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論文題目：手剎車后蹄片臂零件的加工工藝規(guī)程及 專用夾具設計 班 級： 專 業(yè)： 學生姓名： 指導教師： 日 期: I 摘 要 此次設計是對手剎車后蹄片臂零件的加工工藝和夾具設計，其零件為鑄件， 具有體積小，零件復雜的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時，就先加 工面，再以面為基準來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具，并以操作簡 單的手動夾緊方式夾緊，其機構設計簡單，方便且能滿足要求。 關鍵詞 手剎車后蹄片臂，加工工藝，專用夾具，設計 1 目 錄 摘 要 I 1 緒 論 1 2 手剎車后蹄片臂的分析 2 2.1 手剎車后蹄片臂的工藝分析 2 2.2 手剎車后蹄片臂的工藝要求 2 3 工藝規(guī)程設計 3 3.1 加工工藝過程 4 3.2 確定各表面加工方案 4 3.2.1 影響加工方法的因素 4 3.2.2 加工方案的選擇 4 3.3 確定定位基準 5 3.2.1 粗基準的選擇 5 3.2.1 精基準選擇的原則 5 3.4 工藝路線的擬訂 6 3.4.1 工序的合理組合 6 3.4.2 工序的集中與分散 7 3.4.3 加工階段的劃分 8 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 8 3.5 手剎車后蹄片臂的偏差，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 手剎車后蹄片臂的偏差計算 10 3.5.3 選擇加工設備和工藝設備 11 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） 11 3.7 本章小結 21 4 鉆 20 孔夾具設計 22 4.1 研究原始質料 22 4.2 定位、夾緊方案的選擇 22 4.3 切削力及夾緊力的計算 22 4.4 誤差分析與計算 24 2 4.5 零、部件的設計與選用 26 4.5.1 定位銷選用 26 4.5.3 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 26 4.6 夾具設計及操作的簡要說明 28 結 論 29 參考文獻 30 致 謝 31 1 1 緒 論 機械設計制造及其夾具設計是我們融會貫通 3 年所學的知識，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)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，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。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。它們 的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產中，常采用專用夾具。 2 手剎車后蹄片臂的分析 2.1 手剎車后蹄片臂的工藝分析 手剎車后蹄片臂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。手剎車后蹄片臂的底面、大頭孔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，手剎車6.1Ra 后蹄片臂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 手剎車后蹄片臂的工藝要求 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 以下是手剎車后蹄片臂需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： (1) 中心孔 。0.462 (2) 大頭 2-20 孔。 (3)寬度為 25 槽。 (4) 22 孔。 (5) 32 端面（尺寸為 45mm 的兩端面） 。 手剎車后蹄片臂毛坯的，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 上面主要是對手剎車后蹄片臂零件的結構、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。 3 工藝規(guī)程設計 4 3.1 加工工藝過程 由以上分析可知，該手剎車后蹄片臂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， 對于手剎車后蹄片臂來說，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：手剎車后蹄片臂的尺寸精度，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。對于我們設計手剎車 后蹄片臂的加工工藝來說，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，根據各加工表面的技術要求， 選擇加工方法及分幾次加工。 根據生產類型選擇，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 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。 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。 5 小頭孔加工方法： 加零件毛坯不能直接出孔，只能鑄造出一個小坑，以便在以后加工時找正 其中心，但其表面粗糙度的要求為 ，所以選擇加工的方法是鉆擴6.1Ra 鉸。 孔加工方法： 因為孔的表面粗糙度的要求都不高，是 ，所以我們采用一次鉆孔2.5 的加工方法。 寬度為 25 槽的加工方法是： 因槽兩側面表面粗糙度的要求較高，為 ，所以我們采用粗銑6.1Ra 半精銑。 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。 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，能保證手剎車后蹄 片臂在整個加工過程中基本上都能用統一的基準定位。從手剎車后蹄片臂零件 圖分析可知，主要是選擇加工手剎車后蹄片臂底面的裝夾定位面為其加工粗基 準。 6 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。 基準統一原則，應盡可能選用統一的定位基準。基準的統一有利于保證 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，能保證手剎車后蹄 片臂在整個加工過程中基本上都能用統一的基準定位。從手剎車后蹄片臂零件 圖分析可知，它的底平面與 小頭孔，適于作精基準使用。但用一個平面209H 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一的基準定位的要求。至于兩側面，因 為是非加工表面，所以也可以用 的孔為加工基準。4 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。 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一的基準。手剎車后蹄片 臂的加工的第一個工序也就是加工統一的基準。具體安排是先以孔和面定位粗、 精加工手剎車后蹄片臂底面大頭孔上平面。 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。確定工序數的基本原則： 工序分散原則 7 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 工序數目少，工件裝，夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人 數和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證 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 工序數目少，工件裝夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數 和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這 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。 8 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現，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 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。 3.4.4 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 9 成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表： 表 2.1 工藝路線方案一 工序號 工序內容 工序一 粗銑 32 左側端面（尺寸為 45mm 的端面） 工序二 粗銑 32 右側端面（尺寸為 45mm 的端面） 工序三 鉆中間 20 孔 工序四 粗銑、半精銑 25 的槽 工序五 鉆擴鉸孔 2-20 孔 工序六 鉆擴鉸 22 孔，鉆擴孔口 34 倒角 60 工序七 鉗工打毛刺 工序八 檢驗 表 2.2 工藝路線方案二 工序號 工序內容 工序一 粗銑 32 左側端面（尺寸為 45mm 的端面） 工序二 粗銑 32 右側端面（尺寸為 45mm 的端面） 工序三 粗銑、半精銑 25 的槽 工序四 鉆中間 20 孔 工序五 鉆擴鉸孔 2-20 孔 工序六 鉆擴鉸 22 孔，鉆擴孔口 34 倒角 60 工序七 鉗工打毛刺 工序八 檢驗 工藝立方案的比較與分析： 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是加工工序分散，適合流水線生產， 縮短裝換刀具的時間。加工完前次的又可成為下次加工的基準，這樣使工序非 常清晰易提高加工精度，是對大批量生產是很合適的。方案二把工件加工工序 分得很紊亂并且很集中，基準得不到保證，加工出來的精度低，不符合現代化 的生產要求。兩種方案的裝夾比較多，但是考慮到加工零件的方便性，及加工 精度，且還是大批生產，所以采用如下方案比較合適。 10 工序號 工序內容 工序一 粗銑 32 左側端面（尺寸為 45mm 的端面） 工序二 粗銑 32 右側端面（尺寸為 45mm 的端面） 工序三 鉆中間 20 孔 工序四 粗銑、半精銑 25 的槽 工序五 鉆擴鉸孔 2-20 孔 工序六 鉆擴鉸 22 孔，鉆擴孔口 34 倒角 60 工序七 鉗工打毛刺 工序八 檢驗 3.5 手剎車后蹄片臂的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸 的確定 手剎車后蹄片臂的鑄件采用的是 45#，生產類型為大批量生產，采用鑄件 毛坯。 3.5.1 毛坯的結構工藝要求 手剎車后蹄片臂為鑄件件，對毛坯的結構工藝性有一定要求： 由于鑄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膛和減少工序，鑄件外形應力求簡單、平直的對稱， 盡量避免鑄件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺等結構。 鑄件的結構中應避免深孔或多孔結構。 鑄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 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，必要時可據此繪出毛坯圖。 3.5.2 手剎車后蹄片臂的偏差計算 手剎車后蹄片臂底平面和大頭孔上平面的偏差及加工余量計算 11 底平面加工余量的計算。根據工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步 余量如下： 粗銑：由參考文獻4表 1119。其余量值規(guī)定為 ，現取2.05m 。查3 可知其粗銑時精度等級為 IT12，粗銑平面時厚度偏差取2.m01 精銑：由參考文獻3表 2.359，其余量值規(guī)定為 。1. 3.5.3 選擇加工設備和工藝設備 機床的選擇 工序采用 X52K 型立式銑床 工序采用 Z525 立式鉆床 選擇夾具 該手剎車后蹄片臂的生產綱領為大批生產，所以采用專用夾具。 選擇刀具 在銑床上加工的各工序，采用硬質合金銑刀即可保證加工質量。在鉸孔 ，由于精度高，可采用硬質合金鉸刀。20 選擇量具 加工的孔均采用極限量規(guī)。 其他 對垂直度誤差采用千分表進行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他 尺寸采用通用量具即可。 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） 3.6.1 工序一：粗銑 32 左側端面（尺寸為 45mm 的端面） 機床：X52K 型立式銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀，材料： ， ，齒數 ，15YT20Dm20Z 為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=3mm 所以銑削深度 ：pa3m 每齒進給量 ：根據參考文獻3表 2.4-73，取 銑削速度 ：f 0.15/faZV 參照參考文獻3 表 2.4-81，取 2.54/Vs 機床主軸轉速 ：n ，10.60.8/in314Vnrd 12 按照參考文獻3表 3.1-74 245/minr 實際銑削速度 ： v3.102.56/0dns 進給量 ： fV.524/1./ffaZ 工作臺每分進給量 ： m.73infVs ：根據參考文獻3表 2.4-81,a ma60 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 42l 刀具切入長度 ：1210.5()(13lDa20.5(06)(137.6m 刀具切出長度 ：取lm 走刀次數為 1 機動時間 ：jt247.62.in35jf 查參考文獻1，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.23min 3.6.2 工序二：粗銑 32 右側端面（尺寸為 45mm 的端面） 機床：X52K 型立式銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀，材料： ， ，齒數 ，15YT20Dm20Z 為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=3mm 所以銑削深度 ：pa3m 每齒進給量 ：根據參考文獻3表 2.4-73，取 銑削速度 ：f 0.15/faZV 參照參考文獻3 表 2.4-81，取 2.54/Vs 機床主軸轉速 ：n ，10.60.8/in314Vnrd 按照參考文獻3表 3.1-74 245mn 實際銑削速度 ： v3.12.56/00ds 進給量 ： fV.524/1./ffaZn 工作臺每分進給量 ： m.73infVs ：根據參考文獻3表 2.4-81,a ma60 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 42l 刀具切入長度 ：1 13 210.5()(13lDa20.5(06)(137.6m 刀具切出長度 ：取lm 走刀次數為 1 機動時間 ：jt247.62.in35jf 查參考文獻1，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.23min 3.6.3 工序 3：鉆中間 20 孔 機床：立式鉆床 Z525 刀具：根據參照參考文獻3表 4.39 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 鉆孔 0.452 鉆孔 時先采取的是鉆 孔，再擴到 ，所以 。. 171.717Dm 切削深度 ：pa8.m 進給量 ：根據參考文獻3表 2.438，取 。f rf/3.0 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.441，取 。V48Vs 機床主軸轉速 ：n ，100.486539./min317vrd 按照參考文獻3表 3.131，取 0 所以實際切削速度 ：v.176.5/dns 切削工時 被切削層長度 ：l42m 刀具切入長度 ：1 117()05.96rDlctgkctgm 刀具切出長度 ： 取2l4l32 走刀次數為 1 機動時間 ： jt60.5in.3jLfn 擴孔 0.452 刀具：根據參照參考文獻3表 4.331 選擇硬質合金錐柄麻花擴孔鉆頭。 片型號：E403 因鉆孔 時先采取的是先鉆到 孔再擴到 ，所以 ，0.45 1719.719.7Dm17d 14 切削深度 ：pa1.35m 進給量 ：根據參考文獻3表 2.452，取 。f 0.6/fmr 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.453，取 。V4Vs 機床主軸轉速 ：n100.462.78/in319vrD 按照參考文獻3表 3.131，取 5n 所以實際切削速度 ：v..0.52/06dms 切削工時 被切削層長度 ：l42m 刀具切入長度 有：11 19.7()20.8632rDdlctgkctgm 刀具切出長度 ： ，取lm42l32 走刀次數為 1 機動時間 ：2jt30.16in.5jLfn 鉸孔 0.45 刀具：根據參照參考文獻3表 4.354，選擇硬質合金錐柄機用鉸刀。 切削深度 ： ，且 。pa.1m20D 進給量 ：根據參考文獻3表 2.458， 取f rmf/0.21 。rmf/0.2 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.460，取 。V sV/3. 機床主軸轉速 ：n10.32605.7/in14rD 按照參考文獻3表 3.131 取 1mn 實際切削速度 ：v..63/00s 切削工時 被切削層長度 ：l42 15 刀具切入長度 ，1l02019.7()20.92rDdctgkctgm 刀具切出長度 ： 取lm4l32 走刀次數為 1 機動時間 ：3jt2.09.7in315jLnf 該工序的加工機動時間的總和是 ：jt.2016.70.48minj 3.6.4 工序 4：粗銑、半精銑 25 的槽 機床：X52K 型立式銑床 刀具：錯齒三面刃銑刀 切削深度 ：pa5m 根據參考文獻查1表 4.4-8 有： 刀具的直徑 D=80mm，刀具的齒數 Z=14，刀具的寬度 L=10mm。 查2表 2.4-76 得： 進給量 ,根據參考文獻3表 查得切削速度0.6/faz302 ，24/minV 機床主軸轉速 ： ，12495./min3.80Vrd 按照參考文獻2表 3.1-74 取 實際切削速度 ：v.10.4/6Dns 進給量 ：fV0.495/.3/ffaZm 機床工作臺每分進給量 ：m 1.3/7.8/inmfs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 l 0l 刀具切入長度 ：1 10.5(2)lD =42mm 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數為 1 16 機動時間 ： 1jt129041.68min7.jmlf 查參考文獻1，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.92min 3.6.7 工序：半精銑 25 的槽 機床：X52K 型立式銑床 刀具：錯齒三面刃銑刀 刀具直徑 D=80，齒數 Z=14，寬度 L=12。 切削深度 ：pa1m 根據參考文獻2表 查得：進給量 ,根據參考文獻32.4760.12/famz 表 查得切削速度 ，3023/inV 機床主軸轉速 ：n ，1091.5/i.480rd 按照參考文獻3表 3.1-74 取 n 實際切削速度 ：v3.0.4/16Dnms 進給量 ：fV0.2495/2./ffaZ 工作臺每分進給量 ： m.159.6infVs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 0l 刀具切入長度 ：1 10.5(2)lD =42mm 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數為 1 機動時間 ： jt12904.8min5.6jmlf 查參考文獻1，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.41min 本工序機動時間 12.8042.ijjtt 3.6.8 工序五：鉆擴鉸孔 2- 孔0.452 17 機床：立式鉆床 Z525 刀具：根據參照參考文獻3表 4.39 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 鉆孔 0.452 鉆孔 時先采取的是鉆 孔，再擴到 ，所以 。. 171.717Dm 切削深度 ：pa8.m 進給量 ：根據參考文獻3表 2.438，取 。f rf/3.0 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.441，取 。V48Vs 機床主軸轉速 ：n ，100.486539./min317vrd 按照參考文獻3表 3.131，取 0 所以實際切削速度 ：v.176.5/dns 切削工時 被切削層長度 ：l42m 刀具切入長度 ：1 117()05.96rDlctgkctgm 刀具切出長度 ： 取2l4l32 走刀次數為 1 機動時間 ： jt60.5in.3jLfn 擴孔 0.452 刀具：根據參照參考文獻3表 4.331 選擇硬質合金錐柄麻花擴孔鉆頭。 片型號：E403 因鉆孔 時先采取的是先鉆到 孔再擴到 ，所以 ，0.45 1719.719.7Dm17d 切削深度 ：pa.35m 進給量 ：根據參考文獻3表 2.452，取 。f 0.6/fr 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.453，取 。V4Vs 機床主軸轉速 ：n100.462.78/in319vrD 按照參考文獻3表 3.131，取 5mn 18 所以實際切削速度 ：v3.149.750.2/06dnms 切削工時 被切削層長度 ：l42m 刀具切入長度 有：11 19.7()20.8632rDdlctgkctgm 刀具切出長度 ： ，取lm42l32 走刀次數為 1 機動時間 ：2jt30.16in.5jLfn 鉸孔 0.45 刀具：根據參照參考文獻3表 4.354，選擇硬質合金錐柄機用鉸刀。 切削深度 ： ，且 。pa.1m20D 進給量 ：根據參考文獻3表 2.458， 取f rmf/0.21 。rmf/0.2 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.460，取 。V sV/3. 機床主軸轉速 ：n10.32605.7/in14rD 按照參考文獻3表 3.131 取 1mn 實際切削速度 ：v..63/00s 切削工時 被切削層長度 ：l42 刀具切入長度 ，10019.7()20.9rDdlctgkctgm 刀具切出長度 ： 取2lm4l32 走刀次數為 1 機動時間 ：3jt.09.7in315jLnf 19 該工序的加工機動時間的總和是 ：jt0.2516.07.48minj 3.6.9 工序六：鉆擴鉸 22 孔，鉆擴孔口 34 倒角 60 工件材料為 HT200，硬度 200HBS?？椎闹睆綖?22mm，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19mm 標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔 21.7mm 標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔22mm 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 進給機構允許的軸向力 （由機床說明書查出） ，根據表 28-9，允max60FN 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./i16n rdm表 查 Z525 機床說明書，取 。實際切削速度為：95/inr095/in4/i110rv 由表 28-5， ，故.6MFTk4732.6()N5.954.8m 20 3）校驗機床功率 切削功率 為mP/)Mnk表（1.25(92461.05kWW 機床有效功率 ..83E mPkP 故選擇的鉆削用量可用。即 ， ， ，019dm0.43/fr195/inr14/inv 相應地 ， ，56FN.8T.0mPkW （2）確定擴孔切削用量 1）確定進給量 根據參考文獻7表 28-31，f 。根據 Z525 機床說明書，取f::表 （ 0.78） m/r0.7=49.5/r =0.57mm/r。 2）確定切削速度 及 根據參考文獻7表 28-33，取 。修vn 25/minv表 正系數： ，0.8mvk1.02pavk 故 25/in0.812/invm表 1)nd表 （ ./i(4.7)86/ir 查機床說明書，取 。實際切削速度為275/inr301vdn 3./mi102/i （3）確定鉸孔切削用量 1）確定進給量 根據參考文獻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 ，0.8Mvk0.9pavk(1.2)pRa根 據 21 故 8.2/min0.897.14/minv表 1()nd表 7.4/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 根據以上計算，各工序切削用量如下： 鉆孔： ， ， ，0190.4/fr195/minr14/inv 擴孔： ， ， ，.7d522.3m 鉸孔： ， ， ，021.6/f0/in78/i 被切削層長度 ：lm 刀具切入長度 ，由式（1.8）有：1 ctgctgkDlr 5.120.5)21(21 刀具切出長度 ：2l0 走刀次數為 1 機動時間 ，由式（1.5）有：jt min06.1325.071fnltj 基本工時： 1203.(mi)7.5ltnf機 3.7 本章小結 本章節(jié)主要從零件的結構和外型入手分析，從而得出設計毛坯的依據。再 查閱有關資料，設計出零件加工的毛坯。在工藝規(guī)程的制定上，將兩種方案進 行比較，選取一個最佳方案來。在計算每一步的切削用量時，先選用刀具和機 床，再查閱資料找出進給量，由它算出機床所需的轉速，翻閱機床手冊選一個 最接近它的一值。算切削速度、機動時間等。 22 4 鉆 20 孔夾具設計 4.1 研究原始質料 利用本夾具主要用來鉆 20 孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿 足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時， 應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。 4.2 定位、夾緊方案的選擇 由零件圖可知：在對 20 孔孔進行加工前，46 端面平面進行了粗、精銑 加工， 方案采用 V 型塊定位，夾緊方裝、取工件容易易。 4.3 切削力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用：鉆床 Z520，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻5查表 可得：721 切削力公式： .06f PFDfK 式中 D=20MM ./mr 查表 得： 8210.75()36bp 其中： 0.b.48K 即： 95()fFN 實際所需夾緊力：由參考文獻5表 得：12 12KFW 有： 120.7,.6 安全系數 K 可按下式計算有： 6543210K 式中： 為各種因素的安全系數，見參考文獻 5表 可得： 60 12 ...10.56 所以 950816492()KfWFN 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便， 決定選用手動螺旋夾緊機構。 23 取 ， ，1.56K10.72.16 查參考文獻51226 可知移動形式壓板螺旋夾緊時產生的夾緊力按以 下公式計算： )(210 tgtQLWz 式中參數由參考文獻5可查得： 6.2.76zr90105229 其中： 3()Lm)(8N 螺旋夾緊力： 04.W 由上述計算易得： K 因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： )(210 tgtQLz 式中參數由參考文獻5可查得： 6.2.76zr90105229 其中： 3()Lm)(8N 螺旋夾緊力： 04.W 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下： 163 圖 4.1 移動壓板受力簡圖 由表 得：原動力計算公式 261001KLWl 即： 0478.23.932.75()KWLNl 24 由上述計算易得： KW 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便， 決定選用手動螺旋夾緊機構。 4.4 誤差分析與計算 該夾具以一個平面和一個 V 型塊和一擋銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸 公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所 規(guī)定的尺寸公差。 由5和6可得： 1 定位誤差： 注：V 型塊夾角 =90 。 基準位移誤差： 工件以外圓柱面在 V 型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差 D ，因此對一批工 件來說，當直徑由最小 D D 變大到 D 時，工件中心（即定位基準）將在 V 型塊的對稱 25 中心平面內上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由 變大到 ,其變化量 （即基準1O21O2 位移誤差 ）從圖（a）中的幾何關系退出： Y= =1O2DSIn 基準不重合誤差： 從圖（b）中設計基準與定位基準不重合，假設定位基準 不動，當工件直徑由最小1O DD 變到最大 D 時，設計基準的變化量為 ，即基準不重合誤差 B= 。2D2D 從圖(c)中可知，設計基準為工件的下母線。即，上述方向由 a 到 a與定位基準 變到 的方向相反，故其定位誤差 D 是 Y 與 B 之差.1O2 D= Y B= =0.207D=0.2070.01=0.002072SIn D=0.00207 T 即滿足要求31 2 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： mSNHBKRkm nZaZy 014.8.9)(1cos0.3jy 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj05. 夾具相對刀具位置誤差： 取ADm1. 誤差總和： 0.965jw 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： 26 mSNcHBKRk nZaZy 014.8.9)(1cos0.3jym 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj05. 夾具相對刀具位置誤差： 取ADm1. 誤差總和： 0.965jw 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.5 零、部件的設計與選用 4.5.1 定位銷選用 本夾具選用一擋銷來定位，其參數如下： 表 4 擋銷參數 D d H 公稱尺寸 允差 1h1b1C1 36 8 6 +0.023 +0.015 12 7 1 2 1 2 0.4 4.5.3 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結構如 下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。 27 圖 6.1 可換鉆套 鉸工藝孔鉆套結構參數如下表 6.4： 表 6.4 鉆套 D d H 公稱尺寸 允差 12Dh1mCr 6 12 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 9 0.5 18 0.5 襯套選用固定襯套其結構如圖所示： 圖 6.2 固定襯套 其結構參數如下表 6.5： 28 表 6.5 固定襯套 d D 公稱尺寸 允差 H 公稱尺寸 允差 C 1 12 +0.034 +0.016 12 18 +0.023 +0.012 0.5 2 鉆模板選用固定式鉆模板，用 4 個沉頭螺釘和 2 個錐銷定位于夾具體上。 4.6 夾具設計及操作的簡要說明 為提高生產率，經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋 夾緊機構） 。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣 泛的應用。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現磨損，以及零件尺寸變化時，影 響定位、夾緊的可靠。為防止此現象，選用可換定位銷。以便隨時根據情況進 行調整換取。 29 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，也加深了對大學四年中所學基礎知識的學習和理解。課程設計 是理論聯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，從現時以最低的成本實現最先進的 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，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。 30 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會，金屬切削手冊M ，上海：上?？茖W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， 1990。 4 方昆凡，公差與配合手冊M ，北京：機械工業(yè)出版社， 1999。 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， 1979。 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 ，哈爾濱：黑龍江科學技術出版社， 1987。 9 上海金屬切削技術協會，金屬切削手冊M ，上海：上?？茖W技術出版社， 1984。 10 周永強，高等學校課程設計指導M ，北京：中國建材工業(yè)出版社， 2002。 11 黃如林，切削加工簡明實用手冊M ，北京：化學工業(yè)出版社， 2004。 12 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計M ，重慶：重慶大學出版社， 1995。 13 東北重型機械學院，洛陽農業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學，機床夾具設計手 冊M，上海：上?？茖W技術出版社，1980。 14 李慶壽，機械制造工藝裝備設計適用手冊M ，銀州：寧夏人民出版社， 1991。 15 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術測量M ，中國計量出版社， 2000：919。 16 樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業(yè)出版社，2005：4 17。 17 王先逵，機械機械制造工藝學，機械工業(yè)出版社，2006 。 18 Machine Tools N.chernor 1984. 19 Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973. 20 Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 . 31 致 謝 首先，我要感謝指導課程設計老師。在課程設計中，他給予了很多指導性 的意見，我萬分的感謝他給我的寶貴的意見和鼓勵。 我也非常感謝我的父母。在學習和生活上，他們一直都很支持我，使我能 全身心地投入到學習中。 最后，很感謝閱讀這篇課程設計（論文）的人們。感謝您們抽出寶貴的時 間來閱讀這篇課程設計（論文） 。