工藝夾具畢業(yè)設(shè)計-托板加工工藝及典型工序夾具設(shè)計（全套含CAD圖紙）,工藝,夾具,畢業(yè)設(shè)計,加工,典型,工序,設(shè)計,全套,cad,圖紙 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 開 題 報 告 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 指導(dǎo)教師 2014 年 03 月 9 日 課題題目及來源： 題目：托板加工工藝及典型工序夾具設(shè)計 題目來源： 生產(chǎn)實際 課題研究的意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 課題研究的意義： 現(xiàn)代機械制造技術(shù)是一個國家制造業(yè)水平的重要標志,是現(xiàn)代技術(shù)和工業(yè)創(chuàng)新的集成[1],是一個國家工業(yè)的支柱和基礎(chǔ)。各個國家之間科技競爭力的重點是機械制造業(yè),分析機械制造技術(shù)的現(xiàn)狀和特點,可以探究未來機械制造技術(shù)的發(fā)展方向。 夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標。正確地設(shè)計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。 一項優(yōu)秀的夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計，往往可以使生產(chǎn)效率大幅度提高，并使產(chǎn)品的加工質(zhì)量得到極大的穩(wěn)定[2]。尤其是那些外形輪廓結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的，不規(guī)則的拔叉類，桿類工件，幾乎各道工序都離不開專門設(shè)計的高效夾具。目前中等生產(chǎn)規(guī)模的機械加工生產(chǎn)企業(yè)，其夾具的設(shè)計，制造工作量，占新產(chǎn)品工藝準備工作量的50%-80%。生產(chǎn)設(shè)計階段，對夾具的選擇和設(shè)計工作的重視程度，絲毫也不亞于對機床設(shè)備及各類工藝參數(shù)的慎重選擇。夾具的設(shè)計，制造和生產(chǎn)過程中對夾具的正確使用，維護和調(diào)整，對產(chǎn)品的優(yōu)劣起著舉足輕重的作用。 機械制造基礎(chǔ)畢業(yè)設(shè)計是我們學(xué)完了大學(xué)的機械制造基礎(chǔ)課程、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。畢業(yè)設(shè)計對我們未來的工作有著很大的幫助。 國內(nèi)外發(fā)展狀況： 夾具的設(shè)計包括三個步驟：設(shè)備規(guī)劃，夾具規(guī)劃和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計。目前，J.-Y. Jung[3]以及Ferreira等人在進行CAPP方面的研究中對設(shè)備規(guī)劃有詳細論述。計算機輔助家居設(shè)計（CAFD）就夾具方面也做了一些工作；Chou YC Chandru V等人提出的自動夾具定位和夾緊的一種方法；de meter EC提出的利用機械杠桿原理進行定位和夾緊位置選擇的一種算法。目前，關(guān)于工件夾具的自動化配置方面的工作，自動化結(jié)構(gòu)設(shè)計AFCD中很少提及。 Cai等提出了一種指導(dǎo)夾具設(shè)計的方法，此方案是縮小由于工件表面與夾具安裝誤差所帶來的定位誤差。Hockenberger[4]與Demter提出的模式是在工件加工期間工件的靜態(tài)分析，這種方法是一種定性分析并且是在抓緊或夾緊物體的最壞的情況下的偏差，這種情況是由于干涉扭矩。夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展[5]。 高 精 隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達±5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達±5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復(fù)定位精度高達2~5μm。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。 高 效 為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1~2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產(chǎn)效率的作用。 模塊、組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)[6]。利用模塊化設(shè)計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾具的計算機輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設(shè)計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設(shè)計與服務(wù)的通用化、遠程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。通用、經(jīng)濟夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性[7]。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴展性功能強，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟實用才有推廣應(yīng)用的價值[8]。 專家們建議組合夾具行業(yè)加強產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動與國外夾具廠商聯(lián)系，爭取合資與合作，引進技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑[9]。 改革開放以來，隨著中國與世界的接軌，中國不斷的引進了西方先進的加工技術(shù)，而且隨著世界科技的飛速發(fā)展，數(shù)控機床，加工中心，柔性制造單元，柔性制造系統(tǒng)等一系列高端設(shè)備得以廣泛的運用，使得我國的加工精度和加工方法也發(fā)生了革命性的改變。產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，產(chǎn)品需求的多樣化，是制造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)，特別像托板這種不規(guī)則零件就出現(xiàn)了重大問題，現(xiàn)階段托板零件加工還打不到自動化加工，它的工藝好需要人工畫線的方法來保證，而零件的裝夾也是通過人工來完成的，所以現(xiàn)階段我國對托板這種不規(guī)則零件的加工的效率還是比較低的階段。夾具方面人們也從過去傳統(tǒng)的夾具的裝夾，定位，刀具的引導(dǎo)定位為夾具的裝夾和定位，隨著數(shù)字化加工設(shè)備的擴大化，已經(jīng)將夾具的引導(dǎo)刀具功能完全替代，給今后的夾具的快速裝夾與定位提出了更高的要求。 課題研究的內(nèi)容： 通過網(wǎng)絡(luò)、期刊、教材、廠家資料及國內(nèi)外相關(guān)文獻查閱。根據(jù)要求完成對托板加工工藝和夾具設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計。完成設(shè)計圖紙的繪制并進行相關(guān)校核工作，完成設(shè)計說明書的編寫。 加工工藝 1、制訂托板加工工藝規(guī)程，關(guān)鍵是工序的劃分和定位基準的選擇。在設(shè)計開始的過程中，我們必須要認真分析零件圖，了解其托板零件的結(jié)構(gòu)特點和相關(guān)的技術(shù)要求，對托板零件的每一個細節(jié)，都應(yīng)仔細的分析，如托板加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特別是要注意托板零件各孔系自身精度（同托板度、圓度、粗糙度等）和它們的相互位置精度（托板線之間的平行度、垂直度以及托板線與平面之間的平行度、垂直度等要求），托板零件的尺寸是整個零件加工的關(guān)鍵，必須弄清托板零件的每一個尺寸。繪制零件圖是一個重點，同時因為托板零件比較復(fù)雜,所以也是一個難點。我們采用autoCAD軟件繪制零件圖，一方面增加我們對零件的了解認識，另一方面增加我們對autoCAD軟件的熟悉。 工序的劃分 確定加工順序和工序內(nèi)容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段，這項工作與生產(chǎn)綱領(lǐng)有密切關(guān)系，具體可以根據(jù)生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設(shè)備等。生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序次數(shù)；如批量小時可采用在通用機床上工序集中原則，批量大時即可按工序分散原則，組織流水線生產(chǎn)，也可利用高生產(chǎn)率的通用設(shè)備，按工序集中原則組織生產(chǎn)。 2、夾具設(shè)計可能遇到的問題： 工件定位是否正確，定位精度是否滿足要求，工件夾緊牢固是否可靠等等。 工件在夾具中的定位精度，主要與定位基準是否與工序基準重合、定位基準與定位元件的配合狀況等因素有關(guān)，可提高夾具的制造精度，減少配合間隙，就能提高夾具在機床上的定位精度，夾具中出現(xiàn)過定位時，可通過撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重復(fù)自由度的能力，增加過定位元件與定位基準的配合間隙等辦法來解決。 夾緊必須可靠，但夾緊力不可過大，以免工件或夾具產(chǎn)生過大變形。可采用多點夾緊或在工件鋼性薄弱部位安放適當?shù)妮o助支撐。夾具的設(shè)計必須要保證夾具的定位準確和機構(gòu)合理,考慮夾具的定位誤差和安裝誤差。我們將通過對工件與夾具的認真分析,結(jié)合一些夾具的具體設(shè)計事例,查閱相關(guān)的夾具設(shè)計資料,聯(lián)系在工廠看到的一些托板零件加工的夾具來解決這些問題. 上述即為遇到困難的解決措施 3、 本課題擬采用的研究手段（途徑）和可行性分析 根據(jù)不同的研究對象擬采用不同的研究手段（途徑），本課題包括兩方面內(nèi)容： 托板加工工藝的設(shè)計和夾具設(shè)計 制定工藝規(guī)程的研究途徑和可行性分析 毛坯的選擇： 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和零件結(jié)構(gòu)選擇毛坯，毛坯的類型一般在零件圖上已有規(guī)定。對于鑄件和鍛件應(yīng)了解其分模面、澆口、冒口位置和拔模率，以便在選擇定位基準和計算加工余量時有所考慮。如果毛坯是棒料或型材，則按其標準確定尺寸規(guī)格，并決定每批加工件數(shù)。 毛坯的種類和其質(zhì)量對機械加工的質(zhì)量有密切的關(guān)系。同時對提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約材料、降低成本有很大的影響。擬訂工藝路線： 表示零件的加工順序及加工方法，分出工序，安裝或工位及工步等。并選擇各工序所使用的機床型號、刀具、夾具及量具等。擬訂工藝路線從實際出發(fā)，理論聯(lián)系實際和工人結(jié)合起來。常常需要提出幾個方案，進行分析比較后再確定。 計算切削用量、加工余量及工時定額： 查閱《切削用量手冊》等資料并進行計算確定。目前，對單件小批量生產(chǎn)不規(guī)定切削用量，而是由操作工人根據(jù)經(jīng)驗自行選定，但對于自動線和流水線，為保證生產(chǎn)的節(jié)拍，必須規(guī)定切削用量，并不能隨意改變。計算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工質(zhì)量以保證最終加工質(zhì)量。工時定額一般按各工廠的實際經(jīng)驗積累起來的統(tǒng)計資料來估算。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，工藝的改進，新工藝，新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，工時定額應(yīng)進行相應(yīng)的修改。 對機械加工工藝規(guī)程基本要求可歸結(jié)為質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。雖然有時互相矛盾，但只要把它們處理好，就會成為一個統(tǒng)一體。在三個要求中，質(zhì)量是首要的。質(zhì)量表現(xiàn)在機械產(chǎn)品的各項技術(shù)性能指標，質(zhì)量不能保證，根本談不上數(shù)量；質(zhì)量和生產(chǎn)率之間是密切聯(lián)系的，在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)該不斷地最大限度地提高生產(chǎn)率，滿足生產(chǎn)量的要求。如果兩者矛盾，則生產(chǎn)率要服從于質(zhì)量，應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下解決生產(chǎn)率問題。在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能的節(jié)約耗費，減少投資，降低制造成本，這就是經(jīng)濟性。 因此，托板的工藝規(guī)程研究途徑應(yīng)該體現(xiàn)質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的統(tǒng)一，達到經(jīng)濟合理及可行的最優(yōu)方案。 夾具設(shè)計的研究途徑和可行性分析 托板、銑、鉆等工序使用的專用夾具，此類夾具的特點是針對性強、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便、生產(chǎn)率高。 夾具設(shè)計最關(guān)鍵是要求對工件定位正確，且滿足定位精度要求。為了解決此問題，首先得了解影響定位精度的因素。然后采取措施解決具體的問題。如定位基準與定位元件的配合狀況和影響定位精度，那么可以提高夾具的制造精度，減小配合間隙就能提高夾具在機床上的定位精度。 除此之外，選擇夾具的類型與結(jié)構(gòu)型式必須與零件生產(chǎn)批量大小相適應(yīng)，夾具結(jié)構(gòu)與零部件應(yīng)具有足夠的剛度和強度，從而保證夾具操作方便、夾緊可靠、使用安全、并有合理的裝卸空間。 課題研究的主要方法： （1） 搜集資料，了解并掌握托板加工工藝結(jié)構(gòu)和工作原理。 （2） 確定設(shè)計大體思路，撰寫開題報告，要求完成具體的設(shè)計內(nèi)容及計算。 （3） 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，熟悉相關(guān)軟件AutoCAD，確定設(shè)計方法及設(shè)計要點。按要求完成完整的設(shè)計計劃及預(yù)期達到的結(jié)果，進行相關(guān)設(shè)計及計算。 （4） 對所設(shè)計夾具設(shè)計相關(guān)校核，準備相關(guān)資料。 （5） 對設(shè)計說明書初稿進行相關(guān)格式修改，對設(shè)計圖紙并進行修改。 研究過程中的主要問題和解決的方法： 1、研究內(nèi)容 (1)查閱文獻資料，詳細研究零件圖，了解零件的結(jié)構(gòu)。 (2)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)選取毛坯的種類和制造方法毛坯余量的選擇。 (3)制定工藝規(guī)程和可行性分析。 (4)選擇粗精基準，計算和選擇金屬切削機床的技術(shù)參數(shù)。 (5)根據(jù)托板的結(jié)構(gòu)設(shè)計工序過程中的專用夾具。 2、本課題可能遇到的問題及其研究方法 （1）在剛開始的時候工序的劃分以及定位基準會比較難選擇，所以就在過程中腰認真分析零件圖，了解托板的結(jié)構(gòu)特點及相關(guān)的技術(shù)要求而加工工序要根據(jù)生產(chǎn)類型，零件的結(jié)構(gòu)來認真分析。 （2）在夾具設(shè)計的時候也可能遇到問題，比如工件的定位是否正確，定位精度是否滿足要求等等，所以要調(diào)查現(xiàn)階段國內(nèi)外比較先進的托板結(jié)構(gòu)，從整體上把握設(shè)計的方向，了解托板的加工工藝規(guī)程及夾具的設(shè)計原理。 （3）通過大量的資料，研究零件的結(jié)構(gòu)，選擇合適的加工方法，及選擇合理的基準和工序安排。 （4）熟悉夾具的結(jié)構(gòu)選擇合理的機床及裝夾設(shè)備，確定加工余量和工序，進行精細的準確的尺寸計算，和時間的估算。 3、課題預(yù)期結(jié)果 （1）了解了托板的作用，完成對零件的結(jié)構(gòu)分析，并制作出合理的夾具及裝夾方案 （2）在保證經(jīng)濟和尺寸精度的要求下制定出合理的加工方法及加工工序。 （3）在老師的要求下及自己的計劃內(nèi)完成各項任務(wù)。 4、完成課題所需的工作條件 在前期得做好各項準備，要查閱大量的文獻了解托板的結(jié)構(gòu)，并在CAD，上畫出這個零件，認真去了解他的結(jié)構(gòu)，這當中就需要一些工具書比如機械加工工藝手冊，夾具設(shè)計圖冊，刀具設(shè)計手冊以及有關(guān)教材及參考資料，最后如果有需要還可以選擇去工廠調(diào)研，以上條件具備完成本課題所需的工作條件。 課題研究所需的參考文獻： [1]孟少農(nóng)主編.機械加工工藝手冊.機械工業(yè)出版社，1991,169–182. 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In general, the plane guarantee processing precision than that of holes machining precision easy. Therefore, this design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of holes to ensure machining accuracy. Datum selection box input shaft and the output shaft of the supporting hole as a rough benchmark, with top with two holes as a precision technology reference. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane, and then the top plane and the supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual processes are made of the top plane and technological hole location hole and plane processing. Supported hole processing using the method of coordinate boring. The whole process of processing machine combinations were selected. Selection of special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, institutions can not be locked, so the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements. Key words: box type parts process; fixture; 目 錄 摘 要 II Abstract III 第1章 緒論 1 1.1 機械加工工藝概述 1 1.2機械加工工藝流程 1 1.3夾具概述 2 1.4機床夾具的功能 2 1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 3 1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀 3 1.5.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 3 第2章 加工工藝規(guī)程設(shè)計 5 2.1 零件的分析 5 2.1.1 零件的作用 5 2.1.2 零件的工藝分析 5 2.2 托板加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 5 2.2.1 孔和平面的加工順序 5 2.2.2 孔系加工方案選擇 6 2.3 托板加工定位基準的選擇 6 2.3.1 粗基準的選擇 6 2.3.2 精基準的選擇 7 2.4 托板加工主要工序安排 7 2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 2.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 10 2.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 19 4 托板銑端面夾具設(shè)計 24 4.1 指出存在的問題 24 4.2 夾具設(shè)計 24 4.2.1夾具體設(shè)計 24 4.2.2 定位基準的選擇 25 4.2.3 定位方案和元件設(shè)計 25 4.2.4 定位誤差的計算 25 4.2.5 夾緊力計算 26 4.2.6 夾緊機構(gòu)的設(shè)計 28 4.2.7 定向鍵與對刀裝置設(shè)計 29 4.2.8確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 31 4.2.9 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 32 總結(jié) 34 參 考 文 獻 35 致謝 36 34 第1章 緒論 1.1 機械加工工藝概述 機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據(jù)。 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。 機械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。 技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣。 總的來說，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個步驟的詳細參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。 1.2機械加工工藝流程 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。 制訂工藝規(guī)程的步驟 1) 計算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。 2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對零件進行工藝分析。 3) 選擇毛坯。 4) 擬訂工藝路線。 5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。 6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。 7) 確定切削用量及工時定額。 8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法。 9) 填寫工藝文件。 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內(nèi)容進行調(diào)整，以提高經(jīng)濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進，新材料、先進設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。 1.3夾具概述 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。 在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，幫機床夾具設(shè)計在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準備中占有極其重要的地位。機床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工作。 “工欲善其事，必先利其器?！? 工具是人類文明進步的標志。自20世紀末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 1.4機床夾具的功能 在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。 1．機床夾具的主要功能 機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。 （1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。 （2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 2．機床夾具的特殊功能 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導(dǎo)向。 （1）對刀 調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。 （2）導(dǎo)向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進行鉆削。導(dǎo)向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導(dǎo)向功能。 1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀 國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工作品種已占工件種類總數(shù)的85%左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為15%左右。特別是近年來，數(shù)控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術(shù)（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術(shù)的應(yīng)用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本。 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。 3）適用于精密加工的高精度機床夾具。 4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具。 5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產(chǎn)率。 6）提高機床夾具的標準化程度。 1.5.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化四個方面。 精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內(nèi)；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達0.2～0.5μm。 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗）轉(zhuǎn)速為2600r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。 柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、拼裝、組合等方式，以適應(yīng)可變因素的能力。可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機床夾具等。在較長時間內(nèi)，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。 標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。在制訂典型夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結(jié)構(gòu)。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標準化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 第2章 加工工藝規(guī)程設(shè)計 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 題目給出的零件是-托板。-托板的主要作用是支承各傳動軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并保證部件與發(fā)動機正確安裝。因此-托板零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。 2.1.2 零件的工藝分析 由-托板零件圖可知。-托板是一個殼體零件，它的外表面上有五個平面需要進行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列螺紋孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下： （1）以底面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：底面的銑削加工；其中底面有表面粗糙度要求為， （2）以支承孔為主要加工表面的加工面。 （3）以吊耳為主要加工平面的加工面。 2.2 托板加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 由以上分析可知。該-托板零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于-托板來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。 由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。 2.2.1 孔和平面的加工順序 -托板類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工-托板上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。-托板的加工自然應(yīng)遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護刀具。 -托板零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開的原則，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孔系加工精度。 2.2.2 孔系加工方案選擇 -托板孔系加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價格最底的機床。 根據(jù)-托板零件圖所示的-托板的精度要求和生產(chǎn)率要求，當前應(yīng)選用在組合機床上用鏜模法鏜孔較為適宜。 （1）用鏜模法鏜孔 在大批量生產(chǎn)中，-托板孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設(shè)計制造的。當鏜刀桿通過鏜套的引導(dǎo)進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關(guān)鍵孔系的精度。 采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時加工。所以生產(chǎn)效率很高。但鏜模結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。 （2）用坐標法鏜孔 在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且要求能夠?qū)崿F(xiàn)大批量、多品種以及產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長，不大能適應(yīng)這種要求，而坐標法鏜孔卻能適應(yīng)這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時，鏜模板的加工也需要采用坐標法鏜孔。 用坐標法鏜孔，需要將-托板孔系尺寸及公差換算成直角坐標系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標系中作精密運動的機床進行鏜孔。 2.3 托板加工定位基準的選擇 2.3.1 粗基準的選擇 粗基準選擇應(yīng)當滿足以下要求： （1）保證各重要支承孔的加工余量均勻； （2）保證裝入-托板的零件與箱壁有一定的間隙。 為了滿足上述要求，應(yīng)選擇的主要支承孔作為主要基準。即以-托板的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。 2.3.2 精基準的選擇 從保證-托板孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應(yīng)能保證-托板在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從-托板零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是-托板的裝配基準，但因為它與-托板的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計方面都有一定的困難，所以不予采用。 2.4 托板加工主要工序安排 對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。-托板加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到-托板加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，頂面上的螺孔也應(yīng)在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。 后續(xù)工序安排應(yīng)當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應(yīng)該在粗加工階段完成。對于-托板，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應(yīng)先精加工平面再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。 根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將-托板加工工藝路線確定如下： 工藝路線一： 10 鑄造 鑄造 20 時效 時效處理 30 粗銑 粗銑170X350底部大端面 40 精銑 精銑170X350底部大端面 50 粗車 粗車￠73端面及外圓臺階 60 精車 精車￠73端面及外圓臺階倒角 70 粗車 粗車￠45內(nèi)孔 80 精車 精車￠45內(nèi)孔及倒角 90 粗銑 粗銑中部耳環(huán)端面 100 精銑 精銑中部耳環(huán)端面 110 粗銑 粗銑上部小耳環(huán)端面 120 精銑 精銑上部小耳環(huán)端面 130 鉆鉸孔 鉆鉸孔￠36H7 140 鉆鉸孔 鉆鉸孔￠25H7 150 粗銑 粗銑底部大端面腰形孔 160 精銑 精銑底部大端面腰形孔 170 鉆孔攻絲 鉆孔攻絲2XM12X1.25 180 鉆孔攻絲 鉆孔攻絲M6 190 檢驗 檢驗 200 入庫 入庫 工藝路線二： 10 鑄造 鑄造 20 時效 時效處理 30 粗銑 粗銑170X350底部大端面 40 精銑 精銑170X350底部大端面 50 粗車 粗車￠73端面及外圓臺階 60 精車 精車￠73端面及外圓臺階倒角 70 粗車 粗車￠45內(nèi)孔 80 精車 精車￠45內(nèi)孔及倒角 90 粗銑 粗銑中部耳環(huán)端面 100 精銑 精銑中部耳環(huán)端面 110 粗銑 粗銑上部小耳環(huán)端面 120 精銑 精銑上部小耳環(huán)端面 130 鉆鉸孔 鉆鉸孔￠36H7 140 鉆鉸孔 鉆鉸孔￠25H7 150 粗銑 粗銑底部大端面腰形孔 160 精銑 精銑底部大端面腰形孔 170 鉆孔攻絲 鉆孔攻絲2XM12X1.25 180 鉆孔攻絲 鉆孔攻絲M6 190 檢驗 檢驗 200 入庫 入庫 以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術(shù)要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題， 方案二把底面的鉆孔工序調(diào)整到后面了，這樣導(dǎo)致銑削加工定位基準不足，特別鏜孔工序。 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片。綜合選擇方案一： 工藝路線一： 10 鑄造 鑄造 20 時效 時效處理 30 粗銑 粗銑170X350底部大端面 40 精銑 精銑170X350底部大端面 50 粗車 粗車￠73端面及外圓臺階 60 精車 精車￠73端面及外圓臺階倒角 70 粗車 粗車￠45內(nèi)孔 80 精車 精車￠45內(nèi)孔及倒角 90 粗銑 粗銑中部耳環(huán)端面 100 精銑 精銑中部耳環(huán)端面 110 粗銑 粗銑上部小耳環(huán)端面 120 精銑 精銑上部小耳環(huán)端面 130 鉆鉸孔 鉆鉸孔￠36H7 140 鉆鉸孔 鉆鉸孔￠25H7 150 粗銑 粗銑底部大端面腰形孔 160 精銑 精銑底部大端面腰形孔 170 鉆孔攻絲 鉆孔攻絲2XM12X1.25 180 鉆孔攻絲 鉆孔攻絲M6 190 檢驗 檢驗 200 入庫 入庫 2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “-托板”零件材料采用灰鑄鐵制造。材料為HT200，硬度HB為170—241，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 （1）底面的加工余量。 根據(jù)工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2.27粗銑平面時厚度偏差取。 精銑：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.59，其余量值規(guī)定為。 （3）頂面孔 毛坯為實心，不沖孔。參照《機械加工工藝手冊》表2.3.71， （4）前后端面加工余量。（計算長度為310） 根據(jù)工藝要求，前后端面分為粗銑、半精銑、半精銑、精銑加工。各工序余量如下： 粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23，其加工余量規(guī)定為，現(xiàn)取。 精銑：參照《機械加工工藝手冊》，其加工余量取為。 鑄件毛坯的基本尺寸為，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3.11，鑄件尺寸公差等級選用CT7。再查表2.3.9可得鑄件尺寸公差為。 毛坯為實心，不沖孔。參照《機械加工工藝手冊》表2.3.71，現(xiàn)確定螺孔加工余量為： （6）前后端面支承孔。 根據(jù)工序要求，前后端面支承孔的加工分為粗鏜、精鏜兩個工序完成，各工序余量如下： （8）側(cè)面螺孔加工余量 毛坯為實心，不沖孔。參照《機械加工工藝手冊》表2.3.71,現(xiàn)確定螺孔加工余量為： 鉆孔： 攻絲： 2.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序30、40：粗、精銑170X350底部大端面 機床：銑床X52K 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)[10] （1）粗銑 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉(zhuǎn)速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： （2）精銑 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉(zhuǎn)速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 本工序機動時間 工序50、60 車￠73端面及外圓臺階 粗車￠73端面及外圓臺階 所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。 ①.確定切削深度 由于單邊余量為，可在一次走刀內(nèi)完成，故 = （3-1） ②.確定進給量 根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4 刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時， 進給量=0.5～1.0 按CA6140機床進給量（表3.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知： =0.7 確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，CA6140機床進給機構(gòu)允許進給力=3530。 根據(jù)表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為： =950=1111.5 （3-2） 由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質(zhì)合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =125 這時實際切削速度為： == （3-5） ⑤.校驗機床功率 切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。 由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時， = 切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 （3-6） 根據(jù)表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為： =3.75，=，==，= 本工序為精車￠73端面及外圓臺階 加工條件為：工件材料為HT200,選用CA6140車床。刀具選擇：采用雙頭刃磨法，后角αo＝120°，45度車刀。 查《切削手冊》 所以，按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇，最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗 校驗成功。 2.刀具磨鈍標準及壽命：　 后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5～0.8mm，壽命。 　 切削速度，查《切削手冊》： 修正系數(shù) 故 查《切削手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為 故實際的切削速度 3.校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。 工序50 車￠45內(nèi)孔及倒角 粗車￠45內(nèi)孔及倒角 所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。 ①.確定切削深度 由于單邊余量為，可在一次走刀內(nèi)完成，故 = （3-1） ②.確定進給量 根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4 刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時， 進給量=0.5～1.0 按CA6140機床進給量（表3.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知： =0.7 確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，CA6140機床進給機構(gòu)允許進給力=3530。 根據(jù)表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為： =950=1111.5 （3-2） 由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質(zhì)合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =125 這時實際切削速度為： == （3-5） ⑤.校驗機床功率 切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。 由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時， = 切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 （3-6） 根據(jù)表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為： =3.75，=，==，= 本工序為精￠45內(nèi)孔及倒角 加工條件為：工件材料為HT200,選用CA6140車床。刀具選擇：采用雙頭刃磨法，后角αo＝120°，45度車刀。 查《切削手冊》 所以，按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇，最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗 校驗成功。 2.刀具磨鈍標準及壽命：　 后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5～0.8mm，壽命。 　 切削速度，查《切削手冊》： 修正系數(shù) 故 查《切削手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為 故實際的切削速度 3.校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。 工序70：銑前后端面 機床：X6132 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù) 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉(zhuǎn)速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工序80：鏜支承孔 機床：鏜床T68 刀具：高速鋼刀具 （1）粗鏜孔 切削深度： 進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66，取 機床主軸轉(zhuǎn)速：，取 實際切削速度： 工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間： 工序90：精鏜孔 機床：鏜床T68 刀具：高速鋼刀具 切削深度： 進給量：根據(jù)切削深度，再參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66。因此確定進給量 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66，取 機床主軸轉(zhuǎn)速：，取 實際切削速度： 工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 切削深度：機動時： 工序60：鉆孔攻絲M6 機床：組合鉆床Z525 刀具：麻花鉆 切削深度： 進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取 機床主軸轉(zhuǎn)速：，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 機床：組合攻絲機 刀具：釩鋼機動絲錐 （1）、M8螺孔攻絲 進給量：由于其螺距,因此進給量 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.105，取 機床主軸轉(zhuǎn)速：，取 絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： （盲孔） 機動時間： 2.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，該的年產(chǎn)量為10萬件。一年以240個工作日計算，每天的產(chǎn)量應(yīng)不低于417件。設(shè)每天的產(chǎn)量為420件。再以每天8小時工作時間計算，則每個工件的生產(chǎn)時間應(yīng)不大于1.14min。 參照《機械加工工藝手冊》表2.5.2，機械加工單件（生產(chǎn)類型：中批以上）時間定額的計算公式為： （大量生產(chǎn)時） 因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計算公式為： 其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間） —輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關(guān)工步輔助時間 —布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值 工序1：粗、精銑頂面 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.43，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48， 單間時間定額： 因此應(yīng)布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時， 即能滿足生產(chǎn)要求 工序2：鉆頂面孔 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.41，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.43， 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序3：粗銑兩側(cè)面及凸臺 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48， 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序4：鉆兩側(cè)面孔 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.41，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.43， 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序5：粗銑前后端面 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48， 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序6：半精銑前后端面 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48， 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序9：粗鏜前后端面支承孔 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.37，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.39， 單間時間定額： 因此應(yīng)布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時， 即能滿足生產(chǎn)要求 工序11：精鏜支承孔 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.37，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.39， 單間時間定額： 因此應(yīng)布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時， 即能滿足生產(chǎn)要求 工序12：前后端面螺紋孔攻絲 機動時間： 輔助時間：參照鉆孔輔助時間，取裝卸工件輔助時間為，工步輔助時間為。則 ：參照鉆孔值，取 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序14：精銑前后端面 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48， 單間時間定額： 因此應(yīng)布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時， 即能滿足生產(chǎn)要求 工序15：精銑兩側(cè)面 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48， 單間時間定額： 因此應(yīng)布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時， 即能滿足生產(chǎn)要求 工序17：頂面螺紋孔攻絲 機動時間： 輔助時間：參照鉆孔輔助時間，取裝卸工件輔助時間為，工步輔助時間為。則 ：參照鉆孔值，取 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。 4 -托板銑端面夾具設(shè)計 4.1 指出存在的問題 為了提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。對于-托板銑端面夾具設(shè)計，由于對加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工時，主要考慮如何降低降低生產(chǎn)成本和降低勞動強度。 4.2 夾具設(shè)計 4.2.1夾具體設(shè)計 設(shè)計夾具，首先要仔細分析加工零件的技術(shù)要求，運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計方案；在滿足加工精度的條件下，合理的進行安裝、定位、夾緊；在完成夾具草圖后，進一步考慮零件間的連接關(guān)系和螺釘、螺母、定位銷等的固定方式，設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)個零部件間的相對運動；根據(jù)零件的使用要求，選擇相應(yīng)的材料。 完成鉆床夾具的所有設(shè)計后，用AutoCAD進行二位圖形的繪制，首先畫裝配圖，然后從裝配圖上拆畫零件圖，標注相關(guān)尺寸及技術(shù)要求，最后進行論文撰寫、整理、修改完成該畢業(yè)設(shè)計。 4.2.2 定位基準的選擇 在加工中用作確定工件在夾具中占有正確位置的基準，稱為定位基準。據(jù)《夾具手冊》知定位基準應(yīng)盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準進行加工。該零件以三面定位，滑鞍上的裝配基準為平面，而它們又是滑鞍上其他要素的設(shè)計基準，因此以這些裝配基準平面作為定位基準，避免了基準不重合誤差，有利于提高滑鞍各主要表面的相互位置精度。有零件圖可知,根據(jù)本道工序，選底面和側(cè)面為定位基準。 4.2.3 定位方案和元件設(shè)計 根據(jù)以上零件的結(jié)構(gòu)分析以及定位基準的選擇，可得定位基準為平面，因此可選擇定位元件為支承板,如圖4.1定位支承板所示。 圖4.1 定位支承板 根據(jù)工序圖及對零件的結(jié)構(gòu)的分析，本道工序需限制4個自由度，為了增加定位的可靠行，實際限制了其6個自由度。本夾具采用6點定位原則，用兩個固定的支撐板作為一大平面即D面，限制了工件的兩個旋轉(zhuǎn)自由度和一個移動自由度；用W面作為一小平面，限制了工件的一個旋轉(zhuǎn)自由度和一個移動自由度；用一個底面C來限制了工件上下移動自由度。 4.2.4 定位誤差的計算 ⑴ 定位誤差 ： 其中： ， ， ， ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.2.5 夾緊力計算 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： 安全系數(shù)K可按下式計算有：： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表可得： 所以有： 螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下： 圖4.1受力簡圖 由表得：原動力計算公式 即： 由上述計算易得： 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)。 4.2.6 夾緊機構(gòu)的設(shè)計 采用螺旋直接夾緊或與其他元件組合實現(xiàn)夾緊工件的機構(gòu)，統(tǒng)稱螺旋夾緊機構(gòu)。由于這類夾緊機構(gòu)簡單，夾緊可靠，通用性大，故在機床夾具中得到廣泛運用。它的主要缺點是夾緊和松開工件時比較費力。 本夾具采用移動壓板進行夾緊，同時保證了夾緊可靠和動作迅速的要求。同時，由于移動壓板標準件，可直接購買，降低了夾具的制造成本。 夾緊力的計算 單個螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按下列計算： 式中： W0——單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N）； Q ——原始作用力（N）； L——作用力臂（mm）； ——螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm），其值視螺桿端部的結(jié)構(gòu)形式而定，參見《機床夾具設(shè)計手冊》第三版表1-2-20； ——螺桿端部與工件間的摩擦角（°）； ——螺紋中徑之半（mm）； ——螺旋升角（°），參見《機床夾具設(shè)計手冊》第三版表1-2-21； ——螺旋副的當量摩擦角（°）， 式中為螺旋副的摩擦角（°），β為螺紋牙型半角（°），參見《機床夾具設(shè)計手冊》第三版表1-2-22。 4.2.7 定向鍵與對刀裝置設(shè)計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖4.1 夾具體槽形與螺釘 根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表4.4： 表4.4 定向鍵 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 18 ～0.012 ～0.035 25 12 4 12 4.5 18 +0.019 5 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖4.3所示： 圖4.3 平塞尺 塞尺尺寸參數(shù)如表4.5： 表4.5 塞尺 公稱尺寸H 允差d C 3 ～0.006 0.25 4.2.8確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 夾具體：夾具的定位、引導(dǎo)、夾緊裝置裝在夾具體上，使其成為一體，并能正確的安裝在機床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大最復(fù)雜的基礎(chǔ)件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設(shè)計夾具體時，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑。此外，夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟性以及操作和裝拆的便捷性等，在設(shè)計時也應(yīng)加以考慮。 夾具體設(shè)計的基本要求 （1）應(yīng)有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當?shù)奈恢镁取? 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。 （2）應(yīng)有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設(shè)加強筋。 （3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸