車床尾架機械加工工藝和鏜中間大孔專用夾具設計,車床,機械,加工,工藝,中間,專用,夾具,設計 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 華北科技學院畢業(yè)設計(論文) 車床尾架體加工方案與鏜床夾具設計 姓 名： 陳沃明 學 號： 200602024324 院 系： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導老師： 李佰茹 2010年6月 目錄 摘要 本課題主要是某機床尾架體的加工工藝及夾具的設計，在設計中先設計該尾架體的加工工藝，再根據(jù)加工工藝來設計鏜床夾具。由于孔?75的精度要求高和定位尺寸誤差小，為保證孔的位置和加工準確性我們在加工底面的時候通過畫線找正的方法確定底面的加工余量，這樣就可以更好的保證孔?75的位置精度。加工孔?75的時候為保證相對于A面和B面的平行度和垂直度公差，我們就得要準確地設計出以A和B面為定位基準的夾具。還考慮到工件的圓度和圓柱度的誤差小，設計夾具要考慮加工時候的震動，為減少震動，那就得在孔?75的附近找個夾緊點。 關鍵詞：尾架休 ，加工工藝，夾具，設計，精度 Abstract 1 緒論 機械設計制造及其夾具設計是對我們完成大學四年的學習內(nèi)容后進行的總體的系統(tǒng)的復習，融會貫通四年所學的知識，將理論與實踐相結(jié)合。在畢業(yè)前進行的一次模擬訓練，為我們即將走向自己的工作崗位打下良好的基礎。 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件，是一切有關生產(chǎn)人員都應嚴格執(zhí)行、認真貫徹的紀律文件。它是指導生產(chǎn)的重要的技術性文件，直接關系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時須保證其合理性、科學性、完善性。 機床夾具是是在機床上裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床的刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。夾具的設計是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞動強度、降低生產(chǎn)成本，因此在大中批量生產(chǎn)中，常采用專用夾具。 這次畢業(yè)設計中，難免會有許多的問題，懇請各位老師給予幫助，希望通過這次設計能鍛煉自己的分析問題、解決問題的能力，為以后參加工作打下良好的基礎。 2 零件分析 在進行零件加工工藝設計前，必須認真研究被加工零件圖樣，從加工制造的角度分析研究零件的結(jié)構、尺寸、形狀、硬度、質(zhì)量、尺寸精度、形位精度、表面粗糙度和材料及熱處理方面的技術要求，明確技術條件的制訂依據(jù)，從而為制訂合理的工藝規(guī)程與專用設備設計作好必要的準備。 2.1 零件的作用 題目所給的零件是車床尾架體，尾架安裝在車床的右端導軌上，尾架上的套筒可以安裝頂尖，以支承較長的工件的右端（即頂持工件的中心孔）、安裝鉆頭、鉸刀，進行孔加工，也可以安裝絲錐攻螺紋工具、圓析牙套螺紋工具加工內(nèi)、外螺紋。尾架可以沿尾架導軌作縱向調(diào)整移動，然后壓下尾架緊固手輪將尾架夾緊在所需位置，搖動尾架手輪可以實現(xiàn)對工件的頂緊、松開或?qū)ぜM行切削的縱向進給。 2.2 零件外形的特點 該零件屬于異形零件，加工過程中主要考慮工件的裝夾定位與加工變形的問題。 2.3 零件的主要技術特點 （1）零件的材料是HT200,該材料為灰鑄鐵，具有較高的強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨的零件。由于HT200的鑄造應力比較大，故鑄件需進行人工時效處理； （2）孔?75H6要求圓度為0.015； （3）孔?75H6要求圓柱度為0.015； （4）孔?75H6與A表面的平行度要求為0.04； （5）孔?75H6與B表面的垂直度要求為0.03； （6）A表面要求平面度為0.025； （7）各加工表面達到尺寸精度和表面粗糙度的要求。 2.4 零件的工藝分析 （1）零件的材料是灰鑄鐵，具有良好的金屬切削加工性； （2）零件主要進行孔加工和平面加工，鉆孔及攻絲； （3）零件的A、B兩基準平面精度要求較高，與尾架主軸孔之間的相互位置精度要求也較高； （4）零件主軸孔有兩處按裝配要求進行加工：一是應與尾架底板裝配后再鏜孔，二是應與尾架主軸鎖緊裝置裝配后再鏜孔； （5）尾架主軸孔有較高的尺寸精度和形狀位置精度要求，加工難度大。 2.5 確定零件的主要加工表面 （1）孔?75兩個端面； （2）4×M8； （3）孔?750+0.019； （4）孔?100+0.015； （5）孔?360+0.025； （6）孔?220+0.21； （7）孔?200+0.021； （8）平面A； （9）平面B； （10）孔?60+0.012； （11）孔?240+0.21； （12）孔?160+0.18 3 機械加工工藝規(guī)程的設計 零件的機械加工工藝規(guī)程就是零件的加工方法和步驟，其主要內(nèi)容包括：排列加工工序、確定各個工序零件裝夾方法、加工余量、切削用量、工時定額和所占有的機床、工具、夾具、量具等。 制定合理的加工工藝規(guī)程，具有重要的技術經(jīng)濟意義。首先，工藝規(guī)程是直接生產(chǎn)的重要技術文件。其次，工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù)。再次，工藝規(guī)程還是設計新建、改建和擴建工廠的依據(jù)。為了達到上述目的，工藝規(guī)程的制定應盡量做到技術先進，經(jīng)濟合理，并保證生產(chǎn)安全。 3.1零件毛坯的確定 3.1.1 毛坯種類選擇 毛坯制造是零件生產(chǎn)過程的一部分，零件所用的毛坯選擇是否合適，將影響工藝過程是否優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗。正確選擇毛坯主要應考慮以下幾個因素： （1）零件的材料及力學性能； （2）零件的結(jié)構形狀和尺寸大小； （3）零件的生產(chǎn)批量和精度要求； （4）工廠毛坯車間的現(xiàn)有設備和技術水平。 由于零件外形比較復雜，只能采用鑄造的方法生產(chǎn)毛坯。生產(chǎn)批量為中批生產(chǎn)，采用砂型鑄造，手工造型。鑄造后，鑄件需要消除毛刺和砂粒，并作退火處理。 3.1.2 確定毛坯的加工余量 合理的加工余量，對確保加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本都有重要的意義。加工余量過小，不能完全切除上工序留在加工表面上的缺陷層和各種誤差，也不能補償本工序加工時工件的裝夾誤差；加工余量過大，不僅增加了機械加工量，降低了生產(chǎn)效率，而且浪費原材料和能源，增加刀具的損耗，使加工成本升高。 確定毛坯加工余量的基本原則是：在保證加工精度的前提下，盡量減少加工余量，以提高生產(chǎn)率。目前一般采用經(jīng)驗估計法和查表法來具體確定余量值，并就考慮下列幾條原則： （1）零件尺寸精度或表面粗糙度要求高的加工表面，應有較大的加工余量； （2）加工面積大的表面加工余量應加大； （3） 距基準較遠的加工表面，加工余量就加大； （4）出現(xiàn)缺陷或開設澆冒口的位置應留工藝余量。 下面采用查表法確定各加工表面的加工余量： 查表2-1 大中批量生產(chǎn)的毛坯鑄件的公差等級和表2-5 毛坯鑄件典型的機械加工余量（鄒）等級得，對于鑄件材料為灰鑄鐵，采用砂型鑄造的鑄件，其尺寸公差等級CT為8~10級，加工加工余量等級RMA為E~G級，故取CT＝10,RMA＝G。 查表2-3 鑄件尺寸公差和表2-4 要求的鑄件機械加工余量（RMA）（鄒）確定各加工表面的總余量下表： 表3.1－1 各加工表面的總余量 加工表面 基本尺寸(mm) RMA C T 毛坯尺寸(mm) 修正尺寸(mm) 毛坯的修正尺寸是根據(jù)3.1.2的內(nèi)容和切削用量進行修正的。 孔?75兩個端面 406 4 5 406+2×4+5/2=416.5 412 4×M8 8 0 0 毛坯孔直徑小于15的孔一般都不鑄造出來。 孔?750+0.019 ?75 1.4 3.2 75-2×1.4-3.2/2＝70.6 68 孔?100+0.015 ?10 0 0 孔?360+0.025 ?36 0.5 2.6 36-2×0.5-2.6/2＝33.7 33 孔?220+0.21 ?22 0.5 2.4 22-2×0.5-2.4/2＝19.8 19.6 孔?200+0.021 ?20 0.5 2.4 20-2×0.5-2.4/2＝17.8 18.0 平面A 205 2.8 44 205+2.8+4＝211.8 211 平面B 72 1.4 3.2 72-1.4-3.2＝67.4 68 孔?60+0.012 ?6 0 0 孔?240+0.21 ?24 0.5 2.4 24-2×0.5-2.4/2＝21.8 21.8 孔?160+0.18 ?16 0.5 2.2 16-2×0.5-2.2/2＝13.9 15 3.2 機械加工路線的擬定 3.2.1 選擇零件表面的加工方法 零件的加工表面一般有平面、外圓、內(nèi)孔、螺紋等，對應這些表面能達到一定經(jīng)濟精度的加工方法很多，在具體選擇確定時應從零件的結(jié)構特點、技術要求。材料的熱處理。生產(chǎn)批量和現(xiàn)有的生產(chǎn)條件來考慮，以滿足機械加工工藝要求。根據(jù)以上要求和工廠的實際情況，零件和加工表面的加工方法如下： （1）孔?75兩個端面：表面粗糙度Ra上限值為3.2um，尺寸公差等級為IT 7,故采用端銑的加工方法，具體步驟為粗銑→精銑。 （2）4×M8：螺紋公差等級為7H，表面粗糙度Ra上限值為3.2um，由于毛坯孔不鑄造出來，故須先鉆孔后攻絲，具體步驟為鉆→絲錐攻絲。 （3）孔?750+0.019：圓度和圓柱度公差為8級，垂直度和平行度公差等級為5級，尺寸公差等級為IT 6，表面粗糙度Ra上限值為1.6um,具有較高的尺寸精度和形狀位置精度，故采用鏜銷的加工方法，具體步驟為粗鏜→半精鏜→精鏜→浮動鏜刀塊精鏜。 （4）孔?100+0.015：表面粗糙度Ra上限值為1.6um，尺寸公差等級為IT 7，毛坯孔沒有鑄造出來，孔徑不大，故采用鉸削的加工方法，具體步驟為鉆→粗鉸→精鉸。 （5）孔?360+0.025：表面粗糙度Ra上限值為1.6um，尺寸公差等級為IT 7，毛坯孔已經(jīng)鑄造出來，孔徑不大，故采用鉸削的加工方法，具體步驟為粗擴→粗鉸→精鉸。 （6）孔?220+0.21：表面粗糙度Ra上限值為12.5um，尺寸公差等級為IT 12，毛坯孔已經(jīng)鑄造出來，孔徑不大，精度要求不高，故采用擴削的加工方法，具體步驟為粗擴。 （7）孔?200+0.021：表面粗糙度Ra上限值為1.6um，尺寸公差等級為IT 7，孔徑不大，故采用鉸削的加工方法，毛坯孔已經(jīng)鑄造出來，具體步驟為粗擴→精擴→精鉸。 （8）平面A：平面度公差6級，表面粗糙度Ra上限值為1.6um，加工面積比較大，故可采用銑削的加工方法，具體步驟為粗銑→半精銑→精銑。 （9）平面B：表面粗糙度Ra上限值為1.6um，故可采用銑削的加工方法，具體步驟為粗銑→半精銑→精銑。 （10）孔?60+0.012：表面粗糙度Ra上限值為1.6um，尺寸公差等級為IT 7，毛坯孔不鑄造出來，孔徑不大，故采用鉸削的加工方法，具體步驟為鉆→鉸。 （11）孔?240+0.21：表面粗糙度Ra上限值為12.5um，尺寸公差等級為IT 12，毛坯孔已經(jīng)鑄造出來，孔徑不大，精度要求不高，故采用擴削的加工方法，具體步驟為粗擴。 （12）孔?160+0.18：表面粗糙度Ra上限值為12.5um，尺寸公差等級為IT 12，毛坯孔已經(jīng)鑄造出來，孔徑不大，精度要求不高，故采用擴削的加工方法，具體步驟為粗擴。 3.2.2 工序定位基準的選擇 在將毛坯加工成成品零件的全部過程中，應粗基準選擇原則和精基準選擇原則來選擇加工階段的定位基準，以確保加工表面的位置精度。 (1)粗基準的選擇：粗基準的選擇對零件的加工會產(chǎn)生重要的影響，它會影響到加工面和不加工面的相互位置，或者影響到加工余量的分配，所以，正確選擇粗基準對保證產(chǎn)品氣量有重要影響。選擇粗基準時首先要保證相互位置的要求和便于準基準的加工；其次，粗基準必須保證加工表面的加工余量能夠合理分配和便于工件的裝夾；最后，粗基準不得重復使用。 根據(jù)以上的要求，結(jié)合零件的實際情況，選擇孔?75和孔?24作為粗基準。 (2)精基準的選擇：選擇精基準時要考慮的主要問題是如何保證設計技術要求和實現(xiàn)裝夾準確、可靠、方便。一般應遵循基準重合原則、基準統(tǒng)一原則、互為基準原則、自為基準原則和便于裝夾原則。前四者都有各自的應用條件，唯有便于裝夾原則始終不能違反。 根據(jù)以上的要求，結(jié)合零件的實際情況，選擇平面A和平面B作為精基準。 3.2.3 工序數(shù)目的順序的確定 根據(jù)每個加工表面的結(jié)構形狀和技術要求，確定采用何種加工方法和分幾次加工。一般零件的加工工藝過程大致分為粗加工階段工序、半精加工階段工序、精加工階段工序和光整加工階段工序。具體安排工序內(nèi)容時，要把粗、精加工分開，但加工階段劃分不應該過細，否則會使工序數(shù)目增加，加工過程復雜，影響生產(chǎn)率和成本。因此，在滿足質(zhì)量要求的情況下劃分的工序數(shù)目應盡量少。 具體決定工序數(shù)目時，根據(jù)零件結(jié)構特點、生產(chǎn)類型和工廠具體條件，應適當采用工序集中和工序分散原則。所謂工序集中就是工序數(shù)少而各加工內(nèi)容多，其特點是：有利于采用高生產(chǎn)效率機床；減少工件裝夾次數(shù)，節(jié)省裝夾工作時間；有利于保證各加工面的相互位置精度；減少工序數(shù)目，縮短了工藝路線，也簡化了生產(chǎn)計劃和組織工作；專用設備和工藝裝備比較復雜，生產(chǎn)準備周期長，更換產(chǎn)品較困難。而工序分散就是工序數(shù)多而各加工內(nèi)容少，其特點是：可使每個工序使用的設備和夾具比較簡單，調(diào)整比較容易；工藝路線長，設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)占地面積大；有利于選擇合理的切削用量。工序集中和工序分散各有各自的特點，選用時，要根據(jù)生產(chǎn)類型、機床設備、零件的結(jié)構和技術要求等進行綜合分析后進行選用。 在安排機械加工工序時，應根據(jù)加工階段的劃分、基準和選擇和被加工表面的主次來決定，一般應遵循以下幾個原則： (1)先基準再其它； (2)先粗后精； (3)先主后次； (4)先面后孔。 還應考慮熱處理工序、檢驗工序和輔助工序的安排。 根據(jù)以上的原則及要求，結(jié)合零件的實際情況及工廠現(xiàn)有的設備和布置，確定機械加工工藝路線如下： （1）銑削A表面：粗銑→半精銑→精銑； （2）銑削B表面：粗銑→半精銑→精銑； （3）銑削孔?75兩個端面：粗銑→精銑； （4）鉸削孔?360+0.025：粗擴→粗鉸→精鉸； （5）鉆削孔?100+0.015：鉆→擴→鉸； （6）擴孔孔?220+0.21：粗擴； （7）鉸削孔?200+0.021：粗擴→粗鉸→精鉸； （8）鉸削孔?60+0.012：粗擴→精擴→精鉸； （9）擴孔?240+0.21：粗擴； （10）擴孔?160+0.18：粗擴； （11）攻絲4×M8：鉆孔→攻絲； （12）鏜削孔?750+0.019：粗鏜→半精鏜→精鏜→浮動鏜刀塊精鏜； （13）去毛刺，終檢。 考慮到孔?75的精度較高，在一個工序中完成加工可能存在殘余應力使加工精度難以保證，同時?75的孔也要求裝配后才加工，同時把其它工序考慮進去，把工序修正如下： 工序10 鑄造：砂型鑄造，手工造型； 工序20 冷作：清砂，去澆冒口； 工序30 熱處理：人工時效； 工序40 涂漆：非加工表面涂防銹漆； 工序50 銑削A表面：粗銑→半精銑→精銑； 工序60 銑削B表面：粗銑→半精銑→精銑； 工序70 銑削孔?75兩個端面：粗銑→精銑； 工序80 粗鏜孔?75：粗鏜； 工序90 鉸削孔?360+0.025：粗擴→粗鉸→精鉸； 工序100 鉸削孔?100+0.015：鉆→擴→鉸； 工序110 擴削孔?220+0.21：粗擴；擴削孔?240+0.21：粗擴；擴削孔?160+0.18：粗擴； 工序120 鉸削孔?200+0.021：粗擴→粗鉸→精鉸； 工序130 鉸削孔?60+0.012：粗擴→精擴→精鉸； 工序140 攻絲4×M8：鉆孔→攻絲； 工序150 裝配：把尾架體與尾架底板、主軸鎖緊裝置裝配起來； 工序160 鏜削?750+0.019孔：半精鏜→精鏜→倒角C2→浮動鏜刀塊精鏜； 工序170 去毛刺，檢驗； 工序180 清洗→加工表面涂防銹油→入庫。 3.2.4 確定工序間的加工余量和工序尺寸及其公差 A 工序間的加工余量按查表法確定，其選用原則為： （1）為縮短加工時間，降低制造成本，應采用最小的加工余量。 （2）加工余量應保證得到圖樣上規(guī)定的精度和表面粗糙度。 （3）要考慮零件熱處理時引起的變形，否則可能產(chǎn)生廢品。 （4）要考慮所采用的加工方法、設備以及加工過程中可能產(chǎn)生的變形。 （5）要考慮被加工零件尺寸的大小，尺寸越大，加工余量越大，因為零件的尺寸增大后，由切削力、內(nèi)應力等引起變形的可能性也增加。 （6）選擇加工余量時，還要考慮工序尺寸公差的選擇。因為公差的界限決定加工余量的最大尺寸與最小尺寸。其工序公差不應超出經(jīng)濟經(jīng)度的加工范圍。 本工序余量應大于上工序留下的表面缺陷層厚度。 （8）本工序的余量必須大于上工序的公差和幾何公差。 一般采用查表法確定每道工序的加工余量，然后按工序順序由后向前推算的計算方法，根據(jù)選定的余量計算前一道工序的尺寸。 工序尺寸的公差的表面粗糙度應該按工序的加工方法和經(jīng)濟精度來確定，工序尺寸的公差一般規(guī)定為按工件的“入體”方向標注，即對于被包容面工序尺寸公差取負值，而對于被包容面工序尺寸公差取正值。 B 確定各加工表面的工序尺寸及公差 a 表面A工序尺寸及公差 （1）確定各加工工序的加工余量 根據(jù)表3.2－3 平面第一次粗加工余量、表3.2－5 銑平面加工余量和加工余量的選用原則可得，精銑余量為0.5mm,半精銑余量為1.5mm,粗銑的余量為4 mm。 （2）計算各加工工序基本尺寸 從最終加工工序開始，即從設計尺寸開始，到第一道加工工序，表逐次加上每道加工工序余量，可分別得到各加工工序的基本尺寸。 精銑后工序尺寸為205 mm,其他各工序基本尺寸依次為： 半精銑： 205+0.5＝205.5 mm 粗銑： 205.5+1.5＝207 mm 毛坯： 207+4＝211 mm （3）確定工序尺寸公差 除最終加工工序的公差按設計要求確定以外，其他各加工工序按各自所采用的加工方法的加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸公差。 查表1－8 平面加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度（鄒）可得，精銑后選定為IT 8,Ra1.6 um（零件的設計要求）；半精銑后選定為IT10，Ra6.3 um；粗銑后選定為IT 12,Ra12.5 um。 （4）按“入體原則”標注工序尺寸公差 根據(jù)上述經(jīng)濟加工精度查表2.3 標準公差數(shù)值，將查得的公差數(shù)值按“入體原則”標注在工序基本尺寸上。精銑：205.05-0.10+0,Ra 1.6um；半精銑：205.5-0.185+0,Ra6.3um；粗銑：207-0.46+0，Ra12.5um。 b 表面B工序尺寸及公差 （1）確定各加工工序的加工余量 根據(jù)表3.2－3 平面第一次粗加工余量、表3.2－5 銑平面加工余量和加工余量的選用原則可得，精銑余量為0.5mm,半精銑余量為1.0mm,粗銑的余量為2.5 mm。 （2）計算各加工工序基本尺寸 從最終加工工序開始，即從設計尺寸開始，到第一道加工工序，表逐次加上每道加工工序余量，可分別得到各加工工序的基本尺寸。 精銑后工序尺寸為72 mm,其他各工序基本尺寸依次為： 半精銑： 72－0.5＝71.5 mm 粗銑： 71.5－1.0＝70.5 mm 毛坯： 70.5－2.5＝68 mm （3）確定工序尺寸公差 除最終加工工序的公差按設計要求確定以外，其他各加工工序按各自所采用的加工方法的加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸公差。 查表1－8 平面加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度（鄒）可得，精銑后選定為IT 7,Ra1.6 um（零件的設計要求）；半精銑后選定為IT10，Ra6.3 um；粗銑后選定為IT 12,Ra12.5 um。 （4）按“入體原則”標注工序尺寸公差 根據(jù)上述經(jīng)濟加工精度查表2.3 標準公差數(shù)值，將查得的公差數(shù)值按“入體原則”標注在工序基本尺寸上。精銑：71.97-0.03+0,Ra 1.6um；半精銑：71.5-0.12+0,Ra6.3um；粗銑：70-0.3+0，Ra12.5um。 c 孔?75兩個端面工序尺寸及公差 （1）確定各加工工序的加工余量 根據(jù)表3.2－3 平面第一次粗加工余量、表3.2－5 銑平面加工余量和加工余量的選用原則可得，精銑余量為0.5mm,粗銑的余量為2.5 mm。 （2）計算各加工工序基本尺寸 從最終加工工序開始，即從設計尺寸開始，到第一道加工工序，表逐次加上每道加工工序余量，可分別得到各加工工序的基本尺寸。 精銑后工序尺寸為406 mm,其他各工序基本尺寸依次為： 粗銑： 406+2×0.5＝407 mm 毛坯： 407 +2×2.5＝412mm （3）確定工序尺寸公差 除最終加工工序的公差按設計要求確定以外，其他各加工工序按各自所采用的加工方法的加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸公差。 查表1－8 平面加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度（鄒）可得，精銑后選定為IT 9,Ra3.2 um（零件的設計要求）；粗銑后選定為IT 12,Ra12.5 um。 （4）按“入體原則”標注工序尺寸公差 根據(jù)上述經(jīng)濟加工精度查表2.3 標準公差數(shù)值，將查得的公差數(shù)值按“入體原則”標注在工序基本尺寸上。精銑：406-0.14+0,Ra 3.2um；粗銑：407-0.63+0，Ra12.5um。 d 孔?360+0.025工序尺寸及公差 （1）確定各加工工序的加工余量 根據(jù)表3.2－9 基孔制7級精度（H7）孔的加工和加工余量的選用原則可得，精鉸余量 如無特別說明，文中所說的加工余量都是單余量。 為0.05mm,粗鉸余量為0.45mm,粗擴的余量為1 mm。 （2）計算各加工工序基本尺寸 從最終加工工序開始，即從設計尺寸開始，到第一道加工工序，表逐次加上每道加工工序余量，可分別得到各加工工序的基本尺寸。 精鉸后工序尺寸為?36mm,其他各工序基本尺寸依次為： 粗鉸： 36－2×0.05＝35.9 mm 粗擴： 35.9－2×0.45＝35 mm 毛坯： 35－2×1＝33 mm （3）確定工序尺寸公差 除最終加工工序的公差按設計要求確定以外，其他各加工工序按各自所采用的加工方法的加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸公差。 查表1－7 孔加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度（鄒）可得，精鉸后選定為IT 7,Ra1.6 um（零件的設計要求）；粗鉸后選定為IT9，Ra3.2 um；粗擴后選定為IT 12,Ra12.5 um。 （4）按“入體原則”標注工序尺寸公差 根據(jù)上述經(jīng)濟加工精度查表2.3 標準公差數(shù)值，將查得的公差數(shù)值按“入體原則”標注在工序基本尺寸上。精鉸：?36-0+0.025,Ra 1.6um；粗鉸：?35.8-0+0.062,Ra3.2um；粗擴：35-0+0.25，Ra12.5um。 e 孔?200+0.021工序尺寸及公差 （1）確定各加工工序的加工余量 根據(jù)表3.2－9 基孔制7級精度（H7）孔的加工和加工余量的選用原則可得，精鉸余量為0.03mm,粗鉸余量為0.07mm,粗擴的余量為0.9 mm。 （2）計算各加工工序基本尺寸 從最終加工工序開始，即從設計尺寸開始，到第一道加工工序，表逐次加上每道加工工序余量，可分別得到各加工工序的基本尺寸。 精鉸后工序尺寸為?20mm,其他各工序基本尺寸依次為： 粗鉸： 20－2×0.03＝19.94 mm 粗擴： 19.94－2×0.07＝19.8 mm 毛坯： 19.8－2×0.9＝18 mm （3）確定工序尺寸公差 除最終加工工序的公差按設計要求確定以外，其他各加工工序按各自所采用的加工方法的加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸公差。 查表1－7 孔加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度（鄒）可得，精鉸后選定為IT 7,Ra1.6 um（零件的設計要求）；粗鉸后選定為IT9，Ra3.2 um；粗擴后選定為IT 12,Ra12.5 um。 （4）按“入體原則”標注工序尺寸公差 根據(jù)上述經(jīng)濟加工精度查表2.3 標準公差數(shù)值，將查得的公差數(shù)值按“入體原則”標注在工序基本尺寸上。精鉸：?20-0+0.021,Ra 1.6um；粗鉸：?19.94-0+0.052,Ra3.2um；粗擴：?19.8-0+0.21，Ra12.5um。 f 孔?100+0.015工序尺寸及公差 （1）確定各加工工序的加工余量 根據(jù)表3.2－9 基孔制7級精度（H7）孔的加工和加工余量的選用原則可得，精鉸余量為0.02mm,粗鉸余量為0.08mm,鉆削的余量為4.9 mm。 （2）計算各加工工序基本尺寸 從最終加工工序開始，即從設計尺寸開始，到第一道加工工序，表逐次加上每道加工工序余量，可分別得到各加工工序的基本尺寸。 鉸削后工序尺寸為?10mm,其他各工序基本尺寸依次為： 粗鉸： 10－2×0.02＝9.96 mm 鉆削： 9.96－2×0.08＝9.8 mm 毛坯： 9.8－2×4.9＝0 mm （3）確定工序尺寸公差 除最終加工工序的公差按設計要求確定以外，其他各加工工序按各自所采用的加工方法的加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸公差。 查表1－7 孔加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度（鄒）可得，鉸削后選定為IT 7,Ra1.6 um（零件的設計要求）；擴削后選定為IT9，Ra3.2 um；鉆銷后選定為IT 12,Ra12.5 um。 （4）按“入體原則”標注工序尺寸公差 根據(jù)上述經(jīng)濟加工精度查表2.3 標準公差數(shù)值，將查得的公差數(shù)值按“入體原則”標注在工序基本尺寸上。鉸削：?10-0+0.015,Ra 1.6um；擴削：?9.96-0+0.036,Ra3.2um；鉆削：?9.8-0+0.15，Ra12.5um。 g 孔?60+0.012工序尺寸及公差 （1）確定各加工工序的加工余量 根據(jù)表3.2－9 基孔制7級精度（H7）孔的加工和加工余量的選用原則可得，鉸削余量為0.1mm,鉆削的余量為2.9 mm。 （2）計算各加工工序基本尺寸 從最終加工工序開始，即從設計尺寸開始，到第一道加工工序，表逐次加上每道加工工序余量，可分別得到各加工工序的基本尺寸。 鉸削后工序尺寸為?6mm,其他各工序基本尺寸依次為： 鉆削： 6－2×0.1＝5.8 mm 毛坯： 5.8－2×2.9＝0 mm （3）確定工序尺寸公差 除最終加工工序的公差按設計要求確定以外，其他各加工工序按各自所采用的加工方法的加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸公差。 查表1－7 孔加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度（鄒）可得，鉸削后選定為IT 7,Ra1.6 um（零件的設計要求）；鉆銷后選定為IT 12,Ra12.5 um。 （4）按“入體原則”標注工序尺寸公差 根據(jù)上述經(jīng)濟加工精度查表2.3 標準公差數(shù)值，將查得的公差數(shù)值按“入體原則”標注在工序基本尺寸上。鉸削：?6-0+0.012,Ra 1.6um；鉆削：?5.8-0+0.12，Ra12.5um。 h 孔?750+0.019工序尺寸及公差 （1）確定各加工工序的加工余量 根據(jù)第7章6.2.6節(jié)基本鏜削方法（簡明機械加工工藝手冊，陳宏鈞）和加工余量的選用原則可得，浮動鏜刀塊精鏜余量為0.04mm,粗鏜余量為0.36mm,半精鏜余量為0.85 mm,粗鏜余量為2.25mm。 （2）計算各加工工序基本尺寸 從最終加工工序開始，即從設計尺寸開始，到第一道加工工序，表逐次加上每道加工工序余量，可分別得到各加工工序的基本尺寸。 浮動鏜刀塊精鏜后工序尺寸為?75mm,其他各工序基本尺寸依次為： 精鏜： 75－2×0.04＝74.92 mm 半精鏜：74.92－2×0.36＝74.2 mm 粗鏜： 74. 2－2×0.85＝72.5 mm 毛坯： 72.5－2×2.25＝68 mm （3）確定工序尺寸公差 除最終加工工序的公差按設計要求確定以外，其他各加工工序按各自所采用的加工方法的加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸公差。 查表1－7 孔加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度（鄒）可得，浮動鏜刀塊精鏜后選定為IT 6,Ra1.6 um（零件的設計要求）；精鏜后選定為IT7，Ra1.6 um；半精鏜后選定為IT9，Ra3.2 um；粗鏜后選定為IT 12,Ra12.5 um。 （4）按“入體原則”標注工序尺寸公差 根據(jù)上述經(jīng)濟加工精度查表2.3 標準公差數(shù)值，將查得的公差數(shù)值按“入體原則”標注在工序基本尺寸上。浮動鏜刀塊精鏜：?75-0+0.019,Ra 1.6um；精鏜：?74.92-0+0.030,Ra 1.6um；半精鏜?74.2-0+0.074,Ra3.2um；粗鏜：?72.5-0+0.30，Ra12.5um。 3.3 機床和工藝裝備的選擇和設計 擬定了零件的工藝路線后，對其中用機床加工的工序還要選擇通用或設計專用的機床和工藝設備，它將影響零件的加工精度和生產(chǎn)效率。 3.3.1機床的選擇 機床選擇的原則是：機床的生產(chǎn)率應與零件的生產(chǎn)類型相適應，應考慮到生產(chǎn)的經(jīng)濟性；機床的加工范圍應滿足零件的加工要求；機床加工精度應與零件的加工精度相適應；機床的加工以及尺寸范圍應與零件毛坯的外形尺寸相適應；機床的主軸轉(zhuǎn)速、走刀量的等級、機床功率應符合切削量的要求。 根據(jù)以上的要求，考慮工廠的實際情況，機床的選用如下： 銑床：X53T ，X62； 鉆床：搖臂鉆床Z3040； 鏜床：T68。 3.3.2刀具的選擇 選擇刀具時，應考慮工序的各類、生產(chǎn)類型、工件材料、加工精度和所采用機床的性能，刀具的尺寸規(guī)格盡可能采用標準的，具體選擇時應考慮：與生產(chǎn)性質(zhì)相適應；符合工件材料的加工要求；滿足加工要求；與所使用的機床相適應。 在成批或大批大量生產(chǎn)中，若特殊需要，可采用成形刀具、組合刀具、非標準尺寸的鉆頭、鉸刀等來提高生產(chǎn)率，但需自行設計。 各工序所選用的刀具詳見3.4 切削用量的選擇或工序卡片。 3.3.3量具的選擇 在小批量生產(chǎn)中盡量采用標準的通用量具。在成批或大量生產(chǎn)中，一般應根據(jù)所檢驗尺寸設計專用量具和各種專門檢驗夾具。 在選擇量具時，除應考慮零件的生產(chǎn)類型外，還應考慮被測零件的精度要求，考慮測量工具的測量方法的經(jīng)濟指標。 由于零件沒有難以測量的表面，所以選用通用的量具，詳細的量具可見后面的工序卡片。 3.3.4夾具的選擇和設計 在小批量生產(chǎn)中盡量采用通用夾具。當被加工工件的表面精度要求較高或者在成批大量生產(chǎn)時，一般應設計專用夾具，以保證加工表面的位置精度。詳細的夾具設計見第4章 3.4 切削用量的選擇 切削用量是指切削加工時可以控制的參數(shù)，具體是指切削速度υ/(mm/min)，進給量/(mm/r)背吃刀量ap/(mm)。切削用量的選擇主要是根據(jù)工件的材料、精度要求以及刀具的材料、機床的功率和剛度等情況，在保證工序質(zhì)量的前提下，充分利用刀具的切削性能和機床的功率、轉(zhuǎn)矩等特性，獲得高生產(chǎn)率和低生產(chǎn)成本。 粗加工時，加工精度和表面粗糙度要求不高，毛坯余量大。因此，選擇粗加工的切削用量時，應盡量能保證較高的金屬切削率，以提高生產(chǎn)率和必要的刀具耐用度。因此，選擇切削用量時首先應選擇較大的背吃刀量ap，其次選擇較大的進給量，最后確定一個合適的切削速度υ。 精加工時，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量小且均勻。因此，選擇切削用量時應著重保證加工質(zhì)量，并在此基礎上盡量提高生產(chǎn)率。所以，首先考慮選擇一個較高的切削速度υ，其次選擇較小的進給量，最后確定切削深度ap。 3.4.1背吃刀量ap的選擇 粗加工時，背吃刀量應根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度來確定。由于粗加工時是以提高生產(chǎn)率為主要目的，所以在留出半精加工和精加工余量后，應盡量把粗加工余量一次切除。一般ap可達8～10mm當遇到斷續(xù)切削、加工余量太大或不均勻時，則應考慮多次走刀，而此時的背吃刀量應依次遞減，即ap1＞ap2＞ap3…。 精加工時，應根據(jù)粗加工留下的余量確定背吃刀量，使加工余量少而均勻。 3.4.2進給量的選擇 粗加工時對表面粗糙度要求不高，在工藝系統(tǒng)剛度和強度好的情況下，可以選用大一些的進給量；精加工時，應主要考慮工件表面粗糙要求，一般表面粗糙度數(shù)值越小，進給量也要相應減小。 3.4.3切削速度υ的選擇 切削速度主要應工件和刀具的材料來確定。粗加工時，υ主要受刀具壽命的機床功率的限制。如超出了機床許用功率，則應適當降低切削速度；精加工時，ap和選用得都較小，在保證合理的刀具壽命的情況下，切削速度應選取盡可能的高，以保證加工精度和表面粗糙度，同時滿足生產(chǎn)率的要求。 切削用量選定后，應根據(jù)已選定的機床，將進給量和切削速度υ修定成機床具有的進給量和轉(zhuǎn)速n，并計算出實際的切削速度υ。工序卡上填寫的切削用量應是修定后的進給量、轉(zhuǎn)速n及實際切削速度υ。 3.4.5各加工表面的切削用量的選擇 A 表面A切削用量的選擇 a 粗銑 （1）刀具的選擇 由于被加工的表面面積偏大，為提高生產(chǎn)效率，采用端銑刀加工，查表9.2－14 可轉(zhuǎn)位銑刀規(guī)格，選取銑刀直徑d0＝250mm,齒數(shù)Z＝16。由于加工材料為鑄鐵，硬質(zhì)合金刀片牌號取YG8。 銑刀的幾何參數(shù)（銑刀的角度）可根據(jù)表9.2－27 硬質(zhì)合金銑刀角度選擇：γ0＝0°，a0=6°，a′=8°，a0ε=a0=6°，β=－12°，κγ＝20°, κγ′＝5°。 （2）銑削用量 ①確定銑削深度：由于加工余量為4mm,故可在一次走刀內(nèi)切完，故ap＝4mm。 ②確定每齒進給量af：根據(jù)表9.4－3 硬質(zhì)合金端銑刀銑削平面的進給量可知（X53T銑床的主電動機功率為10Kw）每齒進給量af＝0.25～0.38mm/Z。采用對稱銑削，故取此范圍內(nèi)小值，取af＝0.25 mm/Z。 ③確定銑刀的磨鈍標準及耐用度：根據(jù)表9.4－6 銑刀磨鈍標準及表9.4－7 銑刀耐用度T確定銑刀后刀面最大磨損限度為2mm，刀具耐用度T＝240min。 ④計算切削速度：根據(jù)銑削速度計算公式 υ=Cvd0qvTmapxvafyvawuvZpvkv 式（3.1） 查表9.4－8得，Cv＝203， qv＝0.2，xv＝0.15，yv=0.35， uv=0.2， pv=0，m=0.32，kv=1.0。根據(jù)式（3.1）得， υ＝203×2500.22400.32×40.15×0.250.35×2400.2×160×1.0 ≈46.5m/min 根據(jù)轉(zhuǎn)速計算公式 n＝υπd×1000 式（3.2） ＝46.53.14×250×1000 ≈59.26r/min 根據(jù)X53T機床說明書取n=71r/min。根據(jù)式（3.2）得， υ＝πd0n1000 ＝3.14×250×711000 ≈54.95m/min 根據(jù)進給速度υf計算公式得， υf＝fn＝afZn 式（3.3） ＝0.25×16×71 ≈284 mm/min 根據(jù)X53T機床說明書取υf＝315mm/min。 根據(jù)式（3.3）,由υf＝315mm/min得 af＝υfZn ＝31516×71 ＝0.28mm/Z 由于0.25mm/Z＜0.28mm/Z＜0.35mm/Z,故選取的進給速度υf可行。 （3）校驗銑削功率： 根據(jù)銑削功率公式 Pm=Fzυ6×104 式（3.4） 式中，Pm：銑削功率； Fz：圓周銑削力。 Fz＝CFapxFafyFaωμFd0qFnωFkFz 式（3.5） 查表9.4－10得，CF＝534，xF＝0.9，yF＝0.74，μF＝1.0，ωF＝0，qF＝1.0，kFz＝1.0，根據(jù)式（3.5）得， Fz＝534×40.9×0.280.9×2401.02501.0×710×1.0 ≈629.93N 根據(jù)式（3.4）得， Pm＝Fzυ6×104 ＝629.93×54.956×104 ≈5.77Kw Pm的值大于機床的銑削功率，故選擇的銑削用量可以在X53T 銑床上使用。 （4）切削時間的計算： 根據(jù)表9.4－31 銑削切削時間計算公式可知，端銑刀對稱銑削的切削時間計算公式是 tm=lω+l1+l2υf 式（3.6） 式中，tm：切削時間；lω:工件銑削部分長度；l1:切入行程長度；l2:切出行程長度。 根據(jù)表9.4－33 端銑刀銑平面的切入和切出行程可得，當lω=338mm時，l1+l2=94mm。由式（3.6）可得， tm=338+94315 ≈1.37mim b 半精銑 ⑴刀具的選擇： 采用原來的刀具不變。 ⑵銑削用量： ①確定銑削深度：由于加工余量為1.5mm,故可在一次走刀內(nèi)切完，故ap＝1.5mm。 ②確定每齒進給量af：根據(jù)表9.4－3 硬質(zhì)合金端銑刀銑削平面的進給量可知（X53T銑床的主電動機功率為10Kw,半精加工時）每轉(zhuǎn)進給量f＝0.5～1.0mm/r，取f＝0.8 mm/r，根據(jù)式（3.3）得 af＝fz =0.816 =0.05 mm/Z ③確定銑刀的磨鈍標準及耐用度：根據(jù)表9.4－6 銑刀磨鈍標準及表9.4－7 銑刀耐用度T確定銑刀后刀面最大磨損限度為2mm，刀具耐用度T＝240min。 ④計算切削速度：根據(jù)銑削速度計算公 式（3.1）和查表9.4－8得 υ=Cvd0qvTmapxvafyvawuvZpvkv ＝203×2500.22400.32×1.50.15×0.050.35×2400.2×160×1.0 ≈95.62m/min 根據(jù)轉(zhuǎn)速計算公式（3.2）得 n＝υπd×1000 ＝95.623.14×250×1000 ≈121r/min 根據(jù)X53T機床說明書取n=112r/min。根據(jù)式（3.2）得， υ＝πd0n1000 ＝3.14×250×1121000 ≈86.35m/min 根據(jù)進給速度υf計算公式（3.3）得， υf＝fn ＝0.8×112 ＝89.6mm/min 根據(jù)X53T機床說明書取υf＝110mm/min。 根據(jù)式（3.3）,由υf＝110mm/min得 f＝υfn ＝110112 ＝0.9mm/r 由于0.5mm/r＜0.9mm/r＜1.0 mm/r,故選取的進給速度υf可行。 （3）切削時間的計算： 根據(jù)式（3.6）和表9.4－33 端銑刀銑平面的切入和切出行程可得 tm=lω+l1+l2υf =338+94110 ≈3.93mim c 精銑 ⑴刀具的選擇： 采用原來的刀具不變。 ⑵銑削用量： ①確定銑削深度：由于加工余量為0.5mm,故可在一次走刀內(nèi)切完，故ap＝0.5mm。 ②確定每齒進給量af：根據(jù)表9.4－3 硬質(zhì)合金端銑刀銑削平面的進給量可知（X53T銑床的主電動機功率為10Kw,精加工時）每轉(zhuǎn)進給量f＝0.4～0.6mm/r，取f＝0.5 mm/r，根據(jù)式（3.3）得 af＝fz =0.516 ≈0.03mm/Z 確定銑刀的磨鈍標準及耐用度：根據(jù)表9.4－6 銑刀磨鈍標準及表9.4－7 銑刀耐用度T確定銑刀后刀面最大磨損限度為2mm，刀具耐用度T＝240min。 ③計算切削速度：根據(jù)銑削速度計算公 式（3.1）和查表9.4－8得 υ=Cvd0qvTmapxvafyvawuvZpvkv ＝203×2500.22400.32×0.50.15×0.030.35×2400.2×160×1.0 ≈135.91m/min 根據(jù)轉(zhuǎn)速計算公式（3.2）得 n＝υπd×1000 ＝135.913.14×250×1000 ≈173.13r/min 根據(jù)X53T機床說明書取n=180r/min。根據(jù)式（3.2）得， υ＝πd0n1000 ＝3.14×250×1801000 ＝141.3m/min 根據(jù)進給速度υf計算公式（3.3）得， υf＝fn ＝0.5×180 ＝90mm/min 根據(jù)X53T機床說明書取υf＝80mm/min 根據(jù)式（3.3）,由υf＝80mm/min得 f＝υfn ＝80180 ＝0.44mm/r 由于0.4mm/r＜0.44mm/r＜0.6 mm/r,故選取的進給速度υf可行。 （3） 切削時間的計算： 根據(jù)式（3.6）和表9.4－33 端銑刀銑平面的切入和切出行程可得 tm=lω+l1+l2υf =338+9480 ≈5.4mim B 表面B切削用量的選擇 a 粗銑 ⑴刀具的選擇： 由于該工序加工的表面為一凹槽的側(cè)面，故選用立銑刀加工該表面。根據(jù)凹槽的寬度及表9.2－2 立銑刀規(guī)格，選用d＝63的7：24錐柄標準高速鋼立銑刀，齒數(shù)Z＝10。 銑刀幾何參數(shù)可根據(jù)表9.2－26 高速鋼銑刀角度選擇：γ0＝10°，a0=16°，a′=8°，β=30°。 ⑵銑削用量： ①確定銑削深度：由于加工余量為2.5mm,故可在一次走刀內(nèi)切完，故ap＝2.5mm。 ②確定每齒進給量af：根據(jù)表9.4－1 高速鋼立銑刀銑削平面的進給量可知（X53T銑床的主電動機功率為10Kw，所選用的銑刀為細齒銑刀，設工藝系統(tǒng)剛度為中等）每齒進給量af＝0.12～0.20mm/Z，取af＝0.15 mm/Z。 ③確定銑刀的磨鈍標準及耐用度：根據(jù)表9.4－6 銑刀磨鈍標準及表9.4－7 銑刀耐用度T確定銑刀后刀面最大磨損限度為0.8mm，刀具耐用度T＝120min。 ④計算切削速度：根據(jù)銑削速度計算公式（3.1）和查表9.4－8得 υ=Cvd0qvTmapxvafyvawuvZpvkv ＝40×630.71200.25×2.50.3×0.150.25×260.5×100.3×1.0 ≈24.00m/min 根據(jù)轉(zhuǎn)速計算公式（3.2）得 n＝υπd×1000 ＝24.003.14×63×1000 ≈121.30r/min 根據(jù)X53T機床說明書取n=140r/min。根據(jù)式（3.2）得， υ＝πd0n1000 ＝3.14×62×1401000 ≈27.26m/min 根據(jù)進給速度υf計算公式（3.3）得， υf＝fn＝afZn ＝0.15×10×140 ≈210 mm/min 根據(jù)X53T機床說明書取υf＝220mm/min。 根據(jù)式（3.3）,由υf＝220mm/min得 af＝υfZn ＝22010×140 ＝0.16mm/Z 由于0.12mm/Z＜0.16mm/Z＜0.20mm/Z,故選取的進給速度υf可行。 ⑶校驗銑削功率： 根據(jù)圓周銑削力公式（3.5）及表查表9.4－10得 Fz＝CFapxFafyFaωμFd0qFnωFkFz ＝294×2.51.0×0.160.65×260.83630.83×1400×1.0 ≈1057.55 根據(jù)銑削功率公式（3.4）得 Pm=Fzυ6×104 ＝1057.55×27.696×104 ≈0.48Kw Pm的值小于機床的銑削功率，故選擇的銑削用量可以在X53T 銑床上使用。 ⑷切削時間的計算： 根據(jù)表9.4－31 銑削切削時間計算公式可知，立銑刀銑兩端開口的槽，一次進給的切削時間計算公式是 tm=lω+l1+l2υf 式（3.7） 式中，tm：切削時間；lω:工件銑削部分長度；l1:切入行程長度；l2:切出行程長度。 由加工工序可知lω＝240mm,由表9.4－31可知 l1＝0.5d+1 式（3.8） ＝0.5×63+1 ≈33 l2＝2 由切削時間計算公式（3.7）可得， tm=240+33+2220 ≈1.25mim b 半精銑 ⑴刀