1、1摘 要光杆零件是我本次设计的任务零件，本论文是围绕着光杆零件的加工工艺以及夹具进行设计编写以及排版。在整篇论文的编写主要是分为几个环节进行。整体是分为两大部分。两大部分是工艺加工方面和夹具设计方面。在工艺设计方面又可以分为多个部分。工艺规程设计首先是进行光杆零件的结构方面分析。然后通过分析光杆零件了解它的工艺方面。通过了解光杆零件的结构以及工艺分析可以得出选择制作工件毛坯的形式以及选择毛坯的材料等。然后制定加工工艺路线方案。采用挑选的办法进行挑选出合理的工艺路线进行加工。最后进行编写夹具部分的设计。制作的夹具要考虑加工精度、制作成本以及加工效率等方面。关键词：光杆零件、工艺、毛坯、夹具2目录
2、1. 绪论 .42. 加工工艺设计 .52.1 零件作用 .52.2 毛坯的制作 .52.3 定位基准的选择 .52.3.1 粗基准的选择 .62.3.2 精基准的选择 .62.4 工艺路线的制定 .62.4.1 工艺路线方案一 .62.4.2 工艺路线方案二 .72.4.3 两个方案的对比以及比较 .72.5 加工设备和工艺装备的选择 .82.6 确定切削用量及基本工时 .92.7 时间的确定 .143. 长键槽铣夹具设计 163.1 夹具简述 163.2 问题的提出 163.3 定位的选择 1733.4 夹紧的设计 173.5 切削力和夹紧力的计算 173.6 定位键和对刀装置的设计 19
3、3.7 夹具设计及操作简要说明 20总结 .21致谢 .22参考文献 .231. 绪论无论是古代还是如今，机械制造行业都是非常重要的一个部分。由于人们的不断追求，所以如今的机械越来越先进。但现在越来越多的机械行业发展已经给地球带来了极大的污染问题。所以本世纪的机械行业不但要做到追求更高质量、高效率的产品。也应注意环保问题。是本世纪追求的目标。要做到一个高效率、高质量的机械产品，那么需要的是根源部分，那就是车间的工艺加工。要确定好每一个工序和工步的加工情况，要做到每一个工步加工的粗糙度以及公差达到图纸的要求。在进行工艺设计时工艺上每一个步骤都应该做到非常地详细。但在这些基础上要根据实际的加工车间
4、以及车床进行出发。做到根据实际点出发进行指导加工的工艺流程。如今越来越多的先进加工设备，所以在设计的过程中考虑到要引进先进的设备。进行高效地加工。要想做到一个产品的这些要求，还少不了夹具的设计。机械行业在设计夹具的目的包括为了提高零件的精度，还能够提高生产效率，因为机械行业生产的零件往往都是大批量生产。特别是现代的机械生产，车间加工的产品都少不了夹具这个工艺装备。为了方便，制作的夹具用在机床上进行装备加工的夹具，我们统一称为机床夹具。如今对机械产品的需求非常的大，所以考虑加工的效率也是工艺中非常重要的部分。其中夹具对这些有直接的影响，所以夹具在机械行业参演的角色非常重要。本次我的课题设计是进行
5、工艺以及夹具两大部分设计。4由于个人的设计水平有限，所以在这个设计编写的过程中会存在一定的不足。待老师批阅以及改正。2. 加工工艺设计2.1 零件作用光杆零件的主要作用是起到连接的作用。而且还可以能够保证其他部件的安装正确位置。它可以直接影响到工作的精度，还有性能和寿命。所以光杆的加工表面精度非常重要。做到加工满足加工要求。如下所示为光杆零件图。其中有具体的尺寸、加工公差以及各个表面的粗糙度。如下所示为光杆零件图。图 1 光杆零件2.2 毛坯的制作光杆零件属于批量生产类型产品。所以在制作毛坯形式的方面要做到根据5这些要点进行。一个零件毛坯的材料正确选择，需要从很多方面去考虑。要根据光杆零件的结
6、构和工艺方面去选择，它们相结合。综合可以得出光杆零件的毛坯不用铸造的形式进行。那是因为要是选择铸造的形式，那么会使得成本增加等，这些从经济方面角度考虑不合理利用。所以本次的毛坯直接选择为棒棍。本次选择的棒棍材料它具有的性能为抗扭也抗拉等。强度适合。经济合理。而且能够达到零件批量生产的制作要求。所以选择的毛坯为棒棍。2.3 定位基准的选择加工的定位基准选择是工艺规程环节中最为重要的组成部分之一。反而，如果选择的定位基准不正确，严重还使得零件报废。影响加工效率的同时，还使得浪费了材料的制作成本。所以，加工一个工件要选择正确的的基准。这样有利于加工的精度和加工效率等。一般工件分为几个阶段的加工，所以
7、选择的基准也有不同，它主要是依据加工的特点以及工件的结构等方面进行挑选。分阶段加工一般是分为粗加工和精加工等过程，所以选择的基准也相应地分为粗基准的选择和精基准的选择。下面是基准选择的基本要求，要根据这些要求出发选择一个正确的定位基准进行加工。2.3.1 粗基准的选择粗基准的选择，这个选择也是比较重要的过程。它为后面的加工保留一定的加工余量供给加工。要选择粗基准那么需要根据零件的结构特点选择，一般挑选加工余量为最小的表面为粗基准面。一般挑选比较均匀、干净、整齐、等表面为粗基准。所以本次的光杆零件要根据这些要求进行选择粗基准，综得得出采用压紧的机构进行对光杆零件平面压紧处理。2.3.2 精基准的
8、选择根据接杆零件的工艺加工方面等因素进行挑选。挑选的精基准要满足一些要求，要做到基准重合原则。因为它们相结合不容易引起一些小误差。要做到基准统一原则。设计的基准尽量要做到统一，这样的目的是因为可以保证各个表面的参值统一。位置精度得到保证。要做到互为基准的原则。所以根据这些要点选择光杆零件的精基准。2.4 工艺路线的制定6制作一个合格的工艺路线，要根据多个方面进行对比考虑。首先要结合需要加工的光杆零件结构、形状以及工艺加工要求等等来设计工艺路线。把制作路线的费用成本降为最底进行，同时也能够提高加工效率的工艺路线。综合这些的要求把光杆零件的工艺路线设计为两条方案，见下。2.4.1 工艺路线方案一工
9、序 10：下料棒棍下料尺寸为521604mm工序 20：车车两端至 1602mm,然后打孔 A2工序 30：车 车外圆至 mm0.146工序 40：热进行工件热处理工序 50：车车两端面至图纸要求，打 A2.5工序 60：车车外圆至 mm42.05工序 70：磨磨外圆至图纸要求工序 80：铣铣键槽至图纸要求工序 90：检验检验是否符合要求工序 100：入库清洗，入库2.4.2 工艺路线方案二工序 10：下料棒棍下料尺寸为521604mm工序 20：热7进行工件热处理工序 30：车车两端至 1602mm,然后打孔 A2工序 40：车 车外圆至 mm0.146工序 50：车车两端面至图纸要求，打
10、A2.5工序 60：车车外圆至 mm42.05工序 70：磨磨外圆至图纸要求工序 80：铣铣键槽至图纸要求工序 90：检验检验是否符合要求工序 100：入库清洗，入库2.4.3 两个方案的对比以及比较上面制作了两个工艺加工方案。它们两者的加工工序都一样。都做到工序的集中。但它们也存在一定的区别。它们之间不同之处就是热处理工件的问题。在方案二中，工艺中先进行热处理工件然后再进行加工。这样的加工会使得无法满加工精度。所以考虑到这个要点那么选择方案一进行加工。能够使得光杆零件的加工精度达到要求。而且方案一也满足了提高加工效率和经济成本低的要求。所以本次的加工工艺规程选择方案一进行，如下是本次加工工艺
11、路线。工序 10：下料棒棍下料尺寸为521604mm工序 20：车车两端至 1602mm,然后打孔 A2工序 30：车 8车外圆至 mm0.146工序 40：热进行工件热处理工序 50：车车两端面至图纸要求，打 A2.5工序 60：车车外圆至 mm42.05工序 70：磨磨外圆至图纸要求工序 80：铣铣键槽至图纸要求工序 90：检验检验是否符合要求工序 100：入库清洗，入库2.5 加工设备和工艺装备的选择本次设计的工艺流程是用于加工光杆零件的批量生产。所以查阅文献得出每工序的加工设备和装备的最好机床、刀具、量具等情况。见下所示：工序 20：车两端至 1602mm,然后打孔 A2这工序所采用的
12、加工设备为 CA6140 车床，其加工装备的选择为 45YT15车刀、A2 中心钻以及卷尺。工序 30：车外圆至 mm0.146这工序所采用的加工设备为 CA6140 车床，其加工装备的选择为 45YT15车刀和 1250.02mm 游标卡尺。工序 50：车两端面至图纸要求，打 A2.5这工序所采用的加工设备为 CA6140 车床，其加工装备的选择为 45YT15车刀、A2 中心钻以及卷尺。工序 60：车外圆至 mm42.059这工序所采用的加工设备为 CA6140 车床，其加工装备的选择为 45YT15车刀和 1250.02mm 游标卡尺。工序 70：磨外圆至图纸要求这工序所采用的加工设备为
13、 M135，其加工装备的选择为磨刀以及 2550mm千分尺。工序 80：铣键槽至图纸要求这工序所采用的加工设备为 X63，其加工装备的选择为 YT1512012 硬质合金三面刃铣刀和 1250.02mm 游标卡尺、2m 卷尺。2.6 确定切削用量及基本工时工序 20：车两端至 1602mm,然后打孔 A2刀具选用：YT15 车刀机床选用：CA6140 机床提高查阅了解车床的结构方面情况，其中心高为 H=200，所以可以得出利用的刀杆的尺寸为 = 。刀具的其他参数在此不再列取。HBm2516切削深度 ：pa单边余量为 ，一次走刀完成。 3进给量 ：f刀杆尺寸为 ， ，直径为 400 之间的直径，
14、其进给量m1625pam410=0.51.0 。根据机床的参数取 =0.7 。frfr刀具磨钝标准：后刀面最大磨损量 5.1刀具耐用度：寿命 =Tmin60切削速度 ：V由于 ， ，所以切削速度 = 。pa4fr75. Vmin63切削速度的修正系数为 =1.0， =0.112， 0.8， =1.0， =1.01isvK0.1TvKv10= tVvK=63 00.184.920.1min48所以机床转速的计算为： = = =120 nDVc10127ir依据 CA6140 车床参数取：=1250mir进而得出实际切削速度 ：cV= = cV10cDn01257min得出最终的切削用量是：=3.
15、75 ， = ， = = ， =pamfr7. i125rsr08.Vmin50计算加工基本工时：nflt由切削用量手册表 1 得出：= =mt7.01258in46工序 30：车外圆至 mm0.1刀具选用：车刀（YT15 硬质合金）机床选用：CA6140 机床提高查阅了解车床的结构方面情况，选用的车刀的各项参数为：， = 。00128,9rk， r5,0,.5serm确定背吃刀量：= =0.75mmpa5.确定进给量：取 0.3/fmr11车刀磨钝标准：最大磨损量为 0.4mm车刀耐用度：寿命 T=30min切削速度：因为 ， ，所以切削速度 =117m/min。1.4pam0.38/fr修
16、正系数： ，其余均为 1，所以得出：,15rKvTvkV=1170.811.15=110.4m/min所以机床转速的计算为： =178r/min5.164.390d10vn依据 CA6140 车床参数取：n=1134r/min=3.08r/s进而得出实际切削速度 ：cV=1.56m/scV得出最终的切削用量是：=0.75mm ,pam/r3.0f3.08r/s=14r/in13.6m/in=.5/s v计算加工基本工时：=52s8.6241jT工序 50：车两端面至图纸要求，打 A2.5刀具选用：可转位车刀机床选用：CA6140 机床提高查阅了解车床的结构方面情况，其中心高为 H=200，所以
17、可以得出利用的刀杆的尺寸为 = 。刀具的其他参数在此不再列取。HBm2516切削深度 ：pa单边余量为 ，一次走刀完成。 3进给量 ：f12刀杆尺寸为 ， ，直径为 400 之间的直径，其进给量m1625pam410=0.51.0 。根据机床的参数取 =0.7 。frfr刀具磨钝标准：后刀面最大磨损量 5.1刀具耐用度：寿命 =Tmin60切削速度 ：V由于 ， ，所以切削速度 = 。pa4fr75. Vmin63切削速度的修正系数为 =1.0， =0.112， 0.8， =1.0， =1.01isvK0.1TvKv= tVvK=63 0.184.092.0min48所以机床转速的计算为： =
18、 = =120 nDVc10127ir依据 CA6140 车床参数取：=1250mir进而得出实际切削速度 ：cV= = cV10cDn01257min得出最终的切削用量是：=3.75 ， = ， = = ， =pamfr7. i125rsr08.Vmin50计算加工基本工时：nflt由切削用量手册表 1 得出：= =mt7.01258in46工序 60：车外圆至 mm2.0513选用的机床设备：车床 CA6140刀具：YT15 车刀切削深度 ：pa= =0.25mmp25.0确定进给量：f=0.15mm/r确定切削速度：v= 1.4=230.77mm/min9.015.2.0692. 所以机
19、床转速的计算为： =1837.3r/min47.31n依据机床床参数取： n=1400r/min进而得出实际切削速度： v=4.118m/s工序 80：铣键槽至图纸要求本工序采用的刀具为：高速钢三面刃铣刀。刀具的各项值为 D=80mm， Z=10，L=14mm。查表可以得出：取进给量 、切削的速度值取 、切0.2/famz28/minV削的深度 。7pam计算机床主轴的转速值 为： ，n10281.46/i3.Vrd安照机床的实际情况出发取 95/inr而实际的铣削速度值则为： =288m/min .4950./106Dvms计算基本工时。根据毛坯的尺寸可以得出切削长度 ： ， l9设刀具切入
20、的长度值为 ：42mm1l14设刀具切出的长度值为 ：取2lm本加工的工序走刀次数为 1得出机动的时间 ：1jt2904.587injmlf2.7 时间的确定要做到合理的时间定额，可以使生产率提高。也是比较重要的一部分。在进行工件加工的时候，不仅仅是设备以及工艺装备这些加工需要时间，实际的加工时间还应该包括在整个设计过程中所需要消耗的时间。这些时间包括各个方面的使用时间。这些时间的消耗包括如下所示，整个工件的时间定额的组成有：（1）基本时间。操作过程中改变工件的尺寸。包括在刀具的磨、然后加入、切削、切出等这些消耗的时间算为基本时间。（2）辅助时间。在操作过程中，为了完成工序，进行一些需要辅助工
21、件装配等所浪费的时间总和就是辅助时间，它包括卸工件、装工件、停止机床操作、测量工件的尺寸等所消耗的时间就是所说的辅助时间。（3）工作地点服务时间。就是说工人在操作的时候，需要时间去做刀具调整、更换、收拾一些工具和清理等所消耗的时间。（4）人工休息时间。就是在一天上班时间段里，工人需要中途休息。恢复体力再接着去上班，这段时间里是人工休息时间。（5）终结整理时间。就是完成加工工件需要整理而消耗的时间段。以上都是基本时间的计算和考虑，它们这些时间的总和就是整个工作操作的消耗时间量。153.长键槽铣夹具设计3.1 夹 具 概 述夹 具 的 设 计 就 是 满 足 加 工 的 要 求 。 根 据 加 工
22、 要 求 的 不 同 选 用 的 夹 具 就 不同 。 夹 具 可 以 分 为 两 种 ， 它 们 为 通 用 夹 具 和 专 用 夹 具 。 通 用 夹 具 就 是 可 以 通用 于 不 同 工 步 进 行 工 件 的 加 工 。 适 合 于 一 般 的 加 工 。 专 用 夹 具 是 针 对 于 某 个工 步 做 出 对 应 的 夹 具 。 只 能 用 于 某 一 工 步 。 做 出 它 的 相 应 夹 具 也 是 为 了 提 高加 工 精 度 和 加 工 效 率 。 即 为 专 用 夹 具 。 如 下 为 本 次 的 专 用 夹 具 设 计 总 装 配 图 。图 2 长 键 槽 铣 夹
23、具 总 装 配 图3.2 问题的提出 光杆零件是轻小型，它的生产类型为大批量生产。为了能够在加工光杆零件的过程中能够提高生产效率以及降低人力。保证零件的加工质量等问题，所16以需要设计光杆零件工序的加工专用夹具。本次指导老师安排我的毕业设计课题为光杆加工工艺及长键槽铣夹具设计。在选择制作夹具方面安排到的是铣槽加工夹具设计。这个工序的图纸要求精度没有很高。所以本次的设计过程要做到重点考虑两个部分。即加工的效率以及制作夹具的成本。3.3 定位的选择工 件 的 定 位 ， 这 个 过 程 就 是 为 了 在 加 工 时 候 能 够 保 证 工 件 表 面 的 精 度 和一 些 技 术 要 求 。 所
24、以选择定位这个环节一定要根据光杆的图纸要求、技术要求方面出发。要首先保证加工出来的光杆零件精度要求。合理地进行选择加工的定位基准。由上面开始分析本工序没有很高的加工精度要求，而且也没有存在和其他工件那样的平行度以及垂直度要求。所以定位设计要做到简单化，从提高加工效率以及制作成本方面出发。使得设计的定位装置越简单越好，因为考虑后期加工的维修以及改进。降低人工操作。3.4 夹紧的设计进行加工的时候，把光杆工件和夹具安装在机床上进行加工。那么需要把它们固定在上面，做到这些因素那就需要设计夹紧的机构。工件在加工的进行时，会因为机床的运动而转动。如果设计不合理，那么会使得光杆工件随着加工的进行会产生震动
25、或者飞出等危险情况。即影响加工操作的效率又威胁人身安全。所以，为了防止这些情况的发生，那么应设计一套合理的夹紧机构。设计夹紧机构重点是考虑三个要素，即大小、方向和作用点。夹紧设计要围绕这三点进行设计。制作的夹紧机构考虑如下这些，要做到这些才算是一个合理的夹紧机构。3.5 切削力和夹紧力的计算刀具：采用槽铣刀机床：立式铣床（1）切削力的计算由文献3得出切削力公式为：17FVzwqueyXpFndafC0查表得修正系数 .1vk30FC83.Fq0.1FXz=24 65.y.uPaFw代入上式，可以计算出 F=889.4N 因为在进行加工工件时，工件会受到其他力的作用。所以计算的切削力要把安全计算
26、考虑上来，乘以安全系数。其中安全系数 K= 4321K其中： 为基本安全系数 1.5为加工性质系数 1.12为刀具钝化系数 1.13K为断续切削系数 1.14所以可以计算出 NF7.15（2）夹紧力的计算夹紧螺钉夹紧机：由 KfN21其中 f 为摩擦系数，取 25.01fF= +G G 为工件自重zPNfFN4.35121夹紧螺钉：直径 d=10mmMPaB06MPaBs4801螺钉疲劳极限：B923.2.118极限应力幅： MPakma76.51li 许用应力幅： aSa3.17lim螺钉的许用切应力为 ss=3.54 取s=4得 MPa120满足要求8.24cHdFPaNc153.2经过上
27、面夹紧力以及切削力的计算分析，可以得出夹具满足要求。可以使用。3.6 定位键和对刀装置的设计为了调整和确定夹具相对于机床的位置及工件相对于刀具的位置，铣床夹具应设置定位键和对刀装置。(1)定向键定位键的设计是安装于夹具的底面槽中，一般在夹具中进行设计不是单一一个定位键。为了定向的精度得到高，那么夹具的底面设计的定向键为两个，它们要保持一定的位置距离。因为保持一定的位置距离会使得定向的精度得到相应的提高。定位键的一般作用是使得夹具固定于机床上进行加工。但除了这些之外，它还可以相应地可以承受切削力，减轻夹具中螺铨的负荷。从而增强夹具在加工过程中的稳定性。所以，一般设计夹具都应该装有定位键。(2)对
28、刀装置这种装置它可以使得加工需要的刀具在其定位元件的准确位置，进行加工。设计对刀装置的结构形式主要是取决于加工的工件的结构形状。19(3)其他元件或装置这些元件或者装置主要是相对一些特殊或者需要的夹具而设计。还有的夹具为了能够更快更准地安装夹具而设置一些预定位装置。这样的设计可以能够使得夹具装卸方便。还有的夹具设计得比较大型，所以制作一些相应的元件如吊装元件等。3.7 夹具设计及操作简要说明本次铣槽设计夹具的重要因素就是提高生产率，设计的夹具要做到其结构简单，便于加工操作。而且制作的成本要降低。做出一个性价比相对比较高的夹具。本序的夹具设计主要是用于铣槽加工。在这次工序的夹具设计方面，选择 V
29、 型块进行夹紧工件来加工。因为切削余量不大，所以相应切削力很小。夹紧采用手动的方式即可完成要求。另外，本次设计的夹具进行设计定位销。选作的是可换定位销。当加工时夹具会在加工过程中出现磨损或者出现制造误差，这样会影响到定位以及夹紧的可靠。所以设计定位销，这样会随时根据实际情况进行相应的调整。20总结这次的任务课题是连杆。完成任务的过程中，不但在其中巩固了知识。而且也让我知道实践也是非常重要的一部分。理论固然重要，但要把它好好利用到实践中。否则就是纸上谈兵。做到知识和实践相结合。学会把握好相关设计的知识，设计的技术、步骤、过程、计算、测量等方面的要领。只有做到这些知识和实践相结合，才能更好地完成本
30、次的毕业设计任务。在这其中，我利用到了在校期间积累的设计知识，和通过查阅相关的资料、手册、和机械课本等。并利用 AutoCAD 等相关制图软件来实践完成设计任务。综合利用它们来工作，这样不但精准，而且保证了效率方面。这个过程即充实又是一个非常值得回味的过程。通过这段时间的学习和实践，巩固了这几年的知识，同时也是这几年努力的考核。我将要踏入社会工作，这次的一个大考核给了我打下良好的基础。21致谢通过绘制零件图以及夹具体，制作工艺卡以及工序卡，论文的编写以及排版。毕业任务可以说得到了完成。回想起刚开始接到这个课题的时候，很是迷茫。幸好在老师与同学们的悉心讲解下才一步一步地完成我的毕业设计。从这次的
31、毕业设计中，我深深地从老师与同学们身上学到很多可贵的精神，让我更加明白了自己的还存在哪些不足。并同时还要多学习与自己专业相关的知识，让自己能力得到更大的提升，以便更加适应社会发展的需求。所以，本次得到了任务的完成。与老师和同学们的帮助都离不开。非常感谢大家的帮忙。22参考文献1王先逵 .机械制造工艺学M. 北京：机械工业出版社，2006.2崇凯 .机械制造技术基础课程设计指南M.北京：化学工业出版社，2006.3邹青 .机械制造技术基础课程设计指导教程M.北京：机械工业出版社，2004.4孙丽媛 .机械制造工艺及专用夹具设计指导M.北京：冶金工业出版社，2007.5郭克希 .机械制图 .机械类、近机类M. 北京：机械工业出版社，2004.6徐学林 .互换性与测量技术基础M. 长沙：湖南大学出版社，2007.7吴宗泽 ,罗圣国 .机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社，2006.
