关于工装/治具设计

工装/治具简介

工装/治具的定义

辅助生产的一种设备或装置，为解决生产问题或为实现某种功能设计加工的一种机械装置。

工装/治具的作用

1.可实现过程访错,降低对工人技术熟练度的要求，便于批量生产瑕疵少，一致性好的合格品。

2.减少操作工人的劳作强度，提高生产效率,降低制造成本.

工装/治具的缺点

不利于量少样多的生产模式，会造成提高成本的缺点。

工装/治具的发展史（个人观点）

以前大多数工厂，由于劳动力成本低廉，生产基本都是以“人+工装”的模式，操作人员在生产工序中起决对的主导作用，工装发挥的是辅助性作用，所以工装的结构相对简单。

但近几年，随着工人的缺乏及工人社会地位的提高，操作人员在生产工序中起的是辅助性作用，工装或设备起了决定性的主导作用。所以工装的结构相对复杂。（现代工人的主要是：不愿吃苦，要求劳动强度及责任大大地降低，所以很多的公司采用了自动化的产线）。

工装/治具的类型

结构简单，应用可靠，适用广泛，种类繁多，可以是一铝块，也可以是一台设备。比如，北京工厂激光打码设备用的挡块、软件下载设备、终端测试工装、Inalfa GP12工装等等。

激光打码配图

目前恒润北京工厂的工装/治具大致有压入、固定、折弯、铆合、熔接、喷涂、测试、下载等分类。当然，参考不同的分类标准也可以有其它分类：比如：FCT和ICT;BT、应用程序下载、功能测试和组装工装；普通和特殊.具体分类原则可以根据个人喜好或参考公司规定。

一般工厂都有自己的设计部门或工装/治具制作部门。可以断言，有工厂的地方，就会有工装/治具；没有工厂的地方，工装/治具也比比皆是。

工装/治具最能反映一个公司制造的技术水平及个人或公司对制造工艺的理解,也一定程度上反映了领导对生产的管理和指导思想,它是制造生产工艺的智慧结晶,是创造和制造的艺术！

工装/治具设计过程

第一步:了解产品。

理解了产品的组装细节和产品的功能及使用过程，也基本上就知道工装怎么做了，以及要实现哪些功能。进而画图到审、评、出图、加工、组装到调试成功，再到试产。

相信有很多人在设计时，可能习惯搬，也难怪，产品都是搬的，工装有理由不搬？但随着工作经验的丰富，会慢慢感觉到，对产品深入了解，其实对做工装百利无一害。如果一开始就把握好产品，那么可以少走弯路，也可以将很多以后可能发生的问题先行消灭，为公司减少浪费也是种好品德啊！

了解产品还包括对于工艺的理解，比如材料、结构尺寸、产品的特殊特性等等。这是困难度比较高的地方. 下面以轴高传感器项目做个例子，讲讲工艺知识。

轴高控制器项目，产品结构发生了变化：产品的外形尺寸降低了1.5mm,材料由以前的ABS变更为ABS+33%的玻纤。

那么这个变化会对工装有什么影响呢？会对生产有什么影响呢？

很多人都会说这不很简单吗！工装的行程增加1.5mm，温度升或降低不就可以了吗，这是大部份人的观点。我说的是事实，有一天工艺人员告诉我热铆工装环了，通知我去维修，并且告诉我是把工装的行程增加1.5mm就可以了。

当时我是有些疑惑，为什么好好的工装会突然出问题了呢？我很自责，没有做太多思考，就把工装的工作行程调整了1.5mm,温度从240度升到了265度，完成了这2项任务，我就通知相关人员行动项关闭了。 那么，现在暂时总结一下，以上产品的变更会影响工装的行程：1、行程会增加1.5mm（结构方面）；2、会影响工装的温度，温度增加了25度（工艺参数方面）；

接下来几次试产可闹心了，热铆工位不断的出问题，产品的热铆柱被工装压伤断了，产线拿了一大堆产品找我算帐，“你看，你做的热铆工装把产品压环了，什么工装啊”听到这些抱怨，我心里可不舒服了.......有点跑题了，还是分析分析为什么会出问题。 我们不是做了了2项措施吗？（增加了行程1.5mm,升了25度温）没起作用？或采取的措施不对？我开始进行自查，从工装结构到电气到温度到时间，没有那不对啊！我陷入了沉思，心情也开始烦躁了，这是当时真实的感受......

良久，我终于想明白了，以前采取的2项措施确实不够。

产品的材料由ABS变更为ABS+33%玻纤，问题出在了这33%的玻纤上了，玻纤是一种耐热材料，强度又高，也就是说，那些压环的产品是铆断的，为什么铆断？是因为热传递不够，玻纤的热传递速度非常慢，产品的铆柱没有达到接近融合的温度时，又以较快的速度进行铆工艺，能不被压断吗？

也就是说新材料需要更长的时间进行热融或热传递，再进行铆接。理解了这点，解决问题就容易了。 那么，再次总结一下，以上的变更会对工装带来什么影响？会对生产带来什么影响？

对工装的影响有：

1、结构影响，工装由以前的一个下压动作需要变成2个分段下压，1段是工装工作行程，1段是热铆程；

2、速度影响，第1段行程的速度要快，第2段行程的速度要慢；

为什么要分2个行程？2个速度？因为生产是要讲效率的，为了最大化的生产效率，工装的“工作行程”时间要达到最短；同时，为了产品的热铆质量，热传递一定要充份，这个时间没办法缩短，只有材料充份的热容之合才能进行铆接，所以热铆的时间会较长。

3、电气控制影响，工装已前的工作逻辑需要改变，这个不难理解吧

总结：产品以上2项变更需要对工装进行较大的升级工作，从工装的结构到电气，由此可见，工艺材料对机械结构的影响也是巨大的。

对于生产的影响是：肯定会影响效率，会降底热铆工位的出产率，进而成本的影响。

由此可见，要做好工装，必须了解产品，特别是对工艺制程方面的理解，对做工装非常有益。

第二步:设计构思

这个阶段是最花费精力的。涉及的东西很多，我自认为精髓的，归纳为一句话：定位准，限位稳，取放易，加工少，结构巧。综合了成本、人机、机构等相关内容，每个人可能掌握和应用的层次不一样，但绝对用得着。而具体到实际设计中，用的东西就更多了，凸轮、连杆、弹簧、气缸、马达、轴承??等等等等！需要考虑的也很多，加工是否方便，机架是否能撑得住，定位槽的间隙留得是否合适??。综上，这一步可以说是最有实质意义的设计。

第三步:加工验证

等工件加工到厂后及时验证，有问题赶紧趁早解决。试产试用时，可能会很顺畅也可能有麻烦，要费点心思琢磨下，最好不要事不关己高高挂起。把问题解决把产品生产出来，设计基本完成了70%，（至少说明没有致命错误），还有20%则要在产品大批量试制时才能发现和解决，也只有经过量产确认合格的工装/治具才是成功的，设计到此也就基本结束。那么还有10%呢，请注意，绝对不会有完美的工装/治具，这10%留给产线去改善，直到产品生产完了了，设计宣告彻底完成。

以上是一个成功的设计过程，如果是失败的呢？其过程有时是让很多人痛苦的，越往后越倒霉越痛苦，甚至是客户。说到这，大家也许可以体会到，真正搞一个设计是多么不容易，哪怕是个简单的工装/治具！！ 工作经验总结

设计过程

通常，设计时考虑最多的，往往不是机械本身，而是产品或制程方面，无论工装怎么做，每套工装的成本差别不大。如具备丰富的产品和制程经验，往往能洞悉先机，在未生产时就对产品可能问题提出改进，同时拟出一套合理高效的生产方案，然后再细化到各工站工装制作，也就长远性地保障成本控制和效率提升，我想这是公司最应该在乎的。

同工站的工装，会有很多方案，有时需要综合考虑产品特性、产能要求、成本控制等因素才能定稿，这个过程其实更多是一种机械以外的分析能力，而不单纯是所谓的设计能力。换言之，优秀的工装设计者同时应该是产品、制程、结构设计全通或者了解，否则水平会低一个档次，哪怕图画得再漂亮，工装做得再巧妙。事实上，不懂产品不了解制造过程的设计师，我相信也捣鼓不出好的工装，甚至可以说只会制造麻烦。

当然啦，强调机械以外的问题分析和解决能力，并非忽视淡化机械本身的功用。相反，机械设计师必须以

设计能力和水平为最基本和最重要的“拳头”来武装自己，而且要注意不断地从各个方面提高自己，否则很容易就落伍了，至少很多案子会由于困难或毫无头绪而经常找借口：老板，这个东西，难以做到！而事实上，同样的问题，也许别的厂家或者别人正在克服或已解决。

很多时候，工装服务的对象是那些不能实现自动化而手工作业又困难的产品，这时，会经常头痛。如果问题不是工装本身问题，但如缺乏异常分析和甄别解决问题的能力，就会被混淆欺骗，就会被搞到寝食不安，每天头发像刺猬！

但有时要实现某个“复杂”功能或解决某些疑难问题，确实很伤脑筋，而主管或别部门的人才不管这些，他们通常会说，某某产线产品不良多，你弄个工装或把已有工装改善一下。简单解决，当然没问题了。遇到麻烦的，可能就要考验一下分析和解决问题的能力了，而一旦你找到原因和对策，设计相对就比较容易了。但有时，产线会拿一大堆不良品来找你算帐，如果你不能找出“反证据”，那么你要么可能稀里糊涂做了替罪羊，要么可能费老大一番工夫才找到原因，然后吐血30两。

工装的设计理念，基本上可以反映一个人的机械功底；反之亦然。很多功能或问题，都要结合机械来考量，否则只能是巧妇难为无米之炊或“扯蛋”。恰恰有些部门的同事就这样，他们对机械乃至工装/治具毫无所知或一知半解，只会根据自己的想法要求或批判，有时会让人无所适从或不知所谓。(我相信治具组的很多同学或多或少都有这样的感受吧？)在企业做事，问题永远解决不完，很多时候会有黔驴技穷的感觉，但还是得想方设法去完成，改善永无止境，别人只看结果。

设计软件

大多数工装设计者，可能都在使用机械辅助设计软件,软件有个好处，比较直观，看不懂图纸的人，会操作也能把图“摸”个大概，这样解决了设计上的读图和想象力障碍；

同样道理，好的方案或设计灵感，只要把构思完整描绘出来，其实设计已经完成了一半，含金量最高的一半。软件只是个工具，根据看个人喜好和擅长去选用，这才是正确的。我想，如果有人喜欢徒手设计，并且设计出来的东西合理，那么也是可以接受的，不是吗？

结构设计经验

工装设计者不一定非得具备很高的学历，关键是要有丰富的设计经验，当然，我在这里强调经验，并不是否定学历，恰恰相反，如果高学历和经验都具备更好。

说点题外话：一提到设计经验，大部人都会认为是工作的时间越长越好。我不是很赞成这样的观点。我认为丰富的设计经验取决于你曾经设计了多少产品或机器+你曾经报废或返工过多少产品。返工或报废的经历是一个设计者“功夫”高深的关键所在，所以说失败是成功之母而非时间是成功之母。

从这一点讲，公司培养一个优秀的设计者是多么艰难，要花费多么大的成本！公司都喜欢有丰富设计经验的员工，当下应届毕业生工作之初一定要注重工作经验的积累。

 

第二篇：尾架体加工工艺及关键工序工装设计

1 引言

机械加工工艺是机械产品生产过程的一部分， 其原意是指采用金属切削刀具 或磨具来加工工件， 使之达到所要求的形状、 尺寸、 表面粗糙度和力学物理性能，

[1] 成为合格零件的生产过程 。机械加工工艺规程是指导生产的重要的技术性文

件，它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，因此工艺规程 的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。 在编制工艺时须保证 其合理性、科学性、完善性。20 世纪初，机械制造中的大量生产为机械制造工

[2] 艺学的建立和发展奠定了基础 。

夹具是机床和工件之间的结盟，是机械加工不可缺少的部件，它们可以使工

[3] 件相对于机床或刀具获得正确的位置 。应用机床夹具，有利于保证工件的加工

精度稳定和产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动

[4] 条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用” 。

组合机床是根据工件加工需要，以大量系列化、标准化的通用部件为基础， 配以少量专用部件，对一种或数种工件进行加工的高效专用机床。

2 零件分析

尾架体是企业产品的关键零件之一，它在机床上起到了关键作用。尾架体安 装在机床的右端导轨上，尾架体上的套筒可以安装顶尖，以支承较长的工件的右 端、安装钻头、绞刀，进行孔加工，也可以安装丝锥攻螺纹工具、圆析牙套螺纹 工具加工内、外螺纹。尾架体可以沿尾座导轨作纵向调整移动，然后压下尾座紧 固手轮将尾座夹紧在所需位置，摇动尾座手轮可以实现对工件的顶紧、松开或对 工件进行切削的纵向进给。

2.1 零件的作用

尾架体的主要作用包括三种：其一：当加工轴向尺寸和径向尺寸比较大的时 候可以使用车床尾架后坐顶针防止工件因长而夹不住要车加工吃到刀的横向力 后掉下来。其二：可以安装各种钻具，对工件进行钻孔、铰孔等功能。其三：当 尾架偏移时，还可用来车削圆锥体。

2.2 零件的特点

图?2.1?零件图

由图2.1可知，该零件为不太规则的部件，其主要技术特点如下：

（1）铸件需要消除毛刺和砂粒、并作退火处理

（2）Φ17H6要求圆度为0.003

（3）Φ17H6要求圆柱度0.004

（4）Φ17H6与导轨面的平行度为0.005

（5）Φ17H6与燕尾面的平行度为0.005

（6）各面的粗糙度达到需要的要求

（7）Φ17H6的孔需精加工、研配

（8）导轨面配刮10点～13点/25?25

2.3 零件工艺分析

根据图2.1可知，主要进行导轨面的加工、孔加工和表面加工、钻孔、攻丝， 孔的精度要求高。该零件年生产50000件属大批量生产，在加工是为了提高劳动

[5] 效率、降低成本，设计加工零件需要设计专用夹具 。

3 工艺方案设计

3.1 确定毛坯的制造形成

由于该零件的形状较复杂，因此不能用锻造，只能用铸件，而且年生产批量 为50000件已达大批量生产的水平，采用批量造型生产。根据零件主要的加工表 面的粗糙度确定各表面加工余量，查参考文献《机械加工工艺手册》。

3.2 铸件结构工艺性分析

该零件底平面因散热面积大， 壁厚较薄， 冷却快， 故有可能产生白口铁组织， 但因为此件对防止白口的要求不严，又采用砂型铸造，保温性能好，冷却速度较

[6] 慢，故能满足尾架体的使用要求 。

3.3 铸造工艺方案的确定

3.3.1 铸造方法的选择

根据铸件的尺寸较小，形状比较简单，而且为铸件，并且铸件的表面精度要

[7] 求不高，结合生产条件（参考《金属工艺学课程设计》表1-7）选用砂型铸造 。

3.3.2 造型及造芯方法的选择

在砂型铸造中，因铸件制造批量为中批生产（参考《金属工艺学课程设计》 表 1-8），故选用手工分模造型。型芯尺寸不大，形状简单（参考《金属工艺学

[8] 课程设计》表1-9），故选择手工芯盒造芯 。

3.3.3 分型面的选择

选择分型面时要尽可能消除由它带来的不利影响，因为尾架体两边是对称 的， 考虑起模方便， 以两中心线所在平面为分型面， 这样就能够保证其铸造质量。

3.3.4 浇注位置的选择

因为分型面为水平面，所以内浇口开在水平分型面处，又因为该零件形状不 规则，需要设计一个型芯，为不使铁水在浇注时冲刷型芯，采用与型芯面相切方 向进行浇注。由于该零件两边形状较复杂、壁厚相对较大，为了不使这些地方产

[9] 生缩孔、缩松，在该处开出冒口进行补缩。注入方式采用中间注入式 。

3.4 基准的选择

基准的选择是工艺规程中的重要工作之一， 基准的选择的正确与合理可以使

加工的质量得到保证、生产效率得到提高；否则不但使加工工艺过程中的问题百 出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

粗基准的选择：对于像机床尾座这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要 的，能够保证零件的各种加工余量的选择。对于一般零件而言，以加工面互为基

[10] 准完全合理 ；但对于本零件来说，如果以 17 的孔为粗基准可能造成位置精度

不达标，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加 工面作为粗基准）现在选择不加工 35 的外圆表面和外表不加工面作为粗基准， 利用一组两个锥套夹持两端作为主要定位面以消除五个不定度，再用一个支承 板、支承在前面用以消除一个不定度，达到完全定位。用来加工工件的底面。

对于精基准而言，主要应考虑基准的重合问题。这里主要以已加工的导轨面 为加工的精基准。当设计基准与工序基准不重合时应该进行尺寸换算，后面对此 有专门的计算。

3.5 制定工艺路线

制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、 尺寸精度及位置精度等技 术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑

[11] 采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率 。除此之外，还

应当考虑经济效果，以便使用生产成本下降：

3.5.1 工艺路线方案一

工序1 铣削Φ17H6的孔的两端面（粗铣、半精铣）

工序2 钻、扩、粗铰Φ17H6的孔

工序3 倒角1×45°

工序 4 铣削孔Φ14 的端面、铣削 M6 的端面、粗铣最底面、粗铣导轨面、

铣工艺面、铣削2×2的退刀槽、精铣导轨面、精铣燕尾面

工序5 铣削Φ26的端面

工序6 钻Φ14的孔、扩孔

工序7 镗削Φ26的沉降孔

工序8 钻M6的孔、攻丝

工序9 精加工Φ17的孔、研配

工序10 精加工导轨面配刮12点～13点/25×25

3.5.2 工艺路线方案二

工序1 粗刨导轨面

工序2 粗刨燕尾面

工序3 铣削Φ17H6孔的两端面

工序4 钻、扩、粗铰Φ17H6的孔，倒1?45 的角

工序5 铣削M6端面

工序6 铣削Φ14孔端面

工序7 铣削2?2退刀槽

工序8 精刨导轨面、燕尾面

工序9 精绞Φ17H6孔

工序10 铣削导轨面工艺面、燕尾底面

工序11 钻M6螺纹孔、攻丝

工序12 钻Φ26、Φ14的孔

工序13 导轨配刮

工序14 研配Φ17的孔

3.5.3 工艺方案的比较分析

上述两方案的特点在于：方案一是先加工Φ17 孔，然后以此孔的中心轴线 为基准加工其它各处。而方案二是先加工导轨面，然后以导轨面为基准加工其它 面， 可以看出以先加工导轨面， 以导轨面作为定位基准加工时位置精度较易保证， 并且定位装夹等都比较方便，由于铣削时不能很好地加工燕尾处的75°的斜面，

[12] 因此在导轨面和燕尾的加工都采用刨削 。具体工艺过程如下：

工序1 粗刨导轨面

工序2 铣削Φ17H6的孔的两端面

工序3 钻Φ17H6的孔

工序4 扩Φ17H6的孔

工序5 粗铰Φ17H6的孔

工序6 倒1×45°的角

工序7 铣Φ14的孔的端面

工序8 铣削M6的端面

工序9 粗刨燕尾面

工序10 铣2?2 退刀槽

工序11 精刨导轨面

工序12 精刨燕尾面

工序13 磨导轨面

工序14 磨燕尾面

工序15 铣削导轨面工艺面

工序16 精绞Φ17mm的孔

工序17 钻M6的螺纹孔

工序18 攻丝

工序19 钻M6的螺纹孔

工序20 钻Φ14的孔

工序21 钻Φ26mm的沉降孔

工序22 导轨面配刮

工序23 钻Φ17mm的孔

工序24 人工时效

工序25 终检

但考虑工序集中和铸件不适合热处理取消工序 26，而且考虑工序集中，集 中同一中加工的粗精加工。具体的工序如下：

工序1 毛胚

工序2 人工时效

工序3 粗刨导轨面

工序4 铣削Φ17H6两端面

工序5 孔加工（钻、扩、粗绞Φ17H6的孔）

工序6 铣削Φ14mm两端面

工序7 铣削M6的端面

工序8 粗刨燕尾面

工序9 铣2?2 退刀槽

工序10 精刨（导轨面、燕尾面）

工序11 磨（导轨面、燕尾面）

工序12 铣削（导轨面工艺面、燕尾底面）

工序13 精绞Φ17H6mm的孔

工序14 钻M6的孔、攻丝

工序15 钻孔（Φ14mm、Φ26mm）

工序16 导轨面配刮

工序17 研配Φ17H6mm的孔

工序18 终检

以上过程详见后面的工艺卡

3.6 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定

“尾座体”零件的材料为HT200，生产类型为大批量生产。采用自由的砂型， 3级精度（成批生产）。

根据上述原始质料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序 尺寸及毛坯尺寸如下。

3.6.1 孔Φ17的两端面

表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT12，不平度：Rz=240μm，缺陷度：T 缺 =250μm ， 加工方案确定为： 铣削。 查参考资料 《机械制造工艺与夹具设计指导》。

铸造公差：T=2200μm

查参考资料《机械制造工艺与夹具设计指导》，按铸件宽度b=12mm。

(1)铣削余量

加工精度：IT12

公差：T=350μm

加工表面粗糙度：Ra6.3

铸件的加工余量为：Y1=2.6mm

所以总的加工为

Ma=2?2Y1

（3.1）

=2?2.6

=5.2 mm

3.6.2 内孔Φ17H6mm

毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求为?IT?6?，查参考资料《机械制造工艺 与夹具设计指导》确定工序尺寸及加工余量为：

钻孔：Φ15mm；

扩孔：Φ16mm； 2Z2 =2m

粗铰：Φ16.5mm； 2Z3 =1m

精绞：Φ17mm；

总的加工余量为： 2Z4 =1m

Z = Z1 +Z2 +Z3 + Z4 = 4mm

3.6.3 燕尾面加工 （3.2）

考虑其加工长度为 90mm，与其联结的为导轨面，其精度相对较高，要进行 粗刨燕尾面、精刨燕尾面和精刨燕尾面。

(1)粗刨燕尾面：

加工精度IT12

铸件粗加工的余量Z1 =6m

(2)精刨燕尾面：

加工长度B=90mm、加工宽度<100mm，因此半精加工的余量选择Z2=1.0mm

(3)精刨燕尾面：

加工长度B=90mm、加工宽度<28mm，因此精加工的余量选择Z3=0.02m 总的加工余量为：

Z = Z1 + Z2 + Z3 =7.02mm

3.6.4 导轨面刨削加工

考虑其加工长度为152mm，同时还要和导轨配合，其加工精度要求非常高， 因此需要进行粗刨，精刨和磨。

(1)粗刨导轨面：

加工精度选择IT12

选择加工余量Z=5.5mm

(2)精刨导轨面：

加工长度B=138mm、加工宽度k=100mm，因此加工余量选择Z=1.0mm。

(3)磨导轨面：

加工长度B=138mm、加工宽度k=90mm，因此精加工的余量选择Z3 =0.022m。

总的加工余量由式3.2得：

Z 总=6.522mm。

3.6.5 孔Φ14的内径表面

毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求不太高，加工方案确定为：钻。参考 资料《机械加工工艺手册》确定工序加工尺寸及余量为：

钻孔：Φ14mm。(查参考资料《机械加工工艺手册》表2.3-48)

3.6.6 M6的孔加工

公称直径6mm，加工前的钻孔直径5mm。(查参考资料《机械加工工艺手册》 表2.3-71)。因此钻孔的加工余量为：

Z=1mm

3.7 确定切削用量及基本工时

3.7.1 铣削Φ17H6的孔的两端面

(1)加工条件

加工要求：铣Φ17的孔的端面。

机床：双端面铣床X364

刀具：粗铣端面刀具材料选用硬质合金YG6，由铣削宽度选择d0=60mm。

(2)计算切削用量

(a)若考虑工件的粗糙度，加工余量为 Zmax=3mm，Zmin=2.5mm。但实际，由于 以后还要精加工，因此此端面不必全部加工，此时可按 Zmx=2.6mm 考虑，分二次 加工，吃刀深度ap=1.3mm。

(b)每齿进给量af=0.18mm。

(c)计算切削速度。查参考资料《机械加工工艺手册》得耐用度

3 t=10.8?10 s?

v = 245d??0?k?v?

T?0?.?32?a?p?0?.?15?0?.?2?a?f?0?.?35?0?.?68?a?e?60?0?.?2?

（3.3）

0.2 = 245 ? 60 3 0.15 0.15 0.35 0.2 0.68 （10.8 ? 10 ） ?1.3 ?0.18 ?35 ?60

=7.335m/s

(d)功率计算?

p?m?= 167 .?9?? 10?- 5?a?p?a?f?0?.?9?0?.?74?a?e?znk?pm?

- 5 0?.?9?0?.?74?= 167?.?9?? 10?? 1?.?3?? 0?.?18?? 35?? 4?? 10?（3.4）?= 8?.?3?kw?

3.7.2 钻孔（钻Φ17H6的孔）

根据钻孔取参考值，参考资料《机械加工工艺手册》 f=0.55mm/r

v=0.38m/s?

1000 v?n = p?d?w?

（3.5）?

=1000 ? 0?.?38?= 7?.?564?r/s?(?454?r/min?)?3?.?14?? 16?

按机床选取：nw = 83.33r/s(500r/min)。

考虑其加工长度为80mm，选择钻床摇臂钻床Z3052。 切削工时：L=80mm，L1=1mm，L2=4mm?

t?m?=

（3.6）?

80 + 1?+ 4?

83?.?33?? 0?.?55?

= 1?.?86?s?3.7.3 铣削Φ14的孔的端面

(1)加工条件

加工要求：铣Φ14的孔的端面。

机床：端面铣床XE755

刀具：粗铣端面刀具材料选用硬质合金YG6，D=80mm，齿数10。

(2)计算切削用量

(a)若考虑工件的粗糙度，加工余量为 Zmax=3mm，Zmin=2.5mm，但实际，由于 以后还要精加工，因此此端面不必全部加工，此时可按Zmax=2.6mm考虑，分二次 加工，吃刀深度ap=1.3mm。l?+ l?1 + l?2?n?w?f?

(b)每齿进给量af=0.18mm/s

(c)计算切削速度查资料《机床夹具设计手册》得：

3 耐用度t=10.8?10 s?

v?=?245?d?0 k?v?

T?0?.?32?a?p?0?.?15?0?.?2?a?f?0?.?35?0?.?68?a?e?60?0?.?2?

245?? 160?0?.?2?? 1?.?0?= 0?.?15?0?.?35?(?10?.?8?? 10?3?)?0?.?15?? 1?.?3?? 0?.?25?? 96?0?.?2?60?0?.?68?

= 2?.?47?m?/?s?

(d)功率计算?

p?.?9?? 10?-?5 a?p?a?f?m?= 167?

3.7.4 铣削M6的端面

加工要求：铣M6的螺纹的端面。

机床：端面铣床XE755

刀具：铣端面刀具材料选用硬质合金YG6，d0=80mm。 铣削用量：

(1)吃刀深度ap=1.3mm

(2)每转进给量f=0.5(mm/r)就能够达到粗糙度要求

3.7.5 钻孔（钻Φ14的孔、钻M6的螺纹孔）

(1)钻Φ14的孔

根据钻孔取参数值，查参考资料《机械加工工艺手册》 0?.?9?0?.?74?a?.?3?kw?e?znk?pm?= 8?f=1.0(mm/r)

v=1.44m/s(86.4m/min)?

1000 v?n =?s?pd??w?

1000 ? 1?.?44?= = 27?.?05?r?/?s?(?1623?.?08?r?/?min)?3?.?14?? 14?

按机床选取摇臂钻床Z33s–1。nw=26.7r/s(1600r/min)

所以实际切削速度?v?= p?? 17 ? 26?.?7?

1000?= 1?.?425?(?m?/?min)?

切削工时：查参考资料《机械加工工艺手册》 L1=1mm，L2=3mm

按照式3.6得：?

t?m?=?l?+ l?80?+ 1?+ 3?1 + l?2?= = 3?.?15?s?n?f?26?.?7?? 1?.?0?w?

(2)钻M6的螺纹孔

根据钻孔取参数值，查参考资料《机械加工工艺手册》 f=0.95(mm/r)

v=0.85m/s(51m/min)

由式3.5得：?

1000 v?1000?? 0?.?85?n =?= = 54?.?14?r?/?s?(?3248?.?4?r?/?min)?s?p d?w?3?.?14?? 5?

按机床选取立式钻床Z4002。nw=50.7r/s(3040r/min)

所以实际切削速度?v?= p?? 5 ? 50?.?7?

1000?= 0?.?796?(?m?/?min)?

切削工时：查参考资料《机械加工工艺手册》 L1=1mm，L2=3mm

由式3.6得：?

t?m?=?l?+ l?12?+ 1?+ 3?1 + l?2?= 0?.?33?s?n?f?50?.?7?? 0?.?95?w?

3.7.6 扩孔（扩Φ17H6的孔）

根据钻孔取参数值，查参考资料《机械加工工艺手册》 f=0.90(mm/r)

v =1.35m/s(81m/min)

切削深度：ap=1.0mm

由式3.5得：?

1000 v?1000?? 1?.?35?n =?= = 28?.?662?r?/?s?(?1719?.?75?r?/?min)?s?p d?w?3?.?14?? 15?

按机床选取：nw=26.7r/s(1600r/min)

所以实际切削速度：?v?= p?? 15 ? 26?.?7?

1000?= 1?.?2576?(?m?/?min)?

切削工时：查参考资料《机械加工工艺手册》 L1=1mm，L2=3mm

由式3.6得：?

t?m?=?l?+ l?80?+ 1?+ 3?1 + l?2?= = 3?.?15?s?n?f?26?.?7?? 1?.?0?w?

3.7.7 倒1×45°的角

为了缩短辅助时间 ， 取倒角时的主轴转速与钻孔相同 ， n =7.564r/s(454r/min) 。

3.7.8 刨削导轨面

（粗、精刨削导轨面及刨削导轨面的工艺面、磨导轨面）

(1)粗刨导轨面

(a)加工条件：

加工要求：粗刨导轨面

机床：牛头刨床B635

刀具：粗铣端面刀具材料选用硬质合金YG6，d0=160mm。

(b)计算切削用量：

若考虑工件的粗糙度，加工余量为Zmax=3mm，Zmin=2.5mm，但实际，由于以后 还要精加工，因此此端面不必全部加工，此时可按Zmax=2.6mm考虑，分二次加工， 吃刀深度ap=1.3mm。

每齿进给量：af=0.18mm。查参考资料《机械加工工艺手册》

计算切削速度：v=2.47m/s。查参考资料《机械加工工艺手册》

3 耐用度：t=10.8?10 s

由3-4得?

v?=?245?d?0 k?v?

T?0?.?32?a?p?0?.?15?0?.?2?a?f?0?.?35?0?.?68?a?e?60?0?.?2?

245?? 160?0?.?2?? 1?.?0?= 0?.?15?0?.?35?(?10?.?8?? 10?3?)?0?.?15?? 1?.?3?? 0?.?25?? 96?0?.?2?60?0?.?68?

= 2?.?47?m?/?s?

功率计算：?

p?.?9?? 10?-?5 a?p?a?f?m?= 167?

(2)精刨导轨面：

(a)加工条件0?.?9?0?.?74?a?.?3?kw?e?znk?pm?= 8?

加工要求：精刨削导轨面。

机床：端面铣床BE755

刀具：精铣端面刀具材料选用YG6，d0 =60mm。

(b)计算切削用量

若考虑工件的粗糙度，加工余量为Zmax=3mm，Zmin=2.5mm，但实际，由于以后 还要磨加工，因此此端面不必全部加工，此时可按Zmax=2.6mm考虑，分二次加工， 吃刀深度ap=1.3mm。

每齿进给量af=0.18mm。查参考资料《机械加工工艺手册》 计算切削速度。查参考资料《机械加工工艺手册》

3 耐用度t=10.8?10 s。

由公式3.4得：?

v?=?245?d?0 k?v?

T?0?.?32?a?p?0?.?15?0?.?2?a?f?0?.?35?0?.?68?a?e?60?0?.?2?

245?? 160?0?.?2?? 1?.?0?= 0?.?15?0?.?35?(?10?.?8?? 10?3?)?0?.?15?? 1?.?3?? 0?.?25?? 96?0?.?2?60?0?.?68?

= 2?.?47?m?/?s?

功率计算

每转进给量f=0.5(mm/r)

达到粗糙度要求6.3

(3)铣削燕尾底面

加工要求：铣削燕尾底面。

机床：端面铣床BE755

刀具：铣端面刀具材料选用硬质合金YG6，d0=80mm。 吃刀深度ap=1mm

每转进给量f=0.5(mm/r)就能够达到粗糙度要求?p?.?9?? 10?-?5 a?p?a?f?m?= 167?

（3.7）

(4)铣削导轨面的工艺面

加工要求：铣削导轨面的工艺面。

机床：端面铣床BE7550?.?9?0?.?74?a?.?3?kw?e?znk?pm?= 8?

刀具：铣削端面刀具材料选用硬质合金YG6，d0=60mm。 吃刀深度ap=1mm

3.7.10 铣削2×2的退刀槽

加工要求：铣削2×2的退刀槽。

机床：铣床X525

刀具：粗齿锯片铣刀，D=50mm，L=2.0mm，齿数20。

铣削用量：

(1)吃刀深度ap=2mm

(2)每转进给量f=0.5(mm/r)就能够达到粗糙度要求

3.7.11 刨削燕尾面（粗刨、精刨燕尾面）

加工要求：刨削燕尾面。

机床：刨床B635

刀具：精铣端面刀具材料选用硬质合金YG6，d0=60mm。

(1)粗刨

(a)若考虑工件的粗糙度，加工余量为 Zmax=3mm，Zmin=2.5mm 但实际，由于以 后还要精加工，因此此端面不必全部加工，此时可按Zmax=2.6mm考虑，分二次加 工，吃刀深度ap= 1.3 mm。

(b)每齿进给量af=0.18mm。查参考资料《机械加工工艺手册》 (c)计算切削速度v=2.47m/s。查参考资料《机械加工工艺手册》

.?8?? 10?s?耐用度?t?= 10 3?

由下式得：?

v?=?245?d?0 k?v?

T?0?.?32?a?p?0?.?15?0?.?2?a?f?0?.?35?0?.?68?a?e?60?0?.?2?

245?? 160?0?.?2?? 1?.?0?= 0?.?15?0?.?35?(?10?.?8?? 10?3?)?0?.?15?? 1?.?3?? 0?.?25?? 96?0?.?2?60?0?.?68?

= 2?.?47?m?/?s?

(d)功率计算?

-?5 p?167?.?9?? 10?a?p?a?f?m?= 0?.?9?0?.?74?a?.?3?kw?e?znk?pm?= 8?

(2)精刨

(a)吃刀深度：ap=1mm

(b)每转进给量：f=0.5(mm/r)达到粗糙度要求6.3

3.7.12 绞（粗铰、精绞Φ17的孔）

粗绞：选用手用铰刀Φ16.5mm，刀具材料选用硬质合金YG6。 精绞：选用手用铰刀Φ17mm，刀具材料选用硬质合金YG6。

3.7.13 磨削（导轨面、燕尾面）

由于都是平面的加工，所以采用平面磨削的加工方案。

(1) 导轨面的磨削

选用机床：导轨磨床MM52125

磨具：粗磨采用平行砂轮NA(GP)60ZR2V(S)P10×4×2。查参考资料《机械加 工工艺手册》。

磨削用量选择：

合理的磨削用量的选择的一般原则为：

(a)粗磨时，工件加工的精度和粗糙度要求差一些，可采用较大的?f?r?、?f?a?。

w?。 (b)精磨时，必须采用小的?f?r?、?f?a?、?v?

(c)要根据工件的尺寸大小、刚性的好坏，选择合理的?f?r?、?f?a?。

w?。 (d)根据加工材料的强度和硬度以及导热性，合理地选择?f?r?、?v?

(e)根据砂轮的切削性能的好坏使用合理的?f?r?。

w?应适当降低些。 (f)磨削细长零件时，工件容易产生震动，?v?

由此选择如下：

n 砂=1500r/min

轴向进给量fa=0.5B=2mm（双行程）

工件速度：

vw =0.166m/s(10m/min)。查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-167

径向进给量：

fr=0.015mm/双行程

查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-167

切削工时：

t?m?=

（3.8） 2 LbZ?b?K?1000?v?w?f?b?f?r?z?

式中 L——加工长度，138mm

b——加工宽度，90mm

Zb——加工余量，0.022mm

K——系数，1.14

Z——同时加工零件数?

2 ? 138?? 90?? 0?.?022?? 1?.?14?t?=?= 41?.?7?s?m?1000?? 0?.?166?? 2?? 0?.?015?? 3?

(2)燕尾面的磨削

选用机床：导轨磨床MM52125

磨具：粗磨采用平行砂轮 NA(GP)60ZR2V(S)P10×4×2。（查机械加工工 艺手册）。

磨削用量选择：

n 砂=1500r/min

轴向进给量：

fa=0.5B=2mm（双行程）

工件速度：

vw=0.166m/s(10m/min)

径向进给量：

fr = 0.015/双行程

切削工时：?

t?m?= 2 LbZ?b?K?

1000?v?w?f?b?f?r?z?

式中 L——加工长度，90mm

b——加工宽度，11mm?

Z?b?——加工余量，0.022mm K——系数，1.14

Z——同时加工零件数

2 ? 90?? 11?? 0?.?022?? 1?.?14?t?=?= 3?.?3?s?m?1000?? 0?.?166?? 2?? 0?.?015?? 3?

3.7.14 钻（钻Φ14的孔、钻Φ26的沉降孔）

(1)钻Φ14的孔

钻：刀具采用Φ14的麻花钻，刀具材料选用硬质合金YG6。

(2)钻Φ26的沉降孔

钻：刀具采用Φ26的麻花钻，刀具材料选用硬质合金YG6。

3.7.15 攻丝

公制螺纹M6mm，由于加工的材料是铸件，因此选取如下：

v=0.115m/s。（查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-105） 所以：

ns =6.104r/s(366r/min)

3.7.16 导轨面配刮

采用人工配刮达到10点～13点/25?25

3.7.17 珩磨：Φ17H6mm 的孔

加工条件：工件的尺寸不太大，孔直不太大。

珩磨机床：由于工件的尺寸不太大，所以选择卧式珩磨机床。

珩磨头：选择磨较小孔的珩磨头。

珩磨切削参数的选择：由于加工的是会铸铁，所以查机械加工工艺手册：

.?583?m?/?s?） 合成切削速度选择ve=0.417m/s～0.5m/s（精加工?0?

.?533?m?/?s?） 圆周速度v=0.038m/s～0.467m/s（精加工?0?

.?225?m?/?s?） 往复速度vf=0.167m/s～0.2m/s（精加工?0?

- 3 1?.?5?? 10?m?/?r?油石的径向进给为?

所以的到油石的行程长度L=53.4mm

选择煤油作为该加工的切削液。

3.7.18 精加工Φ17H6的孔研配

采用人工研配达到粗糙度等要求。

3.7.19 终检

检测工件是否有裂纹等缺陷。

4 夹具设计

根据毕业设计题目要求，设计工件工序150：钻Φ14mm的孔的钻床夹具。该 夹具用于Z33s-1摇臂钻床，并配上Φ14的高速钢麻花钻，按工步对孔进行加工。

4.1 零件的工艺分析

根据零件图可知，尾架体中需要加工的Φ14mm孔的位置尺寸精度要求不高， 孔的表面粗糙度值为 Ra12.5。依靠所设计的夹具来保证加工表面的下列位置尺寸 精度：

（1）待加工孔Φ14为通孔；

（2）待加工孔Φ14与水平面成45度。

由以上可知，该孔的位置尺寸精度要求不高，但是，加工孔 14 的夹具其实 同样以底面和75度面作为基准,也就是在加工 17的孔的上做一个45度斜角度。 在钻孔的时候，工件的筋板会受到钻头轴向力的作用产生微小变形，影响孔的加 工精度。因此，在设计夹具时应注意解决这个问题。

4.2 定位元件的分析

该孔为通孔，沿着孔轴线方向的不定度可不予以限制，但是为增强加工时零 件的刚性，必定限制孔轴线方向的不定度，故应按完全定位设计夹具，并力求遵 守基准重合原则，以减少定位误差对加工精度的影响。

夹紧时主要是限制工件的在平面上的转动，由于外表面基本上是不用工的， 所以在加工的时候采用不加工面作为夹紧。

由于工件在钻Φ14mm 孔时两筋板的刚性较差，从保证工件定位稳定的观点 出发，现以已加工的导轨面，燕尾面的右端面为定位基准，这样，既增加了工件 的稳定性，又兼顾了基准重合原则。为实现定位方案，所使用的定位元件：楔形 块在导轨面定位限制三个自由度，支撑钉在燕尾面的后端面和右端面定位限制1 个自由度，这样就达到了完全定位。

4.3 定位误差分析

机械加工中，保证加工出合格零件的必要条件是：加工误差不大于被加工零 件相应的公差。加工误差来源于两大方面：一方面是与机床有关的误差称加工方 法误差?D G ；另一方面是与夹具有关的误差，而此误差可分为零件在夹具中的定 位误差?D D 、夹具的对刀或导向误差?D T 及夹具的制造及在机床上的安装误差?D A 。 根据误差的随机性的特点，按概率原理合成，根据生产实际情况，与夹具有关的 误差占加工误差的绝大部分，故按机率相等的原理，取零件公差的3/4作为判别 3?2?2?2?依据得到保证加工零件合格的条件是：D + D + D ≤d?k （?d k ——零件相应 D T?A?4?

加工尺寸的公差），因为加工方法误差取决于机床精度，所以只进行夹具精度的 分析计算。满足上述条件，认为夹具精度满足加工要求，否则精度不足。

钻孔夹具产生导向误差有五个因素：其一是钻模板底孔至定位基准尺寸误 差，取其公差?d 1 ；其二、三是钻套、衬套内外圆同轴度误差?e1、 ?e?2?；其四是钻 套与衬套的配合间隙?x?1?；其五是钻套与钻头配合间隙?x?2?，于是得：?

2?2?2?2?2?D T = 1?+ e?1?+ e?2?+ x?1?+ x?2?

(4.1)

B + h?? t?1?H?

B 心轴底面平行度误差对孔位置影响折算为：? t?2?L?钻套垂直度误差对孔位置影响折算为：夹具精度的计算和判别：

定位误差：基准重合。?

D?B?= 0 ，（基准不重合）?

D?.?036?- (?- 0?.?014?)?= 0?.?05?mm（楔块与底面配合最大间隙）?Y?= 0

D?D?= D Y?= 0 .?05?mm

导向误差：14孔的加工过程中只需用到钻刀，故按钻刀计算。?

d 1 = 0?.?02?mm?

e?（同轴度误差忽略）?1 =e?2?= 0?，

x?.?034?- 0?.?001?= 0?.?033?(mm)?1 =?0?

x?.?040?- 0?.?013?= 0?.?027?(mm)?2 =?0?

2?2?2?2?2?2?D .?02?2 + 0?2?+ 0?2?+ 0?.?033?+ 0?.?027?2?= 0?.?047?(mm) T = 1?+ e?1?+ e?2?+ x?1?+ x?2?=?0?

(4.2)

安装误差：H = 26，h = 7，B = 8mm，t?1?= 0.025mm，t?2?= 0.008mm，L = 50mm。

?

DA?=== 0.014(mm) (4.3)

因此，夹具精度：?

3?3 2?2?2?2 2?2?D + D + D =0?.?05?+ 0?.?047?+ 0?.?014?= 0?.?07?≤??d =? 0?.?2?= 0?.?15?D T?A?k 4?4?综上所述，此夹具能满足加工要求。

当上述各种元件的结构和布置确定之后， 也就基本上决定了夹具体和夹具整 体结构的型式。夹具如图4.1所示。

图 4.1 夹具图

误差?tgD a?：?

tg?D?a =

（4.4） d D?1 + d d?1?+ C 1?min?+ d D?2?+ d d?2?+ C 2?min?2?? L?

式中，?dD1、 d D 2?——工件定位孔的直径公差；?

d d 1?——圆柱定位销的直径公差(mm)；?

d d 2?——菱形定位销的直径公差(mm)；?

C 1 min?——圆柱定位销与孔间的最小间隙(mm)；?

C 2min ——菱形定位销与孔间的最小间隙(mm)；

L ——中心距(mm)。

所以，?

tg?D?a?= 0 .?036?+ 0?.?009?+ 0?.?005?+ 0?.?036?+ 0?.?009?+ 0?.?108?= 0?.?0036?2?? 28?

需要加工的孔的公差?D = 0 .?036?mm，由该误差引起的定位误差为 8??tgD a?= 8?0.0036=0.028，该误差小于工件误差，即0.028＜0.036，方案可行。

4.4 确定夹紧方式和夹紧机构的设计

在钻Φ14mm 孔时，由于孔径较小，切削扭矩和轴向力较小，并且轴向力可 以使工件夹紧，因此，在确定夹紧方式时就可以不考虑轴向切削力的影响，即可 以不施加夹紧力来克服轴向切削力。但由于切削扭矩会使工件产生旋转，因此需

要对工件施加向下压的夹紧力来克服切削扭矩。为便于操作和提高机构效率，采 用液压夹紧机构，其力的作用点落在Φ14的侧端面上。

4.5 夹紧力的计算

计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。本工序在钻削加工 过程中的切削力可以分解为切削扭矩和轴向切削力， 因轴向切削力的作用方向与 夹具的夹紧方向相同，有助于工件的夹紧，因此，在计算夹紧力时可以不计算轴 向切削力。而为保证夹紧可靠，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工时所 需要的夹紧力，即：?

W?k = W?? K?

其中?K = K?0?? K?查《机床夹具设计手册》表1-2-1 1?? K?2?? K?3?? K?4?? K?5?? K?6?，

得：?K?0 =?1?.?5?、?K?1?.?2?、 K?2?=?1.15、?K?3 =?1?.?0?、?K?4 =?1?.?3?、?K?5 =?1?.?0?、?K?6 =?1?.?0?， 1 =?

所以，K?= 2.691。

查《机床夹具设计手册》表1-2-7得：?

M =?0?.?21?? D?2?? s?0?.?8?? K?p?

（4.5）

查《机床夹具设计手册》表1-2-8得：?

? 200?? K?p?=?.?031?÷ = 1?190?è ? 0 .?6?

由于钻头的直径为d=Φ14mm，所以，?

0?.?8?M?=?0?.?21?? 14?2 ? 0?.?43?? 1?.?031?= 10?.?59?(N·mm?2?)。

因此，实际所需要的夹紧力为：?

2?W?=?10.? 59?? 2?.?691?= 28?.?5?(N·mm?)。 k?

查《组合机床设计手册》选择法兰式夹紧油缸，型号T5033。

4.6 钻套、钻模板设计

为进行钻、铰加工，采用快换钻套，其孔径尺寸和公差如下：

（1）钻Φ14 孔：麻花钻的最大极限尺寸为Φ14+0.15mm，则钻孔时所配的

0?.?035?0?.?030?钻套取规定的公差为F8， 即钻套尺寸为： Φ14?+ 圆整后可写成Φ14?+

+ 0 .?013?mm， + 0 .?008?mm。

（2）钻套形状尺寸在《机床夹具设计手册》中查取。为了安装快换钻套， 确定选取固定衬套与之相配合使用。

（3）设计钻模板：将钻套用衬套安装在钻模板上，钻模板通过销子和螺栓 与夹具体连接。钻模板的尺寸与形状自行设计。

绘图时先用双点划线（细线）绘出工件，然后在各个定位面绘制出定位元件 和夹紧机构以及钻套、钻模板，最后把各个元件连在一起，就形成了夹具体。为 了节省夹具材料，减少加工时间和降低成本，夹具在机床上的安装可以不设计耳 座，而采用压板螺钉夹紧装置将夹具固定在钻床上。按要求标注与夹具有关的尺 寸、公差和技术要求。

5 组合机床设计

5.1 组合机床结构方案的确定

组合机床是按系列化、 标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工 工艺要求设计的专用部件组成的专用机床， 组合机床是按具体的加工对象专门设 计，可以按最合理的工艺过程进行加工，也可以同时以几个方面用多把刀具对工

[13] 件进行加工，它是实行工序集中的最佳途径，是提高生产率的有效设备 。

本次毕业设计中对钻 Φ14 的孔进行单工位组合机床设计。该零件总体轮廓 尺寸较小，属于小型零件加工，零件的定位夹紧元件也不会太大，设计的时候考 虑到各方面的因素后，决定选用立式钻床。

5.2 被加工零件工序图绘制

由于是单工位加工，再加上零件结构简单，工序图可以直接在零件图上作必 要的说明。

工序图见图5.1

被加工零件工序图。

图 5.1 被加工零件图

5.3 被加工零件加工示意图绘制

5.3.1 加工示意图的作用

加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，在总体设计中占据重要的地 位，它是刀具、辅具、夹具、主轴箱、液压电气装置设计及通用部件选择的主要

原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床、刀具

[13] 及试车的依据 。加工示意图要反应机床的加工过程和加工方法，并决定浮动头

或接杆的尺寸，钻杆长度、主轴、刀具、导向与工件间的联系尺寸等，根据机床

[14] 要求的生产率及刀具特点，合理的选择切削用量和动力头 。

5.3.2 加工示意图的编制

(1)刀具的选择、工序余量、切削用量参见工艺卡片上的相应内容。

(2)动力头工作循环及行程确定。动力头工作循环一般包括快进、工作进给、 快退等动作。钻孔的工作循环为：快进→工进→快退。

快进长度确定 200mm；

工进长度确定 36mm；

快退长度确定 236mm。

5.4 组合机床联系尺寸图的绘制

机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的， 是开展各专 用部件设计和确定机床最大占地面积的指导图纸。

组合机床是由一些通用部件和专用部件组成的。 为了使所设计的组合机床既 能满足预期的性能要求，又能做到配置上的匀称合理，符合多快好省的精神，必 须对所设计的组合机床各个部件之间的关系进行全面的分析研究。 组合机床联系 尺寸图是在被加工零件工序图与加工示意图绘制之后，根据初步选定的通用部

[15] 件，以及确定的专用部件的结构原理而绘制的 。

(1)机床装料高度的确定

确定机床装料高度要考虑车间运送工件的滚道高度、工件最低孔的位置、主 轴箱最低高度和通用部件高度尺寸的限制。根据我国具体情况，为了便于操作和 省力，考虑道自动排削，装料高度可采用935mm。

(2)夹具外形轮廓尺寸的确定

夹具的外形尺寸参考前一章的夹具总体图上的尺寸。

(3)机床同用部件的选择

此次设计的专用组合机床所用的同用部件有；一个动力头、一个液压滑台、 一个立柱、一个侧底座、一个底座、一个垫台和一个电机。根据设计要求，本组 合机床通用部件查《组合机床设计手册》选取见表5.1。

表 5.1 通用部件表

根据手册上各通用部件的尺寸绘制组合机床联系尺寸图。 机床的联系尺寸图 主要应针对各部件之间的联系尺寸进行标注，各部件只画出必要的轮廓形状即 可，尽量减少不必要的线条和尺寸，各部件应严格按同一比例绘制。在图上应标 明工件、夹具及动力头的中心线之间的关系。

组合机床设计总图见图5.2 。

图 5.2 组合机床联系尺寸图

结束语

由本文的论述，我们了解到，通过对尾架体工艺的研究与应用，在机床、夹 具、刀具、工艺流程等方面进行合理设计和选择，有效提高了加工效率和产品质 量，扩大了加工适应范围，提高了可靠性，具备一定的先进性，取得了良好的经 济效益和社会效益，为解决此类多孔同时加工问题举了一件实例。

本成果设计制造的机床为组合机床。我们将钻削主轴设为机械传动，而进给 系统为液压控制，使在满足使用要求的前提下降低了成本。作为关键部件的液压 滑台采用国产通用部件。以比较简单的方式完成旋转运动和直线运动的同步进 行，非常实用。

本机床所用夹具的通用性强，工件采用液压定位夹紧，快速方便。定位采用 两面一销的定位方式， 夹紧采用液压加紧， 采用这种方式完全能够满足精度要求。 而且简易方便，制造成本低，通用性好。

在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用麻 花钻。这种钻头采购比较方便，而且价格比深孔钻头也要便宜。在刀具的几何角 度方面，麻花钻头的螺旋角即是其轴向前角。当加工工件时，切削力和切削热随 钻头螺旋角的增大而减小（减少），切削轻快，刀具耐用度高。为此，我们选取 钻头螺旋角为32，在保证强度的前提下，有效降低了切削力和切削温度，提高了 刀具使用寿命和生产效率。

通过本成果的实施，深孔加工质量和生产效率得到较大幅度提高，经济和社 会效益显著。而且加工精度也完全能够满足设计要求。则在直接经济效益方面， 节省了大量加工工时。

通过这次毕业设计，使我对产品设计过程有了进一步的认识，对结构设计有

了更进一步的了解，也加深了对大学四年中所学的基础知识的学习和理解。毕业 设计是理论联系实际的最有效方法。在具体设计过程中，必须考虑到方方面面的 问题，在理论上正确无误的设计，在实际中往往存在各种问题。这样，在设计时 就必须考虑，所设计的机构是否合理在实际运用中能否正常工作。毕业设计使我 学会了从实际出发设计产品，而不仅仅考虑理论上的可行性。

致 谢

在设计过程中，指导教师王栓虎老师和吴晟老师给予了我悉心指导，提出好 的建议，使我获益良多。从课题的选择、方案制定、工作实施到论文的撰写、修 改无不渗透着老师的心血。两位老师以他们渊博的学识、卓越的才智、严谨的治 学精神和求实创新的工作作风使我受益非浅， 在学习和毕业设计过程中给予我很 大的启迪与帮助，给我留下了极为深刻的印象，使我对以后的工作充满信心。在 此论文完成之际， 谨向四年来关心我的机械工程系所有老师致以崇高的敬意和衷 心的感谢！ 同时在设计过程中得到了同组同学的大力帮助和支持， 在此一并致谢。

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] 陈德生.机械制造工艺学[M].浙江：浙江大学出版社，2006.

[3] 李庆余，张佳，赵志超，孟广耀.机械制造装备设计[M].北京：机械工

业出版社， 2007.

[4] 杨丰骅.夹具的概念及作用[EB/OL].(2008-6-19).

[5] 沈延山.生产实习与组合机床设计［D］.第一版.大连：大连理工大学出

版社， 1989.

[6] 上海市大专院校机械制造工艺学协作组编著.机械制造工艺学［M］（修

订版）. 北京：科学技术出版社，1996.

[7] 王华坤，范元勋.机械设计基础[M].北京：兵器工业出版社，2000.

[8] 冯辛安.机械制造装备设计[M].北京：机械工业出版社，1998.

[9] 陈日曜.金属切削原理[M].第二版.北京：机械工业出版社，1992.

[10] 李佬璜.机械制造工艺与夹具设计指导[M].北京：机械工业出版社，

1998.

[11] 方子良.机械制造技术基础[M].上海：上海交通大学出版社，2004.

[12] 刘秋生，李忠文主编.液压传动与控制[M].北京：宇航出版社，1994.

[13] 陈于萍，周兆元等.互换性与测量技术基础[M].第二版.北京：机械工

业出版社，2005.

[14] 东北重型机械学院等合编.机床夹具设计手册[M].上海： 上海科学技术

出版社，1979.

[15] 傅水根，张学政， 马二恩.机械制造工艺基础[M].北京：清华大学出

版社，2004.