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湖南文理學(xué)院芙蓉學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)老師 2015 年 3 月 27 日 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) I 目 錄 中文摘要及關(guān)鍵詞 .III 英文摘要及關(guān)鍵詞 .IV 第 1 章 緒論.1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 .1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 .2 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 .3 第 2 章 磨床箱體的圖樣分析.4 2.1 磨床箱體的作用 .4 2.2 磨床箱體的圖樣分析 .4 2.3 工藝分析 .5 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì).7 3.1 確定毛坯的制造形式 .7 3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 .8 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇.8 3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇.9 3.3 擬定工藝路線 .10 3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .13 3.5 切削用量及工時(shí)定額的確定 .14 第 4 章 鏜 32孔、 5孔夾具設(shè)計(jì) .24 4.1 研究原始質(zhì)料 .24 4.2 設(shè)計(jì)要求.24 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) II 4.3 夾具的組成 .25 4.3 夾具的分類和作用 .26 4.5 定位、夾緊方案的選擇 .28 4.6 切削力及夾緊力的計(jì)算 .28 4.7 誤差分析與計(jì)算 .32 4.8 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 .34 總結(jié).35 致謝.36 參考文獻(xiàn).37 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) III 中文摘要及關(guān)鍵詞 摘 要：本文是在磨床箱體的圖樣分析后進(jìn)行磨床箱體的機(jī)械加工工藝路線的設(shè)計(jì)， 同時(shí)按照其中的加工工序的要求設(shè)計(jì)夾具。 磨床箱體的主要加工內(nèi)容是表面和孔。其加工路線長，加工時(shí)間多，加工成本 高，零件的加工精度要求也高。按照機(jī)械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并 將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞?zhǔn)選擇以底 面作為粗基準(zhǔn)，以底面與兩個(gè)工藝孔作為精基準(zhǔn)，確定了其加工的工藝路線和加工 中所需要的各種工藝參數(shù)。 在零件的夾具設(shè)計(jì)中，主要是根據(jù)零件加工工序要求，分析應(yīng)限的自由度數(shù)， 進(jìn)而根據(jù)零件的表面特征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應(yīng)限自由度。 確定了定位元件后還需要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結(jié)構(gòu)形式。 關(guān)鍵詞:磨床箱體；加工工藝；工序；專用夾具 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) IV 英文摘要及關(guān)鍵詞 Abstract：This is the case in the headstock pattern analysis cabinet after machining process route design, while manufacturing processes in accordance with one of the requirements of the design fixture. The main spindle box casing surface and hole machining content. Processing route, processing time, higher processing costs, machining accuracy requirements are also higher. In accordance with the machining process requirements, and follow the principles of the first surface after hole, and the hole with a flat-screen processing is clearly divided into roughing and finishing stages to ensure accuracy. Reference selection to the bottom as a crude benchmark, the bottom two technical hole as a fine basis, determine the route of its processing technology and processing needs of the various process parameters. In the parts fixture design, parts processing operations requirements, analysis should be limited to the number of degrees of freedom, and then selected according to the parts of the surface characteristics of the positioning element, and then analysis whether the selected positioning element should be limited degrees of freedom. Positioning element also need to choose the clamping element, the final step is to determine the structure of the special fixture. Key words: Headstock; processing; process; special fixtures 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 工裝工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)專業(yè)課知識(shí)的一次鞏固，是在進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐之 前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。機(jī)床夾具 已成為機(jī)械加工中的重要裝備。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措 施之一。 機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來組織原材料和毛坯的供 應(yīng)，進(jìn)行機(jī)床調(diào)整，專用工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，調(diào)配勞動(dòng)力， 以及進(jìn)行生產(chǎn)成本核算等。 機(jī)械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進(jìn)行計(jì)劃調(diào)度的依據(jù)。有了它就可以制定生產(chǎn) 產(chǎn)品的進(jìn)度計(jì)劃和相應(yīng)的調(diào)度計(jì)劃，并能做到各工序科學(xué)地銜接，使生產(chǎn)均衡、順利， 實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗。 機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片，是兩個(gè)主要的工藝文件。機(jī)械加工 工藝過程卡片，是說明零件加工工藝過程的工藝文件。在單件、小批量生產(chǎn)中，以機(jī) 械加工工藝過程卡片指導(dǎo)生產(chǎn)，過程卡的各個(gè)項(xiàng)目編制較為詳細(xì)。機(jī)械加工工序卡片 是為每個(gè)工序詳細(xì)制定的，用于直接指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn)，多用于大批量生產(chǎn)的零件和 成批生產(chǎn)中的重要零件。 在機(jī)械行業(yè)中，如何去保證工件的高精度、加工的成本等實(shí)質(zhì)性問題，一直是從 事于機(jī)械行業(yè)人員研究的問題，其中在設(shè)計(jì)夾具的時(shí)候就要考慮以上問題，高效的夾 具是工件高精度的保證，如何讓夾具更高效、更經(jīng)濟(jì)，這是行業(yè)人急需要解決的。 隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的不斷提高，各種高科技技術(shù)逐漸滲透到各個(gè)行業(yè)，如何 利用這些高科技為人類服務(wù)，如何充分利用這些高科技在機(jī)械行業(yè)中，這還需要機(jī)械 行業(yè)人員不斷的努力，開拓創(chuàng)新。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，和社會(huì)市場(chǎng)需要，夾具的設(shè)計(jì)在逐步的超向柔性制造系統(tǒng) 方向發(fā)展。迄今為止,夾具仍是機(jī)電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已高 度標(biāo)準(zhǔn)化,用戶只需要按品種、規(guī)格選用采購。而模具和夾具則和產(chǎn)品息息相關(guān),產(chǎn)品一 有變化就需重新制作,通常是屬于專用性質(zhì)的工具,模具已發(fā)展成為獨(dú)立的行業(yè);夾具在 國內(nèi)外也正在逐漸形成一個(gè)依附于機(jī)床業(yè)或獨(dú)立的小行業(yè)。 組合夾具不僅具有標(biāo)準(zhǔn)化、 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 2 模塊化、組合化等當(dāng)代先進(jìn)設(shè)計(jì)思想,又符合節(jié)約資源的原則,更適合綠色制造的環(huán)境保 護(hù)原理。所以是今后夾具技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向單位 。 機(jī)床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置 ,則一般稱為“輔 助工具”。輔助工具有時(shí)也廣義地包括在機(jī)床夾具的范圍內(nèi)。按照機(jī)床夾具的應(yīng)用范圍,一 般可分為通用夾具,專用夾具和可調(diào)整式夾具等。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)自己所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行一次綜合運(yùn)用，也是對(duì)四年的學(xué) 習(xí)深度的一個(gè)檢驗(yàn)。在這次設(shè)計(jì)過程中，充分挖掘自己分析問題，解決問題的潛力。 并希望通過畢業(yè)設(shè)計(jì)能養(yǎng)成一種嚴(yán)謹(jǐn)，認(rèn)真的態(tài)度，為以后參加工作打下一個(gè)良好的 基礎(chǔ)。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 工裝的全稱是工藝裝備，工裝是指加工機(jī)床外而需保證零件加工質(zhì)量的工藝裝備， 是制造過程中所用的各種工具的總稱。它是各企業(yè)內(nèi)除生產(chǎn)設(shè)備和工具外的為配合生 產(chǎn)設(shè)備和人完成工藝制作要求的部分，大多工裝都是針對(duì)各自產(chǎn)品特點(diǎn)的。機(jī)械加工 過程中用來固定和定位要加工的零件或毛坯件的裝置，即工裝的主要作用有：固定， 定位，防止變形。 夾具屬于工裝，工裝包含夾具，屬于從屬關(guān)系。不僅僅是焊裝用，在機(jī)加工方面 也有用，許多時(shí)候，需要裝配幾個(gè)部件并保證其定位準(zhǔn)確的時(shí)候就需要。設(shè)計(jì)工裝夾 具要緊扣產(chǎn)品，因?yàn)楣ぱb夾具是專門為某些產(chǎn)品特定的，要保證生產(chǎn)時(shí)無干涉現(xiàn)象、 定位準(zhǔn)確、操作工操作便捷等。簡單的說，就是用于工件裝夾的工具。 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段主要表現(xiàn)在夾具與人的 結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第 二階段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生變化，它主要用于工件的定 位和夾緊。人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性能的提高有著密切 的關(guān)系，所以對(duì)夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具作為機(jī)床 的一部分，成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備。 由于現(xiàn)代加工的高速發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求，如快速、高效、安全 等。要想達(dá)到這樣的生產(chǎn)要求，就必須計(jì)算加工工序零件在加工過程中由于切削力、 重力、慣性力等所產(chǎn)生的切削力及切削力矩，按照夾具設(shè)計(jì)中所確定的夾緊方式進(jìn)行 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 3 夾緊力的計(jì)算，為了減小夾具的具體尺寸，就需要增大夾具的定位區(qū)間，增大由夾緊 力而產(chǎn)生的摩擦力矩、正壓力及由此而產(chǎn)生的摩擦力，以達(dá)到夾具小巧而精用的目的。 同時(shí)為了減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工件裝夾效率，還需要對(duì)夾具的夾緊機(jī)構(gòu)的行程 進(jìn)行設(shè)計(jì)，以期以最短的夾緊行程，達(dá)到最佳的夾緊效果。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 通過實(shí)際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、閱讀相關(guān)資料相結(jié)合，對(duì)磨床箱體的基本 結(jié)構(gòu)及作用有個(gè)大致的了解，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過對(duì)金屬切削加工、金屬切削機(jī)床、機(jī) 械設(shè)計(jì)與理論等相關(guān)知識(shí)充分掌握后，分析磨床箱體的加工工藝，確定磨床箱體各加 工表面的加工方法，進(jìn)而形成磨床箱體的機(jī)械加工工藝路線。并能根據(jù)磨床箱體的加 工工序要求，分析磨床箱體的定位方式、金屬切削加工過程中的機(jī)床工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)、工 件夾緊等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論知識(shí)，完成工件的有效定位 及夾緊，從而使整個(gè)磨床箱體的加工工藝路線經(jīng)濟(jì)，工件定位方案合理，來達(dá)到產(chǎn)品 的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。 針對(duì)實(shí)際使用過程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數(shù)確定及 計(jì)算問題，綜合所學(xué)的機(jī)械理論設(shè)計(jì)與方法、機(jī)械加工工藝文件編制及實(shí)施等方面的 知識(shí)，設(shè)計(jì)出一套適合于實(shí)際的磨床箱體加工工藝路線，從而實(shí)現(xiàn)適合于現(xiàn)代加工制 造業(yè)、夾緊裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。為提高鉆床夾具在機(jī)床上安裝的穩(wěn)固性，減輕其斷續(xù)切 削可能引起的振動(dòng)，夾具體不僅要有足夠的剛度和強(qiáng)度，其高度和寬度比也應(yīng)恰當(dāng)， 一般有 H/B11.25，以降低夾具重心，使工件加工表面盡量靠近工作臺(tái)面。 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 4 第 2 章 磨床箱體的圖樣分析 2.1 磨床箱體的作用 磨床箱體,如圖 2.1 及圖 2.2 所示，其主要作用是：磨床箱體類零件是機(jī)器或部件 的基礎(chǔ)零件，磨床箱體是將主電機(jī)傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過一系列的變速機(jī)構(gòu)使主軸得到 所需的正反兩種方向的移動(dòng)，同時(shí)磨床箱體分出部分動(dòng)力將運(yùn)動(dòng)傳給絲杠。同時(shí)它將 機(jī)器或部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件組裝成一個(gè)整體，使它們之間保持正確的相 互位置，并按照一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)地傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。因而磨床箱體是主傳動(dòng)系中 的關(guān)鍵零件。因此，磨床箱體的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器或部件的精度、性能和壽命。 圖 2.1 磨床箱體 2.2 磨床箱體的圖樣分析 在編制磨床箱體機(jī)械加工工藝規(guī)程之前，首先應(yīng)研究磨床箱體的工作圖樣和產(chǎn)品 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 5 裝備圖樣，熟悉該產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，明確該磨床箱體在產(chǎn)品中的位置和 作用；了解并研究各項(xiàng)技術(shù)條件制定的依據(jù)，找出其主要技術(shù)要求和技術(shù)關(guān)鍵，以便 在擬定工藝規(guī)程時(shí)采用適當(dāng)?shù)拇胧┘右员ＷC。 磨床箱體的材料為 HT150，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。 傳動(dòng)磨床箱體需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分析如下： 1）該零件為機(jī)床磨床箱體，主要加工部位為平面和孔系，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求 又高，加工時(shí)應(yīng)注意選擇定位基準(zhǔn)及夾緊力。 2）材料 HT150。 3）鑄件人工時(shí)效處理。 2.3 工藝分析 工藝分析的目的主要有兩個(gè)： 一是審查零件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及熱處 理等的技術(shù)要求是否合理，是否便于加工與裝配； 二是通過工藝分析，對(duì)零件的工藝要求有進(jìn)一步的了解，以便制定出合理的工藝 規(guī)程。 鑄件必須進(jìn)行時(shí)效處理，以消除應(yīng)力。有條件時(shí)應(yīng)在露天存放一年以上再加工。 為了保證加工精度應(yīng)使定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，該零件主要定位基準(zhǔn)，集中在 D 面和 W 面上。 鏜孔時(shí)，在可能的條件下盡量采用“支承鏜削” 方法，以增加鏜桿的剛性，提高 加工精度。對(duì)直徑較小的孔、應(yīng)采用鉆、擴(kuò)、鉸加工方法。 為保證在同一軸上各孔的同軸度，可采用在已加工孔上，安裝導(dǎo)向套再加工其他 孔的方法。 為提高孔的加工精度，應(yīng)將粗鏜、半精鏜和精鏜分開進(jìn)行。 鑄造時(shí)一般 50mm 以下孔不鑄出。 孔的尺寸精度檢驗(yàn)，使用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑百分表進(jìn)行測(cè)量。軸內(nèi)孔之間距離 的測(cè)量可以通過孔與孔之間壁厚進(jìn)行間接測(cè)量。 同一軸線上各孔的同軸度，可采用檢驗(yàn)心軸進(jìn)行檢驗(yàn)。 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 6 各軸孔的軸線之間的平行度，以及軸孔的軸線與基準(zhǔn)面的平行度，均應(yīng)通過檢 驗(yàn)心軸進(jìn)行測(cè)量。 磨床箱體作為主傳動(dòng)系的支承零件，各傳動(dòng)軸間要求一定的位置精度，因此，加 工此磨床箱體的主要任務(wù)是保證各孔系間的相互位置精度。在此磨床箱體的加工中保 證各孔正確位置是靠 T68 坐標(biāo)鏜床手動(dòng)控制坐標(biāo)來完成的，為更好地保證加工質(zhì)量， 單件小批量生產(chǎn)也可采用組合夾具、專用鏜模進(jìn)行加工，批量較大時(shí)，應(yīng)采用專用鏜 模進(jìn)行加工。 根據(jù)磨床箱體零件圖可知，其主要加工面是進(jìn)行導(dǎo)軌面的加工、表面加工、孔加 工、鉆孔、攻絲，孔的精度要求高。該零件年生產(chǎn)屬小批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)加工零件所需 要的專用夾具是為了提高勞動(dòng)效率、降低成本。 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 7 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 確定毛坯的制造形式 毛坯的選擇不僅影響毛坯的制造工藝及費(fèi)用、零件生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，而且也與零 件的機(jī)械加工工藝和質(zhì)量密切相關(guān)。故正確選擇毛坯具有重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。 毛坯選擇時(shí)，應(yīng)全面考慮以下因素： 1）零件的材料及機(jī)械性能要求； 2）零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸； 3）生產(chǎn)類型，它在很大程度上決定采用毛坯制造方法的經(jīng)濟(jì)性； 4）現(xiàn)有生產(chǎn)條件； 5）充分考慮利用新工藝、新材料、新技術(shù)的可能性。 長期使用經(jīng)驗(yàn)證明，由于灰口鑄鐵有一系列的技術(shù)上（如耐磨性好，有一定程度 的吸震能力、良好的鑄造性能等）和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)，通常磨床箱體材料采用灰口鑄鐵。 最常用的是 HT150400，當(dāng)載荷較大時(shí)，采用 HT300540 高強(qiáng)鑄鐵。 磨床箱體的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件。當(dāng)零件尺寸和重量很大無法采 用整體鑄件（受鑄造能力的限制）時(shí)，可以采用焊接結(jié)構(gòu)件，它是由多塊金屬經(jīng)粗加 工后用焊接的方法連成一整體毛坯。焊接結(jié)構(gòu)有鑄焊、鑄煅焊、煅焊等。采 用焊接結(jié)構(gòu)可以用小的鑄造設(shè)備制造出大型毛坯，解決鑄造生產(chǎn)能力不足的問題。焊 前對(duì)各種組合件進(jìn)行粗加工，可以部分地減輕大型機(jī)床的負(fù)荷。 毛坯未進(jìn)入機(jī)械加工車間之前，為不消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，對(duì)毛坯應(yīng)進(jìn)行人工實(shí)效 處理，對(duì)某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進(jìn)行時(shí)效處理。 毛坯鑄造時(shí)，應(yīng)防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn)。特別是主要 加工面要求更高。重要的磨床箱體毛坯還應(yīng)該達(dá)到規(guī)定的化學(xué)成分和機(jī)械性能要求。 該零件為磨床箱體類，且外型尺寸較大，材料為 HT150，零件的形狀較復(fù)雜，因 此不能用鍛造，只能用鑄件，采用砂型鑄造毛坯，如圖 3.1 磨床箱體毛坯圖所示。采 用小批量造型生產(chǎn)。根據(jù)零件主要的加工表面的粗糙度查參考文獻(xiàn)機(jī)械制造工藝簡 明手冊(cè)確定各表面加工余量。 毛坯鑄造時(shí)，應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。為了減少毛坯制造時(shí)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，應(yīng) 使磨床箱體壁厚盡量均勻，磨床箱體澆鑄后應(yīng)安排時(shí)效或退火工序。 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 8 該磨床箱體的材料是 HT150，單件小批生產(chǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以毛坯采用鑄件。 為了提高磨床箱體加工精度的穩(wěn)定性，采用時(shí)效處理以消除內(nèi)應(yīng)力。 3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。定位基準(zhǔn)選擇正確、合理， 可以保證零件的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。否則，就會(huì)使加工工藝過程問題百出，使生 產(chǎn)無法進(jìn)行。 磨床箱體定位基準(zhǔn)的選擇，直接關(guān)系到磨床箱體上各個(gè)平面與平面之間、孔與平 面之間、孔與孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否能夠保證。在選擇基準(zhǔn)時(shí)，首先 要遵守“基準(zhǔn)統(tǒng)一 ”和“基準(zhǔn)重合”的原則，同時(shí)必須考慮生產(chǎn)批量的大小、生產(chǎn)設(shè)備、 特別是夾具的選用等因素。 該磨床箱體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均，剛性不好，而加工精度要求又高，故磨床箱 體重要加工表面都要?jiǎng)澐执?、精加工兩個(gè)階段，這樣可以避免粗加工造成的內(nèi)應(yīng)力、 切削力、夾緊力和切削熱對(duì)加工精度的影響，有利于保證磨床箱體的加工精度。 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的 位置符合圖樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。具體選擇時(shí)應(yīng)考慮下列原則： 重要表面原則 為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應(yīng)選擇該表面為粗基準(zhǔn)。 不加工表面原則 為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應(yīng)選擇不加工面為粗基準(zhǔn)。 余量最小原則 如果零件上每個(gè)表面都要加工，則應(yīng)選擇其中加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)，以 避免該表面在加工時(shí)因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件廢品。 使用一次原則 因?yàn)榇只鶞?zhǔn)本身都是未經(jīng)機(jī)械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重復(fù)使用 將產(chǎn)生較大的誤差。 平整光潔原則 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 9 以便工件定位可靠、夾緊方便。 根據(jù)生產(chǎn)類型不同，實(shí)現(xiàn)以主軸孔為粗基準(zhǔn)的工件安裝方式也不一樣。大批大量 生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯精度高，可以直接用磨床箱體上的重要孔在專用夾具上定位，工件 安裝迅速，生產(chǎn)率高。在單件、小批及中批生產(chǎn)時(shí)，一般毛坯精度較低，按上述辦法 選擇粗基準(zhǔn)，往往會(huì)造成磨床箱體外形偏斜，甚至局部加工余量不夠，因此通常采用 劃線找正的辦法進(jìn)行第一道的工序加工，即以主軸孔及中心線為粗基準(zhǔn)對(duì)毛坯進(jìn)行劃 線和檢查，必要時(shí)予以糾正，糾正后孔的余量應(yīng)足夠，但不應(yīng)定均勻。 該磨床箱體為單件小批量生產(chǎn)，在單件小批量生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯精度低，所以以 劃線找正法安裝。劃線時(shí)先找正主軸孔中心，然后以主軸孔為基準(zhǔn)找出其他需加工平 面的位置。加工該磨床箱體時(shí)，按所劃的線找正安裝工件，則體現(xiàn)的是以主軸孔作為 粗基準(zhǔn)。 3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)時(shí)，主要考慮保證加工精度和工件裝夾方便可靠。一般應(yīng)考慮以下原 則： 1) 基準(zhǔn)重合原則 即選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn) 不重合誤差。 2) 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 應(yīng)采用同一組基準(zhǔn)定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 3) 自為基準(zhǔn)原則 某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，稱 為自為基準(zhǔn)原則。 4) 互為基準(zhǔn)原則 5) 便于裝夾原則 所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件安裝可靠，夾具設(shè)計(jì)簡單、操作方便。 為了保證磨床箱體零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的相互位置和距離尺 寸精度，磨床箱體類零件精基準(zhǔn)選擇常用兩種原則：基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、基準(zhǔn)重合原則。 小批生產(chǎn)時(shí)一般采用基準(zhǔn)重合原則，即以裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，避免了基準(zhǔn)不重合 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 10 誤差，有利于提高磨床箱體上各表面間的相互位置精度。大批生產(chǎn)時(shí)常采用基準(zhǔn)統(tǒng)一 原則，即一面兩孔定位，可避免由于基準(zhǔn)變換而帶來的累積誤差。 該零件以三面定位，磨床箱體上的裝配基準(zhǔn)為平面，而它們又是磨床箱體上其他 要素的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，因此以這些裝配基準(zhǔn)平面作為定位基準(zhǔn)，避免了基準(zhǔn)不重合誤差， 有利于提高磨床箱體各主要表面的相互位置精度。有零件圖可知：D 面、W 面為精基 準(zhǔn)。 3.3 擬定工藝路線 3.3.1 劃分加工階段 零件的技術(shù)要求較高時(shí)，零件在進(jìn)行加工時(shí)都應(yīng)劃分加工階段，按工序性質(zhì)不同， 可劃分如下幾個(gè)階段： 粗加工階段 此階段的主要任務(wù)是提高生產(chǎn)率，切除零件被加工面上的大部分余量，使毛坯形 狀和尺寸接近與成品，所能達(dá)到的加工精度和表面質(zhì)量都比較低。 半精加工階段 此階段要減少主要表面粗加工中留下的誤差，使加工面達(dá)到一定的精度并留有一 定的加工余量，并完成次要表面的加工（鉆、攻絲、銑鍵槽等） ，為精加工做好準(zhǔn)備。 精加工階段 切除少量加工余量，保證各主要表面達(dá)到圖紙要求，所得精度與表面質(zhì)量都比較 高。所以此階段主要目的是全面保證加工質(zhì)量。 光整加工階段 此階段主要針對(duì)要進(jìn)一步提高尺寸精度、降低粗糙度（IT6 級(jí)以上）的表面。一 般不用于提高形狀、位置精度。 根據(jù)加工階段劃分的要求及零件的批量，該磨床箱體的加工劃分為 3 個(gè)階段：粗 加工階段（粗銑各個(gè)平面、孔端面及各主軸孔粗鏜） 、半精加工階段（半精鏜各主軸孔， 完成各次要孔等）和精加工階段（磨各平面、精鏜各主軸孔） 。 3.3.2 安排加工順序 復(fù)雜工件的機(jī)械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序，如何將這 些工序安排在一個(gè)合理的加工順序中，生產(chǎn)中已總結(jié)出一些指導(dǎo)性的原則，先述如下。 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 11 切屑加工工序順序的安排原則 1）先粗后精 各表面加工順序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的順序進(jìn)行，目的是 逐步提高零件加工表面的精度和表面質(zhì)量。 2）先主后次 零件的主要加工表面（一般是指設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面、主要工作面、裝配基面等）應(yīng)先加 工，而次要表面（鍵槽、螺孔等）可在主要表面加工到一定精度之后、最終精度加工 之前進(jìn)行加工。 3）先面后孔原則 對(duì)于磨床箱體類、支架類、機(jī)體類等零件，平面輪廓尺寸較大，用平面定位比較 穩(wěn)定可靠，故應(yīng)先加工平面，后加工孔。這樣，不僅使后續(xù)的加工有一個(gè)穩(wěn)定可靠的 平面作為定位基準(zhǔn)面，而且在平整的表面上加工孔，加工變得容易一些，也有利于提 高孔的加工精度。 4）先基準(zhǔn)后其他 作為精基準(zhǔn)的表面要首先加工出來。 該磨床箱體的加工和裝配大多以平面為基準(zhǔn)，按照加工順序安排的原則，采用先 面后孔的加工順序。先加工平面，可以為加工精度較高的支承孔提供穩(wěn)定可靠的精基 準(zhǔn)，有利于提高加工精度。另外，先加工平面可以將鑄件不平表面切除，可減少鉆孔 時(shí)鉆頭引偏和刀具崩刃等現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)刀和調(diào)整也較為方便。加工孔系時(shí)應(yīng)遵循先 主后次的原則，即先加工主要平面或孔系，這也符合切削加工順序的安排原則。 3.3.3 擬定加工工藝路線 擬定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)：應(yīng)當(dāng)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。還要考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。 綜合以上加工階段和加工順序的分析，可以初步得出磨床箱體的加工藝路線。 初擬磨床箱體加工工藝路線方案一如表 3-1 所示。 表 3-1 工藝路線方案一 工序號(hào) 工序內(nèi)容 10 鑄造，清理 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 12 20 對(duì)零件的軸線及基準(zhǔn)參考線劃線，了解各道工序加工要求及加 工余量 30 粗銑箱體右端平面 40 粗銑 B 面 50 粗銑 D 面 60 鉆、鉸孔 定位銷孔2-8 70 鉆孔 10 80 鉆孔 、4-7 90 粗銑左邊小端面 100 銑寬度為 185 的兩端面 110 粗精鏜 孔、 孔325 120 粗精鏜 孔、 孔、 孔42 130 鉆孔 3-M5，M8 攻絲，保證尺寸公差要求 140 鉆底面各個(gè)孔，保證尺寸公差要求 150 鉆上端面各個(gè)孔，保證尺寸公差要求 160 去毛刺 170 清洗 180 檢驗(yàn) 方案一在鏜孔時(shí)，把粗鏜、半精鏜、精鏜分開進(jìn)行加工，滿足了粗精分開的原則， 可以有效避免因粗精不分給工件帶來的加工應(yīng)力無法釋放的危害，有效地保證了零件 的加工精度。而且四個(gè)是孔同時(shí)進(jìn)行加工的，不僅可以保證各主軸孔間的相互位置精 度，而且還有效地提高了零件的加工效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 考慮到機(jī)械加工順序安排原則及零件的生產(chǎn)成本等因素，其優(yōu)越性在于把粗鏜、 半精鏜、精鏜分開進(jìn)行加工，符合切削加工工序順序的先粗后精安排原則，而且各軸 孔加工順序按照粗加工、半精加工、精加工進(jìn)行，可以逐步提高零件加工表面的精度 和表面質(zhì)量，可以逐漸提高各個(gè)軸孔的質(zhì)量要求，可以提高各軸孔間的相互位置精度 和各自的尺寸精度，保證磨床箱體零件的技術(shù)要求，確定其為此零件的加工工藝路線。 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 13 3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 磨床箱體體的材料是 HT150，單件小批生產(chǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以毛坯采用鑄件。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸 與毛坯尺寸如下： 頂面 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級(jí)，查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明 手冊(cè)表 2.2-4 鑄件機(jī)械加工余量，可得頂面 B 長度方向的單邊加工余量如下： 精加工余量：Z 2 =2.5mm 粗加工余量：Z 1 =5.5mm 毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm 兩側(cè)面 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級(jí)，查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明 手冊(cè)表 2.2-4 鑄件機(jī)械加工余量，可得兩側(cè)面 A、C 長度方向的單邊加工余量如下： 精加工余量：Z 2 =2.5mm 粗加工余量：Z 1=5.5mm 毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm 平面 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級(jí)，查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明 手冊(cè)表 2.2-4 鑄件機(jī)械加工余量，可得平面 D、 W 長度方向的單邊加工余量如下： 精磨余量： Z4=1.0mm 粗磨余量： Z3=1.5mm 半精刨余量：Z 2 =3.5mm 粗刨余量： Z1=5.0mm 毛坯余量： Z=5.0+3.5+1.5+1.0=11mm 內(nèi)孔 32 根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)表 2.3-10，可查得內(nèi)孔的加工余量，并根據(jù) 余量得到工序尺寸與毛坯尺寸，如下表 3-4 所示。 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 14 表 3-4 工序尺寸及公差表(mm) 工序名稱 工序雙面余量 Zb 工序基本尺寸 工序經(jīng)濟(jì)精度 工序尺寸及偏差 浮動(dòng)鏜 0.08 32 IT6 32 精鏜 0.22 32-0.08=31.92 IT7 31.92J7 半精鏜 1.7 31.92-0.22=31.7 IT9 31.7J9 粗鏜 2 31.7-1.7=30 IT11 30J11 鑄造（毛坯） 4 30-2=28 238 2 3.5 切削用量及工時(shí)定額的確定 受論文篇幅所限，只選取部分工序及加工內(nèi)容進(jìn)行工藝計(jì)算，還請(qǐng)諒解。 工序 30 粗銑箱體右端平面 加工條件： 工件材料： HT150，鑄造。 機(jī)床：X52K 立式銑床。 查機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 30-34 選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒數(shù)15YTmD0 ，此為粗齒銑刀。8Z 因其單邊余量：Z=2mm。 所以銑削深度 ： 。pam2 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 表 2.4-75，取 。f Zmaf/10. 取銑削速度 ：參照機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 30-34，取 。V sv2 由式 3-1 得機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n1014.36210dV 按照機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 3.1-74 可以查得機(jī)床與之接近的轉(zhuǎn)速為 。30/minr 實(shí)際銑削速度 ：v smdn/73.16014.30 進(jìn)給量 ： 。 fZaff /8. 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 15 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： 。 mf min/28/.4svf 銑削寬度 ：根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 表 2.4-81，取 。a a60 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 。l 60l 刀具切入長度 ：1 (3.2)210.5()(13lDa2.60m 刀具切出長度 ：取 。2lm 走刀次數(shù)為 1 加工條件： 工件材料： HT150，鑄造。 機(jī)床： X52K 立式銑床。 查機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 30-34 選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）： ， ，齒數(shù) 12，此為細(xì)15YTmD0 齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 。 銑削深度 ： 。pam0.1 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 3031，取 。f Zmaf/08. 銑削速度 ：參照機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 3031，取 。v sv32 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（3.1）有：n100.3261/in14Vrd 按照機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 3.1-74 可以查得機(jī)床與之接近的轉(zhuǎn)速為 。75/minr 實(shí)際銑削速度 ：v smn/4.06175.30 進(jìn)給量 ，由式（2.3）有： 。fV sZnavff /25.612. 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： 。mf in/35/2.sf 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 16 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 。l ml210 刀具切入長度 ：精銑時(shí) 。1Dl1 刀具切出長度 ：取 。2l 走刀次數(shù)為 1 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)： =249/(37.53)=2.21min。1t 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 2.5-45 可查得銑削的輔助時(shí)間 。41.0ft 精銑寬度為 20mm 的下平臺(tái) 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)切削工時(shí)： =249/(37.53)=2.21min。2t 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 2.5-45 可查得銑削的輔助時(shí)間 。41.02ft 粗精銑寬度為 30mm 的下平臺(tái)的總工時(shí)： 2121fftt min42.510. 工序 40、50 粗銑 B 面 D 面，保證尺寸及粗糙度要求切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)榇帚?。已知加工材料?HT150 鑄鐵，鑄件；機(jī)床為床 X52K 銑床，工件 裝在專用夾具中。 刀具：YG8 硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.4-63， 可選銑刀直徑 =220mm,齒數(shù) Z=6。wd 1）確定背吃刀量 ap： m5. 2）確定進(jìn)給量 f： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.4-15，可查得 =0.200.29mm/z。選zf 擇 =0.20mm/z，故 zf rmZfz /.160. 3）確定切削速度 v： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.4-25，可選擇 =50m/min。cv 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 17 min/41.8520910rdvnwcs 按 X6120 機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實(shí)際切削速度 v：in/r in/08.6910vw 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為： mi/22.Mznfw 按 X52k 機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)給量表，選擇 =130mm/min。Mzf 則實(shí)際每齒進(jìn)給量為： zznfw/2.0163 工額定時(shí)的計(jì)算 ：jT min85.213048521 iflMzj 式中： =485mm， 取l l1=86mm， 取 ， ， 。ml532l42in/130fmz 2 工序 50 粗銑左邊小端面切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)榫?。已知加工材料?HT150 鑄鐵，鑄件；機(jī)床為 X52K 銑床，工件裝 在專用夾具中。 刀具：YG8 硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.4-63， 可選銑刀直徑 =220mm,齒數(shù) Z=6。wd 1、確定背吃刀量 ：pa m5.2 2、確定進(jìn)給量 f： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.4-15，可查得 f=0.40.6mm/z。選擇 10.53,.5lccd 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 18 f=0.52mm/z，故 rmzf/087.652. 3、確定切削速度 v： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.4-25，可選擇 。min/68vc in/4.980610rdvnwcs 按 X6120 機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實(shí)際切削速度 v：min/r in/08.69102vw 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為： i/54.Mz mnfw 按 X6120 機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)給量表，選擇 。in/60fmz 則實(shí)際每齒進(jìn)給量為： zznfwM/1.06 工額定時(shí)的計(jì)算 ：jT min17.926048521 iflMzj 式中： =485mm， 取 =86mm，l dccdl 05.3.,5.001 1l 取 ，m3242 。2in/54mfz 工序 110 精鏜 孔、 孔階梯孔切削用量及基本時(shí)間的確定3 本工序?yàn)榇昼M。已知加工材料為 HT150 鑄鐵，鑄件；機(jī)床為 T68 型臥式鏜床，工 件裝在組合夾具中。 刀具：硬質(zhì)合金金剛鏜鏜刀。 確定背吃刀量 ：pa )(5.1單 邊 余 量bZm 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 19 確定進(jìn)給量 f： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.3-14，可查得 f=0.31.0mm/r。 按 T68 機(jī)床進(jìn)給量，選擇 f=0.74mm/r。 確定切削速度 v： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.3-14，可查得 =4080m/min,選擇cv 。min/65vc min/01.85610min/10rrdvnws 按 T68 機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實(shí)際切削速度 v：i/2 in/2.710nvw 工額定時(shí)的計(jì)算 ：jT min39.01274.0521ifnlwj 式中： ， =3mm， =5mm，ml501l2l =0.74mm/r， ， =1。f i/0r 工序 120 粗、精鏜 孔、 孔、 孔孔切削用量及基本時(shí)間的確定34 本工序?yàn)榫M。已知加工材料為 HT150 鑄鐵，鑄件；機(jī)床為 T68 型臥式鏜床，工 件裝在組合夾具中。 刀具：硬質(zhì)合金金剛鏜鏜刀。 1、確定背吃刀量 ：pa m9.0 2、確定進(jìn)給量 f： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.3-14，可查得 f=0.20.8mm/r。 按 T68 機(jī)床進(jìn)給量，選擇 f=0.52mm/r。 3、確定切削速度 v： 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 20 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.3-14，可查得 =60100m/min,選擇cv =85m/min。cv min/41.298510rdvnwcs 按 T68 機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇 =250r/min，所以實(shí)際切削速度 v： in/63.92105nvw 4、工額定時(shí)的計(jì)算 ：jT min45.0125.021ifnlwj 式中： =50mm， =3mm， =5mm，l1l2l =0.74mm/r， =250r/min， =1。 f i 工序 130 精鏜 孔、 孔、 孔孔切削用量及基本時(shí)間的確定2534 本工序?yàn)榫M。已知加工材料為 HT150 鑄鐵，鑄件；機(jī)床為 T68 型臥式鏜床，工 件裝在組合夾具中。 刀具：硬質(zhì)合金金剛鏜鏜刀。 1、確定背吃刀量 ：pa m1.0 2、確定進(jìn)給量 f： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.3-14，可查得 f=0.150.50mm/r。 按 T68 機(jī)床進(jìn)給量，選擇 f=0.37mm/r。 3、確定切削速度 v： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.3-14，可查得 =5080m/min,選擇cv =70m/min。cv min/09.186.701rdvnwcs 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 21 按 T68 機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實(shí)際切削速度 v：min/250rnw min/23.75108.9dv 4、工額定時(shí)的計(jì)算 ：jT in78.0237.021ifnlwj 式中： =50mm， =3mm， =5mm，l1l2l =0.37mm/r， =200r/min， =1。f i 查機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 2.5-37 工步輔助時(shí)間為：2.61min。 精鏜下端孔到 62H8 工序 100 鉆孔 3-M5，M8 攻絲，保證尺寸公差要求，保證尺寸公差要求切削用量及基 本時(shí)間的確定 本工序?yàn)殂@孔。已知加工材料為 HT150 鑄鐵，鑄件；機(jī)床為 Z525 型搖臂鉆床， 工件裝在組合夾具中。由于內(nèi)孔直徑較小，查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)可知毛 坯上不預(yù)留孔，為實(shí)心件。 刀具：高速鋼麻花鉆 1、確定背吃刀量 ：pa m6 2、確定進(jìn)給量 f： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.2-13，可查得 f=0.32mm/r。 3、確定切削速度 v： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.2-13，可查得 =2434m/min，選擇cv =30m/min。cv min/40.152310rdvnwcs 按 Z525 機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實(shí)際切削速度 v：in/4r 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 22 min/89.2104ndvw 4、工額定時(shí)的計(jì)算 ：jT in29.01432.0521ifnlwj 式中： =30mm， 取 =5mm， =14mm 取 =2mm，l 21rctgKdl 1l2l2l =0.32mm/r， =400r/min， =1。f i 工序 130 鉆上端面各個(gè)孔，保證尺寸公差要求，保證尺寸公差要求切削用量及基本 時(shí)間的確定 本工序?yàn)殂@孔。已知加工材料為 HT150 鑄鐵，鑄件；機(jī)床為 Z525 型搖臂鉆床， 工件裝在組合夾具中。由于內(nèi)孔直徑較小，查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)可知毛 坯上不預(yù)留孔，為實(shí)心件。 刀具：高速鋼麻花鉆 1、確定背吃刀量 ：pa m7 2、確定進(jìn)給量 f： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.2-13，可查得 f=0.32mm/r。 3、確定切削速度 v： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.2-13，可查得 =2434m/min，選擇cv =30m/min。cv min/40.15301rdvnwcs 按 Z525 機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實(shí)際切削速度 v：min/4r in/89.210vw 4、工額定時(shí)的計(jì)算 ：jT 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 23 min29.01432.0521 ifnlTwj 式中： =30mm， 取 =5mm， =14mm 取 =2mm，l 21rctgKdl 1l2l2l =0.32mm/r， =400r/min， =1。f i 工序 120 鉆底面各個(gè)孔，保證尺寸公差要求，保證尺寸公差要求切削用量及基本時(shí) 間的確定 鉆底面各個(gè)孔，保證尺寸公差要求。已知加工材料為 HT150 鑄鐵，鑄件；機(jī)床為 Z525 型搖臂鉆床，工件裝在組合夾具中。 刀具：高速鋼鉆頭 1、確定背吃刀量 ：pa m8 2、確定進(jìn)給量 f： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.2-32，可查得 f=1.01.2mm/r。按 Z525 機(jī)床進(jìn)給量，選擇 f=1.0mm/r。 3、確定切削速度 v： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.2-34，可查得 =2030m/min,選擇cv =25m/min。cv min/04.321510rdvnwcs 按 Z525 機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實(shí)際切削速度 v：in/3r in/53.2410vw 4、工額定時(shí)的計(jì)算 ：jT min1.035.121ifnlwj 式中： =30mm， 取 =3mm， =14mm 取 =3mm，l 1rctgKdDl l2l2l =1.0mm/r， =315r/min， =1。f i 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 24 第 4 章 鏜 孔、 孔夾具設(shè)計(jì)325 4.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來加工鏜 孔、 孔手動(dòng)夾具設(shè)計(jì)，加工時(shí)除了要滿足粗325 糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位 基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 4.2 設(shè)計(jì)要求 在對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為了保證加工的要求，首先要使工件相對(duì)道具及機(jī)床 有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過程中不因外力的影響而變動(dòng)。因此，在進(jìn)行機(jī) 械加工前，先要將工件裝夾好。 機(jī)床夾具的組成 1、定位裝置 其作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。 2、夾緊裝置 其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力（切 削力等）作用時(shí)不離開已經(jīng)占據(jù)的正確的正確位置。 3、對(duì)刀或?qū)蜓b置 其作用是確定刀具相對(duì)定位元件的正確位置。 4、連接原件 其作用是確定夾具在機(jī)床上的正確位置。 5、夾具體 夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)件，通過它將夾具的所有元件連接成一個(gè) 整體。 6、其他元件或裝置 是指家家具中因特殊需要而設(shè)置的元件或裝置。根據(jù)加工 需要，有些夾具上設(shè)置分度裝置、靠模裝置；為能方便、準(zhǔn)確定位，常設(shè)置預(yù)定位裝 置；對(duì)于大型夾具，常設(shè)置吊裝元件等。 以上各組成部分中，定位元件、夾緊裝置和夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)組成部分。 機(jī)床的分類 機(jī)床夾具種類繁多，可以從不同的角度對(duì)機(jī)床夾具進(jìn)行分類。 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 25 按夾具的使用特點(diǎn)可分為：通用夾具，專用夾具，可調(diào)夾具，組合夾具， 拼裝夾具。 按使用機(jī)床可分為：車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具，齒輪機(jī)床夾具， 數(shù)控機(jī)床夾具，自動(dòng)機(jī)床夾具，自動(dòng)線隨行夾具以及其他機(jī)床夾具。 4.3 夾具的組成 (1) 定位元件 夾具上的圓柱銷 5、菱形銷 9 和支承板 4 都是定位元件，通過它們使工件在夾具中 占據(jù)正確的位置。 (2) 夾緊裝置 夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力(切削 力等)作用時(shí)不離開已經(jīng)占據(jù)的正確位置。圖 3-3 中的螺桿 8(與圓柱銷合成一個(gè)零件)、 螺母 7 和開口墊圈 6 就起到了上述作用。 (3) 對(duì)刀或?qū)蜓b置 對(duì)刀或?qū)蜓b置用于確定刀具相對(duì)于定位元件的正確位置。如圖 3-3 中鉆套 l 和鉆模板 2 組成導(dǎo)向裝置，確定了鉆頭軸線相對(duì)定位元件的正確位置。銑床夾具上的 對(duì)刀塊和塞 尺為對(duì)刀裝置。 (4) 連接元件 連接元件是確定夾具在機(jī)床上正確位置的元件。如圖 3-3 中夾具體 3 的底面 為安裝基面，保證了鉆套 1 的軸線垂直于鉆床工作臺(tái)以及圓柱銷 5 的軸線平行于鉆床 工作臺(tái)。因此，夾具體可兼作連接元件。車床夾具上的過渡盤、銑床夾具上的定位鍵 都是連接元件。 (5) 夾具體 夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)件，如圖 3-3 中的件 3，通過它將夾具的所有元件 連接成一個(gè)整體。 (6) 其它裝置或元件 它們是指夾具中因特殊需要而設(shè)置的裝置或元件。 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 26 4.3 夾具的分類和作用 （1）按專業(yè)程度劃分 1）通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如， 車床上三爪卡盤和四爪單動(dòng)卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。這類夾 具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機(jī)床附件提供給用戶。其特點(diǎn)是適應(yīng)性廣，生產(chǎn)效率 低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。 2）專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計(jì)的夾具。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操 作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計(jì)制造周期較長、 制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，夾具將由于無法再使用而報(bào)廢。只適用于產(chǎn)品固定 且批量較大的生產(chǎn)中。 3）通用可調(diào)夾具和成組夾具 其特點(diǎn)是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。 用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調(diào)夾具與成組夾具相比， 加工對(duì)象不很明確，適用范圍更廣一些。 4）組合夾具 組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的 夾具。由專業(yè)廠家制造，其特點(diǎn)是靈活多變，萬能性強(qiáng)，制造周期短、元件能反復(fù)使 用，特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。 5）隨行夾具 隨行夾具是一種在自動(dòng)線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與 工件成為一體沿著自動(dòng)線從一個(gè)工位移到下一個(gè)工位，進(jìn)行不同工序的加工。 （2）按使用的機(jī)床分類 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 27 由于各類機(jī)床自身工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)形式各不相同，對(duì)所用夾具的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地提出 了不同的要求。按所使用的機(jī)床不同，夾具又可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾 具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機(jī)床夾具和其他機(jī)床夾具等。 （3）按夾緊動(dòng)力源分類 根據(jù)夾具所采用的夾緊動(dòng)力源不同，可分為：手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣 液夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具等。 夾具的作用：1縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 夾具的使用一般包括兩個(gè)過程：其一是夾具本身在機(jī)床上的安裝和調(diào)整，這個(gè)過程 主要是依靠夾具自身的定向鍵、對(duì)刀塊來快速實(shí)現(xiàn)，或者通過找正、試切等方法來實(shí) 現(xiàn)，但速度稍慢；其二是被加工工件在夾具中的安裝，這個(gè)過程由于采用了專用的定 位裝置( 如 V 形塊等) ，因此能迅速實(shí)現(xiàn)。 2確保并穩(wěn)定加 I 精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量 加工過程中，工件與刀具的相對(duì)位置容易得到保證，并且不受各種主觀因素的影 響，因而工件的加工精度穩(wěn)定可靠。 3降低對(duì)操作工人的技術(shù)要求和工人的勞動(dòng)強(qiáng) 由于多數(shù)專用夾具的夾緊裝置只需廠人操縱按鈕、手柄即可實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊， 這在很大程度上減少了工人找正和調(diào)整工件的時(shí)間與難度，或者根本不需要找正和調(diào) 整，所以，這些專用夾具的使用降低了對(duì)工人的技術(shù)要求并減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 按夾緊的動(dòng)力源可分為：手動(dòng)夾具，氣動(dòng)夾具，液壓夾具，氣液增力夾具，電磁 夾具以及真空夾具等。 工件的裝夾方法 工件裝夾的方法有兩種： 將工件直接裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)或花盤上 將工件裝夾在家具上 采用第一種方法裝夾的效率低，一般要求先按圖紙要求在工件的表面上劃線，劃 出加工表面的尺寸和位置，裝夾時(shí)，用劃針或面分表找正后再夾緊。一般用于單件和 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 28 小批生產(chǎn)。批量較大時(shí)，都采用夾具裝夾工件。 采用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點(diǎn)： a、保證加工精度，穩(wěn)定加工質(zhì)量 b、縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 c、擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)“ 一機(jī)多能” d、改善工人的勞動(dòng)條件，降低生產(chǎn)成本 本夾具無嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng) 強(qiáng)度，精度不是主要考慮的問題。 4.5 定位、夾緊方案的選擇 由零件圖可知：在對(duì)鏜 孔、 孔夾具設(shè)計(jì)行加工前，底平面進(jìn)行了粗、精325 銑加工，底面孔進(jìn)行了鉆、擴(kuò)加工。因此，定位、夾緊方案有： 選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單， 通用性較強(qiáng)的移動(dòng)壓板來夾緊。 為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，采用一面兩銷的定位方式，這種定位在結(jié) 構(gòu)上簡單易操作。一面即底平面。 4.6 切削力及夾緊力的計(jì)算 鏜刀材料： （硬質(zhì)合金鏜刀）5YT 刀具的幾何參數(shù)： 60粗K90精10s8 由參考文獻(xiàn)5查表 可得：321 圓周切削分力公式： 0.75.14CpcPFafvK 式中 0.4pam./fr rpsopkKK 查5表 得： 查5 表 取 21()736nmb1250.6b.75n 磨床箱體工藝及夾具設(shè)計(jì) 29 由表 可得參數(shù)： 62194.0pkK 0.1op.spK0.1rp 即： 74.8()CFN 同理：徑向切削分力公式 ： 0.9750.3238PpcPFafv 式中參數(shù)： 7.0pkK .1op.sK.1rp 即： 32.4()PFN 軸向切削分力公式 ： 0.5.4326fpcPFafv 式中參數(shù)： 1.pkK .o.1spK0.rp 即： 605.48()fFN 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(duì)夾緊最不利的瞬 間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)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(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： FKW 安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算有： 6543210 式