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山西工程技術學院――畢業(yè)設計說明書 山西工程技術學院 畢業(yè)設計說明書 學生姓名 ： 徐向東 學號 ： 150514003 專業(yè) ： 機械設計制造及其自動化 指導教師 ： 趙磊 所屬系（部） ： 機械電子工程系 2019年6月 54 CA6140機床后托架加工工藝及夾具設計 摘 要 機械加工的工藝過程是指工件（零件）制造加工的過程，常常使用機床加工的方法，改變毛坯材料的外形、大小和表面粗糙度等，使其加工為圖紙所要求的零件的過程稱為機械加工工藝流程。機加工工藝是在機加工工藝流程的基礎上，改變被加工零件的形狀、大小、相對位置及其金屬性能等，使其成為符合要求的零件，是各個階段的詮釋。 夾具是機械加工工藝系統(tǒng)中的一個重要組成部分。使用合適的夾具可以（1）縮短輔助加工時間（2）保證加工質量（3）擴大機床使用的局限性（4）降低工作強度。 關鍵詞：機械加工工藝；夾具；夾緊力 Machining Technology and Fixture Design of Back Bracket of CA6140 Machine Tool abstract Machining process refers to the manufacturing process of workpiece (parts). Machine tool processing is often used to change the shape, size and surface roughness of blank material, so that the process of turning it into parts required by drawings is called mechanical processing process. Machining process is based on the machining process, changing the shape, size, relative position and metal properties of the parts to be processed, making them meet the requirements of the parts, which is the interpretation of each stage. Fixture is an important part of mechanical processing technology system. The use of appropriate fixtures can (1) shorten the auxiliary processing time (2) ensure the processing quality (3) expand the limitations of machine tool use (4) reduce the working intensity. Key words: Machining technology; Fixture; Clamping force 目 錄 摘要 i Abstract i 1 CA6140機床后托架加工工藝 4 1.1 確定生產類型 4 1.2 CA6140機床后托架零件圖 4 1.3 加工工藝要求 4 1.4 確定各加工位置的加工方案 5 1.4.1 確定加工方案應考慮的因素 5 1.4.2 底面加工方案 6 1.4.3 各孔的加工方案 6 1.5 定位基準的選擇 7 1.5.1 粗基準的選擇原則及粗基準的確定 7 1.5.2 精基準的選擇原則及精基準的確定 7 1.6 加工階段的劃分 8 1.7 工序的劃分 8 1.8 加工順序確定 9 1.9 加工工藝路線方案的比較及最終方案的確定 9 1.9.1 加工方案 9 1.9.2 方案比較和選擇 11 1.10 各個加工位置加工方法的工序尺寸計算 12 1.10.1 底面加工 12 1.10.2 主視圖上的三個孔的加工 13 1.10.3 頂面四個孔的加工 16 1.10.4 左視圖兩個孔的加工 17 1.10.5 主視圖上孔?40兩個油槽的加工 17 1.11 時間定額的粗略計算 17 1.11.1 粗銑，精銑底面 17 1.11.2 粗鏜、半精鏜、精鏜主視圖三個孔 19 1.11.3 鉆、锪頂面四個孔 25 1.11.4 鉆側面的螺紋孔M6，深孔?6。 29 1.12 功率校核 31 1.12.1 銑床功率校核 31 1.12.2 鏜床功率校核 32 1.12.3 鉆床功率校核 32 2 專用夾具設計 33 2.1 銑底面夾具設計 34 2.1.1 切削力和夾緊力的計算 34 2.1.2 定位誤差分析與計算 35 2.1.3 夾具操作說明 36 2.2 鏜側面三孔夾具設計 36 2.2.1 切削力和夾緊力的計算 36 2.2.2 定位誤差分析與計算 38 2.3 鉆頂面四孔夾具設計 39 2.3.1 切削力和夾緊力的計算 39 2.3.2 定位誤差分析與計算 40 2.4 鉆側面兩孔M6，?6夾具設計 41 2.4.1 切削力和夾緊力的計算 41 2.4.2 定位誤差分析與計算 43 參考文獻 44 外文資料 45 中文譯文 50 致 謝 54 1 CA6140機床后托架加工工藝 1.1 確定生產類型 根據畢業(yè)設計任務書要求即制訂年產5000臺機床后托架，查機械制造技術基礎得知該零件的生產類型為成批生產。 1.2 CA6140機床后托架零件圖 圖1 CA6140機床后托架零件圖 1.3 加工工藝要求 由CA6140機床后托架加工工藝及夾具設計任務書可以得到，零件的加工要求主要是后托架的底面、主視圖上的三個孔、俯視圖上的四個孔以及左圖上的兩個孔。 對于底面的加工，其底面的要求是，平面度要求是0.03?？梢圆捎勉娤骷庸ぁ? 對于主視圖的三個孔的加工，即?4000.025，?30.200.02，?,25.200.03，三個孔的要求均是Ra=1.6查取相關的表格后得到其所要求的精度等級分別是IT=7，IT=7，IT=8。 對于俯視圖上的四個孔的加工，四個孔分別是以?13和?20為一組的階梯孔，這組孔的要求是RZ=50，Ra=6.3。以及以?13和?10為一組的階梯孔，其中?10是裝配鉸孔，其中孔?13的表面粗糙度要求是RZ=50，Ra=6.3。?10是裝配鉸孔要求是Ra=1.6。 左視圖兩個孔?6，M6無太多要求。 后托架作為CA6140機床結構后托起部分，其上三個孔分別用來裝光杠，絲杠及轉向開關。該零件材料為HT200，零件結構較小，所以可以采用金屬砂型鑄造的方式，采用這種毛坯加工方法其毛坯余量較小，精度較高，可以提高勞動生產率。 1.4 確定各加工位置的加工方案 1.4.1 確定加工方案應考慮的因素 1、首先根據每個加工表面的加工技術要求，確定加工方法及加工方案。 一個零件的加工表面往往可以通過不同的加工方法實現（如平面可以采用銑削或刨削），通常一個零件加工表面不可能經過一次加工就能達到技術要求（如一個孔需要經過鉆、擴、絞的工藝過程），因此必須合理選擇零件表面的加工方法及加工方案，以保證零件達到圖紙技術要求方面是穩(wěn)定而可靠的，并在生產率和加工成本方面是經濟合理的。 2、確定加工方法的時候還要需要考慮被加工工件的金屬性質。 3.在選擇加工方法時，還要考慮生產類型（單件生產，批量生產，批量生產）。特殊的高效設備和特殊工藝設備可用于大規(guī)模和大規(guī)模生產。例如，可以對平面和孔進行拉削，軸部件可以通過半自動液壓成型加工，并且可以使用單個特殊車床加工圓盤或部件組。即使在大量批量生產中，坯料的形狀也可以從根本上改變，并且切割過程的工作量大大減少，這被稱為較少的無芯片加工過程。它包括精密鍛造，沖壓，精密鑄造粉末冶金，壓縮成型和工程塑料注塑。例如，通過粉末冶金制造的油泵齒輪用于通過石蠟鑄造在柴油發(fā)動機上制造小尺寸部件，并且通過擠壓，冷鐓和扭轉來生產螺栓，螺母和機械部件。在單件小批量生產中，使用通用設備，通用工藝設備和一般處理方法。 4、確定加工方法時還要考慮到現有設備的種類。充分利用現有設備。 1.4.2 底面加工方案 由機械制造技術基礎內孔表面加工方案及其經濟精度表粗銑，精銑后經濟精度公差等級為IT7-9，表面粗糙度值Ra=1.6-6.3，適用于不淬硬的平面（用端銑加工，可得較低粗糙度值）。因此后托架底面加工采用先粗銑削加工后精銑削加工。 1.4.3 各孔的加工方案 查閱機械制造技術基礎知：孔的加工方案有許多種類，如表1所示 表1 通孔加工方案表 方案1 鉆—擴—粗絞—精絞 方案2 粗鏜—半精鏜—精鏜 方案3 粗鏜—半精鏜—粗磨—精磨 方案4 鉆—擴—拉 方案1適用于大批量生產，自動機床或者組合機床上，在成批生產中常用在立鉆、六角車床等連續(xù)進行的各個工步的加工機床上。該方案一般適用于加工d<80mm，且位置精度要求不高的孔，工件材料為未淬火鋼或鑄鐵。不適用于加工大孔徑。 方案2適用于加工毛坯本身就有鑄造出的孔的加工，且孔的精度要求較高的情況 方案3適用于淬火后的高精度孔的加工。 方案4適用于加工材料為非淬火材料，鑄鐵等。 綜上所述: 對于主視圖上三個孔?4000.025，?30.200.02，?,25.200.03的加工，因其本身具有鑄造出來的孔，選用方案2粗鏜—半精鏜—精鏜，最為合理并且其精度和表面粗糙度也均能滿足要求。 對于頂面四個孔的加工，因孔的表面粗糙度要求不高，所以采用鉆孔的方法加工，?13，?20為一組的階梯孔，先在零件上加工出?13的孔，然后在此基礎上用锪孔鉆加工?20的孔。另外兩個孔為以?13，?10為一組的階梯孔，其中?10是裝配鉸孔，表面粗糙度值為Ra1.6，故采用先鉆孔?10，然后锪孔?13，最后精絞孔?10的加工方式。 對于側面螺紋孔M6的加工，可以先鉆孔至?5，然后攻螺紋至M6。 對于側面深孔的加工，采用槍鉆鉆孔使其達到要求。 1.5 定位基準的選擇 1.5.1 粗基準的選擇原則及粗基準的確定 1、為使該表面有足夠且均勻的加工余量，應該選加工余量小并且均勻的重要表面作為粗基準。 比如，車床導軌面是車床上的主要工作表面。要求在加工時切去薄且均勻的一層金屬，讓其保留鑄造時在導軌面上形成的均勻而細密的組織以便于增加導軌的耐磨性。 2、對于一些不需要加工的表面就選擇和加工表面有位置精度要求的表面作為粗基準。 3、選擇比較平整，有足夠大面積的表面作為粗基準，不應有澆口、冒口、飛邊以確保安全、可靠、誤差小。足夠大的定位面積可以提高定位精度，因此平行的兩個平面需要加工時，應首先選擇面積大的表面作為粗基準。若一個表面面積太小，可以考慮用幾個不在同一平面但相互平行的表面形成定位面。 4、粗基準在同一個定位方向上只允許在零件加工過程中使用一次，不可以重復使用。若重復使用粗基準則會造成誤差累積。 綜上所述，并且分析CA6140機床后托架零件圖不難得出，應該選用側面三個孔的中心線作為粗基準。 1.5.2 精基準的選擇原則及精基準的確定 1、設計基準和定位基準重合的原則 這樣可以避免或者減少因為基準不重合引起的誤差 2、基準不變的原則 盡量使各工序定位基準相同。基準不變的好處：可以使各工序所采用的夾具統(tǒng)一，減少設計和制造夾具的時間和費用，降低整體生產成本；避免因基準變換過多而帶來的誤差；由于基準不變就有可能一次裝夾而完成許多表面的加工從而提高勞動生產率。 3、互相作為基準，重復加工。 4、以自身為基準。 當加工要求余量小而均勻時，可選擇以加工表面本身為精基準從而保證加工質量。 除此之外，精基準的選擇還應當使工件裝夾穩(wěn)定、夾具設計制造簡單。一般選用面積大、精度較高的表面作為精基準。 綜上所述及分析零件圖可知零件的底面與側面三孔平行，并且底面的面積較大適合做精基準。 1.6 加工階段的劃分 查閱機械制造技術基礎得知加工階段可劃分為 粗加工階段：本加工階段的目的是去除大量的加工余量，提高生產率。 半精加工階段：此階段準備主表面的精加工。切削余量介于粗加工和精加工之間，并達到一定的精度和表面粗糙度值。在這個階段，需要進行一些不重要的表面加工，例如鉆孔小孔攻絲和銑削鍵槽。值得注意的是，這些二次表面加工的切削力不應太大，以防止工件變形并破壞主要表面的加工精度。 精加工階段：這一加工階段只去除極少的加工余量，主要是為了保證表面粗糙度值得要求。 光整加工階段：為了得到更高的尺寸精度和更低的表面粗糙度值。 1.7 工序的劃分 在制訂工藝過程中，為便于安排組織生產、充分發(fā)揮機床的最佳性能，常將加工過程劃分為若干個工序。劃分工序時有兩個原則是工序集中和工序分散。 工序集中就是將幾個或多個工部集中在一個工序內加工完成。采用工序集中可以減少裝夾的次數，降低了重復定位引起的誤差。 工序分散盡可能多的將各個工部分散在各個工序中。采用工序分散可以使所需的設備結構簡單，調整容易，操作方便。 在確定工序的集中或分散時，主要根據具體的生產條件確定，如生產規(guī)模，零件結構特征，技術要求和設備。例如，在單件小批量生產中，使用通用設備和工藝設備，并且盡可能在機床上進行更多的表面處理，特別是對于重型部件，減少裝夾操作的次數尤為重要，通常采用工序集中。在大規(guī)模、大批量生產中，高效設備和工藝設備，如多工具自動機床，組合機床和專用機床，通常用于集中工藝，以提高生產率和確保加工質量。然而，由于結構關系，一些表面不便于集中處理。例如，活塞和連桿可以通過特殊的機床和加工設備生產，效率高，結構簡單。這使得易于確保加工質量并平衡每個過程的時間，這便于組織水的生產和提高生產率。在批量生產中，盡可能使用高效的通用機床（例如六角機床）和專用機床來集中處理該過程。 1.8 加工順序確定 先粗加工后精加工 先基準面加工后其他面加工 先主要表面加工后次要表面加工 先平面加工后孔加工 根據上述原則，作為精基準的表面應安排在工藝過程開始時候加工。精基準面加工好后緊接著對精度要求比較高的表面進行粗加工和半精加工，并且穿插一些其他次要表面的加工，然后再進行各表面精加工。 1.9 加工工藝路線方案的比較及最終方案的確定 1.9.1 加工方案 在保證零件圖紙要求的前提下，本著降低加工成本，提高勞動生產率的情況下，確定了如下兩種加工工藝方案： 方案1 工序號 工序內容 定位基準 010 粗銑底面 側面、外圓 020 精銑底面 側面、外圓 030 鉆?13mm ?10mm 的孔 底面、側面 040 锪?13mm 深40mm的孔 ?20mm 深12mm的孔 底面、側面 050 擴孔?40、?30.2、?25.5 至?39、?29.5、?24.5 底面、側面 060 半精鏜、精鏜孔?40、?30.2、?25.5 底面、側面 070 锪孔?25.5的端面 底面、側面 080 鉆孔?5mm 孔深6mm 側面、孔?25.5，?30.2 090 攻螺紋M6 側面、孔?25.5，?30.2 100 鉆?6的深孔 側面、孔?25.5，?30.2 110 加工油槽、去毛刺 方案2 工序號 工序內容 定位基準 010 粗銑底面 側面、外圓 020 精銑底面 側面、外圓 030 粗鏜孔?40、?30.2、?25.5 至?39、?29.5、?24.5 底面、側面 040 半精鏜孔?40、?30.2、?25.5 至?39.5、?30、?25.0 底面、側面 050 锪孔?25.5的端面 底面、側面 060 精鏜孔?40、?30.2、?25.5 至?40、?30.2、?25.5 底面、側面 070 鉆?13mm ?10mm 的孔 底面、側面 080 锪?13mm 深40mm的孔 ?20mm 深12mm的孔 底面、側面 090 鉆孔5mm 孔深6mm 側面、孔?25.5，?30.2 100 攻螺紋M6 側面、孔?25.5，?30.2 110 鉆?6的深孔 側面、孔?25.5，?30.2 120 加工油槽、去毛刺 1.9.2 方案比較和選擇 方案1與方案2比較 方案1與方案2不同之處在于 1、孔?40、?30.2、?25.5加工所使用的機床不同 2、對?25.5mm的孔端面加工的先后順序有所差別 因為工件的材料為鑄鐵件，且在鑄造時孔?40、?30.2、?25.5就已經具有初型。因此對于孔?40、?30.2、?25.5的加工采用粗鏜，半精鏜，精鏜加工更為合理。對于孔?25.5mm的孔端面加工應當在孔加工完成之前進行加工，否則有可能會影響孔的加工質量。 綜上所述選用方案2來完成對CA6140機床后托架的加工，具體加工工藝流程如表2所示： 表2 CA6140機床后托架加工工藝過程 工序號 工種 內容 注釋 010 鑄造 金屬型鑄造 毛坯尺寸: 長220mm 寬60mm 高70mm 孔?37、?28、?23 020 熱處理 退火 使材料便于切削加工 030 銑 粗、精銑底面 立式銑床 專用夾具裝夾 040 鏜 粗鏜、半精鏜三孔 鏜床 專用夾具裝夾 050 锪 锪端面 060 鏜 精鏜三孔 鏜床 專用夾具裝夾 070 鉆 鉆2-?10，2-?13孔 鉆床 專用夾具裝夾 080 锪孔鉆 锪2-?20，2-?13孔 鉆床 專用夾具裝夾 090 鉆 鉆孔?5mm 孔深6mm 鉆床 專用夾具裝夾 100 攻絲 螺紋M6 鉆床 專用夾具裝夾 110 絞 精鉸孔2-?10 120 鉗 加工油槽、去毛刺 130 檢驗，入庫 防銹處理 1.10 各個加工位置加工方法的工序尺寸計算 1.10.1 底面加工 查閱機械精度設計與檢測基礎，得到精銑后表面粗糙度值為0.4-1.6，滿足加工要求。 查閱機械加工工藝手冊，得到金屬型鑄造灰鑄鐵公差等級為CT8-10級，取CT9 查閱機械加工工藝手冊，得到CT9的公差值為2mm 查閱機械加工工藝手冊，得到金屬型鑄造灰鑄鐵加工余量等級為D-F級，取E 查閱機械加工工藝手冊，得到E 級的加工余量值為1.1mm 底面的加工需要經過粗銑、精銑查閱實用機械加工工藝手冊表并結合實際生產需求得出加工余量和各工序的公差等級如表3所示 表3 加工方式，工序余量，公差等級表 加工方式 工序余量 公差等級 粗銑 1.7mm IT10 精銑 0.5mm IT8 毛坯的名義尺寸為 35+1.7+0.5=37.2mm 毛坯的最大尺寸為 37.2+1=38.2mm 毛坯的最小尺寸為 37.2-1=36.2mm 各工序的尺寸 精銑后 由零件圖得知為35mm 粗銑后 35+0.5=35.5mm 各工序的公差，按照精度等級查標準公差數值表確定為 精銑后 由零件圖得知為35-0.07+0.07mm 粗銑后 35.500.12mm 由以上結果所確定的工序尺寸及公差分布圖如圖2所示 圖2 尺寸公差分布圖 1.10.2 主視圖上的三個孔的加工 查閱機械精度設計與檢測基礎得到，精鏜孔后表面粗糙度值為0.8-1.6，滿足加工要求。 查閱機械加工工藝手冊，得到金屬型鑄造灰鑄鐵公差等級為CT8-10級，取CT9 查閱機械加工工藝手冊，得到CT9的公差值為2mm 查閱機械加工工藝手冊，得到金屬型鑄造灰鑄鐵加工余量等級為D-F級，取E 查閱機械加工工藝手冊，得到E 級的加工余量值為1.1mm 三個孔的加工需要經過粗鏜、半精鏜、精鏜。 對于孔?25.5查閱實用機械加工工藝手冊表并結合實際生產需求得出加工余量和各工序的公差等級如表4所示 表4 加工方式，工序余量，公差等級表 加工方式 工序余量 公差等級 粗鏜 0.6mm IT11 半精鏜 0.4mm IT9 精鏜 0.1mm IT7 毛坯的名義尺寸為 25.5-0.6-0.4-0.1=24.4mm 毛坯孔的最大尺寸為 24.4+1=25.4mm 毛坯孔的最小尺寸為 24.4-1=23.4mm 各工序的尺寸 精鏜后 由零件圖得知為25.5mm 半精鏜后 25.5-0.1=25.4mm 粗鏜后 25.5-0.1-0.4=25mm 各工序的公差，按照精度等級查標準公差數值表確定為 精鏜后 由零件圖得知為25.500.03mm 半精鏜后 25.400.052mm 粗鏜后 2500.13mm 由以上結果所確定的工序尺寸及公差分布圖如圖3所示 圖3 尺寸公差分布圖 對于孔?30.2查閱實用機械加工工藝手冊表并結合實際生產需求得出加工余量和各工序的公差等級如表5所示 表5 加工方式，工序余量，公差等級表 加工方式 工序余量 公差等級 粗鏜 0.7mm IT11 半精鏜 0.3mm IT9 精鏜 0.1mm IT7 毛坯的名義尺寸為 30.2-0.7-0.3-0.1=29.1mm 毛坯孔的最大尺寸為 29.1+1=30.1mm 毛坯孔的最小尺寸為 29.1-1=28.1mm 各工序的尺寸 精鏜后 由零件圖得知為30.2mm 半精鏜后 30.2-0.1=30.1mm 粗鏜后 30.1-0.1-0.3=29.7mm 各工序的公差，按照精度等級查標準公差數值表確定為 精鏜后 由零件圖得知為30.200.02mm 半精鏜后 30.100.062mm 粗鏜后 29.700.16mm 對于孔?40查閱實用機械加工工藝手冊表并結合實際生產需求得出加工余量和各工序的公差等級如表6所示 表6 加工方式，工序余量，公差等級表 加工方式 工序余量 公差等級 粗鏜 0.7mm IT11 半精鏜 0.3mm IT9 精鏜 0.1mm IT7 毛坯的名義尺寸為 40-0.7-0.3-0.1=38.9mm 毛坯孔的最大尺寸為 38.9+1=39.9mm 毛坯孔的最小尺寸為 38.9-1=37.9mm 各工序的尺寸 精鏜后 由零件圖得知為40mm 半精鏜后 40-0.1=39.9mm 粗鏜后 40-0.1-0.3=39.6mm 各工序的公差，按照精度等級查標準公差數值表確定為 精鏜后 由零件圖得知為4000.025mm 半精鏜后 39.900.062mm 粗鏜后 39.600.16mm 1.10.3 頂面四個孔的加工 由零件圖可知對于對于孔?13，?20的表面粗糙度值均為RZ=50，換算為Ra=12.5。鉆孔加工表面粗糙度值為3.2-6.3，滿足加工要求。對于孔?10，表面粗糙度為Ra=1.6，采用精鉸孔加工。 對于?13，?20的這兩組階梯孔的加工，先使用?13的鉆頭加工出?13的孔，再使用?20的锪鉆頭，锪孔?20，孔深12mm。 對于?10，?13的這兩組階梯孔的加工，先使用?10的鉆頭加工出?10的孔，再使用?13的锪鉆頭，锪孔?13。精絞孔?10。 對于孔?13，?20查閱實用機械加工工藝手冊表并結合實際生產需求得出加工余量和各工序的公差等級如表7所示 表7 加工方式，工序余量，公差等級表 加工方式 單邊余量 公差等級 鉆 6.5mm IT10 锪 3.5mm IT10 各工序的尺寸 鉆孔后 由零件圖得知為13mm 锪孔后 由零件圖得知為20mm 各工序的公差，按照精度等級查標準公差數值表確定為 鉆孔后 1300.07mm 锪孔后 2000.084mm 對于孔?10，?13查閱實用機械加工工藝手冊表并結合實際生產需求得出加工余量和各工序的公差等級如表8所示 表8 加工方式，工序余量，公差等級表 加工方式 單邊余量 公差等級 鉆 5mm IT10 锪 1.5mm IT10 各工序的尺寸 鉆孔后 由零件圖得知為10mm 锪孔后 由零件圖得知為13mm 各工序的公差，按照精度等級查標準公差數值表確定為 鉆孔后 1000.07mm 锪孔后 1300.084mm 1.10.4 左視圖兩個孔的加工 對于螺紋孔M6的加工，先使用?5mm的鉆頭，鉆孔至?5mm，然后攻絲至M6。 對于深孔?6的加工，由零件圖可知孔深約為80mm。查閱實用機械加工工藝手冊得到直徑在2-20mm，孔深小于250mm的實心孔加工可以使用槍鉆進行孔的加工。 1.10.5 主視圖上孔?40兩個油槽的加工 查閱實用機械加工工藝手冊可知，實用鏨削（油槽鏨）的加工方法加工。 1.11 時間定額的粗略計算 1.11.1 粗銑，精銑底面 試選取機床X5032立式銑床，刀具為硬質合金面銑刀，D=70mm，Z=6 粗銑 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表9所示參數 表9 背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 每齒進給量fz， 切削速度V, 1.7mm 0.2mm/z 150m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×150π×70=682r/min 查X5032立式銑床資料得到其轉速范圍為30－1500r/min，級數為18級，查閱機械制造裝備設計轉速表查的轉速如表10所示 表10 X5032轉速系列表 30 37.5 47.5 60 75 95 118 150 190 235 300 375 475 600 750 950 1180 1500 選取n=750r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×70×7501000=164m/min 進給量f=fz，×Z×n=1500mm/min 查閱機械加工工藝手冊，端面銑刀銑平面時切入和切出行程表得到切入切出行程和為12mm，由零件圖知被加工工件長度為76mm。 T粗銑=12+761500=0.059min 精銑 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表11所示參數 表11 背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 每齒進給量fz， 切削速度V, 0.5mm 0.15mm/z 200m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×200π×70=909.9.4r/min 選取n=950r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×70×9501000=208.81m/min 進給量f=fz，×Z×n=1140mm/min 查閱機械加工工藝手冊，端面銑刀銑平面時切入和切出行程表得到切入切出行程和為12mm，由零件圖知被加工工件長度為76mm。 T精銑=12+761140=0.077min 1.11.2 粗鏜、半精鏜、精鏜主視圖三個孔 試選鏜床為T68臥式鏜床，刀具為硬質合金刀具。 粗鏜孔?25.5，毛坯孔尺寸D=23.4mm 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表12所示參數 表12 背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 0.6mm 0.8mm/r 40m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×40π×23.3=546.7r/min 查T68臥式鏜床資料得到其轉速范圍為20－1000r/min，級數為18級，查閱機械制造裝備設計轉速表查的轉速如表13所示 表13 T68轉速系列表 20 22 32 40 50 65 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 選取n=630r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×23.4×6301000=46.28m/min 進給量f=fz，×n=504mm/min 刀具的切入切出長度試選為2mm，被加工工件孔深為45mm。 T粗鏜?25.5=2+2+45504=0.097min 粗鏜孔?30.2，毛坯孔尺寸D=28mm 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表14所示參數 表14 背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 0.7mm 0.5mm/r 50m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×50π×28=568.6r/min 選取n=630r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×28×6301000=55.39m/min 進給量f=fz，×n=315mm/min 刀具的切入切出長度試選為2mm，被加工工件孔深為60mm。 T粗鏜?30.2=2+2+60315=0.2min 粗鏜孔?40，毛坯孔尺寸D=37.8mm 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表15所示參數 表15 背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 0.7mm 0.5mm/r 50m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×50π×37.8=421.3r/min 選取n=500r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×37.8×5001000=59.34m/min 進給量f=fz，×n=250mm/min 刀具的切入切出長度試選為2mm，被加工工件孔深為60mm。 T粗鏜?40=2+2+60250=0.256min 半精鏜孔?25.5，毛坯孔尺寸D=23.4mm 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表16所示參數 表16 背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 0.4mm 0.5mm/r 60m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×60π×23.3=820.1r/min 查T68臥式鏜床資料得到其轉速范圍為20－1000r/min，級數為18級，查閱機械制造裝備設計轉速表查的轉速如表17所示 表17 T68轉速系列表 20 22 32 40 50 65 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 選取n=1000r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×23.4×10001000=73.4m/min 進給量f=fz，×n=500mm/min 刀具的切入切出長度試選為2mm，被加工工件孔深為45mm。 T半精鏜?25.5=2+2+45500=0.098min 半精鏜孔?30.2，毛坯孔尺寸D=28mm 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表18所示參數 表18 背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 0.3mm 0.5mm/r 60m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×60π×28=682.4r/min 選取n=630r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×28×6301000=55.39m/min 進給量f=fz，×n=315mm/min 刀具的切入切出長度試選為2mm，被加工工件孔深為60mm。 T半精鏜?30.2=2+2+60315=0.2min 半精鏜孔?40，毛坯孔尺寸D=37.8mm 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表19所示參數 表19 背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 0.3mm 0.5mm/r 60m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×60π×37.8=505.5r/min 選取n=630r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×37.8×6301000=74.7m/min 進給量f=fz，×n=315mm/min 刀具的切入切出長度試選為2mm，被加工工件孔深為60mm。 T半精鏜?40=2+2+60315=0.2min 精鏜孔?25.5，毛坯孔尺寸D=23.4mm 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表20所示參數 表20 背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 0.1mm 0.2mm/r 50m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×50π×23.3=683.4r/min 查T68臥式鏜床資料得到其轉速范圍為20－1000r/min，級數為18級，查閱機械制造裝備設計轉速表查的轉速如表21所示 表21 T68轉速系列表 20 22 32 40 50 65 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 選取n=800r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×23.4×8001000=58.8m/min 進給量f=fz，×n=160mm/min 刀具的切入切出長度試選為2mm，被加工工件孔深為45mm。 T精鏜?25.5=2+2+45160=0.31min 精鏜孔?30.2，毛坯孔尺寸D=28mm 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表22所示參數 表22 背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 0.1mm 0.2mm/r 60m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×60π×28=682.4r/min 選取n=630r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×28×6301000=55.39m/min 進給量f=fz，×n=126mm/min 刀具的切入切出長度試選為2mm，被加工工件孔深為60mm。 T精鏜?30.2=2+2+60126=0.51min 精鏜孔?40，毛坯孔尺寸D=37.8mm 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表23所示參數 表23 背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 0.1mm 0.2mm/r 60m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×60π×37.8=505.5r/min 選取n=630r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×37.8×6301000=74.7m/min 進給量f=fz，×n=126mm/min 刀具的切入切出長度試選為2mm，被加工工件孔深為60mm。 T精鏜?40=2+2+60126=0.51min 1.11.3 鉆、锪頂面四個孔 鉆孔包括2-?13和2-?10，锪孔包括2-?20和2-?13，鉸孔2-?10。機床使用Z3050，高速鋼鉆頭 鉆孔2-?13 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表24所示參數 表24 背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 6.5mm 0.26mm/r 30m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×30π×13=734.9r/min 查Z3050鉆床資料得到其轉速范圍為25－2000r/min，級數為16級，查閱機械制造裝備設計轉速表查的轉速如表25所示 表25 Z3050轉速系列表 25 40 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1250 2000 取n=800r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×13×8001000=32.65m/min 進給量f=fz，×n=208mm/min 查閱機械加工工藝手冊，鉆擴絞時加工機動時間計算公式表得到 刀具切入長度選為2mm，由零件圖得知切入深度約為62mm和18mm Tz2-?13=2+2+80208=0.4min 鉆孔2-?10 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表26所示參數 表26 背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 5mm 0.2mm/r 30m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×30π×10=955.4r/min 取n=1250r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×13×12501000=51m/min 進給量f=fz，×n=250mm/min 刀具切入長度選為2mm，由零件圖得知切入深度約為62mm和18mm Tz2-?10=2+2+80250=0.336min 锪孔2-?20 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表27所示參數 表27 背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 5mm 0.32mm/r 30m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×30π×20=477.7r/min 查Z3050鉆床資料得到其轉速范圍為25－2000r/min，級數為16級，查閱機械制造裝備設計轉速表查的轉速如表28所示 表28 Z3050轉速系列表 25 40 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1250 2000 取n=500r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×13×5001000=20.41m/min 進給量f=fz，×n=160mm/min 刀具切入長度選為2mm，由零件圖得知切入深度為12mm TH2-?20=2+2+24250=0.112min 锪孔2-?13 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表29所示參數 表29背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 1.5mm 0.26mm/r 30m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×30π×13=734.9r/min 查Z3050鉆床資料得到其轉速范圍為25－2000r/min，級數為16級，查閱機械制造裝備設計轉速表查的轉速如表30所示 表30 Z3050轉速系列表 25 40 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1250 2000 取n=800r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×13×8001000=32.656m/min 進給量f=fz，×n=208mm/min 刀具切入長度選為2mm，由零件圖得知切入深度為42mm和8mm TH2-?13=2+2+42+8208=0.26min 鉸孔2-?10 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表31所示參數 表31背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 1.5mm 0.1mm/r 30m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×30π×10=955.4r/min 取n=1250r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×5×12501000=19.625m/min 進給量f=fz，×n=125mm/min 刀具切入長度選為2mm，由零件圖得知切入深度為10mm和10mm Tj2-?10=2+2+20125=0.192min 1.11.4 鉆側面的螺紋孔M6，深孔?6。 鉆螺紋孔M6，先鉆孔至?5，然后攻絲到M6。 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表32所示參數 表32背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 2.5mm 0.13mm/r 30m/min 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×30π×5=1910r/min 查Z3050鉆床資料得到其轉速范圍為25－2000r/min，級數為16級，查閱機械制造裝備設計轉速表查的轉速如表33所示 表33 Z3050轉速系列表 25 40 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1250 2000 取n=2000r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×5×20001000=31.4m/min 進給量f=fz，×n=260mm/min 刀具切入長度選為2mm，由零件圖得知切入深度為20mm TzL?5=2+20260=0.085min 攻絲到M6 因對M6螺紋孔并無太大要求，選用絲錐手動攻絲，加工時間大約為 TgM6=1min 鉆深孔?6 查閱實用機械加工工藝手冊并結合實際生產需求確定如表33所示參數 表34 背吃刀量，進給量，切削速度表 背吃刀量ap 進給量fz， 切削速度V, 3mm 0.13mm/r 30m/min 由于深孔加工過程中要與?40的孔相交，因此無需多次進給。 機床主軸轉速 n，=1000VπD n，=1000×30π×6=1592r/min 取n=2000r/min 實際切削速度 V=πDn1000 V=π×6×20001000=37.68m/min 進給量f=fz，×n=260mm/min 刀具切入長度選為2mm，由零件圖得知切入深度為80mm TzS?6=2+80260=0.315min 總基本加工時間Tm Tm=T粗銑+T精銑+T粗鏜?25.5+T粗鏜?30.2+T粗鏜?40+T半精鏜?25.5+T半精鏜?30.2+T半精鏜?40+T精鏜?25.5+T精鏜?30.2+T精鏜?40+Tz2-?13+Tz2-?10+TH2-?20+TH2-?13+Tj2-?10+TzL?5+TgM6+TzS?6 Tm=5.081min 時間定額的組成還應包括有輔助時間、布置工作地時間、休息與生理需要時間。準備與終結時間。 查閱機械加工工藝手冊并結合實際生產加工次零件總的時間即時間定額為 T≈10min 1.12 功率校核 1.12.1 銑床功率校核 查閱機械加工工藝手冊可得到機床加工功率如下 Pm=Fcv6×104 查閱現代機床夾具設計可得到切削力計算如下 Fc=CPap0.83fz0.65d-0.83BzKP 查閱現代機床夾具設計可得到各參數數值如Error! Reference source not found.所示 表35 參數數值表 CP=294 ap=1.7 KP=0.87（HB=150） fz=0.25 d=70 B=60 z=8 Fc=294×1.70.83×0.20.65×70-0.83×60×6×0.87 Fc=1448.67N Pm=1448.67×1646×104=3.95KW X5032立銑電動機功率為7.5KW，可以滿足加工要求。 1.12.2 鏜床功率校核 查閱機械加工工藝手冊可得到機床加工功率如下 Pm=Fcv6×104 查閱現代機床夾具設計可得到切削力計算如下 Fc=902apf0.75Kp 查閱現代機床夾具設計可得到各參數數值如表36 參數數值表所示 表36 參數數值表 Kmp=0.75 KPkr=0.8 KPγo=1 KPλs=1 f=0.8 ap=0.6 Fc=902×0.6×0.80.75×0.6 Fc=276N Pm=276×406×104=2.9KW T68鏜床電動機功率為5.5KW，可以滿足加工要求。 1.12.3 鉆床功率校核 查閱機械加工工藝手冊可得到機床加工功率如下 Pm=Mv30d0 查閱現代機床夾具設計可得到切削力計算如下 M=CMd0zmfymKm 查閱現代機床夾具設計可得到各參數數值如表37所示 表37 參數數值表 CM=0.117 zm=2.2 ym=0.8 Km=1 f=0.26 d0=13 M=0.117×132.2×0.260.8×1 M=11.22N?m Pm=11.22×3030×13 Pm=0.86KW Z3050鉆床電動機功率為4KW，可以滿足加工要求。 2 專用夾具設計 機床夾具是加工過程系統(tǒng)的重要組成部分。為了確保工件的某個過程的加工要求，工件必須相對于工具的切削或成形運動處于機床上的精確相對位置。當夾具滿足此要求時，必須滿足以下三個條件： 1、工件占據夾具中的正確加工位置。 2、燈具在機器上的確切位置。 3、工具相對于夾具的確切位置。 這涉及三層關系，工件相對于夾具，夾具相對于機床，工件相對于機床。通過工件相對于機器獲得工件的最終精度。因此，“定位”還涉及三層關系，工件在夾具上的定位，夾具相對于機床的定位，以及工件相對于機床的定位由夾具間接保證。定位工件后，必須用某個裝置夾緊工件以固定工件。否則，在加工過程中由于切削力和慣性力的作用會引起位置改變或引起振動，這破壞了原始的精確定位并且不能保證加工的精度要求。 夾具通常具有以下部件： 1、定位元件，其與工件的定位基準接觸。它用于確定工件在夾具中的正確位置。 2、夾緊裝置，是夾緊工件的裝置，在加工過程中將工件保持在夾具中的預定位置。 3、對刀元件，用于確定夾具和刀具之間的相互位置關系。 4、夾具體，用于裝配夾具的各個元件 ，使其成為一個整體。 5、夾具的其他元件和裝置。 夾具必須定位并夾緊在機器上，以確保工件和工具的相對位置。將夾具夾在機床上的部件稱為連接部件。對于諸如銑床鏜床之類的機床，固定裝置安裝在工作臺上，用兩個定位鍵定位，并用幾個螺栓夾緊。 為了保證零件的加工質量，提高勞動生產率，降低工作強度，需要進行專用夾具的設計。依據畢業(yè)設計任務書的要求應當設計的專用夾具包括，銑底面的專用夾具，鏜主視圖三個孔的專用夾具，鉆頂面四個孔的專用夾具，鉆側面螺紋孔M6和深孔?6的專用夾具。 2.1 銑底面夾具設計 設計次夾具主要是為了對底面進行銑削加工，因其底面與三個孔的中心線由平行度的要求，因此進行此道工序加工需要先找到定位基準。根據基準選擇原則（基準重合，設計基準和工序基準重合），由零件圖知設計基準是零件圖三個孔的中心線，在此選用V形塊自動定心找到中心線。 2.1.1 切削力和夾緊力的計算 切削力的計算 查閱現代機床夾具設計可得到用高速鋼端銑刀銑削灰鑄鐵時切削力的計算公式為 F=CPap0.83fz0.65d-0.83BzKP F-銑削力 CP-在用高速鋼銑刀銑削時，考慮工