回轉支架零件加工工藝規(guī)程及夾具設計含NX三維及5張CAD圖帶過程工序卡-獨家.zip

回轉支架零件加工工藝規(guī)程及夾具設計含NX三維及5張CAD圖帶過程工序卡-獨家.zip,回轉,支架,零件,加工,工藝,規(guī)程,夾具,設計,NX,三維,CAD,過程,工序,獨家 回轉支架零件加工工藝規(guī)程及夾具設計【加工左右軸承孔，端面及各螺栓安裝孔】 摘 要 本設計是回轉支架零件的工藝設計和夾具設計。設計中先進行零件的結構和工藝分析，確定粗基準和精基準以及零件的加工余量與毛坯的尺寸，得出零件的加工工藝過程，接著再計算各工序的切削用量以及工時。 除此之外，還設計了一套專用數控加工夾具。首先確定合適的定位基準，設計夾具體，再選擇定位元件、夾緊元件等部件。然后計算出定位誤差、夾緊力以及切削力，分析夾具的合理性,確保夾具可以安全的工作。 關鍵詞：回轉支架；工藝，夾具設計，加工工藝，切削用量，定位誤差 Abstract This design is the process design and fixture design of the rotary support parts. In the design, the structure and process of the parts are analyzed, the rough and precision datum, the machining allowance and the size of the blank are determined, and the machining process of the parts is obtained. In addition, a set of special NC fixture is also designed. Firstly, the appropriate positioning datum is determined, the clamp body is designed, and then the positioning elements, clamping elements and other components are selected. Then the positioning error, clamping force and cutting force are calculated, and the rationality of the fixture is analyzed to ensure that the fixture can work safely. Key words: rotary bracket; process, fixture design, processing technology, cutting parameters, positioning error 目 錄 第1章 前言 1 第2章 引言 2 2.1課題的提出原因 2 2.2課題的主要內容 2 2.3課題的構思 3 第3章 零件的工藝設計 4 3.1 零件的功用及工藝分析 4 3.1.1 零件的功用及特點 4 3.1.2零件的工藝分析 5 3.2 工藝規(guī)程的設計 4 3.2.1 確定生產類型 4 3.2.3基準的選擇 5 3.2.4工序的合理組合 6 3.2.5制定工藝路線 6 3.3機械加工余量及毛坯的尺寸確定 10 3.4確定切削用量及基本工時 11 3.4.1 工序4切削用量的計算以及基本工時的確定 11 3.4.2工序4切削用量的計算以及基本工時的確定 13 3.4.3 工序9切削用量的計算以及基本工時的確定 14 3.4.3 工序5切削用量的計算以及基本工時的確定 15 3.4.4 工序6切削用量的計算以及基本工時的確定 16 第4章 加工設備與工藝裝備選擇 17 4.1選擇機床 17 4.2選擇夾具 17 4.3選擇刀具 18 第5章 零件的數控加工夾具設計 19 5.1數控加工夾具設計特點及內容 19 5.1.1數控加工夾具的主要類型 19 5.1.2數控加工夾具的設計要點 19 5.1.3夾具體的設計 19 5.1.4殼體零件數控加工夾具的總體設計 20 5.3定位基準的選擇 21 5.4切削力及夾緊力的計算 21 5.5夾具結構及定位誤差的分析 23 5.6數控加工夾具的裝配圖繪制 26 第6章 UG三維造型及裝配動畫模擬 28 6.1 UG軟件簡介 28 6.2夾具體的三維建模 31 6.3裝配體的繪制及動畫模擬 32 總 結 34 參考文獻 35 34 第1章 前言 隨著機械制造業(yè)的不斷發(fā)展，社會對生產率的要求也越來越高，因此，大批量生產成為時代的需求，而組合機床就可以滿足這一需求，我們有必要來研究他。另外，支架是主要起支撐作用的構架，承受較大的力，也有定位作用，使零件之間保持正確的位置。因此支架加工質量直接影響零件加工的精度性能，我們有必要對其進行研究。 機械制造畢業(yè)設計涉及的內容比較多，它是基礎課、技術基礎課以及專業(yè)課的綜合，是學完機械制造技術基礎（含機床夾具設計）和全部專業(yè)課，并進行了實訓的基礎上進行的，是我們對所有課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它在我們三年大學生活中占有重要的地位。 本次畢業(yè)設計使我們能綜合運用機械制造的基本理論，并結合生產實踐中學到的技能知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備設計一個中等復雜程度零件（支架）的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設計的基本原理和方法，擬定夾具設計方案，完成夾具結構設計的能力，也是熟悉和運用有關手冊、圖表等技術資料及編寫技術文件等基本技能的一次實踐機會。 第2章 引言 2.1課題的提出原因 在現代制造技術迅猛發(fā)展的今天，機床夾具無論在傳統機床上還是在數控機床、加工中心上，仍是必不可少的重要工藝裝備。然而，在多品種生產的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右機床夾具，而夾具的實際磨損量僅為10～20％左右。因此，設計各種專用夾具以減少夾具的損耗已經擺上的日程。 2.2課題的主要內容 （1） 回轉支架零件的工藝規(guī)程設計； （2） 數控加工夾具的設計； （3） 夾具的三維建模； （4） 數控加工仿真。 （5） 定制包含有說明書+工藝過程、工序+零件圖+毛坯圖+夾具體+夾具裝配圖+非標準零件圖，圖紙工作量應不少于3張A0幅面 （6） 圖紙工作量應不少于3張A0幅面 （7） 用UG軟件畫出零件實體圖并轉換為CAD圖，圖紙表達符合國家標準。 （8） 根據零件特點，提出兩條以上工藝路線，通過比較選擇合理方案編制機械加工工藝過程卡和工序卡片各1套，如有數控加工工序，需完成數控仿真和數控加工程序編制。 （9） 選擇某一工序完成專用夾具設計，要求用UG完成夾具裝配與拆裝動畫仿真。 （10） 將設計圖存盤并打印主要圖紙，圖紙工作量應不少于3張A0幅面，圖幅要和零件實際表達合適。 （11） 在總結畢業(yè)設計成果的基礎上，撰寫畢業(yè)設計說明書一份，要求字符數不少于1.5萬字，中文摘要350字以內，外文摘要與中文摘要對應，文本的質量符合畢業(yè)設計說明書規(guī)范。 2.3課題的構思 在做夾具過程中，首先要分析支架零件圖及加工的技術要求，其次考慮毛坯的選擇，再者要考慮制定機械加工工藝過程中一些關鍵問題，像基準的選擇、零件表面加工方法的選擇、加工順序的安排和組合、加工路線的擬定等等都需要了解大量的資料后精心加以選擇和確定，最后結合實際情況設計出方便實用且經濟的夾具。 第3章 零件的工藝設計 3.1零件的功用及工藝分析 3.1.1 零件的功用及特點 回轉支架是支撐攝像頭回轉殼體并能使殼體其沿軸線進行回轉的零件，外形復雜，兩端軸承安裝部位同軸度要求高。其三維形狀以及零件圖如下： 圖3.1 三維模型圖 二維零件圖如下： 圖3.2 回轉支架零件圖 零件的實際形狀如上圖所示，從零件圖上看，該零件結構比較復雜。 3.1.2零件的工藝分析 回轉支架零件有多組加工表面，它們相互間有一定的加工要求?，F分述如下: （1）以φ88mm孔中心軸線為中心的加工表面。這一組加工表面包括：直徑φ88mm的內孔直徑及端面倒角；直徑為φ41mm、φ47mm的內孔端面及倒角；φ130mm內圓；8個φ3mm的通孔；還有多組M3螺紋孔需要的加工。 （2）以φ90mm孔中心軸線為中心的加工表面。這一組加工表面包括：一個φ90mm的內孔端面；多處異形槽；兩組φ5.6孔；8組φ4.5孔；4組M3孔。 （3）兩處R25，及27.5、31.5內端面加工。 以φ88mm孔為中心的孔，有同軸度0.02要求，粗造度1.6； 以φ90mm孔中心軸線為中心的孔及端面，粗造度3.2； 其余各面及孔的粗糙度要求是12.5。 主要平面的加工。一般在刨床或銑床上進行。刨削的刀具結構簡單，機床成本低，調整方便，但生產率低；在大批、大量生產時，多采用銑削；當生產批量大且精度又較高時可采用磨削。單件小批生產精度較高的平面時，除一些高精度的箱體仍需手工刮研外，一般采用寬刃精刨。當生產批量較大或為保證平面間的相互位置精度，可采用組合銑削和組合磨削。 回轉支架支承孔的加工，對于直徑小于φ50mm的孔，一般不鑄出，可采用鉆－擴(或半精鏜)－鉸(或精鏜)的方案。對于已鑄出的孔，可采用粗鏜－半精鏜－精鏜(用浮動鏜刀片)的方案。由于主軸軸承孔精度和表面質量要求比其余軸孔高，所以，在精鏜后，還要用浮動鏜刀片進行精細鏜。對于箱體上的高精度孔，最后精加工工序也可采用珩磨、滾壓等工藝方法。 3.2工藝規(guī)程的設計 3.2.1 確定生產類型 （1）確定生產綱領：機械產品在計劃期內應當生產的產品產量和進度計劃稱為該產品的生產綱領。機械產品的生產綱領除了該產品在計劃期內的產量以外，還應包括一定的備品率和平均廢品率，其計算公式為3.1。 （3.1） 式中n為零件計劃期內的產量；a為備品率；b平均廢品率。 由生產任務得：,,，代入公式計算， （2）確定生產類型：最終傳動箱殼體長110mm，寬80mm，高100mm，屬于中型零件，殼體生產綱領為108件，屬于小批量生產。 3.2.2確定毛坯的制造形式 毛坯的鑄造方法：由上文可知，該殼體屬于小批量生產，對于毛坯制造宜采用金屬模機器造型、模鍛、壓力鑄造等。本次采用金屬模機器造型，這種鑄造方法的特點是鑄件內部組織致密，機械性能較高，單位面積的產量高，適用于泵體、泵蓋、殼體、減速箱體、汽缸頭等中、小型鑄件。毛坯的材料是ZL104。 3.2.3基準的選擇 選擇工件的定位基準，實際上是確定工件的定位基面。根據選定的基面加工與否，又將定位基準分為粗基準和精基準。在起始工序中，只能選擇未經加工的毛坯表面作為定位基準，這種基準稱為粗基準。用加工過的表面作為定位基準，則稱為精基準。在選擇定位基準時，是從保證精度要求出發(fā)的，因此分析定位基準選擇的順序就應為精基準到粗基準。 （1）粗基準的選擇 選擇的原則是： a、非加工表面原則 b、加工余量最小原則 c、重要表面原則 d、不重復使用原則 e、便于裝夾原則 選擇粗基準主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準，以便為后續(xù)工序提供精基準。粗基準的選擇對保證加工余量的均勻分配和加工面與非加工面（作為粗基準的非加工面）的位置關系具有重要影響。根據以上選擇的原則，可以選擇零件左端面作為粗基準。這樣便于加工左右兩端面，便于保證其尺寸。 （2）精基準的選擇 選擇的原則是： a、基準重合原則 b、基準統一原則 c、自為基準原則 d、互為基準原則 e、便于裝夾原則 選擇精基準時應重點考慮如何減少工件的定位誤差，保證加工精度，并使夾具結構簡單，工件裝夾方便。根據以上選擇的原則，我們就可以φ20孔和φ50右端面定位，用可調輔助支承φ90外圓并找正φ20外圓母線。精基準選擇φ20孔軸線,這樣可以便于在一次裝夾中車左右端面，完成所需零件形狀的加工，所以精基準選擇φ20mm孔軸心線。 3.2.4工序的合理組合 確定基準以后，就按生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具體生產條件確定工藝過程的工序數。確定工序數的基本原則： （1）工序分散原則 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 （2）工序集中原則 工序數目少，工件裝，夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產。 3.2.5制定工藝路線 加工工藝路線制定的原則是：在保證產品質量的前提下，盡量提高生產效率和降低成本，并且能夠充分利用現有的生產條件。制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。 根據以上分析制定的兩條工藝路線如下(如圖3.1及3.2所示)： 工藝路線： （1） 工藝路線方案一： 工序1：鑄造毛坯。 工序2：時效處理。 工序3：劃線。 工序4：粗精車Φ90H8內孔至尺寸，粗精車底面及Φ270外圓至尺寸。 工序5：粗銑290兩端面，精銑31.7、27.5內端面，銑12、14。 工序6：粗鏜Φ90H7、Φ41、Φ47H7。 工序7：CNC精加工（精鏜孔、精銑端面、鉆孔）。 工序8：銑底面各異形槽，23X10槽。 工序9：鉆底面8*Φ4.5BΦ8D5.5EQS；2XΦ5.6。 工序10：鉆底面6XΦ5.6BΦ12，鉆攻絲4XM3。 工序11：去毛刺。 工序12：清洗。 工序13：檢驗。 工序14：入庫。 （2） 工藝路線方案一： 工序1：鑄造毛坯。 工序2：時效處理。 工序4：粗鏜Φ90H7、Φ41、Φ47H7。 工序5：粗銑290兩端面，精銑31.7、27.5內端面，銑12、14。 工序6：粗精車Φ90H8內孔至尺寸，粗精車底面及Φ270外圓至尺寸。 工序7：鉆底面8*Φ4.5BΦ8D5.5EQS；2XΦ5.6。 工序8：鉆底面6XΦ5.6BΦ12，鉆攻絲4XM3。 工序9：銑底面各異形槽，23X10槽。 工序10：CNC精加工（精鏜孔、精銑端面、鉆孔）。 工序11：去毛刺。 工序12：清洗。 工序13：檢驗。 工序14：入庫。 （3）工藝方案比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工以φ88mm孔為中心的一組表面，然后以此為基準加水平軸承孔；而方案二則先完成所有面的加工，再加工各孔。經比較可見，先加工以φ88mm孔為中心的一組表面，然后以此為基準加工水平軸承孔，這時的位置精度交易保證，并且定位及裝夾都較方便。但方案一中工序4與工序5中涉及到兩個不同的機床，不宜采用組合機床。故決定將方案一中工序4粗銑面改成粗車面，這樣工序4與工序5可采用同一個專用夾具，也不用重新裝夾，符合工序集中原則。 以上加工方案大致看來還是合理的。但通過仔細考慮零件的技術要求以及可能采取的加工手段之后，發(fā)現仍有問題，主要表現加工8個φ3mm 孔時，因為該零件的8個φ3mm 孔全是通孔且加工深度不大，并且到下一表面的距離不大，極易造成鉆頭折斷或擦到下一表面上，甚至會造成零件報廢。為了解決這個問題，原有的加工路線仍可保持不變，只是在加工8個φ3mm 孔時，觀察到鉆頭快鉆穿零件時，采用手動進給方式。因為零件是小批量生產，故可以采用手動進給方式。這樣既可以避免鉆頭及零件的報廢，同時也照顧了原有的加工路線中裝夾方便的特點。還有在加工兩個φ277mm外圓端面以及φ90mm孔端面時涉及到兩次掉頭以及需要4次裝夾，讓費了大量時間。為了解決這一問題，可以先加工φ98mm內孔以及φ276mm外圓及端面，再掉頭一次加工右端面，減少了裝夾的次數以及掉頭的次數。因此，最后的加工路線確定如下： 工序1：鑄造毛坯。 工序2：時效處理。 工序3：劃線。 工序4：粗精車Φ90H8內孔至尺寸，粗精車底面及Φ270外圓至尺寸。 工序5：粗銑290兩端面，精銑31.7、27.5內端面，銑12、14。 工序6：粗鏜Φ90H7、Φ41、Φ47H7。 工序7：CNC精加工（精鏜孔、精銑端面、鉆孔）。 工序8：銑底面各異形槽，23X10槽。 工序9：鉆底面8*Φ4.5BΦ8D5.5EQS；2XΦ5.6。 工序10：鉆底面6XΦ5.6BΦ12，鉆攻絲4XM3。 工序11：去毛刺。 工序12：清洗。 工序13：檢驗。 工序14：入庫。 3.3機械加工余量及毛坯的尺寸確定 加工余量是指加工過程中從加工表面所切去的金屬層厚度。加工余量有工序余量和加工總余量之分，工序余量是指某一工序所切去的金屬層厚度；加工總余量是指某加工表面上切去的金屬層總厚度。 （1）粗銑各表面的加工余量： 由《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表2—35平面的加工余量，及考慮在鑄造過程中，表面會產生氣泡等部分，因此，加工余量得留大點。從而得出粗銑各表面的加工余量為3mm。 （2）粗車底面14mm端面的加工余量： 由《機械加工余量實用手冊》表5-25查得粗車底面14mm的加工余量為1.6mm。 （3）粗車φ90mm內孔的加工余量： 由《機械制造工藝學》查得粗車φ90mm內孔的加工余量為2mm。 （4）加工φ88mm孔的加工余量： 查《機械制造工藝設計簡明手冊》得鏜孔的加工余量為2mm。 （5）加工φ130mm孔的加工余量： 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-10得鏜孔的加工余量為2mm。 （6）加工φ55mm的加工余量： 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-10得鏜孔的加工余量為2mm。 （7）加工梯形孔的加工余量： 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-8得先鏜出梯形孔，再粗鏜，精鏜的加工余量為0.1mm。 （8）加工M3孔的加工余量：由《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表2—29查出先鉆孔φ2.3mm，攻螺紋M3的加工余量為0.7mm。 由上各個加工余量確定零件的鑄件尺寸，毛坯圖如圖3.3： 圖3.3 回轉支架毛坯圖 3.4確定切削用量及基本工時 3.4.1 工序4切削用量的計算以及基本工時的確定 工序4：粗車φ276mm右外圓端面，粗車φ90mm內孔端面并倒角（第一步） （1）確定端面最大加工余量 毛坯的長度方向加工余量為1.6mm，故可一次走刀完成，所以可得 長度加工公差按IT12級。取-0.46mm（入體方向）。 （2）確定進給量f 根據《切削用量手冊》表4，當刀桿尺寸為16mm×25mm，以及工件直徑在60到100之間時： 按C620-1機床說明書取： （3）計算切削速度： 查《切削用量手冊》表21，切削速度的計算公式為3.2（壽命選T=60min）： （3.2） 式中： 加工材料系數 加工形式系數 刀具材料系數 系數指數 修正系數，見《切削用量手冊》表21—1，即公式3.3： （3.3） 式中： 鋼和鑄鐵的強度和硬度改變時切削速度的修正系數 毛坯表面狀態(tài)改變時切削速度的修正系數 車削方式改變時切削速度的修正系數 車刀主偏角改變時切削速度的修正系數 刀具材料改變時切削速度的修正系數 所以 即 所以 （4）確定機床主軸轉速： （3.4） 按機床說明書，與134r/min相近的機床轉速為120r/min和150r/min?，F取機轉速為150r/min，如果選取120r/min，則速度損失較大。所以實際切削速度。 （5）計算切削工時： （3.5） 根據《切削用量手冊》表20，（y為入切量，為超切量）， 故 3.4.2工序4切削用量的計算以及基本工時的確定 工序4：粗車φ276mm外圓端面，粗車φ90mm內孔端面并倒角C2（第二步） （1）確定進給量f 根據《切削用量手冊》表4，當刀桿尺寸為16mm×25mm, 以及工件直徑在60到100之間時： 按C630機床說明書取： （2）計算切削速度： 查《切削用量手冊》表21，切削速度的計算公式為（3.2）（壽命選T=60min）： 即 式中，，， ，。修正系數，見《切削用量手冊》表21—1，即： 。 所以 所以 （3）確定機床主軸轉速： 由公式3.4得 按機床說明書，與303r/min相近的機床轉速為230r/min和305r/min?，F取機床 轉速為305r/min。如果選230r/min，則速度損失較大。此時實際切削速度。 （4）計算切削工時： 根據《切削用量手冊》表20，，由公式3.5得： 3.4.3 工序9切削用量的計算以及基本工時的確定 工序6：鉆八個φ4.5mm孔 （1） 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑d0=4.5mm。 鉆頭的幾何形狀為（查切削用量手冊第三章表1及表二）：雙錐修磨橫刃，β=30°，2φ=118°，2φ1=70°，b1=3.5mm，a0=12°，ψ=55°，b=2mm，l=4mm。 （2）選擇切削用量 1）決定進給量f a、按加工要求決定進給量：根據表5（查切削用量手冊第三章）當加工要求為7級精度，鋼的強度αb<0.784GPa，d0=15mm時，f=0.35~0.43mm/r。 由于l/d=12/15=0.8，故應乘孔深系數klf=0.95，則 f=(0.35~0.43) ×0.95=0.33~0.41mm/r b、按鉆頭強度決定進給量：根據表7（查切削用量手冊第三章），當αb=0.628GPa,d0=15mm，鉆頭強度允許的進給量f=1.11mm/r。 c、按機床進給機構決定進給量：根據表8（查切削用量手冊第三章），當αb<0.628GPa，d020.5mm，機床進給機構允許的軸向力為8330N時，進給量為0.53mm/r。 從以上三個進給量比較可以看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為f=0.35~0.43mm/r，根據Z3040機床說明書，選擇f=0.36mm/r。 由于加工通孔，為了避免孔即將鉆穿時鉆頭容易折斷，故宜在孔即將鉆穿時停止自動進給而采用手動進給。 2）決定切削速度 由表10及11（查切削用量手冊第三章），查得vi=0.46m/s。 切削速度的修正系數為：kTv=1.0，kcv=1.0，klv=0.85，ktv=1.0，則 由公式3.4得 （3）計算基本工時 （3.6） 式中L=l1+l2+l3，l1=12mm，l2=9mm，l3=3mm，則 3.4.3 工序5切削用量的計算以及基本工時的確定 工序7：粗銑290mm兩面 （1） 選擇刀具 銑刀直徑的大小直接影響切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任選取。查（切削用量手冊第五章表1及表9），采用標準鑲齒圓柱銑刀，故齒數Z=8；銑刀幾何形狀（切削用量手冊第五章表2）：γn=15°,α0=12°。 （2） 選擇切削用量 1） 決定銑削寬度ae 由于加工余量不大，故可在一次走刀內切完，則 ae=h=3mm; 2） 決定沒齒進給量af 根據X51W型銑床說明書（切削用量手冊第六章，常見銑床的技術資料，表24），其功率為7kW，中等系統剛度，則 af=0.12~0.20mm/z，現取 af=0.20mm/z。 3） 決定切削速度v和沒秒進給量vf 根據表9（切削用量手冊第五章），當d0=100mm，z=8mm，ap=41~130mm，ae=3mm，af0.24mm/z時，vt=0.32m/s，nt=1.03r/s，vft=1.73mm/s。 各修正系數為：kMv=kMn=kMv=0.69 ksv=ksn=ksvf=0.8 故 v=vt×kv=0.32×0.69×0.8=0.18m/s； n=nt×kn=1.03×0.69×0.8=0.52r/s; vf=vft×kv=1.73×0.69×0.8=0.95mm/s。 根據X51W型銑床說明書，選擇nc=0.625r/s，vfc=1.0mm/s。 因此實際切削速度和沒齒進給量為： （3.7） （3.8） （3） 計算基本工時 由公式3.6即 式中L=l1+l2+l3，由于是粗銑，故整個銑刀刀盤不必銑過整個工件，利用作圖法，可得出的行程L=l1+l2+l3=69mm，故 3.4.4 工序6切削用量的計算以及基本工時的確定 工序8：鏜φ88mm孔 （1）選擇機床 選用T68臥式鏜床。 （2）粗鏜孔至φ86.7mm，單邊余量Z=0.3mm，一次鏜去全部余量，，進給量f=0.1mm/r。 根據有關手冊，確定金剛鏜床的切削速度為v=100m/min，則： 由公式3.4得 由于T740金剛鏜床主軸轉速為無級調速，故以上轉速可以作為加工時使用的轉速。 （3）計算切削工時： 切削工時：l=30mm，l2=3mm，l3=4mm，則： 第4章 加工設備與工藝裝備選擇 4.1選擇機床 （1）選擇機床應遵循如下原則： （2）機床的加工范圍應與零件的外廓尺寸相適應； （3）機床的精度應與工序加工要求的精度相適應； （4）機床的生產率應與零件的生產類型相適應。 在殼體的加工過程中，為了提高生產率將大量使用專用機床，如鉆孔、鏜孔工序中會用到專用鉆床和專用鏜床。在銑端面、倒角和攻絲工序中會用到通用機床。通用機床是在《機械加工工藝人員手冊》上查找，具體機床的選用見后面的加工工藝過程卡。 4.2選擇夾具 機床夾具是在切削加工中，用以準確地確定工件位置，并將工件牢固地夾緊的一種工藝裝備。它的主要作用是：可靠地保證工件的加工精度；提高加工效率；減輕勞動強度；充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。 夾具的種類很多，按夾具的應用范圍分類，可分為通用夾具、專用夾具、成組夾具、組合夾具；按夾具上的動力源分類，可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具和真空夾具等。在單件、小批量生產時，應盡可能采用通用夾具。為提高生產率，在條件允許時也可采用組合夾具。中批以上生產時，應采用專用夾具，以提高生產效率，夾具的精度應與工序的加工精度相適應。殼體的生產屬于小批量生產，為了提高生產率，加工中應該采用專用夾具。為此要為生產線上的工序專門設計一套夾具。對于動力源，由于殼體的加工屬于小批量生產，可以采用手動旋轉六角螺母夾緊，這樣便于操作，減少工作強度，以及材料成本。 4.3選擇刀具 刀具的選擇主要取決于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度和表面粗糙度、生產率及經濟性等，在選擇時一般盡可能采用標準刀具，必要時可采用高生產率的復合刀具和其它一些專用刀具。最終傳動箱殼體的加工基本都采用標準刀具, 可以在《機械加工工藝手冊》上查到。銑平面時大都采用鑲齒套式面銑刀，銑面時用數控銑床加工，選用直柄立式銑刀。鏜刀則根據孔的大小不同分別選取。鉆孔時大都選用錐柄麻花鉆，這種鉆頭有足夠的強度，排屑容易。對于刀具的材料，常用的刀具材料有碳素工具鋼、高速鋼、硬質合金。其中碳素工具鋼指含碳的質量分數在0.65%～1.35% 的優(yōu)質鋼碳鋼。常用牌號有T8A、T10A和T12A等，其中以T12A用的最多，淬火后硬度可達（58～64）HRC，紅硬性達250~300°C左右，允許的切削速度Vc=5～10m/min，所以一般用于制造手用和切削速度很低得工具，如銼刀、手用鋸條、絲錐和板牙等。而高速鋼是在高碳鋼中加入較多的合金元素W、Gr、V、Mo等與C生成碳化物制得的。加入合金元素后，細化了晶粒，提高了合金的硬度。所以一般高速鋼的淬火硬度可達（63～67）HRC，紅硬性可達550～650.允許的切削速度Vc可比合金工具鋼提高1～2倍。它具有較高的強度，在所有刀具材料中它的抗彎強度和沖擊韌度最高，是制造各種刃型復雜刀具的主要材料。而硬質合金的耐熱性比高速鋼高得多，約在800～1000°C，允許的切削速度約是高速鋼的4～10倍。硬度很高，但它的抗彎強度為1.1～1.5GPa，只是高速鋼的一半，沖擊韌度不足高速鋼的1/25～1/10.由于它的耐熱性與耐磨性好，因而在刃型不太復雜的刀具上的應用日益增多，如車刀，銑刀，鏜刀，小尺寸鉆頭，絲錐等刀具上。 綜上所述，端面套式面銑刀材料選擇硬質合金，加工孔用的麻花鉆、擴孔鉆、锪鉆、絲錐都采用高速鋼材料，鏜梯形孔孔用鏜刀刀尖部分材料也選用硬質合金。具體刀具型號及規(guī)格見后面的加工工藝過程表格。 第5章 零件數控加工夾具設計 5.1數控加工夾具設計特點及內容 5.1.1數控加工夾具的主要類型 現代自動化生產中，數控機床的應用已愈來愈廣泛。數控機床夾具必須適應數控機床的高精度、高效率、多方向同時加工、數字程序控制及單件小批生產的特點。為此，對數控機床夾具提出了一系列新的要求。 (1) 推行標準化、系列化和通用化； (2) 發(fā)展組合夾具和拼裝夾具，降低生產成本； (3) 提高精度； (4) 提高夾具的高效自動化水平。 根據所使用的機床不同，用于數控機床的通用夾具通?？煞譃橐韵聨追N： 數控銑床常用夾具是平口鉗，先把平口鉗固定在工作臺上，找正鉗口，再把工件裝夾在平口鉗上，這種方式裝夾方便，應用廣泛，適于裝夾形狀規(guī)則的小型工件。 3．加工中心夾具 數控回轉工作臺是各類數控銑床和加工中心的理想配套附件，有立式工作臺、臥式工作臺和立臥兩用回轉工作臺等不同類型產品。立臥回轉工作臺在使用過程中可分別以立式和水平兩種方式安裝于主機工作臺上。工作臺工作時，利用主機的控制系統或專門配套的控制系統，完成與主機相協調的各種必須的分度回轉運動。 為了擴大加工范圍，提高生產效率，加工中心除了沿X、Y、Z三個坐標軸的直線進給運動之外；往往還帶有A、B、C三個回轉坐標軸的圓周進給運動。數控回轉工作臺作為機床的一個旋轉坐標軸由數控裝置控制，并且可以與其他坐標聯動，使主軸上的刀具能加工到工件除安裝面及頂面以外的周邊?；剞D工作臺除了用來進行各種圓弧加工或與直線坐標進給聯動進行曲面加工以外，還可以實現精確的自動分度。因此回轉工作臺已成為加工中心一個不可缺少的部件。 除以上通用夾具外，數控機床夾具主要采用拼裝夾具、組合夾具、可調夾具和數控夾具。 5.1.2數控加工夾具的設計要點 （1）定位裝置的設計特點和夾緊裝置的設計要求 當加工回轉表面時，要求工件加工面的軸線與機床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結構和布置必須保證這一點。 當加工的表面與工序基準之間有尺寸聯系或相互位置精度要求時，則應以夾具的回轉軸線為基準來確定定位元件的位置。 工件的夾緊應可靠。由于加工時工件和夾具一起隨主軸高速回轉，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個夾具還要受到重力和離心力的作用，轉速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時會使主軸振動。因此，夾緊機構必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動或發(fā)生事故。對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。 （2）夾具找正基準的設置 為保證夾具的安裝精度，安裝時應對夾具的限制基面仔細找正。若限為基面偏離回轉中心，則應在夾具體上專門制一個孔（或外圓）作為找正基面，使該面與機床主軸同軸，同時它也作為夾具設計、裝配和測量基準。為保證加工精度，機床夾具的設計中心與主軸回轉中心的同軸度應控制在0.01mm之內，限制端面對主軸回轉中心的跳動量也不應大于0.01mm。 （3）定位元件的設計 在數控機場上加工回轉表面，要求工件加工面的軸線必須和機床主軸的旋線重合。夾具上定位元件的結構設計與布置，必須保證工件的定位基面、加工面和機床主軸三者的軸線重合。特別對于如支座、殼體等工件，由于其被加工回轉表面與工序基準之間有尺寸或相互位置精度要求，因此應以機床夾具的回轉軸線為基準來確定夾具定位工作表面的位置。 （4）夾具的平衡 對角鐵式、花盤式等結構不對稱的機床夾具，設計時應采取平衡措施，使夾具的重心落在主軸回轉軸線上，以減少主軸軸承的磨損，避免因離心力產生振動而影響加工質量和刀具壽命。平衡的方法有兩種：設置配重塊或加工減重塊。配重塊上應開有弧形槽或徑向槽，以便于調整配重塊的位置。 5.1.3夾具體的設計 夾具體設計的基本要求 （1）應有適當的精度和尺寸穩(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或導向元件的表面以及夾具體的安裝基面，應有適當的尺寸精度和形狀精度，它們之間應有適當的位置精度。為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。 （2）應有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產生不允許的變形和振動，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。 （3）應有良好的結構工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結構比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應特別注意其結構工藝性，應做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。 （4）應便于排除切屑 在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產生不多的情況，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產生較多的情況，一般應在夾具體上設置排屑槽。 綜上所述夾具體設計如下： 圖5-1夾具體 5.1.4數控加工夾具的總體設計 （1） 夾具的總體結構應力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。 （2） 當工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉軸線不平衡時，將產生較大的離心力和振動，影響工件的加工質量、刀具的壽命、機床的精度和安全生產，特別是在轉速較高的情況下影響更大。因此，對于重量不對稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設置平衡塊或加工減重孔。在工廠實際生產中，常用適配的方法進行夾具的平衡工作。 （3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時應該加防護罩。 5.2問題的提出 利用本夾具主要用來數控加工左右軸承孔，端面及各螺栓安裝孔，在數控加工時，其他底面已加工。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度，故選底面為定位基準如下圖所示： 圖5.2 工序圖 5.3定位基準的選擇 由零件圖可知：數控加工左右軸承孔，端面及各螺栓安裝孔。其設計基準為零件底面，限制了左右方向上的自由度，這樣設計基準和工藝基準統一，符合基準統一原則。為了使定位誤差達到要求的范圍之內，在此通過心軸左端支撐零件及彈性套筒脹緊零件，限制3個自由度，從而保證零件的定位誤差在較小范圍內，這種定位在結構上簡單易操作。 5.4切削力及夾緊力的計算 （1）切削力的計算 由《切削用量手冊》表22（切削力及切削功率的計算公式）查得計算公式：主切削力 ×CFz××××kFz(N) （5.1） 徑向切削力 ××CFy××××kFy(N) （5.2） 軸向切削力 ××CFx××××kFx(N) （5.3） 其中系數與指數分別為CFz=367，xFz=0.72，yFz=0.8，nFz=0，CFy=142，xFy=0.73，yFy=0.67，nFy=0，CFx=294，xFx=1.0，yFx=0.5，nFx=-0.4，v=122。 根據《切削用量簡明手冊》（第三版）表1.4，當刀桿尺寸為16mm×25mm, σp≤3mm以及工件直徑為90mm時： f=0.5~0.7mm/r 按機床說明書，現取f=0.5mm/r。 由于加工單邊余量為1.6mm，一次走刀就能完成，所以取ap=1.6。 由《切削用量手冊》表22-1（鋁和鑄件的強度和硬度改變時切削力的修正系數kMF）查得計算公式5.4： （5.4） 其中nF=0.75（指數），σp =0.628（材料硬度）。 故kMF=0.949。 代入公式得： 主切削力 FZ=9.81××CFz××××kFz =9.81×600×367×1.60.72×0.50.8×1220×0.949 =2748(N) 徑向切削力 Fy=9.81××CFy××××kFy =9.81×600×142×1.60.73×0.50.67×1220×0.949 =1172(N) 軸向切削力 Fx=9.81××CFx××××kFx =9.81×60-0.4×294×1.61×0.50.5×122-0.4×0.949 =600(N) （2）夾緊力的計算 查《切削手冊》表3.28得 （5.5） 　　　式中＝650，＝1.6, ＝1.0，＝0.08，＝0.72，ｚ＝20，＝40，＝0.86，＝225，＝0.86，＝0 　　　代入公式進算得 Ｆ＝750（Ｎ） 計算切削力時，需考慮安全系數Ｋ 　　　　 　　Ｋ＝× ×× （5.6） 　式中　—基本安全系數1.5 　　　　―加工性質系數1.1 　　　　―刀具鈍化系數1.1 　　　　　　―斷續(xù)切削系數1.1 　　 則＝Ｋ＝1.5×1.1×1.1×1.1×750＝1500（Ｎ） 　　 f1＝f2＝0.25 　　　　　　　　　?。?000（Ｎ） （5.7） 　　 根據《工藝手冊》，彈性套筒的最大夾緊力＝8345（Ｎ）,此時已大于3000Ｎ的夾緊力，故本夾具可安全工作。 5.5夾具結構及定位誤差的分析 考慮成本節(jié)約，使用手動加緊機構，采用手動構型壓板機構進行其內孔的定位加緊，工件以φ90mm通孔在在夾具體定位盤定位，旋緊螺母，通過鉤形壓板，實現對工件的夾緊。 本夾具的定位元件主要為套筒的外圓和心軸端面進行定位，故對定位誤差的影響主要反映到心軸和襯套接觸的端面和中心軸線的垂直度上，即其端面和軸線是否垂直。 由《機床夾具設計手冊》可得： （1）定位誤差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，這里的方向與加工方向一致。即：故 （2）夾緊安裝誤差，對工序尺寸的影響均小。即： （3）磨損造成的加工誤差：通常不超過 （4）夾具相對刀具位置誤差：。 誤差總和： 從以上的分析可見，所設計的夾具的加工誤差較小，實用性強。 5.5數控加工夾具裝配圖的繪制 由于夾具制造屬單體生產，所以大部分零件的設計一般不作復雜的計算，通常都是參考類似的夾具結構，按經驗類比法估計確定。實際上，在繪制夾具總體的過程中，根據工件、定位元件、夾緊裝置、對刀-引導元件以及其他輔助機構和裝置在總體上的配置，各零件的外形尺寸便已大體確定。繪制裝配圖如下： 圖5-4夾具裝配圖 第6章 UG三維造型及裝配動畫模擬 6.1 UG軟件簡介 UG 軟件是由多個模塊組成的，主要包括CAD、CAM、CAE、注塑模、鈑金件、Web、管路應用、質量工程應用、逆向工程等應用模塊，其中每個功能模塊都以Gateway環(huán)境為基礎，它們之間既有聯系又相互獨立。 本次設計主要用到CAD、CAM模塊 CAD模塊： 1．實體建模 實體建模是集成了基于約束的特征建模和顯性幾何建模兩種方法，提供符合建模的方案，使用戶能夠方便地建立二維和三維線框模型、掃描和旋轉實體、布爾運算及其表達式。實體建模是特征建模和自由形狀建模的必要基礎。 2．特征建模 UG特征建模模塊提供了對建立和編輯標準設計特征的支持，常用的特征建模方法包括圓柱、圓錐、球、圓臺、凸墊及孔、鍵槽、腔體、倒圓角、倒角等。為了基于尺寸和位置的尺寸驅動編輯、參數化定義特征，特征可以相對于任何其他特征或對象定位，也可以被引用復制，以建立特征的相關集。 3．自由形狀建模 UG自由形狀建模擁有設計高級的自由形狀外形、支持復雜曲面和實體模型的創(chuàng)建。它是實體建模和曲面建模技術功能的合并，包括沿曲線的掃描，用一般二次曲線創(chuàng)建二次曲面體，在兩個或更多的實體間用橋接的方法建立光滑曲面。還可以采用逆向工程，通過曲線/點網格定義曲面，通過點擬合建立模型。還可以通過修改曲線參數，或通過引入數學方程控制、編輯模型。 4．工程制圖 UG工程制圖模塊是以實體模型自動生成平面工程圖，也可以利用曲線功能繪制平面工程圖。在模型改變時，工程圖將被自動更新。制圖模塊提供自動的視圖布局（包括基本視圖、剖視圖、向視圖和細節(jié)視圖等），可以自動、手動尺寸標注，自動繪制剖面線、形位公差和表面粗糙度標注等。利用裝配模塊創(chuàng)建的裝配信息可以方便地建立裝配圖，包括快速地建立裝配圖剖視、爆炸圖等。 5．裝配建模 UG裝配建模是用于產品的模擬裝配，支持“由底向上”和“由頂向下”的裝配方法。裝配建模的主模型可以在總裝配的上下文中設計和編輯，組件以邏輯對齊、貼合和偏移等方式被靈活地配對或定位，改進了性能和減少存儲的需求。參數化的裝配建模提供為描述組件間配對關系和為規(guī)定共同創(chuàng)建的緊固件組和共享，使產品開發(fā)并行工作。 CAM模塊： UG/CAM模塊是UG NX的計算機輔助制造模塊，該模塊提供了對NC加工的CLSFS建立與編輯，提供了包括銑、多軸銑、車、線切割、鈑金等加工方法的交互操作，還具有圖形后置處理和機床數據文件生成器的支持。同時又提供了制造資源管理系統、切削仿真、圖形刀軌編輯器、機床仿真等加工或輔助加工。 6.2 夾具體的三維建模 通過草圖、圓周陣列、切除等命令，夾具體建模圖型如下： 圖6-1 6.3 裝配圖的繪制及動畫模擬 一、裝配圖的繪制 1.建立新組建2.插入各個零件3.對各零件進行約束 繪制裝配體如下圖： 圖6-2 二、模擬動畫裝配 1. 打開裝配文件2. 在導航器中將約束抑制（去掉約束前面的√），為什么要去掉?后面會說明！3. 進入裝配序列 菜單中點裝配＞序列，或者工具條中第三個創(chuàng)建一個新序列4. 點開序列導航器5. 開始拆卸打開的組行配體 如下圖效果： 圖6-3 總結 畢業(yè)設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程。“千里之行始于足下”，通過這次畢業(yè)設計我們深深體會到這句千古名言的真正含義。說實話，畢業(yè)設計真的是有點累。然而，當我們著手清理自己的設計資料，分析零件，得出的零件的加工工藝，計算出加工工序卡。分析工序的夾具設計，直到做出兩套專用夾具；這個過程真的是艱辛但又充實。我們清楚的意識到，做畢業(yè)設計不是一件容易的事，但給我們更多的是收獲。通過這次畢業(yè)設計我們深刻的體會到：做設計是苦活但要細心；實踐動手做比空想強；合作精神是強大的；老師的幫助和同學的交流都是必不可缺的。我們做畢業(yè)設計是離不開工具書的。它可以給我們很多有用的知識，幫我們解決一些難題。但工具書的也有一定的局限性，有些零件在工具書上查不到，或者是有些標準件不能應用到設計中去。所以，在設計有些零件時我們就在原有的標準件的基礎上改進。在編寫零件的工藝路線時，也是要經過反復的修改。在畫夾具圖時，由于缺少經驗，走了很多彎路，在老師的幫助下大家互相交流，這就使問題得到了解決，同時讓我們學到很多知識。 通過這次完整的畢業(yè)設計，我們系統地回顧和復習了大學四年所學的相關專業(yè)知識，在綜合運用這些知識的過程中，加強了我們對其真正的理解，同時也深刻體會到學習的重要性并領會到設計也是一種學習的方式。在設計的過程中，我們綜合運用了系統的設計方法和相關設計軟件（如AutoCAD、Word等），且應用熟悉相關設計資料（包括手冊、標準和規(guī)范等）以及進行經驗估算等方面有了一定程度的提高，深刻的感受到計算機和工具書及手冊在設計中帶來的便利和幫助。在此之中，讓我也體會到了團隊精神的重要性。通過組員彼此間的交流，讓我們不僅解決了自身的問題，還可以提早了解后續(xù)相關工作中的問題，這樣可以提前做好預防及提前了解相關解決此類問題的知識與方案，這樣大大節(jié)省了時間，提高了工作效率，并且還增加了我們對知識的了解。 作為工作前在學校對我們自己四年學習的一次總結，這次畢業(yè)設計使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設計的能力，為以后的工作打下了較好的基礎。 由于能力所限，設計中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學們批評指正！ 參考文獻 [1] 孫麗媛.機械制造工藝及專用夾具設計指導.北京:冶金工業(yè)出版社，2010. 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