密 級學 號B1002系 別機電信息系題目：某殼體零件加工工藝規程及夾具設計學生姓名：指導教師：學科專業：機械設計制造及其自動化學科類別：工 學2014年06月畢業設計（論文）任務書系 別 機電信息系專業 機械設計制造及其自動化 班B100201姓名 學號 1.畢業設計（論文）題目： 某殼體零件加工工藝規程及夾具設計 2.題目背景和意義：機械制造工藝對產品的質量控制起著重要作用，夾具是能夠使產品按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它的主要用于保證產品的加工質量、減輕勞動強度、輔助產品檢測、展示、運輸等。工件的工藝分析及夾具設計是工藝工程師必備的專業素質，本課題的目的是通過完成畢業設計，使學生掌握機械加工的流程，對培養學生盡早成為合格工藝工程師具有重要的實踐意義。 3.設計(論文)的主要內容（理工科含技術指標）：（1）查閱與本課題相關的文獻資料（至少23篇外文）。（2）對零件圖進行工藝分析，繪制零件的二維和三維圖。（3）確定毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖。（4）擬定零件的加工工藝規程，確定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，定位基準和裝夾方式等。（5）填寫機械加工工藝過程卡片、工序卡片。（6）設計指定1-2個工序的機床夾具，有定位分析（自由度）、夾具的定位誤差計算等；（7）繪制各夾具的裝配圖；要求各夾具設計合理，符合工程實際；（8）撰寫設計說明書。 主要技術指標：年產量5000件/年。 各零件的具體參數見所給參考圖紙。 4.設計的基本要求及進度安排（含起始時間、設計地點）：1-3周 明確設計要求，查閱文獻，收集相關資料，進行零件圖的三維造型設計，撰寫開題報告 4-6 周 完成外文翻譯；進行工藝規程方案設計 7-8周 填寫工藝文件，完成中期答辯 9-10周 各夾具的設計計算，定位分析，設計中存在的問題。 11-12周 繪制各夾具的三維裝配圖、部分零件工程圖。 13-14周 編寫設計說明書，總體修改。15周：答辯 設計地點為學校 5.畢業設計（論文）的工作量要求 說明書兩萬字 圖紙若干張 實驗（時數）*或實習（天數）： 設計時間15周 圖紙（幅面和張數）*：零件圖若干張，工藝卡片一套， 夾具裝配圖A2 2張 其他要求：參考文獻不少于15篇（其中外文不少于3篇），外文翻譯3000字以上，外文原文必須是 PDF格式。 指導教師簽名： 年 月 日 學生簽名： 年 月 日 系主任審批： 年 月 日某殼體零件加工工藝規程及夾具設計摘 要本設計是一種殼體的工藝設計和夾具設計。該零件是一種支承和包容傳動機構的殼體零件。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，還設計了一套專用車床夾具和專用鉆床夾具。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：殼體；工藝分析；車床夾具；鉆床夾具；IIProcess Planning and Fixture Design of The Shell PartsAbstractThis design is a process design and fixture design of the shell. This section is a shell of supporting and embracing transmission mechanism. In the design, it should first process the structural and industrial analysis of the section, and then determine the coarse benchmark, fine benchmark, machining allowance and blank size of the section to obtain the process of the parts making. After that it calculated the cutting dosages of every process and the production time.In addition, this design involved a set of special milling fixture and a set of special drill press fixture. First, it identified the appropriate locating datum, chose clip specific. Then it chose positioning components, clamping component, and so on. It should also calculate the positioning error, clamping force, cutting force and then analyze the rationality of the fixture to ensure that the fixture can work safely.Key Words: Shell; Process analysis; The lathe fixture; Drill jig;II目 錄1 緒論11.1課題的提出原因11.2課題的主要內容11.3課題的構思21.4本人所完成的工作量22 零件的工藝設計32.1 零件的功用及工藝分析32.1.1 零件的功用32.1.2 零件的工藝分析42.2 工藝規程的設計52.2.1 確定生產類型52.2.2 確定毛坯制造形式52.2.3 基準的選擇52.2.4 工序的合理組合62.2.5 制造工藝路線72.3機械加工余量及毛坯的尺寸確定82.4確定切削用量及基本工時92.4.1工序4切削用量及基本工時的確定92.4.2工序5切削用量及基本工時的確定102.4.3工序6切削用量及基本工時的確定122.4.4工序7切削用量及基本工時的確定122.4.5工序8切削用量及基本工時的確定132.4.6工序10切削用量及基本工時的確定162.4.7工序11切削用量及基本工時的確定162.4.8工序12切削用量及基本工時的確定162.4.9工序13切削用量及基本工時的確定163 加工設備與工藝裝備選擇173.1選擇機床173.2選擇夾具173.3選擇刀具174 零件的夾具設計194.1機床夾具設計194.1.1車床夾具的主要類型194.1.2車床夾具設計要點194.1.3殼體零件的專用夾具總體設計204.2定位基準的選擇204.3切削力及夾緊力的計算214.4夾具結構及定位誤差的分析224.5夾具的截圖224.5.1銑削夾具的截圖224.5.2鉆孔夾具的截圖245 總結25參考文獻26IV致謝27畢業設計（論文）知識產權聲明28畢業設計（論文）獨創性聲明291 緒論1 緒論1.1課題的提出原因機械制造工藝對產品的質量控制起著重要作用，夾具是能夠使產品按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝置1，它的主要用于保證產品的加工質量、減輕勞動強度、輔助產品檢測、展示、運輸等。工件的工藝分析及夾具設計是工藝工程師必備的專業素質，本課題的目的是通過完成畢業設計，使學生掌握機械加工的流程，對培養學生盡早成為合格工藝工程師具有重要的實踐意義。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發展成為門類齊全的工藝裝備2。機床夾具在機械加工中起著重要的作用，所以應用十分廣泛。歸納起來有以下幾個方面的作用：保證工件的加工精度，穩定產品質量；提高勞動生產率和降低加工成本；改善工人勞動條件；在流水線生產中，便于平衡生產節拍3。機床夾具分類：a. 專用夾具：專用夾具是針對某一種工作的一定工序而專門設計的。因為不需要考慮通用性，所以夾具可以設計得結構緊湊、操作方便。因此，此類夾具可以保證較高的加工精度和勞動生產率，但這類夾具的專用性很強，并且設計和制造周期較長4，制造費用也較高。b. 可調式夾具：它的特點是加工完一種零件后，通過調整或更換夾具中的個別元件，即可加工形狀相似、尺寸和加工相似的多種零件。c. 專門化拼裝夾具：專門化拼裝夾具是針對其工件的特定工序加工要求由實現制造好的通用性較強的標準化元件和部件拼裝組成。從這個特點來看，這類夾具具有很大的通用性，但同時又是為某一種特定工序而專門拼裝的夾具5，因此這類夾具又具有專門夾具的優點。d. 自動化生產用夾具：自動化生產用夾具主要是自動線上所使用的夾具。基本上分為兩類：一類是固定式夾具；一類是隨行夾具。1.2課題的主要內容（1）查閱與本課題相關的文獻資料（至少23篇外文）（2）對零件圖進行工藝分析，繪制零件的二維和三維圖。（3）確定毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖。31西安工業大學北方信息工程學院畢業設計（論文）（4）擬定零件的加工工藝規程，確定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，定位基準和裝夾方式等。（5）填寫機械加工工藝過程卡片、工序卡片。（6）設計指定1-2個工序的機床夾具，有定位分析（自由度）、夾具的定位誤差計算等。（7）繪制各夾具的裝配圖；要求各夾具設計合理，符合工程實際。（8）撰寫設計說明書1.3課題的構思在做銑夾具和鉆夾具的過程中，首先要分析殼體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。西安工業大學北方信息工程學院畢業設計（論文）1.4本人所完成的工作量殼體零件的三維造型及零件圖，以及工序過程卡，一套鉆夾具裝配圖及零件圖，一套銑夾具裝配圖及零件圖，全部零件的三維造型圖及裝配圖。2 零件的加工設計2 零件的工藝設計2.1 零件的功用及工藝分析2.1.1 零件的功用題目所給的零件是殼體零件，即某種產品的外殼，主要作用是用來支承、包容、保護運動零件或其他零件，也起定位和密封作用6，其三維形狀以及零件圖如下：三維模型如下：圖2.1 三維模型圖二維零件圖如圖2.2所示。 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。2.1.2零件的工藝分析在機械加工時，機床、夾具、刀具和工件就構成了一個完整的系統，稱之為機械加工工藝系統7。圖 2.2 所示殼體較為復雜，主要由上部的本體、下部的安裝底板以及左面的凸塊組成。 除了凸塊外，本體及底板基本上是回轉體。頂部有30H7的通孔，12的盲孔和M6的螺孔；底部有48H7與本體上30H7通孔相連接的臺階孔，底板上還锪平4-16的安裝孔4-7。 結合主、俯、左3個視圖看，左側為帶凹槽T形凸塊，在凹槽的左端面上有12、8的階梯孔，與頂部12的圓柱孔相通；在這個臺階孔的上方和下方，分別有一個螺孔M6。 在凸塊前方的圓柱形凸緣（從外徑30可以看出）上，有20、12的階梯孔，向后與頂部12的圓柱孔貫通通。從采用局部剖視的左視圖和C向視圖可看出：頂部有6個安裝孔7，并在它們的下端分別平成14的平面。再看表面粗糙度，除主要的圓柱孔30H7、48H7為Ra6.3外，加工面大部分為Ra25,少數是Ra12.5；其余的仍為鑄件表面。由此可見，該零件對表面粗糙度要求不高。通過以上分析得出：零件的加工要素較多，合理的加工工藝規程和夾具設計是提高加工效率，保證加工質量的關鍵。西安工業大學北方信息工程學院畢業設計（論文）圖2.2 殼體零件圖 2.2 工藝規程的設計2.2.1 確定生產類型a. 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2.1。N=Qn（1+a%）（1+b%） （2.1）式中：N零件的年產量（件/年）；Q產品的年產量（臺/年）；n每臺產品中該零件的數量（件/臺）；a%該零件的備品率（備品百分率）；b%該零件的廢品率由生產任務得：Q=8000, n=1，a%=5%，b%=1%代入公式計算，N=Qn（1+a%）（1+b%）=10605b. 確定生產類型：殼體生產綱領為10605件，屬于大批量生產。2.2.2確定毛坯的制造形式零件毛坯的材料選擇ZL1028，殼體類零件毛坯制造方法和箱體類零件類似，一種是采用鑄造成型，另一種是采用焊接成型。由于殼體和箱體類零件形狀不規則9，總體來說較為復雜，而簡單鋁硅合金ZL102具有成型容易，可加工性良好，并且可用來鑄造各種形狀復雜、薄壁的壓鑄件。考慮到加工成本、時間等經濟效益，選用砂型機器造型。2.2.3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。定位基準是加工中使工件在夾具上占有正確位置所采用的基準10。它的選擇不僅影響著加工精度，而且與加工工序的確定是密切相關的。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11。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的，因此分析定位基準選擇的順序就應為精基準到粗基準。a. 粗基準的選擇選擇的原則是：(1) 非加工表面原則(2) 加工余量最小原則(3) 重要表面原則(4) 不重復使用原則(5) 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。根據以上的原則，選擇殼體零件毛坯的下表面作為粗基準。這樣加工好的上下底面可作為零件加工的精基準。同時可以把30mm毛坯孔作為零件加工的粗基準。b. 精基準的選擇選擇的原則是：(1) 基準重合原則(2) 基準統一原則(3) 自為基準原則(4) 互為基準原則(5) 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。精基準選擇該殼體零件的上下底面既是裝配基準，又是設計基準，用它作精基準能使加工遵循基準重合的原則，實現了零件的良好定位方式，其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了基準統一的原則。此外，上下面的面積相對比較大，定位比較穩定，夾緊方案比較簡單、可靠，并且操作起來也比較方便。2.2.4工序的合理組合工序是組成機械加工工藝過程的基本單元，一個工序是指一個（或一組）工人，在一臺機床上（或一個工作地點），對同一工件（或同時對幾個工件）所連續完成的那一部分工藝過程。制訂機械加工工藝過程，必須確定該工件要經過幾道工序以及工序進行的先后順序。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：a. 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。b. 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，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。2.2.5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。根據先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則，將A面和30H7孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，其他孔和次要紋孔等次要表面放在最后加工。在確定生產類型為大批量生產的情況下，選擇車削中心等工序高度集中設備，可大大提高生產效率。以下便是該零件的加工工藝路線：a. 工藝路線方案一工序1 制模鑄造工序2 清刷內腔工序3 時效處理工序4 粗銑殼體底面工序5 粗銑殼體頂面，精銑殼體底面至高度80mm工序6 粗鏜孔30mm,粗鏜孔48mm，并分別精鏜，將孔兩端倒角工序7 鉆孔67mm并擴至10mm、鉆12mm孔、鉆M6-7H螺紋孔，并攻絲工序8 鉆底座47mm孔工序9 銑47mm孔的端面工序10 粗銑圖中凹槽5mm28mm，精銑至圖中尺寸工序11 鉆孔8mm，并擴孔至12mm，鉆螺紋孔2M6-7H，并攻絲工序12 銑30mm的端面工序13 鉆孔12mm，并擴孔至20mm工序14 檢驗工序15 入庫b. 工藝路線方案二工序1 制模鑄造工序2 清刷內腔工序3 時效處理工序4 粗銑殼體底面工序5 粗銑殼體頂面，精銑殼體底面至高度80mm工序6 鉆孔67mm并擴至10mm、鉆12mm孔、鉆M6-7H螺紋孔，并攻絲工序7 粗鏜孔30mm,粗鏜孔48mm，并分別精鏜，將孔兩端倒角工序8 銑30mm的端面工序9 鉆孔12mm，并擴孔至20mm工序10 鉆底座47mm孔工序11 銑47mm孔的端面工序12 粗銑圖中凹槽5mm28mm，精銑至圖中尺寸工序13 鉆孔8mm，并擴孔至12mm，鉆螺紋孔2M6-7H，并攻絲工序14 檢驗工序15 入庫根據加工工藝路線的原則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確定方案一比較好，故選則方案一為此零件的加工工藝路線。方案如下；工序1 制模鑄造工序2 清刷內腔工序3 時效處理工序4 粗銑殼體底面工序5 粗銑殼體頂面，精銑殼體底面至高度80mm工序6 粗鏜孔30mm,粗鏜孔48mm，并分別精鏜，將孔兩端倒角工序7 鉆孔67mm并擴至10mm、鉆12mm孔、鉆M6-7H螺紋孔，并攻絲工序8 鉆底座47mm孔工序9 銑47mm孔的端面工序10 粗銑圖中凹槽5mm28mm，精銑至圖中尺寸工序11 鉆孔8mm，并擴孔至12mm，鉆螺紋孔2M6-7H，并攻絲工序12 銑30mm的端面工序13 鉆孔12mm，并擴孔至20mm工序14 檢驗工序15 入庫以上工藝過程詳見機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片。2.3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235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。從而得出粗銑上下表面的加工余量為3mm，粗銑30mm圓柱端面至中心孔的距離加工余量為3.5mm。（2） 加工30mm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3mm。（3） 加工48mm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3mm。由上各個加工余量確定零件的鑄件尺寸如表2.1所示 。表2.1 機械加工余量加工表面基本尺寸/mm加工余量等級加工余量/mm說明底面距上頂面的距離80G3側面，雙側加工30mm孔30H3雙側加工48mm孔48H3雙側加工30mm圓柱端面至中心孔的距離36G3.5側面，單側加工2.4確定切削用量及基本工時2.4.1 工序4切削用量的計算以及基本工時的確定工序4：粗銑殼體的底面 a. 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12。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）：n=15,0=12。b. 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=1.5mm;(2) 決定沒齒進給量af根據X62W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=0.120.20mm/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=84mm，z=8mm，ap=41130mm，ae=1.5mm，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=vtkv=0.320.690.8=0.18m/s； n=ntkn=1.030.690.8=0.52r/s; vf=vftkv=1.730.690.8=0.95mm/s。根據X62W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： mm/s c. 計算基本工時由得式中L=l1+l2+l3，由于是粗銑，故整個銑刀刀盤不必銑過整個工件，可得出的行程L=l1+l2+l3=103mm，故2.4.2 工序5切削用量的計算以及基本工時的確定 工序5：粗銑殼體頂面，精銑殼體底面至高度80mma. 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）：n=15,0=12。b. 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=1.0mm;(2) 決定沒齒進給量af根據X62W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=0.120.20mm/z，現取af=0.15mm/z.(3) 決定切削速度v和每秒進給量vf根據表9（切削用量手冊第五章），當d0=90mm，z=8mm，ap=41130mm，ae=3mm，af0.24mm/z時，vt=0.30m/s，nt=1.02r/s，vft=1.50mm/s。各修正系數為：kMv=kMn=kMv=0.69 ksv=ksn=ksvf=0.8故 v=vtkv=0.300.690.8=0.17m/s； n=ntkn=1.020.690.8=0.56r/s; vf=vftkv=1.500.690.8=0.83mm/s。根據X62W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： c. 計算基本工時由得式中L=l1+l2+l3，由于是粗銑，故整個銑刀刀盤不必銑過整個工件，可得出的行程L=l1+l2+l3=108mm，故2.4.3工序6切削用量的計算以及基本工時的確定工序6：粗鏜孔30mm,粗鏜孔48mm，并分別精鏜，將孔兩端倒角a. 選擇機床 選用T740金剛鏜床。b. 將30mm孔粗鏜孔至31.2mm，單邊余量Z=0.6mm，三次鏜去全部余量， ，進給量f=0.2mm/r。將48mm孔粗鏜孔至49.2mm，單邊余量Z=0.6mm，三次鏜去全部余量，進給量f=0.2mm/r。根據有關手冊，確定金剛鏜床的切削速度為v=100m/min，則： 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。c. 計算切削工時：2.4.4 工序7切削用量的計算以及基本工時的確定 工序7：鉆孔67mm并擴至10mm、鉆12mm孔、鉆M6-7H螺紋孔，并攻絲a. 選擇鉆頭選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑d0=7mm。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，=30，2=118，21=70，b1=3.5mm，a0=12，=55，b=2mm，l=4mm。b. 選擇切削用量(1) 決定進給量f1）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b0.784GPa，d0=15mm時，f=0.350.43mm/r。由于l/d=1/7=0.1，故應乘孔深系數klf=0.95，則f=(0.350.43) 0.95=0.330.41mm/r2）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b=0.628GPa,d0=7mm，鉆頭強度允許的進給量f=1.11mm/r。3）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b0.628GPa，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=0.350.43mm/r，根據Z535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 2.4.5 工序8切削用量的計算以及基本工時的確定 工序8：鉆底座47mm孔a. 選擇鉆頭選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑d0=7mm。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，=30，2=118，21=70，b1=3.5mm，a0=12，=55，b=2mm，l=4mm。 b. 選擇切削用量(1) 決定進給量f1) 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b0.784GPa，d0=15mm時，f=0.350.43mm/r。由于l/d=1/7=0.1，故應乘孔深系數klf=0.95，則f=(0.350.43) 0.95=0.330.41mm/r2) 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b=0.628GPa,d0=7mm，鉆頭強度允許的進給量f=1.11mm/r。3) 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b0.628GPa，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=0.350.43mm/r，根據Z535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 c. 計算基本工時 式中L=l1+l2+l3，l1=8mm，l2=3mm，l3=2mm，則2.4.6 工序10切削用量的計算以及基本工時的確定 工序10：粗銑圖中凹槽5mm28mm，精銑至圖中尺寸 a. 刀具的選擇 刀具的選擇有工藝手冊選用高速鋼面銑刀b. 確定切削用量 銑削深度，走到次數3次 n=300r/min、（切削用量簡明手冊表3.30） c. 計算基本工時2.4.7 工序11切削用量的計算以及基本工時的確定 工序11：鉆孔8mm，并擴孔至12mm，鉆螺紋孔2M6-7H，并攻絲a. 刀具的選擇 刀具的選擇有工藝手冊選用高速鋼麻花鉆b. 確定切削用量 n=392r/min、f=0.13mm/min（切削用量簡明手冊表3.30） 、c. 計算基本工時2.4.8 工序12切削用量的計算以及基本工時的確定 工序12：銑30mm的端面a. 刀具的選擇 與工序4的刀具一樣采用標準鑲齒圓柱銑刀b. 確定切削用量 nc=0.625r/s，vfc=1.0mm/s 2.4.9 工序13切削用量的計算以及基本工時的確定 工序13：鉆孔12mm，并擴孔至20mma. 刀具的選擇 與工序7的刀具一樣選擇高速鋼麻花鉆頭b. 確定切削用量f=0.36mm/r、v=0.3m/s3 加工設備與工藝裝備選擇3 加工設備與工藝裝備選擇3.1選擇機床機床的選擇首先決定于現有的生產條件，應根據確定的加工方法選擇正確的機床設備，機床設備選擇的合理與否不但直接影響工件的加工質量，而且還影響工件的加工效率和制造成本13。在確定機床設備類型后，選擇的尺寸規格應與工件的尺寸相適應，精度等級應與本工序加工要求相適應，電動機的功率與本工序加工所需功率相適應，機床設備的自動化程度和生產效率應與工件生產類型相適應。如需要增加新設備時，首先應立足于國內，必須進口時，須經充分論證，多方對比，合理的分析其經濟性，不能盲目引進。如果沒有現成的設備可供選擇時，可以考慮采用自制專用機床。可根據工序加工要求提出機床設計任務書，應附有與該工序加工有關的一切必要數據資料，包括工序尺寸公差及技術條件，工件的裝夾方式，工序加工所用切削量、工時定額、切削力、切削功率以及機床的總體布置形式等。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。3.2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14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。3.3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% 的優質鋼碳鋼15。常用的牌號有西安工業大學北方信息工程學院畢業設計（論文）T8A、T10A和T12A等，其中以T12A用的最多，淬火后硬度可達（5864）HRC，紅硬性達250300C左右，允許的切削速度Vc=510m/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（6367）HRC，紅硬性可達550650.允許的切削速度Vc可比合金工具鋼提高12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8001000C，允許的切削速度約是高速鋼的410倍。硬度很高，但它的抗彎強度16為1.11.5GPa，只是高速鋼的一半，沖擊韌度不足高速鋼的1/251/10.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、絲錐都采用高速鋼材料。具體刀具型號及規格見后面的加工工藝過程表格。4 零件的夾具設計4 零件的夾具設計4.1機床夾具設計機床夾具是機械加工工藝系統的重要組成部分，是機械制造中的一項重要工藝裝備。工件在機床上進行加工時，為保證加工精度和提高生產率，必須使工件在機床上相對刀具占有正確的位置17，完成這一功能的輔助裝置稱為機床夾具。機床夾具在機械加工中起著重要的作用，它直接影響機械加工的質量、生產率和生產成本以及工人的勞動強度等。因此機床夾具設計是機械加工工藝裝備中的一項重要工作。車床夾具主要用于零件的旋轉表面以及端面。因而車床夾具的主要特點是工件加工表面的中心線與機床主軸的回轉軸線同軸。4.1.1車床夾具的主要類型a. 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設計的心軸；專用夾具通常可分為心軸式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點是加工時隨機床主軸一起旋轉，刀具做進給運動。定心式車床夾具：在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機構。角鐵式車床夾具：在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉端面時，由于零件形狀較復雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設計專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具18。花盤式車床夾具：這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個T形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復雜工件的外圓和內孔。這類夾具不對稱，要注意平衡。b. 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉運動，夾具做進給運動。由于后一類夾具應用很少，屬于機床改裝范疇。而生產中需自行設計的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以殼體零件在車床上加工用專用夾具。4.1.2車床夾具的設計要點a. 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，夾具上西安工業大學北方信息工程學院畢業設計（論文）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19。因此， 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。b. 夾具找正基準的設置為保證車床夾具的安裝精度，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，車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。c. 定位元件的設計在車床上加工回轉表面，要求工件加工面的軸線必須和車床主軸的旋線重合20。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。4.1.3殼體零件的專用夾具的總體設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，通常需要設計專用夾具。設計第10道工序銑凹槽5mm28mm 和第13道工序中鉆12mm孔的專用鉆夾具，12mm孔的專用鉆夾具設計的關鍵點在于加工的孔不在30mm的孔的中心線上，而是有一定的偏心距，加工時在切削力的作用下，工件會發生偏移，從而造成加工孔的精度得不到保證。通過反復設計和試加工，在夾具體上添加撐板固定在5mm28mm凹槽處可有效避免此問題。4.2定位基準的選擇粗基準的選擇通過分析選擇殼體零件毛坯的下表面作為粗基準。這樣加工好的上下底面可作為零件加工的精基準。同時可以把30mm毛坯孔作為零件加工的粗基準 。精基準的選擇該殼體零件的上下底面既是裝配基準，又是設計基準，用它作精基準能使加工遵循基準重合的原則，實現了零件的良好定位方式，其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了基準統一的原則。此外，上下面的面積相對比較大，定位比較穩定，夾緊方案比較簡單、可靠，并且操作起來也比較方便。4.3切削力及夾緊力的計算金屬切削時，刀具切入工件，使被加工材料發生變形并成為切削所需的力，稱為切削力。切削力來源于以下三個方面1）克服被加工材料彈性變形的抗力。2）克服被加工材料塑性變形的抗力。3）克服切削與前面的摩擦力和刀具后面與過渡表面和已加工表面之間的摩擦力21。 a. 銑削切削力的