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附件1 用于金屬切削的空冷技術(shù) ---------布賴恩博斯韋爾和蒂拉克 機(jī)械工程學(xué)系，科廷科技大學(xué)， 郵政總局信箱U1987，西澳大利亞珀斯6845 摘要： 空氣冷卻干燥加工都是切割金屬行業(yè)為處理長期運(yùn)行時(shí)為延長刀具壽命，降低機(jī)床故障和盡量減少在刀尖產(chǎn)生的熱量等問題進(jìn)行試驗(yàn)所獲得的可能的解決方案。迄今為止，這個(gè)行業(yè)仍不得不使用大量昂貴的會(huì)造成環(huán)境破壞和健康危害的冷卻劑。如今，干加工引入金屬切削行業(yè)的目的是不懈地努力減少加工費(fèi)用和化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響?，F(xiàn)代加工工具已經(jīng)有能力維持其刀刃在較高溫度下切割，然而即使有了這種改善，切削刃最終也會(huì)損壞。應(yīng)用冷空氣吹入這些現(xiàn)代工具的結(jié)合面也將有助于延長工具壽命，減少切削損失?？諝飧稍锛庸け挥糜诘焦ぞ呓缑嬖谶@篇文章中認(rèn)為有可能替代有害液基冷卻。然而，低對(duì)流散熱率與傳統(tǒng)空冷相關(guān)方法一般是不足以及時(shí)散掉激烈的切割產(chǎn)生的熱量，適當(dāng)?shù)哪軌蛱岣呃鋮s的過程方法，還沒有建立起來。 引言 本研究旨在探討一種被稱作朗克，希爾施渦旋管的，在加工過程中用于冷卻的有效設(shè)備。該?朗克- 希爾施渦旋管的影響是在30年代初，它的發(fā)明引起了很大轟動(dòng)，因?yàn)樗砻?，通過壓縮空氣一管有可能產(chǎn)生熱冷空氣。起初 人們很難相信，這種裝置可以產(chǎn)生熱空氣和冷空氣并且達(dá)到有用的流量。渦旋管一個(gè)沒有移動(dòng)部件，簡單的裝置同時(shí)生產(chǎn)冷，熱空氣流。但是，到目前為止，很少有確定利用冷卻工具渦流管的效率的研究。因此，為確定在刀刃上的熱效率轉(zhuǎn)移過程的一系列實(shí)驗(yàn)調(diào)查已經(jīng)開始進(jìn)行了。這些試驗(yàn)將確定最合適的參數(shù)使用，如冷和熱空氣的質(zhì)量流量，冷熱管直徑、長度，和可實(shí)現(xiàn)的冷空氣最低氣溫。風(fēng)冷從未被制造業(yè)采用是由于這樣一個(gè)事實(shí)，多年來，傳統(tǒng)的切削液已被證明是在機(jī)械加工冷卻過程中有效的方法。這項(xiàng)研究結(jié)果將證明，在很多加工設(shè)備中，空氣冷卻都可以取代傳統(tǒng)的切削液，不會(huì)減少刀具壽命或也不會(huì)造成工作質(zhì)量的下降或是影響工件表面的完成。 給工件表面提供冷空氣的朗克，希爾施渦旋管的使用說明表明提高空冷性能的重要。刀具結(jié)合界面的溫度記錄清楚地表明，刀刃的溫度有顯著的減少。用顯微鏡觀察可發(fā)現(xiàn)，這種溫度減緩降低了機(jī)械齒面的磨損。因此，當(dāng)?shù)睹嬗蔑L(fēng)冷時(shí)，監(jiān)測(cè)后刀面磨損的發(fā)展情況，顯示著被延長了的刀具壽命。 該?朗克，希爾施渦管[1]是一個(gè)了不起的設(shè)備，它能夠同時(shí)獨(dú)立為兩個(gè)不同的氣流，一股比進(jìn)來的空氣熱和另一股比進(jìn)來的空氣冷，其間沒有任何移動(dòng)部分參與。該設(shè)備分離產(chǎn)生的冷空氣和熱空氣穿過渦流管時(shí)的溫度是尚未完全清楚。這是一個(gè)被稱為麥克斯韋妖怪，一個(gè)幻想不經(jīng)任何工作就能分離熱量的裝置。這種渦管基本上包括三個(gè)管和一個(gè)使壓縮空氣在冷管處的溫度較低的供應(yīng)裝置。 ?朗克[2]試圖利用這種無運(yùn)動(dòng)部件就能產(chǎn)生熱空氣和冷空氣的奇怪設(shè)備的商業(yè)潛力。不幸的是，這家合資公司失敗了，渦流管也因此變得無人問津。該裝置把冷傳到熱所依據(jù)的能量轉(zhuǎn)移原理仍然很難理解。然而，對(duì)于這個(gè)基本物理現(xiàn)象有一場辯論，盡管大多數(shù)研究者認(rèn)為該設(shè)備是基于互動(dòng)動(dòng)蕩，可是由壓縮和剪切的工作過程，卻表現(xiàn)出浦大衛(wèi)的戴斯勒和[3]分析。 最近，研究分為兩類。 第一 類稱為外部研究關(guān)注與該管的性能。它是發(fā)現(xiàn) Gulyaev [4]，該比例最低的長度管的直徑是13。其他的研究建議40比50為最佳運(yùn)作。至于隔膜，最適尺寸是2:3的比例膜片直徑管的直徑。 渦流管由三個(gè)重要部分組成，空氣進(jìn)入到旋渦發(fā)電機(jī)（這增加了空氣的速度）的中間部分，冷軋管，熱管，如圖1所示。 通常熱管是約350毫米長，并在底部有一個(gè)錐形閥控制流出的熱空氣量。 渦流發(fā)生器的右側(cè)是冷軋管出口。渦流發(fā)生器和冷軋管之間有個(gè)中心帶有可以很容易改變大小的孔的隔膜，。帶有可大可小孔的隔膜還可以增加或減少在寒冷的出口所得的溫度?？紤]到上述渦管，壓縮空氣以聲波速度供應(yīng)到圓形管，并產(chǎn)生一個(gè)每分鐘1萬轉(zhuǎn)氣旋（渦流）。空氣是被迫自旋進(jìn)入中心，在那里它然后沿著熱管當(dāng)前最不抵抗氣流的道路逃離。 旋轉(zhuǎn)的空氣，因?yàn)樗^續(xù)沿管前行，直到它達(dá)到了錐形閥的地方變成了旋轉(zhuǎn)的空氣柱（渦部分內(nèi)部本身）。較慢的內(nèi)空氣柱的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的空氣放棄了它的熱量，讓其更快的旋轉(zhuǎn)到空氣柱外。 寒冷的空氣撞倒正奉命出的渦流發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)空氣并且冷端的熱空氣耗盡流出的渦流管的另一端。調(diào)整錐形閥將內(nèi)置悶熱的空氣排出可以改變這兩個(gè)溫度，空氣流低至-55 ° C的由圖所示。 渦流理論 目前沒有人能確切地解釋為什么渦管會(huì)如此運(yùn)作：這個(gè)過程本身正如萊溫和Bejan [6]所述的那么簡單。切向進(jìn)氣噴嘴對(duì)渦流發(fā)生器，因此可以提供一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流旋渦。后來，有一徑向溫度梯度由管芯到管外壁增加。這是主要是因?yàn)榭諝獾膲嚎s勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，由于附近空氣中的外切向力矩進(jìn)口形成的強(qiáng)迫渦。因此，高速旋轉(zhuǎn)內(nèi)流管，遠(yuǎn)離墻壁產(chǎn)生。渦旋內(nèi)的熱管現(xiàn)有的空氣，通常與大氣溫度相等，當(dāng)旋轉(zhuǎn)氣流的渦管流進(jìn)它就擴(kuò)大了，但其溫度下降到比環(huán)境溫度低。兩氣溫的區(qū)別將導(dǎo)致溫度梯度沿管生產(chǎn)比周圍空氣的核心更冷的空氣。因此，中央空氣分子將失去熱將到達(dá)外部區(qū)域，如圖所示3。 值得注意的是，該系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)由于對(duì)管內(nèi)氣流的性質(zhì)，因此將無法達(dá)到平衡。因此，周邊的空氣有較高的動(dòng)能（溫度超過內(nèi)空氣（冷））。 一個(gè)主要的壓力梯度由于在徑向方向被迫渦將提供一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)的向心力，因此這將導(dǎo)致高壓的在管壁上，并低壓在中心處。當(dāng)空氣進(jìn)入到周邊地區(qū)（A），隨著它的膨脹，由于它的擴(kuò)張外部空氣得以冷卻。因此，內(nèi)核的空氣（B）會(huì)得到溫暖，因?yàn)樗怯蓧嚎s周邊膨脹的空氣。然后轉(zhuǎn)熱從內(nèi)核（B）到外核心（A）。由于內(nèi)部空氣被壓縮，自然會(huì)嘗試推著向周邊膨脹。因此，處理外核的空氣，然后加熱，由于膨脹和壓力的不同，這會(huì)導(dǎo)致對(duì)工作要做周圍的空氣得到不同結(jié)果收縮的空氣。因此，熱量轉(zhuǎn)移徑向向外圖所示4。當(dāng)空氣繼續(xù)沿管旋進(jìn)產(chǎn)生的更多的分離能量將發(fā)生軸向?qū)α?，而使空氣向熱端移?dòng)。在這個(gè)進(jìn)程中，將熱量從核心轉(zhuǎn)的空氣移到外部空氣。 隨著氣流到達(dá)最熱時(shí)，一小部分的空氣將通過位于熱端的錐形閥門排出，依靠臨近中心的不良?jí)毫μ荻?，剩下的空氣將在冷端旋轉(zhuǎn)，如圖所示5。 其余部分的溫暖的空氣保持垂直流動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方向要么是沿管道順時(shí)針要么是逆時(shí)針。 此外，這種氣流 在管內(nèi)核心的空氣產(chǎn)生的氣流的壓力也較低。如果兩空氣流的角速度保持，這意味著任何兩個(gè)取自圖 4的粒子：示意圖陣地周邊和內(nèi)部核心空氣 圖5：在渦管氣流模式圖無論是空氣流將采取同樣的時(shí)間才能完成圍繞管周長一次循環(huán)。從角動(dòng)量守恒原理，它似乎是在內(nèi)核分子角速度將增加，見EQ： 公式表明，在內(nèi)部的核心中，RA的值（徑向距離測(cè)量中心在管中特別關(guān)注分子）很小，應(yīng)該有一個(gè)相應(yīng)的增加分子的角速度，以便讓總的角動(dòng)量守恒系統(tǒng)。此假設(shè)是微不足道，在管道內(nèi)兩任何空氣分子的質(zhì)量差異。然而，某一角速度在內(nèi)部核心分子保持不變。這也就是說，在渦流管內(nèi)的核心，角動(dòng)量實(shí)際上已經(jīng)失去了。由于熱量轉(zhuǎn)移到外的核心，對(duì)內(nèi)核的角動(dòng)量不保留或有更具體的跌幅，這將導(dǎo)致核心能量從內(nèi)到外轉(zhuǎn)移。 內(nèi)核的熱能損失事外核心范圍內(nèi)的空氣分子升溫。因此，外核變熱和內(nèi)核變涼。 當(dāng)達(dá)到熱極限，通過熱錐形閥和管壁（熱插座）之間的小開口將周圍的空氣逸出。不過，中央的空氣較冷，是由錐形閥軸偏轉(zhuǎn)，并繼續(xù)對(duì)從熱端流向冷管。只有最里面的空氣分子通過隔膜和從收集冷空氣的出口溢出。因此，空氣分子被分為冷流和熱流通過渦流管的冷熱兩端。 該圖 6很好的繪出了渦流管。重要的是要注意，特別是在熱端管發(fā)生分離。該錐形主軸（錐形閥），的目的是將一個(gè)寒冷的空氣逆流到管軸向地區(qū)。該隔膜（孔另一方面）是用來擋周圍的空氣，使中央流會(huì)通過冷端溢出。渦管部件的缺少可能會(huì)造成這種錯(cuò)誤的假設(shè)，這種現(xiàn)象是違反熱力學(xué)規(guī)律的。 事實(shí)上，如果沒有在室溫下做任何工作，空氣流可以分為兩個(gè)不同的蒸汽，這一冷一熱劃分工作，似乎違背了熱力學(xué)第二定律。不過，關(guān)鍵是要提的是，盡管有這個(gè)誤導(dǎo)的觀念，可是物理保持不變。雖然，該渦管物理學(xué)是復(fù)雜的，但作為熱力學(xué)的基本原理研究，可以幫助加深對(duì)渦流管內(nèi)發(fā)生了什么進(jìn)行更深入的了解。 熱力學(xué)第一定律是關(guān)于節(jié)約能源。根據(jù)這項(xiàng)規(guī)律，在系統(tǒng)之間的反應(yīng)，它的環(huán)境，能源可以使從周圍接收到該系統(tǒng)與從系統(tǒng)中傳給周圍的能量值相等。這種能量可以由兩個(gè)不同狀態(tài)顯現(xiàn)：熱和功。因此，對(duì)于每一個(gè)具體的控制體積熱力學(xué)系統(tǒng)：圖7：一渦管控制體積示意圖 制冷實(shí)際情況對(duì)于確定該冷卻裝置的性能系數(shù)是如此的重要。 因此，確定性能系數(shù)的旋渦管和比較與傳統(tǒng)制冷性能系數(shù)在使用它來確定它的效率，似乎合乎邏輯。渦流管可以用作制冷設(shè)備在寒冷的管壁是用來降低溫度或作為加熱裝置，當(dāng)熱管墻是用來增加外殼溫度。應(yīng)該指出的是，對(duì)面是什么通常在熱力學(xué)看，在這種情況下渦管是一個(gè)開放的控制儲(chǔ)存裝置。如果系統(tǒng)認(rèn)為是穩(wěn)定的狀態(tài)，然后從第一定律熱力學(xué)： 其中，DH_是系統(tǒng)焓的變化和平行的演算法之間的系統(tǒng)及其周圍環(huán)境的熱量交換。 讓我們假定平行的演算法近似為零，即使冷軋管上可能有霜凍，熱管是很溫暖。如果是這種情況則： 在那里，_Hc是冷流焓變化和_HH是熱焓變流。假設(shè)為理想氣體，總焓變的空氣可以寫為： 其中，mc，在冷管的質(zhì)量流量，氫是熱管的質(zhì)量流量，Tc是冷空氣的溫度，Ti是進(jìn)風(fēng)溫度，Th是熱空氣的溫度和Cp為空氣比熱在不斷的壓力和承擔(dān)可逆的絕熱過程。通過應(yīng)用熱力學(xué)第二定律上述： 其中，_S是總熵變，q是傳熱和T為絕對(duì)溫度。 在實(shí)際的穩(wěn)態(tài)控制體積熵的變化是：熵變化的實(shí)際控制數(shù)量， 穩(wěn)定狀態(tài)是： 其中，_Sc和_Sh是從入口到出口的熵變的部分進(jìn)入寒冷的空氣管留下了，一部分是進(jìn)入熱管。 對(duì)于理想氣體（空氣）比熱，熵變化可以 在那里我的下標(biāo)，C和H分別進(jìn)流，冷流和熱流，R是理想氣體（空氣）保持不變。 自冷（或熱外觀）的影響時(shí)無運(yùn)動(dòng)部件將嘗試管壁考慮為冰箱（或競爭此設(shè)備熱泵），估計(jì)其系數(shù)性能（COP）是有效的。圍繞冷卻效果可以通過放置一個(gè)寒冷的管外殼，性能系數(shù)，可計(jì)算方法是： 冷流通過冷管壁像熱（換熱器）由一些喜歡在一冷箱源（冰箱）和W在本案中是工作壓縮完成從大氣壓力和空氣溫度對(duì)管的入口條件。 其中，T2是壓縮機(jī)出口溫度和T1是壓縮機(jī)進(jìn)氣溫度（可逆的，多方過程;空氣量：N = 1.4）。如果我們考慮一個(gè)完整的系統(tǒng)，P1和T1的是大氣壓力和溫度， P2和T2的是壓縮機(jī)出口條件， 空氣被壓縮后，它在保持在高壓狀態(tài)，在當(dāng)時(shí)它冷卻大氣溫度，使音速噴嘴的入口溫度T1，相當(dāng)于T1的溫度： 方程（23）可從T2的計(jì)算式。 （24）這是一個(gè)理想的工作值，它比所需的驅(qū)動(dòng)器的實(shí)際工作較少于壓縮機(jī)。通過考慮上述方程和使用的EQ（21），對(duì)渦流管性能系數(shù)可以決定的。 實(shí)驗(yàn)分析渦管設(shè)計(jì)為了幫助比較的渦管數(shù)參數(shù)是非常有用的使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為冷這是可以對(duì)比以上的渦管范圍測(cè)試。此參數(shù)是簡單的空氣質(zhì)量流量比率在管冷端進(jìn)口處的壓縮空氣的平均流速，。重要的是要注意氣團(tuán)在管熱端流率各不相同，從它的最高值（即等于質(zhì)量流量的壓縮空氣）到最低值（這是等于零），并顯示在橫向軸的圖表。在冷端質(zhì)量流量等于質(zhì)量差的進(jìn)氣流量和質(zhì)量流量率的冷端。因此，通過改變質(zhì)量在熱端流率，有效地控制你在制冷結(jié)束時(shí)，其最低流量的大規(guī)模最大的價(jià)值。 其中： mc =空氣質(zhì)量在冷端流率 mh=空氣質(zhì)量流率在熱端 mh=壓縮空氣的質(zhì)量流率在進(jìn) 寒冷空氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為輸入壓縮空氣通過冷端釋放管的百分比。一般來說，稍稍寒冷的空氣被釋放后，就會(huì)變得更寒冷。調(diào)節(jié)控制閥旋鈕將改變不同寒冷度的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。將給予質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的寒冷更大的氣流，但并沒有給盡可能低的溫度。高質(zhì)量分?jǐn)?shù)寒氣流與冷溫度組合，產(chǎn)生最大低溫冷藏能力。另一方面低質(zhì)量分?jǐn)?shù)氣流是指一股出來時(shí)體積較小且非常冷的空氣?？傊?，較少的空氣被釋放，空氣變得更冷。在最冷的那頭，速度對(duì)溫度下降的影響很有效，因?yàn)槿绻a(chǎn)生最低氣溫的速度是已知的，那么，壓縮空氣的壓力和冷噴嘴直徑可以達(dá)到最優(yōu)化。噴嘴直徑的減少也將迫使空氣向熱端流動(dòng)，并會(huì)導(dǎo)致對(duì)渦管效率的提高有一定影響。 估計(jì)的性能系數(shù)可以用來給出了該冷卻系統(tǒng)的制冷性能，這是一個(gè)能夠確定渦流管的性能。 這對(duì)渦流管性能系數(shù)計(jì)算用到公式（21），并發(fā)現(xiàn)了1.38的價(jià)值。與傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)通常約為3.5的值相比，1.38這個(gè)值較低。即使這表明，渦流管是不是空調(diào)系統(tǒng)的理想器件，它仍然合適現(xiàn)場冷卻。對(duì)渦流管顯示設(shè)計(jì)的測(cè)試，寒冷氣流的溫度下降的寒冷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由、是渦流管的一個(gè)功能，如式（27）所示。從這些實(shí)驗(yàn)情況表明，噴嘴使之產(chǎn)生一個(gè)最大降溫如圖?9所示。這已是最小光圈噴嘴直徑（直徑3毫米之間的發(fā)電機(jī)和冷渦管）?？梢詮倪@些測(cè)試得出結(jié)論，冷渦發(fā)生器出口直徑越小，溫度下降越大。 檢查（圖8 - 11B條）顯示的趨勢(shì)，最低氣溫伴隨低的寒質(zhì)量分?jǐn)?shù)發(fā)生。不幸的是，該流量計(jì)沒有測(cè)量接近零的寒冷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的能力。因此，它無法找到確切的最低氣溫出現(xiàn)時(shí)的寒冷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。雖然，從圖就可以假設(shè)這個(gè)值將介于0和0.1。在冷空氣出口產(chǎn)生最大的溫降，同時(shí)在熱空氣出口產(chǎn)生最大的溫升，這個(gè)結(jié)果顯示在用噴嘴 1時(shí)寒冷質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.6和0.7之間，如圖8所示。 此圖形9顯示了不同噴嘴直徑圖的趨勢(shì)，從0都開始增加至最高點(diǎn)，然后有一個(gè)溫度下降趨勢(shì)。這種方式是可以預(yù)見的，因?yàn)樗且阎模涞馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)低，一內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流有很高的比例加入在出口外流動(dòng)的熱空氣，因此，熱氣流的溫度下降。由于錐形閥逐漸打開，一場更高的比例熱空氣逃脫出口，而其余部分則返回混入渦旋空氣中通過冷端回來。這讓熱氣流溫度增加至其最高點(diǎn)以及生成最冷空氣。繼續(xù)打開超出其最佳位置錐形閥可以通過額外的空氣逸出，使熱空氣出口溫度降低。 該熱管的長度對(duì)能源上的渦管分離有重要的影響，可以由（圖10A條，二）證明。例如，通過增加熱管長度，溫度下降的快。這是由于空氣內(nèi)流有更多的時(shí)間將能量轉(zhuǎn)移到外部氣流。但是，對(duì)大于對(duì)360毫米的渦流管進(jìn)行測(cè)試顯示：一旦超出了熱管的最佳長度，溫度下降速度開始下跌。這種溫度的下降減少所造成的能量，使得外熱流量開始讓內(nèi)流升溫，當(dāng)內(nèi)流時(shí)到達(dá)錐形閥，它返回到更冷的溫度冷端。 從圖中可以得出結(jié)論說，所有的長度，最高溫度可以通過增加0.4和0.7之間的寒冷質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行測(cè)試。 另外一個(gè)重要參數(shù)，對(duì)渦流管影響較大的是壓力，因?yàn)樗荆▓D11A條，乙），這表明一般通過增加更大的壓力，您會(huì)獲得一個(gè)溫度下降。薩迪和亞茲迪[7]從他們的研究還發(fā)現(xiàn)，通過增加管長，溫差增大，對(duì)能源的損失減少了。 斯蒂芬[7]在他的實(shí)驗(yàn)得到那些類似的趨勢(shì)，在米= 0.8米= 0.95間得到最高溫升。為此渦管的最高值被發(fā)現(xiàn)是在m= 0.5和m = 0.7間，如圖11 b所示：作者與斯蒂芬的渦管比較這些寒冷分?jǐn)?shù)的測(cè)試，存在幾何上的不同。 風(fēng)冷金屬切削 在刀尖嵌入的熱電偶的位置圖12上顯示，最接近被測(cè)量工具接口由13個(gè)頻道（Ch13熱電偶）。圖13顯示了渦管，產(chǎn)生的冷空氣正在走上工具界面直接在金屬切削試驗(yàn)。這一過程的空氣冷卻性能可以進(jìn)行評(píng)估，確定了此加工條件對(duì)刀具壽命等的影響。如圖14所示的在測(cè)量工具提示之前加工與記錄-5℃的溫度熱電偶2，如通道熱電偶（Ch13）和（Ch15）表示 當(dāng)空氣渦流出口已達(dá)到-30℃左右，加工開始。正如在刀尖溫度升高的現(xiàn)象[9]，該工具上升到了60攝氏度的溫度穩(wěn)定狀態(tài)，如圖15所示。 在最后一點(diǎn)溫度下降時(shí)，表示已停止進(jìn)料，沒有更多的鐵削正在生成。這使冷卻空氣流過該工具時(shí)提供一個(gè)從減少工具的溫度，加快工具更快的散熱，如圖16所示。 在切削實(shí)驗(yàn)的過程中渦流管的霜凝可以清楚地看到確認(rèn)，渦流管是提供極冷的空氣。 空氣冷卻對(duì)刀具壽命的影響 據(jù)了解，所有的磨損機(jī)制都會(huì)減少高溫下刀具壽命[10]。 在寒冷的空氣中，應(yīng)用工具顯示會(huì)避免長時(shí)間在尖端的溫度下使用工具能夠讓刀具有一個(gè)較長的壽命[11]。空氣冷卻系統(tǒng)的效率可以顯示，磨損為干切一1分鐘，7分鐘的加工風(fēng)冷削減之間的比較。圖第17A - D顯示的后刀面磨損下一個(gè)具有63光學(xué)顯微鏡的放大倍率設(shè)定時(shí)間。 后刀面磨損的發(fā)展證明需要更長的時(shí)間，發(fā)展空氣冷卻時(shí)，應(yīng)用到切削區(qū)，如圖17d所示。 經(jīng)過七年的干式加工分鐘前刀面的月牙洼磨損開始發(fā)展，在0.5毫米的側(cè)面，如圖18a所示。干式加工將進(jìn)一步加快這一磨損率。在這個(gè)階段，刀具半徑?jīng)]有顯示出磨損跡象和頂部側(cè)面邊緣沒有明顯的缺口。空氣冷卻工具顯示在頂部前刀面和后刀面磨損沒有明顯的跡象是刀具磨損也大大減少。在干燥和空氣的冷卻表示，該芯片產(chǎn)生的熱量多，正在切削區(qū)慢慢消退。圖19顯示了在干燥和空氣冷卻刀尖試驗(yàn)產(chǎn)生的鐵屑。左側(cè)是干燥刀尖試驗(yàn)和右側(cè)是空氣冷卻產(chǎn)生的鐵屑。 總結(jié) 先前的研究，如劉等人。[12]證明，壓縮空氣沒有像油水乳液或水蒸汽達(dá)到工具的界面，使之良好散熱。然而，結(jié)果得到利用壓縮空氣與渦管結(jié)合表明，這種冷卻工具接口方法是有效的，與傳統(tǒng)的冷卻方法相比,格外好。在圖20中可以看出，此種方法的溫度記錄是60℃，比傳統(tǒng)的濕加工降低40℃，比干加工低了210℃。這些溫度距工具界面1毫米開始測(cè)量，所以其在這個(gè)位置產(chǎn)生的溫度記錄要比工具表面的低一些。但是，必須假定該工具界面以及工具的測(cè)點(diǎn)的溫度將減少。因?yàn)槲覀冎溃毒邏勖湍p機(jī)制之間的關(guān)系將由切削溫度升高顯示出來，所以是檢測(cè)空氣冷卻效率的最便捷的方法就是通過檢測(cè)刀具壽命。該工具的使用在顯微鏡的尖端檢測(cè)證實(shí)，該工具被空氣冷卻時(shí)磨損減少，具有更長的刀具壽命。渦管空氣冷卻系統(tǒng)證明能夠使刀尖有效散熱，，證明空氣冷卻是一個(gè)冷卻刀具尖端的有效方法。因此，干加工進(jìn)行金屬切削時(shí)，空氣冷卻的首選方法應(yīng)納入，因?yàn)樗鼪]有相關(guān)的環(huán)境問題，并延長了刀具壽命。 參考文獻(xiàn) 1. Silverman, M.P., 1993. The Wirbelrohr’s Roar. Cambridge University Press, Chpt 6, pp: 221-240. 2. Ranque, G., 1993. Experiences sur la détente giratore avec productions simulanees d’un echappement d’air chaud et d’um echappement d’air froid. Bull. Soc. France Phys., 1128: (J. Phys. Radium, 4, Ser.7). 3. Dissler, R.G. and M. Permutter, 1960. Analysis of the flow and energy separation in a turbulent vortex. Int. J. Heat Mass Transfer, 1: 173-191. 4. Gulyaev, A., 1966. Vortex tube and the vortex effect, soviet physics. Tech. Phys., 10 (10): 326-331. 5. Hilsch, R., 1947. The use of the expansion of gases in a centrifugal field as cooling process. Rev. Sci. Instrum., 18 (2): 108-1113. 6. Lewins J. and A. Benjan, 1999. Vortex tube optimisation theory. J. Energy, 24: 931-943. 7. Saidi, M.H. and M.R. Allaf Yazdi, 1999. Energy model of a vortex tube system with experimental results. J. Energy, 24: 625-632. 8. Ay, H. and W.J. Yang, 1998. Heat transfer and life of metal cutting tools in turning. 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Ф60 孔及端面加工車床夾具設(shè)計(jì), Ф13.8 和 Ф16 沉孔加工鉆床夾具設(shè)計(jì) 主 要 內(nèi) 容 及 要 求 要求： 在指導(dǎo)老師的幫助下，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，合理安排時(shí)間和進(jìn)度，認(rèn)真地、 有計(jì)劃地按時(shí)完成任務(wù)，培養(yǎng)良好的工作作風(fēng)。工藝規(guī)程設(shè)計(jì)應(yīng)該注意 理論和實(shí)踐的結(jié)合滿足加工質(zhì)量，生產(chǎn)率，經(jīng)濟(jì)性要求，機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 方案應(yīng)該合理。計(jì)算步驟清晰，計(jì)算結(jié)果正確；設(shè)計(jì)制圖符合國家標(biāo)準(zhǔn)； 使用計(jì)算機(jī)繪圖；說明書要求文字通順，語言簡練，圖示清晰。 主要內(nèi)容： （1） 確定生產(chǎn)類型，對(duì)零件進(jìn)行工藝分析。 （2） 選擇毛坯種類及其制造方法，繪制零件—毛坯圖。 （3） 擬定零件的加工工藝過程，選擇各工序的加工設(shè)備和工藝裝備，確定各 工序切削用量，計(jì)算工序的工時(shí)定額。 （4） 填寫工藝文件： 工藝過程卡片，工序卡片。 （5） 設(shè)計(jì)指定工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖。 （6） 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。 任務(wù)內(nèi)容： 設(shè)計(jì)說明書不少于 45 頁，查閱文獻(xiàn) 10 篇以上，翻譯英文資料，譯文數(shù) 量不少于 5000 字，繪制圖紙折合總量不少于兩張半的 A0。 主要技 術(shù)參數(shù) 該零件圖一張，年生產(chǎn)綱領(lǐng) 8000 件，每日一班。 進(jìn) 度 及 完 成 日 期 3 月 8 日—3 月 19 日 ：實(shí)習(xí) 二周 3 月 22 日—3 月 26 日 ：繪制被加工零件圖和毛坯圖 一周 3 月 29 日—4 月 9 日 ：繪制加工工藝路線，編制工藝卡 二周 4 月 12 日—4 月 23 日 ：進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算 二周 4 月 26 日—5 月 14 日 ：設(shè)計(jì)夾具裝配圖 三周 5 月 17 日—5 月 28 日 ：設(shè)計(jì)夾具的零件圖 二周 5 月 31 日—6 月 4 日 ：翻譯英文資料 一周 6 月 7 日—6 月 11 日 ：編制和整理設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 一周 6 月 14 日—6 月 18 日 ：機(jī)動(dòng) 一周 6 月 21 日—6 月 25 日 ：準(zhǔn)備答辯和答辯 一周 教學(xué)院長簽字 指導(dǎo)教師 簽字 教研室主任簽字 日 期 指導(dǎo)教師簽字 日 期 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語 指導(dǎo)教師: 年 月 日 指 定 論 文 評(píng) 閱 人 評(píng) 語 評(píng)閱人: 年 月 日 答 辯 委 員 會(huì) 評(píng) 語 指導(dǎo)教師給定 成績(30%) 評(píng)閱人給定 成績(30%) 答辯成績 （40%） 總 評(píng) 答辯委員會(huì)主席 簽字 評(píng) 定 成 績 I 摘要 調(diào)整臂外殼的加工工藝及專用夾具設(shè)計(jì)，考慮到零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖 擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄造。調(diào)整臂外殼的主要加工面是調(diào)整臂的幾 個(gè)端面、方槽和孔，由于面的加工精度要比孔的加工精度容易保證。因此，采用先面 后孔的原則，以保證加工精度。該設(shè)計(jì)中，應(yīng)先以大端外圓加工出兩端面，再以該基 準(zhǔn)面加工小段端面和相應(yīng)的孔。在其余工序中，均以此孔與端面為定位基準(zhǔn)，加工調(diào) 整臂的孔、槽和一些端面，在整個(gè)加工過程中，用到了車床、銑床和鉆床。為了加工 精確快速，特別設(shè)計(jì)了銑側(cè)面、鏜孔和銑槽的專用夾具，并對(duì)它們的定位都采用了一 面兩銷定位。由于該零件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。因此，夾緊方式都采用手 動(dòng)夾緊，它的夾緊方式簡單，機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)更為方便，滿足夾緊要求。 關(guān)鍵詞： 調(diào)整臂外殼零件，毛坯，加工工序，切削用量，專用夾具，裝夾 II ABSTRACT Adjusting arm housing processing technology and special fixture design， Taking into account the parts in the machine is not running during the hardest hit, spare parts and relatively simple structure, so select the cast. Adjusting arm housing the main processing area is to adjust a few arm end, square slots and openings, due to surface precision machining accuracy than the hole is hard to guarantee. Therefore, using the principles of the hole after the first plane to ensure accuracy. The design should be the first to be processed into both ends of the big end of cylindrical surface, then the base- level face processing in short sections and the corresponding hole. In the remaining processes are positioning this as the base hole and face processing adjustment arm holes, slots, and some face in the whole process, the use of the lathe, milling and drilling. In order to precise and rapid processing, specially designed side milling, boring and milling slot fixture, and their positioning have adopted the two side pin positioning. As the size of the parts is not required clamping force is not big. Therefore, the clamping means are manually clamped, clamping it simple, more convenient for the design of institutions to meet the clamping requirements. Key words: Adjustment arm shell parts, rough, processing technology, a dedicated fixture, positioning, clamping III 目錄 摘要 .................................................................................................................I ABSTRACT .................................................................................................II 目錄 ..............................................................................................................III 第一章 緒論 ................................................................................................1 第二章 概述 ................................................................................................2 2.1 夾具夾緊裝置及夾具體的基本要求 .......................................................................2 2.2 機(jī)床夾具功用 ...........................................................................................................2 2.3 機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用 ...............................................................................3 2.4 機(jī)床夾具組成 ...........................................................................................................4 2.5 機(jī)床夾具的分類 .......................................................................................................5 2.6 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)要求 ...............................................................................................6 2.7 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展發(fā)向 .......................................................................................6 第三章 零件的分析 ....................................................................................8 3.1 零件的作用 ...............................................................................................................8 3.2 零件的工藝分析 .......................................................................................................8 第四章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) ..................................................................................9 4.1 確定毛坯的制造形式 ...............................................................................................9 4.2 基準(zhǔn)的選擇 ...............................................................................................................9 4.3 制定工藝路線 ...........................................................................................................9 4.4 機(jī)械加工余量及毛坯尺寸的確定 .........................................................................11 4.5 確立切削用量及基本工時(shí) .....................................................................................14 第五章 夾具設(shè)計(jì) ........................................................................................32 5.1Φ13.8 孔和 Φ16 沉孔加工鉆床夾具設(shè)計(jì) ................................................................32 5.2 定位基準(zhǔn)的選擇 .....................................................................................................32 5.3 切削力和夾緊力的計(jì)算 .........................................................................................33 5.4 定位誤差分析 .........................................................................................................33 5.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 .................................................................................34 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................35 IV 致謝 ..............................................................................................................36 附件 1 ...........................................................................................................37 附件 2 ...........................................................................................................53 1 第一章 緒論 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)力的發(fā)展，要求機(jī)械工業(yè)不斷提供先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備， 加之市場需求的變化多端，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，多品種、小批量生產(chǎn)的比 例在提高。這樣，傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，很不適應(yīng)新的生產(chǎn)特點(diǎn)。為了適應(yīng)機(jī)械 工業(yè)又好又快發(fā)展的需要，機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)也必須與時(shí)俱進(jìn)，要求企業(yè)的 高級(jí)技能人才能不斷設(shè)計(jì)出構(gòu)思合理、結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確、工藝精良的夾具。所以，在大學(xué)畢 業(yè)之前，選擇簡單的夾具設(shè)計(jì)，希望通過此次設(shè)計(jì)，在過程中希望得到以下訓(xùn)練： （1）運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)， 正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題， 保證零件的加工質(zhì)量。 （2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。通過設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求， 設(shè)計(jì)出高效，省力，經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。 （3）學(xué)會(huì)使用手冊(cè)以及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱，出處， 能夠做到熟練的運(yùn)用。 （4）熟悉零件的工藝制定，和有關(guān)計(jì)算。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完大學(xué)的全部課程之后進(jìn)行的，畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)所學(xué)各課程的深入綜 合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)至關(guān)重要的一 環(huán)。本設(shè)計(jì)就 CA10B 解放牌汽車的前調(diào)整臂的外殼的工藝規(guī)程及其加工過程中的專用 夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于作者的能力有限，設(shè)計(jì)難免存在不足和錯(cuò)誤，懇請(qǐng)各位老師給予 指教，在此致謝！ 2 第二章 概述 在機(jī)床制造企業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械加工、檢驗(yàn)、焊接、熱處理和裝配等冷熱加工工藝， 都使用著大量的夾具，用以安裝對(duì)象，使之占有正確的加工位置。夾具在保證加工質(zhì) 量，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本等方面有著極其明顯的經(jīng)濟(jì)效益。因 此，夾具是企業(yè)生產(chǎn)中的一種重要的工藝裝備。 2.1 夾具夾緊裝置及夾具體的基本要求 為了確保工件的加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，對(duì)夾緊裝置提出“正、牢、簡、快”的 基本要求，如下 1） “正”就是在夾緊過程中應(yīng)保持工件原有的正確定位。 2） “牢”就是夾緊力要可靠、適當(dāng)，既要把工件壓緊夾牢，保證工件不位移、不 抖動(dòng)；又不因?yàn)閵A緊力過大而使工件表面損傷或變形。 3） “簡”就是結(jié)構(gòu)簡單、工藝性能好、容易制造。只有在生產(chǎn)批量較大的時(shí)候， 才考慮相應(yīng)增加夾具夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度和自動(dòng)化程度。 4） “快”就是夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全、迅速、方便、省力。 設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，首先要合理選擇夾緊力的方向，再確定其著力點(diǎn)和大小，并確 定夾緊力的傳遞方式和相應(yīng)的機(jī)構(gòu)，最后選用或設(shè)計(jì)夾緊裝置的具體結(jié)構(gòu)，來保證實(shí) 現(xiàn)上述基本要求。 對(duì)于夾具體的基本要求，如下： 1）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 2）力求結(jié)構(gòu)簡單，裝卸工件方便 3）要有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和實(shí)用性 4）結(jié)構(gòu)尺寸大小適當(dāng)且穩(wěn)定 5）排除切削問題要解決 6）夾具在機(jī)床上安裝要穩(wěn)定、安全 2.2 機(jī)床夾具功用 機(jī)床夾具的主要功能如下： 3 1）保證加工質(zhì)量 使用機(jī)床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件的加工面與 定位面之間以及被加工表面相互之間的位置精度。 2）提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本 使用夾具后可減少劃線、找正等輔助時(shí)間，且容易實(shí)現(xiàn)多件、多工位加工。 3）擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍 在機(jī)床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。 4）減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全 采用專用夾具裝卸工件顯然比不用夾具方便、省力、安全、迅速。 2.3 機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用 在機(jī)床上應(yīng)用夾具裝夾工件時(shí)，其主要功能是使工件定位和夾緊。 1.機(jī)床夾具的主要功能 機(jī)床夾具的主要功能是裝夾工件，使工件裝夾中的定位和夾緊。 1） 、定位 確定工件在夾具中占有正確的位置的過程，定位是通過工件定位基準(zhǔn)而與夾具定 位元件的定位面接觸成配合實(shí)現(xiàn)的，正定位可以保證加工面的尺寸和位置的精度要求。 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(shí)，受到各種力的作用若不將其固定，則工件會(huì)松動(dòng)、脫離，因此夾緊為工件提 高了安全和可靠的加工條件。 2．機(jī)床夾具的特殊功能 機(jī)床夾具的特殊功能主要是對(duì)刀與導(dǎo)向。 1）.對(duì)刀 調(diào)整刀具切削相對(duì)工件或夾具的正確位置如銑床夾具中的對(duì)刀塊，它能迅速地確 定銑刀相對(duì)于夾具的正確位置。 2）.導(dǎo)向 如銑床夾具中的鉆模板與鉆套，能迅速的確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削， 4 導(dǎo)向元件制成模板形成故鉆床夾具常稱為鉆模、鏜床夾具（鏜模）也是具有導(dǎo)向的功 能的。 2.4 機(jī)床夾具組成 一、機(jī)床夾具的基本組成部分 雖然各類機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)有所不同但按主要功能加以分析。機(jī)床夾具的基本組成 部分是定位元件，夾緊裝置和夾具體三個(gè)部分，這也好似夾具體的主要內(nèi)容。 1.定位元件 定位元件是夾具的主要功能元件之一 ，通常當(dāng)工件定位基準(zhǔn)面的形狀確定后， 定位元件的結(jié)構(gòu)也就確定了。 2.夾緊裝置也是夾具的主要元件之一，一般鉸鏈壓板、螺釘、夾緊裝置等。 3.夾具體 通常夾具作為鑄件的結(jié)構(gòu)、鍛件結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座等多種 定位元件，夾緊裝置等分布在夾具體不同的位置上。 二、夾具的其他組成部分 為滿足夾具的其他功能要求，各種夾具好要設(shè)計(jì)其他的元件的裝置。 1.連接元件 根據(jù)機(jī)床的工作特點(diǎn)，夾具在機(jī)床上的安裝。 連接常有的兩種方式：一種是安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，另一種是安裝在機(jī)床主軸上， 連接元件用于確定夾具本身在機(jī)床上的位置。 2.對(duì)刀與導(dǎo)向裝置 對(duì)刀裝置常見在銑床夾具中，用以對(duì)刀塊 調(diào)銑刀對(duì)刀前的位置，對(duì)刀時(shí)，銑刀不能與對(duì)刀塊直接相連，以免碰傷銑刀的切削刃 和對(duì)刀塊工作表面。 導(dǎo)向裝置鉆模板、鉆套、鏜模的鏜模支架。鏜套，它們能確定刀具的位置，并引 導(dǎo)刀具進(jìn)行切削。 3.其他元件和裝置 根據(jù)加工的需要，有些夾具分別采用分度裝夾，例如靠模裝置上下料加工工藝機(jī) 器人等。 5 2.5 機(jī)床夾具的分類 1.按夾具的通用特性分類 這是一種基本的分類方法，主要反應(yīng)夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，故也是 選擇夾具主要依據(jù)。目前，我國常用的夾具有通用夾具、專用夾具和自動(dòng)化生產(chǎn)夾具 等五大類。 1）.通用夾具 通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化，具有一定通用性的夾具、如三爪自定心卡盤、 四爪單動(dòng)卡盤、臺(tái)虎鉗、萬能分度頭、頂尖、中心架、電磁吸盤等。其特點(diǎn)是使用 性強(qiáng)，不需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件，這類夾 具以商品化，且成為機(jī)床附件，采用這種夾具可減少生產(chǎn)周期，減少夾具品種從而 降低生產(chǎn)成本，其缺點(diǎn)是夾具的精度不高，生產(chǎn)效率也較低，且較難裝夾形狀復(fù)雜 的工件，故使用與單件小批量生產(chǎn)中。 2）.專用夾具 專用夾具是針對(duì)一個(gè)工序的要求而專門設(shè)計(jì)和制造夾具，其特點(diǎn)是針對(duì)性極強(qiáng)， 沒有通用性，在產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定批量較大的生產(chǎn)中，常用各種專用夾具，可獲得較長， 隨著現(xiàn)代多品種中小批量的發(fā)展專用夾具在專用性和經(jīng)濟(jì)性等方面已多生許多問題。 3）.可調(diào)夾具 可調(diào)夾具是針對(duì)通用夾具專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的異類新型夾具對(duì)不同類型 和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的個(gè)別定位元件和夾緊元件便可使用。它 一般又稱為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩種，前者的通用范圍比通用夾具更大，后者則 是一種可調(diào)夾具，它按成組原理設(shè)計(jì)并能加工一組相似零件，故在多品種中，中小批 生產(chǎn)中上午有較好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。 4）.組合夾具 組合夾具是一種模塊化的夾具，標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件有較高的精度和耐磨性，可組裝 成各種夾具，夾具用完后元件既可拆除，又可留用組裝新的夾具，由于使用組合夾具 可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，元件能重復(fù)多次使用，并且有可減少專用夾具數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)，因 此、組合夾具在單件中小批多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟(jì)的夾具，組合夾 具也已商品化。 5）.自動(dòng)化生產(chǎn)專用夾具 6 自動(dòng)化生產(chǎn)專用夾具主要分為線夾具和數(shù)控機(jī)床專用夾具兩大類，自動(dòng)線夾具有 兩種：一種是固定完成夾具，一種是隨行夾具，數(shù)控機(jī)床夾具還包括加工中心夾具和 柔性制造系統(tǒng)專用夾具，隨著制造的現(xiàn)代化，在企業(yè)中數(shù)控機(jī)床的夾具比例正在增加， 得以滿足數(shù)控機(jī)床的加工要求，數(shù)控幾傳呼的典型結(jié)構(gòu)是平裝夾具，它是利用標(biāo)準(zhǔn)的 模塊組裝的夾具。 2.按夾具使用的機(jī)床分類 這是專用夾具設(shè)計(jì)使用的分類方法，如車床、銑床、刨床、鉆床、數(shù)控車床等夾 具。設(shè)計(jì)專用夾具時(shí)機(jī)床的類別、組別、型別主要參數(shù)均以確定。它們不同點(diǎn)是機(jī)床 切削成型運(yùn)動(dòng)不同、故夾具與機(jī)床的連接方式不同它們的加工精度要求也各不相同。 2.6 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)夾具時(shí)必須使工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率、勞動(dòng)條件和經(jīng)濟(jì)效益等四方面達(dá) 到辯證的統(tǒng)一。其中能穩(wěn)定地保證加工質(zhì)量是最基本的要求。為了提高生產(chǎn)率，夾具 采用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和機(jī)械傳動(dòng)裝置以及快速高效的夾緊裝置，以縮短輔助時(shí)間，這往往 會(huì)增加夾具的制造成本，但當(dāng)工件的批量增加到一定規(guī)模時(shí)，因?yàn)閱渭墓r(shí)下降所 獲得的經(jīng)濟(jì)效益將得到補(bǔ)償，從而降低工件的制造成本。因此所設(shè)計(jì)的夾具其復(fù)雜程 度和工作效率必須與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，才能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。 但是，任何技術(shù)措施都會(huì)遇到某些特殊情況，故對(duì)以上四方面有時(shí)候也很側(cè)重。 例如對(duì)于位置精度要求很高的工件加工，往往著眼于滿足加工精度要求；對(duì)于精度要 求不高的而生產(chǎn)批量較大的工件，則需要著重考慮提高夾具的工效。 總之，設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)該滿足以下幾個(gè)基本要求： 1）.保證工件的加工精度 即在機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中，夾具在滿足以下三個(gè) 要求：工件在夾具中的定位，夾具在機(jī)床上的位置，刀具的正確位置。 2）.保證工人的造作安全； 3）.達(dá)到加工的造作生產(chǎn)率要求 4）.滿足夾具一定的使用壽命和經(jīng)濟(jì)效應(yīng) 2.7 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展發(fā)向 由于市場需求的變化多端以及機(jī)電產(chǎn)品的競爭日益激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期短， 7 多品種、中小批量生產(chǎn)的比例在提高。為了適應(yīng)現(xiàn)代化機(jī)械工業(yè)向高、精、尖方向發(fā) 展的需要，現(xiàn)代機(jī)床夾具也必須與時(shí)俱進(jìn)，傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作和傳統(tǒng)的夾具結(jié) 構(gòu)已經(jīng)不適應(yīng)新的生產(chǎn)特點(diǎn)，其發(fā)展方向主要表現(xiàn)為“四化” 。 （1）標(biāo)準(zhǔn)化 夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面，在制造典型夾具，結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上， 首先進(jìn)行夾具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近 的夾具元件和不見的形成：舍棄一些功能低劣的結(jié)構(gòu)，通用化方法包括：夾具、部件、 元件、毛坯和材料的通用化夾具的標(biāo)準(zhǔn)化階段是通用化的深入并為工作圖的審查創(chuàng)造 了良好的條件。目前，我國已有夾具零件、部件的國家標(biāo)準(zhǔn)以及通用夾具標(biāo)準(zhǔn)，組合 夾具標(biāo)準(zhǔn)等。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化也是夾具柔性化高效化的基礎(chǔ)，作為發(fā)展趨勢(shì)， ，有利于 夾具的專業(yè)化生產(chǎn)和有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。 （2）可調(diào)化、組合化 夾具的可調(diào)化、組合化即夾具的柔性化，它與機(jī)床的柔性化相似，它是通過調(diào) 組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：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、模塊夾具、數(shù)控夾具等，在較長時(shí)間內(nèi)，夾具的柔性化趨向 將是夾具發(fā)展的主要方向。 （3）精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必也相應(yīng)提高對(duì)其精度要求。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，其分度可達(dá)正負(fù) 0.1，用于精密車削的高 精度三爪卡盤，其定心精度為 5um，又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的 圓度可達(dá) 0.5um。 （4）高效自動(dòng)化 高效化夾具主要用來減少工件加工的機(jī)動(dòng)時(shí)的和輔助時(shí)的，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率， 減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，常見的高效化夾具有：自動(dòng)化夾具、告訴化夾具、具有夾緊動(dòng)力 模塊的夾具等。例如使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，可使工件效率比普通虎鉗提高了 5 倍左 右；而高速卡盤則可保證卡爪在轉(zhuǎn)速 9000r/min 的條件下能正常夾緊工件，使切削速 度大幅度提高。 8 第三章 零件的分析 3.1 零件的作用 CA10B 解放牌汽車前剎車調(diào)整臂外殼，主要是對(duì)前剎車調(diào)整臂進(jìn)行支撐保護(hù)。 3.2 零件的工藝分析 零件加工過程中，要保證側(cè)孔 φ13.8，φ13，φ16 在同一個(gè)中心線上，中心軸線 距定位基準(zhǔn) φ60 孔為 39.5±0.2 的位置精度要求；另外，上端 R11 孔對(duì)右側(cè)凸臺(tái)端面 有 70±0.25 的位置精度要求；零件大端兩側(cè)端面相對(duì)中心線有 的尺寸要求等。32?0.170 主要工序加工面如下示例： 9 第四章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4.1 確定毛坯的制造形式 零件的材料為 KT350,零件承受的沖擊載荷不是很大，且零件的輪廓尺寸較大，結(jié) 構(gòu)較為復(fù)雜，又為大批量生產(chǎn)，而且表面粗糙度質(zhì)量要求也不是很高，故可采用鑄件， 以提高生產(chǎn)效率和效益。 4.2 基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，對(duì)零件的生產(chǎn)是非常重要。 1） 粗基準(zhǔn)的選擇 按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，應(yīng)選取盡量不加工的表面為粗基準(zhǔn)，故選用 R41 外圓面 及大端端面為粗基準(zhǔn)。以 V 型塊定位并進(jìn)行壓緊。 2） 精基準(zhǔn)的選擇 粗加工進(jìn)行后，以一端端面為精基準(zhǔn)，加工另一側(cè)端面。仍然以外圓用 V 型塊定 位，加工一側(cè)端面和內(nèi)孔。主要考慮精基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重 合的時(shí)候，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要進(jìn)行專門的計(jì)算，在此不再重復(fù)。 4.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度的技術(shù) 要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬 能機(jī)床以及專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效 果，以便生產(chǎn)成本盡量降低。 1）工藝路線方案一 工序 1 粗,精車 φ60 孔, φ60 孔前后兩端面； 10 工序 2 粗、精車 φ60 孔左右兩端面； 工序 3 鉆、擴(kuò)、鉸 φ12 孔,鉆、鉸 5×φ4.3 孔； 工序 4 粗、精車 φ12 孔前后兩端面； 工序 5 粗、精車 φ60 孔上方槽內(nèi)表面,鉆、鉸 M10X25 螺孔；. 工序 6 擴(kuò)、鉸 φ13.8 孔、鉆、擴(kuò)、鉸 φ16 孔,φ13 孔； 工序 7 鉆鉸 Rc1/8 錐孔； 工序 8 去毛刺，檢查。 按此工藝加工不太合理，我們知道對(duì)于一般零件采用基準(zhǔn)先行原則應(yīng)該先加工面 后加工孔，才可滿足零件的加工要求，因此換方案如下： 2）工藝路線方案二 工序 1 粗車大端前后兩端面； 工序 2 精車 φ12 孔前后端面； 工序 3 粗車大端左右兩端面； 工序 4 鉆、擴(kuò)、鉸 φ12 孔； 工序 5 鉆、擴(kuò)、鉸 5×φ4.3 孔； 工序 6 鉆、擴(kuò)、鉸 φ60 孔； 工序 7 粗車、精車槽端面； 工序 8 車螺紋孔頂面，鉆攻 M10 螺紋； 工序 9 鉆、擴(kuò)、鉸 φ13、φ13.8、φ16 孔； 工序 10 攻 Rc 1/8 錐孔； 工序 11 去毛刺，檢驗(yàn)。 此方案較上述方案更加合理了，但是仍有些不足，例如前幾個(gè)工序裝夾反復(fù)次數(shù) 較多，生產(chǎn) 效率較低，影響經(jīng)濟(jì)效益，不適合大批量生產(chǎn)；工序 6 中的 φ60 孔，由于鑄件孔 徑已經(jīng)達(dá)到 φ50，直徑較大，而精度要求不高，用車削即可。特此修改如下： 11 3）工藝路線方案三 工序 1 車大端兩端面； 車 φ60 孔，采用 C620-1 車床，使用專用夾具； 工序 2 銑小端兩端面； 工序 3 鉆、擴(kuò) φ12 孔； 工序 4 一面兩銷，銑方槽； 工序 5 以 φ60 孔，φ12 孔與端面一面兩銷，銑三個(gè)凸臺(tái)； 工序 6 一面兩銷，鉆、擴(kuò)、鉸 φ13、φ13.8、φ16 的孔； 工序 7 鉆、攻 M10 螺紋； 工序 8 一面兩銷，鉆、擴(kuò)、鉸 5×φ4.3； 工序 9 攻 Rc 1/8 錐孔； 工序 10 去毛刺； 工序 11 檢驗(yàn)。 此工藝路線裝夾重復(fù)次數(shù)少，加工工序能夠滿足零件的生產(chǎn)要求，生產(chǎn)效率較高， 適合大批量生產(chǎn)，就此采用。 4.4 機(jī)械加工余量及毛坯尺寸的確定 CA10B 解放牌汽車前剎車調(diào)整臂外殼的材料為 KT350，σ b =350MPa，毛坯重量 2.5kg，生產(chǎn)類型為中批量，鑄造毛坯。 試確定各加工表面的機(jī)械加工余量及毛坯尺寸如下： 1） 非加工表面 考慮其零件非加工表面，沒有粗糙度要求，因此直接鑄造可成。 12 2） 大端端面及小端端面沿軸線方向的加工余量 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》 （以 下稱《設(shè)計(jì)指南》 ）表 5-4，取鑄件的機(jī)械加工 余量等級(jí)為 F 時(shí)的機(jī)械加工余量 RAM 均為 1.5mm；查表 5-1 取公差等級(jí)為 CT11，再查表 5-3 得出尺寸公差 CT 為 3.6mm。 由《設(shè)計(jì)指南》表達(dá)式 5-1,5-2,5-3；則毛 坯鑄造時(shí)，工件兩側(cè)總共需要的留出的金屬余 量(雙側(cè)加工 ) ΔR=2RAM+CT/2= 2 1.5+3.6/2=4.8mm，以單? 側(cè)為 2.4mm 余量加工，單側(cè)工序余量如下： 粗車 2mm； 半精車 0.4mm； 3） 內(nèi)孔 φ60（已鑄 φ50 孔） ，φ12（已鑄 φ6 孔） 仿照 2） ，查《設(shè)計(jì)指南》 ，得鑄件留出的金屬余量(雙側(cè)加工) φ60 是 10mm，φ12 是 6mm；現(xiàn)制定單側(cè)工序余量如下： ① φ60 粗車 3.5mm； 半精車 1.5mm； ② φ12 鉆 2.5mm； 擴(kuò) 0.5mm； 鉸 0 mm； 13 4） 方槽 同上，取方槽端面鑄造余量為 2.5mm，工序余量 如下： 粗銑 2 mm； 半精銑 0.5 mm； 5） 三個(gè)凸臺(tái) 同上，取凸臺(tái)的鑄造加工余量均為 2mm， 則工序余量如下： 粗銑 1.5 mm； 半精銑 0.5 mm； 6）其他尺寸直接鑄造得到 由于零件的粗糙度要求不是很高，且為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì) 算最大、最小加工余量時(shí)都應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。 14 4.5 確立切削用量及基本工時(shí) 工序一 以 R41 外圓為粗基準(zhǔn)，車大端端面以及 φ60 孔 (1) 加工條件 工件材料：KT350,σ b =350MPa ,鑄造。 加工要求：粗車大端端面，表面粗糙度 Ra=12.5um，半精車大端端面，表面粗糙度 Ra=6.3um；粗車 φ60 孔，表面粗糙度 Ra=12.5um，半精車 φ60 孔，表面粗糙度 Ra=6.3um； 機(jī) 床：C620-1 型臥式車床。 刀 具：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第二卷（以下簡稱《工藝手冊(cè)》 ）加工鑄鐵選 擇高速鋼端面車刀。根據(jù)車床中心高選擇刀桿尺寸 16mm 25mm；選刀具前角 ＝15°,后?0? 角 ＝8°，副后角 ’=10°,主刃 =60°,副刃 ’=15°0?0?r?r? (2) 切削用量 1）車大端端面 1. 確定進(jìn)給量 根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-114，當(dāng)車刀刀桿尺寸為 16mm 25mm，αp≤3mm 時(shí)，工件? 的直徑為 60mm-100mm 時(shí)，f=0.4-0.5mm/r。根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-57，取 f=0.5mm/r。 2. 計(jì)算切削速度 查《工藝手冊(cè)》表 1.1-55，車削速度的計(jì)算公式 （m/min） vyxpmckfaTvv? 上式中 ， ， mm， ， ， ， ；8.4Cv125.0?pa0?vx5.vy.0?f1vk 計(jì)算得，車削速度 m/min。3c 3. 確定主軸轉(zhuǎn)速 由公式 min/7.1625.10rdvnws ???? 15 按《設(shè)計(jì)指南》表 5-56，與 162.7r/min 相近的車床轉(zhuǎn)速為 150r/min 和 185r/min, 現(xiàn)取 185r/min，如果選 150r/min，則速度損失很大，所以實(shí)際的切削速度為 =37.76m/min。v 4. 校驗(yàn)機(jī)床功率 由《工藝手冊(cè)》表 1.1-57，切削需要的功率 上式中 ， ， ， ， ， ，980?ZFC2pa5.0?f0.1FzX75.?FzY0Fzn 代入計(jì)算得 kw；51.P 由《設(shè)計(jì)指南》表 5-55，查 C620-1 車床的主電動(dòng)機(jī)的功率為 7kw，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為 185r/min 時(shí)，主軸傳遞的最大功率為=5.9kw，所以機(jī)床的功率足夠，可以正常加工。 故所選 背吃刀量 mm，進(jìn)給量 。2?parmf/5.0? （3) 基本工時(shí) 因?yàn)楣ぜ娣e很小，表面粗糙度要求很低，且若換刀或者變換切削速度所節(jié)約的 時(shí)間很少，故只改變切削深度。半精車時(shí)再以 0.4mm 為切削深度，其余變量不變，走 刀一次，故車大端端面所需時(shí)間 t=28.5s 4=114s。? 2） 車 φ60 孔 (1) 切削用量 1. 確定進(jìn)給量 根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-114，當(dāng)?shù)稐U尺寸 16mm 25mm， 時(shí)，工件?map53?? 直徑為 60mm 時(shí)，f=0.5-0.8mm/r，根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-57，取 f=0.71mm/r。 2. 計(jì)算切削速度 查《工藝手冊(cè)》表 1.1-55，車削速度的計(jì)算公式 416??VcPZFfFZnYXk?sfnt wm5.28.0154???? 16 （m/min） vyxpmckfaTvv? 上式中 ， ， mm， ， ， ， ；8.4Cv125.0?pa2.0?vx5.vy.0?f1vk 計(jì)算得，車削速度 m/min。6c 3. 確定主軸轉(zhuǎn)速 由公式 min/69.145.210rdvnws ???? 按《設(shè)計(jì)指南》表 5-56，與 162.7r/min 相近的車床轉(zhuǎn)速為 150r/min 和 185r/min, 選 150r/min，所以實(shí)際的切削速度為 =25.91m/min。v 4. 校驗(yàn)機(jī)床功率 由《工 藝手冊(cè)》表 1.1-57，切削需要的功率 上式中 ， ， ， ， ， ，980?ZFC2pa71.0?f0.FzX75.?FzY0Fzn 代入計(jì)算得 kw；6.1P 由《設(shè)計(jì)指南》表 5-55，查 C620-1 車床的主電動(dòng)機(jī)的功率為 7kw，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為 185r/min 時(shí)，主軸傳遞的最大功率為=5.9kw，所以機(jī)床的功率足夠，可以正常加工。 故所選 背吃刀量 mm，進(jìn)給量 。2?parmf/71.0? (2) 基本工時(shí) 因?yàn)楣ぜ娣e很小，若換刀或者變換切削速度所節(jié)約的時(shí)間可以忽略，再快速走 刀兩次即可達(dá)到表面粗糙度要求。 工序二 以 φ60 孔和大端端面為精基準(zhǔn)，銑小端端面 (1) 加工條件 4106???VFcPZFfFZnYXk?sfnt wm6.95018..???? 17 工件材料：KT350,σ b =350MPa ,鑄造； 加工要求：銑小端端面，表面粗糙度 Ra=6.3um； 機(jī) 床： X5012 型立式銑床 刀 具：根據(jù)《工藝手冊(cè)》表 2.1-40 選擇高速鋼銑刀。根據(jù)表 2.1-20，選擇刀 桿直徑 d=40mm，長度 L=63mm，齒數(shù) z=8；選刀具前角 ＝15°,后角 ＝12°，已知銑0?0? 削寬度 40mm，銑削深度 αp=2mm，銑雙面。 (2) 切削用量 1. 確定每齒進(jìn)給量 根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-65，X5012 型銑刀功率為 1.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等，根 據(jù)《工藝手冊(cè)》表 2.1-71，查得進(jìn)給量 f=0.12-0.2mm/z，取 f=0.15mm/z。 2. 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度。 查《工藝手冊(cè)》表 2.1-75，銑刀最大的磨損量為 0.5mm，耐用度 90min。 3. 確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘的進(jìn)給量 其中 ， ， ， ， ， ，mae40?ap27?vC45.0qv1.?xv4.0yv ， ， ， ， ，8..1???kSvMv 3.uv1.0v3min9T ，d=40 ，將以上數(shù)據(jù)代入公式：zmfz/5.0Zin/21.78.0415.02971.3.0..3.0vc ???? 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。mi/.rdvnwcs?? 根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-72 選擇 n=130r/min，則實(shí)際的切削速度為 v=16.2m/min， 所以工作臺(tái)每分鐘的進(jìn)給量 fmz in/156 根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-73，X5012 立式銑床的工作臺(tái)進(jìn)給量選擇 fmz=100mm/min, 則實(shí)際每齒的進(jìn)給量 fz=0.2mm/z。 4.校驗(yàn)機(jī)床功率。 根據(jù)《工藝手冊(cè)》2.1-78 計(jì)算銑削功率的公式為 vpzpTqvckfdvUYXm 18 式中 ， ， ， ， ，294?ZFCpa71.0?f0.FzX72.?FzY ， ， ， ， mm/z，0zn86.uFw2pazf 860q 代入計(jì)算得 =930.14N, kw；c5.P 因?yàn)?X5012 型銑床的主電動(dòng)機(jī)的功率為 1.5kw，故所選的切削用量可用。 (2) 基本工時(shí) 根據(jù)《工藝手冊(cè)》表 2.1-99，一次進(jìn)給銑削一端開口槽的基本時(shí)間是 由于表面的粗糙度值為 6.3，一次銑削基本就可以達(dá)到精度要求，為保證精度要求 合格，可再快速進(jìn)給一次，機(jī)動(dòng)時(shí)間約為 8s。 工序三 以 φ60 孔和大端端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸 φ12 孔 (1) 加工條件 工件材料：KT350,σ b =350MPa ,鑄造； 加工要求：鉆擴(kuò) φ12 孔，表面粗糙度 Ra=6.3um； 機(jī) 床： Z535 鉆床 刀 具：根據(jù)《工藝手冊(cè)》選擇麻花鉆 d=11mm，d=12mm (2) 切削用量 1） 鉆孔 φ11 1. 確定進(jìn)給量 由《設(shè)計(jì)指南》表 5-127 可查，當(dāng)鑄鐵的 σb>200Pb，選 d=11 時(shí)，則每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 f=0.31-0.39mm/r?，F(xiàn)根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-66，選擇 Z535 鉆床的進(jìn)給量為 0.32mm/r。 310???VFcPfcwqueYXpkndzfcff FFZ ?svT flw6.240??? 19 2. 確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 后刀面最大磨損限度（查《工藝手冊(cè)》 ）為 0.6mm，壽命 。min45?T 3. 確定切削速度 根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-134，取切削速度 v=45m/min，所以鉆床的轉(zhuǎn)速 根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-65 可選 Z535 的轉(zhuǎn)速接近 1302.8r/min 的是 750r/min，則實(shí) 際的切削速度 v=33.16m/min。 （3) 基本工時(shí) 2） 擴(kuò)孔至 φ12。 (1) 切削用量 1. 確定進(jìn)給量 查《設(shè)計(jì)指南》表 5-129，擴(kuò)孔進(jìn)給量為： ，并由《設(shè)計(jì)指南》rmf/6.0~5? 表 5-133，最終選定機(jī)床進(jìn)給量為： 。rf/.0 2. 確定切削速度 根據(jù) = ，則主軸的轉(zhuǎn)速為 ，按鉆擴(kuò) vv3.05??min/15~.2 in/4.651~3.r 《設(shè)計(jì)指南》表 5-65 取 n=530r/min，則實(shí)際切削速度為 v=19.97m/min (2) 基本工時(shí) 3） 鉸孔 ：選高速鋼鉸刀 n=100r/min f=2mm/min d=11.94mm min/8.1302450rns???syLt 68.4032.7516032.75???????? syLt 5.460.531260.5???????? sLt 6.30216021????? 20 vpezpTqvckafdvUYXm? 工序四 以 φ60 孔，φ12 孔和大端端面為精基準(zhǔn)，一面兩銷銑方槽 (1) 加工條件 工件材料：KT350,σ b =350MPa ,鑄造； 加工要求：銑方槽，表面粗糙度 Ra=6.3um； 機(jī) 床： X5012 型立式銑床 刀 具：根據(jù)《工藝手冊(cè)》表 2.1-40 選擇高速鋼銑刀。根據(jù)表 2.1-20，選擇圓 柱形銑刀直徑 d=3.5mm，長度 L=63mm，齒數(shù) z=3； (2) 切削用量 1. 確定每齒進(jìn)給量 根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-65，X5012 型銑刀功率為 1.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等，根 據(jù)《工藝手冊(cè)》表 2.1-71，查得進(jìn)給量 f=0.12-0.2mm/z，取 f=0.15mm/z。 2. 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度。 查《工藝手冊(cè)》表 2.1-75，銑刀最大的磨損量為 0.5mm，耐用度 90min。 3. 確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘的進(jìn)給量 其中 ， ， ， ， ， ，86m2?7vC45.0?qv1.xv4.0?yv ， ， ， ， ，.0.1??kSvMv 3.uv1.0pv3min9T ，d=3.5mm， ，將以上數(shù)據(jù)代入公式：zfz/5.0?Z 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。min/51.4910rdvnwcs?? 根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-72 選擇 n=355r/min，則實(shí)際的切削速度為 v=3.9m/min， 所以工作臺(tái)每分鐘的進(jìn)給量 fmz i/7. 根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-73，X5012 立式銑床的工作臺(tái)進(jìn)給量選擇 fmz=165mm/min, 則實(shí)際每齒的進(jìn)給量 fz=0.155mm/z。 4.校驗(yàn)機(jī)床功率。 in/05.8.3865.2937.0.4.1.03. 0vc ??? 21 根據(jù)《工藝手冊(cè)》2.1-78 計(jì)算銑削功率的公式為 式中 ， ， ， ， ，294?ZFCpazmf/15.0?0.1?FzX72.FzY ， ，z=3， ， ， mm/z，0zn86.uFw86ea2zf 860?q 代入計(jì)算得 =3875.9N, kw；c2.P 因?yàn)?X5012 型銑床的主電動(dòng)機(jī)的功率為 1.5kw，故所選的切削用量可用。 (2) 基本工時(shí) 根據(jù)《工藝手冊(cè)》表 2.1-99，一次進(jìn)給銑削兩端開口槽的基本時(shí)間是 由于表面的粗糙度值為 6.3，一次銑削基本就可以達(dá)到精度要求，為保證精度要求 合格，可再快速進(jìn)給一次，機(jī)動(dòng)時(shí)間約為 10s。 工序五 以 φ60 孔，φ12 孔和大端端面為精基準(zhǔn)，銑三個(gè)凸臺(tái)、 由工件的結(jié)構(gòu)尺寸和表面精度要求可知道，三個(gè)凸臺(tái)面積與小端尺寸相近，且粗糙 度要求相同，故可以使用一套銑削參數(shù)就可以達(dá)到加工工藝設(shè)計(jì)要求，所以計(jì)算參數(shù)選 定相同。 (1) 加工條件 工件材料：KT350,σ b =350MPa ,鑄造； 加工要求：銑凸臺(tái)，表面粗糙度 Ra=6.3um； 機(jī) 床： X5012 型立式銑床 刀 具：根據(jù)《工藝手冊(cè)》表 2.1-40 選擇高速鋼銑刀。根據(jù)表 2.1-20，選擇刀 桿直徑 d=40mm，長度 L=63mm，齒數(shù) z=8；選刀具前角 ＝15°,后角 ＝12°，已知銑0?0? 削寬度 40mm，銑削深度 αp=2mm。 310???VFcPfcwqueYXpkndzfcff FFZ ?svT fllw73.2602???? 22 (2) 切削用量 1. 確定每齒進(jìn)給量 根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-65，X5012 型銑刀功率為 1.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等，根 據(jù)《工藝手冊(cè)》表 2.1-71，查得進(jìn)給量 f=0.12-0.2mm/z，取 f=0.15mm/z。 2. 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度。 查《工藝手冊(cè)》表 2.1-75，銑刀最大的磨損量為 0.5mm，耐用度 90min。 3. 確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘的進(jìn)給量 其中 ， ， ， ，mae30?ap27?vC45.0qv ， ， ， ， ， ，1.0?xv4.yv 8..1??kSvMv 3.0uv1.pv3m ， ，d=40， ，將以上數(shù)據(jù)代入公式：min9Tzfz/150Zin/7.18.083.2471..0.1.03.vc ???? 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。mi/4.9rdvnwcs?? 根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-72 選擇 n=130r/min，則實(shí)際的切削速度為 v=16.2m/min， 所以工作臺(tái)每分鐘的進(jìn)給量 fmz in/156 根據(jù)《設(shè)計(jì)指南》表 5-73，X5012 立式銑床的工作臺(tái)進(jìn)給量選擇 fmz=100mm/min, 則實(shí)際每齒的進(jìn)給量 fz=0.2mm/z。 4.校驗(yàn)機(jī)床功率。 根據(jù)《工藝手冊(cè)》2.1-78 計(jì)算銑削功率的公式為 式中 ， ， ， ， ， ，294?ZFCpa71.0?f0.FzX72.?FzYmae30 ， ， ， ， mm/z，0zn86.uFw2pazf 86q310???VFcPfcwqueYXpkndzfcff FFZ ? vpezpTqvckfadvUYXm 23 代入計(jì)算得 =617.78N, kw；Fc19.