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畢業(yè)設計（論文）q JK07零件的機械加工工藝規(guī)程和夾具設計 院 系 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 指導老師 二Ο一五年 1月 日 摘　要 本文是對JK07零件加工應用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設計合理的加工工藝過程。此外還對JK07零件的一道工序的加工設計了專用夾具. 機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè)的工廠進行生產。而廣泛用于批量生產，專為某工件加工工序服務的專用夾具，則需要各制造廠根據工件加工工藝自行設計制造。本論文夾具設計的主要內容是設計JK07鉆床夾具設計。 關鍵詞：JK07零件，工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 Abstract This paper is the analysis of technology of JK07 machining application and processing, mainly including the parts diagram analysis, the choice of blank, parts of the clamping, the craft route formulation, tool selection, the determination of cutting conditions, process documents. Choose the correct methods for processing, processing process design reasonable. In addition, processing of a procedure of JK07 parts of the design of the fixture. Many types of machine tool fixture, wherein, universal fixture used the most widely, size has been standardized, and professional factory production. But widely uses in the volume production, specially for a special fixture workpiece machining process service, then needs various manufacturing plant according to the workpiece processing technology to design and manufacture. The main content of this paper is the design of drilling jig fixture design JK07 design. Keywords: JK07 parts, process, procedure, cutting, clamping, positioning, 36 目錄 一、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 1 1.4機床夾具的功能 2 1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 2 1.5.1機床夾具的現狀 2 1.5.2現代機床夾具的發(fā)展方向 3 二、左擺動杠桿的工藝分析 4 2.1左擺動杠桿的用途 4 2.2左擺動杠桿的技術要求 4 2.3左擺動杠桿的工藝分析 5 2.4確定左擺動杠桿的生產類型 5 三、確定毛坯、繪制毛坯簡圖 5 3.1選擇毛坯 5 3.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 6 四、擬定左擺動杠桿工藝路線 7 4.1定位基準的選擇 7 4.2表面加工方法的確定 7 4.3加工階段的劃分 8 4.4工序的集中與分散 8 4.5工序順序的安排 9 4.6確定工藝路線 9 五、加工余量、工序尺寸、和公差的確定 11 5.1選擇加工設備與工藝設備 11 5.2加工余量工序尺寸及公差的確定 12 六、切削用量、時間定額的計算 16 6.1粗精銑寬24mm，毛坯28mm，的下表面 16 6.2孔的加工 17 6.3 銑槽 22 6.4時間定額的計算 22 七、專用夾具設計 25 7.1 研究原始質料 25 7.2 設計要求 25 7.3 夾具的組成 26 7.4 夾具的分類和作用 26 7.5設計要求 29 7.6夾具設計 29 7.6.1 定位基準的選擇 29 7.6.2 切削力及夾緊力的計算 29 7.6.3定位誤差的分析 32 7.6.4鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 33 7.6.5夾具設計及操作的簡要說明 34 結 論 36 參考文獻 37 致 謝 38 一、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。 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上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，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 細的數據了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。 技術人員根據產品數量、設備條件和工人素質等情況，確定采用的工藝過程，并將有關內容寫成工藝文件，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，加工工藝是每個步驟的詳細參數，工藝規(guī)程是某個廠根據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，經審批后用來指導生產。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、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) 計算年生產綱領，確定生產類型。 2) 分析零件圖及產品裝配圖，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容進行調整，以提高經濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現前所未料的情況，如生產條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，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。在現代生產中，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、勞動生產率和產品的制造成本等，幫機床夾具設計在企業(yè)的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位。機床夾具設計是一項重要的技術工作。 隨著科學技術的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術不斷涌現，機械制造工藝正向著高質量、高生產率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復雜的零件加工的生產率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進步，使工藝過程的自動化達到了一個新的階段。 “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，現代制造技術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量、生產率和產品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現代制造系統(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向。 （1）對刀 調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，并引導其進行鉆削。導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）也具有導向功能。 1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 隨著科學技術的巨大進步及社會生產力的迅速提高，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機床夾具的現狀 國際生產研究協會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工作品種已占工件種類總數的85%左右?，F代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新換代，以適應市場激烈的競爭。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，數控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術的應用，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品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本。 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）適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具。 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率。 6）提高機床夾具的標準化程度。 1.5.2現代機床夾具的發(fā)展方向 現代機床夾具的發(fā)展方向主要表現為精密化、高效化、柔性化、標準化四個方面。 精密化 隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，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；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整、拼裝、組合等方式，以適應可變因素的能力。可變因素主要有：工序特征、生產批量、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、通用可調夾具、成組夾具、拼裝夾具、數控機床夾具等。在較長時間內，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系的兩個方面。在制訂典型夾具結構的基礎上，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構。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，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。 二、左擺動杠桿的工藝分析 圖1.1 2.1左擺動杠桿的用途 杠桿原理亦稱“杠桿平衡條件”。要使杠桿平衡，作用在杠桿上的兩個力（用力點、支點和阻力點）的大小跟它們的力臂成反比。動力×動力臂=阻力×阻力臂，用代數式表示為F1? L1=F2?L2。式中，F1表示動力，L1表示動力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂。從上式可看出，欲使杠桿達到平衡，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一。 2.2左擺動杠桿的技術要求 表1.1 左擺動杠桿的零件技術要求 加工表面 尺寸及偏差 mm 公差及精度等級 表面粗糙度Ra um 左擺動桿上面 177 IT9 3.2 左擺動桿右面 IT9 3.2 左擺動桿左面 IT9 3.2 右圖H8孔 IT8 1.6 右圖孔 IT7 1.6 左圖孔及M10螺紋 M10 IT8 6.4 中圖盲孔 *18 IT8 6.4 左圖孔 IT7 1.6 2mm槽 2 IT8 3.2 8mm槽 8 IT8 3.2 2.3左擺動杠桿的工藝分析 分析零件圖可知，左擺動杠桿的上、左和右端面的粗糙度要求較高，為3.2，所以需要進行切削加工。而其他的各表面的粗糙度要求并不高，又因為是大批生產，所以采用鍛造毛坯的方法，其他面無需加工。零件中幾個孔的要求較高，粗糙度為3.2，但孔的直徑較小，所以采取鉆、粗鉸，精鉸的加工以確保精度等級。零件中對形位公差的要求并不高。由此，該零件加工方便，工藝性較好。 2.4確定左擺動杠桿的生產類型 依設計題目知：Q=5000件/年，m=1件/年，結合生產實際，備品率a%和廢品率b%分別取3%和0.5%。代入公式得： N=5000臺/年X1件/臺X（1+3%）X（1+0.5%）=5175.75 左擺動杠桿重量為0.9kg，由表1-3知，左擺動杠桿屬輕型零件；由表1-4知，該左擺動杠桿的生產類型為大批生產。 三、確定毛坯、繪制毛坯簡圖 3.1選擇毛坯 由于左擺動杠桿在實際應用中要承受較大的力，為了增強左擺動杠桿的強度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯采用鍛件。該零件尺寸不大，且生產類型為大批生產、形狀較復雜，為提高生產率和精度，宜采用模鍛方法制造毛坯。毛坯的薄膜斜度為 3.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 由表2-10和表2-12可知，要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應先確定如下的因素 3.2.1公差等級 由左擺動杠桿的技術要求，確定該零件的的公差等級為普通級。 3.2.2鍛件重量 已知機械加工后的左擺動杠桿的重量為1.2Kg，由此可初步估計機械加工前的鍛件的重量為2.3Kg 3.2.3鍛件形狀復雜系數 對左擺動杠桿進行分析計算，可大致確定鍛件的包容體的長度、寬度和高度，即179mm， 32mm，24mm。（詳見毛坯圖）;由公式（2-3）和（2-5）可以計算出鍛件的復雜系數 3.2.4鍛件材質系數 由于該材料為45號鋼，是碳的質量分數小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質系數屬級。 3.2.5零件表面粗糙度 由零件圖可知，該左擺動杠桿的各加工表面的粗糙度Ra大于或等于1.6um 根據上述因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差和機械加工余量，所得結果列于表二 表2.1 左擺動杠桿鍛造毛坯尺寸公差及機械加工余量 項目 機械加工余量/mm 尺寸工差/mm 毛坯尺寸/mm 備注 左擺動杠桿左端面 2*2=4 2.5 表2-1至表2-5 左擺動杠桿中端面 2*2=4 2 表2-1至表2-5 左擺動杠桿上端面 2*2=4 1.6 表2-1至表2-5 φ12孔 2*2=4 1.7 表2-1至表2-5 φ15孔 2*2=4 1.7 表2-1至表2-5 φ12孔 2*2=4 1.7 表2-1至表2-5 M10mm螺紋孔 2*2=4 1.7 表2-1至表2-5 φ6孔 2*2=4 1.7 表2-1至表2-5 φ12盲孔 2*2=4 1.7 5 表2-1至表2-5 8mm槽 2*2=4 0.5 表2-1至表2-5 2mm槽 2*1=2 0.5 0 表2-1至表2-5 四、擬定左擺動杠桿工藝路線 4.1定位基準的選擇 定位基準有粗基準還有精基準，通常先確定精基準，再確定粗基準。 4.1.1精基準的選擇 根據該撥叉零件的技術要求和裝配要求，選擇左擺動杠桿的上端面和左端面為精準，零件上的很多表面和孔都可以采用他們作基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。另一方面，我們可以以這兩個面為定位基準，加工其他的平面和孔，保證“基準重合”的原則。最后一方面，以這兩個面為定位基準，在加緊方便。 4.1.2粗基準的選擇 作為粗基準的表面應該平整，沒有飛邊、毛刺、或其他的欠缺。本例選擇右端面為粗基準。 4.2表面加工方法的確定 根據左擺動杠桿零件圖上個加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件個表面的加工方法。如表3.1所示 表3.1 左擺動杠桿各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/um 加工方案 備注 左端面 IT9 3.2 粗銑-半精銑 表1-8 右端面 IT9 3.2 粗銑-半精銑 表1-8 上端面 IT9 3.2 粗銑-半精銑 表1-8 H8孔右圖 IT8 1.6 鉆-粗鉸-精鉸 表1-7 孔 IT7 1.6 鉆-精鉸 表1-7 H8孔 IT7 1.6 鉆-粗鉸-精鉸 表1-7 攻螺紋M10 IT8 6.4 鉆-攻螺紋 孔左圖 IT8 6.3 鉆-鉸 表1-7 盲孔 IT8 1.6 鉆-粗鉸-精絞 表1-7 8mm的槽 IT8 3.2 粗銑-半精銑 表1-8 2mm槽 IT12 6.3 粗銑 表1-8 4.3加工階段的劃分 該左擺動杠桿的質量要求較高，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工和精加工幾個階段。在粗加工階段，首先應該將精基準準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面和孔的加工精度;然后粗鉆其他的一些孔，再粗鉸、、的孔；在精鉸刀加工階段，完成粗糙度為1.6的孔的精鉸加工。 4.4工序的集中與分散 由于生產類型是大批生產，采用工序集中的加工工序。采用外能型機床以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中的原則是工價的裝夾次數少，可以縮短輔助時間。 4.5工序順序的安排 4.5.1機械加工工序 遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準-左端面與上端面；遵循“先粗后精”的原則，先安排粗加工工序，再安排精加工工序；遵循“先主后次”的原則，先加工主要表面-左端面和上端面，再加工次端面-右端面；遵循“先面后孔”原則，先加工三個端面，然偶加工剩下的幾個孔。 4.5.2熱處理工序 模鍛成型后切邊，進行調質處理，調質硬度為241-285HBS，并進行酸洗，噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脫碳而對機械加工帶來的不利影響。 4.5.3輔助工序 半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序;精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述，該左擺動杠桿工序的安排順序為：基準加工-主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工-主要表面半精加工-熱處理-主要孔的精加工 4.6確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，表四列出了杠桿的工藝路線 表3.2 杠桿的工藝路線 工序名稱 機床設備 刀具 量具 1 粗銑左右端面及上下端面 XK52銑床 面銑刀 游標卡尺 2 半精銑左端面，上端面，右端面 XK52銑床 面銑刀 游標卡尺 3 倒R=3mm圓角 XK52銑床 車刀 游標卡尺 4 鉆-粗鉸-精絞*18盲孔 Z515鉆床 麻花鉆 鉸刀 游標卡尺 5 鉆-粗鉸-精鉸孔H8 Z515鉆床 麻花鉆 鉸刀 游標卡尺 6 鉆-粗鉸-攻螺紋M10 Z515鉆床 麻花鉆 鉸刀 游標卡尺 7 鉆-粗鉸-精鉸孔*2 Z515鉆床 麻花鉆 鉸刀 游標卡尺 8 鉆-精鉸孔 Z515鉆床 麻花鉆 鉸刀 游標卡尺 9 粗銑-半精銑8mm槽 XK52 銑刀 游標卡尺 10 粗銑2mm槽 XK52 銑刀 游標卡尺 11 去毛刺 鉗工臺 平銼 12 中檢 塞規(guī) 百分尺 卡尺 13 清洗 清洗機 14 終檢 塞規(guī) 百分尺 卡尺 表3.3 左擺動杠桿加工工序安排 工序號 工 序 內 容 簡 要 說 明 10 粗銑左右端面及上下端面 “先基準后其他” 20 半精銑左端面，上端面，右端面 “先基準后其他”、 “先主后次” 30 粗鉆Φ12*18mm盲孔、Φ15H8通孔 “先面后孔” 、“先主后次” 40 擴Φ15孔，再粗絞-精絞Φ15孔、Φ12*18mm盲孔， “先粗后精” 50 粗鉆-粗鉸-攻螺紋M10 “先粗后精” 60 粗鉆Φ12H8孔、Φ12*11孔、Φ6孔 “先粗后精” 70 粗擴Φ12H8孔、Φ12*11孔，精擴12*11孔，精絞12H8孔、Φ6孔 “先粗后精” 80 粗銑2mm、8mm槽，半精銑8mm槽 “先粗后精” 五、加工余量、工序尺寸、和公差的確定 5.1選擇加工設備與工藝設備 5.1.1選擇機床 根據不同的工序選擇機床 1）工序1、2、3、4、、10、11是粗銑和精銑。各工序工步不多成批生產不要求很高的生產率故選用立式機床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大精度要求不很高選用常用的XK52。 銑床參數如下 型號XK52,主軸孔錐度7:24,主軸孔徑25mm。主軸轉速65~1800r/min。 工作臺面積(長×寬)1000×250。工作臺最大行程:縱向(手動/機動)620mm,橫向手動190mm、機動170mm升降手動370mm、機動350mm。 工作臺進給量:縱向35~980mm/min、橫向25~765mm/min、升降12~380mm/min。工作臺快速移動速度:縱向2900mm/min、橫向2300mm/min、升降1150mm/min。工作臺T型槽數:槽數3、寬度14、槽距50。主電機功率4.5KW。 2)工序5、6、7、8、9為鉆、絞孔因加工孔較小精度要求較高表面粗糙度數值小需要較精密的機床才能滿足要求因此選用Z515 鉆床的參數如下 型號Z515主軸轉速320-2900r/min,主軸行程100mm最大鉆孔直徑15mm工作臺臺面尺寸350x350(mm x mm),主電動機功率0.6kw。 5.1.2選擇夾具 本零件除了粗銑及半精銑槽鉆孔等工序需要專用夾具外其他的使用通用夾具即可。 5.1.3選擇刀具 根據不同的工序選擇刀具。 由于刀具材料的切削性能直接影響著生產率，工件的加工精度，已加工表面質量，刀具的磨損和加工成本，所以正確的選擇刀具材料是數控加工工藝的一個重要部分。刀具應具有高剛度足夠的強度和韌度高耐磨性良好的導熱性良好的工藝性和經濟性抗粘接性化學穩(wěn)定性。由于零件左擺動杠桿材料為45鋼推薦用硬質合金中的YT15類刀具因為加工該類零件時摩擦嚴重,切削溫度高,而YT類硬質合金具有較高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐熱性, 在高速切削鋼料時刀具磨損小壽命長,所以加工45鋼這種材料時采用硬質合金的刀具。 1）粗精銑24mm的上下表面用YT15端銑刀。 2）粗精銑28左端面及177mm的前后表面用高速鋼圓柱銑刀。 3）鉆孔用高速鋼麻花鉆絞孔用高速鋼鉸刀。 4）銑8mm槽直齒三面刃銑刀2mm槽用鋸片銑刀。 5.2加工余量工序尺寸及公差的確定 根據各資料及制定的零件加工工藝路線采用計算與查表相結合的方法確定各工序加工余量，中間工序公差按經濟精度選定，上下偏差按入體原則標注，確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1、24mm上表面 參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量 表4.1 工序名稱 余量 工序達到的公差等級 最小級限尺寸 工序尺寸及極限偏差 粗銑 2.0 IT12 55 2、24mm下表面 參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量 表4.2 工序名稱 余量 工序達到的公差等級 最小級限尺寸 工序尺寸及極限偏差 半精銑 1 IT6 55 粗銑 3 IT12 56 56 毛坯 3 59 59 3、177mm后表面 參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量 表4.3 工序名稱 余量 工序達到的公差等級 最小級限尺寸 工序尺寸及極限偏差 粗銑 2.0 IT12 26 4、177mm前表面 參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量 表4.4 工序名稱 余量 工序達到的公差等級 最小級限尺寸 工序尺寸及極限偏差 半精銑 0.5 IT6 24 粗銑 1.5 IT12 24.5 24.5 毛坯 2 26 26 5、28mm右表面 參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量 表4.4 工序名稱 余量 工序達到的公差等級 最小級限尺寸 工序尺寸及極限偏差 半精銑 1 IT6 177 粗銑 2 IT12 178 178 毛坯 3 180 180 6、28mm左表面 參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量 表4.6 工序名稱 余量 工序達到的公差等級 最小級限尺寸 工序尺寸及極限偏差 半精銑 1 IT6 177 粗銑 2 IT12 178 178 毛坯 3 180 180 7、φ12H8孔 查《機械制造工藝與機床夾具課程設計》表2-8、2-4確定各工序尺寸及加工余量 表4.7 工序名稱 余量 工序達到的公差等級 最小級限尺寸 工序尺寸及極限偏差 精絞 0.15 IT7 φ12 擴孔 0.85 IT9 φ11.85 11.85 鉆孔 11 IT12 φ11 11 毛坯 4 8 8、φ6孔 查《機械制造工藝與機床夾具課程設計》表2-8、2-4確定各工序尺寸及加工余量 表4.8 工序名稱 余量 工序達到的公差等級 最小級限尺寸 工序尺寸及極限偏差 精絞 1 IT6 φ6 鉆孔 2 IT12 φ5.8 5.8 毛坯 4 2 9、φ12*11孔 查《機械制造工藝與機床夾具課程設計》表2-8、2-4確定各工序尺寸及加工余量 表4.9 工序名稱 余量 工序達到的公差等級 最小級限尺寸 工序尺寸及極限偏差 擴孔 1 IT12 φ12 擴孔 3 IT12 φ11 11 鉆孔 8 IT12 φ8 8 毛坯 4 8 10、φ15H8孔 查《機械制造工藝與機床夾具課程設計》表2-8、2-4確定各工序尺寸及加工余量 表4.10 工序名稱 余量 工序達到的公差等級 最小級限尺寸 工序尺寸及極限偏差 精絞 0.0.5 IT6 φ15 粗絞 0.1 IT6 φ14.95 擴孔 0.85 IT6 φ14.85 鉆孔 14 IT12 φ14 14 毛坯 4 11 11、φ12*18孔 查《機械制造工藝與機床夾具課程設計》表2-8、2-4確定各工序尺寸及加工余量 表4.11 工序名稱 余量 工序達到的公差等級 最小級限尺寸 工序尺寸及極限偏差 精絞 0.05 IT6 φ12 粗絞 0.95 IT12 φ11.95 11.95 鉆孔 11 IT12 φ11 11 毛坯 4 8 12、寬2mm槽 查《機械制造工藝與機床夾具課程設計》表2-15、2-16確定各工序尺寸及加工余量 表4.12 工序名稱 余量 工序達到的公差等級 最小級限尺寸 工序尺寸及極限偏差 粗銑 2.0 IT12 2 13、寬8mm槽 查《機械制造工藝與機床夾具課程設計》表2-15、2-16確定各工序尺寸及加工余量 表4.13 工序名稱 余量 工序達到的公差等級 最小級限尺寸 工序尺寸及極限偏差 精銑 2 IT6 8 粗銑 2 IT12 6 6 毛坯 4 2 六、切削用量、時間定額的計算 6.1粗精銑寬24mm，毛坯28mm，的下表面 工序10 粗銑寬度為24mm的下表面 加工條件： 工件材料：45鋼鍛造。 機床：XK52立式銑床。 查參考文獻[1]表30—34 刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：YT15，D100mm，齒數Z=8，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度 每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4-75取=0.12mm/Z 銑削速度V：參照參考文獻[1]表30—34取V=1.33/ms。 由機床主軸轉速n得機床主軸轉速式（2.1）  按照參考文獻[3]表3.1-74 n=300r/min 實際銑削速度v： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據參考文獻[1]表2.4-81，=30mm 被切削層長度l：取l= 28~30 刀具切入長度： 式（5.2）刀具切出長度：取=2mm 走刀次數為1 工序20 精銑寬度為24mm（毛坯28mm）的下平面 加工條件： 工件材料：45鋼，鍛造。 機床：XK52立式銑床。 由參考文獻[1]表30—31 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：YT15，D=100mm，齒數12，此為細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度 每齒進給量：根據參考文獻[1]表30—31取=0.08/Z 銑削速度V：參照參考文獻[1]表30—31取V=0.32m/s 機床主軸轉速n，由式（2.1）有： 按照參考文獻[3]表3.1-31 n=75r/min 實際銑削速度v: 進給量,由式(2.3)有: 工作臺每分進給量: 刀具切入長度:精銑時=D=100mm 刀具切出長度:取=2mm 走刀次數為1 6.2孔的加工 工序30、50、60 確定鉆削用量 確定進給量f 根據參考文獻[1]表28-10可查出,由于孔深度比,,故。查Z535立式鉆床說明書,取。 根據參考文獻[1]表28-8,鉆頭強度所允許是進給量。由于機 床進給機構允許的軸向力(由機床說明書查出),根據表28-9,允 許的進給量。由于所選進給量f遠小于及故所選f可用。 （1）確定鉆孔的切削用量 鉆孔選用機床為Z515鉆床，刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆，《機械加工工藝手冊》第2卷。 根據《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進給量為0.20～0.35。 則取 確定切削速度，根據《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9 切削速度計算公式為 （5.2） 查得參數為，刀具耐用度T=35 則 ==1.6 所以 ==72 選取 所以實際切削速度為=2.64 確定切削時間（一個孔） = （2）鉆螺紋孔及攻螺紋 鉆螺紋底孔 取 （） 所以 （） 按機床選取= （） 所以實際切削速度 （） 切削工時（一個孔）： 攻螺紋 根據表4-32選取 所以 （293） 按機床選取 所以實際切削速度 所以切削時間（一個孔）： (3)孔φ15H8： 查表2-28可得，精鉸余量為 Z精=0.15mm;擴孔的余量為Z擴=0.85mm；鉆孔的余量為Z=14mm 查表1-20可確定各工序尺寸的加工精度等級為：精鉸IT8；擴孔IT10；鉆孔IT12 根據上述結果，查表2-40可知，個工步公差為：精鉸，15～15.027；擴孔， 14.85～14.92；鉆孔14～14.018 其相互關系參看右圖 鉆孔工步 1）背吃刀量=14mm 2）進給量 由表5-12，選取每轉進給量 f=0.2mm/r 3)切削速度 由表5-22查得，因為工件為45號鋼，v=20m/min，帶入公式得 參照表4-15所列XK52型立式機床的主軸轉速取n=590r/min。實際轉速為 擴孔工步 1）背吃刀量=0.85mm 2）進給量 由表5-31可查得，取f=0.50 mm/r 3）切削速度計算 由表5-31可得 v=2 m/min 參照表4-9所列Z525型立式鉆床單主軸轉速，取n=97 r/min。 實際轉速 精鉸工步 1）背吃刀量=0.15 mm 2）進給量 查表5-31 f=0.4 mm/r 3)切削速度計算 查表5-31可查到 v=4 m/min 參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉速，取n=140 r/min 實際轉速 工序40、70確定擴孔切削用量 1)確定進給量f 根據參考文獻[1]表28-31, 。根據Z515機床說明書取f=0.57mm/r。 2）確定切削速度v及n 根據參考文獻[1]表28-33，取。修正系數： （根據） 故 查機床說明書取。實際切削速度為 工序40、50、70確定鉸孔切削用量 （1）確定進給量f 根據參考文獻[7]表28-36，，按該表 注4，進給量取小植。查Z535說明書取。 （2）確定切削速度v及n 由參考文獻[7]表28-39取。由參考文獻[1]表28-3，得修正系數，（根據） 故 查Z515說明書，取n=100r/min,實際鉸孔速度 6.3 銑槽 工序80 粗銑fz=0.12mm/r ap=5mm Vc=90m/min n=1000Vc/πd=955.4r/min Vf=n×fz=114.6mm/r 精銑 fz=0.10mm/r ap=2mm Vc=150m/min n=1000Vc/πd=1194.2r/min Vf=n×fz=119.4mm/r 6.4時間定額的計算 一、計算盲孔的時間 基本時間的計算 1）鉆孔 查表5-41，=24 mm， =2 mm =5 mm f=0.2 mm/r, n=590 r/min 帶入 2）擴孔 根據表5-41，，按=15 ，=1.5，查得=0.56 mm ， =5.3 mm 3）鉸孔 根據表5-41及表5-42 查得 =20 mm ，=22 mm ，l=24 mm f=0.4 mm/r , n=140 r/min 輔助時間的計算 根據經驗公式，輔助時間與基本時間的關系為 =（0.15～0.2）,本例取=0.15，則各工步的輔助時間為： 鉆孔工步：=0.15×15.8=2.37s 擴孔工步：=0.15×33.8=5.07s 精鉸工步：=0.15×45.6=6.84s 其他時間計算 除了作業(yè)時間之外，每件工序的單位時間還包括布置工作地點時間、休息時間與生理需要時間和準備與終結時間。由于是大批生產，分攤到每個工件的準備與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作時間是作業(yè)時間的2%～7%，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的2%～4%,在此均取3%，則各工序的其他時間（+）可按關系式（3%+3%）+×(+)計算，他們分別為： 鉆孔：+=6%×（2.37+15.8）=1.09s 擴孔：+=6%×（5.07+33.8）=2.33s 鉸孔：+=6%×（6.84+45.6）=3.15s 單件總時間的計算 鉆孔工步：=15.6+2.37+1.09=19.06s 擴孔工步：=33.8+5.07+2.33=41.2s 鉸孔工步：=45.6+6.84+3.15=55.51s 加工單件總時間 T=19.06+41.2+55.5=115.78 二、鉆孔 （1） 機床的選擇：選用CA6140臥式車床 （2） 刀具的選擇：選用直徑10mm高速鋼標準錐柄麻花鉆 （3） 切削用量選擇： 查表得：f=0.2-0.4mm/r，進給量取f=0.32mm/r 當使用高速鋼標準錐柄麻花鉆加工HT200，f=0.32mm/r，查出， 則根據 按CA6140車床的轉速列表查得與424.2r/min相近的轉速為n=400r/min，得實際切削速度為 確定，f=0.32mm/r，n=400r/min，v=22.62m/min （4）計算基本工時 其中，，取 所以， 七、專用夾具設計 7.1 研究原始質料 利用本夾具主要用來加工軸承孔手動夾具設計，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。 7.2 設計要求 在對工件進行機械加工時，為了保證加工的要求，首先要使工件相對道具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。因此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。 機床夾具的組成 1、定位裝置 其作用是使工件在夾具中占據正確的位置。 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）作用時不離開已經占據的正確的正確位置。 3、對刀或導向裝置 其作用是確定刀具相對定位元件的正確位置。 4、連接原件 其作用是確定夾具在機床上的正確位置。 5、夾具體 夾具體是機床夾具的基礎件，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。 6、其他元件或裝置 是指家家具中因特殊需要而設置的元件或裝置。根據加工需要，有些夾具上設置分度裝置、靠模裝置；為能方便、準確定位，常設置預定位裝置；對于大型夾具，常設置吊裝元件等。 以上各組成部分中，定位元件、夾緊裝置和夾具體是機床夾具的基礎組成部分。 機床的分類 機床夾具種類繁多，可以從不同的角度對機床夾具進行分類。 按夾具的使用特點可分為：通用夾具，專用夾具，可調夾具，組合夾具， 拼裝夾具。 按使用機床可分為：車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具，齒輪機床夾具，數控機床夾具，自動機床夾具，自動線隨行夾具以及其他機床夾具。 7.3 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)作用時不離開已經占據的正確位置。圖3-3中的螺桿8(與圓柱銷合成一個零件)、螺母7和開口墊圈6就起到了上述作用。 (3) 對刀或導向裝置 對刀或導向裝置用于確定刀具相對于定位元件的正確位置。如圖3-3中鉆套l和鉆模板2組成導向裝置，確定了鉆頭軸線相對定位元件的正確位置。銑床夾具上的對刀塊和塞 尺為對刀裝置。 (4) 連接元件 連接元件是確定夾具在機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以及圓柱銷5的軸線平行于鉆床工作臺。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 夾具體是機床夾具的基礎件，如圖3-3中的件3，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。 (6) 其它裝置或元件 它們是指夾具中因特殊需要而設置的裝置或元件。 7.4 夾具的分類和作用 （1）按專業(yè)程度劃分 1）通用夾具 通用夾具是指已經標準化的，在一定范圍內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卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉工作臺等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產，常作為機床附件提供給用戶。其特點是適應性廣，生產效率低，主要適用于單件、小批量的生產中。 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計的夾具。其特點是結構緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產效率，但設計制造周期較長、制造費用也較高。當產品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。只適用于產品固定且批量較大的生產中。 3）通用可調夾具和成組夾具 其特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調整，以適應不同零件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調夾具與成組夾具相比，加工對象不很明確，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準元件和部件組裝而成的夾具。由專業(yè)廠家制造，其特點是靈活多變，萬能性強，制造周期短、元件能反復使用，特別適用于新產品的試制和單件小批生產。 5）隨行夾具 隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具。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線從一個工位移到下一個工位，進行不同工序的加工。 （2）按使用的機床分類 由于各類機床自身工作特點和結構形式各不相同，對所用夾具的結構也相應地提出了不同的要求。按所使用的機床不同，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、齒輪機床夾具和其他機床夾具等。 （3）按夾緊動力源分類 根據夾具所采用的夾緊動力源不同，可分為：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。 夾具的作用：1．縮短輔助時間，提高勞動生產率 夾具的使用一般包括兩個過程：其一是夾具本身在機床上的安裝和調整，這個過程主要是依靠夾具自身的定向鍵、對刀塊來快速實現，或者通過找正、試切等方法來實現，但速度稍慢；其二是被加工工件在夾具中的安裝，這個過程由于采用了專用的定位裝置(如V形塊等)，因此能迅速實現。 2．確保并穩(wěn)定加I精度，保證產品質量 加工過程中，工件與刀具的相對位置容易得到保證，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．降低對操作工人的技術要求和工人的勞動強 由于多數專用夾具的夾緊裝置只需廠人操縱按鈕、手柄即可實現對工件的夾緊，這在很大程度上減少了工人找正和調整工件的時間與難度，或者根本不需要找正和調整，所以，這些專用夾具的使用降低了對工人的技術要求并減輕了工人的勞動強度。 按夾緊的動力源可分為：手動夾具，氣動夾具，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床的工作臺或花盤上 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，用劃針或面分表找正后再夾緊。一般用于單件和小批生產。批量較大時，都采用夾具裝夾工件。 采用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點： a、保證加工精度，穩(wěn)定加工質量 b、縮短輔助時間，提高勞動生產率 c、擴大機床的使用范圍，實現“一機多能” d、改善工人的勞動條件，降低生產成本 7.5設計要求 為了提高勞動生產，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。本夾具將用于Z525鉆床。成批生產，任務為設計一鉆M10螺紋底孔。 本夾具無嚴格的技術要求，因此，應主要考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，精度不是主要考慮的問題。 7.6夾具設計 7.6.1 定位基準的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動夾緊。 由零件圖可知：進行加工前，外圓面進行了粗、精銑加工，進行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有： 方案Ⅰ：選外圓面平面、和側面和墊板定位夾緊方式用操作簡單，通用性較強的螺旋壓塊來夾緊。 為了使定位誤差達到要求的范圍之內，這種定位在結構上簡單易操作。 7.6.2 切削力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻[5]查表可得： 切削力公式： 式中鉆M10螺紋底孔 查表得： 其中： 即： 實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得： 有： 安全系數K可按下式計算有： 式中：為各種因素的安全系數，見參考文獻[5]表 可得： 所以 根據工件受力切削力、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，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值，即： 安全系數K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數： 由此可得： 所以