与确定粗铣大头及小头以面，查 机械加工工艺手册，可知 Vc=125m/min 又 ap=1mm，所以 f=Zxz=16x0.08=1.28mm/r，由此可算出：n=dVc1000=6
33、63，按机床选取n=590r/min，所以实际切削速度 Vc=1000dn=111m/min，V=nf=142mm/min。半精铣大头及小头一侧面，查机械加工工艺手册可得，VC=135m/min 又ap=0.6mm，所以 f=Zxz=16x0.6=0.96mm/r，由此可算出 n=dVc1000=716r/mm，按 机 床 选 取 n=725r/min，所 以 实 际 切 削 速 度 Vc=dVc1000=137m/min，V=nf=696mm/min。精铣大头及小头一侧面，查机械加工工艺手册可得，Vc=145m/min，又ap=0.4mm 所以 f=Zxz=16x0.05=0.08mm/r，
34、由此可算出 n=dVc1000=769m/min，按 机 床 选 取 n=725r/min 所 以 实 际 切 削 速 度 Vc=1000dn=137m/min，V=nf=696mm/min。4.5 25 号工序设计设计内容：钻孔9 钻孔4030.00留铰量0.1mm 保证其中心距 38mm铰孔保证4 上偏差为+0.030mm 下偏差为-0.00mm。4.5.1 加工设备的选择本道工序加9 的通孔其表面粗糙度 Ra3.2，因此，可采用 Z35 钻床为本道工序的加工机床表 6 Z35 钻床参数最大钻孔直径主轴孔锥度主轴最大行程主轴转速范围35mm莫氏五号3500mm341720 n/min最大进
35、给量范围最大进给力主轴箱最大水平移动距离0.031.22000N1150mm4.5.2 工艺装配的选择1.工装夹具：通用夹具2.刀具：3 直柄麻花钻154 高速钢铰刀9 高速钢钻头3.量具：游标卡尺（规格 0.02mm）4.工步顺序：钻3 的通孔铰4 的通孔钻9 的通孔5.加工余量的确定：钻3 通孔 2Z=3mm铰4 的通孔 2Z=1mm钻9 的通孔 2Z=9mm表 7 钻孔工序尺寸及其公差等级工序名称公差等级工序基本尺寸尺寸钻3IT1133-0033.0铰4IT844030.00钻9IT11994.5.3 切削用量的选择与确定：钻3 的通孔采用直柄麻花钻，直径 D=3mm，查机械加工工艺手册
36、可知，选择背刀吃量 ap=1.5mm,进给量 f=0.2mm/r,切削速度 Vc=35m/min,按公式计算主轴转速 n=dVc1000=785r/min,按机床选取 n=750r/min,所以实际切削速度Vc=1000dn=27.3m/min铰至4，采用高速钢铰刀，直径4，背刀吃刀量 ap=0.5mm,查表得，f=0.2m/r 切削速度 Vc=21.3m/min,按公式 n=dVc1000=465.9r/min,按机床选取n=450r/min,所得实际切削速度为Vc=1000dn=18.2m/min,钻9的孔，Vc=23.4/minap=4mm,查 表 得，f=0.32mm/r,可 算 出
37、n=dVc1000=931r/min,按 机 床 选 取n=850r/min,所得的实际切削速度 Vc=1000dn=21.4m/min Vf=nf=272mm/min4.6 30 号工序设计设计内容：在工件左端面钻螺纹底孔，螺纹底孔深 13.5mm 攻螺纹 m3 深12.5mm 钻3.2 的孔，深 5mm。4.6.1 加工设备的选择16综合考虑此工序需要较高转速因此选用 z512 台式钻床。表 8 z512 台式钻床参数如下最大钻孔直径12（15）主轴行程100主轴中心线至立柱表面距离230主轴端面至工作台距离230主轴孔莫氏锥度1 号工作台面尺寸350*265主轴转速320 430 600
38、835 1100 1540215029004.6.2工艺装备的选择1）工装夹具：平口虎钳2）刀具：查 金属加工手册 可知，其刀具可采用3.2 的直柄麻花钻，L=65l=363）量具：游标卡尺规格 0.024.6.3 工步顺序的确定1）钻螺纹底孔深 13.5mm2）攻螺纹 m3 深 12.53）钻3.2 的孔深 5m4.6.4加工余量的确定1)钻2.5 的螺纹底孔深 13.5mm2Z=2.52）攻螺纹 m3 深 12.58mm2Z=0.53)钻3.2 孔深 5mm2Z=0.24.6.5切削用量的确定及功率的校核查机械加工工艺手册,可知，f=0.27mm/r Vc=27m/min Ap=1.25m
39、m,由此可算出，n=dVc1000=3461r/min,按机床选取 n=3150/min,所以实际切削速度Vc=1000dn25m/min，Vf=nf=852/min Pc=MVc/30d=1.6kw4.5kw0.8=3.6kw，它的功率小于机床主轴的最大功率，所以能在机床上完成这一步。4.7 35 号工序设计工序内容：铣削左端面宽 2.5mm 的槽。4.7.1 加工设备的选择因为本道工序只铣宽 2.5mm 的槽，且精度要求不高，所以使用 x6132 型万能卧式升降台铣床，x6132 型万能卧式铣床参数如下：17表 9 x6132 型万能卧式升降台铣床参数工作台尺寸1250mmm320mm主轴
40、孔直径29mm主轴孔锥度7:24主轴转速范围301500r/min主轴中心线到工作台面间距离30-430mm主轴中心线到悬梁间距离155mm工作台最大行程（mm）纵向800mm进给量范围（21 级）纵向101000mm/min横向300mm横向101000mm/min升降400mm垂直3.3333mmm/min快速进给量纵向与横向2300mm主轴传动电机功率7.5kw垂直766.6mm/min转速1450r/min床身垂直导轨到工作台面中心距离215515mm刀杆直径（三种）22mm27mm32mm机床外形尺寸1835mm2064mm1718mm4.7.2 工艺装备的选择1）工装夹具：平口虎钳
41、2）刀具：查金属加工手册可知，其刀具可采用锯片铣刀，铣刀直径 63，齿数 32，零件材料为铸钢，所以刀具材料为硬质合金材料。3）量具：游标卡尺规格 0.024.7.3 工步顺序的确定铣宽 2.5mm 的通槽。4.7.4 加工余量的确定粗铣宽为 2.5mm 的通槽，加工余量为 8.5 分三次铣完，背吃刀量分别为Ap=3mmAp=3mmAP=2.5mm。4.7.5 切削用量的选择铣宽为 2.5mm 的通槽，查机械加工工艺手册586 页,可知，Vc=130m/min,又 A p=3mm,查表的 f=0.01mm/r，由此可算出：n=dVc1000=657r/min,按机床选取n=590r/min,所
42、以实际切削速度 Vc=1000dn116m/min，Vf=nf=210mm/min。184.8 40 号工序设计设计内容：去毛刺 倒圆角。4.9 45 号工序设计设计内容：检验入库。19第五章铣床夹具设计5.1 机床夹具概述在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先要使工件相对夹具及车床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，在进行机械加工之前，先要将工件装夹好。5.1.1 机床夹具的组成1、定位装置其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。2、夹紧装置其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中工受到外力（切削力等）作用是不离开已经占据的正确位置。3、对刀或导向装
43、置其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。4、连接元件其作用是确定夹具在机床上的正确位置。5、夹具体夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。6、其他元件或装置是指夹具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。以上各部分中，定位元件、夹紧装置、和夹具体是机床夹具的基础组成部分。5.1.2 机床夹具的分类机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具分类。1、按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，拼装夹具。2、按使用机床可分为：车床夹具，铣床夹
44、具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具。5.1.3 工件的装夹方法工件装夹的方法有两种：将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上。将工件装夹在夹具上。采用第一种方法装夹的效率低，一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时，用划针或面分表找正后在夹紧。一般用于单件或小批量生产。批量较大时，都采用夹具装夹工件。采用夹具装夹工件有如下优点：保证加工精度，稳定加工质量；20缩短辅助时间，提高劳动生产率；扩大机床的使用范围，实现“一机多用”；改善工人的劳动条件，降低生产成本。5.1.4 专用夹具分析图 5-1 为摇臂铣平
45、面工序图。摇臂加工要求：小头尺寸为 8mm，大头尺寸为 10mm，粗糙度均为 Ra12.5 其余平面无需加工，大批量生产，设计铣床夹具。图 5-1 摇臂上平面加工工序图5.2 工件在夹具中的定位（1）工件定位的基本原理【六点定则】用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为“六点定位原则”,简称“六点定则”。六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支撑点作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。（限制工件自由度与加工要求的关系）工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体
46、情况而定。习惯上，工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位；工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。夹具上的定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度的定位称为重复定位。重复定位分两种情况：当工件的一个或几个自由度被重复限制，并对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位。它将造成工件定位不稳定，降低加工精度，使工件或定位元件产生变形，甚至无法安装和加工。因此，不可用重复是不允许的。当工件的一个或几个自由度被限制，但仍能满足加工要求，即不产生有害影响，反而可增强工件装夹刚度的定位，称为可用重复定位。在实际21生产中，可用重复定位被大量采用。5.3 定位方案的确定零件
47、大头尺寸高度 10mm小头尺寸高度为8mm,该零件为了保证大头小头尺寸精度和粗糙度值，应限制六个自由度。工件以一个固定 V 形块和一个活动 v 型块来定位，由于大头小头尺寸不等，在小头底板应加一个浮动支承装置，如图 5-2所示。图 5-2螺旋压板5.4 夹紧装置的设计该零件采用的 V 形块定位既起到定位作用又起到夹紧作用，该零件通过转动手轮带动螺杆锁紧矩形推块起到夹紧作用，如图 5-3 所示。图 5-3 夹紧装置螺旋夹紧机构结构简单、容易制造。螺旋夹紧机构有很大的增力作用，夹紧22力和夹紧行程都很大。由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长，升角又小，所以自锁性能好。螺旋夹紧不足之处是夹紧速度慢，工件装
48、卸费时，增加辅助时间。螺旋夹紧机构简单，制造方便，夹紧行程不受限制且夹紧可靠，所以在手动夹紧装置中被广泛使用，它虽然有夹紧动作缓慢的缺点，但可以采用一些措施提高夹紧速度。5.5 特殊元件的设计定位键和对刀装置是铣床夹具的特殊元件，设计时要妥善处理。5.5.1 定位键定位键安装在夹具体底面的纵向槽中，一般使用两个，其距离尽可能布置得远些。通过定位键与铣床工作台 T 形槽配合，使夹具上定位元件的工作表面对工作台的进给方向具有正确的相对位置。定位键还能承受部分切削力矩，以减少夹具体与工作台连接螺栓的负荷，并增强铣床夹具在加工过程中的稳定性。定位键有圆形和矩形两种，常用的是矩形定位键，有 A 型和 B
49、 型两种结构。由于此次夹具的定向精度较高，故采用如图 6-3 所示 B 型定位键。B 型定位键的侧面开有沟槽，槽上部与夹具体的键槽按 H7/h6 公差相配合，下部与工作台的 T形槽按 H8/h8 或 H7/h6 相配合。定位键与 T 形槽的配合间隙有时会影响加工精度，如在轴类零件上铣键槽时会影响键槽对工件轴线的平行度和对称度要求。图 5-4 B 型定位键因此，为提高夹具的定位精度，定位键的下部尺寸 B 可留有修配余量，或在安装夹具时把它推向一边，以避免间隙的影响。定位键已标准化，其材料为 45 钢，热处理硬度为 4045HRC，选用时查阅相关资料。5.5.2 对刀装置设计对刀装置由对刀块和塞尺
50、两部分组成，用以确定刀具对夹具的相对位置。由23于键槽铣刀需要两个方向对刀，故采用直角对刀块如图 5-5 所示。对刀块通常制成单独元件，用定位销和螺钉紧固在夹具体上，为操作方便及使用安全，对刀块应布置在进给方向的后方。对刀时，铣刀不能与对刀块的工作表面直接接触，以免损坏切削刃或造成对刀块过早损，而应通过塞尺来校准它们之间的相对位置，即将塞尺放在刀具与对刀块工作表面之间，凭借抽动塞尺的松紧感觉来判断铣刀的位置。塞尺常用的有两种结构，对刀平塞尺和对刀圆塞尺。此次选用对刀平塞尺。具体结构尺寸可参阅“夹具标准”。图 5-5 直角对刀块5.6 夹具体的设计由于铣削时的切削力和振动较大，因此，铣床夹具的夹