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畢業(yè)設計（論文）說明書 作 者： 學 號： 系 部： 專 業(yè)： 題 目： 撥叉零件的機械加工工藝規(guī)程和專用夾具設計 指導者： 評閱者： 年 月 摘 要 隨著工業(yè)生產的發(fā)展，提出了各種需求鉗技術。一方面，由于在焊接過程中的工業(yè)生產提出了 很高的要求的發(fā)展，另一方面，科學和技術，以提高焊接技術的發(fā)展開辟了新的途徑。為了滿足中 國的現(xiàn)代化建設的需要，相信鉗技術將更加快速發(fā)展，并在工業(yè)生產發(fā)展中發(fā)揮更重要的作用。叉 基礎的專用夾具設計流程規(guī)劃和工藝設計上的零件。叉的外表面的主處理部分，所述臺階表面和孔。 在一般情況下，確保加工精度的加工精度的平面內比確保容易。因此，遵循的首要原則槽面設計。 過程并清除孔和平面分為粗加工和精加工處理的階段，以確保孔的精度。第一系列的支承孔加工頂 部位置的平面之后，除了后續(xù)過程與頂表面和其他加工主要處理操作的安排處理孔的定位孔和平面 的每個過程。使用專用夾具，夾具，夾具夾緊，自動文件夾更多的選擇，可靠的夾緊機構不自鎖。 因此，生產效率高。適用于大批量的生產線。能夠滿足設計要求。 關鍵詞：拔叉類零件；工藝；夾具 Abstract With the development of industrial production, a variety of needs-clamp technique. On the one hand, due to the welding process development of industrial production made high demands on the other hand, science and technology, in order to improve the development of welding technology has opened up new avenues. In order to meet the needs of China's modernization, believe clamp technique will be more rapid development, and play a more important role in the development of industrial production. Parts fork foundation dedicated fixture design process planning and process design. Fork portion of the outer surface of the main processing, the stepped surface and the bore. In general, to ensure the machining accuracy of the machining accuracy of the plane than to ensure easy. Therefore, the first principle to follow trough surface design. Process and clear the hole and the plane is divided into roughing and finishing stages of processing to ensure the accuracy of the hole. After the first series of supporting hole machining flat top position, except that each process subsequent arrangements for dealing with the process of the hole with the top surface and other machining operations mainly deal with the positioning holes and planes. The use of special fixtures, jigs, fixtures clamping, automatic folder more choices, reliable clamping mechanism is not self-locking. Therefore, high production efficiency. For high-volume production lines. Able to meet the design requirements. 目 錄 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 零件的分析 .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 工藝規(guī)程設計 .5 第 3 章 鉆花鍵槽底孔液動夾具設計 .15 3.1 設計要求 .15 3.2 夾具設計 .17 3.2.1 定位基準的選擇 .17 3.2.2 切削力及夾緊力的計算 .17 3.3 定位誤差的分析 .21 3.4 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 21 3.5 確定夾具體結構和總體結構 23 3.6 夾具設計及操作的簡要說明 .24 總 結 .25 致 謝 .26 參 考 文 獻 .28 1 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、相對位置和取得良好份的全過程 的性質的加工坯料的方法，該方法是基于所述工作者的處理。 加工工件或所述過程的一部分是制造過程的一個步驟，加工的方法中，直接改變形狀，大小和 坯件表面質量等，使其成為一個過程已知加工過程的一部分。例如，該處理流程粗加工的共用部分 - 精加工 - 裝配 - 檢驗 - 包裝，是一般方法的過程。 加工過程是處理的基礎上，改變形狀，尺寸，相對于生產的物體的位置和性質，使得它成品或 半成品，每一步，每一個過程的詳細描述，如上面所述原油處理可以包括空白的制造，研磨等，可 被分成轎廂精加工，鉗工，銑床，等等，必要的每個步驟進行了詳細的數(shù)據，如粗糙度，以實現(xiàn)得 多，公差來實現(xiàn)。 視產品與技術人員，設備條件和工人的質量等的數(shù)量，以確定所使用的過程中，和寫在過程的 文件，這是所述處理的規(guī)劃的內容。這是一個比較有針對性。每個工廠可能不一樣，因為實際的情 況是不同的。 總體來說，該過程是一個程序，過程是對于每個步驟詳細參數(shù)，工藝規(guī)劃是基于一個特定工廠 編寫過程的實際情況。 1.2 機械加工工藝流程 機械加工工藝規(guī)程是加工過程是提供零件的加工過程和工藝文件操作方法之一，它是具體的生 產條件下，更合理的工藝和操作方法，按照規(guī)定的處理的批準，以指導生產后所撰寫的文件的形式。 加工過程一般包括以下情況：在工件的加工工藝路線，每個過程的具體內容和使用的設備和工藝設 備，試驗項目和試驗方法的工件，切削時間配額的數(shù)量等。 步驟開發(fā)流程規(guī)范 1）生產計劃的計算，以確定生產的類型。 2）分析零件圖和產品裝配圖，零件加工分析。 3）選擇了加工工藝。 4）制定工藝路線。 5）確定每個步驟中，計算處理的尺寸和公差的津貼。 6） ，以確定所使用的每一個過程的設備和工具，夾具，量具。 7）來確定切削的量和固定的工作小時。 8）確定的主要過程的技術要求和試驗方法。 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) 2 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 工件夾具是一個技術和設備，它被廣泛應用于機械加工，熱處理，裝配，焊接和測試過程機械 制造工藝。 燈具在使用統(tǒng)稱為工裝夾具金屬切削機床。在現(xiàn)代化的生產，工裝夾具是不可缺少的技術和設 備，這直接影響到精密加工，幫助勞動生產率和產品，如機床夾具設計在產品的設計制造和生產企 業(yè)在技術制造成本準備一個極其重要的地位。夾具設計是一個重要的技術工作。 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(xiàn)，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(xiàn)，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(shù)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(xiàn)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(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 上機當工件夾持夾具，其主要功能是使工件定位并夾緊。 1.機床夾具的主要功能 機器的主要功能是加載工件夾具，工件定位和夾具。 （1）確定在工件的定位占據夾緊過程中的正確位置。定位是通過與工件或夾具元件定位基準 表面接觸來實現(xiàn)的?？梢员ＷC工件的正確的大小和位置的定位精度的要求。 （2）之后，以夾緊工件的定位固定，以保持加工過程中的定位操作的相同的位置。因為在加 工過程中的工件，通過各種力的作用下，如果工件是固定的，工件會松動。由此，夾緊工件，以提 供安全，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。 3 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(xiàn)狀 用于生產統(tǒng)計研究國際協(xié)會顯示，目前，多品種小批量的生產工作的品種約占 85％的總種工 件的?，F(xiàn)代化的生產要求企業(yè)生產產品的品種定期升級，以適應市場競爭。然而，通常很多企業(yè)仍 習慣于使用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，生產企業(yè)在多品種，四年左右應該更新專用夾具 80％左 右，但磨損夾具的實際量只有約 15％。特別是近年來，新技術的應用，數(shù)控機床（NC） ，加工中心 （MC） ，成組技術（GT） ，柔性制造系統(tǒng)（FMS）等夾具提出了如下新的要求： 1）可以快速，方便地裝備新產品投入生產，以縮短生產準備周期，降低生產成本。 2）一組能夠夾緊工件具有類似特征的。 3）適用于高精密機床夾具精密加工。 4）適用于所有現(xiàn)代燈具新機的制造技術。 5）高效利用液壓或氣動夾緊裝置夾住，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(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代夾具主要用于精度，效率，靈活性，標準化四個方面的發(fā)展方向。 精確 隨著越來越精密機械產品，必將在精密夾具相應增加。許多類型的精密夾具結構，例如一個多 精度索引鏈輪，其分度精度可達±0.1;高精度的三爪卡盤的精密車削，定心精度為 5μm;精密心軸 同心度公差在 1μm 以內進行控制;如果用于電磁無心磨床夾具軸承套圈，圓度公差的工件可達 0.2?0.5 微米。 效率 高效的工件夾具，主要用于降低基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕勞動強度。常 見的有效率夾子包括：自動化裝置，高速與夾具夾緊動力裝置的燈具。例如，在使用電動銑削工件 夾持虎鉗的，效率可提高約 5 倍;使用高速車床顎自定心卡盤爪保證（試驗）的速度的條件下， 2600r/ min 的仍牢牢夾緊工件，使切割速度有很大的提高。 靈活性 柔性和撓性機夾具類似，它指的是機器通過調整夾具，組裝，組合等，以適應可變因素的能力。 變量是：所述步驟的特征，產量，所述工件的形狀和大小。新品種具有柔性夾具的特點是：組合夾 具，通用可調夾具，夾具組，裝配夾具，數(shù)控機床和夾具。在很長的，靈活的燈具燈具將成為發(fā)展 的主要方向。 標準化 4 標準化和通用夾具是兩個相互關聯(lián)的方面。在配制的典型的夾具結構的基礎上，第一固定部件 和零件是普遍的，建立的類型大小串聯(lián)或變體，以減少使用類似的功能元件和夾具的類型的部件， 駁回一些的功結構差。常用的方法包括夾具，零部件，元器件，糟糕的發(fā)型和萬能材料。標準化階 段夾具是普遍深入，主要是建立在零件或裝配夾具系列的大小，并為固定件審查地圖有利條件。目 前，中國有一個固定部分和國家標準的組成部分：GB/ T2148?T2259-91 以及各類通用夾具，組合 夾具標準。標準化夾具和有利于商業(yè)化生產裝置，有助于縮短生產準備周期，降低生產總成本。 5 第 2 章 零件的分析 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 題目給定的零件是 CA6140 撥叉（見附圖 1）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進行工作。寬度為 18+0.0120mm 的槽尺 寸精度要求很高，因為在撥叉拔動使滑 移齒輪時如果槽的尺寸精度不高或間隙 很大時，滑移齒輪得不到很高的位置精 度。所以，寬度為 18+0.0120mm 的槽和滑 移齒輪的配合精度要求很高。 2.1.2 零件的工藝分析 CA6140 撥叉共有兩組加工表面。 1. 以花鍵孔的中心線為基準的加工面 這一組面包括 ?25+0.230mm 的六齒方花鍵孔、?22 +0.280花鍵底孔兩端的 2X150到 角和距中心線為 27mm 的平面。 2. 以工件右端面為基準的 8+0.030 mm 的槽和 18+0.120mm 的槽 經上述分析可知， 對于兩組加工表面，可先加工其中一組表面，然后借助于專 用夾具加工另一組表面。 2.2 工藝規(guī)程設計 (一) 確定毛坯的制造形成 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。由于生產綱領為中 批生產而且零件的尺寸并不很大，故可采取模鍛成型。經查《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。毛坯零件圖如下圖： （二）基準的選擇。 1. 粗基準的選擇：因為要保證花鍵的中心線垂直于右端面，所以以 Φ40 的外 圓表面的粗基準。 6 2. 精度基準的選擇：為保證定位基準和工序基準重合，以零件的 A 面為精基準。 (二) 制定工藝路線。 方案一 工序： 1. 粗、精車端面，鉆、擴花鍵底孔、倒兩端 15°倒角。 2. 粗、精銑削 B 面。 3. 銑削 8+0.030mm 的槽。 4. 銑削 18+0.0120mm 的槽。 5. 拉花鍵。 方案二 工序： 1. 粗、精車端面，鉆、擴花鍵底孔、倒兩端 15°倒角。 以 Ф40mm 圓柱面 為粗基準。選用 C3163-1 轉塔式六角車床及三爪卡盤夾具。 2. 拉花鍵。以 A 面為基準， 3. 銑削槽 B 面。以花鍵的中心線及 A 面為基準。選用 X62W 臥式銑床加專用 夾具 4. 銑削 8+0.030mm 的槽。以花鍵的中心線及 A 面為基準。選用 X62W 臥式銑床 加專用夾具。 5. 銑削 18+0.0120mm 的槽。以花鍵的中心線及 A 面為基準。選用 X62W 臥式銑床 加專用夾具。 方案分析： 上述兩方案中，工藝方案一把拉花鍵放在最后一道工序。但此方案中 2.3.4 工序 很難對工件進行定位和加緊、方案二中，把花鍵放在第一道工序的后邊，這樣，方案 二中的 3.4.5 道工序很容易對工件進行定位與加緊即以花鍵中心線和 A 面作為 3.4.5 道工序的定位基準。此方案定位精度高，專用夾具結構簡單、可靠，所以采用方案二 比較合理。 以上工藝過程詳見附表 1“機械加工工藝過程綜合卡片” (三) 機械加工余量。 CA6140 的撥叉材料為 HT200。毛坯重量為 1.0 kgσ b =160MPa HBS 生產類型為 由大、中批量生產，采用模鍛鍛模。 7 根據上述的原始資料加工工藝，分別確定各個加工表面的機械加工余量，工序尺 寸以毛坯尺寸如下： 1. A 面的加工余量 A 面有 3±0.8mm 的加工余量，足夠把鑄鐵的硬質表面層切除 2. 矩形花鍵底孔。 要求以矩形花鍵的外徑定心，故采用拉削加工內孔尺寸為 Φ22 0+0.28，見零件 圖，參照《金屬機械加工工藝人員手冊》 表 3-59 確定孔加工余量的分配。 鉆孔 Φ20mm 擴孔 Φ21mm 拉花鍵 花鍵孔要求以外徑定心：拉削時加工余量參照《金屬機械加工工藝人員手冊》 取 2Ζ=1mm 3. B 面的加工余量。 此工序分 2 個工步 1、粗銑 B 面 2、精銑 B 面。 精加工余量為 0.2mm 粗銑加工余量為 2.8mm (五)確定切削用量及基本工時。 工序 Ⅰ ：車削 A 面。 1．加工條件。 工件材料：灰口鑄鐵 HT200。 σb=145 MPa。鑄造。 加工要求：粗、半精車 A 面并保證 28mm 的工序尺寸，R a=3.2μm 機床 C3163-1。轉塔式六角臥式車床。 刀具：刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15 2、計算切削用量。 （1）已知長度方向的加工余量為 3±0.8mm 。實際端面的最大加工余量為 3.8mm 。故 分二次加工（粗車和半精車） 。長度加工公差 IT １２級 取-0.46 mm （入 體方向） （2）進給量、根據《切削簡明手冊》 （第 3 版）表 1.4 當?shù)稐U尺寸為 16mm×25mm,ａ ｅ≤ ３mm 時，以及工件直徑為 Φ60mm 時（由于凸臺 B 面的存在所以直徑 取 Φ60mm） ?=0.6-0.8mm/ｒ. 8 按 C３ １ ６ ３ － １ 車床說明書 取 ?=0.6 mm/n。 由于存在間歇加工所以進給量乘以 k=0.75—0.85 所以：實際進給量 f=0.6×0.8=0.48 mm/ｒ 按 C３ １ ６ ３ － １ 車床說明書 ?＝0.53ｍｍ／ｒ （3）計算切削速度。按《切削簡明手冊》表 1.27 ，切削速度的計算公式為（壽命選 T=60min） 刀具材料 YG6 V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv 其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系數(shù) Ko 見《切削手冊》表 1.28 kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81 ∴Vc =158/( 60 0.2·20.15·0.53 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97 =46.9(m/min) （4）確定機床主軸轉速 ns=1000vc/ dw=229.8（r/min）? 按 C３ １ ６ ３ － １ 車床說明書 ｎ＝200 r／min 所以實際切削速度 V=40.8m/min （5）切削工時，按《工藝手冊》表 6.2-1 由于鑄造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，為了切除硬皮表層以及為下一道工步 做好準備 Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33（min） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=0 2、精車 1) 已知粗加工余量為 0.5mm。 2) 進給量 f. 根據《切削用量簡明手冊》表 1.6 ， f=0.15－0.25mm/r 按 C３ １ ６ ３ － １ 車床說明書 ｆ＝0.16 mm/r 計算切削速度 按《切削用量簡明手冊》表 1.27，切削速度的計算公式為（壽命 選 T=60min） V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv =158/( 600.2·20.15·0.16 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97 =83.85(m/min) 3) 確定機床主軸轉速. nw=1000vc/ dw =410.8（r/min）按 C3163－ １ 車床說明書 ? 取 nw=400（r/min） 9 實際切削速度 V=57.1m/min 4) 切削工時，查《工藝手冊》表 6.2-1 Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min） 由于下一道工序是鉆孔，所以留下 ?20mm 的臺階，所以 L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3.L2=0. L3=0 3、鉆孔、擴孔、倒角。 （1） 、鉆孔 鉆頭選擇：見《切削用量簡明手冊》表 2.2 鉆頭幾何形狀為（表 2.1 及表 2.2）：雙錐修磨具刃，鉆頭參數(shù)： ｄ＝Ф20ｍｍ β=30°，2Φ=118°，2Φ=70°，bε=3.5mm ,ao=12°, Ψ=55°,b=2mm，=4mm。 根據《切削用量簡明手冊》表 2-9 確定 f=0.48 ａ、按機床進給強度決定進給量：根據表 2.9 ,當 σb＝210MPa ｄ0＝20.5mm 可確定 f=0.75。 按 C3163-1 車床說明書 取 f=0.62mm/n. ｂ、 決定鉆頭磨鈍標準及壽命 表 2.21，當 do=20mm、鉆頭最大磨損量取 0.6 壽命 T=45min. ｃ、切削速度 由《切削用量簡明手冊》 ，表 2.15 得 Ｖ=21m/min n=1000V/ D=334.4 由機床技術資料得和 334.4 接近的有 280n/m 和 400n/min ? 取 280n/min 取 n=280m/min. 實際Ｖ=17 m/min ｄ、 基本工時，Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表 2.29. 查出 Ψ+△=10mm 所以 Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) （2） 、擴孔 刀具直徑 do=21mm；刀具幾何參數(shù)同上。 由于兩孔直徑相差不大，為了節(jié)省停車和調換走刀量等輔助時間，n 和 f 都不 變，所以 Tm 同上 Tm=0.32 倒角刀具 15°锪鉆由于兩孔直徑相差不大，以表面粗度要求不高手動進給。 10 （3） 、倒角 刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具與手動進給。 檢驗機床功率 按《切削用量簡明手冊》表 1.2４ 可以查出 當 σ ｂ ＝160～245HBS ａｐ≤2.8ｍｍ ｆ≤0.6ｍｍ／ｒ Ｖｃ≤41ｍ／min Ｐｃ＝3.4kw 按 C３ １ ６ ３ － １ 車床說明書 主電機功率Ｐ＝11ｋｗ 可見Ｐｃ比Ｐ小得多所以機床功率足夠所用切削用量符合要求 鉆削功率檢驗按《切削用量簡明手冊》表 2.21 當ｄｏ＝21 ｍｍ ｆ＝0.64 ｍｍ 查得轉矩Ｍ＝61.8 N.M 《切削用量簡明手冊》表由表 2.32 得功率公式 ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km 按 C３ １ ６ ３ － １ 車床說明書 主電機功率Ｐ＝11ｋｗ 可見ＰC 比Ｐ小得多，所以機床功率足夠，所用切削用量符合要 工序Ⅱ 拉花鍵孔 單面齒升：根據有關手冊，確定拉花鍵孔時花鍵拉刀的單面齒 為 0.06mm, 拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min) 切削工時 t=Zblηk/1000vf zZ 式中： Z b 單面余量 1.5mm(由 Φ21mm 拉削到 Φ25mm)； L 拉削表面長度，80mm； η 考慮校準部分的長度系數(shù)，取 1.2； k 考慮機床返回行程系數(shù)，取 1.4 ； v 拉削速度（m/min） ； fz 拉刀單面齒升； Z 拉刀同時工作齒數(shù)，Z=l/p； P 拉刀齒距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm ∴拉刀同時工作齒數(shù) z=l/p=80/12≈7 ∴其本工時 Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min) 11 工序Ⅲ 粗銑，精銑 B 面。 加工要求：粗銑 B 面，精銑 B 面，Ra=3.2ｕｍ。 用標準鑲齒圓柱銑刀粗銑 加工余量 3mm 機床 ：Ｘ62W 加工工件尺寸：寬度：40mm 長度：28mm 1. 粗銑 1) 選擇刀具 根據《切削用量簡明手冊》表 3.1 銑削寬度 ae≤5mm 時。直徑為 do=50mm 故齒 數(shù)Ｚ＝８，由于采用標準鑲齒圓柱銑刀 銑刀幾何參數(shù)（表 3.2）rn=10°ao=16° 2) 切削用量 留精銑的加工余量為 0.2，所以本道工步切削寬度 ac＝2.8±0.8ｍｍ，由于加工 表面精度要求 Ra=3.2 um.根據表 3.5 得每轉進給量ｆ＝0.5～１mm/r 就能滿足要 求，但考慮到Ｘ62W 功率為 7.5kw，機床為中等系統(tǒng)剛度和Ｘ62W 銑床說明書 所 以每轉進給量ｆ＝0.6mm/r 3) 選擇刀具磨鈍標準及刀具壽命。根據《切削用量簡明手冊》表 3.7、銑刀刀齒后 刀面的最大磨損量為 0.6 鑲齒銑刀 do=50mm， 刀具壽命 T=120min（表 3.8） 4) 決定切削速度 Vc、可根據《切削用量簡明手冊》表 3.9 確定 Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8±0.8ｍｍ, fz=f/z=0.0750.1mm/z Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/ d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根據 X62W 型銑床說明書選? n=160r/min Vc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 選 Vf=80mm/min 實際 fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z 5) 機床功率：根據《切削用量簡明手冊》表 3.20 當 Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 12 切削功率的修正系數(shù)： 故 Pct＜0.8, 根據 X62W 型銑床說明書，機床主軸允許的功率為 Pcm=7.5×0.75=5.63kw 故 Pcc＜Pcm 因此所決定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z 6) 基本工時根據 《切削用量簡明手冊》表 3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/80=0.525（min） L1+△=14mm 2. 精銑 1）選擇刀具 刀具與上道工步是同一把刀。 2）切削用量 精銑的加工余量為 0.2，所以本道工步切削寬度 ae＝0.2mm，ｆ＝0.6 3）決定切削速度 Vc、可根據《切削用量簡明手冊》表 3.9 確定 ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/ d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min 根據 X62W 型銑床說明書選? n=210r/min Vf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z 4）基本工時基本工時根據 《切削用量簡明手冊》表 3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/125=0.336（min） L1+△=14mm 工序Ⅳ 銑削 8+0.030mm 槽。 加工工件尺寸：8 +0.030mm , 長度 L=40mm 加工要求：高速鋼錯齒三面刃銑刀（精密級 K8）加工余量 8 用乳化液冷卻 機床：X62W 1) 選擇刀具：由加工尺寸公差 0-0.3 。所以銑刀精度為精密級 K8 銑刀參數(shù)：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15° ao=12°an=6°Z=16 2) 選擇切削量 由于槽的深度為 8mm, 故一次走完，ae=8mm ap=8mm 由《切削用量簡明手冊》表 3.3 確定 f=0.15-0.3mm/r 現(xiàn)取 f=0.3mm/r 13 fz=0.3/16=0.018mm/z 3) 選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命：根據《切削用量簡明手冊》表 3.7,得最大磨損 量為 0.5 由表 3.8 確定刀具壽命：T=100min 其中 4) 決定切削速度 Vc 和每齒進給量 Vf、由《切削用量簡明手冊》3.27 的公式 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0. 82, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =82.86m/min n=1000×Vc/ do=1000×82.86/3.14×63=418.87r/min? 根據 X62W 型銑床說明書選 nc=375r/min 實際速度 Vc= donc/1000=74.2m/min 選 Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根據 X62W 型銑床說明書選選 Vf=110mm/min fzc=110/375×16=0.018mm/z 5) 機床功率：根據《切削用量簡明手冊》表 3.28 公式 圓周力 fc=(CFa pxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94 由表 28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28 Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N M=FCdo/2×103=15.9N?M Pc=FcVc/1000=1.18km 根據 X62W 型銑床說明書，功率足夠。 6) 基本工時基本工時根據 《切削用量簡明手冊》表 3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+14)/110=0.49（min） L1+△=14mm 工序Ⅴ銑寬為 180+0.12mm 槽 加工要求：用乳化液冷卻，加工工件尺寸，寬 180+0.12mm，長 L=40mm，加工余量 23mm 由于此工步的設計尺寸精度要求很高，用銑削加工很難達到尺寸精度的要求，所 以為了留給下一道公序磨削的加工余量，所以分兩步走，ae=23，ap=10mm， 1) 選擇刀具 銑刀參數(shù)：L=10 D=100mm d=30mm ro=15° ao=12°an=6°Z=24 14 2) 選擇銑削用量 由于槽的寬度為 18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm 由《切削用量簡明手冊》表 3.3 確定 f=0.5mm/r 現(xiàn)取 f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z 3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命：根據《切削用量簡明手冊》表 3.7,得最大磨損量 為 0.5 由表 3.8 確定刀具壽命：T=100min 其中 4）確定切削速度 Vc 和每齒進給量：決定切削速度 Vc 和每齒進給量 Vf、由《切削用 量簡明手冊》3.27 的公式 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =98.6m/min n=1000×Vc/ do=1000×98.6/3.14×100=314r/min? 根據 X62W 型銑床說明書選 nc=300r/min 實際速度 Vc= donc/1000=94.2m/min 選 Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根據 X62W 型銑床說明書選選 Vf=150mm/min fzc=150/300×24=0.020mm/z 5）基本工時基本工時根據 《切削用量簡明手冊》表 3.5 Tm=(L+L1+△)?i/Vf=(40+20)X2/150=0.8（min） L1+△=20mm i=2(走兩次) 工序Ⅵ 磨 18mm 槽， 保證尺寸 18mm 1) 選擇砂輪。 見《切削手冊》第三章中磨料選擇各表，結果為 GZ46KV6P350×40×127 其含義為：磨輪磨料為棕剛玉，為了防止粒度過小而磨輪 堵塞，所以選用為粒度為 46#，硬度為軟 2 級。 平型砂輪，其尺寸為 16×6×40（D×d×H） 。 2) 切削用量的選擇。砂輪轉速 n 砂 =3000r/min(見機床說明書)， v 砂 =2.5m/s 進給量 f=50mm/min 雙單行程 f r=0.015mm 15 3) 切削工時。當加工 1 個表面時 Tm=(L+y+△)??i K/50=3.1min 最后，將以上各個工序切削用、工時定額的計算結果，連同其它加工數(shù)據，一起填入 機械加工工藝卡片中，見附后表。 第 3 章 鉆花鍵槽底孔液動夾具設計 3.1 設計要求 為為了提高勞動生產率，保證加工質量，減輕勞動強度，需要設計專用夾具。下面是鉆出花 鍵的底部夾具，此夾具將用于鉆 Z525。 沒有嚴格的技術要求，夾具，因此，應主要考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度問題， 精度不是主要考慮因素。 當工件的加工中，為了確保加工的要求，首先在道具和工具，以使相對于正確位置的工件， 并且該位置是不會因外力而變化的過程中的影響。因此，在進行加工，第一名的好工件夾緊之前。 夾具組成 1，定位裝置，它的作用是占據工件在夾具的正確位置。 2，夾緊裝置，它的作用就是要牢牢夾緊工件夾緊，確保工件不受離開正確的位置向右曾先后 被外力（剪切力等）的過程。 3，刀或導，其作用是確定刀具相對于所述定位元件的正確位置。 如圖 4 所示，原始的連接，其目的是確定在機器上的夾具的正確位置。 5，鉗鉗夾是機床夾具通過夾具作為一個整體連接的所有組件的基本部件，。 6，其他元件或設備指的是由于家用家具和設置的特殊需要的元件或器件。根據處理的需要， 一些夾具分度裝置上設置，所述凸輪裝置;方便，定位準確，往往設置了預先定位裝置; 對于大型燈 具，往往設置升降組件。 以上的組件，定位元素，夾緊裝置和夾具是機床夾具的基本組成部分。 16 分級機 夾具種類繁多，從不同的角度燈具的分類。 通過使用夾具的特性可分為：通用夾具，專用夾具，可調夾具，組合夾具， 裝配夾具。 通過使用本機可分為：車床夾具，夾具銑，鉆夾具，坐標鏜床，齒輪治具，夾具數(shù)控機床， 自動機床夾具，自動線托盤等夾具。 夾具的分類及其作用： （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。 17 （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(xiàn)，或者通過找正、試切等方法來實現(xiàn)，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(xiàn)。 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(shù)專用夾具的夾緊裝置只需廠人操縱按鈕、手柄即可實現(xiàn)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。 有兩種類型的工件夾持方法： 直接在機床工作臺上或面板工件裝夾 工件夾緊家具 第一種方法使用夾緊效率低，一般需要在工件劃線的表面上按圖中，繪制的尺寸和加工表面 的位置，當所述夾具與夾緊后針頭或面部對準點表。一般用于單件小批生產。大批量，用于工件的 夾具。 使用工件夾具具有以下優(yōu)點： 一，確保準確，穩(wěn)定的加工質量 B，縮短輔助時間，提高勞動生產率 C，擴大利用機床，實現(xiàn)“一機多能。 ” D，改善工人的工作條件，降低生產成本 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。 18 3.2 夾具設計 3.2.1 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，準備采用液壓 夾緊。 3.2.2 切削力及夾緊力的計算 刀具：鉆頭 Φ22。 則軸向力：見《工藝師手冊》表 28.4 F=C d f k ……………………………………3.1F0zFy 式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FF k =( 07.1)92()103.?nHB F=420 37.35.0.1 8. N??? 轉矩 T=C d f kT0ZTy 式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TT T=0.206 )(34.170.351 8.02 MN???? 功率 P =mKWdV26.9470 在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=K K K K1234 式中 K —基本安全系數(shù)，1.5; K —加工性質系數(shù)，1.1;2 K —刀具鈍化系數(shù) , 1.1;3 K —斷續(xù)切削系數(shù), 1.14 則 F =KF=1.5/ )(42391.1. N?? 鉆削時 T=17.34 N M? 切向方向所受力: F =1L T2670534.??? 19 取 1.0?f F =4416f )(6.4N? F Ff1 所以,時工件不會轉動,故本夾具可安全工作。 根據切削力，夾緊力的影響因素，在夾緊不利狀態(tài)過程，該夾緊力的計算應該根據機械平衡 原理來設計。最后，為了確?？煽繆A緊，數(shù)值乘以安全系數(shù)實際所需夾緊力。 初步確定液壓缸參數(shù) 表 5-1 按負載選擇工作壓力 [1] 負載/ KN 50 工作壓力 /MPa 0.8~1 1 .5~2 2 .5~3 3 ~4 4~5 ≥5 表 5-2 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力 [1] 機 床 機械類型 磨床 組合 機床 龍門 刨床 拉床 農業(yè)機械 小型工程 機械 建筑機械 液壓鑿巖 機 液壓機 大中型挖 掘機 重型機械 起重運輸 機械 工作壓力 /MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 由于鉆削力為 4239N，往往要取大一些，在這取負載約為 10000N，初選液壓缸的設計壓力 P1=3MPa，為了滿足工作這里的液壓缸課選用單桿式的，并在快進時差動連接，則液壓缸無桿腔與 有桿腔的等效面積 A1 與 A2 應滿足 A1=2A2（即液壓缸內徑 D 和活塞桿直徑 d 應滿足：d=0.707D。 為防止切削后工件突然前沖，液壓缸需保持一定的背壓，暫取背壓為 0.5MPa，并取液壓缸機械效 率 。則液壓缸上的平衡方程9.0m??1212PAFAP?? 故液壓缸無桿腔的有效面積： 2232551 .46106.410.21032 cmmb ??????? ? 20 液壓缸直徑 cmAD68.73.41???? 液壓缸內徑： 按 GB/T2348-1980，取標準值 D=80mm；因 A1=2A，故活塞桿直徑 d=0.707D=56mm（標準 直徑） 則液壓缸有效面積為： 222 6.580(4)(4.521 cmdDAc?????）?? 2.缸體壁厚 的校核? 查機械設計手冊，取壁厚為 10mm。則 125.08D? 根據 時； （4-2）3.0~8. /?D?max3p-][.2?? 可算出缸體壁厚為： 1.25 ，滿足最低速度的要求。12c2 2.活塞桿強度計算： 56mm （4-4）mF150.18374][d6?????? 式中 ————許用應力； （Q235 鋼的抗拉強度為 375-][ MPa84n][b? 500MPa，取 400MPa，為位安全系數(shù)取 5，即活塞桿的強度適中） 3．活塞桿的結構設計 活塞桿的外端頭部與負載的拖動電機機構相連接，為了避免活塞桿在工作生產中偏心負 載力，適應液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，應根據負載的具體情況，選擇適當?shù)幕钊麠U端部 結構。 4.活塞桿的密封與防塵 活塞桿的密封形式有 Y 形密封圈、U 形夾織物密封圈、O 形密封圈、V 形密封圈等 [6]。采用薄 鋼片組合防塵圈時，防塵圈與活塞桿的配合可按 H9/f9 選取。薄鋼片厚度為 0.5mm。為方便設計和 維護，本方案選擇 O 型密封圈。 由上述計算易得： KW?? 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，決定選用液壓缸 夾緊機構。 3.3 定位誤差的分析 制造誤差 ZZ? （1）中心線對定位件中心線位置精度 . 取 .m05.~3.2?m04.2?? （2）內外圓同軸度誤差（查表 P297） .故，8.3? .mDW 142.06.05.8.04.125. 222225422 ?????? 則 . 0314.0??? 知此方案可行。 22 3.4 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結構如下圖所示）以減少 更換鉆套的輔助時間。 為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基本 極限 偏差 D6 ＞0～1 3 +0.010 +0.004 6 ＞1～1.8 4 7 ＞1.8～2.6 5 8 6 9 -- ＞2.6～3 +0.016 +0.006 ＞3～3.3 6 +0.016 +0.008 9 ＞3.3～4 7 10 ＞4～5 8 11 8 12 16 ＞5～6 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 13 ＞6～8 12 15 10 16 20 ＞8～10 +0.028 +0.013 15 18 ＞10～12 18 +0.023 +0.012 22 12 20 25 ＞12～15 22 26 0.008 ＞15～18 +0.034 +0.016 26 30 16 28 36 ＞18～22 30 +0.028 +0.015 34 ＞22～26 +0.041 +0.020 35 +0.033 39 20 36 HT 200 0.012 23 ＞26～30 42 46 ＞30～35 48 +0.017 52 25 HT20 0 56 ＞35～42 55 59 ＞42～48 62 66 ＞48～50 +0.050 +0.025 70 +0.039 +0.020 74 30 56 67 0.040 鉆模板選用固定式鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 3.5 確定夾具體結構和總體結構 對夾具體的設計的基本要求 （1）應該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度， 之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。 （2）應具有足夠的強度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應有足夠的厚度，剛度 可以適當加固。 （3）結構的方法和使用應該不錯 夾較大的工件的外觀，更復雜的結構，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應特 別注意結構的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下， 應能減小體積減輕重量，結構應該簡單。 （4）應便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位 精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的 鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產生更多的， 一般應在夾具體上面。 （5）安裝應牢固、可靠 24 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或實現(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具 應盡可能低，支撐面積應足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中 空的，識別特定的文件夾結構，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。 加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布 局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落 在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便于鐵屑。此外， 夾點技術，經濟的具體結構和操作、安裝方便等特點，在設計中還應考慮。在加工過程中的切屑形 成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮 結構應便排出鐵屑。 3.6 夾具設計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產，主要考慮提高勞動生產率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要 求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定