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XX大學 課程設計 張緊輪支架加工工藝及夾具設計說明書 II 目 錄 1 緒 論 1 2 張緊輪支架的分析 2 2.1 張緊輪支架的工藝分析 2 2.2 張緊輪支架的工藝要求 2 3 工藝規(guī)程設計 5 3.1 加工工藝過程 5 3.2 確定各表面加工方案 5 3.2.1 影響加工方法的因素 5 3.2.2 加工方案的選擇 6 3.3 確定定位基準 6 3.2.1 粗基準的選擇 6 3.2.1 精基準選擇的原則 7 3.4 工藝路線的擬訂 8 3.4.1 工序的合理組合 8 3.4.2 工序的集中與分散 8 3.4.3 加工階段的劃分 9 3.5 張緊輪支架的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 3.5.1 毛坯的結構工藝要求 10 3.5.2 張緊輪支架的偏差計算 11 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 11 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） 13 4 鉆 18 孔夾具設計 23 4.1 問題的提出 23 4.2 定位基準的選擇 23 4.3 切削力和夾緊力計算 23 4.3 定位誤差分析 25 4.4 夾具設計及操作的簡要說明 26 結 論 27 參考文獻 28 1 1 緒 論 機械設計制造及其夾具設計是我們融會貫通所學的知識，將理論與實踐相 結合，對專業(yè)知識的綜合運用訓練，為我們即將走向自己的工作崗位打下良好 的基礎。 機械加工工藝是規(guī)定產品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導生 產的重要的技術性文件。它直接關系到產品的質量、生產率及其加工產品的經 濟效益，生產規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手 段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產該產品的 質量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時須保證其合理性、科學性、完善性。 而機床夾具是為了保證產品的質量的同時提高生產的效率、改善工人的勞 動強度、降低生產成本而在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件 相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。 而本次對于張緊輪支架加工工藝及夾具設計的主要任務是： 完成張緊輪支架零件加工工藝規(guī)程的制定 2 2 張緊輪支架的分析 2.1張緊輪支架的工藝分析 張緊輪支架是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結構形狀較復 雜，但其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有小頭孔端要求加工，對精度 要求也很高。張緊輪支架的底面、大頭孔上平面和小頭孔粗糙度要求都是 ，所以都要求精加工。其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求，張緊輪6.1Ra 支架底面與大頭孔上平面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽邊有平行 度公差和對稱度公差要求等。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度， 以及各表面的表面質量均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能與工作 壽命，因此它們的加工是非常關鍵和重要的。 2.2張緊輪支架的工藝要求 一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性， 也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的 勞動量最小。而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加 工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求。 3 圖 2.1 張緊輪支架零件圖 該加工加工表面：平面加工包括張緊輪支架底面、支架底面反面臺階面； 兩支腳的兩個端面?？紫导庸ぐ?13 孔；腰形孔。 以平面為主有： 張緊輪支架底面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是 ；6.1Ra 兩支腳端面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是 。. 孔系加工有： 13 孔的鉆、鉸孔加工，其表面粗糙度為 ；6.3Ra 腰形孔銑加工，其表面粗糙度要求 ；1. 張緊輪支架毛坯的選擇鑄造，因為生產率很高，所以可以免去每次造型。 單邊余量一般在 ，結構細密，能承受較大的壓力，占用生產的面積較小。13m 因其年產量是（自己填寫）件，由3表 2.13 可知是小批量生產。 上面主要是對張緊輪支架零件的結構、加工精度和主要加工表面進行了分 析，選擇了其毛坯的的制造方法為鑄造和中批的批量生產方式，從而為工藝規(guī) 程設計提供了必要的準備。 4 3 工藝規(guī)程設計 3.1 加工工藝過程 由以上分析可知，該張緊輪支架零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。 一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于張 緊輪支架來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理 好孔和平面之間的相互關系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技術條件分析得知：張緊輪支架的尺寸精度，形狀精度以及 位置關系精度要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。 3.2確定各表面加工方案 一個好的結構不但應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也 就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質量，同時使加工的勞 動量最小。設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于我們設計張緊輪 支架的加工工藝來說，應選擇能夠滿足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法 及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。 在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格較底的機床。 3.2.1 影響加工方法的因素 要考慮加工表面的精度和表面質量要求，根據(jù)各加工表面的技術要求， 選擇加工方法及分幾次加工。 根據(jù)生產類型選擇，在大批量生產中可專用的高效率的設備。在單件小 批量生產中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工， 在小批量生產時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產時采用拉削加工。 要考慮被加工材料的性質，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有 5 色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和 設備，推廣新技術，提高工藝水平。 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求， 工件形狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術要求來選定最終加工方法。 再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為 IT6，表面粗糙度為 Ra0.63m，并要求淬硬時，其最終工序選用精度，前面準 備工序可為粗車半精車淬火粗磨。 3.2.2 加工方案的選擇 由參考文獻3表 2.112 可以確定，平面的加工方案為：粗銑精 銑（ ） ，粗糙度為 6.30.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可79IT:aR 以較小。 由參考文獻3表 2.111 確定，13 孔的表面粗糙度要求為 6.3，則 選擇孔的加方案序為：鉆鉸。 腰形孔銑加工加工方法 3.3 確定定位基準 3.2.1 粗基準的選擇 選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加 工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準選擇應當滿足以下要求： 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工 面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選 擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、 外形對稱、少裝夾等。 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面 是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床 身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的 余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 6 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加 工余量。 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位 準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需 經初加工。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證張緊輪支架 在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從張緊輪支架零件圖分析可 知，主要是選擇加工張緊輪支架底面的裝夾定位面為其加工粗基準。 3.2.1 精基準選擇的原則 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定 位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準。基準的統(tǒng)一有利于保證 各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具 比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為 定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書 表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反 復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準 磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 自為基準原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇 加工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此 外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。 此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn) 固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證張緊輪支架 在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。但用一個平面和一個孔定位 限制工件自由度不夠，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加 工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。 選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾 準。 7 3.4工藝路線的擬訂 對于中批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。張緊輪支架的 加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔和面定位粗、精 加工張緊輪支架底面大頭孔上平面。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。 3.4.1 工序的合理組合 確定加工方法以后，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(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： 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(shù)量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人 數(shù)和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)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，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但 由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具 組織流水線生產。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%1.1%809c: 蘇打及 0.25%0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證 零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 。mg2 3.4.2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個 不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序 分散。 工序集中的特點 8 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù) 和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)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。 工序分散的特點 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。對工人的技術水平要求不 高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產類型。加工要求和工廠的具 體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但 由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具 組織流水線生產。 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突 出，即使在單件小批生產中仍可將工序集中而不致花費過多的生產準備工作量， 從而可取的良好的經濟效果。 3.4.3 加工階段的劃分 零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條 件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷， 予以報廢或修補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提 高生產率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產生 的內應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為 IT11IT12。粗糙度為 Ra80100m。 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備， 保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為 IT9IT10。表面粗糙度為 Ra101.25m。 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精 9 度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在 最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工 精度精加工的加工精度一般為 IT6IT7，表面粗糙度為 Ra101.25m。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質 的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精 度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階 段，在滿足加工質量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不 把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表 面的加工或某一工序的性質區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就 要加工的很準確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。 3.5張緊輪支架的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的 確定 張緊輪支架的鑄造采用的是制造，其材料是 HT200，生產類型為小批量生 產， 3.5.1 毛坯的結構工藝要求 張緊輪支架為鑄造件，對毛坯的結構工藝性有一定要求： 由于鑄造件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機 件配合的表面才需要進行機械加工，其表面均應設計為非加工表面。 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，鑄造件外形應力求簡單、平直的 對稱，盡量避免鑄造件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺等結構。 鑄造件的結構中應避免深孔或多孔結構。 鑄造件的整體結構應力求簡單。 工藝基準以設計基準相一致。 便于裝夾、加工和檢查。 結構要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減 少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困 10 難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類 形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛 坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 3.5.2 張緊輪支架的偏差計算 毛坯余量參考相關標準，端面加工的都留 3mm 的余量，小孔不鑄造 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術條件下，成批量生產 可以考慮采用專用機床，以便提高生產率。但同時考慮到經濟效果，降低生產 成本，擬訂二個加工工藝路線方案。 4.5.1 工藝路線方案一 11 10 通過鑄造的方式獲得毛坯 20 時效處理 30 粗銑頂部平面 40 粗銑 、 平面03.5128 50 半精銑頂部平面 60 粗銑兩支腳底面 70 半精銑兩支腳底面 80 鉆擴鉸 2-13 孔 90 粗銑操縱桿支架 R16 腰形孔，留 1mm 加工余量 100 半精銑操縱桿支架 R16 腰形孔，達到尺寸公差要求 110 銑削側面 18 孔凸臺 120 鉆擴鉸 18 孔 130 鉗工去毛刺 140 檢驗是否合格 4.5.2 工藝路線方案二 10 通過鑄造的方式獲得毛坯 20 時效處理 30 粗銑頂部平面 40 粗銑 、 平面03.5128 50 半精銑頂部平面 60 粗銑兩支腳底面 70 半精銑兩支腳底面 80 粗銑操縱桿支架 R16 腰形孔，留 1mm 加工余量 90 半精銑操縱桿支架 R16 腰形孔，達到尺寸公差要求 100 銑削側面 18 孔凸臺 110 鉆擴鉸 2-13 孔 120 鉆擴鉸 18 孔 12 130 鉗工去毛刺 140 檢驗是否合格 因 2-13 孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少 裝次數(shù)，提高加工精度。根據(jù)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，將端面的精銑和下端面的粗銑放在前面，下端面的精銑放在后 面，每一階段要首先加工上端面后鉆孔，端面上放后面加工。初步擬訂加工路 線方案一。方案一遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序還有一些問題 還值得進一步討論。如車上端面，因工件和夾具的尺寸較大，在臥式車床上加 工時，它們慣性力較大，平衡困難； 通過以上的兩工藝路線的優(yōu)、缺點分析，最后確定工藝路線方案一為該零 件的加工路線。機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片。 10 通過鑄造的方式獲得毛坯 20 時效處理 30 粗銑頂部平面 40 粗銑 、 平面03.5128 50 半精銑頂部平面 60 粗銑兩支腳底面 70 半精銑兩支腳底面 80 鉆擴鉸 2-13 孔 90 粗銑操縱桿支架 R16 腰形孔，留 1mm 加工余量 100 半精銑操縱桿支架 R16 腰形孔，達到尺寸公差要求 110 銑削側面 18 孔凸臺 120 鉆擴鉸 18 孔 130 鉗工去毛刺 140 檢驗是否合格 13 3.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序 30：粗銑頂部平面 機床：立式銑床 X52K 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)VCWr418mD636Z 銑削深度 ：pam3 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻7機械加工工藝手冊表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻7 機械加工工藝手冊表 2.4-Zaf/18.0V 81，取 sV2 機床主軸轉速 ：n ， 式min/97.3614.30210rdn in/370r （1.1） 實際銑削速度 ： 式V snd/2.1601374.0 （1.2） 進給量 ： 式f smZnaff /./378. （1.3） 工作臺每分進給量 ： mf in/6.39/6.sVf ：根據(jù)參考文獻7機械加工工藝手冊表 2.4-81,a a0 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l ml7 刀具切入長度 ：1 式（1.4）)31((5.021aDl 98.24603. 取 ml21 14 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： 式jt min26.0.3957621mjfl （1.5） 工序 40：粗銑 、 平面03.5128 機床：立式銑床 X52K 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)VCWr418mD636Z 銑削深度 ：pam3 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻7機械加工工藝手冊表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻7 機械加工工藝手冊表 2.4-Zaf/18.0V 81，取 sV2 機床主軸轉速 ：n ， 式min/97.3614.30210rdn in/370r （1.1） 實際銑削速度 ： 式V snd/2.1601374.0 （1.2） 進給量 ： 式f smZnaff /./378. （1.3） 工作臺每分進給量 ： mf in/6.39/6.sVf ：根據(jù)參考文獻7機械加工工藝手冊表 2.4-81,a a0 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l ml7 刀具切入長度 ：1 15 式（1.4）)31((5.021aDl m98.24603. 取 ml21 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： 式jt min26.0.3957621mjfl （1.5） 工序 50：半精銑頂部平面 機床：立式銑床 X52K 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)VCWr418mD636Z 銑削深度 ：pam5.1 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻7機械加工工藝手冊表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻7 機械加工工藝手冊表 2.4-Zaf/15.0V 81，取 sV 機床主軸轉速 ，由式（1.1）有：n ， min/96.45631.010rd in/460r 實際銑削速度 ，由式（1.2）有：V smdV/52.113.0 進給量 ，由式（ 1.3）有：f Znaff /9.60/465. 工作臺每分進給量 ： mf in/9msf 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll7 刀具切入長度 ：精銑時1Dl631 刀具切出長度 ：取2l 16 走刀次數(shù)為 1。 機動時間 ，由式（ 1.5）有：2jt min3.041267212 mjflt 本工序機動時間 in59.03.6.021jjjtt 工序 60：粗銑兩支腳底面 機床：立式銑床 X52K 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)VCWr418mD636Z 銑削深度 ：pam3 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻7機械加工工藝手冊表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻7 機械加工工藝手冊表 2.4-Zaf/18.0V 81，取 sV2 機床主軸轉速 ：n ， 式min/97.3614.30210rdn in/370r （1.1） 實際銑削速度 ： 式V snd/2.1601374.0 （1.2） 進給量 ： 式f smZnaff /./378. （1.3） 工作臺每分進給量 ： mf in/6.39/6.sVf ：根據(jù)參考文獻7機械加工工藝手冊表 2.4-81,a a0 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l ml7 刀具切入長度 ：1 式（1.4）)31((5.021aDl 98.24603. 17 取 ml251 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： 式jt min26.0.3957621mjfl （1.5） 工序 70：半精銑兩支腳底面 機床：立式銑床 X52K 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)VCWr418mD636Z 銑削深度 ：pam5.1 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻7機械加工工藝手冊表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻7 機械加工工藝手冊表 2.4-Zaf/15.0V 81，取 sV 機床主軸轉速 ，由式（1.1）有：n ， min/96.45631.010rd in/460r 實際銑削速度 ，由式（1.2）有：V smdV/52.113.0 進給量 ，由式（ 1.3）有：f Znaff /9.60/465. 工作臺每分進給量 ： mf in/9msf 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll7 刀具切入長度 ：精銑時1Dl631 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1。 機動時間 ，由式（ 1.5）有：2jt min3.041267212 mjflt 18 本工序機動時間 min59.03.26.01jjjtt 工序 80： 鉆擴鉸 2-13 孔 機床：Z525 刀具：硬質合金錐柄麻花鉆頭。型號：E211 和 E101 帶導柱直柄平底锪鉆（GB4260-84 ） 公制/莫式 4 號錐直柄鉸刀 刀具材料： VCrW418 切削深度 ：pa6.5m 進給量 ：根據(jù)參考文獻7機械加工工藝手冊表 2.4-52，取f rmf/3.0 切削速度 ：參照參考文獻7機械加工工藝手冊表 2.4-53，取V sV6 機床主軸轉速 ，由式（1.1）有：n ，取100.3687.9/min14vrdin/70r 實際切削速度 ，由式（1.2）有：V 03.145.36/dVms 被切削層長度 ：lm60 刀具切入長度 ：1 式（1.8）mctgctgkDlr 58.4210)2(21 刀具切出長度 ： 取l4l3 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： 式（1.9）2jt in87.0703.45618fnLj 工序 90、100：粗銑、半精銑操縱桿支架 R16 腰形孔，達到尺寸公差要求 機床：銑床 X52K 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)VCWr418mD636Z 銑削深度 ：pam5.1 19 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻7機械加工工藝手冊表 2.4-73，取fa 銑削速度 ：參照參考文獻7 機械加工工藝手冊表 2.4-Zmaf/15.0V 81，取 sV 機床主軸轉速 ，由式（1.1）有：n ， min/96.45631.010rd in/460r 實際銑削速度 ，由式（1.2）有：V smdV/52.113.0 進給量 ，由式（ 1.3）有：f Znaff /9.60/465. 工作臺每分進給量 ： mf in/9msf 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll7 刀具切入長度 ：精銑時1Dl631 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1。 機動時間 ，由式（ 1.5）有：2jt min3.041267212 mjflt 本工序機動時間 in59.03.6.021jjjtt 工序 110：銑削側面 18 孔凸臺 機床：立式銑床 X52K 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)VCWr418mD636Z 銑削深度 ：pam5.1 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻7機械加工工藝手冊表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻7 機械加工工藝手冊表 2.4-Zaf/15.0V 81，取 sV 20 機床主軸轉速 ，由式（1.1）有：n ， min/96.45631.010rdV in/460r 實際銑削速度 ，由式（1.2）有： smdV/52.113.0 進給量 ，由式（ 1.3）有：fVZnaff /9.60/465. 工作臺每分進給量 ： mf in/9msf 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll7 刀具切入長度 ：精銑時1Dl631 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1。 機動時間 ，由式（ 1.5）有：2jt min3.041267212 mjflt 本工序機動時間 in59.03.6.021jjjtt 工序 120 鉆擴鉸 18 孔 工件材料為 HT200，硬度 200HBS?？椎闹睆綖?18mm，公差為 H7，表面 粗糙度 。加工機床為 Z525 立式鉆床，加工工序為鉆、擴、鉸，加工刀1.6aRm 具分別為：鉆孔15mm 標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔 17.7mm 標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔18mm 標準高速鉸刀。選擇各工 序切削用量。 （1 ）確定鉆削用量 1）確定進給量 根據(jù)參考文獻7表 28-10 可查出f ，由于孔深度比 ， ，故0.47.5/fmr表 0/3/21.6ld0.9lfk 。查 Z525 立式鉆床說明書，取()0.942.51mr表 。.3/f 根據(jù)參考文獻7表 28-8，鉆頭強度所允許是進給量 。由于機床.75/fmr 21 進給機構允許的軸向力 （由機床說明書查出） ，根據(jù)表 28-9，允max15690FN 許的進給量 。1.8/fr 由于所選進給量 遠小于 及 ，故所選 可用。ff 2）確定切削速度 、軸向力 F、轉矩 T 及切削功率 根據(jù)表 28-15，v mP 由插入法得： ，17/inm表 4732N表 ，5.69TNM表 1.5mkW表 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。 由參考文獻7表 28-3， ， ，故0.8Mvk.lvk17/in07.2(/in)表 01./i165n rdm: 查 Z525 機床說明書，取 。實際切削速度為：95/inr09/in4/i110rv 由表 28-5， ，故.6MFTk4732.65()N5.94.8m 3）校驗機床功率 切削功率 為P/)Mnk表（1.2(261.05kWW 機床有效功率 4.5.83E mPkP 故選擇的鉆削用量可用。即 ， ， ，015dm0.3/fr19/inr14/inv 相應地 ， ，6FN54.8T.05mPkW （2）確定擴孔切削用量 1）確定進給量 根據(jù)參考文獻7表 28-31，f 。根據(jù) Z525 機床說明書，取f::表 （ 0.78） m/r0.7=9./r =0.57mm/r。 2）確定切削速度 及 根據(jù)參考文獻7表 28-33，取 。修vn 25/minv表 正系數(shù)： ，0.8mvk1.02pavk 22 故 25/min0.812./minv表 1)nd表 （ ./i(7.)86/ir 查機床說明書，取 。實際切削速度為25/inr301vdn 37./mi102/i （3）確定鉸孔切削用量 1）確定進給量 根據(jù)參考文獻7表 28-36， ，按該f 1.326fm表 表注 4，進給量取小植。查 Z525 說明書，取 。.6/fr 2）確定切削速度 及 由參考文獻7表 28-39，取 。vn 8./inv表 由 參考文獻7表 28-3，得修正系數(shù) ，0.8Mvk0.9pavk(1.2)pRa 故 8./min0.897.14/minv表 ()nd表17.4/i(25)95/ir 查 Z525 說明書，取 ，實際鉸孔速度10/inr30vdn 325/mi7.8/i （4）各工序實際切削用量 根據(jù)以上計算，各工序切削用量如下： 鉆孔： ， ， ，010.4/fr195/minr14/inv 擴孔： ， ， ，7.d522.3m 鉸孔： ， ， ，08.6/f0/in78/i 23 4 鉆 18 孔夾具設計 在機械制造中，用以裝夾工件（和引導刀具）的裝置，稱為夾具。它是用 來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或檢測的裝置。 在機械加工過程中，為了保證加工精度，首先要使工件在機床上占有正確 的位置，確定工件在機床上或夾具中占有正確的位置的過程，稱為工件的定位。 定位后將其固定，使其在加工過程中始終保持定位位置不變的操作稱為夾緊。 工件在機床或夾具上定位、夾緊的過程稱為工件的裝夾。用以裝夾工件的裝置 稱為機床夾具，簡稱夾具。 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 由指導老師的分配工序的鉆 18 孔的鉆床夾具。 4.1 問題的提出 本夾具主要用于鉆 18 孔，精度要求不高，和其他面沒有任何為主度要求， 為此，只考慮如何提高生產效率上，精度則不予考慮。 4.2 定位基準的選擇 機器零件是由若干個表面組成的。這些表面之間的相對位置關系包括兩方 面的要求：表面見的位置尺寸精度和相對位置精度。研究零件表面的相對位置 關系，是離不開基準的。不明確基準就不無法確定表面的位置。 基準是用來確定生產對象上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、 面。根據(jù)基準的不同功能，基準分為設計基準和工藝基準兩大類。 1. 設計基準 在零件圖樣上所采用的基準，稱為設計基準。 2. 工藝基準 零件在工藝過程中所采用的基準，稱為工藝基準。工藝基準按用途不同， 又分為裝配基準、測量基準、工序基準和定位基準。 （1）裝配基準 裝配時用以確定零件在部件或產品中的位置的基準，稱為裝配基準。 24 （2）測量基準 測量時用以檢驗已加工表面尺寸幾 位置的基準，稱為測量基準。 （3）工序基準 在加工工序中，用以確定本工序被加工表面家工后的尺寸、形狀及位置的 基準，稱為工序基準。 （4）定位基準 工件定位時所采用的基準，稱為定位基準。 需要說明的是，作為基準的點、線、面在工件上并不一定具體存在。如軸 心線、對稱面等，它們是由某些具體表面來體現(xiàn)的。用以體現(xiàn)基準的表面稱為 定位基準。 本道工序加工鉆 18 孔，精度不高，因此我們采用已加工好的端面定位， 采用支承釘和擋銷定位，因為孔徑自身較小，切削力較小，因此不在采用其他 的輔助定位即可以滿足要求。 4.3 切削力和夾緊力的計算 在機械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個工作過程。 工件定位以后需要通過一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上，使工件在加 工過程中，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置 變化或產生振動，以保證加工精度和安全生產。這樣把工件壓緊夾牢的裝置， 即稱為夾緊裝置。 確定夾緊力就是確定夾緊力的大小、方向和作同點。在確定夾緊力的三要 素時要分析工件的結構特點、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情況， 而且必須考慮定位裝置的結構形式和布置方式。夾緊力的三要素對夾緊結構的 設計起著決定性的作用。只有夾緊力的作用點分布合理，大小適當，方向正確 才能獲得良好的效益。 1. 夾緊力方向的確定 （1）夾緊力方向應垂直于主要定位基準面 （2）夾緊力的方向最好與切削力、工件重力方向一致 2. 夾緊力作用點的選擇 （1）應能夠保持工件定位穩(wěn)定可靠，在夾緊過程中不會引起工件產生位移 或偏轉。 25 （2）應盡量避免或減少工件的夾緊變形 （3）夾緊力作用點應盡量靠近加工部位 3. 夾緊力大小的估算 （1）首先假設系統(tǒng)為剛性系統(tǒng)，切削過程處于穩(wěn)定狀態(tài)。 （2）常規(guī)情況下，只考慮切削力（矩）在力系中的影響；切削力（矩）用 切削原理公式計算。 （3）對重型工件應考慮工件重力的影響。在工件做高速運動場合，必須計 入慣性力。 （4）分析對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡方程計算此狀態(tài)下所需的 夾緊力即為計算夾緊力 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由切削手冊得： 鉆削力 式（5-2）6.08.2HBDfF 鉆削力矩 式（5-3）6.0.91T 式中： 9Dmmaxaxmin187491733 代入公式（5-2）和（5-3）得10.2fr0.8.6F6x9745N 1.0.Tx278. 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立 計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。 4.4 定位誤差分析 本工序選用的工件在支承釘和擋銷上定位，擋銷為水平放置，由于定位副 間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。在重力作用下定位副只存 在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準位移誤 差僅存在 Z 軸方向，且向下，見下圖。 0.15.20.34.712DYzTd 式中 定位副間的最小配合間隙（mm） ； 26 工件圓孔直徑公差（mm） ； DT 定位銷外圓直徑公差（mm） 。d 擋銷水平放置時定位分析圖 4.5 夾具設計及操作的簡要說明 采用支承釘和擋銷定位即可指定可靠的卡緊力。同時我們采用快換鉆套， 當導向的鉆套磨損后，我們松開螺釘可以快速地換下鉆套。保證導向的精度， 這樣就大大的提高了生產效率，適合于大批量生產 27 結 論 通過這次課程設計，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設計都有了更 進一步的認識，也加深了對大學中所學基礎知識的學習和理解。課程設計是理 論聯(lián)系實際的最有效方法。在具體設計過程中，必須考慮到方方面面的問題， 在理論上正確無誤的設計，在實際中往往存在各種問題。這樣，在設計時就必 須考慮所設計的機構是否合理，在實際運用中能否正常工作，而不僅僅考慮理 論上的可行性，課程設計使我學會了從實際出發(fā)加工零件和設計夾具。 在本次設計中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、 部件都是操作簡單，通用性較強的標準件，從現(xiàn)時以最低的成本實現(xiàn)最先進的 加工。但也有不足之處：特別是對于鏜孔夾具，在刀具加工完退出工件孔時， 有可能會劃傷工件內孔表面，本可以在夾具體內部設置液壓升降系統(tǒng)，使工件 孔與定位立臺可升可降，這樣，在刀具退出時，使定位立臺連同工件孔一起升 起，從而避免劃傷。但考慮到成本問題，未采用這種方法。為此，鏜孔的專用 夾具還有待改進。無論怎樣，這次的課程設計使我獲益良多，是我在學校的最 后一次答卷，也是我成功邁向社會的第一步。 28 參考文獻 1 楊叔子，機械加工工藝師手冊M ，北京：機械工業(yè)出版社， 2004。 2 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊M ，上海：上海科學技術出版社， 2004。 3 李洪，機械加工工藝手冊M ，北京：機械工業(yè)出版社， 1590。 4 方昆凡，公差與配合手冊M ，北京：機械工業(yè)出版社， 1599。 5 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊M ，上?？茖W技術出版社， 2000。 6 東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊M ，上海：上?？茖W技術出版社， 1579。 7 吳宗澤，機械設計實用手冊M ，北京：化學工業(yè)出版社， 2000。 8 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊M 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