上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计

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上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计摘要箱体零件是一种典型零件，其加工工艺规程和工装设计具有典型性。该箱体零件结构复杂，零件毛坯采用铸造成形。在加工过程中，采用先面后孔的加工路线，以保证工件的定位基准统一、准确。为了消除切削力、夹紧力、切削热和因粗加工所造成的内应力对加工精度的影响，整个工艺过程分为粗、精两个阶段。通过被加工零件的分析完成了机械加工工艺的设计及各加工工序机动时间的计算。根据箱体零件的结构及其功能，运用定位夹紧的知识完成了夹具设计。关键词箱体，工艺，夹具ABSTRACTThisboxmachineelementistypical,themanufacturingprocessandtoolingdesignofitistypical.Thestructureofthisboxmachineelementiscomplicated,themachineelement’sblankadoptcastingshape.Intheprocessofmanufacture,inordertoensureth-elocationdatumaccurateandunity,Iadoptthemanufacturinglinefromfacetohole.Inordertoclearawaytheinfluenceformachiningaccurateofinternalstress,cuttingforce,clampingforce,heatincuttingfromcoarsemanufacturing,thewholemanufacturingpro-cessismadeof6

1上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计coarseandaccuratemanufacturing.Partswereprocessedthroughthea-nalysisofthecompletemachiningprocessdesignandthemanufacturingprocessesformobiletimecalculations.Accordingtotheboxcomponentsandthefunctionandstructu-re,theuseoftheknowledgepositioningclampcompletedthefixturedesign.KeywordsBoxmachine，Processing，Jig6

2上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计目录1上旁承体的材料分析12上旁承体的零件分析22.1零件图22.2零件的技术要求22.3零件的尺寸、精度分析22.4零件的作用23上旁承体的加工工艺分析33.1确定毛坯的制造形式33.2主要表面加工方法的选择33.3拟定工艺过程的原则34上旁承体加工工艺设计54.1基准面的选择54.1.1精基准的选择54.1.2粗基准的选择54.2表面加工方法的确定64.3加工顺序的安排64.3.1机械加工工序64.3.2热处理工序64.3.3辅助工序74.4加工工艺路线76

3上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计4.5.1底面加工余量毛坯尺寸74.5.2上端面加工余量及毛坯尺寸74.5.3基座上表面加工余量及毛坯尺寸84.5.4568尺寸加工余量及毛坯尺寸84.5.5侧面槽加工余量84.7测算加工过程中各道工步的切削力或切削扭矩84.7.1刀具和机床的选择84.7.2底面切削力的计算94.7.3凸台端面切削力的计算104.7.4侧面切削力的计算124.7.5侧面槽切削力的计算134.7.6基座上表面的切削力计算154.7.7加工Φ10.5孔切削扭矩计算164.7.8加工4×Φ16.5孔切削扭矩计算164.7.9加工6×Φ16孔切削扭矩计算174.7.10加工2×Φ40孔切削扭矩计算174.8分析加工过程中的切削热的分布，设置削除热应力的方法185编制加工工艺过程，形成标准的工艺卡和工序卡195.1计算工时195.1.1加工底面195.1.2加工凸台端面195.1.3加工侧面206

4上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计5.1.4加工侧面槽215.1.5加工基座上表面225.1.6加工Φ10.5孔235.1.7加工4×Φ16.5孔235.1.8加工6×Φ16孔235.1.9加工2×Φ40孔246.1选择定位方案，确定定位机构256.2分析定位方案的合理性256.3定位元件设计256.4计算定位误差276.5确定夹紧机构276.6夹紧元件设计276.7对刀装置286.8夹具体286.9夹具装配图297小结308致谢31参考文献326

5上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计6

6上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计1上旁承体的材料分析上旁承体是JY轨道车上的一个重要零件，材料选用ZG230-450，材料技术要如下：碳素铸钢ZG230-450物理性能(15)临界温度℃AC1AC3Ar1Ar3735840680824线膨胀系数α×10620～100℃20～200℃20～300℃20～400℃20～500℃20～600℃11.512.913.013.213.513.8导热系数λ100℃200℃300℃400℃500℃600℃50.748.642.335.6比热C100℃200℃400℃600℃469481523569弹性模量20℃100℃200℃300℃400℃500℃EGPa211.7206.7201.3196.4187.7178.8GGPa82.681.078.576.072.468.9密度kg/m37830冶炼一般用电炉冶炼，冶炼容易掌握。43

7上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计工艺性能铸造铸造性能较好，熔点较高，实际流动性较差，易氧化，铸造缩尺约1.5%～2.0%，凝固收缩约4.2%，浇注温度约1500～1550℃。焊接焊接性良好，用E5015（E7015）、E5016（E7016）等焊条，焊前不预热或100～150℃低温预热，焊后去应力处理。冷加工被切削性能尚可。备注相对上限每减少0.01%的碳，允许增加0.04%的Mn，但Mn含量最高至1.20%。2上旁承体的零件分析2.1零件图43

8上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计图2.1上旁承体零件图2.2零件的技术要求（1）零件应满足TB/T1464-91；（2）时效处理；（3）去尖角毛刺；（4）未注尺寸公差IT14级。2.3零件的尺寸、精度分析底面粗糙度值3.2，可通过粗铣—精铣得到；底面平面度公差为0.12，粗铣后通过人工时效再精铣可保证这个精度。凸台端面粗糙度值6.3，但它以底面为基准有平行度公差为0.03，所以也要通过粗铣—精铣得到。2×Φ40孔以底面为基准有垂直度公差，所以加工时以底面为基准可保证基准不重合误差为0，从而可保证这一垂直精度。2.4零件的作用旁承体在轨道车上起着支撑车体的作用，旁承体能很好地满足铁路货车提速需要。3上旁承体的加工工艺分析3.1确定毛坯的制造形式43

9上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计零件材料为ZG230-450。考虑零件在轨道车运行过程中要承受的载荷较大,为增强零件的强度和冲击韧度，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。该零件的轮廓尺寸不大,且生产类型为大批量的生产,为提高生产率和铸件的精度,宜采用铸造方法制造毛坯。3.2主要表面加工方法的选择零件的的主要表面有平面和轴孔。主要平面的加工，对于中、小件，一般在牛头刨床或普通铣床上进行。对于大件，一般在龙门刨床或龙门铣床上进行。刨削的刀具结构简单，机床成本低，调整方便，但生产率低；在大批、大量生产时，多采用铣削；当生产批量大且精度又较高时可采用磨削。单件小批生产精度较高的平面时，除一些高精度的箱体仍需手工刮研外，一般采用宽刃精刨。当生产批量较大或为保证平面间的相互位置精度，可采用组合铣削和组合磨削，箱体零件支承孔的加工，对于直径小于φ50mm的孔，一般不铸出，可采用钻－扩(或半精镗)－铰(或精镗)的方案。对于已铸出的孔，可采用粗镗－半精镗－精镗(用浮动镗刀片)的方案。对于箱体上的高精度孔，最后精加工工序也可采用珩磨、滚压等工艺方法。这次的上旁承体零件的加工主要采用铣、钻、铰的加工方法。3.3拟定工艺过程的原则　　(1)先面后孔的加工顺序　　箱体主要是由平面和孔组成，这也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱体加工的一般规律。因为主要平面是底面和凸台端面，先加工主要平面后加工孔，使定位基准与设计基准和装配基准重合，从而消除因基准不重合而引起的误差。另外，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，这样，可为孔的加工提供稳定可靠的定位基准，并且加工平面时切去了铸件的硬皮和凹凸不平，对后序孔的加工有利，可减少钻头引偏和崩刃现象，对刀调整也比较方便。43

10上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计　　(2)粗精加工分阶段进行粗、精加工分开的原则：对于刚性差、批量较大、要求精度较高的箱体，一般要粗、精加工分开进行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工。这样，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热、夹紧力对加工精度的影响，并且有利于合理地选用设备等。粗、精加工分开进行，会使机床，夹具的数量及工件安装次数增加，而使成本提高，所以对单件、小批生产、精度要求不高的箱体，常常将粗、精加工合并在一道工序进行，但必须采取相应措施，以减少加工过程中的变形。例如粗加工后松开工件，让工件充分冷却，然后用较小的夹紧力、以较小的切削用量，多次走刀进行精加工。(3)合理地安排热处理工序为了消除铸造后铸件中的内应力，在毛坯铸造后安排一次人工时效处理，有时甚至在半精加工之后还要安排一次时效处理，以便消除残留的铸造内应力和切削加工时产生的内应力。对于特别精密的箱体，在机械加工过程中还应安排较长时间的自然时效（如坐标镗床主轴箱箱体）。箱体人工时效的方法，除加热保温外，也可采用振动时效。43

11上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计43

12上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计4上旁承体加工工艺设计4.1基准面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准有粗基准和精基准之分。通常先确定精基准然后确定粗基准。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。4.1.1精基准的选择（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基准不重合误差。（2）基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免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，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用中心孔作为定位基准。车削、磨削都以中心孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多数表面，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）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：凸台端面相对底面有平行度公差，两者互为基准进行加工可保证这一精度。根据零件的技术要求和装配要求选择上旁承体的底面A作为精基准。零件上的很多表面都是可以采用它们作为精基准进行加工，即遵循“基准统一”43

13上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计的原则。选择基准定位加工孔φ40mm。实现设计基准和工艺基准的重合，保证被加工孔的垂直度要求。选择底面作为精基准加工凸台端面，保证凸台端面、底面的平行度要求。4.1.2粗基准的选择选择粗基准时，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、位置符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。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基准。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择凸台端面作为粗基准，加工零件的的底面，再以底面作为精基准加工凸台端面。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。（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，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。（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。作为粗基准的表面平整，没有飞边毛刺或其他表面缺欠。43

14上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计上旁承体选用凸台端面做粗基准加工底面可以为后续工序准备精基准。4.2表面加工方法的确定根据上旁承体零件图上各个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件表面的加工方法如下:加工表面加工精度等级表面粗糙度Ra加工和方案加工刀具底面IT143.2粗铣—精铣面铣刀凸台端面端面IT156.3粗铣—精铣面铣刀基座上表面IT1412.5粗铣面铣刀两侧面槽底面IT143.2粗铣—精铣面铣刀两侧面槽内表面IT146.3粗铣—精铣面铣刀568尺寸IT146.3粗铣—精铣面铣刀2×Φ40孔IT76.3钻—铰麻花钻，直柄机用铰刀Φ10.5孔12.5钻麻花钻43

15上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计IT146×Φ16孔IT103.2钻—铰麻花钻，直柄机用铰刀4×Φ16.5孔IT1412.5钻麻花钻4.3加工顺序的安排4.3.1机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”的原则，首先加工精基准——底面；（2）遵循“先粗后精”的原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；（3）遵循“先主后次”的原则，先加工主要表面——凸台端面、底面和2×Φ40孔，后加工次要表面——侧面槽和其余的孔。（5）遵循“先面后孔”的原则，先加工端面、侧面槽，再加工孔。4.3.2热处理工序铸造成型后进行人工时效，粗加工后再进行时效。4.3.3辅助工序加工孔之前，安排划线找正工序；精加工后，安排去毛刺清洗和检验工序。4.4加工工艺路线工序号工序内容定位基准加工机床01043

16上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计铸造：按毛坯图尺寸铸造成型020检验：（1）外形（2)内部探伤检查030热处理040粗铣底面凸台端面X53T050粗铣凸台端面底面X53T060粗铣基座上表面底面、凸台外圆面X53T070划线080钻、铰2×Φ40孔凸台外圆面、底面Z550090钻、铰6×Φ16孔凸台外圆面、底面Z550100钻Φ10.5孔凸台端面、侧面Z550110粗铣568尺寸底面、2×Φ40孔X62120粗铣侧面槽底面、2×Φ40孔X62130人工时效140精铣凸台端面底面X53T43

17上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计150精铣底面凸台端面160精铣568尺寸底面、2×Φ40孔X62170精铣侧面槽底面、2×Φ40孔X62180钻4×Φ16.5孔底面、2×Φ40孔T616190钳：倒角去毛刺200检验210入库：清洗，涂防锈油4.5加工余量，毛坯尺寸的确定4.5.1底面加工余量毛坯尺寸查参考文献[1]表2.2-4得总加工余量为3.5mm，查参考文献[2]表5-93表得粗加工余量为2mm，精加工余量为1.5mm，毛坯尺寸为90+3.5=93.5mm。4.5.2上端面加工余量及毛坯尺寸查参考文献[1]表2.2-4得总加工余量为3.5mm，查参考文献[2]表5-93得粗加工余量为2mm，精加工余量为1.5mm，毛坯尺寸50+3.5+3.5=57mm。4.5.3基座上表面加工余量及毛坯尺寸查参考文献[1]表2.2-4得总加工余量为3.5mm，查参考文献[2]表5-93得粗加工余量为2mm，精加工余量为1.5mm，毛坯尺寸为15+3.5+3.5=22mm。43

18上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计4.5.4568尺寸加工余量及毛坯尺寸查参考文献[1]表2.2-4得单侧工余量为7mm，查参考文献[2]表5-93得粗加工走刀两次，每次余量为3mm，精加工余量为1mm，毛坯尺寸为568+（3+3+1）×2=582mm。4.5.5侧面槽加工余量查参考文献[1]表5-93得粗加工余量为3mm，精加工余量2mm。4.6零件毛坯图图4.1上旁承体毛坯图4.7测算加工过程中各道工步的切削力或切削扭矩4.7.1刀具和机床的选择查参考文献[4]表4.2-14和4.2-35选择机床如下表：机床型号工作台面积（长×宽）（mm）最大行程（mm）主轴转速（r/min）工作台进给量（铣床mm/min）（钻床mm/r）纵向最大行程横向最大行程43

19上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计（手动/机动）（手动/机动）X53T2000×4251260/1250410/40018~1400纵向：10~1250横向：10~1250升降：2.5~315X621250×320700/680255/24030~1500纵向：23.5~1180横向：23.5~1180升降：7.8~393Z5501000×60032532~14000.12~2.64T616900×70090075013~11600.026~4.5查参考文献[3]表4.113、表5-29和表5-34选择刀具如下表：刀具名称直径(mm)齿数YT15硬质合金面铣刀2001043

20上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计YT15硬质合金面铣刀1256高速钢面铣刀4012麻花钻10.5麻花钻16.5麻花钻15麻花钻38机用铰刀16机用铰刀404.7.2底面切削力的计算由于表面要求精度较高，所以分两次进行加工，刀具用d=200的面铣刀（1）粗铣查参考文献[3]表4.113确定切削三要素背吃刀量=2mm；每齿进给=0.18mm；铣削速度=112m/min由公式=可求得=178.3r/min查参考文献[1]表4.2-36选取=180r/min,则得到实际铣削速度为=113m/min，计算铣削力的公式：=9.81×789.31.10.75-1.3-0.2查参考文献[3]表7-25得=200mm，由公式=()43

21上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计=450MPa，则=7，代入数据求得铣削力=40334N查参考文献[3]表7-24得进给力=0.3=12100N横向进给力=0.9=36300N垂直进给力=0.5=20167N所以总粗铣削力为==43252.8N（2）精铣查参考文献[3]表4.113确定切削三要素背吃刀量=1.5mm；每齿进=0.1mm；铣削速度=141m/min由公式=可求得=225r/min查参考文献[1]表4.2-36选取=224r/min,则得到实际铣削速度为=140.7m/min，计算铣削力的公式：=9.81×789.31.10.75-1.3-0.2查参考文献[3]表7-25得=200mm，由公式=()=450MPa，则=7，代入数据求得铣削力=16979.4N查参考文献[3]表7-24得进给力=0.3=5093N横向进给力=0.9=15279N43

22上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计垂直进给力=0.5=8488.2N所以总精铣削力为==18205.4N4.7.3凸台端面切削力的计算由于表面要求精度较高，所以分两次进行加工，刀具用d=125mm的面铣刀（1）粗铣查参考文献[3]表4.113确定切削三要素背吃刀量=2mm；每齿进给量=0.18mm；铣削速度=119m/min由公式=可求得=303r/min查参考文献[1]表4.2-36选取=280r/min,则得到实际铣削速度为=110m/min，计算铣削力的公式：=9.81×789.31.10.75-1.3-0.2查参考文献[3]表7-25得=125mm，由公式=()=450MPa，则=7，代入数据求得铣削力=22173.3N查参考文献[3]表7-24得进给力=0.3=6652N横向进给力=0.9=19956N垂直进给力=0.5=11086.7N43

23上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计所以总粗铣削力为==23778.3N（2）精铣查参考文献[3]表4.113确定切削三要素背吃刀量=1.5mm；每齿进给量=0.07mm；铣削速度=173m/min由公式=可求得=440.5r/min查参考文献[1]表4.2-36选取=450r/min,则得到实际铣削速度为=176.7m/min，铣削力计算公式：=9.81×789.31.10.75-1.3-0.2查参考文献[3]表7-25得=125mm，由公式=()=450MPa，则=7，代入数据求得铣削力=7448.2N查参考文献[3]表7-24得进给力=0.3=2234.5N横向进给力=0.9=6703.4N垂直进给力=0.5=3724.1N所以总精铣削力为==7987.3N4.7.4侧面切削力的计算由于表面要求精度较高，所以分两次进行加工，刀具用d=40mm的面铣刀43

24上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计（1）粗铣查参考文献[3]表4.113确定切削三要素背吃刀量=3mm；每齿进给量=0.08mm；铣削速度=44.9m/min由公式=可求得=357r/min查参考文献[1]表4.2-36选取=355r/min,则得到实际铣削速度为=44.6m/min，铣削力计算公式：=9.81×78.81.10.8-1.1查参考文献[3]表7-25得=40mm，由公式=()=450MPa，则=7，代入数据求得铣削力F=24446N查参考文献[3]表7-24得进给力=0.3=7333.9N横向进给力=0.9=22001.6N垂直进给力=0.5=12223N所以总粗铣削力为==26215.6N（2）精铣查参考文献[3]表4.113确定切削三要素背吃刀量=1mm；每齿进给量=0.03mm；铣削速度=54.6m/min由公式43

25上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计=可求得=434.5r/min查参考文献[1]表4.2-36选取=450r/min,则得到实际铣削速度为=56.5m/min，铣削力计算公式:=9.81×78.81.10.8-1.1查参考文献[3]表7-25得=40mm，由公式=()=450MPa，则=7，代入数据求得铣削力=3928N查参考文献[3]表7-24得进给力=0.3=1178.4N横向进给力=0.9=3535.2N垂直进给力=0.5=1964N所以总精铣削力为==4212.3N4.7.5侧面槽切削力的计算由于表面要求精度较高，所以分两次进行加工，刀具用d=40mm的面铣刀（1）粗铣查参考文献[3]表4.113确定切削三要素背吃刀量=3mm；每齿进给量=0.08mm；铣削速度=44.9m/min由公式=43

26上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计可求得=357r/min查参考文献[1]表4.2-36选取=355r/min,则得到实际铣削速度为=44.6m/min，铣削力计算公式：=9.81×78.81.10.8-1.1查参考文献[3]表7-25得=40mm，由公式=()=450MPa，则=7，代入数据求得铣削力F=24446N查参考文献[3]表7-24得进给力=0.3=7333.9N横向进给力=0.9=22001.6N垂直进给力=0.5=12223N所以总粗铣削力为==26215.6N（2）精铣查参考文献[3]表4.113确定切削三要素背吃刀量=2mm；每齿进给量=0.03mm；铣削速度=54.6m/min由公式=可求得=434.5r/min查参考文献[1]表4.2-36选取=450r/min,则得到实际铣削速度为=56.5m/min，铣削力计算公式：43

27上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计=9.81×78.81.10.8-1.1查参考文献[3]表7-25得=40mm，由公式=()=450MPa，则=7，代入数据求得铣削力=7588.4N查参考文献[3]表7-24得进给力=0.3=2276.5N横向进给力=0.9=6830N垂直进给力=0.5=3794.2N所以总精铣削力为==8138N4.7.6基座上表面的切削力计算由于表面要求精度较高，所以分两次进行加工，刀具用d=125mm的面铣刀（1）粗铣查参考文献[3]表4.113确定切削三要素背吃刀量=2mm；每齿进给量=0.18mm；铣削速度=119m/min由公式=可求得=303r/min查参考文献[1]表4.2-36选取=280r/min,则得到实际铣削速度为=110m/min，计算铣削力的公式：=9.81×789.31.10.75-1.3-0.243

28上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计查参考文献[3]表7-25得=125mm，由公式=()=450MPa，则=7，代入数据求得铣削力=22173.3N查参考文献[3]表7-24得进给力=0.3=6652N横向进给力=0.9=19956N垂直进给力=0.5=11086.7N所以总粗铣削力为==23778.3N（2）精铣查参考文献[3]表4.113确定切削三要素：背吃刀量=1.5mm；每齿进给量=0.07mm；铣削速度=173m/min由公式=可求得=440.5r/min查参考文献[1]表4.2-36选取=450r/min,则得到实际铣削速度为=176.7m/min，铣削力计算公式：=9.81×789.31.10.75-1.3-0.2查参考文献[3]表7-25得=125mm，由公式=()=450MPa，则=7，代入数据求得铣削力=7448.2N查参考文献[3]表7-24得进给力=0.3=2234.5N43

29上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计横向进给力=0.9=6703.4N垂直进给力=0.5=3724.1N所以总精铣削力为==7987.3N4.7.7加工Φ10.5孔切削扭矩计算查参考文献[3]表4.124确定切削三要素背吃刀量=5.25mm；每齿进给量=0.12mm；切削速度=38m/min由公式=可求得=1153r/min查参考文献[1]表4.2-15选取=996r/min,则得到实际铣削速度为=33m/min，钻削扭矩计算公式：=5.8720.7代入数据得=5590N·m4.7.8加工4×Φ16.5孔切削扭矩计算查参考文献[3]表4.124确定切削三要素背吃刀量=8.25mm；每齿进给量=0.18mm；切削速度=39m/min由公式=可求得=753r/min查参考文献[1]表4.2-15选取=735r/min,则得到实际铣削速度为43

30上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计=38m/min，钻削扭矩计算公式：=5.8720.7代入数据得=20707.5N·m4.7.9加工6×Φ16孔切削扭矩计算由于表面要求精度较高，所以分两次进行加工（1）钻查参考文献[3]表4.124确定切削三要素背吃刀量=7.5mm；每齿进给量=0.18mm；切削速度=39m/min由公式=可求得=828r/min查参考文献[1]表4.2-15选取=735r/min,则得到实际铣削速度为=35m/min，钻削扭矩计算公式：=5.8720.7代入数据得=17113.6N·m（2）铰查参考文献[5]表4.132确定切削三要素背吃刀量=0.5mm；每齿进给量=0.2mm；切削速度=8m/min由公式=43

31上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计可求得=159r/min查参考文献[1]表4.2-15选取=185r/min,则得到实际铣削速度为=9.3m/min4.7.10加工2×Φ40孔切削扭矩计算由于表面要求精度较高，所以分两次进行加工（1）钻查参考文献[3]表4.124确定切削三要素背吃刀量=19mm；每齿进给量=0.18mm；切削速度=40m/min由公式=可求得=335r/min查参考文献[1]表4.2-15选取=351r/min,则得到实际铣削速度为=42m/min钻削扭矩计算公式：=5.8720.7代入数据得=109831N·m（2）铰查参考文献[5]表4.132确定切削三要素背吃刀量=1mm；每齿进给量=0.2mm；切削速度=8m/min由公式=得=64r/min查参考文献[1]表4.2-15选取=63r/min,则得到实际铣削速度为=7.9m/min43

32上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计4.8分析加工过程中的切削热的分布，设置削除热应力的方法切削热是切削过程中的重要物理现象之一。切削温度影响工件材料的性能，刀具寿命，工艺系统的热变形和加工精度切削热的来源就是切屑变形和前、后刀面的摩擦。切削用量对切削热的影响，背吃刀量>切削速度>进给量。在切削用量三要素中，切削速度的指数最大，进给量次之，背吃刀量最小。这说明切削速度对切削温度影响最大，随切削速度的提高，切削温度迅速上升。而背吃刀量变化时，散热面积和产生的热量亦作相应变化，故对切削温度的影响很小。因此为了有效地控制切削温度以提高寿命，在机床允许地条件下，选用较大的吃刀深度和进给量，比选用大的切削速度更为有利。选用合适的切削液对切削区进行充分冷却和润滑。43

33上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计5编制加工工艺过程，形成标准的工艺卡和工序卡5.1计算工时5.1.1加工底面底面加工采用对称铣，分为粗铣和精铣（1）粗铣工时计算公式=刀具主偏角=90，==0.5×(d-)+(1～3）=1～3，=770，=2代入数据得=324mm/min=102mm则=5.2min（2）精铣工时计算公式=刀具主偏角=90,==0.5×(d-)+(1～3）=1～3，=770，=2代入数据得=224mm/min=102mm则=7.8min43

34上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计5.1.2加工凸台端面凸台端面加工采用对称铣，分为粗铣和精铣（1）粗铣工时计算公式=刀具主偏角=90,==0.5×(d-)+(1～3）=1～3，=770，=4代入数据得=302.4mm/min=64.5mm则=2.7min（2）精铣工时计算公式=刀具主偏角=90,==0.5×(d-)+(1～3）=1～3，=770，=4代入数据得=189mm/min=64.5mm则=4.3min5.1.3加工侧面侧面加工采用对称铣，分为粗铣和精铣（1）粗铣43

35上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计工时计算公式=刀具主偏角=90,==0.5×(d-)+(1～3）=1～3，=310，=4代入数据得=340.8mm/min=22mm则=3.9min（2）精铣工时计算公式=刀具主偏角=90，==0.5×(d-)+(1～3）=1～3，=310，=4代入数据得=162mm/min=22mm则=8.2min5.1.4加工侧面槽侧面槽加工采用对称铣，分为粗铣和精铣（1）粗铣工时计算公式=刀具主偏角=90,=43

36上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计=0.5×(d-)+(1～3）=1～3，=140，=4代入数据得=340.8mm/min=22mm则=1.9min（2）精铣工时计算公式=刀具主偏角=90,==0.5×(d-)+(1～3）=1～3，=140，=4代入数据得=162mm/min=22mm则=4min5.1.5加工基座上表面基座上表面加工采用对称铣，分为粗铣和精铣（1）粗铣工时计算公式=刀具主偏角=90,==0.5×(d-)+(1～3）=1～3，=310，=2代入数据得=302.4mm/min=64.5mm43

37上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计则=2.5min（2）精铣工时计算公式=刀具主偏角=90，==0.5×(d-)+(1～3）=1～3，=310，=2代入数据得=189mm/min=64.5mm则=4min5.1.6加工Φ10.5孔工时计算公式：==+(1～2）=1～4，=45，=1=15mm，代入数据得=7.25mm则=0.2min5.1.7加工4×Φ16.5孔工时计算公式==+(1～2）=1～4，=45，=443

38上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计=20mm，代入数据得=10.25mm则=1min5.1.8加工6×Φ16孔由于表面要求精度较高，所以分两次进行加工（1）钻工时计算公式：==+(1～2）=1～4，=45，=4\2=50\15mm，代入数据得=9.5mm则=1.9\0.4min所以钻总工时=1.9+0.4=2.3min（2）铰工时计算公式：==+(1～2）=1～4，=45，=4\2=50\15mm，代入数据得=2.5mm则=6\3.2min所以钻总工时=6+3.2=9.2min5.1.9加工2×Φ40孔由于表面要求精度较高，所以分两次进行加工（1）钻43

39上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计工时计算公式：==+(1～2）=1～4，=45，=2=50mm，代入数据得=21mm则=2.3min（2）铰工时计算公式：==+(1～2）=1～4，=45，=2=50mm，代入数据得=3mm则=8.7min6铣削568尺寸的铣削夹具设计6.1选择定位方案，确定定位机构为提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。根据零件结构分析设计出，采用一面两孔的定位方法定位，以底板为主要定位基准面限制Z轴移动，X、Y轴旋转；削边销限制Z轴旋转；短圆柱销限制X、Y轴移动。43

40上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计6.2分析定位方案的合理性采用上述方案，完全限制了零件加工过程中的6个自由度，无任何过定位和欠定位，故合理。6.3定位元件设计定位元件有三个，包括底板、圆柱销和削边销。（1）底板根据零件尺寸大小，将底板尺寸设计为932×430×40，为了便于和工作台固定，在底板两端设计U型槽，在底面有两个安装导向块的槽。图6.1底板43

41上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计（2）圆柱销这里的圆柱销为短圆柱销，主要分为两部分，一部分与工件连接，另一部分与底板相连接，如下图：图6.2圆柱销（3）削边销削边销的设计是为了避免Y轴移动方向的自由度被重复限制，将一定位销在定位干涉方向（Y向)上削边，如下图：43

42上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计图6.3削边销6.4计算定位误差定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差。基准不重合误差是定位基准与设计准不重合引起的误差。基准位置误差是定位基准位移误差。基准位置误差又可分为由于工件定位表面不准确所引起的和由于夹具定位元件不准确所引起的两部份。工件定位表面不准确所引起的基准位移误差，对一批零件来说，就有一个尺寸分布带，其中有系统误差和随机误差。而夹具定位元件不准确所引起的基准位移误差，对于一个夹具来说是系43

43上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计统误差，但如果有几个夹具同时使用，则随机误差在一起，出现多峰状尺寸分布曲线。 定位位移误差（）=基准不重合误差（）+基准位置误差（）查参考文献[3]可知基准不重合误差等于联系定位基准和工序基准之间的联系尺寸的公差值在工序尺寸方向的投影。=0-（-0.15）=0.15mm查参考文献[3]表7-2得=++，为第一定位孔与圆定位销间的最小间隙，=0.05mm查文献[3]表2-2和2-5计算可得圆柱销尺寸及公差为Φ40g6，即Φ40mm，=-0.009-（-0.025）=0.016mm=40-（40-0.009）=0.009mm削边销与孔的配合取h6，查文献[4]计算可得削边销直径为Φ39.98mm，即Φ40mm所以加工568尺寸时的定位位移误差（）=0.05+0.016+0.009+0.15=0.225mm6.5确定夹紧机构由于该工序为面加工，在铣削时，切向力为水平方向。根据工件加工分析，整个夹紧机构采用螺旋压板夹紧机构。采用手动方式压紧，所以此时不需要对夹紧力进行计算。6.6夹紧元件设计夹紧元件主要包括双头螺柱和压板。（1）双头螺柱采用标准件双头螺柱将压板和底板连接在一起，便于拆卸和安装。43

44上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计（2）压板为了防止加工时X轴方向的窜动，两个压板成中心对称布置，压板如下图:图6.4压板6.7对刀装置对刀装置用来确定夹具相对于刀具的位置，铣床夹具的对刀装置主要由对刀块和塞尺构成，本次夹具设计采用直角对刀块。6.8夹具体铣床夹具的夹具体要承受较大的切削力，故要求要有足够的强度、刚度和稳定性。夹具体的安装面要足够大，且尽可能采用周边接触的形式。本次设计底板可充当夹具体。43

45上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计图6.5夹具体6.9夹具装配图43

46上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计图6.6夹具装配图7小结随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我们小组的毕业设计终于完成了。在没有接受任务以前觉得毕业设计只是对这几43

47上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。这次毕业设计题目是上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计尽管我们对专业知识的掌握还不够透彻，我们然希望通过自己的努力完成设计并希望有所突破。下面就对我们这次设计的过程做个简单的小结：第一，题目分析。在接到毕业设计题目后，我们小组成员认真翻阅了指导老师提供的资料，对课题进行了深刻的分析，并向老师请教了设计中的一些要点及难点。第二，工艺设计。在对题目进行仔细分析以后，通过查阅资料制定出合适的工艺路线。第三，夹具设计。在老师的指导下选取了合适的定位方案，接下来就是夹紧方案，最后通过查阅资料设计夹具体将两者装夹在夹具体上。第四，完成论文。在资料准备充分后，大家开始着手论文的撰写，在组长的带领下，大家精诚协作、共同探讨，充分体现出了小组成员的团结精神。过程中，大家也遇到不少问题，通过一起讨论、请教老师、以及翻阅资料等方式将问题一一解决。我们这次的设计大体过程就是这样。我们通过查阅资料、跟其他小组探讨、以及请教老师等方式学到了不少东西，虽然经历了一些困难，但同样收获巨大。这次设计不仅提升了大家的学习能力，也加强了各组员的团队意识，对我们以后的工作有非常大的帮助。虽然这个设计43

48上旁承体工艺编制及铣削568尺寸的铣削夹具设计做的还不够专业，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，将使我们终身受益。参考文献[1]李益民.机械制造工艺设计简明手册.哈尔滨：机械工业出版社，2011[2]张德生.孙曙光，机械制造技术基础课程设计指导.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2013[3]毛平准.互换性与测量技术基础.北京：机械工业出版社，2010[4]王绍俊.机械制造工艺设计手册.北京：机械工业出版社，1984[5]孟少农.机械加工工艺手册.北京：机械工业出版社，1992[6]赵如福.金属机械加工工艺人员手册.上海：上海科学技术出版社，1992[7]李洪.机械加工工艺手册.北京：北京出版社，1991[8]艾兴.切削用量简明手册.北京：机械工业出版社，1993[9]张世昌.机械制造技术基础.北京：机械工业出版社，1993[10]程序.机械制造工程原理.南京：南京大学出版社，1998[11]陈宏钧.实用机械加工工艺手册.北京：机械工业出版社，2003[12]陈宏钧.典型零件机械加工生产实例.北京：机械工业出版社，2005[13]王启平.机床夹具设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2012[14]王先逵.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，201143