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本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第5頁 共39頁 畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 車類機床主要用于加工各種回轉表面，如內外圓柱表面、圓錐表面、成型回轉表面和回轉體的端面等，有些車床還能加工螺紋面。由于多數(shù)機器零件具有回轉表面，車床的通用性又較廣，因此在機器制造廠中，車床的應用極為廣泛，在金屬切削床中所占的比重最大，約占機床總臺數(shù)的20%～35%。 作為主要的車削加工機床，CA6140機床廣泛的應用于機械加工行業(yè)中，適用于車削內外圓柱面，圓錐面及其它旋轉面，車削各種公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋，并能進行鉆孔，鉸孔和拉油槽等工作。床身寬于一般車床，具有較高的剛度，導軌面經(jīng)中頻淬火，經(jīng)久耐用。機床主軸孔徑大，操作靈便集中，溜板設有快移機構。機床結構剛度與傳動剛度均比較高，功率利用率也比較高，適于強力高速切削。 臥式機床的加工對象，主要是軸類零件和直徑不太大的盤類零件，故采用臥式布局。其主要部件有：主軸箱、刀架、尾座、進給箱、溜板箱以及床身。本設計主要針對CA6140機床的主軸箱進行設計。機床主軸箱是一個比較復雜的傳動部件。設計的內容主要包括確定機床的主要參數(shù)，擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖，計算和校核了主要零部件，并且利用專業(yè)制圖軟件進行了零件的設計和處理。 關鍵詞 CA6140機床 零件 傳動  畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要 Title Process Fork Parts to prepare and Milling Fixture Design Abstract The lathe class machine tool mainly was used in to process each kind of rotation surface, like inside and outside periphery, the circular cone surface, take shape the rotation surface and the gyre end surface and so on, some lathes also can process whorl. Because the most machine part has the rotation surface, lathe versatility broader, therefore in machine shop, lathe application extremely widespread, accounts for the proportion in the metal cutting bed to be biggest, approximately composes the machine tool main station number 20% ~ 35%. As the main turning processing machine tool, the CA6140 machine tool was widespread used in the machine-finishing profession, it is used in turning inside and outside the turning the round cylinder, taper and gyre, turning each kind of metric system, the British system, the modulus and the diameter festival thread, and can carry on the drill hole and pulls work and so on fuel tank. The lathe bed width to the common lathe , has a higher rigidity, the facade of the lead after middle frequency quenching, so it will be durable. The machine tool main axle aperture is big, the operation agile centralism, the apron is equipped with quickly moves the organization. machine tool structure rigidity and transmission rigidity quite high, the power use factor quite is also high, is suitable for the force high-speed cutting. The horizontal-type machine tool processing object, mainly is the axis class components and the diameter not too big plate class components, therefore uses the horizontal-type layout. Its major component includes: headstock, tool slide, tailstock, feedbox, apron and bed. This design mainly aims at the headstock of the CA6140 machine tool .The headstock of machine tool is a quite complex transmission part. The design content mainly includes determines the machine tool’s main parameter, Draws up the transmission plan and the transmission scheme, Calculated and examined the main spare part，And used specialized charting software to carry on the components design and processing. keywords CA6140machine tool Part Transmission  目 錄 1 引言 1 1.1 機械制造業(yè)的發(fā)展 1 1.2 機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 1 1.3 我國機械行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和機遇 2 1.4 機床的規(guī)格和用途 2 2 零件工藝性分析 4 2.1 零件的作用和結構 4 2.2 零件的工藝分析 4 2.3 確定生產(chǎn)類型 5 3 機械加工工藝規(guī)程設計 6 3.1 機械加工工藝過程概述 6 3.2 毛坯的確定 8 3.3 基準的選擇 8 3.4 制訂工藝路線 9 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 3.6 確定切削用量及基本工時 12 4 專用夾具設計 23 4.1 提出問題 23 4.2 機床夾具概述 23 4.3 零件工藝性分析 26 結束語 31 致謝 32 參考文獻 33 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 34 頁 共 33 頁 1 引言 機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。 1.1 機械制造業(yè)的發(fā)展 人類文明的發(fā)展和制造業(yè)的進步緊密相關。18世紀70年代，以瓦特改進蒸汽機為代表，引發(fā)了第一個工業(yè)革命，產(chǎn)生可近代工業(yè)化的生產(chǎn)方式，手工勞動漸漸被機器生產(chǎn)多代替，機械制造業(yè)逐漸形成規(guī)模。到19世紀中葉，電磁理論的建立為發(fā)電機和電動機的產(chǎn)生奠定了基礎，從而迎來了電氣化時代。與此同時，互換性原理和公差制度應運而生。所有這些使機械制造業(yè)發(fā)生了重大變革，機械制造業(yè)進入了快速發(fā)展時期[1]。 20世紀初，內燃機的發(fā)明，使汽車開始進入歐美家庭，引發(fā)了機械制造業(yè)的又一次革命。以汽車工業(yè)為代表的大批量自動化生產(chǎn)方式使得生產(chǎn)率獲得極大的提高，機械制造業(yè)有了更迅速的發(fā)展，并開始成為國名經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。 二次大戰(zhàn)后，電子計算機和集成電路的出現(xiàn)，以及運籌學、現(xiàn)代控制論、系統(tǒng)工程等軟件科學的產(chǎn)生和發(fā)展，使得機械制造業(yè)產(chǎn)生了一次新的飛躍。傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式已難以滿足市場多變的需要，多品種、中小批量生產(chǎn)日漸成為制造業(yè)的主流生產(chǎn)方式。20世紀80年代以來，信息產(chǎn)業(yè)的崛起和通訊技術的房展加速了市場的全球化進程，市場競爭更加激烈。為了適應新的形勢，在機械制造領域提出了許多新的制造哲理和生產(chǎn)模式，如計算機集成制造、精良生產(chǎn)、并行工程、敏捷制造等。進入21世紀，機械制造業(yè)正向自動化、柔性化、集成化、智能化和清潔化的方向發(fā)展[2]。 1.2 機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 美國，68%的財富來源于制造業(yè)；日本，約占49%的國民經(jīng)濟總產(chǎn)值由制造業(yè)提供。在先進的工業(yè)化國家中，約有1/4的人口從業(yè)于制造業(yè)，在非制造業(yè)部門中，又約有半數(shù)人員的工作性質與制造業(yè)密切相關。據(jù)美國國家生產(chǎn)力構成中，制造技術的作用約占62%。 在整個制造業(yè)中，機械制造業(yè)占有特別重要的地位。因為機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的裝備部，國民經(jīng)濟各部門的生產(chǎn)水平和經(jīng)濟效益在很大程度上取決于機械制造業(yè)所提供的裝備的技術性能、質量和可靠性。因而各發(fā)達國家都把發(fā)展機械制造業(yè)放在突出的位置[4]。 1.3 我國機械行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和機遇 面對越來越激烈的國際市場競爭，我國機械制造業(yè)面對著嚴峻的挑戰(zhàn)。我們在技術上已經(jīng)落后，加上資金不足，資源短缺，以及管理體制和周圍環(huán)境也存在許多問題，需要改進和完善，這些都給我們迅速趕超世界先進水平帶來極大的困難。但另一方面，我國改革的不斷深入，對外開放的不斷擴大，為我國機械制造業(yè)的振興和發(fā)展提供了前所未有的良好條件。當今，制造業(yè)的世界格局已經(jīng)和在正在發(fā)生重大的變化，歐、亞、美三分天下的局面已經(jīng)形成，世界經(jīng)濟重心開始向亞洲轉移已出現(xiàn)征兆，制造業(yè)的產(chǎn)品結構、生產(chǎn)模式也在迅速變革之中。多有這些又給我們帶來了難得的機遇。挑戰(zhàn)和機遇并存，我們應該在正視現(xiàn)實，面對挑戰(zhàn)，抓住機遇，深化改革，以振興和發(fā)展中國的機械制造業(yè)為己任，勵精圖治，奮發(fā)圖強，以使我國的機械制造業(yè)在不太長的時間內，趕上世界先進水平。 1.4 機床的規(guī)格和用途 金屬切削機床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機器零件的機器，它是制造機器的機器，所以又稱為“工作母機”或“工具機”，習慣上簡稱為機床。 我國的機床工業(yè)是在新中國成立以后建立起來的。在半封建半殖民地的舊中國，基本上沒有機床制造工業(yè)。直至解放前夕，全國只有少數(shù)幾個機械修配廠生產(chǎn)結構簡單的少量機床。1949年機床年產(chǎn)量僅1500多臺。解放后的幾十年，我國機床工業(yè)獲得高速發(fā)展。目前我國已經(jīng)形成了布局比較合理，比較完整的機床工業(yè)體系。但是，我國的機床工業(yè)與世界先進水平仍有較大的差距。所以，我國的機床工業(yè)面臨著光榮而艱巨的任務，必須不斷學習和引進國外的先進科學技術，大力開展科學研究，以便早日趕上世界先進水平。 CA6140機床可進行各種車削工作，并可加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋。 主軸三支撐均采用滾動軸承；進給系統(tǒng)用雙軸滑移共用齒輪機構；縱向與橫向進給由十字手柄操縱，并附有快速電機。該機床剛性好、功率大、操作方便。 通過對CA6140拔叉工藝的研究與應用，在機床、夾具、刀具、工藝流程等方面進行合理設計和選擇，有效提高了加工效率和產(chǎn)品質量，擴大了加工適應范圍，提高了可靠性，具備一定的先進性，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，為解決此類多孔同時加工問題舉了一件實例[2]。 2 零件工藝性分析 2.1 零件的作用和結構 題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。 圖2.1 撥叉零件圖 2.2 零件的工藝分析 撥叉這個零件從零件圖上可以看出，它一共有兩組加工表面，而這二組加工表面之間有一定的位置要求，現(xiàn)將這二組加工表面分述如下： (1)以?25mm孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：?25H7mm的六齒花鍵孔及倒角，尺寸為80㎜與花鍵孔垂直的兩端面，尺寸為18H11與花鍵孔垂直的通槽。 (2)與?25mm花鍵孔平行的表面。這一組加工表面包括：與花鍵孔中心軸線相距22㎜的上表面，與上表面垂直的二個M8通孔和一個? 5錐孔。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： (1)上表面與?25mm花鍵孔中心線平行度為0.10㎜； (2)18H11通槽兩側面與與?25mm花鍵孔中心線的垂直度為0.08㎜。 由以上分析可知，對于這二組加工表面而言，我們可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具進行另一組表面的加工，并且保證它們之間的位置精度要求。 2.3 確定生產(chǎn)類型 已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領為10000件/年，零件的質量是1.0Kg/個，查《機械制造工藝及設備設計指導手冊》321頁表15-2，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝[1]。 3 機械加工工藝規(guī)程設計 3.1 機械加工工藝過程概述 工藝規(guī)程是工裝設計、制造和確定零件加工方法與加工路線的主要依據(jù)，它對組織生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質量、提高勞動生產(chǎn)率、降低成本、縮短生產(chǎn)周期及改善勞動條件等都有著直接的影響，因此是生產(chǎn)中的關鍵工作。 3.1.1 機械加工工藝過程的組成 機械加工工藝過程是指用機械加工方法改變毛坯的形狀，尺寸，相對位置和性質等，使其成為成品或半成品的全過程。機械加工工藝過程直接決定零件及產(chǎn)品的質量和性能，對產(chǎn)品的成本、生產(chǎn)周期都有較大的影響，是整個工藝過程的重要組成部分[3]。 組成機械加工工藝過程的基本單元是工序。工序又是由安裝、工位、工步及走刀組成的。 （1）工序是指一個或一組工人，在一個工作地對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。工序是制定勞動定額、配備工人及機床設備、安排作業(yè)計劃和進行質量檢驗的基本單元。 （2）安裝是工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序。 （3）當應用轉位（或移位）加工的機床（或夾具）進行加工時，在一次裝夾中，工件（或刀具）相對于機床要經(jīng)過幾個位置依次進行加工，在每一個工作位置上所完成的那一部分工序，稱為工位。采用多工位加工可以減少裝夾的次數(shù)，減少裝夾誤差，提高生產(chǎn)率。 （4）工步是加工表面在切削刀具和切削用量（僅指主軸轉速和進給量）都不變的情況下所完成的那一部分工藝過程[2]。 （5）在一個工步中，如果要切掉的金屬層很厚，可分幾次切削，每切削一次就稱為一次走刀。 3.1.2 機械加工工藝規(guī)程的作用及內容 （1）機械加工工藝規(guī)程的作用 （a）機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來組織原料和毛坯的供應，進行機床調整、專用工藝裝備的設計與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計劃，調配勞動力，以及進行生產(chǎn)成本核算等。 （b）機械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進行計劃調度的依據(jù)。有了它就可以制定進度計劃，實現(xiàn)優(yōu)質高產(chǎn)和低消耗。 （c）機械加工工藝規(guī)程是新建工廠的基本技術文件。根據(jù)它和生產(chǎn)綱領，才能確定所須機床的種類和數(shù)量，工廠的面積，機床的平面布置，各部門的安排。 （2）機械加工工藝規(guī)程的內容 機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。機械加工工藝過程卡片，是說明零件加工工藝過程的工藝文件。在單件、小批量生產(chǎn)中，以機械加工工藝過程卡片指導生產(chǎn)，過程卡的各個項目編制較為詳細。機械加工工序卡片是為每個工序詳細制定的，用于直接指導工人進行生產(chǎn)，多用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件[2]。 3.1.3 制訂機械加工工藝規(guī)程的原則及步驟 在一定的生產(chǎn)條件下，以最少的勞動消耗和最低的費用，按計劃加工出符合圖紙要求的零件，是制訂機械加工工藝規(guī)程的基本原則。 制訂機械加工工藝規(guī)程的步驟如下： （1）根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領決定生產(chǎn)類型； （2）分析零件加工的工藝性； （3）選擇毛坯的種類和制造方法； （4）擬訂工藝過程； （5）工序設計； （6）編制工藝文件。 3.1.4 制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料 制訂機械加工工藝規(guī)程時，必須具備下列原始資料： （1）產(chǎn)品的全套技術文件，包括產(chǎn)品的全套圖紙、產(chǎn)品的驗收質量標準以及產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領。 （2）毛坯圖及毛坯制造方法。工藝人員應研究毛坯圖，了解毛坯余量，結構工藝性，以及鑄件分型面，澆口、冒口的位置，以及正確的確定零件的加工裝夾部位及方法。 （3）車間的生產(chǎn)條件。即了解工廠的設備、刀具、夾具、量具的性能、規(guī)格及精度狀況；生產(chǎn)面積；工人的技術水平；專用設備；工藝裝備的制造性能等。 （4）各種技術資料。包括有關的手冊、標準、以及國內外先進的工藝技術等[4]。 3.2 毛坯的確定 零件材料HT200、考慮到此零件的工作過程中并有變載荷和沖擊性載荷，因此選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件的工作可靠。由于生產(chǎn)綱領為中批生產(chǎn)而且零件的尺寸并不很大，故可采取模鍛成型。經(jīng)查《金屬機械加工工藝人員手冊》表5-5取等級為2級精度底面及側面澆注確定待加工表面的加工余量為3±0.8mm。 圖3.1 毛坯零件圖 3.3 基準的選擇 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；鶞蔬x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 粗加工時，加工精度與表面粗糙度要求不高，毛坯余量較大，因此，選擇粗加工切削用量時，要盡量保證較高的單位時間金屬切除量（金屬切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、進給量F和切削深度ap）中，提高任何一項，都能提高金屬切削率。但是對刀具耐用度影響最大的是切削速度，其次是進給量，切屑深度影響最小。所以，粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個盡可能大的切削深度ap，其次選擇一個較大的進給量F，最后確定一個合適的切削速度V[5]。 在保證各加工方面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，此外，還要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時間。精加工時加工精度和表面質量要求比較高，加工余量要求小而均勻。因此，選取精加工切削用量時應著重考慮，為何保證加工質量，并在此前提下盡量提高生產(chǎn)率。所以，在精加工時，應選用較小的切削深度ap和進給量F，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工質量和表面質量。 粗基準的選擇：以上下表面和兩 側面作為粗基準，以消除，，三個自由度，用以消除，，三個自由度，達到完全定位。 對于精基準而言，根據(jù)基準重合原則，選用設計基準作為精基準[2]。 3.4 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 制定工藝路線 (1) 工藝路線方案一： 工序Ⅰ：鑄造毛坯 工序Ⅱ：粗、半精銑左端面C面 工序Ⅲ：鉆孔并擴花鍵底孔Φ22并锪2×75°倒角 工序Ⅳ：拉花鍵Φ25H7 工序Ⅴ：粗、半精銑底面D面 工序Ⅵ：鉆配作孔、螺紋孔，Φ5錐孔 工序Ⅶ：粗、半精銑槽 工序Ⅷ：銼圓角 工序Ⅸ：去毛刺 工序Ⅹ：終檢，入庫 (2) 工藝路線方案二 工序Ⅰ 鑄造毛坯 工序Ⅱ：粗、半精銑左端面C面 工序Ⅲ：鉆孔并擴花鍵底孔Φ22并锪2×75°倒角 工序Ⅳ：拉花鍵Φ25H7 工序Ⅴ：粗銑底面D面及18H11槽 工序Ⅵ：半精銑底面D面及18H11槽 工序Ⅶ：鉆配作孔、螺紋孔 工序Ⅷ：去毛刺 工序Ⅸ：終檢，入庫 工藝方案的比較與分析： 比較兩種工序加工方案，考慮到加工過程中粗精銑同一面可用同一夾具和刀具，為了減少換夾具及刀具的時間，縮短加工工時提高加工效率，故采用第一種加工方案。 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 C6140撥叉材料為HT200毛坯質量為0.84kg，δb=220MPa，HBS=157。 根據(jù)上述原始資料和加工工藝，分別確定各個加工表面的機械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。 根據(jù)零件圖計算輪廓尺寸，長40mm，寬為80mm，高為75mm，故零件最大輪廓尺寸為80mm。 選取公差等級CT由《機械制造技術基礎課程設計指南》中表5-1可查得毛坯件的公差等級為8級-10級，取為9級。 求鑄件尺寸公差 根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件公差等級CT，由《機械制造技術基礎課程設計指南》中表5-3可查得尺寸公差為CT=2.2mm。 求機械加工余量由《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-5查得機械加工余量等級范圍為D-F，取為E級。 求RAM（要求的機械加工余量）對所有的加工表面取同一數(shù)值，由《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-4查得最大輪廓尺寸為80mm、機械加工余量為E級，得RAM數(shù)值為0.7mm[3]。 求毛坯尺寸 2-M8通孔和Φ5錐孔較小鑄成實心；C、Ｄ面單側加工，應由《機械制造技術基礎課程設計指南》式5-2求出，即： R=F+RAM+CT/2=80+0.7+2.2/2=81.8mm 右端面為單側加工，毛坯尺寸由《機械制造技術基礎課程設計指南》式5-1求出，即： R=F+RAM+CT/2=73+0.7+2.2/2=74.8mm 為了簡化鑄件的形狀取R＝75mm。 表1 鑄件毛坯尺寸公差與加工余量表 項目 C面 D面 公差等級CT 10 10 加工面基本尺寸 80 72 鑄件尺寸公差 3.2 3.2 機械加工余量等級 E E RAM 0.7 0.7 毛坯基本尺寸 82.3 75 (1) C面(左端面)的單邊總加工余量為Z＝2.3mm 查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-49精加工余量故粗加工余量 Z＝1.3m (2) D面(右端面)精加工余量同C面Z＝1mm 故D面粗加工余量Z＝2mm (3) 花鍵孔 要求以花鍵外徑定心，故采用拉削加工 內空尺寸為 由《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-42卻定孔的加工余量分配： 鉆孔：20mm 擴孔：22mm 拉花鍵孔(6-25H7**6H9) (4) 銑18H11槽 由《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-41查得 粗銑后半精銑寬度余量Z＝3mm 粗銑后公差為+0.18～+0.27 半精銑后公差為+0.11（IT11） 3.6 確定切削用量及基本工時 工序Ⅰ 鑄造毛坯 工序Ⅱ 粗、半精銑左端面75×40面 (1) 粗銑75×40面 (a) 背吃刀量的確定 因為切削余量較小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=1.3mm。 (b) 進給量的確定。 選用硬質合金端銑刀刀具材料為YG6銑刀直徑為8mm齒數(shù)為10 選用X5032立式升降臺銑床，功率為7.5KW 由《實用機械加工工藝手冊》表11－92可查得 每齒進給量fz＝0.14mm～0.24mm取fz＝0.22mm/z (c) 銑削速度的確定。 由《實用機械加工工藝手冊》表11-94可查得 灰鑄鐵的硬度為150HBS～225HBS 查得Vc=60 m/min ~10m/min 則主軸轉速為n＝1000Vc/D＝238.8 r/min～437.9r/min Vf＝fzZn＝477.6 mm/min～875.6mm/min 故取n＝350r/min ，Vf＝500mm/min 切削工時： 由《切削用量簡明手冊》表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm t＝ 式(4.1) ＝(75+12)/500 ＝0.174min。 (2) 精銑75×40面 (a) 背吃刀量的確定 由《實用機械加工工藝手冊》表6-30查得半精銑的銑削用量為1mm 即ap＝1mm。 (b) 進給量的確定 選用與粗銑刀同樣的刀具與機床，由《實用機械加工工藝手冊》表11-92要求表面粗糙度為3.2 查得每轉進給量為0.5 mm/r～1.0 mm/r故取0.8mm/r (c) 銑削速度的確定 由《實用機械加工工藝手冊》查得銑削速度為60 m/min～110m/min 則機床主軸轉速n＝1000Vc/D=238.8 r/min～437.9r/min 取n＝350r/min，則Vf＝150mm/min。 (d) 計算切削工時 由《切削用量簡明手冊》表3.26查得入切量和超切量Y+＝12mm。則 t＝ ＝(81.8+12)/150 ＝0.63min 工序Ⅲ 鉆Φ22花鍵底孔，擴花鍵底孔Φ22倒2×75o倒角 (1) 鉆Φ20的孔。 (a) 決定進給量 由《切削用量簡明手冊》表2.7選擇高速鋼麻花鉆頭其直徑do＝20mm 鑄鐵的硬度大于200HBS查得進給量f=0.43 mm/r～0.53mm/r 由于Yd＝80/20＝4查得修正系數(shù)Ktf＝0.95則f＝0.41 mm/r～0.50mm/r。 由《切削用量簡明手冊》表2.8可查得鉆頭強度允許的進給量為f＝1.75mm/r 由《切削用量簡明手冊》表2.9可知機床進給機構強度所允許的鉆削進給量 選用Z525鉆床由表2.35查得進給機構允許的最大抗力Fmax＝8830N do20.5，查f＝0.93mm/s 故取f＝0.48 由《切削用量簡明手冊》表2.19查得高速鋼鉆頭鉆孔的軸向力F＝5510N小于Fmax，故可用。 (b) 確定鉆頭的磨鈍標準及壽命。 由《切削用量簡明手冊》表2.12查的鉆頭后刀面最大磨損量取0.6mm，壽命為T=15mim。 (c) 確定切削速度 ＝286.6r/min 由《切削用量簡明手冊》表2.35取n＝272r/min則實際切削速度 Vc＝＝＝17.1 m/min。 式(4.2) (d) 檢驗機床扭矩及功率 由《切削用量簡明手冊》表2.20可查得f0.5 mm/r Mc＝76.81Nm 當nc＝272r/min時由《切削用量簡明手冊》表2.35可查得 Mm＝144.2Nm 由《切削用量簡明手冊》表2.23查得Pc＝1.1 kw Pe＝2.6×0.81＝7.76 kw。 因為McMm，PcPe，故所選切削用量可用 f＝0.48mm/r ，n＝nc＝272r/min Vc＝17m/min 計算基本工時： tm＝ 由《切削用量簡明手冊》表2.29查得入切量與超切量分別為10mm和10mm。故： tm＝＝＝0.69 mim 式(4.3) (2) 擴20孔。 (a) 確定背吃刀量 由《切削用量簡明手冊》查得背吃刀量為2mm (b) 確定進給量 由《切削用量簡明手冊》查的f＝0.6 mm/r～0.7mm/r 根據(jù)機床說明書取f＝0.62mm/r (c) 計算切削速度 ＝5.7 m/min～8.5 m/min 由此可知主軸的的轉速為： n＝82.5r/min 根據(jù)機床說明書取n＝140r/min，則實際切削速度 v＝＝9.67 m/min (d) 計算切削工時 由《切削用量簡明手冊》表2.5可查得Kv＝30～60 取Kv＝45。 由《機械加工工藝手冊》表3.5.1查得tm＝ 式(4.4) 式中各參數(shù)：L=80mm，L1＝1.707～2.107 取L1＝2mm。 故 tm＝0.8min 工序Ⅳ 拉花鍵孔 由《機械加工工藝手冊》表4.1-42拉刀的齒開量查得矩形花鍵拉刀 工件材料鑄鐵的齒開量為0.04 mm～0.1mm 取齒開量為0.06mm 拉削速度由《機械加工工藝手冊》表4.1－65查得表面粗糙度 要切Ra＝1.25～2.5 拉削速度為級的花鍵拉削速度為 Vc＝4.5 m/min～3.5 m/min 取Vc＝3 m/min 拉削級別由《機械加工工藝手冊》表4.1－66查得 拉削加工工時 t＝ 式中Zb為單面余量Zb ＝＝1.5 mm L為拉削表明長度 L＝80 mm 為拉削系數(shù)，取＝1.2 K考慮機床返回行程系數(shù)取 k＝1.4 V為拉削速度 fz為拉刀單面齒開量 z為拉刀同時工作齒數(shù)z＝L/P P為拉刀齒距 P＝（1.25～1.5）＝1.35＝12 mm 所以拉刀同時工作齒數(shù)為 z＝L/P=80/127 所以 t＝ ＝0.16 min 工序Ⅴ 粗、精銑80×30面 (1) 粗銑80×30面 (a) 加工余量的確定 由前面可知粗加工加工余量為2 mm 加工余量較小故采用一次切削故ap＝2 mm (b) 切削用量的確定 由《機械加工工藝手冊》表2.1－20選擇高速鋼立銑刀 銑刀直徑為16 mm齒數(shù)為3 由《機械加工工藝手冊》表2.1－96查得加工材料為灰鑄鐵 銑削寬度為aw＝do/4 銑刀的銑削速度為v＝18.29m/min 每齒進給量為0.063 mm/z～0.102 mm/z 則主軸轉速為 n＝=358.3 r/min～577.2 r/min 取n＝460r/min，由此可得Vf＝＝0.09×3×460 ＝124.2 mm/min (c) 銑削加工工時的計算 由《機械加工工藝手冊》表2.1－94可查得 t＝ 式(4.5) 式中 i為次給次數(shù)i＝ 8 ＝0.5do+（0.5～1.0）＝9 mm ＝1mm～2 mm取＝2 mm 則 t＝＝5.86 min (2) 精銑 80×30面 (a) 加工背吃刀量ap的確定 由前面可知道精銑的加工余量為1 mm 故ap＝1 mm (b) 進給量的確定 由《精銑加工工藝手冊》表2.1－72查得 高速鋼立銑刀直徑為16 mm 選用與粗銑時同一銑刀和機床 銑削寬度為aw＝3 mm是的每齒進給量為0.08 mm/z～0.05 mm/z 因為表精度要求較高故fz＝0.06 mm/z (c) 切削用量的確定 由《機械加工工藝手冊》表2.1－75查得 銑刀磨鈍標準查得后刀面最大磨損限度為0.2 mm～0.25 mm 由《機械加工工藝手冊》表2.1－76限度壽命查得限度壽命T=60min 由《機械加工工藝手冊》表2.1-92查得Vc＝22 m/min 則銑床的主軸轉速： ＝437.9 r/min 取n＝460 r/min 則Vf＝fz×z×n＝0.06×3×460 =82.8 mm/min (d) 計算銑削加工工時 由上面可知 t＝ 式中 、、與上述所相同 ＝30/3＝10 將各參數(shù)代入上式可得： t＝×10 ＝11 min 工序Ⅵ 鉆兩M8底孔及攻螺紋 (1) 鉆兩M8底孔 (a) 選擇切削用量 選擇高速鋼直柄麻花鉆直徑為Φ7 鉆頭形狀為雙錐修磨橫刃 由《切削用量簡明手冊》表2.7查得 進給量f＝0.36 mm/r～0.44mm/r 由《切削用量簡明手冊》表2.83和鉆頭允許的進給量 確定進給量f＝0.86mm/r 由《切削用量簡明手冊》表2.9機床進給機構所允許的鉆削進給量 查得f＝1.6mm/r 故由Z525型立式鉆創(chuàng)說明書取f＝0.36mm/r (b) 確定鉆頭磨鈍標準及壽命 由《切削用量簡明手冊》表2.12查得磨鈍標準為0.5 mm～0.8 mm 壽命為T＝35min (c) 確定切削速度 由《切削用量簡明手冊》表2.15查得切削速度為V＝18m/min 則主軸轉速為 n＝＝818.9 r/min。 由Z525鉆床說明書由就近原則取n＝680 r/min 故實際切削速度為v＝14.9 m/min (d) 校核機床扭矩及功率 由《切削用量簡明手冊》表2.20查得 式(4.6) =420, =1 ＝0.8，=0.206, 2.0, =0.8 ＝420×72×0.360.8×1 ＝1298.3 N Mc＝0.206×72×0.360.8×1＝4.5 Nm Pc＝＝0.32 KW 根據(jù)Z525機床說明書可知Mm=42.2 Nm Pe=2.8*0.81=2.26 KW Fmax=8830 N 由于上面所算出的數(shù)據(jù)都小于機床的各個相應的參數(shù) 故機床符合要求 (e) 計算鉆削加工工時 由《切削用量簡明手冊》表2.29查得 入切量和超切量y＋的值為6 mm故 t＝＝ 式(4.7) ＝0.07 min 因為表面存在倆加工孔故加工工時為T=2t＝0.14 min (2) 攻M8螺紋 由《機械加工工藝手冊》表7.2-4選用M8細柄機用絲錐 在普通鉆床上攻絲 由《機械加工工藝手冊》表7.2-13在普通鉆床上攻絲 切削速度表查得Vc＝11 m/min～12 m/min 故鉆床主軸的轉速為： n＝＝437.9 r/min～477.7 r/min 由Z525的說明書的參數(shù)可取n＝392 r/min 故實際切削速度為 Vc＝9.8 mm/min 攻螺紋機動實際的計算 tm＝ 式(4.8) 其中：：工件螺紋的長度＝10 mm ：絲錐切削長度＝22 mm ：攻螺紋是的超切量＝（2～3）P?。? ：攻螺紋是的轉速＝392 r/min ：絲錐退出時的轉速＝680 r/min P ：螺距 工序Ⅶ 銑18H11的槽 (1) 粗銑18H11槽 (a) 選擇與加工80×30平面同一規(guī)格的銑刀，同一銑床。 因為槽深為35 mm 故銑18H11槽時底邊留有5 mm的加工余量 精銑以達到圖紙所規(guī)定的表面粗糙度的要求故ap＝30 mm (b) 切削用量的確定 由《機械加工工藝手冊》表2.1-96查得切削速度為 V＝18 m/min～29 m/min 每齒進給量為fz＝0.063mm/z～0.102 mm/z取fz＝0.09 mm/z 則銑床主軸轉速為 n＝=358.3 r/min～577.2 r/min 根據(jù)機床說明書可取n＝460 r/min 則實際轉速為 Vf＝fznz＝0.09×3×460 ＝124.2 mm/min (c) 切削加工工時 由《機械加工工藝手冊》表2.1-99查得 ＝ ＝0.82 min (2) 半精銑18H11槽 (a) 選取與粗銑18H11槽同一規(guī)格的銑刀 背吃刀量ap＝5 mm。 (b) 確定進給量 由《機械加工工藝手冊》表2.1-72查得 每齒進給量為fz＝0.05 mm/z～0.08 mm/z 取fz＝0.06 mm/z。 由《機械加工工藝手冊》表2.1-75查得 后刀面最大磨損限度為0.22 mm～0.25 mm 由表2.1-76查得銑刀壽命為T＝60 min (c) 切削用量的確定 由《機械加工工藝手冊》表2.1-92查得V＝22 m/min 則主軸轉速 n＝=437.9 r/min 根據(jù)機床的說明書確定主軸轉速為n＝460 r/min 則Vf＝fznz＝82.8 mm/min (d) 計算切削工時 由《機械加工工藝手冊》表2.1-99查得 ＝1.2 min 工序Ⅷ 銼圓角 工序Ⅸ 去毛刺 工序Ⅹ 終檢，入庫 4 專用夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 4.1 提出問題 本夾具用來銑18H11槽，該槽相對于花鍵孔中心有一定需要的技術要求。 因此在本道工序加工時，在考慮零件的技術要求的前提下降低勞動強度提高勞動生產(chǎn)率。 4.2 機床夾具概述 4.2.1 機床夾具的作用及其組成 機械制造廠中，各個生產(chǎn)部門使用各種不同的夾具，如用于機械加工、裝配、檢驗、熱處理、焊接、運輸?shù)确矫妗? 在機床加工工件時，為了在工件的某一部位加工出符合工藝規(guī)程要求的表面，在加工前需要使工件在機床上占有正確的位置稱為定位；由于在加工過程中受到切削力、重力、振動、離心力、慣性力等作用，所以還要采用一定的機構，將工件在加工時保持在原先確定的位置上稱為夾緊。這種使工件占有正確位置并使其在加工過程中保持不變的過程稱為工件的裝夾。 用于裝夾工件時的工藝裝備就稱為機床夾具。就是說，在機床上用以正確確定工件的位置，并可靠而迅速的將工件夾緊的機床附加裝置被稱為機床夾具。 （1）易于保證工件的加工精度 使用夾具的作用之一就是保證工件加工表面的尺寸與位置精度。如在搖臂鉆床上使用鉆床上使用鉆夾具加工平行孔系時，位置精度可達到0.10mm～0.20mm。而按劃線找正法加工時，位置精度僅能控制在0.4mm～1.0mm，同時由于受操作者技術的影響，同批生產(chǎn)零件的質量也穩(wěn)定。因此在成批生產(chǎn)中使用夾具就顯示的非常必要[2]。 （2）擴大機床的工藝范圍 使用夾具可改變和擴大原機床的功能，實現(xiàn)“一機多用”。 （3）縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率 使用夾具后，可避免每個工件在加工前進行找正、對刀和測量，并且有時還可采用高效率的多件、多位、快速等夾緊裝置，縮短輔助時間，從而提高勞動生產(chǎn)率。 4.2.2 夾具的目的和意義 隨著我國改革開放的不斷深入，市場經(jīng)濟體系的不斷完善，我國工業(yè)逐漸向成熟化發(fā)展。在整個機械工業(yè)中，設計在其中占有的地位日益顯現(xiàn)出來。工業(yè)設計主要包括三個方面的內容。第一是產(chǎn)品設計,第二是與產(chǎn)品有關的視覺傳達設計，如產(chǎn)品的包裝、商業(yè)廣告等平面設計。第三是由產(chǎn)品設計擴展的環(huán)境設計．如產(chǎn)品的展示與陳列，商品櫥窗設計以及室內設計等。 產(chǎn)品設計作為工業(yè)設計的核心，它涉及的面廣，從人們的衣食住行，到社會的各行各業(yè)，產(chǎn)品設計無時不有，無時不在。產(chǎn)品設計的對象既包括一般的日用生活制品，也包括工業(yè)生產(chǎn)的機床，加工工具；既包括家用小電器產(chǎn)品，也包括專業(yè)的儀器，儀表；既包括私有的自行車，摩托車，也包括大型的汽車，飛機等交通工具；“從口紅到宇宙飛船”都是屬于產(chǎn)品的設計的范疇，本論文主要針對加工工具設計，在一定范圍內又稱“加工輔助設計”，即機床夾具體的設計[4]。 機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分，是保證產(chǎn)品質量和提高勞動生產(chǎn)率的一項重要技術措施。在設計過程中應深人實際，進行調查研究，吸取國內外的先進技術，制定出合理的設計方案，再進行具體的設計。而深入生產(chǎn)實際調查研究中，應當掌握下面的一些資料： (1) 工件圖紙；詳細閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術要求，該件在機器中的位置和作用，以及裝置中的特殊要求。 (2) 工藝文件：了解工件的工藝過程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面狀況，基準面選擇的情況，可用機床設備的主要規(guī)格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。 (3) 生產(chǎn)綱領：夾具的結構形式應與工件的批量大小相適應，做到經(jīng)濟合理。 (4) 制造與使用夾具的情況，有無通用零部件可供選用。工廠有無壓縮空氣站；制造和使用夾具的工人的技術狀況等。 夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能[5]。 4.2.3 夾具的安裝 當夾具的各個零件生產(chǎn)出來后，就要對它進行安裝。安裝夾具看起來是非常簡單的事情，但是不同的人安裝同樣的夾具，其安裝的夾具誤差都不一樣。(從瑞士手表的安裝準確度，其秒針走時誤差一年相隔一秒與一星期相隔一秒的例子得啟示)公司有專人安裝夾具的隊伍，在某些程度上提高了安裝精度。在安裝夾具的過程中要注意一些事項： (1) 先以平衡的方式把鉆模板和夾具體以兩個錐銷定位，接著依次上固定螺釘。 (2) 墊鐵留有余量，在安裝上去后，等檢驗精度的時候再磨削部分余量至達到要求。按照磨損規(guī)則是盡量的初次磨削最少的余量，可以使使用時間加長,減少成本。 (3) 襯套用專用的夾鉗裝入，實際裝入時應有一定的阻力，最佳效果是一次性裝入。鉆套以旋轉的方式逐漸裝入，當裝入大約2/3時候旋出，再完全裝入。 (4) 定位柱套入后即旋緊螺母，當需要調整精度時再作更換，一般情況是不需要調整和更換的[2]。 (5) 安裝夾緊座時，需同時上兩個固定螺釘。如果螺孔已經(jīng)回孔，就有一次性裝入，未回孔的先獨立旋進1/2后旋出，然后整體旋進即可。 (6) 裝支板對照總裝圖的形式裝入，其中有一反向螺栓，裝在第2支板上即可(支板序號以總裝圖從左往右為序) 。 (7) 最后,以總裝圖的標準配上夾緊螺釘。 4.2.4 夾具在操作時應注意的事項 現(xiàn)代化生產(chǎn)要想有好的經(jīng)濟效益，必須提高勞動生產(chǎn)率而影響生產(chǎn)率的因素很多,金屬加工中一個重要的影響因素就是工件在夾具上的裝夾。夾具設計依據(jù)的原則是簡捷、實用、快速、可靠.這里的“快速”指的就是快速裝夾。根據(jù)工件的種類、結構特征的不同，可采用不同的形式。合理的裝夾形式不但能達到快速、高效的目的而且能減輕工人的勞動強度，一般夾具設計出來成為產(chǎn)品后,就有一個裝夾模式。 裝夾模式在快速裝夾的過程中，應該注意一些事項： (1) 分別松開支板1和2的上下螺栓(只需要稍微松一點，約2毫米～3毫米)，依次旋轉扳開支板1和2，逆時針松動夾緊座的的夾緊螺釘。 (2) 把工件以10~15度傾斜角靠定位柱放入夾具內，同時旋轉支板2并相應的擰緊螺栓和輕微的擰夾緊螺釘至與工件接觸水平?；匚恢О?及其上的夾緊螺釘，一次性旋緊夾緊座上的夾緊螺釘，最后依次擰緊支板1和2的夾緊螺釘[5]。 (3) 工件加工過程中不要手去接觸鐵屑，讓其自動排屑.按規(guī)定是每間隔1小時有工人清除鐵屑。 (4) 取工件時是先松支板1和2的夾緊螺釘，再松螺栓后旋轉支板至水平，一手扶工件，一手松夾緊座的夾緊螺釘,方可取出工件。 (5) 定位柱有明顯的磨損后，更換新定位柱或調整定位柱 (原則上該公司每隔一段時間就檢驗一次精度，不需要操作工負責) 。 4.3 零件工藝性分析 圖4.1 夾具體圖 4.3.1 定位基準的選擇 由零件圖知，18H11槽的兩邊相對于花鍵孔中心線有垂直度要求，其設計基準是花鍵孔中心線，為了使定位誤差為零，故選擇以花鍵孔中心線為主要定位基準，所以由定位其準不重合引起的誤差為零[3]。 4.3.2 定位元件的選擇 常用的定位方法和定位元件： (1) 工件以平面定位 平面定位的主要形式是支乘定位。夾具上常用的支承元件有固定支承、可調支承、自位支承、輔助支承。 (2) 工件以圓柱孔定位 工件以圓柱孔定位通常屬于定心定位（定位基準為空的軸線），夾具上相應的定位元件是心軸和定位銷。 (3) 工件以外圓表面定位 工件以外圓表面定位有兩種形式：定心定位和支承定位。 (4) 工件以其他表面定位 工件除了以平面、圓柱孔和外面表面定位外，有時也以其他形式表面定位。 (5) 定位表面的組合 實際生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的不是單一表面定位，而是幾個定位表面的組合。常見的定位表面組合和平面的組合，平面和孔的組合，平面和外圓表面的組合，平面和其他表面的組合等。 (6) 一面兩孔定位 在加工箱體類零件時常采用以面兩孔組合定位，夾具上相應的定位元件是一面兩銷。為了避免由于過定位引起的工件安裝時的干涉，兩銷中的一個應采用菱形銷[4]。 4.3.3 切削力及夾緊力計算 (1) 夾緊裝置的基本要求 在加工過程中工件必須夾緊，因為在加工過程中工件受到切削力、重力和慣性力等的作用，若不夾緊就會產(chǎn)生移動和振動。輕則影響加工精度，重則會損壞刀具、機床，甚至發(fā)生人身事故。夾緊裝置的選擇是否合