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機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì) 課 程 設(shè) 計(jì) 題 目 插入耳環(huán)工藝及夾具設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 完成日期 29 目 錄 第一章 零件分析 1 一、零件的功用分析 1 二、零件的工藝分析 1 第二章 機(jī)械加工工藝規(guī)程制定 1 一、選擇毛坯種類并確定制造方法 1 二、基面的選擇 1 （一）粗基準(zhǔn)的選擇 2 （二）精基準(zhǔn)的選擇 2 三、選擇加工方法 2 （一）平面的加工 2 （二）孔的加工 2 （三）外圓與退刀槽、攻螺紋 2 （四）槽加工 2 四、制定工藝路線 2 五、確定加工余量及毛坯尺寸 3 （一） 確定加工余量 3 （二） 確定毛坯基本尺寸 4 （三） 確定毛坯尺寸公差 4 （四） 繪制毛坯簡(jiǎn)圖 4 六、工序設(shè)計(jì) 5 （一）選擇加工設(shè)備與工藝裝備 5 （二）確定工序尺寸 6 七、確定切削用量和基本時(shí)間 6 （一）工序05（粗銑兩邊面D、E）切削用量及基本時(shí)間的確定 7 （二） 工序15（粗車Φ35外圓）切削用量及基本時(shí)間的確定 8 （三） 工序20、25（粗車Φ27外圓、倒角C2、錐面及切退刀槽）切削用量及基本時(shí)間的確定 10 （四）工序35、40(鉆及擴(kuò)Φ32mm孔) 切削用量及基本時(shí)間的確定 12 （五） 工序45（半精車Φ35外圓）切削用量及基本時(shí)間的確定 15 （六） 工序50（精車Φ35外圓）切削用量及基本時(shí)間的確定 17 （七） 工序60（車削螺紋）切削用量及基本時(shí)間的確定 19 （八）工序70（粗銑鍵槽）切削用量及基本時(shí)間的確定 21 （九）工序75（精銑鍵槽）切削用量及基本時(shí)間的確定 23 八 夾具設(shè)計(jì) 24 參考文獻(xiàn) 25 第一章 零件分析 一、零件的功用分析 題目所給的零件是插入耳環(huán)，其作用是用來固定晾衣架的上端，當(dāng)然插入耳環(huán)的作用還有很多，主要起固定功能。 二、零件的工藝分析 如圖1-1可以看出，標(biāo)有表面粗糙度符號(hào)的表面有平面、退刀槽、內(nèi)孔、鍵槽等。其中，表面粗糙度要求最低的是表面D、E，粗糙度為Ra50，粗糙度要求最高的是外圓Φ35，表面粗糙度為Ra1.6。該外圓也是插入耳環(huán)的主要設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 從工藝上看，鍵槽對(duì)Φ35軸線的對(duì)稱度公差為0.1，孔Φ32軸線對(duì)Φ35軸線的垂直度公差為0.5/50，可以通過使用專用機(jī)床夾具來保證。Φ35的公差等級(jí)為IT7級(jí)，表面粗糙度為Ra1.6，可以通過精車來保證。表面D、E精度要去不高可以通過粗銑來完成，Φ32孔的內(nèi)孔粗糙度為Ra6.5可以通過鉆床，然后再擴(kuò)鉆，可達(dá)到精度。C面通過粗銑就可以達(dá)到要求。A面也通過粗銑。 對(duì)插入耳環(huán)零件圖進(jìn)行工藝審核后，可知該零件圖視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全，加工要求合理，零件的結(jié)構(gòu)工藝性較好。 C面 A面 D面，對(duì)立面為E面 圖1-1 第二章 機(jī)械加工工藝規(guī)程制定 一、選擇毛坯種類并確定制造方法 按設(shè)計(jì)任務(wù)書，插入耳環(huán)成大批大量生產(chǎn)。 由該零件的功用和原始零件圖可知，該零件材料為45鋼，屈服強(qiáng)度為600MPA，該零件的形狀不是十分復(fù)雜，因此毛坯的形狀與零件的形狀應(yīng)盡量接近，Φ35軸的單邊余量2.5mm，兩邊余量5.0mm，所以毛坯尺寸Φ40，在軸向方向3mm，所以毛坯軸向長(zhǎng)度為150mm，所以用150×79×41的毛坯，確定加工余量及毛坯尺寸。 二、基面的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程制定中的重要工作，它是工藝路線是否正確合理的前提。正確合理地選擇定位基準(zhǔn)，可以確保加工質(zhì)量、縮短工藝過程、簡(jiǎn)化工藝裝備結(jié)構(gòu)與種類、提高生產(chǎn)率。 （一）粗基準(zhǔn)的選擇 對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。Φ35mm軸為重要表面，加工時(shí)要求余量小而均勻，盡量通過粗基準(zhǔn)，加工出一個(gè)精基準(zhǔn)面，因此應(yīng)選擇該Φ35mm軸線為粗基準(zhǔn)。 （二）精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇有利于保證加工精度，并使工件裝夾方便。在選擇時(shí)，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一等問題。插入耳環(huán)是帶有孔的零件。Φ32mm孔是精度要求最高的高的孔，俄日避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生誤差，保證加工精度，應(yīng)選Φ32mm孔為精基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。還由于零件的要求是Φ35mm軸和Φ32mm孔在垂直度上有較高的精度要求，因此選擇Φ32mm孔作為精基準(zhǔn)，這樣就保證精度要求最高的Φ35mm軸的加工精度，減少加工誤差。在插入耳環(huán)的加工過程中，該孔還可以作為大部分工序的定位基準(zhǔn)，加工其他次要表面，體現(xiàn)了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的選擇原則。 三、選擇加工方法 （一）平面的加工 平面加工的方法很多，有車、刨、銑、磨、拉等。對(duì)于本零件由于表面D、E粗糙度為Ra50，通過粗銑就可以達(dá)到。而對(duì)于C面粗糙度為Ra6.3通過粗銑也可以達(dá)到。而表面A的粗糙度要求為Ra12.5，由表5-11，根據(jù)GB/T 1804-2000規(guī)定，選用中等級(jí)（m），相當(dāng)于IT13級(jí)，故可考慮粗車或粗端銑，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用端銑加工方式。 （二）孔的加工 孔的加工方式有鉆、擴(kuò)、鏜、拉、磨等。Φ32孔內(nèi)壁粗糙度為Ra6.3，采以就用鉆-擴(kuò)方式進(jìn)行加工，鉆孔后擴(kuò)孔就可以達(dá)到這個(gè)精度要求，滿足安裝配合E9。Φ5的銷孔，直接用槍孔鉆就可以加工出來。 （三）外圓與退刀槽、攻螺紋 外圓Φ35的加工在本零件中最重要部分。由于外圓的公差等級(jí)為IT7級(jí)，表面粗糙度Ra1.6，所以采用粗車-半精車-精車。而對(duì)于外圓Φ27，表面要進(jìn)行攻螺紋，所以進(jìn)行粗車就可以了。在粗車過后再用螺紋車刀進(jìn)行攻螺紋。退刀槽可以用切斷刀車出。 （四）槽加工 對(duì)槽的加工，槽的要求為Ra3.2，進(jìn)過粗銑-精銑就可以達(dá)到。 四、制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。故采用如下加工工藝： 工序5：粗銑二邊表面D、E 定位基準(zhǔn)：外圓Φ35 工序10：粗銑C面 定位基準(zhǔn)：底面D面以及E面。 工序15：粗車外圓Φ35 定位基準(zhǔn)：底面D面以及E面。 工序20：粗車外圓Φ27（工步1）、倒角C1（工步2）及車退刀槽Φ24 定位基準(zhǔn)：底面D面以及E面。 工序25：進(jìn)行熱處理調(diào)質(zhì) 工序30：鉆Φ32的孔 定位基準(zhǔn)：外圓Φ35以及R25外圓面。 工序35：擴(kuò)Φ32的孔 定位基準(zhǔn)：外圓Φ35以及R25外圓面。 工序40：半精車外圓Φ35 定位基準(zhǔn)：Φ32的孔及兩邊表面D、E。 工序45：精車Φ35 定位基準(zhǔn)：Φ32的孔及兩邊表面D、E。 工序50：車錐面，倒角C2 定位基準(zhǔn)：Φ32的孔及兩邊表面D、E。 工序55：攻螺紋M27×1.5-6h 定位基準(zhǔn)：Φ32的孔及兩邊表面D、E。 工序60：鉆Φ5的銷孔 定位基準(zhǔn)：Φ32的孔及兩邊表面D、E。 工序65：粗銑鍵槽 用銑床專用夾具，進(jìn)行鍵的加工。 工序70：精銑鍵槽 用銑床專用夾具，進(jìn)行鍵的加工 工序75：銑A面 定位基準(zhǔn)：Φ32的孔及兩邊表面D、E。 五、確定加工余量及毛坯尺寸 （一） 確定加工余量 插入耳環(huán)的材料為45鋼，屈服強(qiáng)度600MPa，采用砂型機(jī)器造型，且為批量生產(chǎn)。由表5-2知，鑄鋼件采用砂型機(jī)器造型時(shí)，鑄件的尺寸公差為CT8-CT12級(jí)，此處選為CT9級(jí)。由表5-3選擇加工余量為H級(jí)，根據(jù)機(jī)械加工后鑄件的最大輪廓尺寸由表5-4可查得個(gè)加工表面余量如下表： 表1-1 加工表面 單邊余量/mm 雙邊余量/mm 備注 兩邊面D、E面 3 6 粗銑一次完成 φ35外圓 3 6 基本尺寸為81mm φ32孔E9 3 6 先用鉆頭鉆孔至Φ31，再擴(kuò)至Φ32。基本尺寸為孔深尺寸36mm。 銑鍵槽 3 無 基本尺寸為Φ25 M27x1.5-6h的螺紋 7 14 主要由φ35外圓的毛坯尺寸決定 軸向長(zhǎng)度84尺寸 3 無 車錐面、粗車Φ27端面、粗車Φ35端面共同決定 （二） 確定毛坯基本尺寸 加工表面的毛坯尺寸只需將零件尺寸加上查取得相應(yīng)加工余量即可，所得毛坯尺寸如表3-2所示： 表3-2 零件尺寸/mm 加工余量/mm 毛坯尺寸/mm 36 6 42 Φ35 6 Φ41 81 3 84 （三） 確定毛坯尺寸公差 由表5-1，選用CT7級(jí)查的各鑄件加工尺寸公差如表3-3所示： 表3-3 毛坯尺寸/mm 公差/mm 標(biāo)注 結(jié)果 42 1.8 ±0.9 42±0.9 41 1.8 ±0.9 41±0.9 84 2.2 ±1.1 84±1.1 （四） 繪制毛坯簡(jiǎn)圖 根據(jù)以上內(nèi)容及砂型鑄件的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定，繪制毛坯簡(jiǎn)圖，如圖3-1： 如圖3-1 毛坯簡(jiǎn)圖 六、工序設(shè)計(jì) （一）選擇加工設(shè)備與工藝裝備 1.選擇加工設(shè)備 選擇加工設(shè)備即選擇機(jī)床類型。由于已經(jīng)根據(jù)零件的形狀、精度特點(diǎn)，選擇了加工方法，因此機(jī)床的類型也隨之確定。至于機(jī)床的型號(hào)，主要取決于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況。若零件加工余量較大，加工材料又較硬，有必要校驗(yàn)機(jī)床功率。根據(jù)以上內(nèi)容和考慮零件經(jīng)濟(jì)度與零件表面設(shè)計(jì)相適應(yīng)，又本零件的加工余量和硬度不是很大，故選定各工序機(jī)床如下： （1）工序05：XA5032立式升降臺(tái)銑床，主要技術(shù)參數(shù)見表5-13。 （2）工序10、65、70、75、80：X6132萬能銑床。 （3）工序15、20、25、45、50、55、60：選擇CA6140車床 （4）工序35、40：選用Z3025搖臂鉆床。 2.選擇夾具 對(duì)于成批生產(chǎn)的零件，大多采用專用機(jī)床夾具。在保證加工質(zhì)量、操作方便、滿足高效率的前提下，亦可部分采用通用夾具。本機(jī)械加工工藝規(guī)程中所有工序均采用了專用機(jī)床夾具，專門設(shè)、制造。 3.選擇刀具 根據(jù)加工工藝需要刀具的選擇情況如下： （1）工序05 二邊表面D、E 高速鋼鑲齒套式面銑刀 （2）工序35 鉆Φ32 高速鋼錐柄麻花鉆 （3）工序15、45、50 YT類硬質(zhì)合金 （4）工序 70、75銑鍵槽 高速鋼鑲齒套式面銑刀 在刀具選擇過程中盡量選擇通用刀具。在中批生產(chǎn)中，不排除在某些工序中使用專用刀具，但專用刀具需要專門定做，詳細(xì)的內(nèi)容可參閱《金屬切削刀具》等教材及相關(guān)資料。 4.選擇量具 選擇量具的原則是根據(jù)被測(cè)對(duì)象的要求，在滿足測(cè)量精度的前提下，盡量選用操作方便、測(cè)量效率搞的量具。量具由通用量具和各種專業(yè)量具，其種類的選擇主要應(yīng)考慮被測(cè)尺寸的性質(zhì)，如內(nèi)徑、外徑、深度、角度、幾何形狀等以及被測(cè)工件的特點(diǎn)，如工件的形狀、大小、精度、生產(chǎn)類型等。本零件屬于成批生產(chǎn)，一般采用通用量具。選擇量具的方法有兩種：一種按計(jì)量器具的不確定度選擇。一般根據(jù)被測(cè)對(duì)象的公差帶寬度先查得相應(yīng)的安全裕度A和計(jì)量器具的不確定度允許值(),然后在量具手冊(cè)中選擇一種不確定度等于或小于U1的量具；二是按計(jì)量器具的測(cè)量方法極限誤差選擇。 下面以精車Φ35為例選擇量具。外圓Φ35的尺寸公差T=0.025，選擇刻度值為0.001mm的千分尺。 （二）確定工序尺寸 確定工序尺寸時(shí)，對(duì)于加工精度要求較低的表面，只需粗加工工序就能保證設(shè)計(jì)要求，將設(shè)計(jì)尺寸作為工序尺寸即可，上下偏差的標(biāo)注也按設(shè)計(jì)規(guī)定。當(dāng)加工表面精度較高時(shí)，往往要經(jīng)過數(shù)道工序才能達(dá)到要求。 工序的尺寸的確定采用的是由后往前推算的方法，由加工表面的最后工序即設(shè)計(jì)尺寸開始，逐次加上每道加工工序余量，分別得到各工序基本尺寸。各個(gè)工序加工余量可查手冊(cè)得到，工序尺寸的公差帶寬度按經(jīng)濟(jì)精度確定，上下偏差按“入體”原則標(biāo)注，最后一道工序的公差應(yīng)按設(shè)計(jì)要求標(biāo)注。 下面確定各工序的工序尺寸、余量及確定公差。 （1）Φ35的外圓表面： 工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 精車 0.5 Φ35 IT7 Ra1.6 半精車 1.5 Φ35.5 IT9 Ra6.3 粗車 4 Φ37 IT11 Ra12.5 毛坯 Φ41 （2）加工M27x1.5-6h的螺紋： 工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 攻螺紋 M27x1.5-6h 粗車 14 Φ27 IT11 Ra12.5 （3） Φ32E9的孔： 工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 擴(kuò) 1 32 IT10 R6.3 鉆 30 30 IT11 R12.5 （4）銑鍵槽 工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 精銑 0.5 8 IT8 Ra3.2 半精銑 1.5 7.5 IT11 Ra6.3 粗銑 5 5 （5）軸向長(zhǎng)度84尺寸： 工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 車錐面 1 84 IT8 Ra6.3 粗車Φ27端面 1 85 IT11 Ra12.5 粗車Φ35端面 1 86 IT11 Ra12.5 毛坯 87 七、確定切削用量和基本時(shí)間 切削用量包括切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量，確定方法是先確定背吃刀量，再進(jìn)給量，最后確定切削速度。不同的加工性質(zhì)，對(duì)切削加工的要求不一樣。粗加工時(shí)，應(yīng)盡量保證較高的金屬切削率和必要的刀具耐用度，故一般優(yōu)先選擇盡可能大的背吃刀量，其次選擇較大的進(jìn)給量，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定適合的切削速度。精加工時(shí)，首先應(yīng)保證工件的加工精度和表面質(zhì)量要去，故一般選用較小的背吃刀量和進(jìn)給量，而盡可能選用較高的切削速度。 （一）工序05（粗銑兩邊面D、E）切削用量及基本時(shí)間的確定 1.切削用量 本道工序是粗銑端面，已知加工材料為45鋼，機(jī)床選用XA5032立式銑床，選用刀具為高速鋼鑲齒套式面銑刀，其參數(shù)：直徑d=125mm,孔徑D=40mm，寬L=40mm，齒數(shù)z=14.根據(jù)表5-26確定銑刀角度，選擇前角Υ=20°，后角α=12°，主偏角k=60°，螺旋角β=10°，已知銑削寬度為63mm，銑削背吃刀量為ap=6mm。 （1）確定每齒進(jìn)給量 根據(jù)表5-13知XA5032型立式銑床的主電機(jī)功率為7.5kw,查表5-27知當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性中等、鑲齒端銑刀加工鑄鐵時(shí)，其每齒進(jìn)給量。由于本工序被吃刀量和銑削寬度較小，故選擇最大的每齒進(jìn)給量。 （2）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用時(shí)度 根據(jù)表5-28，用高速鋼鑲齒端銑刀粗加工鑄劍時(shí)，選擇銑刀后刀面磨損極限值為2.0mm，查表5-29知銑刀直徑d=80mm時(shí)，經(jīng)插值的端銑刀的合力耐用度T=50min。刀具耐磨用度是指刃磨后的刀具自開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍的標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的總切削時(shí)間。 （3）確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 查表5-30知，高速鋼銑刀銑削速度為，則所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是 根據(jù)XA5032機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，由表5-13選取n=60r/min,則實(shí)際銑削速度為 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為 根據(jù)表5-13中工作臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)縱向進(jìn)給量，選取，則實(shí)際每齒進(jìn)給量為 （4）校驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-31和表5-32知，銑削力和銑削功率計(jì)算公式如下： 式中。所以，銑削梨為 XA5023銑床主電機(jī)功率為7.5kW。故選用切削用量合適。最后的切削用量為 2.基本時(shí)間 根據(jù)表5-33知，的端銑刀對(duì)銑削的基本時(shí)間為 式中， —工件銑削部分長(zhǎng)度，單位為mm； —切入行程長(zhǎng)度，單位為mm，； —切出行程長(zhǎng)度，單位mm； —工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量，單位為mm/min。 已知。由表5-34查的切入切出行程長(zhǎng)度。所以，基本時(shí)間為 （二） 工序15（粗車Φ35外圓）切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)榇周囃鈭A，機(jī)床采用最常用的CA6140臥式車床，采用YT15硬質(zhì)合金刀具，根據(jù)加工條件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具參數(shù)為主偏角、前角、刃傾角、刀尖圓弧半徑車刀加工。由表5-39知，選用桿部直徑為20mm的圓形車刀。由表5-40知，車刀合理耐用度為。 1.確定粗車Φ35外圓切削用量 （1）確定背吃刀量 由前述可知粗車時(shí)雙邊加工余量為4mm，,粗車后外圓直徑為，故單邊余量為2mm，即。 （2）確定進(jìn)給量 對(duì)于粗加工，根據(jù)表5-42，按照CA6140機(jī)床的進(jìn)給量值，以及參考《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》第95頁(yè)表4-53可知，當(dāng)加工45鋼時(shí)，車刀刀桿尺寸B×H為20×30，背吃刀量a =2.0mm，則進(jìn)給量f=0.4~0.5mm/r，因此選取。 （3）確定切削速度 根據(jù)表5-43的計(jì)算公式確定切削速度 式中，，因本例的加工條件與該公式應(yīng)用條件不完全相同，故需根據(jù)表5-32對(duì)車削速度進(jìn)行修正：根據(jù)刀具耐用度T=60min，得修正系數(shù)為；根據(jù)工件材料，得修正系數(shù)為；根據(jù)毛坯表面狀態(tài)得修正系數(shù)為，刀具材料為YT15，得修正系數(shù)；主偏角，經(jīng)插值得修正系數(shù)。所以 查表5-44，以及參考《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》第98頁(yè)表4-58外圓切削速度參考值可知，V =1.5~1.83m/s，則所需車床主軸轉(zhuǎn)速范圍n= =709~874.2r/min，根據(jù)CA6140機(jī)床上的主軸轉(zhuǎn)速選擇，則實(shí)際切削速度為 （4）檢驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-45，查得切削力和切削功率計(jì)算公式如下： 式中，，，由表5-32得：與刀具耐用度有關(guān)的修正系數(shù)，與工件材料有關(guān)的修正系數(shù)，與主偏角相關(guān)的修正系數(shù)；與前角有關(guān)的修正系數(shù)。因此總的修正系數(shù)為 所以，切削力為 切削功率為 根據(jù)表5-46知：CA6140機(jī)床主電機(jī)功率，因，故上述切削用量可用，最后所確定的切削用量為 ； 。 2. 基本時(shí)間 由表5-47得外圓的基本時(shí)間為 式中，——切削加工長(zhǎng)度，單位為mm； ——刀具切人長(zhǎng)度，單位為mm，； ——刀具切入長(zhǎng)度，單位為mm，； ——單件小批量生產(chǎn)時(shí)的試切附加長(zhǎng)度，單位為mm； ——進(jìn)給次數(shù)。 已知，，，，，，。所以，基本時(shí)間為 （三） 工序20、25（粗車Φ27外圓、倒角C2、錐面及切退刀槽）切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)榇周囃鈭A，機(jī)床采用最常用的CA6140臥式車床，采用YT15硬質(zhì)合金刀具，根據(jù)加工條件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具參數(shù)為主偏角、前角、刃傾角、刀尖圓弧半徑車刀加工。由表5-39知，選用桿部直徑為20mm的圓形車刀。由表5-40知，車刀合理耐用度為。 1.確定粗車Φ27外圓切削用量 （1）確定背吃刀量 由前述可知粗車時(shí)雙邊加工余量為8mm，,粗車后外圓直徑為，故單邊余量為4mm，即。 （2）確定進(jìn)給量 對(duì)于粗加工，根據(jù)表5-42，按照CA6140機(jī)床的進(jìn)給量值，以及參考《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》第95頁(yè)表4-53可知，當(dāng)加工45鋼時(shí)，車刀刀桿尺寸B×H為20×30，背吃刀量a =4.0mm，則進(jìn)給量f=0.4~0.5mm/r，因此選取。 （3）確定切削速度 根據(jù)表5-43的計(jì)算公式確定切削速度 式中，，因本例的加工條件與該公式應(yīng)用條件不完全相同，故需根據(jù)表5-32對(duì)鏜削速度進(jìn)行修正：根據(jù)刀具耐用度T=60min，得修正系數(shù)為；根據(jù)工件材料，得修正系數(shù)為；根據(jù)毛坯表面狀態(tài)得修正系數(shù)為，刀具材料為YT15，得修正系數(shù)；主偏角，經(jīng)插值得修正系數(shù)。所以 查表5-44，以及參考《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》第98頁(yè)表4-58外圓切削速度參考值可知，V =1.5~1.83m/s，則所需車床主軸轉(zhuǎn)速范圍n= =709~874.2r/min，根據(jù)CA6140機(jī)床上的主軸轉(zhuǎn)速選擇，則實(shí)際切削速度為 （4）檢驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-45，查得切削力和切削功率計(jì)算公式如下： 式中，，，由表5-32得：與刀具耐用度有關(guān)的修正系數(shù)，與工件材料有關(guān)的修正系數(shù)，與主偏角相關(guān)的修正系數(shù)；與前角有關(guān)的修正系數(shù)。因此總的修正系數(shù)為 所以，切削力為 切削功率為 根據(jù)表5-46知：CA6140機(jī)床主電機(jī)功率，因，故上述切削用量可用，最后所確定的切削用量為 ； 。 2. 基本時(shí)間 由表5-47得外圓的基本時(shí)間為 式中，——切削加工長(zhǎng)度，單位為mm； ——刀具切人長(zhǎng)度，單位為mm，； ——刀具切入長(zhǎng)度，單位為mm，； ——單件小批量生產(chǎn)時(shí)的試切附加長(zhǎng)度，單位為mm； ——進(jìn)給次數(shù)。 已知，，，，，，。所以，基本時(shí)間為 （四）工序35、40(鉆及擴(kuò)Φ32mm孔) 切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)殂@及擴(kuò)Φ32mm的孔，所選用機(jī)床為Z3025搖臂鉆床。根據(jù)表5-19知選取d=30mm,l=294mm,莫氏圓錐號(hào)為3號(hào)的高速鋼錐柄麻花鉆作為刀具。根據(jù)表5-48選擇的麻花鉆參數(shù)由表5-49知，當(dāng)時(shí)，選擇鉆頭后刀面磨損極限值為0.9mm，耐用度T=50min。 1.切削用量 （1） 確定背吃刀梁鉆孔時(shí)，，故可取=15mm。 （2）確定進(jìn)給量按照加工要求決定進(jìn)給量。鉆頭直徑，工件材料為45鋼時(shí)，根據(jù)表5-50，鉆頭進(jìn)給范圍mm/r.根據(jù)表5-51，選取。因?yàn)榭椎纳疃扰c孔的直徑相差不多，故無需修正系數(shù)來修正。 （3）確定切削速度v 根據(jù)表5-52的計(jì)算公式 式中，。因本例的加工的條件與該公式應(yīng)用條件不完全相同，故對(duì)切削速度進(jìn)行修正，由表5-53得：根據(jù)刀具耐磨度T=50min，得修正系數(shù)k;工件材料=600MPa，得修正系數(shù)為；刀具材料為高速鋼，得修正系數(shù)；鉆頭為標(biāo)準(zhǔn)刃磨形狀，得修正系數(shù)。所以 根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，由表5-54選取n=125m/min,實(shí)際轉(zhuǎn)速為： （4）校驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-55，查的轉(zhuǎn)矩T和切削功率計(jì)算公式如下： 式中，，由表5-56得：與加工材料有關(guān)的修正系數(shù)45鋼的修整系數(shù)為；與刃磨形狀有關(guān)的修正系數(shù)；與刀具磨鈍有關(guān)的修正系數(shù)。因此總的修正系數(shù)為 所以鉆孔時(shí)的轉(zhuǎn)矩為 切削功率為 由表5-14知，Z3025機(jī)床主軸的最大轉(zhuǎn)矩 ，主電機(jī)功率。由于 ，故選用的切削用量可以用。最后確定的切削用量為 =15mm 2.基本時(shí)間 由表5-57的鉆孔的基本時(shí)間為 式中，—共建切削部分長(zhǎng)度，單位為mm； —切入量，單位mm，； —超入量，單位mm, : 已知=36mm, ==10.73mm 所以，加工3個(gè)空所用基本時(shí)間為 =3=3 （五） 工序45（半精車Φ35外圓）切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)榘刖囃鈭A，機(jī)床采用最常用的CA6140臥式車床，采用YT15硬質(zhì)合金刀具，根據(jù)加工條件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具參數(shù)為主偏角、前角、刃傾角、刀尖圓弧半徑車刀加工。由表5-39知，選用桿部直徑為20mm的圓形車刀。由表5-40知，車刀合理耐用度為。 1.確定粗車Φ35外圓切削用量 （1）確定背吃刀量 由前述可知粗車時(shí)雙邊加工余量為1.5mm，,半精車后外圓直徑為，故單邊余量為0.75mm，即。 （2）確定進(jìn)給量 對(duì)于半精加工，根據(jù)表5-42，按照CA6140機(jī)床的進(jìn)給量值，以及參考《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》第95頁(yè)表4-53可知，當(dāng)加工45鋼時(shí)，車刀刀桿尺寸B×H為20×30，背吃刀量a =0.75mm，因此選取。 （3）確定切削速度 根據(jù)表5-43的計(jì)算公式確定切削速度 式中，，因本例的加工條件與該公式應(yīng)用條件不完全相同，故需根據(jù)表5-32對(duì)車削速度進(jìn)行修正：根據(jù)刀具耐用度T=60min，得修正系數(shù)為；根據(jù)工件材料，得修正系數(shù)為；根據(jù)毛坯表面狀態(tài)得修正系數(shù)為，刀具材料為YT15，得修正系數(shù)；主偏角，經(jīng)插值得修正系數(shù)。所以 查表5-44，根據(jù)CA6140機(jī)床上的主軸轉(zhuǎn)速選擇，則實(shí)際切削速度為 （4）檢驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-45，查得切削力和切削功率計(jì)算公式如下： 式中，，，由表5-32得：與刀具耐用度有關(guān)的修正系數(shù)，與工件材料有關(guān)的修正系數(shù)，與主偏角相關(guān)的修正系數(shù)；與前角有關(guān)的修正系數(shù)。因此總的修正系數(shù)為 所以，切削力為 切削功率為 根據(jù)表5-46知：CA6140機(jī)床主電機(jī)功率，因，故上述切削用量可用，最后所確定的切削用量為 ； 。 2. 基本時(shí)間 由表5-47得外圓的基本時(shí)間為 式中，——切削加工長(zhǎng)度，單位為mm； ——刀具切人長(zhǎng)度，單位為mm，； ——刀具切入長(zhǎng)度，單位為mm，； ——單件小批量生產(chǎn)時(shí)的試切附加長(zhǎng)度，單位為mm； ——進(jìn)給次數(shù)。 已知，，，，，，。所以，基本時(shí)間為 （六） 工序50（精車Φ35外圓）切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)榫囃鈭A，機(jī)床采用最常用的CA6140臥式車床，采用YT15硬質(zhì)合金刀具，根據(jù)加工條件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具參數(shù)為主偏角、前角、刃傾角、刀尖圓弧半徑車刀加工。由表5-39知，選用桿部直徑為20mm的圓形車刀。由表5-40知，車刀合理耐用度為。 1.確定精車Φ35外圓切削用量 （1）確定背吃刀量 由前述可知粗車時(shí)雙邊加工余量為0.5mm，精車后外圓直徑為，故單邊余量為0.25mm，即。 （2）確定進(jìn)給量 對(duì)于精加工，根據(jù)表5-42，按照CA6140機(jī)床的進(jìn)給量值，以及參考《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》第95頁(yè)表4-53可知，當(dāng)加工45鋼時(shí)，車刀刀桿尺寸B×H為20×30，背吃刀量a =0.75mm，因此選取。 （3）確定切削速度 根據(jù)表5-43的計(jì)算公式確定切削速度 式中，，因本例的加工條件與該公式應(yīng)用條件不完全相同，故需根據(jù)表5-32對(duì)車削速度進(jìn)行修正：根據(jù)刀具耐用度T=60min，得修正系數(shù)為；根據(jù)工件材料，得修正系數(shù)為；根據(jù)毛坯表面狀態(tài)得修正系數(shù)為，刀具材料為YT15，得修正系數(shù)；主偏角，經(jīng)插值得修正系數(shù)。所以 查表5-44，根據(jù)CA6140機(jī)床上的主軸轉(zhuǎn)速選擇，則實(shí)際切削速度為 （4）檢驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-45，查得切削力和切削功率計(jì)算公式如下： 式中，，，由表5-32得：與刀具耐用度有關(guān)的修正系數(shù)，與工件材料有關(guān)的修正系數(shù)，與主偏角相關(guān)的修正系數(shù)；與前角有關(guān)的修正系數(shù)。因此總的修正系數(shù)為 所以，切削力為 切削功率為 根據(jù)表5-46知：CA6140機(jī)床主電機(jī)功率，因，故上述切削用量可用，最后所確定的切削用量為 ； 。 2. 基本時(shí)間 由表5-47得外圓的基本時(shí)間為 式中，——切削加工長(zhǎng)度，單位為mm； ——刀具切人長(zhǎng)度，單位為mm，； ——刀具切入長(zhǎng)度，單位為mm，； ——單件小批量生產(chǎn)時(shí)的試切附加長(zhǎng)度，單位為mm； ——進(jìn)給次數(shù)。 已知，，，，，，。所以，基本時(shí)間為 （七） 工序60（車削螺紋）切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)檐囅魍鈭A，機(jī)床采用最常用的CA6140臥式車床，采用YT15硬質(zhì)合金刀具，根據(jù)加工條件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具參數(shù)為主偏角、前角、刃傾角、刀尖圓弧半徑車刀加工。由表5-39知，選用桿部直徑為20mm的圓形刀。由表5-40知，車刀合理耐用度為。 1.確定外圓切削用量 （1）確定背吃刀量 由前述可知車削時(shí)雙邊加工余量為1.5mm，,車削螺紋后外圓直徑為，故單邊余量為0.75mm，即。 （2）確定進(jìn)給量 對(duì)于粗加工，根據(jù)表5-42，按照CA6140機(jī)床的進(jìn)給量值，以及參考《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》第95頁(yè)表4-53可知，當(dāng)加工45鋼時(shí)，車刀刀桿尺寸B×H為20×30，背吃刀量a =0.75mm，因此選取。 （3）確定切削速度 根據(jù)表5-43的計(jì)算公式確定切削速度 式中，，因本例的加工條件與該公式應(yīng)用條件不完全相同，故需根據(jù)表5-32對(duì)車削速度進(jìn)行修正：根據(jù)刀具耐用度T=60min，得修正系數(shù)為；根據(jù)工件材料，得修正系數(shù)為；根據(jù)毛坯表面狀態(tài)得修正系數(shù)為，刀具材料為高速鋼，得修正系數(shù)；主偏角，經(jīng)插值得修正系數(shù)。所以 查表5-44，根據(jù)CA6140機(jī)床上的主軸轉(zhuǎn)速選擇，則實(shí)際切削速度為 （4）檢驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-45，查得切削力和切削功率計(jì)算公式如下： 式中，，，由表5-32得：與刀具耐用度有關(guān)的修正系數(shù)，與工件材料有關(guān)的修正系數(shù)，與主偏角相關(guān)的修正系數(shù)；與前角有關(guān)的修正系數(shù)。因此總的修正系數(shù)為 所以，切削力為 切削功率為 根據(jù)表5-46知：CA6140機(jī)床主電機(jī)功率，因，故上述切削用量可用，最后所確定的切削用量為 ； 。 2. 基本時(shí)間 由表5-47得外圓的基本時(shí)間為 式中，——切削加工長(zhǎng)度，單位為mm； ——刀具切人長(zhǎng)度，單位為mm，； ——刀具切入長(zhǎng)度，單位為mm，； ——單件小批量生產(chǎn)時(shí)的試切附加長(zhǎng)度，單位為mm； ——進(jìn)給次數(shù)。 已知，，，，，，。所以，基本時(shí)間為 （八）工序70（粗銑鍵槽）切削用量及基本時(shí)間的確定 1.切削用量 本道工序是粗銑端面，已知加工材料為45鋼，機(jī)床選用X6132萬能銑床，選用刀具為高速鋼鑲齒套式面銑刀，其參數(shù)：直徑d=80mm,孔徑D=27mm，寬L=36mm，齒數(shù)z=10.根據(jù)表5-26確定銑刀角度，選擇前角。已知銑削寬度為8mm，銑削背吃刀量為ap=2.5mm。 （1）確定每齒進(jìn)給量 根據(jù)表5-13知X6132萬能銑床的主電機(jī)功率為7.5kw,查表5-27知當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性中等、鑲齒端銑刀加工鑄鐵時(shí)，其每齒進(jìn)給量。由于本工序被吃刀量和銑削寬度較小，故選擇最大的每齒進(jìn)給量。 （2）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用時(shí)度 根據(jù)表5-28，用高速鋼鑲齒端銑刀粗加工鑄劍時(shí)，選擇銑刀后刀面磨損極限值為2.0mm，查表5-29知銑刀直徑d=80mm時(shí)，經(jīng)插值的端銑刀的合力耐用度T=50min。刀具耐磨用度是指刃磨后的刀具自開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍的標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的總切削時(shí)間。 （3）確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 查表5-30知，高速鋼銑刀銑削速度為，則所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是 根據(jù)X6132萬能銑床的標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，由表5-13選取n=75r/min,則實(shí)際銑削速度為 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為 根據(jù)表5-13中工作臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)縱向進(jìn)給量，選取，則實(shí)際每齒進(jìn)給量為 （4）校驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-31和表5-32知，銑削力和銑削功率計(jì)算公式如下： 式中。所以，銑削梨為 XA5023銑床主電機(jī)功率為7.5kW。故選用切削用量合適。最后的切削用量為 2.基本時(shí)間 根據(jù)表5-33知，的端銑刀對(duì)銑削的基本時(shí)間為 式中， —工件銑削部分長(zhǎng)度，單位為mm； —切入行程長(zhǎng)度，單位為mm，； —切出行程長(zhǎng)度，單位mm； —工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量，單位為mm/min。 已知。由表5-34查的切入切出行程長(zhǎng)度。所以，基本時(shí)間為 （九）工序75（精銑鍵槽）切削用量及基本時(shí)間的確定 1.切削用量 本道工序?yàn)榫婃I槽，已知加工材料為45鋼，機(jī)床選用X6132萬能銑床，選用刀具為高速鋼鑲齒套式面銑刀，其參數(shù)：直徑d=80mm,孔徑D=27mm，寬L=36mm，齒數(shù)z=10.根據(jù)表5-26確定銑刀角度，選擇前角。已知銑削寬度為8mm，銑削背吃刀量為ap=0.5mm。 （1）確定每齒進(jìn)給量 根據(jù)表5-13知X6132萬能銑床的主電機(jī)功率為7.5kw,查表5-27知當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性中等、鑲齒端銑刀加工鑄鐵時(shí)，其每齒進(jìn)給量。由于本工序被吃刀量和銑削寬度較小，故選擇最大的每齒進(jìn)給量。 （2）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用時(shí)度 根據(jù)表5-28，用高速鋼鑲齒端銑刀粗加工鑄劍時(shí)，選擇銑刀后刀面磨損極限值為2.0mm，查表5-29知銑刀直徑d=80mm時(shí)，經(jīng)插值的端銑刀的合力耐用度T=50min。刀具耐磨用度是指刃磨后的刀具自開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍的標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的總切削時(shí)間。 （3）確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 查表5-30知，高速鋼銑刀銑削速度為，則所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是 根據(jù)X6132萬能銑床的標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，由表5-13選取n=75r/min,則實(shí)際銑削速度為 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為 根據(jù)表5-13中工作臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)縱向進(jìn)給量，選取，則實(shí)際每齒進(jìn)給量為 （4）校驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-31和表5-32知，銑削力和銑削功率計(jì)算公式如下： 式中。所以，銑削梨為 XA5023銑床主電機(jī)功率為7.5kW。故選用切削用量合適。最后的切削用量為 2.基本時(shí)間 根據(jù)表5-33知，的端銑刀對(duì)銑削的基本時(shí)間為 式中， —工件銑削部分長(zhǎng)度，單位為mm； —切入行程長(zhǎng)度，單位為mm，； —切出行程長(zhǎng)度，單位mm； —工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量，單位為mm/min。 已知。由表5-34查的切入切出行程長(zhǎng)度。所以，基本時(shí)間為 八 夾具設(shè)計(jì) 夾具說明 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 由指導(dǎo)老師的分配，決定設(shè)計(jì)夾具工序車外圓，（專用工裝為轉(zhuǎn)夾具，）留加工余量5mm的車床夾具。 一 問題的提出 本夾具主要用于車外圓，（專用工裝為轉(zhuǎn)夾具）留加工余量5mm，本道工序加工精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。 二 定位基準(zhǔn)的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。分析零件圖知，與基準(zhǔn)面A、基準(zhǔn)面B平行度公差Φ0.03，故選用基準(zhǔn)面凸臺(tái)A面及其外圓面來定位，另一端采用頂針，頂住工件，盡而實(shí)現(xiàn)工件的完全定位。 三 定位元件的設(shè)計(jì) 本工序選用的定位基準(zhǔn)為外圓、端面、凸臺(tái)面定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是V型塊、支承釘、活動(dòng)V塊。因此進(jìn)行定位元件的設(shè)計(jì)主要是對(duì)V型塊、支承釘進(jìn)行設(shè)計(jì)。 四 切削力及夾緊力計(jì)算 （1）刀具： 采用外圓車刀 φ30mm 機(jī)床： CW6163臥式車床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計(jì)算 選用夾緊V塊夾緊機(jī) 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=12mm，材料45鋼 性能級(jí)數(shù)為6.8級(jí) 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠， 使用V型塊定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 五 定位誤差分析 定位基準(zhǔn)是基準(zhǔn)A（左端Φ35的中心線），工序基準(zhǔn)則在Φ35中心線上，是相互獨(dú)立的因素，故 =0.046/2+0.03=0.053（mm） 又 =0.707=0.7070.01=0.007(mm) 則 =+=0.053+0.007=0.06(mm) 已知外圓的形位公差為0.25，故符合要求。 六 夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說明 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)檐嚧矈A具選擇了鉸鏈壓板與V塊相配合的夾緊機(jī)構(gòu)，故本套夾具除了定位、夾緊方案合理。本工序?yàn)檐嚽邢饔嗔啃?，切削力小，所以一般的手?dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求。 參考文獻(xiàn) [1] 王先逵主編，《機(jī)械制造工藝學(xué)》，第二版，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 [2] 王棟主編，《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [3] 成大先主編，《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，第五版，北京：化工工業(yè)出版社，2007 [4] 王蘭美主編，《畫法幾何及工程制圖》，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [5] 王先逵，《機(jī)械制造工藝學(xué)手冊(cè)》，第二版，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007