经典零件的加工工艺

毕 业 设 计

设计题目:经典零件的加工工艺

系 别: 专 业: 班 级: 姓 名: 学 号: 设计小组: 指导教师: 完成时间:

第1页 共24页

前 言

数控机床(Numerial Control Machine Tool)是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床。它是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是数控技术与机床相结合的产物，它综合了应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术。利用数控机床加工，其产品加工质量好，加工精度和效率均比普通机床高，尤其在轮廓不规则、复杂的曲线或曲面、多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统机床所无法比拟的。它的出现以及所带来的巨大效益引起世界各国科技界和工业界的重视。随着数控机床已是衡量一个国家机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。需要大批量能熟练掌握数控机床编程、操作、维修的人员和工程技术人员。但是我们装备制造业仍存在“六有六缺”的隐忧，即有规模、缺实力，有数量、缺巨人，有速度、缺效益，有体系、缺原创，有单机、缺成套，有出口、缺档次。目前，振兴我国机械装备制造业的条件已具备，时机也很有利。我们要以高度的使命感和责任感，采取有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成一个制造业强国，成为世界级制造业基地之一。

我的题目是配合件加工工艺及铣床夹具设计,包括铣端面、铣凸台、钻通孔等，对我们学过的知识进行一个概括总结。这份毕业设计主要分为4个方面：1.抄画零件图2. 工艺方案的分析与拟订3.工艺设计4.夹具设计。零件图通过在AUTOCAD上用平面的形式表现出来，更加清楚零件结构形状。然后具体分析零件图由哪些形状组成，通过对零件的工艺分析，可以全面地了解零件，及时对零件结构和技术要求等做必要的修改，进而确定该零件是适合在哪台数控机床上加工，此零件我选择在加工中心上进行是因为加工中心具有自动换刀装置,在一次安装中,可以完成零件上平面的铣削,孔系的钻削、镗削、铣削等多工位的加工。加工的部位可以在一个平面上，也可以在不同的平面上，因此既有平面又有孔系的零件是加工中心首选的加工对象，接着分析某台机床上应完成零件哪些工序加工等。需要选择定位基准，零件的定位基准一方面要能保证零件经多次装夹后其加工表面之间相互位置的正确性，另一方面要满足加工中心工序集中的特点即一次安装尽可能完成零件上较多表面的加工。定位基准最好是已加工面或孔。再确定所有加工表面的加工方法、方案，选择刀具和切削用量。然后拟订加工方案确定所有工步的加工顺序，进行工序划分；先面后孔的加工顺序，因为平面尺寸较大，用平面定位比较稳定，而且孔的深度尺寸又是以平面为基准的，故先加工平面后加工孔。最后再将需要的其他工序如普通加工工序插入，并衔接于数控加工工序序列之中，就得到了要求零件的数控加工工艺路线。数控技术的广泛应用给传统的制造业的生产方式，产品结构带来了深刻的变化。也给传统的机械，机电专业的人才带来新的机遇和挑战。通过本次毕业设计让我们毕业生更好的熟悉数控机床，确定加工工艺，学会分析零件，工装设计。为即将走上工作岗位打下良好的基础。

1零件简图

第2页 共24页

零件1

零件2

第3页 共24页

2.工艺方案的分析与拟定

2.1分析零件图

该工件材料为45，其具有较高的强度、硬度，良好的耐磨性、塑性、韧性，切削性能较好。材料选取锻成型毛坯零件1：154mm*124mm*30mm，毛坯零件2：154mm*124mm*25.5mm。从工件整体上看，该工件结构较简单。一个正方形板块高为25.4mm，板块上高为9.5mm，大小为的椭圆型凸台，凸台上开有一个深9.5mm大小为2-50mm*18mm的椭圆形槽，两侧钻2-Φ12mm的通孔。中心孔Φ28.5通孔。另外一个板块形板块高为19.5mm上还有一个复合型凹台高10mm，中心一个Φ50mm高为10mm的圆柱凸台，圆柱凸台和R8mm相切,深度为10mm。整体零件精度要求较高，以底面及2-M12mm的通孔作为定位基准。

2.2 毛坯的选择

2.2.1确定毛坯的制造形式

数控铣床加工时，由于是自动化加工，除要求毛坯的余量要充分、均匀，毛坯装夹要方便、可靠外，还应注意到数控铣床中最难保证的是加工面与非加工面之间的尺寸。该零件为配合件，其形状较简单，但制造模具的材料，要求具有高硬度、高强度、高耐磨性、适当的韧性、高淬透性和热处理不变形(或少变形)及淬火时不易开裂等性能。铸造适用于形状较复杂的零件，而锻造适用于强度较高、形状较简单的零件，最终根据该零件结构各特点的考虑，确定毛坯的制造形式为锻造。

据《机械加工技师综合手册》表2-10可查得合金工具钢，牌号为45。主要特性为经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性。淬透性良好，油淬时可得到较高的疲劳强度，水淬时复杂形状的零件易产生裂纹。冷弯塑性中等，正火或调质后切削性能好。一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。一经调质处理后用于制造中速、中等载荷的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆等，调质并高频表面淬火后用于制造高硬度、耐磨的零件，如连杆、曲轴、套筒等。根据《金属机械加工工艺人员手册》表3-13查得合金结构钢45，淬火温度850℃，冷却剂为油，回火温度520℃，冷却剂为水，油。抗拉强度为980Mpa ,钢材退火或高温回火供应状态下布氏硬度不大于207HBS。从各方面考虑，所得毛坯的材料选用45的合金结构钢。

2.2.2毛坯的热处理

由于毛坯锻造出来存在内应力，为了消除内应力的对工件的的影响，毛坯锻造后应先缓冷，然后热处理淬火（850℃），中温回火（520℃），最后得到的组织为回火索氏体，应该零件表层要求有很高的耐磨性，所以调质后再进行表面淬火处理。

2.2.3确定加工余量

加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度。加工余量分为加工总余量（毛坯余量）和工序余量。加工总余量（毛坯余量）是毛坯尺寸与零件图

第4页 共24页

样的设计尺寸之差；工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差。

加工余量的大小对于工件的加工质量和生产率均有较大的影响。加工余量过大，会增加机械加工的劳动量和各种消耗，提高加工成本。加工余量过小，则不能消耗前工序的各种缺陷、误差和本工序的装夹误差，造成废品。所以要合理地确定加工余量。

总加工余量：自由锻件 2.5～7mm 工序余量： 粗车 1～1.5mm 高速精车 0.4～0.5mm 低速精车 0.1～0.15mm 粗铰 0.15～0.35mm

精铰 0.05～0.15mm –《数控加工工艺》P101

2.3加工方案选择各表面及孔

主要的因素:

1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的加工要求，选择加工方法及分几次加工。

2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在 小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。

3）要考虑被加工材料的性质，例如，淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。

4）虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。

5）还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。

2.4 各表面及孔的加工方案

2.4.1平面的加工方案

查《机械加工技师综合手册》表5-3可以确定。加工方案：粗铣——精铣，经济加工精度等级为IT7～IT9，加工表面粗糙度为6.3～1.6um，一般不淬硬的平面，端铣表面粗糙度可较低。

2.4.2 孔的加工方案

查《机械加工技师综合手册》表5-2可以确定。加工方案：钻——扩——粗铰——精铰 ，经济加工精度等级为IT7，加工表面粗糙度为1.6～0.8um，加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可以用于加工非铁金属，粗糙度稍高。

2.5切削用量的选择原则

数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式

写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等，对于不同的

第5页 共24页

加工方法，需选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。

2.5.1进给量f的确定

进给量是刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量。

粗加工时，进给量的选择主要受切削力的限制。根据加工材料、刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量来选取较大的进给量。

在半精加工和精加工时，则按表面粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度来选择合理的进给量。当切削速度提高，刀尖圆弧半径增大，或刀具磨有修光刃时，可以选择较大的进给量以提高生产率。

粗铣时 高速钢铣刀每齿进给量 f=0.10～0.15 mm/z

硬质合金钢铣刀每齿进给量 f=0.10～0.25 mm/z

精铣时 高速钢铣刀每齿进给量 f=0.02～0.05 mm/z

硬质合金钢铣刀每齿进给量 f=0.10～0.15 mm/z -《数控加工工艺》P165

钻中心孔时 钻头每齿进给量 f=0.05～0.1mm/r 钻孔时 钻头每齿进给量 f=0.1～0.2mm/r -《数控加工工艺》P165

扩孔时 钻头每齿进给量 f=0.2mm/r -《切削用量手册》表2.10

粗铰时 铰刀每齿进给量 f=0.4mm/r -《切削用量手册》表2.24

精铰时 铰刀每齿进给量 f=0.15mm/r -《切削用量手册》表2.25

2.5.2切削深度αp的确定

切削深度是指在垂直于进给方向上，待加工表面与已加工表面间的距离。 对于工艺系统刚性允许时，可以选取较大的切削深度，以减少走刀次数，提高生产效率。对于零件的精度要求较高时，考虑适当留出半精加工和精加工的切削余量。然而对于数控加工所留的精加工余量一般情况下比普通加工时所留余量小。铣削时，精加工余量通常为0.2~0.8mm. 和镗削加根据加工余量确定。粗加工(Ra10～80µm)时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率机床上，背吃刀量可达8～10mm。半精加工(Ra 1.25～10µm)时，背吃刀量取为0.5～2mm。精加工(Ra0.32～1.25µm)时，背吃刀量取为0.1～0.4mm。在工艺系统刚性不足或毛坯余量很大，或余量不均匀时，粗加工要分几次进给，一般第一次走刀为总加工余量的2/3～3/4。当工件表面粗糙度值要求为Ra 0.8～3.2μm时，铣削分为粗铣、半精铣、精铣三个阶段进行。精铣时面铣刀的背吃刀量取0.5～1.0mm。

总结，本图的背吃刀量选取如下：

粗加工时 αp=3mm -《切削用量手册》P43 精加工时 αp=0.5mm -《数控加工工艺》P216 粗铰通孔时 αp=0.05mm -《切削用量手册》表2.24

精铰通孔时 αp=0.02mm -《切削用量手册》表2.25

第6页 共24页

2.5.3切削速度ｖc的确定

切削速度是在进行切削加工时，刀具切削刃的某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度。

ｖc主要根据工件材料、刀具材料和机床功率来选择。 ⑴刀具材料好，ｖc可选得高些；

⑵Ra要求小的，要避开积屑瘤、鳞刺产生的ｖc，高速钢ｖc刀取小于5m/min，硬质合金钢刀ｖc取较高的ｖc（130～160m/min）；

⑶表面有硬皮或断续切削时，应适当降低ｖc； ⑷工艺系统刚性差的，ｖc应减小。

当主运动为旋转运动时，ｖc可按下式计算：ｖc=лDn/1000

D为工件待加工表面或刀具的最大直径(mm)，n为主运动的转速（rpm或r/min）

2.5.4主轴转速n的确定

在确定主轴转速时，要根据所选择的工件材料、刀具材料、机床功率和加工性质（如粗、精加工）等条件下来确定其允许的切削速度。切削速度确定之后，再根据n=1000ｖc/лD就可以计算出主轴转速了。

2.6拟订并确定加工工艺方案

2.6.1拟订加工方案

根据零件图及相关技术要求和工艺、工步划分的原则来确定二个加工工艺方案并选其较合理的一个作为最终加工方案。两个加工方案主要工序及工步如下：

方案一

工序1 铣底面和四周侧面

工步（1） 粗、精铣底面 工步（2） 粗、精铣侧面A

工序2 钻Φ12mm的通孔与钻M10mm的通孔 工步（1） 划线找正钻中心孔

工步（2） 钻2-Φ12（M10）mm的通孔 工步（3） 扩2-Φ12mm（M10）的通孔 工步（4） 粗铰2-Φ12mm（M10）的通孔

工步（5） 精铰2-Φ12mm（攻丝M10）的通孔

工序3 粗精铣其配合面及钻铰中孔，加工高为6mm、10.1mm、9.5mm的凸台平面，倒高10.1mm的角

工步（1） 粗精铣上表面与其他配合面

工步（2） 铣Ф70mm高为10mm的圆柱凸台平面 工步（3） 铣高为9.5mm的复合凸台平面

工步 （4） 铣Ф25mm凹面

工步 （5） 铣2-30mm 槽

工步 （6） 钻Ф28.5孔（Ф20）

第7页 共24页

该方案中工序1在普通铣床上加工完成各工步，工序2、3在加工中心上完成各工步。在工序1中用平口虎钳夹持工件两侧，先加工出工件底面和侧面A，再钻，扩，粗精铰2-Φ12mm的通孔。然后在加工中心上完成工序2、3中，以一面两孔定位即以底面和2-Φ12mm的通孔定位，符合互为基准原则。将粗精铣其他四周侧面与上表面放在工序二的工步1中是为了尽量减少装夹次数，尽可能避免或减少装夹时间和装夹产生的误差。在加工中心中用Mastercam X编程，实现快速自动，便于达到精度要求。 方案二：

工序1 加工底面和侧面。

工步（1） 粗、精铣底面 工步（2） 粗、精铣侧面A

工步（3） 粗、精铣其它4侧面

工序2 粗精铣其配合面及钻铰中孔，加工高为6mm、10.1mm、9.5mm的凸台平面，倒高10.1mm的角

工步（1） 粗精铣上表面与其他配合面

工步（2） 铣Ф70mm高为10mm的圆柱凸台平面 工步（3） 铣高为9.5mm的复合凸台平面

工步 （4） 铣Ф25mm凹面

工步 （5） 铣2-30mm 槽

工步 （6） 钻Ф28.5孔（Ф20）

工序3 钻2-Φ12的通孔

工步（1） 划线找正钻中心孔

工步（2） 钻2-Φ12mm（M10）的通孔 工步（2） 扩2-Φ12mm（M10）的通孔 工步（4） 粗铰2-Φ12mm（M10）的通孔

工步（5） 精铰2-Φ12mm（攻丝M10）的通孔

该方案中工序1在普通铣床上完成各工步，工序2、3、4在加工中心上完成，工序1在普通铣床上采用平口虎钳夹持工件的两侧面先粗精铣工件的底面和侧面A，再铣其他3个侧面完成工序1；工序2以工件的底面作为定位面，用等高垫块来垫工件的底面定位，工件一侧面A用一挡块来定位并承受部分铣削力，采用平口虎钳夹持工件的侧面，完成工序2、3、4。在加工中心中用Mastercam X编程，实现快速自动，便于达到精度要求。

2.6.2比较并确定最终加工工艺方案

方案一中工序3在加工中心上完成。将钻2-Φ12的通孔工步放在工序2上使用普通机床完成，降低多次夹紧而产生的误差及工件变形，且遵守工序集中原则。零件图上这两个孔的加工精度要求不是太高，上偏差为0.035下偏差为0的通孔，在普通机床上加工能够达到精度要求。加工工序2、3时采用一面两孔定位，使工件在夹具中占有完全确定的唯一位置，不易造成基准误差和工件变形，且方案一中加工该零件的效率高、精度高，能保证工件质量，保证精度要求和尺寸要求。

第8页 共24页

方案二中工序1在普通铣床上完成，而方案一中工序1、2在普通铣床上完成，遵守工序分散原则。方案二中工序2、3、4是在加工中心上完成，是以一底面和侧面A定位，限制了5个自由度，未使工件在夹具中占有完全确定的唯一位置，因而这样定位夹紧容易造成工件变形，基准不能统一，造成定位误差，难以达到加工精度要求，且方案二中加工时要多次装夹，从而产生装夹误差。

综上所述，从工序的工步及加工顺序来看，方案一能满足基准先行、先粗后精、先主后次、先面后孔、先近后远、同一把刀尽量连续加工、最短的空行程进给加工路线等原则。方案一较方案二更为合理，所以我选择方案一为最终的数控加工工艺方案。

2.7机床的选择

选择机床要考虑以下因素：1、机床规格应与工件的外形尺寸相适应；2、机床加工精度应与工件加工精度要求相适应；3、机床的生产效率应与工件的生产类型相适应；4、与现有条件相适应；5、机床的加工范围。

2.7.1 普通铣床的选择

根据工件的尺寸、精度要求、工件的加工类型等所选的普通铣床的型号为X6132B的卧式万能升降台铣床。该机床的技术参数、规格见下表：

单位：mm 技术参数 工作台面积（宽X长） 主轴中心线至工作台面距离 主轴中心线至垂直导轨距离 纵向机/手 工作台行程 横向机/手 垂向机/手 级数 主轴转速 范围/（r/min） 平面度 工作精度 表面粗糙度/um 主电动机功率/kW 电动机 电动机总功率/kW 10 1.6 7.5 30～1500 0.02 规格 320 X 1320 30～350 215～470 680/700 245/255 300/320 18 第9页 共24页

毛重 重量/kg 净重 外形尺寸长X宽X高 生产厂 4000 2650 2324 X 1770 X 1685 江西省江东机床厂

2.7.2 加工中心的选择

加工中心是一种集铣、镗、钻、扩、铰、攻螺纹和切螺纹等多种加工于一体，具有刀库和自动换刀装置的数控机床。根据工件的尺寸、行程范围、精度要求、工件的加工类型、主电动机功率和加工该工件所需的换刀次数等因素所选立式加工中心。因为立式加工中心的主轴轴心线在空间处于垂直状态，最适合加工z轴方向尺寸相对较小的单工位工件，且价格方面比卧式加工中心便宜，所以我选择立式加工中心。

我所选的机床型号为：KT—1300VA型立式加工中心。该机床的技术参数、规格见下表：

技术参数 工作台工作面尺寸 工作台最大承重 X向 Y向 工作行程 Z向 切削进给速度 规格 420X720 500 510 410 460 1～4000 40,40,24 BT40 35～12000 140～600 460 24 第10页 共24页

备注 mm kg mm mm mm mm/min m/min ISO r/min mm mm 把 快速移动速度X,Y,Z 主轴锥孔 主轴转速 主轴 主轴端面至工作台的距离 主轴至立柱导轨距离 自动换刀刀库容量

装置 刀具最大直径（满库） 刀具最大长度 刀具最大重量 换刀时间（刀对刀） 定位精度 重复定位精度 主轴电动机功率 长 80 249 7 1.5 +0.005 -0.005 +0.002 -0.002 18.5/22 2920 1800 2565 4.7 mm mm kg s mm mm kW mm mm mm t 外形尺寸 宽 高 机床重量 制造厂 北京机床研究所 该加工中心的系统为FANUC Oi—M型系统，该加工中心采用流动导轨，运动平稳，速度快。机床部件刚性好，主轴电机采用的是FANUC AC主轴交流伺服电动机，主轴转速的恒功率范围宽，机床的主要构件刚度高，主轴箱内无齿轮传动，主轴运转时噪声低、振动小、热变形小；该加工中心一方面可以节省普通机床上加工所需的大量的工艺装备，缩短生产准备周期，另一方面能够保证工件的加工质量，提高生产效率。

2.8工件的装夹与定位

2.8.1工件的装夹方案

工序1、2在普通铣床上完成，铣床用平口虎钳夹紧工件就能完成加工各工步。工序3在加工中心上完成，所以只考虑工序3的装夹与定位。工序3只需要一次装夹，用一面两孔定位，即以底面和2-Φ12mm（M10）的通孔定位，工件这样来完成定位。

2.8.2选择定位基准 1)粗基准选择原则

选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。

粗精准选择应当遵循以下原则：

第11页 共24页

（1）非加工表面原则。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗精准，以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。

（2）加工余量最小原则。以余量最小的表面作为粗基准，这样可以保证各表面有足够的加工余量。

（3）重要表面原则。为保证重要表面的加工余量均匀，应选择重要加工面为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面，因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。

（4）不重复使用原则。粗基准未经加工，表面比较粗糙且精度低，二次安装时，其在机床上（或夹具中）的实际位置可能与第一次安装时不一样，从而产生定位误差，导致相应加工表面出现较大的位置误差。因此，粗基准一般不应重复使用。

（5）便于工件装夹原则。做为粗基准表面，应尽量平整光滑，以保证定位准确，夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。

要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证配合件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从零件图结构特点分析可知，选择两侧面作为配合件加工的粗基准，粗、精铣底面和另两侧面，钻2-Ф12的定位通孔并扩、粗铰、精铰2-Ф12的通孔。

2) 精基准选择原则

（1）基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。

（2）基准统一原则。基准的统一有利于保证各加工表面间的相互位置精度，避免或减少因基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可简化夹具的设计和制造工作，降低成本，缩短了生产准备周期。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。

（3）自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为定位基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。

（4）互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。

（5）便于装夹原则。所选精基准应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用，操作方便灵活。同时，定位基准应有足够大的接触面积，以承受较大的切削力。

此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。

要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证配合件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从零件图结构特点分析可知，

第12页 共24页

仅用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位要求，所以选择一面两孔即工件底面和通孔2-Ф12（M10）定位，。

选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。

2.9 夹具、刀具、量具的选择

2.9.1 夹具的选择

我所选的夹具型号为Q12160的平口虎钳 夹具的技术规格见下表：

技术规格/mm 型号 钳口钳口最大宽度 张开度 160 125 钳口高度 50 定位键宽度 18 紧固螺栓直径 M16 外形尺寸 长/mmX宽/mmX高/mm 404 X 230 X 155 Q12160 加工中心采用专用铣床夹具：

2.9.2 刀具的选择

第13页 共24页

产品名称或代号 序刀具号 编号 1 2 3 4 5 6 7 9 T01 T02 T03 T04 T05 T06 T08 T09 刀具规格名称 Ф80mm镶齿套式面铣刀 Ф2mm R型弧形中心钻 Ф11mm直柄麻花钻 零件名称 刀具材料 高速钢 高速钢 高速钢 数量 2 1 1 1 1 1 1 1 1 零件图号 加工表面 备注 粗精铣工件上、下表面，粗精铣其他4侧面 钻2-Ф12 （M10）mm的孔 钻2-Ф12mm（M10）的通孔至Ф11mm 扩2-Ф12（M10）mm的通孔至Ф11.85mm 粗铰2-Ф12（M10）mm的通孔 精铰2-Ф12mm的通孔 铣高为9.5mm，30mm的复合凸台平面; 铣深为4mm的椭圆形槽 攻丝2-M10 Ф11.85mm扩孔钻 高速钢 Ф11.95mm直柄机用铰刀 Ф12mm直柄机用铰刀 Ф16mm直柄立铣刀 高速钢 高速钢 硬质合金钢 Ф8mm直柄立铣刀 高速钢 M10丝攻 高速钢 10 T11

2.9.3量具的选择 序号 1 2 3 4 5

量具种类 游标卡尺 深度千分尺 内径百分表 外径百分表 百分表 量具规格/mm 0～150 0～100 25～50 100～125 0～10 数量 1 1 1 1 1 4.工序内容拟定

第14页 共24页

4.1 工序三的装夹方案

工序一，二中加工出底面和两通孔是为了工序三，四采用一面两销定位来铣各表面与凸台。平面支承限制X、Y轴方向的转动，Z轴的移动，限制了三个自由度，而两个定位销分别限制了X、Y轴方向的移动和Z的转动，限制了三个自由度。工件六个自由度都被限制，使工件在夹具中占有完全确定的唯一位置，因此避免或减少定位误差。

4.2 工步（3）的工艺分析

工步（3） 铣高为10.1mm的复合凸台平面 工步（4） 铣高为10mm的复合凸台平面

1、刀具的选择

（1）铣刀D的选择

一般情况下,为减少走刀次数,提高铣削速度和铣削量,保证铣刀有足够的刚性以及良好的散热条件,应尽量选择直径较大的铣刀。铣刀的选择还应考虑零件材料，刚性，加工部位的几何形状、尺寸及工艺要求等因素。因此所选硬质合金立铣刀D=16mm，齿数Z=3，硬质合金刀具的耐热性好加工时可以不用切削液。

（2）铣刀端刃圆角半径r的选择

铣刀端刃圆角半径r的大小一般应与零件上的要求一致。但粗加工铣刀因尚未切削到工件的最终轮廓尺寸，故可适当选得小些，有时甚至可选为“清角”（即r＝0～0.5mm），但不要造成根部“过切”的现象。因此所选硬质合金立铣刀端刃圆角半径r=1.8mm。 （3）立铣刀几何角度的选择

为使端面切削刃有足够的强度，在端面切削刃前刀面上一般磨有棱边。根据表7-57查得硬质合金立铣刀前角ro=0°，后角αo=17°，副后角αo′=6°,过渡刃后角17°,刀体上齿槽斜角22°～40°，副偏角Kr′=3°～4°,过渡刃偏角45°，过渡刃宽度0.8～1.3mm

-《机械加工技师综合手册》

2、选择切削用量 （1）决定铣削深度

先粗铣高为10mm，9.5mm的复合凸台平面，其加工余量为3mm,分两次走刀内铣完，则切削深度αp=3mm

（2）决定每齿进给量fz

采用对称铣削，使用硬质合金立铣刀D=16mm，齿数Z=3，根据《金属机械加工工艺人员手册》表8-88查得KT—1300VA型立式加工中心，其主轴功率18.5/22kW，中等系统刚度。根据表14-69查得装螺旋刀片的硬质合金立铣刀粗精铣钢时，切削深度αp=3mm，则fz=0.05～0.08mm，但因采用对称铣削，故fz=0.05mm

-《机械加工技师综合手册》 (3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命

根据表3.7查得硬质合金立铣刀后刀面最大磨损限度为0.8～1.0mm 由于铣刀D=16mm，再根据表3.8查得硬质合金立铣刀的平均寿命为T=60min

-《切削用量简明手册》

第15页 共24页

(4)决定切削速度Vｃ和每分钟进给量Vf

查表14-79得到当硬质合金立铣刀D=16mm，齿数Z=3，切削深度αp=3mm，fz=0.05mm时，Vｃ=172m/min，在根据Vｃ=（3.14*D*n）/1000算出主轴转速n=3423.57r/min,在根据Vf=n* fz*z算出每分钟进给量Vf=513.54mm/min

（5）量具

用光切显微镜百分表检测表面粗糙度和侧面垂直度

4.2.2 工步（5）的工艺分析

工步（5） 在高24.5mm的凸台上铣深为10mm的椭圆形槽 1、刀具的选择

（1）铣刀的选择

一般情况下,为减少走刀次数,提高铣削速度和铣削量,保证铣刀有足够的刚性以及良好的散热条件,应尽量选择直径较大的铣刀。铣刀的选择还应考虑零件材料，刚性，加工部位的几何形状、尺寸及工艺要求等因素。因此所选高速钢立铣刀D=8mm，齿数Z=5。

（2）铣刀端刃圆角半径r的选择

铣刀端刃圆角半径r的大小一般应与零件上的要求一致。但粗加工铣刀因尚未切削到工件的最终轮廓尺寸，故可适当选得小些，有时甚至可选为“清角”（即r＝0～0.5mm），但不要造成根部“过切”的现象。因此所选硬质合金立铣刀端刃圆角半径r=1.8mm。 （3）立铣刀几何角度的选择

为使端面切削刃有足够的强度，在端面切削刃前刀面上一般磨有棱边。根据表7-57查得硬质合金立铣刀前角ro=15°，后角αo=14°，副后角αo′=18°, 副偏角Kr′=3°,过渡刃偏角45°，过渡刃偏角45°,过渡刃宽度0.5～1.0mm

-《机械加工技师综合手册》

2、选择切削用量

（1）决定每齿进给量fz

采用对称铣削，使用高速钢立铣刀D=8mm，齿数Z=5，根据《金属机械加工工艺人员手册》表8-88查得KT—1300VA型立式加工中心，其主轴功率18.5/22kW，中等系统刚度。根据表14-69查得高速钢立铣刀粗铣槽时，槽深αe=5mm，则fz=0.01～0.02mm，但因采用对称铣削，故fz=0.01mm

-《机械加工技师综合手册》 （2）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命

根据表3.7查得高速钢立铣刀后刀面最大磨损限度为0.15～0.20mm

由于铣刀D=8mm，再根据表3.8查得高速钢立铣刀的平均寿命为T=60min -《切削用量简明手册》

（3）决定切削速度Vｃ和每分钟进给量Vf

查表14-79得到当硬质合金立铣刀D=8mm，齿数Z=5，fz=0.01mm时，Vｃ=87m/min，在根据Vｃ=（3.14*D*n）/1000算出主轴转速n=3463.38r/min,在根据Vf=n* fz*z算出每分钟进给量Vf=173.17mm/min

（4）量具

用光切显微镜百分表检测表面粗糙度和侧面垂直度 （5）切削液的选择

第16页 共24页

根据表1-101查得切削液是苏，苏Ⅱ，乳（苏---苏打水溶液，苏Ⅱ---带有亚硝酸钠、磷酸三钠、水玻璃溶液、红矾等防腐添加剂中一种或其混合物的苏打水溶液，乳---乳化液）

-《金属机械加工工艺人员手册》

4.3 切削的工时定额 粗铣

n1000Vs3.14100014.43.1422520.38

取53

fmzfznzw0.42053424

ti20581.524240.7152

半精铣

ll1l22708.3020.7193tif424mz

结合面的基本时间

ti粗铣

ll1l2fmz27581.520.845242

ti半精铣结合面tll1l2fmz2758.3020.849424

2lbzbk1000vaff（见《工艺手册》表6.2-8）

rt2220711.1100042200.028734364 241081.43min当加工两个面时tm2.86min 钻12孔 L=30mm l13mml21mm

nw960r/min

第17页 共24页

tmll1l2nwf430319600.11.417min

21.4172当加工两组孔时t=tm

2.834min钻攻2-M10

钻 L=25mm l13mm l11mm nw960r/min tmLl1l2nwf2

25312=9600.1 0.604攻L=25mm l13mm l11mm

ntw195 v=4.9r/min Ll1l2mnwf2

(2533)2 19510.636minnw136

实切削速度v=

Ll1l23.14dwnw100010.68m/min3.1425136 1000tmnwf=

25540.61min

1360.41铰孔12 f=0.35 v=21m/min

nsnw10002267.5r/min

3.14dw260r/min(按《工艺手册》表4.2-2)

第18页 共24页

实切削速度v=

Ll1l23.14dwnw100020.4m/min3.1425260 1000tmnwf=

25540.374min

2600.35铣端面 v=0.45m/r dw225 Z=20 相关手册

ns1000238r/min

3.14dw查《工艺手册》表4.2-39取nw53r/min v=

3.14dwnw100037.4m/minm3.1422553 1000f0.3205360mm/min

tmLl1l211032=0.3616min

318nwf因为有四面，所以t=0.733min 半精铣t=1.4465min 因为有四面，所以t=5.76min

与孔端面的孔一样，铣时0.405min ;攻时0.462min。 铣倒角：由查表可知n=68r/min v=8.26m/min L=2mm l13mm l20

tm

Ll1l2nwf=

23040.236min

680.1第19页 共24页

专用夹具设计

铣床专用夹具设计

设计任务

设计在成批生产条件下,在专用加工中心上面加工配合面采用合金铣刀。. 二．设计方案论证 1、定位基准的选择

工序结合面是已加工过的平面，且又是本工序要加工的孔φ12（M10）mm的设计基准，按照基准重合原则选择它作为定位基准是比较恰当的。因此，选择结合面与端面作为定位比较合理。 2、夹紧结构的确定

（1） 在夹具体的底面上，采用压板压紧，夹紧力与切削力处于平行状态。这种结构复杂，

装卸工件比较麻烦。

（2） 在夹具体的底面上采用螺纹夹紧装置，加紧力与切削力平行，这种结构简单。装卸

工件比较容易。

三、切削力及夹紧力的计算

刀具：合金铣刀，dw=20mm,

则F=9.81×54.5 ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0δFz (《切削手册》) 查表得：d0=19mm,ae=195, af =0.2, ap =9.5mm, δFz =1.06所以： F=(9.81×54.5×2.50.9×0.20.74×192×20×1.06) ÷19=79401N 查表可得，铣削水平分力，垂直分力，轴向力与圆周分力的比值： FL/ FE=0.8, FV / FE =0.6, FX / Fe =0.53 故FL=0.8 FE =0.8×79401=63521N FV=0.6 FE=0.6×79401=47640N FX =0.53 FE=0.53×79401=42082N

在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数 K=K1K2K3K4

式中：K1 —基本安全系数，2.5 K2—加工性质系数，1.1 K3—刀具钝化系数，1.1

第20页 共24页

K2—断续切削系数，1.1

则F/=K FH=2.5×1.1×1.1×1.1×63521 =211366N

选用螺旋—板夹紧机构，故夹紧力 fN=1/2 F/

f为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，f=0.25

则 N=0.5×211366÷0.25=52841N 四、计及操作的简要说明

在设计夹具时，为降低成本，可选用手动螺钉夹紧，本道工序的铣床夹具就是选择了手动螺旋—板夹紧机构。由于本工序是粗加工，切削力比较大，为夹紧工件，势必要求工人在夹紧工件时更加吃力，增加了劳动强度，因此应设法降低切削力。可以采取的措施是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力。

夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀（与塞尺配合使用） 五．结构分析

按设计步骤，先在各视图部位用双点划线画出工件的外形，然后围绕工件的布置定位，加紧和导向元件再进一步考虑零件的装卸，各部件结构单元的划分，加工时操作的方便和结构工艺性的问题使整个夹具设计形成一个整体。

1、夹具采用分铸式铸件组合的结构。铸造简单，刚性较好。为保证铸件壁厚均匀，内腔掏空；为减少加工面，各部件的结合面处设置铸件凸台。

2、定位板和定位钉安装在夹具体的底面与侧面并通过夹具体的孔与底面的平行度，保证工件底面与夹具底面的平行度。 六、夹具的公差

1、制订夹具公差的基本原则和方法

（1）满足误差不等式并有精度储备的的原则

零件加工中受工艺系统各种误差因素的影响而使加工尺寸产生一定的误差，设除夹具本身之外工艺系统其他各误差环节所造成的总和，同时考虑到要维持夹具的使用精度，在寿命期内应留出允许的磨损公差为△m.因此，夹具的制造误差jz应当保证被加工工件的尺寸误差在考虑上述两项误差之后。仍在允许的尺寸公差Tg范围之内于是就有不等式

Tjzg(im)

第21页 共24页

（2）、基本尺寸按工件相应尺寸的平均值标注并采用双向对称偏差的原则。

为了便于尺寸计算和误差分析，并尽可能避免计算中的错误，凡是夹具上与被加工主件尺寸相应的尺寸，其基本尺寸均应按工件尺寸的平均尺寸标注，其公差取工件尺寸公差的1/2~1/5标注。底面与结合面的尺寸为160，选用尺寸偏差时为160±0.36mm. 2.与加工要求没有直接关系的加具尺寸公差的制订

与加工要求无直接关系的尺寸是指不直接与零件加工尺寸相对应的夹具尺寸。他们的尺寸公差无法从工件上相对应的尺寸来确定。但他们的公差也并非对加工精度没有影响。 七、工序精度分析

在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。 影响原始尺寸25

0.20的各项误差分析

1、重合,故产生定位误差d.w。定位尺寸160mm定位尺寸公差I=02mm，在加工尺寸方向上的投影，这里I的方向与加工方向是一致的，所以j.b=0.2mm,因为平面定位。所以

j.y0

故d.wj.b0.2mm

0.2mm的影响均小，既a可以忽略不2、的垂直度所引起的夹具安装误差，对工序尺寸250计。 3、 4、

通常不超过0.005mm.。 偏移t

Htxs(BS)H20.05330(255) 3020.0795mm2x用概率法相加总误差为：

AT0.040.0050.07950.089137mm0. 098137mm<0.2mm

222

第22页 共24页

从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。

第23页 共24页

结 束 语

加工工艺主要是确定加工工艺路线，机械加工余量和切削用量、基本工时的确定，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。首先通过对零件图的分析，了解工件的结构形式，明确了具体的技术要求，影响切削加工性的因素有工件材料的硬度、强度、塑性与韧性等，通过采用适当的热处理工艺、合适的刀具材料和切削用量等途径来改善金属材料切削加工性。根据切削用量选择原则，合理选择背吃刀量、进给量、切削速度，从而对工件各组成表面选择合适的加工方法。再拟订较为合理的工艺规程，充分体现质量、生产率和经济性的统一。

这次毕业设计在指导老师细心、耐心的指导和自己的努力下，这次毕业设计圆满的结束了，最大的收获就是自己在完成设计的过程中撑握了这三年来所学的知识，同时也学到了更多的新知识。通过这次的毕业设计提高了自己对资料的收集和查阅能力；会合理应用资料和工具软件解决设计问题，提高设计效率；锻炼自己分析问题和解决问题的能力；会对零件进行工艺分析，能解决中等以上复杂程度零件的工艺问题和数据处理问题；提高编程能力，编制合理的加工程序。同时自己学会了遇到问题后，怎样的办法去解决问题和利用有限的资料去解决的能力，并对这三年来所学的知识的一个综合运用，另一面看也检查了自己对知识的撑握的情况，也为自己今后的工作打下了一点点基础。做设计中的每一步对我来说都是新的尝试与挑战，终于在夏宝林老师的细心指导和严格要求下顺利画上句号。衷心感谢指导老师马海国老师。毕业设计中的许多疑点和难点都得益于指导老师的指导。如果没有指导老师的认真负责和同学的无私帮助，想必我在毕业设计过程中会走很多弯路。在这里，我要感谢我的指导老师以及同学的帮助。我诚心地向你们道声：谢谢！

第24页 共24页

参考文献

[1]孙凤池主编 《机械加工工艺手册》第2版 北京：机械工业出版社 ，2006 [2]韩洪涛主编 《机械加工设备及工装》北京：高等教育出版社，2004 [3]孙学强主编 《机械制造基础》北京：机构工业出版社，2001

[4]陈宏钧主编 《机械加工技师综合手册》北京：机械工业出版社，2006 [5]赵长旭主编 《数控加工工艺》西安：西安电子科技大学出版社，2006

[6]黄云清主编 《公差配合与测量技术》第2版 北京：机械工业出版社 ，2007 [7]丁俊一主编 《典型零件制造工艺》北京：机械工业出版社，2002

[8]赵如福主编 《金属机械加工工艺人员手册》第4版 上海：科学技术出版社，2006 [9]王先逵主编 《机械加工工艺手册》第2版 北京：机械工业出版社 ，2006 [10]顾京主编 《数控加工编程及操作》北京：高等教育出版社，2008

[11]艾兴、肖诗纲主编 《切削用量简明手册》第3版 北京：机械工业出版社 ，2007 [12]许亮、杜长征主编 《机械制图》北京：北京航空航天大学出版社，2007

[13]中国标准出版社编 《中国机械工业标准汇编》北京：中国标准出版社，1998 [14]赵长明、刘万菊主编 《数控加工工艺及设备》北京：高等教育出版社，2008 [15]簿继康、张强华主编 《AutoCAD2006实用教程》北京：电子工业出版社，2006 [16]梁浩文、郭英晖、吴柳机主编 《Mastercam X产品模具与数控加工入门一点通》 北

京：清华大学出版社，2006

第25页 共24页