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河北農(nóng)業(yè)大學現(xiàn)代科技學院 機械制造工藝學課程設計 題目：前剎車調(diào)整臂外殼的機械加工工藝規(guī)程制訂及 專用機床夾具設計 學 部： 工程技術(shù)學部 專業(yè)班級： 學 號： 學生姓名： 指導教師 0 目 錄 一、緒論 ..............................................................................................................................................1 （一）設計的課題 ................................................................................................................1 （二）課題的意義和目的 ....................................................................................................1 （三）課題研究范圍 ...................................................................................................................1 （四）國內(nèi)外的發(fā)展概況 ...........................................................................................................1 （五）設計課題的指導思想 .......................................................................................................2 （六）本課題應解決的主要問題 ...............................................................................................3 二、 工藝規(guī)程設計 ............................................................................................................................3 （一）零件的作用 .......................................................................................................................3 （二）零件的工藝分析 ...............................................................................................................3 （三）前剎車調(diào)整臂外殼的選材 ........................................................................................3 （四）基面的選擇 .......................................................................................................................4 （五）制訂工藝路線 ...................................................................................................................5 三、機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ..........................................................................7 四、確定切削用量及基本工時 ........................................................................................................12 第五章 夾具設計 ..............................................................................................................................22 5.1 研究原始質(zhì)料 .......................................................................................................................22 5.2 定位基準的選擇 ...................................................................................................................22 5.3 切削力及夾緊分析計算 ......................................................................................................22 5.4 誤差分析與計算 ..................................................................................................................24 5.5 夾具設計及操作的簡要說明 ..............................................................................................25 六、總結(jié) ............................................................................................................................................26 七、參考文獻 ....................................................................................................................................27 0 一、緒論 （一）設計的課題 前剎車調(diào)整臂外殼的工藝過程及工裝設計 （二）課題的意義和目的 隨著各行各業(yè)的迅速發(fā)展，數(shù)控機床在生產(chǎn)中的地位越來越重要，其設備要求不斷提高 和改進。通過合理的科學設計和改造解決機械制造中結(jié)構(gòu)復雜、精密、批量大、多變零件的 加工問題，以便能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度地提高生產(chǎn)效率。它被廣泛應用到各個領(lǐng)域。 （三）課題研究范圍 課題的研究范圍包括：技術(shù)要求，工藝分析。給課題設計專門的夾具，提高課題的生產(chǎn) 效率，盡可能的減少零件的成本，提高經(jīng)濟效率。 （四）國內(nèi)外的發(fā)展概況 數(shù)控機床是綜合應用微電子，計算機自動控制，自動檢測等先進技術(shù)的新型機床。它適 宜加工小批量，高精度，形狀復雜，生產(chǎn)周期要求短的零件，具有高柔性，高精度，高效率 等特點。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，社會生產(chǎn)力取得了巨大的發(fā)展，要求制造技術(shù)向自動化 及精密化前進，普通機床已越來越不能滿足現(xiàn)代加工工藝及提高生產(chǎn)率的要求。數(shù)控機床成 為機械工業(yè)重要的基礎(chǔ)裝備，其水平和擁有量已經(jīng)成為衡量國家制造能力和綜合國力強盛的 重要標志之一，數(shù)控機床的發(fā)展態(tài)勢相當不錯。目前我國數(shù)控機床的數(shù)量和品種，尚不能完 全滿足國內(nèi)市場需求。我國目前機床總量380余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有11.34萬臺， 即我國機床數(shù)控化率不到3%。近10年來，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為0.60.8萬臺，年產(chǎn)值約 為18億元。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6%。我過機床年齡10年以上的占60%以上，10年以下的 機床中，自動/半自動機床不到20%，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動 和半自動機床占60%以上） 。自2000年以來，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量以平均37%的速度增長， 2003年國產(chǎn)數(shù)控金屬切屑機床年產(chǎn)量達到36000多臺。但是，由于進口機床的大量涌入，國 產(chǎn)金屬切屑數(shù)控機床在國內(nèi)市場的占有率卻明顯下降。2003年，我國國內(nèi)機床總消費為67.3 億美元，其中進口機床41.3億美元，已經(jīng)連續(xù)3年成為世界最大的機床進口國。要是我們能 改進自己的機床的技術(shù)含量，發(fā)展數(shù)控機床改造，可見節(jié)省不小的一筆消費，所以我國的數(shù) 1 控機床的市場前景很樂觀。面臨著前所未有的發(fā)展機遇。 首先，世界制造業(yè)開始向中國轉(zhuǎn)移，中國已經(jīng)成為吸引外資最多的國家。據(jù)有關(guān)報道， 截至2004年10月底，全國累計引進外資合同金額101億美元，實際使用外資5553億美元，機 床行業(yè)三資企業(yè)已有300多家，約占全行業(yè)企業(yè)總數(shù)的14%。2004年，中國外貿(mào)總額可達 11000億美元，在全球貿(mào)易座次排定中直超日本，成為僅次于美國、德國的全球第三貿(mào)易國， 其中機電產(chǎn)品進出口可望達6000億美元。前年111月， 金屬加工機床出口4.8億美元，同比 增長41.47%。 其次，國內(nèi)金屬加工機床市場需求持續(xù)高速增長。由于受固定資產(chǎn)投資連續(xù)幾年快速上 升的拉動，國內(nèi)機電裝備市場需求持續(xù)以30%左右的速度增長，振興裝備制造業(yè)帶動了機床 市場需求30%以上的增長。我國汽車工業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、國防軍工、民營企業(yè)成為機床的 需求大戶。中西部開發(fā)、東北等老工業(yè)基地振興、東南沿海的快速發(fā)展，為機床工業(yè)打開新 的市場。自2002年以來，我國已經(jīng)成為世界第一機床消費大國。 第三，經(jīng)濟全球化為我國機床工業(yè)發(fā)展提供了國際合作、引進技術(shù)、資源重組的機遇。 當前，我國有實力的機床集團已走出國門，進入世界機床產(chǎn)業(yè)舞臺。大連、沈陽、秦川、上 海等機床集團已經(jīng)兼并收購了7家美國、德國世界一流的機床企業(yè)，壯大了中國機床工業(yè)的 實力。 第四，中國機床工業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，特別是近幾年快速發(fā)展，已經(jīng)積累了一定的產(chǎn)業(yè)和 技術(shù)基礎(chǔ)。目前，機床行業(yè)重點企業(yè)大都生產(chǎn)任務超負荷，一線工人繼續(xù)上班，甚至節(jié)假日 加班，有的企業(yè)用戶訂貨合同已遠遠超過生產(chǎn)能力，我國機床行業(yè)的供銷形勢反映了加快發(fā) 展的緊迫性。 目前數(shù)控機床改造具有廣闊的市場。此項技術(shù)在國外已經(jīng)發(fā)展成一個新興的工業(yè)部門， 早在60年代已經(jīng)開始迅速發(fā)展，并有專門企業(yè)經(jīng)營等工業(yè)化國家的經(jīng)驗看，機床的數(shù)控改造 是必要的，迫切的，用數(shù)控技術(shù)改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產(chǎn)線 數(shù)控改造的新行業(yè)。此類改造機床所占比例還不小，如日本的大企業(yè)中有26%的機床經(jīng)過數(shù) 控改造，中小企業(yè)則是74%。在美國有許多數(shù)控專業(yè)化公司為世界各地提供數(shù)控改造業(yè)務。 （五）設計課題的指導思想 同一零件有不同的結(jié)構(gòu)形狀，不同的結(jié)構(gòu)性質(zhì)可采用不同的加工方法，形成不同的生產(chǎn) 率，不同的生產(chǎn)成本。零件的結(jié)構(gòu)與工藝有著密切的關(guān)系，零件結(jié)構(gòu)工藝性是在保證使用要 求的前提下，是否能以較高的生產(chǎn)率，最低的成本，方便地制造出來的特性。以減少加工勞 動量，簡化工藝裝備，降低成本為先。 2 （六）本課題應解決的主要問題 應解決的主要問題有：分析分離爪的加工工藝，用數(shù)控機床加工分離爪的程序編制，專用 夾具的設計 二、 工藝規(guī)程設計 （一）零件的作用 題目所給定的零件是解放牌汽車前剎車調(diào)整臂外殼, （二）零件的工藝分析 前剎車臂調(diào)整外殼共有 3 組加工表面,它們之間有一定的位置要求.現(xiàn)分述如下: 1. 以 R41mm 中心孔為中心的加工 這一組加工表面包括: (1)兩個 65mm 的孔及其周圍平面,2 個表面之間的垂直距離 32mm. (2) 這一組加工表面還有 5 個 4.3mm 孔,其中 4 個孔分別相距在 R41 mm 圈上以 90 相距分開,1 孔位于 R41 mm 孔中心正上方 66 mm 處. (3) 30 兩圓表面垂直距離,左邊距 R41mm 中心孔 47 mm,右邊距 R41mm 中心孔 37mm. 2. 以 13.8mm 孔為中心孔的加工 這一組加工表面包括:13.8mm 通孔,13 倒角 (1) 13.8mm 通孔的尺寸公差+0.12; (2) 以 13.8mm 孔為中心直徑 13 的圓,深度 0.8mm. 3. 以 30 右圓表面為基準的加工 這組加工包括 11 倒角,M10 螺紋孔 (1) 以 30 右圓表面為基準向左偏移 70mm 打鉆一個 M10 的螺紋孔與 13.8 的通 孔相通. (2) 以 M10 為中心基準做 11 深度 0.5mm 的倒角. 由以上分析可知,對于這三組加工而言,可以先加工其中一組,然后借助于專用夾具加工另外兩 組,并且保證它們之間的位置精度要求. （三）前剎車調(diào)整臂外殼的選材 (一) 確定毛坯的制造形式 3 零件材料為 KT350.考慮到汽車在運行中要經(jīng)常加速及正、反行駛、剎車減速等,零件在 工作過程中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷,因此應該選用鍛件,以使金屬纖維盡量不被切 斷,保證零件工作可靠.由于零件生產(chǎn) 2 件,生產(chǎn)數(shù)量少,故可采用摸緞成型.這可以節(jié)省工步,提 高加工精度. 1）零件的使用性能是機械零件，構(gòu)件等在正常情況下材料應具備的性能。它包括力學 性能和物理化學性能等，對一般機械零件，構(gòu)件工具來說，則主要考慮力學性能。而力學 性能一般是在分析零件工作條件和失效形式的基礎(chǔ)上提出來的。 2）材料的工藝性能是指在一定條件下將材料加工成優(yōu)質(zhì)零件或毛坯的難易程度，它將 直接影響零件的質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本。絕大多數(shù)零件的毛坯要經(jīng)過切削加工過程。因此，材 料的切削加工性直接影響零件的質(zhì)量和加工成本。硬度在 170230HBS 范圍內(nèi)的材料具有良 好的切削加工性。為此，可通過熱處理調(diào)整硬度，以改善切削加工性。 3）材料的經(jīng)濟性，在保證零件使用性能的前提下，應盡量選用價格低廉、加工費用低、 資源豐富、質(zhì)量穩(wěn)定、購買容易、運輸方便、品種規(guī)格少、便于采購和管理的材料。 （四）基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一.基面選擇得正確與合理,可以使加工質(zhì)量得 到保證,生產(chǎn)率提高. (1) 粗基準的選擇. 于一般的零件而言,以外面作為粗基準是完全合理的.但對本零件來說, 必須以 R41mm 孔為基準才可起到工序集中,基準統(tǒng)一. (2) 精基準的選擇. 主要應該考慮基準重合的問題.當設計基準與工序基準不重合時,應該 進行尺寸換算,這在以后還要專門計算,此處不再重復. 工序集中和分散 工序集中是零件的加工工步內(nèi)容集中在少數(shù)工序內(nèi)完成，整個工藝路線中工序數(shù)較少。 工序分散是零件的加工工步內(nèi)容分散在各個工序內(nèi)完成，整個工藝路線中工序數(shù)較多。本零 件的工藝簡單，所以選擇工序分散的原則。 定位基準的選擇是工藝規(guī)程制定中的一項十分重要的任務，它直接影響到各表面加工順 序的先后，影響到工序數(shù)目的多少，夾具的結(jié)構(gòu)及零件的精度是否易于保證等問題。 1）粗基準的選擇 采用怎樣的毛坯表面來用作定位基準，會影響到各加工表面的加工余量的分配，影 響到加工表面與不加工表面間位置關(guān)系。 因此粗基準的選擇是： 4 所有端面的加工：現(xiàn)選取有 R41mm 的孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一個 V 形塊支承這 R41mm 的外輪廓作主要定位面，以消除 xz 四個自由度，再用緊固螺釘，頂 住底面，擋銷，定住底面，用以消除 yy 兩個自由度，達到完全定位。 5 個小孔的加工：現(xiàn)選取有個 R41mm 的孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一 個 V 形塊支承這個 R41mm 的外輪廓作主要定位面，以消除 yyzz 四個自由度，再用四個緊 固螺釘，頂住支承肋的四面，用以消除 xx 兩個自由度，達到完全定位。 2）精基準的選擇 主要應該考慮基準重合問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，此零 件不使用。 （五）制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點,應當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)已確定為小批量產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具, 并盡量使工序集中來提高尺寸精度和位置精度.除此之外,還應當考慮經(jīng)濟效果,以便使生產(chǎn)成 本盡量下降. 1.工藝路線方案一： 工序：銑左側(cè)端面 （以 62mm 孔，12mm 孔外輪廓為基準） 工序：擴，鏜 62mm 孔 （以左側(cè)端面為定位基準） 工序：粗銑，精銑上下端面 （以左側(cè)端面和 62mm 中心孔為基準） 工序：鉆 12mm 孔，鉆 4.3mm 孔。 工序：銑 30mm 的右端面 工序：鉆，擴 13.8mm 孔，13mm 孔，16mm 孔，鉆 M10 螺紋孔，鉆 Rc1/8 孔 工序：修整 R11 的端面 工序：粗銑，精銑鍵槽 工序：攻 M10 螺紋孔，攻 Rc1/8 孔 工序：檢查。 2.工藝路線方案二： 工序:粗銑，精銑 62mm 孔，12mm 二孔的兩個端面。 工序：鉆，擴，精擴 62mm 孔，12mm。 工序：鉆 4.3mm 孔。 工序：粗銑 13.8mm 孔和 13mm 孔的端面。 5 工序：鉆，擴 13.8mm 孔，13mm 孔，16mm 孔。 工序：修整 R11 端面。 工序：鉗工去毛刺，倒角。 工序：鉆 M10 螺紋內(nèi)孔。 工序：粗銑，精銑 26+0.28 +0.14 鍵槽。 工序：攻 M10 螺紋孔，攻 Rc1/8 孔 工序 XI：檢查。 3.工藝路線的分析和比較。 方案一以 62mm 孔的外輪廓為粗基準加工左側(cè)端面，再以左側(cè)端面為精基準加工 62mm 中心孔，再以 62mm 中心孔和端面為定位基準加工其它表面。選擇這種基準定位方式考慮 的是互為基準的原則 這種加工方法容易保證加工表面之間的位置精度，但是由于左側(cè)端面面積小，鑄造時可能也 會存在缺陷，造成支撐面積不夠，工件定位不穩(wěn)，夾緊不可靠等問題。因此我們廢除了這個 方案。方案二基本是合理的，基準的選擇和加工順序也基本能達到生產(chǎn)的要求，但也有些地 方要改正。如工序加工以 62mm 孔的外輪廓為粗基準，不符合粗基準一般不重復使用的 原則，因此端面的粗，精銑應分開，以保證端面和其它表面之間的位置要求。工序?qū)⒓庸?兩個孔的工位分開，分別成為一個工序，對設備要求就會降低而且生產(chǎn)效率也會提高。 經(jīng)過以上的分析和討論確定的最優(yōu)方案為： 工序：粗銑 62mm，12mm 二孔上下兩個端面。以 62mm，12mm 二孔的外輪廓為基準， 選用 X53 型立式銑床。 工序：鉆，擴，精擴 62mm 孔； 以 62mm 孔的外輪廓和端面為基準。以端面為主要定 位基準，限制三個自由度X，Y， Z，有以 62mm 孔外輪廓為定位基準，限制兩個自 由度X，Y，加上用 V 型塊配合夾緊 12mm 孔外輪廓限制一個自由度Z，從而實現(xiàn)完全 定位。選用 Z575 立式鉆床鉆床。 工序：鉆，擴，精擴 12mm 孔和鉆 4.3mm 孔。 以 62mm 孔的外輪廓和端面為基準， Z2518 立式鉆床。 工序：半精銑上下兩端面。 以 62mm，12mm 二孔和端面（一面兩銷）為基準。以 62mm 中心孔和端面為定位基準，短銷和大支撐端面組合，定位以大支撐端面為主，限制 三個自由度X， Y，Z。短銷限制兩個自由度X，Y，而擋銷裝在 12mm 孔內(nèi)限制 一個自由度Z，達到完全定位。選用 X53 型立式銑床。 6 工序：銑左右兩個端面 。以 62mm，12mm 二孔為基準，保證兩端面的對稱度，選用 X63 型臥式銑床。 工序：鉆，擴，精擴通孔 13.8mm，13mm 和臺階孔 16mm 孔，鉆錐螺紋 Rc1/8 底孔。 以 62mm，12mm 二孔和端面（一面兩銷）為基準，選用 Z3025 搖臂鉆床。 工序：修整 R11 端面。 以 13.8mm，13mm 二孔為基準，端面磨床。 工序：鉗工去毛刺，倒角。 工序：鉆 M10 螺紋內(nèi)孔。 以右端面和 62mm 孔端面為基準，選用 Z525 立式鉆床及專用 夾具加工。 工序：粗銑，精銑 26+0.28 +0.14 鍵槽。 以 62mm, 12mm 二孔及端面和 13.8 孔為 基準，選用 X53 型立式銑床。 工序 XI：攻 M10 螺紋孔，攻 Rc1/8 孔。 工序 X：檢查。 三、機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “前剎車調(diào)整臂外殼”的零件材料為 KT350，硬度小于 150HB,毛坯重量為 2.5KG，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用金屬型澆鑄方法鑄造該毛坯。 根據(jù)上述原始資料和加工工藝分別確定各加工表面的機械加工余量，工序 尺寸及毛坯尺寸如下： 1加工 62mm， mm 二個孔的上下兩個端面。0.1862 加工余量的計算長度為 mm， mm，表面粗糙度要求為 Ra6.3.0.1730.24 （1）.按照機械加工余量手冊表 4-1， 的鑄件尺寸公差等級為0.173 IT7-IT9，取加工余量等級為 F 級，公差等級為 IT9，則 62mm 孔的外端面加工 余量為 2.0-2.5mm，取 Z2mm 。 mm 的鑄件尺寸公差等級為 IT7-IT9，按照0.241 機械加工余量手冊表 4-1 取加工余量等級為 F 級，公差等級為 IT9，則 mm 孔的外端面單邊加工余量為 2.0-2.5mm，取 Z=2mm。0.1862 （）銑削余量：半精銑單邊余量查金屬切削手冊Z=0.5-1.0 mm，取 Z=0.5mm。公差即為零件公差-0.17mm 或-0.24mm。 7 粗銑余量：粗銑的單邊公稱余量為 Z=2-0.5=1.5mm。 粗銑公差：現(xiàn)規(guī)定本工序的精度等級為 IT13，因此可知本工序的加工公差為- 0.39mm（ mm 端面）和 -0.27mm（ mm 端面） 。0.1732 0.241 由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)應該采用調(diào)整加工，因此在計算最大，最小 加工余量時，應調(diào)整加工方式予以確定。 62mm，12mm 二孔的外端面加工余量工序間余量和公差分布如下： 12孔 外 端 面 工 序間 尺 寸 公 差 分 布 圖 （ 圖 ） 精銑 粗銑 由圖 孔 外 端 面 工 序 間 尺 寸 公 差分 布 圖 （ 圖 2） 粗銑精銑 8 1 可知 12mm 孔的部分： 毛坯名義尺寸為：122216mm 毛坯最大尺寸為 mm1.627. 毛坯最小尺寸為 mm.4. 粗銑后最大尺寸：120.5 213mm 粗銑后最小尺寸： 0.7131.3m 半精銑后尺寸為 mm0.24 由圖 2 可知 62mm 孔臺階端面部分： 毛坯名義尺寸： 36m 毛坯最大尺寸： 1.8237. 毛坯最小尺寸： .364. 粗銑后最大尺寸：32+0.5 233mm 粗銑后最小尺寸： 0.933.61m 半精銑后尺寸為 mm。0.172 最后將上述計算的工序間尺寸和公差整理成下表： 62mm 孔外端面 12mm 孔外端面 工序 加工尺寸及公差 毛坯 粗銑 半精銑 毛坯 粗銑 半精銑 最大 37.8 33 17.6 13加工前尺寸 最小 34.2 32.61 14.4 12.73 最大 37.8 33 32 17.6 13 12加工后尺寸 最小 34.2 32.61 31.83 144.4 12.73 11.76 加 工 余 量 （單邊） 2 最 2.4 0.5 2 2.3 0.5 9 大 （mm） 最 小 0.795 0.39 0.805 0.485 加工公差（單邊）(mm) 0.9.320.170.8.270.42 該“前剎車調(diào)整臂外殼”零件的鑄件毛坯圖見后面附圖 3。 2 62mm 孔。 62mm 孔公差雖無標出，而由表面粗糙度為 Ra6.3 可考慮其精度等級為 IT8- IT9，取 IT9 則其尺寸為 。毛坯中 62mm 孔鑄出，由金屬型鑄造鑄件。0.7462 查簡明機械加工工藝手冊 （簡稱工藝手冊 ）可知該鑄件精度界于 IT7- IT9 之間，查 機械加工余量與公差手冊 表 10-8 得鑄件機械加工余量為 5.0- 7.0mm，取 2Z=5.0mm，確定工序尺寸及余量為： 擴鉆孔：60mm 2Z60mm-（62-5）mm 3mm 擴孔：61.5mm 2Z1.5mm 精擴孔： 2Z0.5mm0.7462 3. 12mm 孔。 12mm 孔不鑄出，毛坯為實心。精度等級界于 IT11-IT12 之間，參照機 械加工余量與公差手冊表 4-23 確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：11.0 擴孔：11.85mm 2Z0.85mm 精擴孔： 2Z0.15mm0.1862 4. 13.8mm 和 13mm 兩通孔的端面. 由兩端面的表面粗糙度為 25，設其精度等級為 IT10 查機械加工余量與 公差手冊表 5-47 知，兩通孔端面的單邊加工余量為 Z=1mm。因此銑削余量 10 2Z=2mm。一次銑削 即可滿足要求。 5. 13.8mm 孔，13mm 孔和 16mm 孔。 毛坯為實心，通孔 13.8mm 孔，13mm 孔不鑄出，精度等級介于 IT11- IT12 之間，參照 機械加工余量與公差手冊表 4-23 確定工序尺寸和余量為： 鉆孔：13mm 擴鉆孔：13.5mm 2Z=0.5mm 精擴： 2Z0.3mm0.1238 鉆孔：12mm 擴鉆孔：12.85mm 2Z=0.85mm 精擴： 2Z0.15mm0.123 鉆孔15mm 擴鉆孔：15.85mm 2Z0.85mm 精擴： 2Z0.15mm0.126 6.鍵槽 。0.28146m .鍵槽 的精度等級介于 IT11IT12 之間，查機械加工余量與公.0 差手冊表 4-19 得鍵槽寬加工余量為 2Z 2.0mm。 （1）精銑余量：單邊 0.1mm，公差為 .0.2814m （2）粗銑余量：2Z2mm-2x0.1mm 1.8mm. 四、確定切削用量及基本工時 工序：粗銑 62mm ，12mm 二孔的兩個端面，保證尺寸 和0.39m 。0.2713m 11 加工條件：毛坯材料是 KT350，硬度小于 150HB， .350bMpa 銑床：X53 型立式銑床。 刀具:采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀。 查金屬切削手冊表 9-12 得進給量 0.08mm齒。銑削深度 t1.5mm。2f 查金屬切削手冊表 9-14 得切削速度 V=45m/min，銑刀外徑 dw225mm,齒 數(shù) Z=20，一次銑削即可達到尺寸要求。 則銑刀每分鐘轉(zhuǎn)速： 10*45263.7(/min)vsdwnr 現(xiàn)采用 X53 型立式銑床，根據(jù)機械制造工藝設計手冊附表 4-16-1 取 ，則實際切削速度為60/minwr 60254.(/min)1wdXV 工作臺每分鐘進給量 20.89(/i)mwfzn 由附表 4-16-2 得： 1/i 切削工時：因為銑刀的行程為 ，所為機動切削工時 1264157l m ，由于銑削兩個端面故1257in.i0mltf 123.4int 工序：鉆，擴，精擴 mm 孔.62mm 鑄出，根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用0.7462 鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削量與切 速度與鉆同樣尺寸的實心孔時的關(guān) 系為：進給量：f（1.21.8） ，切削速度：V= f鉆 1fV23鉆 鉆（ ） 1.擴鉆孔 60mm. 利用 60mm 的鉆頭對鑄件孔進行擴鉆。因加工本孔時屬于低剛度零件， 故進給量要乘以系數(shù) 0.75，根據(jù)機械制造工藝設計手冊(簡稱設計手冊) 表 3-38 查得 1.01.2mmr，取 1.0mmr ，由設計手冊表 3-4 查得f鉆 f鉆 0.7ms42mmin 。V鉆 則 f（ 1.21.8） （1.21.8）x1.0 x0.750.91.35（mmr）f鉆 V x422114（mmin ）.123（ ） 12 根據(jù)設計手冊附表 4-5-2，取 f1.09mm r,根據(jù)機床說明書取 64r min 。故實際切削速度為：wn 60412.(/min)1wndV 切削工時：L32mm， 32.(mi)64*.09ltnwf 2.擴孔 61.5mm 用套式擴孔鉆來加工 61.5mm 孔。 查簡明機械加工工藝手冊 （簡稱工藝手冊 ）表 1115 得： f（2.22.4） ，查切削用量簡明手冊表 2-10 得 2.02.4mmr，f鉆 f鉆 取 2.0 mmr ，故 f4.44.8mm，根據(jù)設計手冊附表 4-5-2 取鉆 f4.8mmr 。由上步驟知 V2114mmmin。 根據(jù)機床說明書取主軸轉(zhuǎn)速 n122rmin ，則實際轉(zhuǎn)速為：23.6/mi10wndV 切削工時：l32mm， 3mm， 3mm1l2l80.65in24mftn 3.精擴孔 孔.0.76m 同步驟 2 取 f4.8mm r，取 n172rmin 則轉(zhuǎn)速為 3.5(/i)10wndV 切削工時： 280.46(min)17mltf 工序：鉆，擴，精擴 mm 孔。0.86 mm 孔不鑄出。0.1862 1.鉆 11mm 孔。 進給量：查設計手冊表 3-38 得 f0.52-0.64mmr，查設計手冊表 4-5， Z2018 機床說明書，取 f0.2mmr 13 切削速度：由設計手冊表 3-42 查得 V=0.7ms42mmin，所以 104216/minswvnrd 根據(jù)機床說明書表 4-5 取 1200rminw 故實際切削速度為 1204.(/min)0dV 切削工時：l12 412l+ t 12wlnf.7(min)0 2.擴鉆孔 11.85mm。 查設計手冊表 4-5 機床說明書得 f0.2mmr 。由上工序步驟 2 知， =42m/inV鉆 V= 2114m/min1()3鉆 取 V=18m/min，則 10184(/min).5wvnrd12ml+3t=0.19(mi)48fn 3.精擴孔 0.16 根據(jù)機床說明書取 f0.2mm r，n484rmin V18.2(/mi)0wdn12ml+3t=0.9(in4f 4 鉆 54mm 孔。 同本工序步驟 1 取進給量 f0.2mm r，n1200r min，V41.4m/min ，12ml+3t=0.8(mi)fn 5 擴鉆 5 mm 孔0.16 14 查工藝手冊表 11-15 得 f（1.2-1.8 ） ，V= ，根據(jù)機床說明書f鉆 1()23V鉆 0.2mmr，V 42mminf鉆 故 f 0.240.36（mm r） ，V2114（mmin）, 取 f 0.3mmr, 取 n1200rmin，故實際切削速度 16.2m min10wdnV12l+38t=0.16(i).fn 0.53(min)m1t5 工序：半精銑 62mm ，12mm 二孔的兩個端面，保證尺寸 mm 和0.1732 mm0.24 （1） 切削深度：半精銑的的單邊切削余量等于切削深度為 t0.5mm，一次走 刀即可滿足要求。 （2） 進給量：查金屬切削手冊表 9-12 取進給量 0.10mm 齒，查金2f 屬切削手冊表 9-14 銑削速度推薦范圍得 ，取銑刀外徑為4/minV 100mm，齒數(shù) Z=14，則每分鐘轉(zhuǎn)速wd 10413.8(/min)swvnrd 根據(jù) X53 型立式銑床說明書，取 5/iwr 故實際切削速度 47.1(/min)0wndV 工作臺每分鐘進給量 0.114150210（mmmin）mzf 查設計手冊附表 4-16-2 取 200mmminmf （3） 切削工時： 1572.(in)0mtf 工序：銑左右兩端面 （1） 切削深度：兩端的單邊切削深度 t1mm。采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀。 （2） 進給量和切削速度：查金屬切削手冊表 9-12 取進給量 0.10mm 2f 齒。查金屬切削手冊表 330 取銑削速度 V18mmin|，查金屬 切削手冊表 97 取 32mm ，Z 8，則wd 15 101879.(/min)32swvnrd 根據(jù) X63 型臥式銑床說明書取 190rminw 故實際切削速度 mmin10wdV189.32 工作臺每分鐘進給量 Z 0.108 190152（mm min） ，查mfwn 設計手冊附表 4-17-2 取 150mm minf （3） 切削工時：l30， 126l mmtf30.48(min)5 工序：鉆、擴、精擴通孔 ， 和臺階孔 孔。.12080.123 0.126m 鉆 Rc1/8 孔。采用 Z3025 搖臂鉆床，高速鋼鉆頭鉆孔。 1加工 孔。0.1238 （1）鉆 13mm 孔。采用 Z3025 搖臂鉆床，高速鋼鉆頭鉆孔。 查設計手冊表 3-38 得 f0.520.64mmr ，因孔深與孔徑之比小于 3，因 此不用乘于修正系數(shù)。查設計手冊附表 4-4-2，Z3052 搖臂鉆床說明書取 f0.63mmmin，查設計手冊表 3-42 得 V42m min 故 1028.9（rmin）10423sn 根據(jù) Z3025 搖臂鉆床說明書（設計手冊附表 4-4-1）取 1000rmin， wn 故實際切削速度 10wdnV1340.82(/mi) 切削加工時：l ， 3mm。26(47)8()1l 0.112（min）mt1wlnf0.3 （2）擴鉆 13.5mm 孔。 查工藝手冊表 1115 得 f（1.21.8） ，切削速度：V= f鉆 ，查設計手冊表 3-117 得 0.20.4mmr，取1fV23鉆 鉆（ ） 鉆 16 0.3mmr， 0.2660.4ms15.9624 mmin ，故f鉆 V鉆 f（1.21.8）0.30.360.54（mm r） ，取 18mmin ，V= V鉆 96mmin，查設計手冊附表 4-4-2 取 f0.4mm r123鉆（ ） 故 666.7444.4（rmin ）0svndw163.5（ ） 查 Z3025 搖臂鉆床說明書（附表 4-4-1）取 500rmin 則實際切削速度為：wn 21.2mmin10wV1.0 機動工時： 0.355min1mwltnf75.4 （3）精擴 孔。0.1238 同上取進給量 f0.4mm r,n630rmin 則 10wdnV6.27.3(/min)10 機動工時： 08.4mwltf 2.加工 孔0.123 （1）鉆孔 12mm. 步驟同本工序 1-（1）取 f0.63mmr，V42mmin 故 sn0vdw42.6/min 取 1000rmin 故實際切削速度 10wdnV12037.68(/in) 切削工時：l2（37-262）48mm， 3mm1l1483.min0.6mwltnf （2）擴鉆 12.85mm 孔 步驟同本工序 1-（2）取 f0.4mmr，V96mmin 17 故 ,取 200rmin ，則實際切削速10(96)23.148.7/min.85swvn rdw 度為 0.(/i)1V 機動工時： 5.64in2*mwltnf （3）精擴 0.123 同上取 f0.4mm r，n200rmin，故 8.16(/min)0wdnV 機動工時： 150.64(min)2*mwltf 3.加工 的孔0.126 （1）擴鉆 15mm 孔。 由本工序 1-（2）得 f（1.21.8） ， ，f鉆 1V23鉆=（ ） 取 0.3mmr， 18mminf鉆 V鉆 故 f（ 1.21.8）0.30.360.54mm r， 96mmin123鉆（ ） 取 f 0.5mmr ， 10(96).7.4(/min)15swvn rd 查 Z3025 搖臂鉆床說明書取 200rmin 故實際切削速度 209.4(/in)1wVm 機動工時：l224mm， 3mm1l1430.7min*5mwltnf （2）擴鉆 15.85mm 孔 步驟同上取 f0.5mm r，n200rmin。15209.5(/i)wdnVm 18 1430.7min25mltnf （3）精擴 孔.1206 步驟同上，取 f0.25mm r，n200r min，10.5(/mi)10wdnV7.4(in)2*.5mwltf 4.鉆 Re18 孔（8.8mm） 。用 Z3025 搖臂鉆床及專用鉆模 查設計手冊表 3-38 得 f0.470.57mmr ， 查 Z3025 搖臂鉆床說明書（設計手冊表 4-4-2）取 f0.5mmr 查切削用量簡明手冊表 2-17 取 V=20mmin 故 102073.8(/min)8.swvnrd 查機床說明書取 630rmin ，故實際切削速度n.6017.4(/in)10wV 切削工時： 2310.38min6.5mwltnf 工序：去毛刺，倒角 手動進給取與擴孔時轉(zhuǎn)速相同。n200rmin 工序：鉆螺紋內(nèi)孔 8.8mm ，選用 Z525 立式鉆床及專用夾具加工。 步驟同上，取 f0.5mm r， 630r minwn V17.4mmin 切削工時： 3170.83mi6*.5mt 工序：粗銑，精銑 mm 鍵槽。0.2814 1. 粗銑 26mm 鍵槽保證尺寸 25.8mm，切削余量為 2Z1.8mm ，選用粗齒 19 圓柱立式銑刀，分兩次走刀完成，可減少夾具的夾緊力減少載荷，對夾 具設計有利。查金屬切削手冊表 9-12 取每齒進給量為 0.25mm 2f 齒; 查工藝手冊表 11-28 取 V 0.3m/s=18m/min，取銑刀外徑 20mm. 查工藝手冊 表 9-7 取 Z=3mm,則wd101826.(/min)svnr 根據(jù) X53 型立式銑床說明書（機械制造工藝設計手冊附表 4-16-1） 取 300rminwn 故實際切削速度： 20318.4(/min)1wdnV 每分鐘進給量 0.253300225（mmmin）2mfZ 查設計手冊附表 4-16-2 取 200mmminmf 切削工時： 125.820.98(in)mmltf 2. 精銑鍵槽，保證尺寸 mm0.28146 單邊切削深度 0.1mm ，選用細齒圓柱立式銑刀。 pa 步驟同上取 0.1mm 齒，r 0.35ms 21mmin 2f 20mm ，Z 6。wd 故 10134.(/min)2svnr 根據(jù) X53 型銑床說明書取 300rminw 故實際切削速度為 20*18.4(/min)1dV 每分鐘進給量 0.1x6x300=180(mmmin)2mwfZn 切削工時： 1260.(in)ltf 工序：攻 M10mm 螺紋孔及 Rc18 孔. 經(jīng)查資料知鉆孔后攻螺紋要乘以系數(shù) 0.5 20 查設計手冊表 3-38 得 f（0.470.57）0.50.2350.114（mmr ） ， 查機床說明書取 f0.2mm r， 0.25mmr ，查機床說明書，取1/8Rc V20mmmin 故 10*2063.9/minswvnrd 查機床說明書，取 630rminwn 故實際切削速度 10*9.8(/in)dV 機動工時：攻 M10mm 螺紋 1213710.4(min)6.2mltf 攻 Rc1/8 孔： 224.5i0.ltnf 最后將以上各工序切削用量，工時定額的計算結(jié)果連同其它加工數(shù)據(jù)一并 填入機械加工工藝過程綜合卡片中。 21 第五章 夾具設計 5.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來銑大端面夾具【保證 32mm】端面，要滿足對稱度要求以及其兩邊 的要求。在銑此面時，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高 勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。 5.2 定位基準的選擇 首先必須明確其加工時應如圖所示，這樣水平放置，便于加工。那么要使其完全定位， 可以采用:一個固定 V 型塊和一個滑動 V 型塊定位，這樣既簡單又方便。一底面限制的自由 度有 3 個，限制兩個自由度，一個滑動 V 型塊限制限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn) 定，我所設計的定位方案，總共限制了工件的全部 6 個自由度，屬于完全定位。 在該定位方案中，一個支撐面頂住，限制了 z 軸的移動，z 軸的旋轉(zhuǎn)，y 軸的旋轉(zhuǎn)三個 移動自由度。一個固定 V 型塊限制了 y 軸的移動，x 軸的移動，一個滑動 V 型塊限制了 z 軸 的旋轉(zhuǎn)，這樣 6 個自由度全部被限制 根據(jù)上面敘述選擇方案。 5.3 切削力及夾緊分析計算 刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質(zhì)合金） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 01501頂 刃 0n側(cè) 刃 601530rK 40Dm160d2.Lm2Z.8/famzmap.2 由參考文獻55 表 129 可得銑削切削力的計算公式： 0.98.0.1235pzFafDBzn 有： 0.9.8.1.10.12054836.2()N 根據(jù)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 22 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 可知其公式參數(shù)：6 13456.,.0,.,3KK 由此可得： ..10.31.056 所以 8245()KWFN 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手 動螺旋夾緊機構(gòu)。 選用夾緊螺釘夾緊機 由 FKfN21 其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 25.01f F= +G G 為工件自重zP NfFN4.35121 夾緊螺釘： 公稱直徑 d=20mm，材料鋁合金鋼 性能級數(shù)為 6.8 級 MPaB06MPaBs4801 螺釘疲勞極限： B9263.2.1 極限應力幅： akma7.51li 許用應力幅： MPSa3.li 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 s s=2.54 取s=4 得 MPa120 滿足要求8.24cHdF 23 MPadNc1543.2 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構(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 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手 動螺旋夾緊機構(gòu)。 5.4 誤差分析與計算 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(guān)的加工誤差 ，一般可用下式表示：j MjjWDAZWj 由參考文獻5可得： 兩 V 型塊定位誤差 ： 11minDd 1 2min2i. dJWarctgL 其中： ，10.52D20D ，d.3d ， 1min2min4 夾緊誤差 ： cos)(inaxyj 其中接觸變形位移值： 1()(9.62nHBZyRaZkNl 查5表 1215 有 。 10.4,0,.42,0.7zKCcos8jym 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj5. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD01. 24 誤差總和： 0.85.3jwm 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。 5.5 夾具設計及操作的簡要說明 當夾具有制造誤差、工作過程出現(xiàn)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(xiàn)象，選用可換 V 型塊。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取。 應該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費 時費力。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。由于 該工件體積小，經(jīng)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(gòu)） 。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)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(xiàn)象，選用可換 V 型塊。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取。 25 六、總結(jié) 畢業(yè)設計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計 使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實 在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用 圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和 AUTOCAD 等制圖軟件，為我 們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。 畢業(yè)設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論 和實踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了很多，也非常珍惜 大學給我們的這次設計的機會，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關(guān)鍵一步。 26 七、參考文獻 1 東北重型機械學院，洛陽農(nóng)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(shù)出版社，1980。 2 張進生。機械制造工藝與夾具設計指導 。機械工業(yè)出版社，1995。 3 李慶壽。機床夾具設計 。機械工業(yè)出版社，1991。 4 李洪。機械加工工藝手冊 。北京出版社，1996。 5 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會。金屬切削手冊 。上?？茖W技術(shù)出版社，2544。 6 黃如林，劉新佳，汪群。切削加工簡明實用手冊 ?；瘜W工業(yè)出版社，2544。 7 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。 8 周永強，高等學校畢業(yè)設計指導M，北京：中國建材工業(yè)出版社，2542。 9 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(shù)出版社， 1987。 10 王光斗，王春福。機床夾具設計手冊 。上海科學技術(shù)出版社，2542。 11 東北重型機械學院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學。機床夾具設計手冊 .上海科學技術(shù)出版社，1984。 12 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。 13 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術(shù)測量M，中國計量出版社，2540：9-19。 14 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊M，上?？茖W技術(shù)出版社，2540。 15 樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業(yè)出版社，2545：4-17。 16 Machine Tools N.chernor 1984. 17 Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.