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機械制造基礎 課程設計說明書 機械制造基礎課程設計 摘　要 本文是有關錐齒輪座工藝步驟的說明和機床夾具設計方法的具體闡述。工藝設計是在學習機械制造技術工藝學及機床夾具設計后，在生產實習的基礎上，綜合運用所學相關知識對零件進行加工工藝規(guī)程的設計和機床夾具的設計，根據零件加工要求制定出可行的工藝路線和合理的夾具方案，以確保零件的加工質量。 據資料所示,錐齒輪座是一個典型的交叉孔零件，主要應用在混凝土拖泵中的導向輪部件上，其上要安裝兩個配對錐齒輪，加工精度要求較高。在設計錐齒輪座機械加工工藝過程時要通過查表法準確的確定各表面的總余量及余量公差，合理選擇機床加工設備以及相應的加工刀具，進給量，切削速度、功率，扭矩等用來提高加工精度，保證其加工質量。 關鍵詞：機械加工、工藝規(guī)程、專用夾具、錐齒輪座 目錄 第1章 錐齒輪座的工藝分析及生產類型的確定 1 1.1 錐齒輪座的作用 1 1.2錐齒輪座的技術要求 2 1.3錐齒輪座的工藝分析 3 第2章 確定毛坯及繪制毛坯簡圖 4 2.1選擇毛坯 4 2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 4 2.3繪制錐齒輪座毛坯的鑄造簡圖 5 第3章 擬定錐齒輪座工藝路線 6 3.1定位基準的選擇 6 3.1.1 精基準的選擇 6 3.1.2 粗基準的選擇 6 3.2面與孔加工方法的確定 6 3.3加工階段的劃分 7 3.4工序的集中與分散 7 3.5工序順序的安排 7 3.5.1機械加工工序 7 3.5.2熱處理工序 8 3.5.3輔助工序 8 3.6確定加工路線 9 第4章 機床設備及工藝裝備的選用 10 4.1機床設備的選用 10 4.2工藝裝備的選用 10 第5章 加工余量、工序尺寸和公差的確定 10 第6章 切削用量、時間定額的計算 11 第7章 磨Φ100外圓夾具設計 29 7.1 磨床夾具設計要求說明 29 7.2 磨床夾具的設計要點 29 7.3 定位機構 29 7.4 夾緊機構 30 7.5 零件的磨床夾具的加工誤差分析 32 7.6 確定夾具體結構尺寸和總體結構 34 7.7 零件的磨床專用夾具簡單使用說明 35 參考文獻 37 第1章 錐齒輪座的工藝分析及生產類型的確定 1.1 錐齒輪座的作用 錐齒輪座是一個典型的交叉孔零件（見圖1—1），主要應用在混凝土拖泵中導向輪部件上，其上要安裝兩個配對錐齒輪座，因此主要的工作表面為Φ90mm和Φ52mm的兩個孔。 圖1-1 1.2錐齒輪座的技術要求 錐齒輪座的技術要求見表1-1 表1-1 錐齒輪座技術要求 加工表面 尺寸及偏差 mm 公差及精度等級 表面粗糙Raμm 形位公差mm Φ80mm孔 Φ80 IT13 6.3 Φ73mm孔 Φ73 IT13 6.3 Φ90mm孔 Φ90 IT7 1.6 Φ52mm孔 Φ52 IT7 1.6 垂直于Φ90mm孔，公差為0.05 兩端面 164 IT13 6.3 Φ80mm孔的外圓面 Φ100 IT7 1.6 φ52mm孔軸線101mm的端面 Φ101 IT9 3.2 錐銷孔 Φ8 IT8 1.6 Φ52mm孔端面 Φ82 IT13 6.3 從錐齒輪座技術要求表來看，加工錐齒輪座主要存在以下加工難點： （1）Φ52mm孔和Φ90mm孔兩尺寸屬于空間尺寸，加工過程中難以測量，因而兩尺寸的加工精度難以保證； （2）安裝齒輪的兩個交叉孔的中心線必須相交處于同一基準平面內，才能確保錐齒輪的傳動效果。 為此，通過對該零件的加工工藝性分析，找出了合理的加工方法，保證零件的加工質量。 1.3錐齒輪座的工藝分析 分析可知本零件材料為灰口鑄鐵，HT200。該零件具有較高的強度，耐磨性，耐熱性，減震性，適應于承受較大的應力，要求耐磨的零件。錐齒輪座具有兩組工作表面，他們之間有一定的位置要求。 由零件圖可知，φ90mm孔和φ52mm孔的中心線是主要的設計基準和加工基準。該零件的主要加工面可分為兩組： 1.以φ90mm孔為中心加工表面 這一組加工表面包括，φ80mm的端面和倒角及內孔φ73mm、φ90mm的孔及退刀槽，φ120mm的孔，M5螺紋孔，M8螺紋孔，φ8錐銷孔。 2.φ52mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ52mm的端面，孔和倒角及M6螺紋孔。 這兩組的加工表面有著一定的位置要求，主要是： 1.φ52mm孔的中心線與φ90mm中心線垂直度公差為0.05； 2.φ52mm孔端面與φ90mm孔中心線的距離為119mm。 由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻中有關面和孔加工精度及機床所能達到的位置精度可知，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。另外考慮到零件的精度不高可以在普通機床上加工。 第2章 確定毛坯及繪制毛坯簡圖 2.1選擇毛坯 根據零件查資料知：零件材料確定毛坯為灰鑄鐵，通過計算和查詢資料可知，毛坯重量約為11.7kg。生產類型為大批量，可采用砂型鑄造毛坯。由于各個孔都需要預先鑄造出來，故還需要安放型心。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效進行處理。 2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 零件基本尺寸在150—170之間，由表1.70可知，查得該鑄件的尺寸公差等級CT為10級。由表1.70可知，機械加工余量等級MA為G級，選取CT=9級，MA為G級。 表2-1用查表法確定各加工表面的總余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 機械加工余量/mm 尺寸公差 備注 上下端面 164 G 8 2.8 頂面降一級，雙側加工 Φ52mm的端面 119 G 3.5 2.5 單側加工 Φ52mm孔 Φ52 G 5 2.8 孔降一級，雙側加工 Φ73mm孔 Φ73 G 5 3.2 孔降一級，雙側加工 圓Φ82mm Φ82mm G 0 2.2 圓Φ155mm Φ155mm G 0 2.5 表2-2 鑄件主要尺寸的公差 主要加工表面 零件尺寸/mm 總余量/mm 毛坯尺寸/mm 上下端面 164 8 172 Φ52mm的端面 119 3.5 122.5 Φ52mm的孔 Φ52 5 Φ47 Φ73mm的孔 Φ73 5 Φ68 圓Φ82mm Φ82mm 0 Φ82 圓Φ155mm Φ155mm 0 Φ155 2.3繪制錐齒輪座毛坯的鑄造簡圖 由表2-1和表2—2所得結果，繪制毛坯簡圖如圖2-2所示。 圖2—2 工件毛胚圖 第3章 擬定錐齒輪座工藝路線 3.1定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準?；孢x擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產無法正常進行。 3.1.1 精基準的選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。選擇加工表面的設計基準為定位基準，稱為基準重合的原則。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準統(tǒng)一，先選擇φ52mm孔的中心線和φ90mm孔的中心線作為精基準。 3.1.2 粗基準的選擇 對一般的箱體類零件來說，以底面作為基準是合理的，按照有關零件的粗基準的選擇原則：當零件有不加工表面時，應選擇這些不加工的表面作為粗基準，當零件有很多個不加工表面的時候，則應當選擇與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準，從零件的分析得知，錐齒輪座以下底面作為粗基準。 3.2面與孔加工方法的確定 根據錐齒輪座零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如表3-1： 表3-1 錐齒輪座各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度 Ra/μm 加工方案 Φ80mm孔 IT13 6.3 粗車 Φ73mm孔 IT13 6.3 粗車 Φ90mm孔 IT7 1.6 粗車—半精車—磨 Φ52mm孔 IT7 1.6 擴—粗鉸—精鉸 兩端面 IT13 6.3 粗車 Φ80mm孔的外圓面 IT7 1.6 粗車—半精車 距Φ52mm孔軸線101mm的端面 IT9 3.2 粗車—半精車 Φ52mm孔端面 IT13 6.3 粗銑 錐銷孔 IT8 1.6 鉆—粗絞—精絞 3.3加工階段的劃分 該錐齒輪座的加工質量要求較高，可將加工階段劃分成面加工和孔加工兩個階段。加工過程中，首先加工面，然后加工各孔，最后加工各細節(jié)部分（攻絲、拉槽等）。 3.4工序的集中與分散 該零件選用工序集中原則安排錐齒輪座的加工工序。該錐齒輪座的生產類型是大批生產，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 3.5工序順序的安排 3.5.1機械加工工序 由于設計加工方案時要遵循“先基準后其他”原則 、“先粗后精”原則、“先主后次”原則、“先面后孔”原則。制定機械加工工序如下： 表3-1 錐齒輪座各表面加工方案 工序1 粗車下端面 工序2 粗車內孔Φ73孔 工序3 粗車Φ90孔 工序4 粗車Φ120孔 工序5 粗車上端面 工序6 粗車外圓面Φ100 工序7 粗車Φ80孔 工序8 半精車Φ90內孔，切退刀槽3*0.5 工序9 半精車Φ100外圓面，切3*1退刀槽 工序10 粗銑右端面 工序11 擴—粗鉸—精鉸Φ52內孔 工序12 鉆孔4—M8螺紋底孔，攻絲4—M8 工序13 鉆孔4—M5螺紋底孔，攻絲4—M5 工序14 鉆孔3—M6螺紋底孔，攻絲3—M6 工序15 鉆孔M3螺紋底孔Φ2通孔 工序16 磨Φ90內孔 工序17 磨Φ100外圓 工序18 磨Φ52內孔 因為工序集中有利于采用搞生產率機床；減少工件裝夾次數，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；減少工序數目，縮短了工藝路線，也簡化了生產計劃和組織工作；所以最終制定機械加工工序如下： 表3-1 錐齒輪座各表面加工方案 工序1 鑄造 工序2 時效，硬度要求HBS187~220 工序3 粗車下端面，粗車內孔Φ73孔，粗車Φ90孔，粗車Φ120孔 工序4 粗車上端面，粗車外圓面Φ100，粗車Φ80孔 工序5 半精車Φ90內孔，切退刀槽3*0.5 工序6 半精車Φ100外圓面，切3*1退刀槽 工序7 粗銑右端面 工序8 擴—粗鉸—精鉸Φ52內孔 工序9 鉆孔4—M8螺紋底孔，攻絲4—M8 工序10 鉆孔4—M5螺紋底孔，攻絲4—M5 工序11 鉆孔3—M6螺紋底孔，攻絲3—M6 工序12 鉆孔M3螺紋底孔,攻絲M3 工序13 去毛刺 工序14 磨Φ90內孔 工序15 磨Φ100外圓 工序16 磨Φ52內孔 工序17 終檢 3.5.2熱處理工序 加工之前進行時效處理。 3.5.3輔助工序 在半精加工后，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，該錐齒輪座工序的安排順序為：熱處理（時效處理）——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——主要表面精加工。 3.6確定加工路線 在綜合考慮上述工序安排的原則基礎上，由表3-2列出錐齒輪座的工藝路線： 表3—2 工 序 號 工序內容 工藝裝備 1 鑄造 2 時效，硬度要求HBS187~220 3 粗車下端面，粗車內孔Φ73孔，粗車Φ90孔，粗車Φ120孔 端面車刀，內孔車刀，盲孔車刀，游標卡尺 4 粗車上端面，粗車外圓面Φ100，粗車Φ80孔 外圓車刀，端面車刀，盲孔車刀，游標卡尺 5 半精車Φ90內孔，切退刀槽3*0.5 盲孔車刀，切槽刀，游標卡尺 6 半精車Φ100外圓面，切3*1退刀槽 端面車刀，切槽刀，游標卡尺 7 粗銑右端面 端銑刀，游標卡尺 8 擴—粗鉸—精鉸 擴孔鉆，鉸刀，卡尺，塞規(guī) 9 鉆孔4—M8螺紋底孔，攻絲4—M8 Φ6.7的麻花鉆，M8絲錐，游標卡尺，螺紋塞規(guī) 10 鉆孔4—M5螺紋底孔，攻絲4—M5 Φ4麻花鉆，M5絲錐，游標卡尺，螺紋塞規(guī) 11 鉆孔3—M6螺紋底孔，攻絲3—M6 Φ5麻花鉆，M6絲錐，游標卡尺，螺紋塞規(guī) 12 鉆孔M3螺紋底孔Φ2通孔 Φ2麻花鉆，M3絲錐 13 去毛刺 14 磨Φ90內孔 砂輪，內徑千分尺 15 磨Φ100外圓 砂輪，外徑千分尺 16 磨Φ52內孔 砂輪，內徑千分尺 17 終檢 第4章 機床設備及工藝裝備的選用 4.1機床設備的選用 在大批生產條件下，可以選用高效的專用設備和組合機床，也可選用通用設備。所選用的通用設備應提出機床型號，所選用的組合機床應提出機床特征，如“四面組合機床”。主要已由表3.2給出。 4.2工藝裝備的選用 工藝裝配主要包括刀具、夾具和量具。在工藝卡片中應簡要寫出它們的名稱，如“鉆頭”、“百分表”、“車床夾具”等。 刀具、量具已在3.2給出。該零件的生產類型為大批生產，所選用的夾具均為專用夾具。 第5章 加工余量、工序尺寸和公差的確定 對工序進行相關計算。 由表1-20可以依次確定各工序的加工精度等級為：精鉸：IT7;粗鉸：IT10;擴孔：IT12。根據上述結果，再查標準公差數值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.030mm; 粗鉸：0.120mm; 擴孔：0.300mm。 毛坯為空心，通孔，孔內要求尺寸精度等級介于IT7，由表2-28可查得工序尺寸及余量： 擴孔：Φ51.5 2z=4.5mm 粗鉸: Φ51.9 2z=0.4mm 精鉸：Φ52.0 2z=0.1mm 37 第6章 切削用量、時間定額的計算 工序3 粗車下端面，粗車內孔Φ73孔，粗車Φ90孔，粗車Φ120孔 1、加工條件 （1）選擇刀具 1） 選擇直頭焊接式外圓車刀 2）依據，根據表1.1，車床CA6140的中心高度，所以選擇的刀桿尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度為4.5mm。 3）依據，根據表1.2，粗車毛坯為45鋼，可以選擇YT15硬質合金刀具。 4）依據，根據表1.3，車刀幾何形狀如表12 表12 車刀幾何形狀角度 刀角名稱 符號 范圍 取值 主偏角 kr 30～45 45 副偏角 10～15 15 前角 5～10 10 后角 5～8 5 刃傾角 0 0 倒棱前角 -10～ -15 -10 倒棱寬度 0.4［（0.3~0.8）f］ 1 0.4~0.8 0.5 （2）選擇切削用量 1）、確定切削深度ap 由于粗加工余量僅為3mm，可在一次走刀內切完，故 ap=3mm 2）、進給量 依據，根據表1.4，在粗車鋼料，刀桿的尺寸為16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直徑小于40mm時， 依據，根據CA6140車床的使用說明書選擇 確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的要求，故需進行校驗 依據，根據CA6140車床的使用說明書得其進給機構允許的進給力為。 依據，根據表1.21，當鋼的強度=570~670MPa，，，， (預計)時，進給力為N。 依據，根據表1.29-2，切削時的修正系數為=1.0，=1.0，=1.0，故實際進給力為 N 由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故所選的進給量可用 3）、車刀磨鈍標準及耐用度T 依據，根據表1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為1.0mm（1.0~1.4），車刀的壽命T=60min。 4）、確定切削速度 依據，根據表1.28，切削速度的修正系數為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故 =0.94 依據，根據表1.27，切削速度的計算 故 =110m/min r/min 依據，根據CA6140車床的使用說明書，選擇 這時實際切削速度為 =120m/min 最后決定的車削用量為 。 式中，根據，根據表1.26，車削時的入切量以及超切量為,則L=420mm,故 　　min 工序4 粗車上端面，粗車外圓面Φ100，粗車Φ80孔 所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據《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3mm，可在一次走刀內完成，故 =3mm ②.確定進給量 根據《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4.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知： =0.7 確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。 根據表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《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 切削速度可根據公式計算，也可直接有表中查出。 根據《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： ==63 ===120 根據CA6140車床說明書選擇 =125 這時實際切削速度為： == 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=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 （3-6） 根據表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，=，==，= 式中，l=263mm, 根據，根據表1.26，車削時的入切量以及超切量為,則L=268mm,故 　　min 工序5 半精車Φ90內孔，切退刀槽3*0.5 1、加工條件 (1)、選擇刀具 車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。 （2）、背吃刀量ap 查，得半精車余量ap=1.0mm 1）、進給量 依據，根據表1.6，材料為碳鋼，當表面粗糙度為，（預計）時，。 依據，根據CA6140車床的使用說明書選擇 2）、車刀磨鈍標準及耐用度T 依據，根據表1.9，選擇車刀的后刀面的最大磨損量為0.5mm,刀具的壽命T=60min。 3）、切削速度 依據，根據表1.28，可查得切削速度的修正系數為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故 =0.94 依據，根據表1.27，切削速度的計算 故 =158m/min r/min 依據，根據CA6140車床的使用說明書，選擇 這時實際切削速度為 =97m/min 最后決定切削用量 式中，l=263mm, 根據，根據表1.26，車削時的入切量以及超切量為,則L=268mm,故 　　min 工序6 半精車Φ100外圓面，切3*1退刀槽 1、加工條件 (1)、選擇刀具 車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。 （2）、背吃刀量ap 查，得半精車余量ap=1.0mm 1）、進給量 依據，根據表1.6，材料為碳鋼，當表面粗糙度為，（預計）時，。 依據，根據CA6140車床的使用說明書選擇 2）、車刀磨鈍標準及耐用度T 依據，根據表1.9，選擇車刀的后刀面的最大磨損量為0.5mm,刀具的壽命T=60min。 3）、切削速度 依據，根據表1.28，可查得切削速度的修正系數為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故 =0.94 依據，根據表1.27，切削速度的計算 故 =158m/min r/min 依據，根據CA6140車床的使用說明書，選擇 這時實際切削速度為 =97m/min 最后決定切削用量 式中，l=45mm, 根據，根據表1.26，車削時的入切量以及超切量為,則L=47mm,故 min 工序7 粗銑右端面 1、加工條件：工件材料為45鋼，。 (1)、選擇刀具 車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。 （2）選擇切削用量 1）、確定切削深度 由于精加工余量僅為0.5mm，可在一次走刀內切完，故 依據，得精車余量ap=0.5mm 2）、進給量 依據，根據表1.6，加工材料為碳鋼，當表面粗糙度為，（預計）時，。 依據，根據CA6140車床的使用說明書選擇 確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的要求，故需進行校驗 依據，根據CA6140車床的使用說明書，其進給機構允許的進給力為=3530N。 查，根據表1.21，當鋼的強度，，，，=100m/min(預計)時，進給力為=375N。 依據，根據表1.29-2，切削時的修正系數為，，，故實際進給力為 由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故所選的進給量可用 3）、車刀磨鈍標準及耐用度T 依據，根據表1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為0.5mm（0.4~0.6），車刀的壽命T=60min。 4）、確定切削速度 依據，根據表1.28，可查得切削速度的修正系數為，，，，，故 =0.94 依據，根據表1.27，切削速度的計算為 故 =224m/min r/min 依據，根據CA6140車床的使用說明書，選擇 這時實際切削速度為 =120m/min 最后決定的車削用量為 。 式中，l=75mm, 根據，根據表1.26，車削時的入切量以及超切量,則L=80mm,故 min 工序8 擴—粗鉸—精鉸Φ52內孔 計算工序8—擴、粗鉸、精鉸φ52mm孔。 (1)擴孔工步 1）背吃刀量的確定 取雙邊被吃刀量аp=4.5mm。 2）進給量的確定 查《機械加工工藝簡明速查手冊》表8.11，該工步的每轉的進給量=1.3~1.5mm/r。 3）切削速度的計算 由表8.5，按工件材料為灰鑄鐵的條件選取，鉆削速度可以取為14~26m/min,而擴孔切削速度。由公式（5-1） 可求得該工序鉆頭轉速=123.67r/min,參照表36所列Z550型立式鉆床的主軸轉速，取轉速=125r/min。再將此轉速帶入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度： =125r/min51.5mm/1000=20.2m/min。 (2)粗鉸工步 1)背吃刀量的確定 取雙面被吃刀量аp=0.4mm。 進給量的確定 2)由表8.15，選取該工步的每轉的進給量=1.2mm/r。 3)切削速度的計算 由表8.6，按工件材料為灰鑄鐵的條件選取，切削速度可以取為8.5m/min。由公式（5-1） 可求得該工序鉆頭轉速=52.4r/min,參照表36所列Z550型立式鉆床的主軸轉速，取轉速=63r/min。再將此轉速帶入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度=63r/min51.9mm/1000=10.26m/min。 (3)精鉸工步 1) 背吃刀量的確定 取雙面被吃刀量аp=0.1mm。 2) 進給量的確定 由表8.15，選取該工步的每轉進給量=0.90mm/r。 3) 切削速度的計算 由表8.6，按工件材料為灰鑄鐵的條件選取，切削速度可以取為3m/min。由公式（5-1） 可求得該工序鉆頭轉速=37.5r/min,參照表36所列Z550型立式鉆床的主軸轉速，取轉速=47r/min。再將此轉速帶入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度=47r/min52mm/1000=7.67m/min。 時間定額的計算 基本時間的計算 1）擴孔工步 根據表6.2-5，本工序時間可由公式求得。式中=59mm；=2~4mm；，取= ，2.4mm；=4mm； =1.30mm/r；n=125r/min。將上述結果帶入公式，則該工序的基本時間t=(59+2.4+4)/1.30mm/r / 125r/min=24.17s 2）粗鉸工步 根據表6.2-5，鉸圓柱孔的基本時間可由公式求得。式中、由表6.2-5按=、аp=0.4mm條件查得=0.37mm；=15mm；而=59mm；=1.20mm/r；n=63r/min。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間t=(59+0.37+15)/1.20mm/r / 63r/min=59.02s。 3）精鉸工步 根據表6.2-5，鉸圓柱孔的基本時間可由公式求得。式中、由表6.2-5按=、аp=0.1mm條件查得=0.19mm；=13mm；而=59mm；；n=47r/min。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間t=(59+0.19+13)/0.90mm/r / 47r/min=102.39s。 輔助時間的計算 輔助時間與基本時間之間的關系為=(0.150.2)，該零件取=0.15,則該工序的輔助時間為： 擴孔孔工步的輔助時間：=0.1524.17=3.62s； 粗鉸孔工步的輔助時間：=0.1559.02=8.85s； 精鉸工步的輔助時間：=0.15102.39=15.35s； 其他時間的計算 除了作業(yè)時間（基本時間與輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地時間、休息與生理需要時間和準備與終結時間。由于該錐齒輪座的生產類型大批生產，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可以忽略不計；布置工作地時間是作業(yè)時間的2%7%，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的2%4%,本工件均取3%，則各工序的其他時間（+）可按關系式（3%+3%）（+）計算，他們分別為： 擴孔孔工步的其他時間：+=6%（24.17+3.62）=1.66s； 粗鉸孔工步的其他時間：+=6%（59.02+8.85）=4.07s； 精鉸工步的其他時間：+=6%（102.39+15.35）=7.06s； 單件時間的計算 工序VI的單件時間為三個工步單價時間的和，其中 擴孔工步=24.17+3.62+1.66=29.45s； 粗鉸工步=59.02+8.85+4.07=71.94s； 精鉸工步=102.39+15.35+7.06=124.8s； 因此，工序8的單件時間=++=29.45+71.94+124.8=226.19s。將上述零件的工藝規(guī)程設計的結果，填入工藝文件。 工序9 鉆孔4—M8螺紋底孔，攻絲4—M8 機床：搖臂鉆床Z525 刀具：根據參照《機械加工工藝手冊》表4.3-9硬質合金錐柄麻花鉆頭。 工序1、鉆孔 鉆孔前鑄件為實心，根據上文所的加工余量先鉆孔到再攻絲，所以。 鉆削深度： 進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4-38，取 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-41，取 機床主軸轉速，有： ， 按照《機械加工工藝手冊》表3.1-31取 所以實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 走刀次數為1，鉆孔數為2個 機動時間： (2)、攻2-M8螺紋通孔 刀具：釩鋼機動絲錐 進給量：查《機械加工工藝手冊》表1.8-1得所加工螺紋孔螺距,因此進給量 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-105，取 機床主軸轉速：，取 絲錐回轉轉速：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：，加工數為2 機動時間： 本工序機動時間：。 工序10 鉆孔4—M5螺紋底孔，攻絲4—M5 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）： 工序11 鉆孔3—M6螺紋底孔，攻絲3—M6 ⑵．鉆螺孔 切削深度： 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-39，，取 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-41，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.8）有： 刀具切出長度： 走刀次數為1 機動時間，由式（1.5）有： ③、攻螺紋孔 機床：組合攻絲機 刀具：高速鋼機動絲錐 進給量：由于其螺距,因此進給量 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-105，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 絲錐回轉轉速：取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數為1 機動時間，由式（1.5）有： 機動時間： 這些工序的加工機動時間的總和是： 工序12 鉆孔M3螺紋底孔,攻絲M3 1)背吃刀量的確定 =1.5mm。 2)進給量的確定 參照《課程設計》表5-22，選取該工步的每轉進給量f=0.1mm/r。 3)切削速度的計算 參照《課程設計》表5-22，切削速度v可取為20m/min。由公式n=1000v/d可求得鉆頭的鉆速n=2123.4r/min, 參照《課程設計》表4-9所列Z4006型臺式鉆床的主軸轉速，取轉速n=2900r/min。在將此轉速代入公式n=1000v/d中可求的實際的切削速度v=27.3m/min。 工序14 磨Φ90內孔 機床　M114W萬能外圓磨床 1)選擇砂輪。見《機械加工工藝手冊》第三章中磨料A46KV6P 35040127 其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350x40x127 2)切削用量的選擇。查《機械加工工藝手冊》表33-42有 工件速度　　　　＝18m/min切削深度　　?。?.0157mm/st 縱向進給量 ＝0.5B＝20mm(雙行程) 3)切削工時　　 　式中　D---被加工直徑　 b----加工寬度　　Z--單邊加工余量 　　　　K---系數 　　　　V---工作臺移動速度 　　　　--工作臺往返一次砂輪軸向進給量 　　　　--工作臺往返一次砂輪徑向進給量　 　　　?。?.3(min) 工序15 磨Φ100外圓 機床　M114W萬能外圓磨床 1)選擇砂輪。見《機械加工工藝手冊》第三章中磨料A46KV6P 35040127 其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350x40x127 2)切削用量的選擇。查《機械加工工藝手冊》表33-42有 砂輪輪速n=1500r/min (見機床說明書)　 v=27.5m/s 工件速度　　　?。?0m/min 切削深度　　＝0.015mm/st 軸向進給量 ＝0.5B＝20mm(雙行程) 3)切削工時　　 式中　D---被加工直徑 b----加工寬度 Z--單邊加工余量 K---系數 V---工作臺移動速度 --工作臺往返一次砂輪軸向進給量 --工作臺往返一次砂輪徑向進給量 　　?。?.53(min) 工序16 磨Φ52內孔 1) 切削深度 單邊余量為Z=0.3mm 一次切除。 2) 進給量 根據《機械加工工藝手冊》取f=0.2mm/r 3) 計算切削速度　 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=134m/min 4)確定機床主軸轉速　ns== 458r/min 按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8,與458r/min相近的機床轉速為480r/min?，F(xiàn)選取=480r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)==22.5mm; =4mm; =0mm; t=i==0.31(min) 最后，將以上各工序切削用量，工時定額的計算結果，連同其他加工數據，一并填入機械加工工藝綜合卡片，見所附卡片。 第7章 磨Φ100外圓夾具設計 7.1 磨床夾具設計要求說明 利用本夾具主要用來加工磨Φ100外圓，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。 生產中需自行設計的較多是安裝在磨床主軸上的專用夾具，所以零件在磨床上加工用專用夾具。 7.2 磨床夾具的設計要點 （1）定位裝置的設計特點和夾緊裝置的設計要求 當加工回轉表面時，要求工件加工面的軸線與機床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結構和布置必須保證這一點。 當加工的表面與工序基準之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時，則應以夾具的回轉軸線為基準來確定定位元件的位置。 工件的夾緊應可靠。由于加工時工件和夾具一起隨主軸高速回轉，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個夾具還要受到重力和離心力的作用，轉速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時會使主軸振動。因此，夾緊機構必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動或發(fā)生事故。對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。 （2）夾具與機床主軸的連接 磨床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉軸線與臥式磨床主軸軸線應具有盡可能小的同軸度誤差。 心軸類磨床夾具以莫氏錐柄與機床主軸錐孔配合連接，用螺桿拉緊。有的心軸則以中心孔與磨床前、后頂尖安裝使用。 7.3 定位機構 圖4-2 定位機構 由零件圖可知：在對磨Φ100外圓行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，底面孔進行了鉆、擴加工。磨Φ100外圓時為了使定位誤差達到要求的范圍之內，采用一面一銷再加兩個浮動支撐調節(jié)螺栓的定位方式，這種定位在結構上簡單易操作。一面即底平面。 7.4 夾緊機構 選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機構時，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點。夾緊裝置的基本要求如下： 1. 夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置； 2. 夾緊力要適當，既要保證工件在加工過程中不移動、不轉動、不震動，又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。 3. 夾緊機構的操作應安全、方便、迅速、省力。 4. 機構應盡量簡單，制造、維修要方便。 分析零件加工要素的性質，確定夾緊動力源類型為手動夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來源為螺旋力。夾具的具體結構與參數見夾具裝配圖和零件圖。 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可按下式計算有：： 式中：為各種因素的安全系數，查參考文獻[5]表可得： 所以有： 螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數由參考文獻[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋機構，受力簡圖如下： 圖4-3 受力簡圖 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，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 7.5 零件的磨床夾具的加工誤差分析 為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻[5]可得： ⑴ 銷的定位誤差 ： 圖4-4 銷的定位 工件以圓孔在動配合心軸上定位，工件便會因自重始終使圓孔下母線和心軸上母線保持固定邊接觸．此時，工件上加工平面M 的工序基準(定位圓孔中心線)向下產生偏移， 由點移至點．因此，工序基準的極限位置變動量()就是加工尺寸h所產生的定位誤差．故有： 因為： ， 所以： 式中：一定位圓孔直徑公差； 一定位心軸直徑公差； 一定位圓孔的最大直徑； 一定位心軸的最小直徑； 一定位圓孔與定位心軸問的最小配合間隙。 上述推導過程中，等式是不成立的．因為點是工件軸心線與心軸軸心線的重合點，并不是定位基準的一個極限位置點，實際上工件會因自重(或其它外力)始終使圓孔上母線與心軸上母線保持接觸，加之最小配合問隙的存在，使工件定位基準(工件孔的軸心線)必然會向下移動，而不會與定位心軸的軸心線重合． 下面導出工件以圓孔定位時定位誤差計算中基準位移誤差的正確的計算公式． 如上圖所示，工件以內孔D在圓柱心軸(或圓柱定位銷)上定位，是心軸(或定位銷)的軸心，即限位基準，C是對刀位置尺寸， 由于定位副有制造公差和配合間隙，使得定位基準(上件內孔軸線)與限位基準(心軸軸線)不能重合，在夾緊力．或工件自重的作用下，定位基準相對于限位基準下移了一段距離，因而產生基準位移誤差．當工件孔的直徑為最大()， 定位銷的直徑為最小()，定位基準的位移量Y為最大()此時，定位基準的極限下移點為；工件孔的直徑為最小()，定位銷的直徑為最大() 時，定位基準的位移量Y為最小()此時，定位基準的極限下移點為．因此： 式中： 一定位圓孔直徑公差； 一定位心軸(或定位銷)直徑公差。 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，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 7.6 確定夾具體結構尺寸和總體結構 夾具體設計的基本要求 （1）應有適當的精度和尺寸穩(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或導向元件的表面以及夾具體的安裝基面，應有適當的尺寸精度和形狀精度，它們之間應有適當的位置精度。 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生不允許的變形和振動，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。 （3）應有良好的結構工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結構比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應特別注意其結構工藝性，應做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。 （4）應便于排除切屑 在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產生不多的情況，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產生較多的情況，一般應在夾具體上設置排屑槽。 （5）在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，支承面積應足夠大，安裝基面應有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應中空，大型夾具還應設置吊環(huán)或起重孔。 確定夾具體的結構尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。 7.7 零件的磨床專用夾具簡單使用說明 為提高生產率，經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據情況進行調整換取。 （1）夾具的總體結構應力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。 （2）當工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉軸線不平衡時，將產生較大的離心力和振動，影響工件的加工質量、刀具的壽命、機床的精度和安全生產，特別是在轉速較高的情況下影響更大。因此，對于重量不對稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設置平衡塊或加工減重孔。在工廠實際生產中，常用適配的方法進行夾具的平衡工作。 （3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時應該加防護罩。 參考文獻 [1]尹成湖，周湛學主編.機械加工工藝簡明速查手冊［M］.北京 化學工業(yè)出版社，2015.12 [2]侯放主編，機床夾具［M］，北京，中國勞動社會保障出版社，2007 [3]姬文芳主編，機床夾具設計［M］，北京，航空工業(yè)出版社，1994 [4]艾興，肖詩綱主編.切削用量簡明手冊［M］.北京，機械工業(yè)出版社，2002 [5]劉洋，關于錐齒輪座的工藝分析，科學展望2016年15期 ISSN1672-8289 [6]濮良貴, 陳國定, 吳立言. 機械設計.第九版[M]. 北京 高等教育出版社, 2013. 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