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論文題目：前支架-前鋼板彈簧零件的加工工藝規(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 此次設計是對前支架-前鋼板彈簧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 前支架-前鋼板彈簧，加工工藝，專用夾具，設計 1 目 錄 摘 要 ..........................................................................................................................I 1 緒 論 ..........................................................................................................................1 2 前支架-前鋼板彈簧的分析 ......................................................................................2 2.1 前支架-前鋼板彈簧的工藝分析 ................................................................................2 2.2 前支架-前鋼板彈簧的工藝要求 ................................................................................3 3 工藝規(guī)程設計 ..........................................................................................................4 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 .................................................................................................5 3.3 確定定位基準 ................................................................................................................5 3.3.1 粗基準的選擇 .........................................................................................5 3.3.2 精基準選擇的原則 .................................................................................6 3.4 工藝路線的擬訂 .............................................................................................................7 3.4.1 工序的合理組合 .....................................................................................7 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 .....................................................................9 3.5 前支架-前鋼板彈簧的偏差，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 前支架-前鋼板彈簧的偏差計算 .........................................................11 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） .............................................................12 3.7 本章小結 ........................................................................................................................22 4 銑寬度為 64mm的內側面銑床夾具 ........................................................................23 4.1 研究原始質料 ................................................................................................23 4.2 定位、夾緊方案的選擇 ................................................................................24 4.3 切削力及夾緊力的計算 ................................................................................25 4.4 誤差分析與計算 ............................................................................................26 4.5 定向鍵與對刀裝置設計 ................................................................................27 4.6 確定夾具體結構和總體結構 ........................................................................29 4.7 夾具設計及操作的簡要說明 .........................................................................30 總結 ..............................................................................................................................32 參考文獻 ......................................................................................................................33 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(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。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 前支架-前鋼板彈簧的分析 2.1前支架-前鋼板彈簧的工藝分析 前支架-前鋼板彈簧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。前 支架-前鋼板彈簧的底面都要求精加工。其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求，前支架- 前鋼板彈簧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前支架-前鋼板彈簧的工藝要求 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。 以下是前支架-前鋼板彈簧需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： (1) 2-22 孔。 (2) 大頭 3-12 孔。 (3)寬度為 4 槽。 (4) 10.5 孔。 (5) 尺寸為 58mm 端面。 前支架-前鋼板彈簧毛坯的，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 上面主要是對前支架-前鋼板彈簧 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 3.1 加工工藝過程 由以上分析可知，該前支架-前鋼板彈簧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，對于前支架-前鋼板彈 簧來說，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：前支架-前鋼板彈簧的尺寸精度，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。對于我們設計前支架-前鋼板彈簧的加工工藝來說，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(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。 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，精銑的粗糙度可以較小。79IT:aR 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鉸。6.1 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的加工方12.5Ra 法。 寬度為 4 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. 3.3 確定定位基準 3.3.1 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，能保證前支架-前鋼板彈簧在整 個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從前支架-前鋼板彈簧零件圖分析可知，主要 是選擇加工前支架-前鋼板彈簧底面的裝夾定位面為其加工粗基準。 3.3.2 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?；鶞实慕y(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，能保證前支架-前鋼板彈簧在整 個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從前支架-前鋼板彈簧零件圖分析可知，它的 底平面與 小頭孔，適于作精基準使用。但用一個平面和一個孔定位限制工件自由209H 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。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4 準。 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(tǒng)一的基準。前支架-前鋼板彈簧的加工 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、精加工前支架-前鋼 板彈簧底面大頭孔上平面。 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%蘇打及809c: 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 。mg20 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 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 銑寬度為 58mm 的上端面 工序二 粗銑左端面（尺寸為 65mm 的端面） 工序三 鉆擴鉸 5-12 孔 工序四 鉆擴鉸 22 孔，孔口倒角 C1 工序五 鉆擴 2-10.5 孔 工序六 粗銑寬度為 4mm 的開口槽 工序七 銑寬度為 64mm 的內側面 工序八 鉗工打毛刺 工序九 檢驗 表 2.2 工藝路線方案二 工序號 工序內容 工序一 銑寬度為 58mm 的上端面 工序二 粗銑左端面（尺寸為 65mm 的端面） 工序三 粗銑寬度為 4mm 的開口槽 工序四 銑寬度為 64mm 的內側面 工序五 鉆擴鉸 5-12 孔 工序六 鉆擴鉸 22 孔，孔口倒角 C1 工序七 鉆擴 2-10.5 孔 工序八 鉗工打毛刺 工序九 檢驗 工藝方案的比較與分析： 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(xiàn)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。 工序號 工序內容 工序一 銑寬度為 58mm 的上端面 工序二 粗銑左端面（尺寸為 65mm 的端面） 工序三 鉆擴鉸 5-12 孔 工序四 鉆擴鉸 22 孔，孔口倒角 C1 工序五 鉆擴 2-10.5 孔 工序六 粗銑寬度為 4mm 的開口槽 工序七 銑寬度為 64mm 的內側面 工序八 鉗工打毛刺 工序九 檢驗 3.5前支架-前鋼板彈簧的偏差，加工余量，工序尺寸及毛 坯尺寸的確定 前支架-前鋼板彈簧的鑄件采用的是 1 號可鍛鑄鐵，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 前支架-前鋼板彈簧為鑄件件，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(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 前支架-前鋼板彈簧的偏差計算 前支架-前鋼板彈簧底平面和大頭孔上平面的偏差及加工余量計算 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(xiàn)取 。查2.05m2. 3可知其粗銑時精度等級為 IT12，粗銑平面時厚度偏差取 1 精銑：由參考文獻3表 2.359，其余量值規(guī)定為 。. 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 該前支架-前鋼板彈簧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20 度高，可采用硬質合金鉸刀。 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：銑寬度為 58mm 的上端面 機床：X52K 型立式銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀，材料： ， ，齒數(shù) ，為粗齒銑15YT20Dm20Z 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 ：參照參f 0.15/faZV 考文獻3表 2.4-81，取 2.54/Vs 機床主軸轉速 ：n ， 1060.8/in3.1rd 按照參考文獻3表 3.1-74 m 實際銑削速度 ： v .245.6/1ds 進給量 ： fV0.5/01ffaZn 工作臺每分進給量 ： m.73/infVs ：根據參考文獻3表 2.4-81,a6 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l42lm 刀具切入長度 ：1210.5()(3lDa20.5(06)(137.6m 刀具切出長度 ：取l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：jt 1247.6.injmlf 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：粗銑左端面（尺寸為 65mm 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(shù) ，為粗齒銑15YT20Dm20Z 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 ：參照參f 0.15/faZV 考文獻3表 2.4-81，取 2.54/Vs 機床主軸轉速 ：n ，102.54602.8/min31Vrd 按照參考文獻3表 3.1-74 實際銑削速度 ： v.45.6/010dns 進給量 ： fV.52/12./ffaZm 工作臺每分進給量 ： m.73infVs ：根據參考文獻3表 2.4-81,a60 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l42l 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(shù)為 1 機動時間 ：jt247.62.in35jlf 查參考文獻1，表 2.5-45 工步輔助時間為： 1.23min 2.6.3 工序 3：鉆擴鉸 5-12 孔 機床：立式鉆床 Z525 （1）鉆孔工序 1）背吃刀量 =10mmap 2）進給量 由表 5-12，選取每轉進給量 f=0.2mm/r 3)切削速度 由表 5-22 查得，因為工件為 45 號鋼，v=20m/min，帶入公式得102048.7min3.1vrnd 參照表 4-15 所列 Z525 的主軸轉速取 n=590r/min。實際轉速為59.2.i100v 確定擴孔切削用量 1)確定進給量 f 根據參考文獻1表 28-31, 。根據 Z515 機床說明書 取rmrmf /56.049.7/)8.07(表 f=0.57mm/r。 2）確定切削速度 v 及 n 根據參考文獻1表 28-33，取 。修正系數(shù)：min/25V表02.1,8.apvmvk 故 min/8.i/5V表 in/286)14.3()000 mddn （表 查機床說明書 取 。實際切削速度為i/275rn min/2103dv 確定鉸孔切削用量 （1）確定進給量 f 根據參考文獻7表 28-36， ，按該表6.1表f 注 4，進給量取小植。查 Z535 說明書 取 。m/r6.f （2）確定切削速度 v 及 n 由參考文獻7表 28-39 取 。由參考文min/82V表 獻1表 28-3，得修正系數(shù) ， （根據8.0Mvk9.0vapk ） 2.15.0/2745pRa 故 min/6.78.min/.8v表 591)100 rdn（表 查 Z515 說明書，取 n=100r/min,實際鉸孔速度 in/4.3230dv 基本時間的計算 1）鉆孔 查表 5-41， =24 mm， =2 mm =5 mmll2 )21(cos21klD f=0.2 mm/r, n=590 r/min 帶入 sfnLtj 8.15902.4 2）擴孔 根據表 5-41， ， 按 =15 ， =1.5，查得 =0.56 mm ，l1kapl2 =5.3 mm )2(cos1klDsfnLtj 8.397.054 3）鉸孔 根據表 5-41 及表 5-42 查得 =20 mm ， =22 mm ，l=24 mm f=0.4 mm/r , n=140 r/minl1l2sfnLtj 6.4510.4 輔助時間的計算 根據經驗公式，輔助時間與基本時間的關系為 =（0.150.2） ,本例取 =0.15 ，tf tjftj 則各工步的輔助時間為： 鉆孔工步： =0.1515.8=2.37stf 擴孔工步： =0.1533.8=5.07sf 精鉸工步： =0.1545.6=6.84stf 其他時間計算 除了作業(yè)時間之外，每件工序的單位時間還包括布置工作地點時間、休息時間與生理需要 時間和準備與終結時間。由于是大批生產，分攤到每個工件的準備與終結時間甚微，可忽 略不計；布置工作時間 是作業(yè)時間的 2%7% ，休息與生理需要時間 是作業(yè)時間的tb tx 2%4%,在此均取 3%，則各工序的其他時間（ + ）可按關系式（3%+3%） + (tbx btx + )計算，他們分別為：tbx 鉆孔： + =6%（2.37+15.8）=1.09s 擴孔： + =6%（5.07+33.8）=2.33stbx 鉸孔： + =6%（6.84+45.6）=3.15stbx 單件總時間的計算 鉆孔工步： =15.6+2.37+1.09=19.06stdj 擴孔工步： =33.8+5.07+2.33=41.2sj 鉸孔工步： =45.6+6.84+3.15=55.51stdj 工序四：鉆擴鉸 22 孔，孔口 C1 工件材料為 1 號可鍛鑄鐵，硬度 200HBS。孔的直徑為 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，加工刀具分別為：鉆.6aRm 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 ，由f 0.47.5/fmr表 于孔深度比 ， ，故0/3/21.6ld.9lfk 。查 Z525 立式鉆床說明書，取(.47.5)9405/f mr表 。/mr 根據參考文獻7表 28-8，鉆頭強度所允許是進給量 。由于機床進給機構1.75/fr 允許的軸向力 （由機床說明書查出） ，根據表 28-9，允許的進給量ax16FN 。1.8/fr 由于所選進給量 遠小于 及 ，故所選 可用。fff 2）確定切削速度 、軸向力 F、轉矩 T 及切削功率 根據表 28-15，由插入法得：vmP ，17/in表 4732N表 ，5.69NM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：195/inr 0195/min14/i0dnrv 由表 28-5， ，故1.6MFTk4732.6()FN5.9154.8 3）校驗機床功率 切削功率 為mP/)Mnk表（1.2(26.0kWW 機床有效功率 4.5.8135E mPkP 故選擇的鉆削用量可用。即 ， ， ，019dm0.3/fr9/inr14/inv 相應地 ， ，56FN54.8T.05mPkW （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=9./r =0.57mm/r。 2）確定切削速度 及 根據參考文獻7表 28-33，取 。修正系數(shù)：vn25/minv表 ，0.8mvk1.0pavk 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， ，按該表注 4，f 1.326fm表 進給量取小植。查 Z525 說明書，取 。1.6/fr 2）確定切削速度 及 由參考文獻7表 28-39，取 。由vn8./inv表 參考文獻7表 28-3，得修正系數(shù) ，0.8Mvk.9pavk(1.2)pRa根 據 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/in （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/mir14/inv 擴孔： ， ， ，.7d522.3 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 mctgctgkDlr 5.120.5)21(21 刀具切出長度 ：2l0 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ，由式（1.5）有：jt in06.1325.071fnltj 基本工時： 1203.(mi)7.5ltnf機 工序五 鉆擴 2-10.5 孔 機床：立式鉆床 Z525 刀具：麻花鉆、擴孔鉆、 （1） 、鉆 孔9m 切削深度 ：pa0.85 進給量 ：根據機械加工工藝師手冊表 28-10，取f (0.2.8)/fmr 由于本零件在加工 孔時屬于底剛度零件，故進給量應乘系數(shù) 0.75，則35m(0.2.8)0.7/(0.165.2)/f rmr 根據機械加工工藝師手冊表 28-13，取 0./f 取切削速度 4/inV 取 =24, =9 代入公式（2-1）得0d 機床主軸轉速 ： ，根據機械加工工藝師手冊012489/min3.rd 表 9-3，取 72/minr 實際切削速度 ： V0.149721.8/in 被切削層長度 ：l48 刀具切入長度 ： 1m 刀具切出長度 ： 2l3 走刀次數(shù)為 1 取 ， ， , , 代入公式（2-4）得：48ll2l0.f72n 機動時間 ：jt1483.8mi.jfn 以上為鉆一個孔的機動時間，故本工序機動工時為120.38.76mijt （2） 、擴 孔.5 切削深度 ：pa1 進給量 ：根據機械加工工藝師手冊表 28-30，f(0.56).7(035.42)/mr 參照機械加工工藝師手冊表 28-31，取 (0.56).704/f mr 切削速度 ：參照機械加工工藝師手冊表 28-31，取V 2inV 取 =25, =10.5 代入公式（2-1 ）得V0d 機床主軸轉速 ： ，根據機械加工工藝師手n012578/min3.41.Vrd 冊表 9-3 取 72/mir 實際切削速度 ： V0..572.4/in110n 根據機械加工工藝師手冊表 28-42 被切削層長度 ：l48m 刀具切入長度 1 刀具切出長度 ： 2l3 走刀次數(shù)為 1 取 ， ， , , 代入公式（2-4）得：48ll2l0.4f72n 機動時間 ：1jt183.19mijf 以上為擴一個孔的機動時間，故本工序機動工時為 120.9.38minjt 工序六 粗銑寬度為 4mm 的開口槽 機床：銑床 X52K 刀具：高速剛鋸片銑刀 粗齒數(shù) 80d20Z4L 銑削深度 ：wa2m 每齒進給量 ：根據機械加工工藝師手冊表 30-13，取f .05/famZ 銑削速度 ：參照機械加工工藝師手冊表 30-23，取 ，V (24)inV 取 =30, =63 代入公式（2-1 ）得：0d 機床主軸轉速 ： ，根據機械加工工藝師手冊n013120/min.48Vrd 表 11-5，取 8/mir 實際銑削速度 ：V03.14852.8/mindn 取 = ， ， = 代入公式（2-2 ）得：zf0.5fa2Zw 工作臺每分進給量 ：mf0.5218/inzfn 根據機械加工工藝手冊 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知llm 刀具切入長度 ：130 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 取 ， ， , 代入公式（2-3）得：0l3l2l18mf 機動時間 ：1jt1032.4injf 工序七 銑寬度為 64mm 的內側面 機床：銑床 X52K 刀具：立銑刀材料： 齒數(shù)VCWr41816Dm6Z 銑削深度 ：pa3 每齒進給量 ：根據參考文獻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 2.4-81，取Zmaf/18.0VsV2 機床主軸轉速 ：n ， 式（1.1）011.2603.97/min34rdin/370r 實際銑削速度 ： =73.2m/min 式（1.2）V0.1.2/160ns 進給量 ： 式（1.3）fZaff /./378. 工作臺每分進給量 ： m min69.smVf ：根據參考文獻7機械加工工藝手冊表 2.4-81,a ma60 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l ml76 刀具切入長度 ：1 式（1.4）)3((5.021aDl 98.241603. 取 ml21 刀具切出長度 ：取l2 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： 式（1.5）jt min26.0.3957621mjfl 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。 4 銑寬度為 64mm的內側面銑床夾具 4.1 研究原始質料 利用本夾具主要用來加工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。決定設計銑寬度為 64mm 的內側面銑床夾具。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。 一、機床夾具定位元件 工件定位方式不同，夾具定位元件的結構形式也不同，這里只介紹幾種常用 的基本定位元件。實際生產中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。 （一）工件以平面定位常用定位元件 1支承釘 常用支承釘?shù)慕Y構形式如圖6-1所示。平頭支承釘（圖 a）用于支承精基準面； 球頭支承釘（圖 b）用于支承粗基準面；網紋頂面支承釘（圖 c）能產生較大的 摩擦力，但網槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基準定位且要求產生較大 摩擦力的側面定位場合。一個支承釘相當于一個支承點，限制一個自由度；在 一個平面內，兩個支承釘限制二個自由度；不在同一直線上的三個支承釘限制 三個自由度。 圖 6-1 常用支承釘?shù)慕Y構形式 2支承板 常用的支承板結構形式如圖6-2所示。平面型支承板（圖 a）結構簡單，但沉 頭螺釘處清理切屑比較困難，適于作側面和頂面定位；帶斜槽型支承板（圖 b） ， 在帶有螺釘孔的斜槽中允許容納少許切屑，適于作底面定位。當工件定位平面 較大時，常用幾塊支承板組合成一個平面。一個支承板相當于兩個支承點，限 制兩個自由度；兩個（或多個）支承板組合，相當于一個平面，可以限制三個 自由度。 圖6-2 常用支承板的結構形式 3可調支承 常用可調支承結構形式如圖6-3所示?？烧{支承多用于支承工件的粗基準面， 支承高度可以根據需要進行調整，調整到位后用螺母鎖緊。一個可調支承限制 一個自由度。 圖6-3 常用可調支承的結構形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件 1定位銷 圖6-6是幾種常用固定式定位銷的結構形式。當工件的孔徑尺寸較小時，可選 用圖 a 所示的結構；當孔徑尺寸較大時，選用圖 b 所示的結構；當工件同時 以圓孔和端面組合定位時，則應選用圖 c 所示的帶有支承端面的結構。用定位 銷定位時，短圓柱銷限制二個自由度；長圓柱銷可以限制四個自由度；短圓錐 銷（圖 d）限制三個自由度。 圖6-6 固定式定位銷的結構形式 4.2 定位、夾緊方案的選擇 由零件圖可知：在對加工前，平面進行了粗、精銑加工，底面 22 孔進行 了鉆、擴加工。因此，定位、夾緊方案有： 為了使定位誤差達到要求的范圍之內，采用一面二銷再定位方式，這種定 位在結構上簡單易操作。一面即底平面。 4.3 切削力及夾緊力的計算 刀具：立銑刀（硬質合金） 刀具有關幾何參數(shù)： 01501頂 刃 0n側 刃 6015 30rK2.5Lm2Z.8/famzmap.2 由參考文獻55 表 129 可得銑削切削力的計算公式： 0.8.10.pzFafDBzn 有： .9.81.1.0.135254836.2()N 根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不 利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再 乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： FKW 安全系數(shù) K 可按下式計算： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻5121 可知其公式6 參數(shù)： 123456.0,.,.0,31KK 由此可得： ...310.56 所以 根據工件受力切8245()KWFN 削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜 力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實 際所需夾緊力的數(shù)值。即： FK 安全系數(shù) K 可按下式計算有：： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻5表 可得： 60K 121.2.01.301.56C 522.3P ....fK 所以有： 193.08()CWFN 76KP 5.()f 參考文獻，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力 F 夾與切 削力之間的關系 F 夾 KF 軸向力：F 夾KF （ N） 扭距： Nm93.103.24.05.14.3108.90 MYXKfdC 4.4 誤差分析與計算 該夾具以采用一面二銷的定位方式，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。 gwj 與機床夾具有關的加工誤差 ，一般可用下式表示：j MjjWDAZWj 由參考文獻5可得： 銷的定位誤差 ： 由加工工藝孔工序簡圖可知兩工藝孔中心距 。gL14.gLm 由于兩工藝孔有位置度公差，所以其尺寸公差為 mLg03.1 所以兩工藝孔的中心距為 141.1，而兩工藝孔尺寸為 22 孔。 根據機床夾具設計手冊削邊銷與圓柱銷的設計計算過程如下： 定 位 銷 中 心 距基 準 孔 中 心 距11minDWd 1 21min2min.DdDdJarctgL 其中： ，10.52D20D ，dm.3d ， inin4m 0.63DW .2J 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： 1 ()(9.62nHBZyRaZkNcl 查5表 12 15 有 。 104,0.6,.42,0.7RazHBKCncos.8jym 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mjm5. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD01. 誤差總和： 0.853jw 4. 5 定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的 遠些。通過定向鍵與銑床工作臺 T 形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面 對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩， 可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據 GB220780 定向鍵結構如圖所示：o 圖 5.1 夾具體槽形與螺釘 根據 T 形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如表 5.4： 表 5.4 定向鍵 夾具體槽形尺寸 B 2B 公 稱尺 寸 允 差 d 允 差 4 L H h D 1 公稱 尺寸 允 差 D 2h 1 8 0.012 0 .035 2 5 1 2 4 1 2 4 .5 18 +0 .019 5 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 塞尺選用平塞尺，其結構如圖 5.3 所示： 標 記四 周 倒 圓 圖 5.3 平塞尺 塞尺尺寸參數(shù)如表 5.5： 表 5.5 塞尺 公稱尺寸 H 允差 d C 3 0.006 0.25 上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.6 確定夾具體結構和總體結構 對夾具體的設計的基本要求 （1）應該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特