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1、目 录1绪论12零件工艺性分析22.1零件的总体结构分析22.2零件的形状以及尺寸分析22.3零件技术条件分析32.3.1表面精度32.3.2表面间的位置精度32.4零件图尺寸标注分析以及基准的确定32.4.1选择定位基准的原则32.4.2摇臂定位基准的选择32.5零件的工艺性分析43加工工艺方案的确定53.1加工工艺方案的拟定53.2加工工艺方案的确定53.3重要工序的分析73.4工序的阶段划分73.4.1工序的划分73.4.2工序的安排74设备与工艺参数的选择及工艺文件的制定94.1毛坯的选择94.1.1毛坯的余量94.1.2毛坯的技术要求及说明94.2机床的选择94.3刀具材料的选择94
2、.4冷却液的选择104.5工艺参数的选择114.5.1主轴转速的确定124.5.2进给速度的确定134.5.3切削时刀具材料应具备的性能154.5.4背吃刀具的确定154.6量具的选择154.7制定工艺文件164.8刀具卡175钻削f14mm孔的钻模设计185.1 设计的准备195.2 方案设计195.3 确定装夹方案215.3.1 工件的夹紧215.3.2 斜楔夹紧机构246夹具的零部件设计286.1钻套的尺寸、公差、材料286.2 钻模板设计296.3 支脚设计296.4 钻模夹具的误差分析296.5 手柄的设计316.6夹具体的设计317夹具总体设计步骤337.1尺寸确定与工艺要求的标注
3、367.2夹具构造特点及原理367.3夹具装配图36结论37致谢38参考文献39附录40401 绪 论随着社会生产和科学技术的不断发展，机械产品日趋精密、复杂，人们对机械产品的质量和生产率也提出了越来越高的要求。尤其是航天、军事、造船等领域所需要的零件，精度要求越来越高，形状也越来越复杂，这些零件用普通机床和通用夹具是难以加工的。数控机床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，或者说是装备了数控系统的机床。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。数控加工则是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制出以数码表示的程序，输入到机床的数控装置或控
4、制计算机中，以控制工件和刀具的相对运动，使之加工出合格工件的一种加工方法。在数控加工过程中，如果数控机床是硬件的话，数控工艺和数控程序就相当于软件，两者缺一不可。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善的一种应用技术。实现数控加工，编程是关键。编程前必须要做好必要的准备工作，编程后还要进行必要的善后处理工作。严格来说，数控编程也属于数控加工工艺的范畴。对于一个零件的加工来说，首先进行工艺分析后，然后制定出工艺规程卡，也就是要按工艺规程顺序进行加工。加工中除了需要机床、刀具、量具之外，还需要机床夹具。它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏将
5、直接影响工件加工表面的位置精度，所以夹具设计是装配设计中一项重要的工作，是加工过程中最活跃的因素之一。机床夹具包括通用夹具，专用夹具，可调整夹具和成组夹具，组合夹具和随行夹具，本篇设计的主要是立式钻床在钻削摇臂零件f14mm孔的专用夹具，它是针对某一工件某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性强，没有通用性。产品相对稳定，批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产效率和加工精度，同时降低了劳动强度，提高了机床的适用范围。机床夹具设计涉及到多个领域的知识，涉及最多的是机械设计，机械设计本身受到各方面的限制，在一定的限制中要求有最合理的设计思想，最合理的设计结果，达到人们
6、所渴望的要求，满足生产的需要。设计要有创新还要易于实现，因此设计要从实际出发，围绕着实际的问题而进行。2 零件工艺性分析2.1零件的总体结构分析从图2-1可以看出，摇臂是由铸铁经铣削、钻削等手段加工而成的零件。总体看来，整体的精度要求并不是很高，零件的表面粗糙度的要求也不是很高。图2-1摇臂零件2.2零件的形状以及尺寸分析零件左边孔的尺寸为f20H7，并且加工出半径为2mm的倒角，和一个锥度为1：8的锥孔，表面粗糙度无特殊要求，零件右边有一个为f31H7的一个通孔，是后续加工孔的一个定向位置公差（垂直度）的基准孔，距f31H7孔mm处有一个垂直于f31H7孔且公称尺寸为f14mm的孔，其表面粗
7、糙度为6.3mm，摇臂左右两端的前后平面、右端的左右两侧面及开口槽，都是该零件的加工内容，具体见图2-1所示。2.3零件技术条件分析2.3.1表面精度总体看来摇臂的表面精度要求不是很高，整个零件的强度也不是很高。端面粗糙度是该零件要求最高的可达到3.2mm,f14mm的孔粗糙度为6.5mm，其余表面的粗糙度都是12.5mm。2.3.2表面间的位置精度在零件加工过程中f31H7的孔中线为加工f14mm孔中线表面间的位置精度基准，与f14mm孔要保持一定的垂直度，垂直度误差不得超过0.15mm。2.4零件图尺寸标注分析以及基准的确定2.4.1选择定位基准的原则（1）尽量选择零件上的设计基准作为定位
8、基准。（2）当零件的定位基准与设计基准不能重合，且加工面与其设计基准又不能在一次安装内同时加工时，应认真分析零件图纸，确定该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的公差范围，确保加工精度。（3）当在加工中心上无法同时完成包括设计基准在内的全部表面加工时，要考虑所选基准定位后，一次装夹能够完成全部关键精度部位的加工。（4）定位基准的选择要保证完成尽可能多的加工内容。（5）若批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准（对刀后，工件坐标系原点与定位基准间的尺寸为定值）重合。（6）必须多次安装时应遵循从基准统一原则。2.4.2摇臂定位基准的选择如零件图2
9、-1尺寸标注所示，中心线为工序基准，将摇臂左边f20H7的孔确定后，以后的工序中孔的位置，成型面的位置都是以大圆端面为工序基准确定的，而孔的深度，沿轴线的两切面等都是以轴线为设计基准的。以加工后工件的加工孔的定位尺寸为160.01mm、mm，被加工孔f14mm与f20H7孔需要保持位置关系。 2.5零件的工艺性分析零件中主要是孔的加工和平面的加工，通过以上对零件的分析，加工f14mm和f31H7孔时工件与夹具所产生的总重力超过了150N，宜采用摇臂钻床或立式钻床，由于该工件是中批量生产，则采用立式钻床；为提高生产效率，在加工平面f20H7的倒角及锥孔时，普通机床难以实现，宜采用用数控铣床或加工
10、中心进行铣削加工，并辅以专用夹具进行加工。3 加工工艺方案的确定3.1加工工艺方案的拟定由上面的零件结构分析可知：主要包括通孔、锥孔、倒角、平面、及开口槽。以已加工表面为定位基准面，再综合其他精度要求和一些细节问题可以初步确定如下二个方案：方案一：铣摇臂左端下平面铣左端上平面钻f20H7孔铣f20H7孔倒角铣左端上平面铣1：8的锥孔铣右端下平面铣右端上平面右末端左右两平面粗铣开口槽精铣开口槽钻f14mm中心孔钻f14mm孔。方案二：铣摇臂左右两端上端平面铣摇臂左右两端下平面铣1：8锥度钻f31H7中心孔扩f31H7孔粗镗f31H7孔精镗f31H7孔粗铣倒角精铣倒角粗铣右末端左右两平面精铣右末端
11、左右两平面粗铣开口槽精铣开口槽钻f14mm中心孔钻f14mm孔。3.2加工工艺方案的确定分析：在具有良好冷却系统的数控机床上，对于毛坯质量高、加工余量较小、加工精度要求不高或新产品试制等单件的零件，也可把粗、精加工合并进行，对于该零件，毛胚是铸造结构，平面几乎只有3mm左右的余量，所以在加工左右两端上下平面的时候，可把粗精加工放在一起；在零件开口槽、倒角、锥孔处，毛胚是封闭的，所以应在铣开口槽、倒角、锥度的时候，把粗精加工应划分成两道工序分别完成：钻削孔的时候，要先钻中心孔，以确定孔位置的准确性。方案一的具体分析如下：第一次装夹：铣左端下平面，使之成为铣左端上平面的定位基准面。刀具选择20mm
12、的端铣刀，在专用夹具上装夹，在数控铣床上加工。第二次装夹：以铣后的下平面为定位基准面，铣左端上平面，再钻f20H7孔，铣f20H7孔倒角。铣平面选用f20mm的端铣刀，钻孔采用f20mm麻花钻，倒角选用f12mm的立铣刀，用专用夹具装夹，为减少装卸次数在加工中心上加工。第三次装夹：铣右端下平面使之成为铣右端上平面的定位基准面。刀具选择f20mm的端铣刀，用专用夹具装夹，在数控铣床上加工。第四次装夹：以铣后的右端下面为定位基准面铣右端上平面。刀具选择f20mm的端铣刀，用专用夹具定位夹紧，在数控铣床上加工。第五次装夹：铣摇臂左端1：8锥孔，用f12mm的立铣刀，用专用夹具上定位夹紧，由于加工内容
13、单一，机床选用数控铣床。第六次装夹：铣右末端左右两个平面及开口槽，刀具选择f12mm的立铣刀和f6mm的立铣刀，在铣开口槽时要把粗精加工分开安排为两次工步，在专用夹具上装夹，为减少装夹次数，采取两次换刀，在加工中心上加工。第七次装夹：钻削钻f14mm孔的中心孔，选用A5mm的中心钻在专用夹具上定位装夹，机床选用立式钻床。第八次装夹：钻f14mm孔，选用f14mm的麻花钻在专用夹具上定位装夹。机床采用立式钻床。优点：遵循了先面后孔的原则，在一定程度上也能提高生产率。缺点：工序分布太散，没有必要先钻削的孔，再进行倒角，铣锥度，还有单独钻削的孔，定位更准确，同时加工的精度也更高方案二的具体分析：第一
14、次装夹：铣摇臂左右端上平面，使之成为铣左右两端下平面的定位基准面。刀具选择f20mm的端铣刀，在专用夹具上装夹，在数控铣床上加工。第二次装夹：以铣削后的上平面作为定位基准面，铣削摇臂左右端下平面，刀具选择f20mm的端铣刀；铣摇臂左端1：8锥孔，用f10mm的锥度铣刀；钻f31H7中心孔，扩f31H7孔，再粗镗f31H7孔，最后精镗f31H7孔，用的A5mm的中心钻、f20mm的扩孔钻f31mm的镗刀。在专用夹具上装夹，为减少装卸次数采取5次换刀，在加工中心上加工。第三次装夹：以摇臂左端下平面为定位基准面，铣C2的倒角，刀具选择f12mm的球头铣刀，在专用的夹具上定位装夹，由于加工内容单一，故
15、选择数控铣床进行加工。第四次装夹：铣右末端左右两个侧面及开口槽，刀具选择f12mm的立铣刀和f6mm的立铣刀。在专用夹具上装夹，为减少装夹次数，采取两次换刀，在加工中心上加工。第五次装夹：钻削钻f14mm孔的中心孔，选用A5mm的中心钻在专用夹具上定位装夹，机床选用立式钻床。第六次装夹：钻f14mm孔，选用f14mm的麻花钻在专用夹具上定位装夹。机床采用立式钻床。优点：（1）满足先面后孔的原则。（2）先钻中心孔在钻孔定位准确，能提高孔的加工精度。（3）基准先行，定位准确，提高了工作精度要求。（4）在方案一的基础上加工次序安排合理，工序集中，减少了装夹次数，也就减少了工件加工的工时，同时还可以少用几台数控设备，大大的降低了生产成本以及生产周期。综上所述，虽然两种方案都能加工出工件，但是综合比较后，方案二比方案一更合理，故选择方案二进行加工。3.3重要工序的分析（1）先铣摇臂左端前侧平面使之成为后续加工的定位基准面。（2）首先铣削f20H7的孔，使之成为后续铣削加工f31H7孔的基准孔，以保证
