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課程設(shè)計(jì)
配氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)塊加工工藝及鏜25孔夾具設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學(xué) 號
指導(dǎo)老師
年 月 日
31
摘 要
配氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)塊是某企業(yè)產(chǎn)品中的關(guān)鍵零件之一，本課題要求根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和配氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)塊零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進(jìn)行專用夾具，并完成必要的設(shè)計(jì)計(jì)算。本機(jī)床所用夾具的通用性強(qiáng)，工件采用定位夾緊，快速方便。夾緊采用手動(dòng)加緊，采用這種方式完全能夠滿足精度要求。而且簡易方便，制造成本低，通用性好。由于配氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)塊的生產(chǎn)量比較大，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工效率，需要對其加工工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并在關(guān)鍵工序使用組合機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床進(jìn)行加工。
通過設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了大學(xué)期間的多數(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)知識，加深所學(xué)知識體系，掌握了運(yùn)用各項(xiàng)繪圖軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法和技巧,熟悉了工程應(yīng)用設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞 配氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)塊 零件分析 工藝路線 夾具設(shè)計(jì) 組合機(jī)床
Abstract
The axile bush is one of the key parts of an enterprise products, this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod and modular machine tool of the axile bush.The precision of size, the precision of profile and the precision of position , of the connecting rod is demanded highly , and the rigidity of the connecting rod is not enough, easy to deform,so arranging the craft course, need to separate the each main and superficial thick finish machining process. Reduce the function of processing the surplus , cutting force and internal stress progressively , revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally .As the output of the axile bush is very large ,it is need to make optimal design for the machining technology and use modular machine tool for pivotal machining process ,to ensure product quality and to improve the processing efficiency.
Through this design,the knowledge of more basic and specialty was synthetically applited.The system of knowledge we learned was intensified.Controlled to make use of various method and techniques that the painting software carry on a design,the design of engineering application was known well.
Keywords Axile Bush Precision Processing Technology Design of Clamping Device Modular Machine Tool
目 錄
摘 要 II
Abstract 1
1 引言 3
2 零件工藝性分析 4
2.1 零件的作用 4
2.2 零件的工藝分析 5
3 毛坯的選擇 5
4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 6
4.1 工藝規(guī)程的作用 6
4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 7
4.3 制定工藝路線 7
4.4 毛坯尺寸的確定與機(jī)械加工余量 11
4.5 確定切削用量及基本工時(shí) 11
第5章 鏜25孔工序的夾具設(shè)計(jì) 23
5.1設(shè)計(jì)要求 23
5.2 定位基準(zhǔn)的選擇 23
5.3定位元件的設(shè)計(jì) 24
5.4 切削力及夾緊力的計(jì)算 24
5.5加緊元件的設(shè)計(jì) 25
5.6緊固元件的選擇 25
5.7零件的車床夾具的加工誤差分析 25
5.8 夾具操作說明 26
結(jié)束語 27
參 考 文 獻(xiàn) 29
致 謝 30
1 引言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機(jī)械制造工藝正向著高質(zhì)量、高生產(chǎn)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(jī)械能、切削力進(jìn)行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機(jī)床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復(fù)雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地推動(dòng)了機(jī)械加工工藝的進(jìn)步，使工藝過程的自動(dòng)化達(dá)到了一個(gè)新的階段。
“工欲善其事，必先利其器。”
工具是人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝自動(dòng)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(jī)床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)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。
2 零件工藝性分析
2.1 零件的作用
配氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)塊是配氣機(jī)構(gòu)一個(gè)主要零件。通過配氣機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)氣體的內(nèi)外交換，該零件的加工好壞，將影響到整個(gè)配氣機(jī)構(gòu)的工作性能。
2.2 零件的工藝分析
由附圖1得知，其材料為HT200。該材料具有較高的強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力，要求耐磨的零件。
該零件上主要加工面為左、右端面，φ20mm以及加工。由參考文獻(xiàn)[1]中有關(guān)孔的加工的經(jīng)濟(jì)精度機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知上述要求可以達(dá)到的零件的結(jié)構(gòu)的工藝性也是可行的。
⑴ 以外圓為主有：① 零件外圓粗、精車磨削加工，其粗糙度要求是；
② 配氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)塊平面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是。
⑵ 孔系加工有： ①Φ20、Φ25鉆擴(kuò)鉸加工，其表面粗糙度為；
②小孔2-Φ6鉆加工
3 毛坯的選擇
零件材料是HT200。零件年產(chǎn)量是大批量,而且零件加工的輪廓尺寸不大,在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型，采用方法為砂模機(jī)器造型。零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，內(nèi)孔不鑄出。
4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
4.1 工藝規(guī)程的作用
工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)組織、計(jì)劃調(diào)度的主要依據(jù)，是指導(dǎo)工人操作的主要技術(shù)文件，也是工廠和車間進(jìn)行設(shè)計(jì)或技術(shù)改造的重要原始資料。工藝規(guī)程的制訂須嚴(yán)格按照規(guī)定的程序和格式進(jìn)行，并隨技術(shù)進(jìn)步和企業(yè)發(fā)展，定期修改完善。
(1)根據(jù)機(jī)械加工工藝規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備（包括技術(shù)準(zhǔn)備）。在產(chǎn)品投入生產(chǎn)以前，需要做大量的生產(chǎn)準(zhǔn)備和技術(shù)準(zhǔn)備工作，例如，關(guān)鍵技術(shù)的分析與研究；刀、夾、量具的設(shè)計(jì)、制造或采購；設(shè)備改裝與新設(shè)備的購置或定做等。這些工作都必須根據(jù)機(jī)械加工工藝規(guī)程來展開。
(2)機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度、工人的操作、質(zhì)量檢查等的依據(jù)。
(3)新建或擴(kuò)建車間(或工段),起原始依據(jù)也是機(jī)械加工工藝規(guī)程，根據(jù)機(jī)械加工工藝規(guī)程確定機(jī)床的種類和數(shù)量，確定機(jī)床的布置和動(dòng)力配置，確定生產(chǎn)面積的大小和工人的數(shù)量。
4.2 定位基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，定位基準(zhǔn)選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)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(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇零件的重要面和重要孔做基準(zhǔn)。在保證各加工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
精基準(zhǔn)的選擇：主要考慮基準(zhǔn)重合問題，配氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)塊的下端面既是裝配基準(zhǔn)又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用它作為精基準(zhǔn)，能使加工遵循基準(zhǔn)重合的原則。?20孔及左右兩端面都采用底面做基準(zhǔn)，這使得工藝路線又遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，下端面的面積比較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單，可靠，操作方便。
4.3 制定工藝路線
制定工藝路線應(yīng)該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。還有，應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本[9]。
4.5.1 工藝路線方案一
10
采用鑄造的方法獲得毛坯
20
退火熱處理
30
劃線打點(diǎn)
40
粗車Φ60外圓及端面
50
半精車Φ60外圓及端面
60
掉頭，車左端面
70
車R1槽
80
半精車Φ59.5外圓及端面
90
精車Φ60外圓
100
鉆Φ17孔
110
擴(kuò)Φ19.7孔
120
鉸Φ20H8孔
130
車Φ50內(nèi)孔
140
鉆擴(kuò)鉸Φ25H7
150
銑削寬度為46的兩側(cè)面（銑扁）
160
粗銑30H11槽
170
精銑30H11槽
180
磨Φ60外圓
190
終檢
200
清洗入庫
4.5.2 工藝路線方案二
10
采用鑄造的方法獲得毛坯
20
退火熱處理
30
劃線打點(diǎn)
40
粗車Φ60外圓及端面
50
半精車Φ60外圓及端面
60
掉頭，車左端面
70
車R1槽
80
半精車Φ59.5外圓及端面
90
精車Φ60外圓
100
車Φ50內(nèi)孔
110
鉆Φ17孔
120
擴(kuò)Φ19.7孔
130
鉸Φ20H8孔
140
鉆擴(kuò)鉸Φ25H7
150
銑削寬度為46的兩側(cè)面（銑扁）
160
粗銑30H11槽
170
精銑30H11槽
180
磨Φ60外圓
190
終檢
200
清洗入庫
4.5.3 工藝方案的比較與分析
因左右兩端面均對φ20mm孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數(shù)，提高加工精度。根據(jù)先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則，將端面的精銑和下端面的粗銑放在前面，下端面的精銑放在后面，每一階段要首先加工上端面后鉆孔，左右端面上φ20mm孔放后面加工。初步擬訂加工路線方案一。方案一遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序還有一些問題還值得進(jìn)一步討論。如車上端面，因工件和夾具的尺寸較大，在臥式車床上加工時(shí)，它們慣性力較大，平衡困難；又由上端面不是連續(xù)的圓環(huán)面，車削中出現(xiàn)斷續(xù)切削容易引起工藝系統(tǒng)的震動(dòng)，故改動(dòng)銑削加工。
通過以上的兩工藝路線的優(yōu)、缺點(diǎn)分析，最后確定工藝路線方案一為該零件的加工路線。該工藝過程詳見附表１和附表2，機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片。
10
采用鑄造的方法獲得毛坯
20
退火熱處理
30
劃線打點(diǎn)
40
粗車Φ60外圓及端面, 以左端外圓為基準(zhǔn)
50
半精車Φ60外圓及端面, 以左端外圓為基準(zhǔn)
60
掉頭，車左端面,以右端外圓為基準(zhǔn)
70
車R1槽, 以左端外圓為基準(zhǔn)
80
半精車Φ59.5外圓及端面,以右端外圓為基準(zhǔn)
90
精車Φ60外圓，以Φ59.5外圓及端面為基準(zhǔn)
100
鉆Φ17孔，以Φ60外圓及端面為基準(zhǔn)
110
擴(kuò)Φ19.7孔，以Φ60外圓及端面為基準(zhǔn)
120
鉸Φ20H8孔，以Φ60外圓及端面為基準(zhǔn)
130
車Φ50內(nèi)孔，以Φ59.5外圓及端面為基準(zhǔn)
140
鉆Φ22孔，以Φ60外圓及端面為基準(zhǔn)
150
擴(kuò)Φ24.7孔，以Φ60外圓及端面為基準(zhǔn)
160
鏜Φ25H7，以外圓及端面為基準(zhǔn)
170
鉆2-Φ6孔，以Φ60外圓及端面為基準(zhǔn)
180
鉆2-Φ3孔，以Φ60外圓及端面為基準(zhǔn)
190
銑削寬度為46的兩側(cè)面（銑扁），以Φ60外圓及端面為基準(zhǔn)
200
粗銑30H11槽，以Φ60外圓及端面為基準(zhǔn)
210
精銑30H11槽，以Φ60外圓及端面為基準(zhǔn)
220
磨Φ60外圓，以Φ59.5外圓及端面為基準(zhǔn)
230
終檢
240
清洗入庫
4.4 毛坯尺寸的確定與機(jī)械加工余量
⑴ 30H11槽的偏差及加工余量計(jì)算
30H11槽計(jì)算。根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：由參考文獻(xiàn)[4]表11～19。其余量值規(guī)定為2-3mm，現(xiàn)取3mm。查[3]可知其粗銑時(shí)精度等級為IT12，粗銑平面時(shí)厚度偏差取
精銑：由參考文獻(xiàn)[3]表2.3～59，其余量值規(guī)定為。
參照參考文獻(xiàn)[3]表3～2，3～25,2.3～13和參考文獻(xiàn)[15]表1～8，可以查得：
鉆孔Φ25
鉆孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是。
擴(kuò)孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是。
鉸孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是。
鉆孔Φ20
參照參考文獻(xiàn)[3]表2.3～47，表2.3～48。確定工序尺寸及加工余量為：
加工該孔的工藝是：鉆——擴(kuò)——鉸
由以上資料得出毛坯尺寸圖。
4.5 確定切削用量及基本工時(shí)
在工藝文件中還要確定每一工步的切削用量。
(1)切削用量指：背吃刀量asp(即切削深度ap、進(jìn)給量f及切削速度Vc 。
(2)確定方法是：確定切削深度——>確定進(jìn)給量——>確定切削速度．
(3)具體要求是：
①由工序或工步余量確定切削深度：精、半精加工全部余量在一次走刀中去除
在中等功率機(jī)床上一次走刀ap可達(dá)8mm～10mm。
②按本工序或工步加工表面粗糙度確定進(jìn)給量：對粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初選進(jìn)給量后還要校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。
③可用查表法或計(jì)算法得出切削速度Vc查，用公式 換算出查或計(jì)算法所得的轉(zhuǎn)速nc查，根據(jù)Vc查在選擇機(jī)床實(shí)有的主軸轉(zhuǎn)速表中選取接近的主軸轉(zhuǎn)速n機(jī)作為實(shí)際的轉(zhuǎn)速，再用 換算出實(shí)際的切削速度Vc機(jī)填入工藝文件中。
對粗加工，選取實(shí)際切削速度Vc機(jī)實(shí)際進(jìn)給量f機(jī)和背吃刀量asp之后，還要校驗(yàn)機(jī)床功率是否足夠等，才能作為最后的切削用量填入工藝文件中。
工序30：粗車Φ60外圓及端面
機(jī)床：車床CA6140
所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機(jī)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，可在一次走刀內(nèi)完成
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削加工簡明實(shí)用手冊》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時(shí)，
進(jìn)給量=0.5～1.0
按CA6140機(jī)床進(jìn)給量（表4.2—9）在《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》可知：
=0.7
確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表1—30，CA6140機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
根據(jù)表1.21，當(dāng)強(qiáng)度在174～207時(shí)，，，=時(shí)，徑向進(jìn)給力：=950。
切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實(shí)際進(jìn)給力為：
=950=1111.5 （3-2）
由于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《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(jù)公式計(jì)算，也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當(dāng)硬質(zhì)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(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-3）
===120 （3-4）
根據(jù)CA6140車床說明書選擇
=125
這時(shí)實(shí)際切削速度為：
== （3-5）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
切削時(shí)的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計(jì)算。
由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時(shí)，
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實(shí)際切削時(shí)間的功率為：
=1.7=1.2 （3-6）
根據(jù)表1.30，當(dāng)=時(shí)，機(jī)床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為：
=5.75，=，==，=
⑥.倒角
換車刀手動(dòng)進(jìn)給。
⑦. 計(jì)算基本工時(shí)
（3-7）
== （3-8）
工序40：半精車Φ60外圓及端面
已知條件與工序相同，車端面及倒角，可采用工序相同的可轉(zhuǎn)位車刀。
采用工序30確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時(shí)間如下：
a=2.5 f=0.65 n=5.8 v=50.4 T=56
工序50：半精車Φ60外圓及端面
所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于C602—1機(jī)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，可在一次走刀內(nèi)完成，故
==
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削加工簡明實(shí)用手冊》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時(shí)，
進(jìn)給量=0.5～1.0
按CA6140機(jī)床進(jìn)給量（表4.2—9）在《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》可知：
=0.7
確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表1—30，CA6140機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
根據(jù)表1.21，當(dāng)強(qiáng)度在174～207時(shí)，，，=時(shí)，徑向進(jìn)給力：=950。
切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實(shí)際進(jìn)給力為：
=950=1111.5 由于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《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(jù)公式計(jì)算，也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當(dāng)硬質(zhì)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(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-12）
===120 （3-13）
根據(jù)CA6140車床說明書選擇
=125
這時(shí)實(shí)際切削速度為：
== （3-14）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
切削時(shí)的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計(jì)算。
由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時(shí)，
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實(shí)際切削時(shí)間的功率為：
=1.7=1.2
根據(jù)表1.30，當(dāng)=時(shí)，機(jī)床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為：
=1.25，=，==，=
工序60：鉆擴(kuò)鉸Φ20H8。
機(jī)床：立式鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
⑴ 鉆孔
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～38，取。
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4～41，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表5.1～31，取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
⑵ 擴(kuò)孔
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～31選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花擴(kuò)孔鉆頭。
片型號：E403
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～52，取。
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4～53，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)[3]表5.1～31，取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層長度：
刀具切入長度有：
刀具切出長度： ，取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
⑶ 鉸孔Φ20
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～54，選擇硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀。
切削深度：，且。
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～58，取。
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4～60，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)[3]表5.1～31取
實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層長度：
刀具切入長度，
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
該工序的加工機(jī)動(dòng)時(shí)間的總和是：
工序70：車Φ50內(nèi)孔
所選用的刀具為YG6X硬質(zhì)合金圓形鏜刀，主偏角為K=45，直徑為16mm的圓形鏜刀，其耐用度為。
①.確定切削深度 a
②.根據(jù)表1.5，當(dāng)半精鏜鑄料，鏜刀直徑為，a≤，鏜刀伸出長度時(shí)，進(jìn)給量為：。
③ .確定切削速度 按表1.27的計(jì)算公式確定
V = （3-16）
式中 C=189.8 m = 0.2 X=0.15 Y=0.20
V=124.6
選擇CA6140機(jī)床轉(zhuǎn)速：n=
n =1200=20
實(shí)際切削速度為： v = 2.08
④.確定基本時(shí)間
確定的基本時(shí)間50s
工序80：鉆2-φ6孔
機(jī)床：鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭
切削深度：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表查得：進(jìn)給量,切削速度。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表5.1～31，取。
實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取。
加工基本時(shí)間：
工序180鉆2-Φ3孔，以Φ60外圓及端面為基準(zhǔn)
1.錐柄麻花鉆(GB1436-85) d=3mm
鉆頭幾何形狀為(表2.1及表2.2)雙錐修磨橫刃β=30°
? 2φ=118°? be=3.5mm α0=12° ψ=55°
2.選擇切削用量
1>按加工要求決定進(jìn)給量
根據(jù)表2.7 當(dāng)加工要求為H12~HB精度鑄鐵硬度HBS200
d0=3mm 時(shí) f=0.36~0.44 mm/r
由于L/d=32/7.8=4 所以應(yīng)乘以修正孔系數(shù)kcf=0.95 則
f =(0.36~0.44) ×0.95=0.34～0.42 mm/r 由鉆床Z3025手冊取f=0.4mm/r
2>決定鉆頭磨純標(biāo)準(zhǔn)及壽命
由表2.12 ,當(dāng)d0=3時(shí),鉆頭后刀面最大磨損量取為0.6mm 壽命T=35min
3>決定切削速度
由表2.15 硬度HBS200～219 f=0.9mm/r d0<20mm Vc=22 m/min
n =1000V/πd0=1000×22/(3.14×3)=350 r/min
由鉆床說明手冊選取 n=400 r/min
3.計(jì)算工時(shí)
tm =L / nf= L+Y+Δ/ nf=(32+10)/400×0.4=0.26min
工序90：鉆、擴(kuò)?25H7孔
工件材料為HT200，硬度200HBS?？椎闹睆綖?5mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機(jī)床為Z525立式鉆床，加工工序?yàn)殂@、擴(kuò)、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ22mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴(kuò)孔——Φ24.7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆；鏜孔Φ25mm鏜刀。選擇各工序切削用量。
（1）確定鉆削用量
1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z525立式鉆床說明書，取。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力（由機(jī)床說明書查出），根據(jù)表28-9，允許的進(jìn)給量。
由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。
2）確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得：
，
，
由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進(jìn)行修正。
由參考文獻(xiàn)[7]表28-3，，，故
查Z525機(jī)床說明書，取。實(shí)際切削速度為：
由表28-5，，故
3）校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率為
機(jī)床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應(yīng)地
，，
（2）確定擴(kuò)孔切削用量
1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-31，。根據(jù)Z525機(jī)床說明書，取=0.57mm/r。
2）確定切削速度及 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-33，取。修正系數(shù)：
，
故
查機(jī)床說明書，取。實(shí)際切削速度為
工序90：鏜Φ25H7孔
（1）選擇刀具
1） 選擇鏜刀
2）依據(jù)，根據(jù)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(jù)，根據(jù)表1.2，可以選擇YT15硬質(zhì)合金刀具鏜刀。
（2）選擇切削用量
1）、確定切削深度ap
ap=12.5mm
2）、進(jìn)給量
依據(jù)，根據(jù)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(shí)，
依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書選擇
確定的進(jìn)給量尚需滿足車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)
依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書得其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力為。
依據(jù)，根據(jù)表1.21，當(dāng)鋼的強(qiáng)度=570~670MPa，，，， (預(yù)計(jì))時(shí)，進(jìn)給力為N。
依據(jù)，根據(jù)表1.29-2，切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.0，故實(shí)際進(jìn)給力為
N
由于切削時(shí)的進(jìn)給力小于車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選的進(jìn)給量可用
3）、車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度T
依據(jù)，根據(jù)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(jù)，根據(jù)表1.28，切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故
=0.94
依據(jù)，根據(jù)表1.27，切削速度的計(jì)算
故 =110m/min
r/min
依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書，選擇
這時(shí)實(shí)際切削速度為
=120m/min
最后決定的車削用量為
。
式中，l=75mm, 根據(jù)，根據(jù)表1.26，車削時(shí)的入切量以及超切量,則L=80mm,故
min
工序100：銑削寬度為46的兩側(cè)面
機(jī)床：立式銑床
刀具：錯(cuò)齒三面刃銑刀
銑刀直徑，齒數(shù)
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4.77，取
銑削速度：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4.88，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：（其中）
因?yàn)椋?
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序110：粗銑30H11槽。
機(jī)床：立式銑床
刀具：錯(cuò)齒三面刃銑刀
切削深度：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表查得：進(jìn)給量,根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表查得切削速度。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表5.1～74，取
實(shí)際切削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
=63mm
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序120：精銑30H11槽。
切削深度：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表查得：進(jìn)給量,根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表查得切削速度，
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表5.1～74，取。
實(shí)際切削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
=81mm
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序180: 磨Φ60外圓
1）確定磨削深度=0.4mm
2）確定進(jìn)給量,取f= 0.05mm/r
3）根據(jù)機(jī)床選n=2667r/min，計(jì)算出= =2095.6m/min
4）基本時(shí)間=，故 ==0.195min
5) 計(jì)算,查表得輔助時(shí)間=0.2min,布置工作地時(shí)間=0.3min,休息與生理需要時(shí)間=0.1min
則=0.195+0.2+0.3+0.1=0.795min
6）小結(jié)
綜上所述，機(jī)床為磨床床M114W，主軸轉(zhuǎn)速為2667r/min，切削速度2095.6m/min，進(jìn)給量f=0.05mm/r，切削深度0.4mm，機(jī)動(dòng)時(shí)間0.195min, 輔助時(shí)間0.2min。
第5章 鏜25孔工序的夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。下面即為鏜25孔工序?qū)Ｓ脢A具，本夾具將用于CA6140車床。
5.1設(shè)計(jì)要求
本夾具無嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，精度不是主要考慮的問題。
5.2 定位基準(zhǔn)的選擇
據(jù)《夾具手冊》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。
方案一
1面也就是整個(gè)工件的截面定位限制兩個(gè)自由度。
2面是工件的地面定位限制三個(gè)自由度
3面是側(cè)面定位限制一個(gè)自由度。
方案二
1面是工件的底面限制三個(gè)自由度。
2面是側(cè)面限制一個(gè)自由度。
3面是外端面定位限制兩個(gè)自由度。
方案比較：方案一：是按照基準(zhǔn)統(tǒng)一及基準(zhǔn)重合原則確定的，有利于夾具的設(shè)計(jì)制造，加緊力方向指向定位元件剛性較大的方向，定位相對簡單。
方案二：是是按照基準(zhǔn)統(tǒng)一原則確定的，有利于夾具的設(shè)計(jì)制造，但不容易保證空的軸線與外圓對稱面的重合，鉆頭進(jìn)給的的軸向力完全由定位元件承受，很容易引起變形。
本工序車￠25孔，加工的切削力主要是刀頭進(jìn)給時(shí)的軸向力，樣工件軸向幾乎沒有切削力，所需要的加緊力不是很大。綜合考慮兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，及加工的具體情況，采用方案二。
5.3定位元件的設(shè)計(jì)
通過方案二來選擇設(shè)計(jì)定位元件
5.4 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：
① 粗車切削力：查《現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》P104表，得車削切削力計(jì)算公式：
圓周分力Fc = 902ap f0.75Kp
徑向分力Fp = 2383ap0.9f0.6vc-0.3Kp
軸向分力Ff =3326Kp
其中ap——背吃刀量 2.3mm
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 0.16mm
Vc—切削速度m/min 60
Kp—修正系數(shù)1.08
所以切削時(shí)的各切削力
Fc1= 566.8N
Fp2=801.5N
Ff3= 416.4N
精車切削力：ap——背吃刀量0.5mm
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 0.13mm
Vc—切削速度m/min 38
Kp—修正系數(shù) 1.08
所以切削時(shí)的各切削力
Fc1= 105.45N
Fp2= 57.23N
Ff3= 97.96N
② 車削夾緊力：查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》P70表3-6，查得工件以V形塊和定位塊定位時(shí)所需夾緊力計(jì)算公式：
Wk = KFsinα22μ2
式中Wk——實(shí)際所需夾緊力
K—安全系數(shù)
α——彈簧夾頭的半錐角
u2——工件與夾具支承面的摩擦系數(shù)
則所需夾緊力
Wk=399（N）
根據(jù)手冊查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。
3、定位誤差的分析
定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為V形塊與定位塊，因?yàn)樵摱ㄎ辉亩ㄎ换鶞?zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合△B=0，由于存在間隙，定位基準(zhǔn)會發(fā)生相對位置的變化即存在基準(zhǔn)位移誤差。
△Y=0.5δd=0.5×0.12mm=0.06mm
5.5加緊元件的設(shè)計(jì)
加緊元件由一個(gè)V型塊給工件頂端一個(gè)向下的力來使工件加緊，而后的螺桿是為了在裝卸工件方便所做的設(shè)計(jì)
5.6緊固元件的選擇
由于夾具零件都是固定在夾具體上面的，所以應(yīng)該選擇螺釘，由于夾具的設(shè)計(jì)尺寸面的寬度多為15或者20cm，尺寸較小，為了滿足強(qiáng)度要求以及在這么小的空間裝配拆裝，故選擇內(nèi)六角圓柱頭螺釘。
5.7零件的車床夾具的加工誤差分析
工件在車床夾具上加工時(shí)，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示，在夾具上加工時(shí)，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：
（1）定位誤差
由于￠25孔的端面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不重合誤差為零。工件在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的，基準(zhǔn)位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。
（2）夾具誤差
夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，以及限位基面相對安裝基面C的平行度誤差是0.01.
（3）安裝誤差
因?yàn)閵A具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計(jì)。
（4）加工方法誤差
如車床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動(dòng)、車床溜板進(jìn)給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機(jī)床的制造精度、夾具的懸伸長度和離心力的大小等因素。一般取
=/3=0.05/3=0.017mm
零件的車床夾具總加工誤差是：
精度儲備：
故此方案可行。
5.8 夾具操作說明
當(dāng)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(shí)，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(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。
此外，當(dāng)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(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換V型塊。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
結(jié)束語
課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和參考過程.
回顧這次課程設(shè)計(jì),從選題到定稿,從理論到實(shí)踐,在這段課程設(shè)計(jì)期間里,可以說得是苦多于甜.通過本次課程設(shè)計(jì),不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識,而且學(xué)到了很多在書本上沒有學(xué)到過的知識.
對我來說,收獲最大的是方法和能力-----那些和解決問題的方法和能力.在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,我發(fā)現(xiàn)我們這些學(xué)生最缺少的是經(jīng)驗(yàn),沒有感性的認(rèn)識,空有理論知識,有些東西很可能與實(shí)際脫節(jié).此次設(shè)計(jì)需要我們將學(xué)過的相關(guān)知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來,從中暴露出自身的不足,以待改進(jìn).通過這次課程設(shè)計(jì),我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的-----只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會服務(wù),從而提該自己的實(shí)際動(dòng)手能力.
在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說是困難重重.在設(shè)計(jì)的過程中也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處:對以前所學(xué)過的知識理解的不夠深刻,掌握的不夠牢固.通過這次課程設(shè)計(jì)之后,有把以前所學(xué)過的知識重新溫故.
這次課程設(shè)計(jì)使我受益匪淺,為我以后的學(xué)習(xí)和工作打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)而良好的基礎(chǔ).在此衷心感謝各位老師的幫助和指導(dǎo).
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 裘愉弢. 組合機(jī)床[M].第一版，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.
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致 謝
經(jīng)過近四個(gè)月的忙碌和工作，本次課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)大學(xué)生的課程設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒有指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作學(xué)習(xí)的同學(xué)、朋友們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。
在這里，首先要感謝的是我的指導(dǎo)老師王教授和吳老師。王教授雖然工作繁忙，但是每周都不辭辛苦抽出時(shí)間由南京過來到這里親自指導(dǎo)和檢查督促我們做課程設(shè)計(jì)，吳老師平日也是工作繁忙，但是在我做課程設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從開題報(bào)告到查閱資料，從設(shè)計(jì)草案的確定、修改，到中期檢查，再到后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝備草圖等等整個(gè)過程中兩位老師都給予我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩老師的專業(yè)水平以外，王教授治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，吳老師科學(xué)研究的精神是永遠(yuǎn)值得我學(xué)習(xí)的榜樣，并會一直積極影響我今后的工作和學(xué)習(xí)。
其次我要感謝我的父母和與我一起做課程設(shè)計(jì)的同學(xué)們。父母給了我強(qiáng)大的精神動(dòng)力，同學(xué)們在本次設(shè)計(jì)中勤奮工作克服許多困難來完成此次設(shè)計(jì)，并分擔(dān)了許多工作。如果沒有他們的支持和努力，此次設(shè)計(jì)的過程將變得非常困難。
我還要感謝的是學(xué)校圖書館的開放，讓我們有足夠的資料可以參考，查閱。還要感謝四年以來所有的老師，為我打下了機(jī)械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時(shí)感謝所有的同學(xué)們，正因?yàn)橛辛四銈兊闹С?，本次課程設(shè)計(jì)才會順利完成。
通過課程設(shè)計(jì)，使我對機(jī)械加工工藝這門課程進(jìn)一步加深了理解。對于各方面知識之間的相互聯(lián)系有了實(shí)際的體會。同時(shí)也深深感到自己初步掌握的知識與實(shí)際需要還有相當(dāng)?shù)木嚯x，還需進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和實(shí)踐。
本設(shè)計(jì)由于時(shí)間緊和對知識掌握的程度有限，在設(shè)計(jì)上不很周詳，許多應(yīng)該考慮的因素可能沒有體現(xiàn)出來。在設(shè)計(jì)過程中，我得到了老師的精心指導(dǎo)和各方面的幫助，才得以順利進(jìn)行，在這里再次表達(dá)我對王教授和吳老師的謝意。
最后感謝學(xué)院四年來對我的培養(yǎng)！