連接支架零件機械加工工藝規(guī)程及擴Φ20小頭孔夾具設計

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 連接支架加工工藝設計及夾具設計 設計題目：連接支架加工工藝及夾具設計 系 別： 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 完成時間： 目　錄 摘要 3 第一章 連接支架加工工藝 4 1.1 連接支架的主要技術要求 4 1.1.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度 5 1.1.2 大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度 5 1.1.3 大、小頭孔中心距 5 1.1.4 連接支架大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度 5 1.1.5 大、小頭孔兩端面的技術要求 5 1.1.6 螺栓孔的技術要求 6 1.1.7 有關結合面的技術要求 6 1.2　連接支架的材料和毛坯 6 1.3　連接支架的機械加工工藝過程 7 1.4 連接支架的機械加工工藝過程分析 9 1.4.1 工藝過程的安排 10 1.4.2 定位基準的選擇 10 1.4.3 確定合理的夾緊方法 11 1.4.4 連接支架兩端面的加工 11 1.4.5 連接支架大、小頭孔的加工 11 1.4.6 連接支架螺栓孔的加工 12 1.4.8 大頭側面的加工 12 1.5 連接支架加工工藝設計應考慮的問題 12 1.5.1　工序安排 13 1.5.2　定位基準 13 1.5.3　夾具使用 13 1.6 切削用量的選擇原則 12 1.6.1 粗加工時切削用量的選擇原則 12 1.6.2 精加工時切削用量的選擇原則 12 1.7 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 14 1.7.1 確定加工余量 14 1.7.2 確定工序尺寸及其公差 14 1.8 計算工藝尺寸鏈 15 1.8.1 連接支架的卡瓦槽的計算 15 1.9 工時定額的計算 16 1.9.1 銑連接支架大小頭平面 16 1.9.2 粗磨大小頭平面 17 1.9.3 加工小頭孔 19 1.9.4 銑大頭兩側面 20 1.9.5、擴小頭孔 20 1.9.10 粗鏜大頭孔 20 1.9.12精磨大小頭兩平面 21 1.9.13精鏜小頭孔 21 1.10 連接支架的檢驗 22 1.10.1 觀察外表缺陷及目測表面粗糙度 22 1.10.2 連接支架大頭孔圓柱度的檢驗 22 1.10.3 連接支架大小頭孔平行度的檢驗 22 1.10.4 連接支架螺釘孔與結合面垂直度的檢驗 22 第二章 夾具設計 23 2.1擴孔夾具 23 2.1.1問題的指出 23 2.1.2 夾具設計 23 1) 定位基準的選擇 23 2) 夾緊方案 23 3) 夾具體設計 23 4) 切削力及夾緊力的計算 24 5) 定位誤差分析 24 結束語： 25 參考文獻: 26 致謝 27 摘要 連接支架是機床的主要傳動件之一，本文主要論述了連接支架的加工工藝及其夾具設計。連接支架的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，而連接支架的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，因此在安排工藝過程時，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開。逐步減少加工余量、切削力及內(nèi)應力的作用，并修正加工后的變形，就能最后達到零件的技術要求。 關鍵詞: 連接支架 變形 加工工藝 夾具設計 第一章 連接支架加工工藝 1.1 連接支架的主要技術要求 連接支架上需進行機械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連接支架體與連接支架蓋的結合面及連接支架螺栓定位孔等。連接支架總成的主要技術要求（圖1-1）如下。 連接支架總成圖（1—1） 1.1.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度 為了使大頭孔與軸及曲軸、小頭孔與塞銷能密切配合，減少沖擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級為IT6，表面粗糙度Ra應不大于0.4μm；大頭孔的圓柱度公差為0.012 mm，小頭孔公差等級為IT8，表面粗糙度Ra應不大于3.2μm。小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為0.0025 mm，素線平行度公差為0.04/100 mm。 1.1.2 大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度 兩孔軸心線在垂直于連接支架軸線方向的平行度誤差對不均勻磨損影響較小，因而其公差值較大。兩孔軸心線在連接支架的軸線方向的平行度在60 mm長度上公差為0.04 mm；在垂直與連接支架軸心線方向的平行度在60 mm長度上公差為0.06 mm。 1. 1.3 大、小頭孔中心距 大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到機械的傳動效率，所以規(guī)定了比較高的要求：60±0.05 mm。 1.1.4 連接支架大頭兩端面對大頭中心線的垂直度 連接支架大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度，影響到軸的安裝和磨損，甚至引起燒傷；所以對它也提出了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級應不低于IT9（大頭孔兩端面對大頭孔的軸心線的垂直度在60 mm長度上公差為0.08 mm）。 1.1.5 大、小頭兩端面的技術要求 連接支架大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，但從技術要求是不同的，大頭兩端面的尺寸公差等級為IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8μm, 小頭兩端面的尺寸公差等級為IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3μm。這是因為連接支架大頭兩端面與曲軸連接支架軸頸兩軸肩端面間有配合要求，而連接支架小頭兩端面與塞銷孔座內(nèi)檔之間沒有配合要求。連接支架大頭端面間距離尺寸的公差帶正好落在連接支架小頭端面間距離尺寸的公差帶中，這給連接支架的加工帶來許多方便。 1.1.6 螺栓孔的技術要求 在前面已經(jīng)說過，連接支架在工作過程中受到急劇的動載荷的作用。這一動載荷又傳遞到連接支架的兩個螺栓及螺母上。因此除了對螺栓及螺母要提出高的技術要求外，對于安裝這兩個動力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。規(guī)定：螺栓孔按IT8級公差等級和表面粗糙度Ra應不大于6.3μm加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對稱度公差為0.25 mm。 1.1.7 有關結合面的技術要求 在連接支架受動載荷時，接合面的歪斜使連接支架蓋及連接支架體沿著剖分面產(chǎn)生相對錯位，影響到曲軸的連接支架軸頸和軸結合不良，從而產(chǎn)生不均勻磨損。結合面的平行度將影響到連接支架墊片貼合的緊密程度，因而也影響到螺栓的受力情況和曲軸、軸的磨損。對于本連接支架，要求結合面的平面度的公差為0.025 mm。 1.2　連接支架的材料和毛坯 連接支架在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強度。因此，連接支架材料一般采用普通的鑄鐵；如HT150、HT200、HT250等。近年來也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料損耗少，成本低。隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應用，使粉末冶金件的密度和強度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連接支架是一個很有發(fā)展前途的制造方法。 連接支架毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法。根據(jù)生產(chǎn)綱領為大量生產(chǎn)，連接支架多用鑄造制造毛坯。 目前我國有些生產(chǎn)連接支架的工廠，采用了連接支架輥鍛工藝。圖（1-2）為連接支架輥鍛示意圖．毛坯加熱后，通過上鍛輥模具2和下鍛輥模具4的型槽，毛壞產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需要的形狀。用輥鍛法生產(chǎn)的連接支架鍛件，在表面質(zhì)量、內(nèi)部金屬組織、金屬纖維方向以及機械強度等方面都可達到模鍛水平，并且設備簡單，勞動條件好，生產(chǎn)率較高，便于實現(xiàn)機械化、自動化，適于在大批大量生產(chǎn)中應用。輥鍛需經(jīng)多次逐漸成形。 圖（1-2）連接支架輥鍛示意圖 圖(1-3)、圖(1-4)給出了連接支架的鍛造工藝過程，將棒料在爐中加熱至1140～1200C0，先在輥鍛機上通過四個型槽進行輥鍛制坯見圖(1-3)，然后在鍛壓機上進行預鍛和終鍛，再在壓床上沖連接支架大頭孔并切除飛邊見圖(1-4)。鍛好后的連接支架毛坯需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，使之得到細致均勻的回火索氏體組織，以改善性能，減少毛坯內(nèi)應力。為了提高毛坯精度，連接支架的毛坯尚需進行熱校正。 連接支架必須經(jīng)過外觀缺陷、內(nèi)部探傷、毛坯尺寸及質(zhì)量等的全面檢查，方能進入機械加工生產(chǎn)線。 1.3　連接支架的機械加工工藝過程 由上述技術條件的分析可知，連接支架的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，但是連接支架的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給連接支架的機械加工帶來了很多困難，必須充分的重視。 連接支架機械加工工藝過程如下表(1—1)所示： 表(1—1) 工序 工序名稱 工序內(nèi)容 工藝裝備 1 銑 銑連接支架大、小頭兩平面,每面留磨量0.5mm X52K 2 粗磨 以一大平面定位，磨另一大平面，保證中心線對稱，無標記面稱基面。（下同） M7350 3 鉆 與基面定位，鉆、擴、鉸小頭孔 Z3080 4 銑 以基面及小頭孔定位，裝夾工件銑尺寸mm大頭端面，保證對稱（此平面為工藝用基準面） X62W組合機床或?qū)Ｓ霉ぱb 5 鉆 鉆2—15mm螺栓孔 Z3050 6 鉆孔 鉆8.5mm螺栓孔 Z3050 7 攻絲 攻8.5mm螺絲孔為M10 8 銑 以基面及結合面定位裝夾工件，銑連接支架體和蓋mm28mm直槽 X62組合夾具或?qū)Ｓ霉ぱb 9 擴 擴大8.5mm螺絲孔為11mm Z3050 10 锪 以基面、結合面和一側面定位，裝夾工件，锪兩螺栓座面,R14mm,保證尺寸mm X62W 11 鏜 粗鏜小頭孔 T6 8 12 磨 精磨大小頭兩端面，保證大端面厚度為50mm,80mm M7130 13 鏜 精鏜小頭孔至尺寸 T2115 14 稱重 稱量不平衡質(zhì)量 彈簧稱 15 鉗 按規(guī)定值去重量 16 檢 檢查各部尺寸及精度 17 探傷 無損探傷及檢驗硬度 18 入庫 連接支架的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連接支架螺栓孔定位面，次要加工表面為軸鎖口槽、油孔、大頭兩側面及體和蓋上的螺栓座面等。 連接支架的機械加工路線是圍繞著主要表面的加工來安排的。連接支架的加工路線按連接支架的分合可分為三個階段：第一階段為連接支架大小頭的兩端面的加工；第二階段為連接支架各孔的加工；第三階段為連接支架后期精加工。第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準備精基準（端面、小頭孔和大頭外側面）；第二階段主要是加工除精基準以外的其它表面，包括小頭孔的粗加工，螺栓孔和結合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連接支架各項技術要求的加工，包括連接支架合裝后小頭孔的精加工和端面的精加工及。 1.4 連接支架的機械加工工藝過程分析 1.4.1 工藝過程的安排 在連接支架加工中有兩個主要因素影響加工精度： （1）連接支架本身的剛度比較低，在外力（切削力、夾緊力）的作用下容易變形。 （2）連接支架是鑄造件，孔的加工余量大，切削時將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應力，并引起內(nèi)應力重新分布。 因此，在安排工藝進程時，就要把各主要表面的粗、精加工工序分開，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。這是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夾緊力必然大，加工后容易產(chǎn)生變形。粗、精加工分開后，粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精加工中修正；半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應力的作用，逐步修正加工后的變形，就能最后達到零件的技術條件。 各主要表面的工序安排如下： （1）兩端面：粗銑、精銑、粗磨、精磨 （2）小頭孔：鉆孔、擴孔、鉸孔、精鏜 一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過程的中間或后面。 1.4.2 定位基準的選擇 在連接支架機械加工工藝過程中，大部分工序選用連接支架的一個指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側的外表面作為另一基面。這是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的中心距。這樣就使各工序中的定位基準統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。具體的辦法是，如圖（1—5）所示：在安裝工件時，注意將成套編號標記的一面不 圖（1-5）連接支架的定位方向 與夾具的定位元件接觸（在設計夾具時亦作相應的考慮）。在精鏜小頭孔（及精鏜小頭襯套孔）時，也用小頭孔（及襯套孔）作為基面，這時將定位銷做成活動的稱“假銷”。當連接支架用小頭孔定位夾緊后，再從小頭孔中抽出假銷進行加工。 為了不斷改善基面的精度，基面的加工與主要表面的加工要適當配合：即在粗加工大、小頭前，粗磨端面，在精鏜大、小頭孔前，精磨端面。 由于用小頭孔和大頭孔外側面作基面，所以這些表面的加工安排得比較早。在小頭孔作為定位基面前的加工工序是鉆孔、擴孔和鉸孔，這些工序?qū)τ阢q后的孔與端面的垂直度不易保證，有時會影響到后續(xù)工序的加工精度。 在第一道工序中，工件的各個表面都是毛坯表面，定位和夾緊的條件都較差，而加工余量和切削力都較大，如果再遇上工件本身的剛性差，則對加 工精度會有很大影響。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對于整個工藝過程的加工精度常有深遠的影響。連接支架的加工就是如此，在連接支架加工工藝路線中，在精加工主要表面開始前，先粗銑兩個端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗銑就是關鍵工序。在粗銑中工件如何定位呢？一個方法是以毛坯端面定位，在側面和端部夾緊，粗銑一個端面后，翻身以銑好的面定位，銑另一個毛坯面。但是由于毛坯面不平整，連接支架的剛性差，定位夾緊時工件可能變形，粗銑后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復變形，影響后續(xù)工序的定位精度。另一方面是以連接支架的大頭外形及連接支架身的對稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時的變形較小，同時可以銑工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度較好的平面。同時，由于是以對稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。 1.4.3 確定合理的夾緊方法 既然連接支架是一個剛性比較差的工件，就應該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加工精度。在加工連接支架的夾具中，可以看出設計人員注意了夾緊力的作用方向和著力點的選擇。在粗銑兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會影響端面的平面度。夾緊力通過工件直接作用在定位元件上，可避免工件產(chǎn)生彎曲或扭轉變形。 在加工大小頭孔工序中，主要夾緊力垂直作用于大頭端面上，并由定位元件承受，以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時，只以大平面（基面）定位，并且只夾緊大頭這一端。小頭一端以假銷定位后，用螺釘在另一側面夾緊。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形。 1.4.4 連接支架兩端面的加工 采用粗銑、精銑、粗磨、精磨四道工序，并將精磨工序安排在精加工大、小頭孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。粗磨在轉盤磨床上，使用砂瓦拼成的砂輪端面磨削。這種方法的生產(chǎn)率較高。精磨在M7130型平面磨床上用砂輪的周邊磨削，這種辦法的生產(chǎn)率低一些，但精度較高。 1.45 連接支架大、小頭孔的加工 連接支架大、小頭孔的加工是連接支架機械加工的重要工序，它的加工精度對連接支架質(zhì)量有較大的影響。 小頭孔是定位基面，在用作定位基面之前，它經(jīng)過了鉆、擴、鉸三道工序。鉆時以小頭孔外形定位，這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差較小。 小頭孔在鉆、擴、鉸后，在金剛鏜床上與大頭孔同時精鏜，達到IT6級公差等級，然后壓入襯套，再以襯套內(nèi)孔定位精鏜大頭孔。由于襯套的內(nèi)孔與外圓存在同軸度誤差，這種定位方法有可能使精鏜后的襯套孔與大頭孔的中心距超差。 大頭孔經(jīng)過擴、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜和珩磨達到IT6級公差等級。表面粗糙度Ra 為0.4μm，大頭孔的加工方法是在銑開工序后，將連接支架與連接支架體組合在一起，然后進行精鏜大頭孔的工序。這樣，在銑開以后可能產(chǎn)生的變形，可以在最后精鏜工序中得到修正，以保證孔的形狀精度。 1.4.6 連接支架螺栓孔的加工 連接支架的螺栓孔經(jīng)過鉆、擴、鉸工序。加工時以大頭端面、小頭孔及大頭一側面定位。 為了使兩螺栓孔在兩個互相垂直方向平行度保持在公差范圍內(nèi)，在擴和鉸兩個工步中用上下雙導向套導向。從而達到所需要的技術要求。 粗銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法，這樣銑夾具沒有活動部分，能保證承受較大的銑削力。精銑時，為了保證螺栓孔的兩個端面與連接支架大頭端面垂直，使用兩工位夾具。連接支架在夾具的工位上銑完一個螺栓孔的兩端面后，夾具上的定位板帶著工件旋轉1800 ，銑另一個螺栓孔的兩端面。這樣，螺栓孔兩端面與大頭孔端面的垂直度就由夾具保證。 1.4.7 大頭側面的加工 以基面及小頭孔定位，它用一個圓銷（小頭孔）。裝夾工件銑兩側面至尺寸，保證對稱（此對稱平面為工藝用基準面）。 1.5 連接支架加工工藝設計應考慮的問題 1.5.1　工序安排 連接支架加工工序安排應注意兩個影響精度的因素：（1）連接支架的剛度比較低，在外力作用下容易變形；（2）連接支架是鑄造件，孔的加工余量大，切削時會產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應力。因此在連接支架加工工藝中，各主要表面的粗精加工工序一定要分開。 1.52　定位基準 精基準：以桿身對稱面定位，便于保證對稱度的要求，而且采用雙面銑，可使部分切削力抵消。 統(tǒng)一精基準：以大小頭端面，小頭孔、大頭孔一側面定位。因為端面的面積大，定位穩(wěn)定可靠；用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距。 1.5.3　夾具使用 應具備適應“一面一孔一凸臺”的統(tǒng)一精基準。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準”情況，這時小頭定位銷應做成活動的，當連接支架定位裝夾后，再抽出定位銷進行加工。 保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時，夾具可考慮重復定位情況，如采用夾具限制7個自由度（其是長圓柱銷限制4個，長菱形銷限制2個）。長銷定位目的就在于保證垂直度。但由于重復定位裝御有困難，因此要求夾具制造精度較高，且采取一定措施，一方面長圓柱銷削去一邊，另一方面設計頂出工件的裝置。 1.6 切削用量的選擇原則 正確地選擇切削用量，對提高切削效率，保證必要的刀具耐用度和經(jīng)濟性，保證加工質(zhì)量，具有重要的作用。 1.6.1 粗加工時切削用量的選擇原則 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，選擇粗加工的切削用量時，要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。 金屬切除率可以用下式計算： Zw ≈V.f.ap.1000 式中：Zw單位時間內(nèi)的金屬切除量（mm3/s） V切削速度（m/s） f 進給量（mm/r） ap切削深度（mm） 提高切削速度、增大進給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進給量，影響最小的是切削深度。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吃刀深度ap,其次選擇一個較大的進給量度f，最后確定一個合適的切削速度V. 選用較大的ap和f以后，刀具耐用度t 顯然也會下降，但要比V對t的影響小得多，只要稍微降低一下V便可以使t回升到規(guī)定的合理數(shù)值，因此，能使V、f、ap的乘積較大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大ap可使走刀次數(shù)減少，增大f又有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的。 1）切削深度的選擇： 粗加工時切削深度應根據(jù)工件的加工余量和由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應當盡量將粗加工余量一次切除。只有當總加工余量太大，一次切不完時，才考慮分幾次走刀。 2）進給量的選擇： 粗加工時限制進給量提高的因素主要是切削力。因此，進給量應根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強度來確定。選擇進給量時應考慮到機床進給機構的強度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強度好的情況下，可選用大一些的進給量；在剛性和強度較差的情況下，應適當減小進給量。 3）切削速度的選擇： 粗加工時，切削速度主要受刀具耐用度和機床功率的限制。切削深度、進給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時必須考慮到機床的許用功率。如超過了機床的許用功率，則應適當降低切削速度。 1.6.2 精加工時切削用量的選擇原則 精加工時加工精度和表面質(zhì)量要求較高，加工余量要小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時應先考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎上盡量提高生產(chǎn)效率。 1）切削深度的選擇： 精加工時的切削深度應根據(jù)粗加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要留得太大，否則，當吃刀深度較大時，切削力增加較顯著，影響加工質(zhì)量。 2）進給量的選擇： 精加工時限制進給量提高的主要因素是表面粗糙度。進給量增大時，雖有利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力上升，表面質(zhì)量下降。 3）切削速度的選擇： 切削速度提高時，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。只有當切削速度受到工藝條件限制而不能提高時，才選用低速，以避開積屑瘤產(chǎn)生的范圍。 由此可見，精加工時選用較小的吃刀深度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，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時滿足生產(chǎn)率的要求。 1.7 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 1.7.1 確定加工余量 用查表法確定機械加工余量： （根據(jù)《機械加工工藝手冊》第一卷 表3.2—25 表3.2—26 表3.2—27） （1）、平面加工的工序余量（mm） 單面加工方法 單面余量 經(jīng)濟精度 工序尺寸 表面粗糙度 毛坯 43 12.5 粗銑 1.5 IT12() 40() 12.5 精銑 0.6 IT10() 38.8() 3.2 粗磨 0.3 IT8() 38.2() 1.6 精磨 0.1 IT7() 38() 0.8 則連接支架兩端面總的加工余量為： A總= =（A粗銑+A精銑+A粗磨+A精磨）2 =（1.5+0.6+0.3+0.1）2 =mm （2）、連接支架鑄造出來的總的厚度為H=38+=mm 1.7.2 確定工序尺寸及其公差 （根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 表2—29 表2—34） 1）、小頭孔各工序尺寸及其公差（鑄造出來的大頭孔為15 mm） 工序名稱 工序基 本余量 工序經(jīng)濟 精度 工序尺寸 最小極限尺寸 表面粗糙度 精鏜 0.2 20 20 0.8 粗鏜 0.8 19.6 19.5 12.5 擴孔 3 18 18.5 1.8 計算工藝尺寸鏈 1.8.1 連接支架蓋的卡瓦槽的計算 增環(huán)為： ； 減環(huán)為： ；封閉環(huán)為： 1）、極限尺寸為： = 28.0-4.95 = 23.25 mm = 27.8-5.1 = 22.7 mm 2）、的上、下偏差為: =0.20-(-0.05) =0.25(mm) =-0.20-0.10 =-0.30(mm) 3）、的公差為: = 0.25-（0.30） = 0.55 mm 4）、的基本尺寸為: = = 28-5 = 23 mm 5）、的最終工序尺寸為: = mm 1.9 工時定額的計算 1.9.1 銑連接支架大小頭平面 選用X52K機床 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—81選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 100 mm 切削速度Vf = 2.47 m/s 切削寬度 ae= 60 mm 銑刀齒數(shù)Z = 6 切削深度ap = 3 mm 則主軸轉速n = 1000v/D = 475 r/min 根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 500 /min 則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.67 m/s 銑削工時為：按表2.5—10 L= 3 mm L1 = +1.5 =50 mm L2 = 3 mm 基本時間tj = L/fm z = (3+50+3)/(500×0.18×6) = 0.11 min 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×0.45 = 0.18 min 1.9.2 粗磨大小頭平面 選用M7350磨床 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—170選取數(shù)據(jù) 砂輪直徑D = 40 mm 磨削速度V = 0.33 m/s 切削深度ap = 0.3 mm fr0 = 0.033 mm/r Z = 8 則主軸轉速n = 1000v/D = 158.8 r/min 根據(jù)表3.1—48 按機床選取n = 100 r/min 則實際磨削速度V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s 磨削工時為：按表2.5—11 基本時間tj = zbk/nfr0z = (0.3×1)/(100×0.033×8) = 0.01 min 按表3.1—40 輔助時間ta = 0.21 min 1.9.3 加工小頭孔 (1) 鉆小頭孔 選用鉆床Z3080 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—38(41)選取數(shù)據(jù) 鉆頭直徑D = 20 mm 切削速度V = 0.99 mm 切削深度ap = 10 mm 進給量f = 0.12 mm/r 則主軸轉速n = 1000v/D = 945 r/min 根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 1000 r/min 則實際鉆削速度V = Dn/（1000×60） = 1.04 m/s 鉆削工時為：按表2.5—7 L = 10 mm L1 = 1.5 mm L2 = 2.5mm 基本時間tj = L/fn = (10+1.5+2.5)/(0.12×1000) = 0.12 min 按表2.5—41 輔助時間ta = 0.5 min 按表2.5—42 其他時間tq = 0.2 min (2) 擴小頭孔 選用鉆床Z3080 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—53選取數(shù)據(jù) 擴刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 0.32 m/s 切削深度ap = 1.5 mm 進給量 f = 0.8 mm/r 則主軸轉速n =1000v/D = 203 r/min 根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 250 r/min 則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.39 m/s 擴削工時為：按表2.5—7 L = 10 mm L1 = 3 mm 基本時間tj=L/fn=(10+3)/(0.8×250)=0.07 min 按表2.5—41 輔助時間ta=0.25 min (3) 鉸小頭孔 選用鉆床Z3080 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—81選取數(shù)據(jù) 鉸刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 0.22 m/s 切削深度ap = 0.10 mm 進給量f = 0.8 mm/r 則主軸轉速n = 1000v/D = 140 r/min 根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 200 r/min 則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.32 m/s 鉸削工時為： 按表2.5—7 L=10 mm L1 =0 L2=3 mm 基本時間tj = L/fn = (10+3)/(0.8×200) = 0.09 min 按表2.5—41 輔助時間ta = 0.25 min 1.9.4 銑大頭兩側面 選用銑床X62W 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—77(88)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 20 mm 切削速度V = 0.64 m/s 銑刀齒數(shù)Z = 3 切削深度ap = 4 mm af = 0.10 mm/r 則主軸轉速n = 1000v/D = 611 r/min 根據(jù)表3.1—74 按機床選取n=750 r/min 則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.78 m/s 銑削工時為：按表2.5—10 L=40 mm L1=+1.5=8.5 mm L2=2.5 mm 基本時間tj = L/fmz = (40+8.5+2.5)/(750×0.10×3)=0.23 min 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×0.45 = 0.18 min 1.9.5 加工連接支架體 (1) 粗锪連接支架兩螺栓底面 選用鉆床Z3025 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—67選取數(shù)據(jù) 锪刀直徑D = 28 mm 切削速度V = 0.2 m/s 锪刀齒數(shù)Z = 6 切削深度ap = 3 mm 進給量f = 0.10 mm/r 則主軸轉速n = 1000v/D = 50.9 r/min 根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 750 r/min 則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.94 m/s 锪削工時為： 按表2.5—7 L = 28 mm L1 = 1.5 mm 基本時間tj = L/fn = (28+1.5)/(0.10×750×8) = 0.04 min (2) 銑軸瓦鎖口槽 選用銑床X62W 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—90選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.31 m/s 銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2 mm 切削寬度ae = 0.5 mm af = 0.02 mm/r 則主軸轉速n = 1000v/D = 94 r/min 根據(jù)表3.1—74 按機床選取n=100 r/min 則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.33 m/s 銑削工時為： 按表2.5—10 L = 5 mm L1=0.5×63+1.5 = 33 mm L2 = 1.5 mm 基本時間tj=L/fmz=(5+33+1.5)/(100×24)=0.02 min 按表2.5—46 輔助時間ta=0.4×0.45=0.18 min (3) 精銑螺栓座面 選用銑床X62W 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—90選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.47 m/s 銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2 mm 切削寬度ae = 5 mm af=0.015 mm/r 則主軸轉速n = 1000v/D = 142 r/min 根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 150 r/min 則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.49 m/s 銑削工時為： 按表2.5—10 L = 28 mm L1 = +1.5 = 19 mm L2 = 3 mm 基本時間tj=L/fmz = (28+19+3)/(150×24) = 0.02 min 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×0.45 = 0.18 min (4) 精磨結合面 選用磨床M7130 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—170選取數(shù)據(jù) 砂輪直徑D = 40 mm 切削速度V = 0.330 m/s 切削深度ap = 0.1 mm 進給量fr0 = 0.006 mm/r 則主軸轉速n = 1000v/D = 157 r/min 根據(jù)表3.1—48 按機床選取n = 100 r/min 則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s 磨削工時為： 按表2.5—11 基本時間tj= =0.02 min (=0.1 k=1 z=8) 1.9.6 銑、鉆、鏜 (1) 精銑連接支架蓋上兩螺母座面 選用銑床X62W 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—90選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.47 m/s 切削寬度ae = 5 mm 銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2 mm af = 0.015 mm/r 則主軸轉速n = 1000v/D = 142 r/min 根據(jù)表3.1—74 按機床選取n = 150 r/min 則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.49 m/s 銑削工時為： 按表2.5—10 L = 28 mm L1 = +1.5 = 17.5 mm L2 = 2.5 mm 基本時間tj = L/fmz = (28+17.5+2.5)/(150×24) = 0.02 min 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×0.45 = 0.18 min （2）、從連接支架上方鉆、擴、鉸螺栓孔 a) 鉆螺栓孔 選用鉆床Z3025 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—38（41）選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 0.99 m/s 切削深度ap = 5 mm 進給量f = 0.08 mm/r 鉆頭直徑D = 10 mm 則主軸轉速n = 1000v/D = 1910 r/min 根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 910 r/min 則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.99 m/s 鉆削工時為： 按表2.5—7 L = 34 mm L1 = 1.5 mm L2 = 2 mm 基本時間tj = L/fn = (34+1.5+2)/(0.08×1910) = 0.23 min 按表2.5—41 輔助時間ta = 0.5 min 按表2.5—42 其他時間tq=0.2 min b) 擴螺栓孔 選用鉆床Z3025 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—53選取數(shù)據(jù) 擴刀直徑D = 10 mm 切削速度V = 0.40 m/s 切削深度ap = 1.0 mm 進給量f = 0.6 mm/r 則主軸轉速n = 1000v/D = 764 r/min 根據(jù)表3.1—30 按機床選取n=764 r/min 則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.40 m/s 擴削工時為： 按表2.5—7 L = 34 mm L1 = 2 mm 基本時間tj = L/fn = (34+2)/(0.6×764) = 0.07 min 按表2.5—41 輔助時間ta=0.25 min c）鉸螺栓孔 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—81選取數(shù)據(jù) 鉸刀直徑D = 12.2 mm 切削速度V = 0.22 m/s 切削深度ap = 0.10 mm 進給量f = 0.2 mm/r 則主軸轉速n = 1000v/D = 140 r/min 根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 200 r/min 則實際切削速度V =Dn/（1000×60） = 0.127 m/s 鉸削工時為： 按表2.5—7 L = 34 mm L1 = 2 mm L2 = 3 mm 基本時間tj = L/fn = (34+2+3)/(0.8×200) = 0.23 min (3) 從連接支架蓋上方給螺栓孔口倒角 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—67選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm 進給量f = 0.10 mm/r Z = 8 根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 750 r/min 切削工時為： 按表2.5—7 基本時間tj = L/fn = （0.5+1.5）/750×0.10 = 0.03 min 1.9.7粗鏜小頭孔 選用鏜床T68 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 65 mm 切削速度V = 0.16 m/s 進給量f = 0.30 mm/r 切削深度ap = 3.0 mm 則主軸轉速n = 000v/D = 47 r/min 根據(jù)表3.1—41 按機床選取n = 800 r/min 則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.72 m/s 鏜削工時為： 按表2.5—3 L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm 基本時間tj = Li/fn = (38+3.5+5)/(0.30×800) = 0.19 min 按表2.5—67 輔助時間ta = 0.50 min 1.9.8精磨大小頭兩平面（先標記朝上） 選用磨床M7130 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—170選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 0.413 m/s 切削深度ap = 0.10 mm 進給量f = 0.006 mm/r 磨削工時為： 按表2.5—7 基本時間 tj = =0.1×70×0.02×1.1/（1000×60）×0.413×0.006×20×0.1 =0.03 min 1.9.9精鏜小頭孔 選用鏜床T2115 （1）根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 65.5 mm 切削速度V = 0.20 m/s 進給量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 1 mm 根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 1000 r/min 鏜削工時為： 按表2.5—3 L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm 基本時間tj= Li/fn = (38+3.5+5)/(0.20×1000) = 0.23 min （2）根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 3.18 m/s 進給量f = 0.10 mm/r 切削深度ap = 1.0 mm 根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 2000 r/min 鏜削工時為： 按表2.5—3 L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm 基本時間tj = Li/fn = (38+3.5+5)/(0.10×2000) = 0.23 min 1.10 連接支架的檢驗 連接支架在機械加工中要進行中間檢驗，加工完畢后要進行最終檢驗，檢驗項目按圖紙上的技術要求進行。 1.10.1 觀察外表缺陷及目測表面粗糙度 1.10.2 連接支架大頭孔圓柱度的檢驗 用量缸表，在大頭孔內(nèi)分三個斷面測量其內(nèi)徑，每個斷面測量兩個方向，三個斷面測量的最大值與最小值之差的一半即圓柱度。 1.10.3 連接支架大小頭孔平行度的檢驗 ,將連接支架大小頭孔穿入專用心軸，在平臺上用等高V形鐵支撐連接支架大頭孔心軸，測量小頭孔心軸在最高位置時兩端面的差值，其差值的一半即為平行度。 1.10.4 連接支架螺釘孔與結合面垂直度的檢驗 制做專用垂直度檢驗心軸，其檢測心軸直徑公差，分三個尺寸段制做，配以不同公差的螺釘，檢查其接觸面積，一般在90%以上為合格，或配用塞尺檢測，塞尺厚度的一半為垂直度公差值。 第二章 夾具設計 2.1 擴孔夾具 由連接支架工作圖可知，連接支架材料為HT150，年產(chǎn)量20萬件。根據(jù)指導老師的要求，需設計一套擴孔夾具。為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 2.1.1 問題的指出 本夾具主要用來擴Φ20的小頭孔，小頭孔的軸心線相對于大頭軸心線有一定的尺寸精度要求。由于本工序是粗加工，在加工本道工序時，主要應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 2.1.2 夾具設計 1) 定位基準的選擇 由零件圖可知，在粗加工大頭孔之前，連接支架的兩個端面，小頭孔及大頭孔的兩側面都已加工，且表面粗糙度要求較高。為了使定位誤差為零，按基準重合原則選Φ29.29h7定位銷與基面為定位基準，定位銷限制2個自由度，基面限制工件3個自由度，大頭孔的外側面限制工件1個自由度，屬完全定位。由于生產(chǎn)批量大，為了提高加工效率，縮短輔助時間，準備采用手動式滑柱鉆模，采用了常用的圓錐自鎖裝置，裝卸工件方便、迅速。 2) 夾緊方案 由于所加工的零件比較小，夾具的夾緊力與加工零件時的軸向力方向相同，為了裝卸工件方便，采用手動式滑柱鉆模。加工的大頭孔為通孔，沿Z方向的位移自由度可不予限制，但實際上以工件的端面定位時，必須限制該方向上的自由度。故應按完全定位設計夾具。 滑柱式是一種帶有升降鉆模板的通用可調(diào)夾具，它由鉆模板、三根滑柱、夾具體和傳動、鎖緊機構所組成。使用時，轉動手柄，經(jīng)過齒輪齒條的傳動和左右滑柱的導向，便能順利的帶動鉆模板升降，將工件夾緊或松開。鉆模板在夾緊工件或升降至一定高度后，必須自鎖。自鎖機構的種類很多，但用得最廣泛的是圓錐鎖緊機構。 3) 夾具體設計 夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時，能承受一部分切削力。擴大頭孔夾具體圖如下： 夾具體為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長。 4) 切削力及夾緊力的計算 由于本工序主要是粗加工大頭孔，所以只對夾具的定位穩(wěn)定性進行計算，及夾緊力和鉆削力的計算。 擴孔時的切削力計算： 根據(jù)（《機械加工工藝手冊》 李洪 主編 ）表2.4-69 擴孔時的切削力為： N.m 夾緊力的計算： 根據(jù)（《機床夾具設計手冊》 第三版 王光斗 王春福 主編）表1-3-11 =90526 N 在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)。 安全系數(shù) 式中：—基本安全系數(shù)；取1.5 —加工性質(zhì)系數(shù)；取1.1 —刀具鈍化系數(shù)；取1.1 —斷續(xù)切削系數(shù)；取1.1 則 N 鉆削力小于夾緊力 ，所以該夾緊裝置可靠。 5) 定位誤差分析 ① 定位元件尺寸及公差的確定： 本夾具的主要定位元件為一固定定位銷，結構簡單，但不便于更換。該定位