杠桿(CA1340自動車床)（三） 加工工藝及鉆Φ6孔夾具設(shè)計【含CAD圖紙、工序卡、說明書】

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一、零件的分析（一）零件的作用題目所給的零件是CA1340自動車床上的杠桿（見附圖），它位于自動車床的自動機構(gòu)中，與靈活器配合使用，起制動的作用。（二）零件的工藝分析杠桿共有三組加工表面，它們之間有一定的位置要求，現(xiàn)分述如下：1、以6H7mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：兩個6H7mm的孔，粗糙度為Ra1.6；尺寸為20mm且與兩個孔6H7mm相垂直的四個平面，粗糙度為Ra6.3。其中，主要加工表面為兩個6H7mm的孔。2、以20H7mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：一個20H7mm的孔及其倒角，粗糙度為Ra1.6；兩個與20H7mm孔垂直的平面，粗糙度為Ra3.2；一個中心軸線與20H7mm孔中心軸線平行且相距8mm的圓弧油槽；還有一個與20H7mm孔垂直的油孔4mm，并锪沉頭孔。其中，20H7mm孔及兩端面為主要加工面。3、以8H7mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：兩個8H7mm的孔，Ra1.6；一個槽和一個M4mm的螺紋孔。其中，主要加工表面為8H7mm孔。 這三組加工表面之間有一定的位置要求，主要是：（1）6H7mm孔與20H7mm孔具有平行度，公差為0.06mm。（2）8H7mm孔與6H7mm孔具有平行度，公差為0.08mm。由以上分析可知，對于這三組加工表面而言，可以先加工一面一孔，以它們?yōu)榫珳始庸て渌砻?，并且可以保證加工面之間的位置精度要求。另外，該零件結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好。 二 、工藝規(guī)程設(shè)計（一）確定毛坯的制造形式零件的材料為球墨鑄鐵QT45-5。考慮到零件結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，在工作過程中受力不大及沒有經(jīng)常承受交變載荷，因此，應(yīng)該選用鑄件。由于零件年產(chǎn)量為4000件，以達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，重量在12kg以下，故可采用機械造型中的金屬模鑄造。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。（二）基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x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廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 （1）粗基準的選擇。按照有關(guān)粗基準原則，應(yīng)以32mm外圓柱面為粗基準面（兩個短V形塊定位），限制4個自由度，用不加工面（擋銷定位，見夾具裝配圖）限制一個移動的自由度，再用8H7mm孔的外圓面（支撐釘定位）限定一個轉(zhuǎn)動的自由度，達到完全定位。 （2）精基準的選擇。精基準選擇的原則有：基準重合原則、基準統(tǒng)一原則、互為基準原則和自為基準原則。在選擇時，主要應(yīng)考慮基準重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。（三）制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)該是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工作集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1、工藝路線方案一1銑端面粗銑、半精銑、精銑20H7mm孔的兩端面2擴孔擴20H7mm孔3插油槽插R3mm圓弧油槽4鉸孔，锪倒角粗鉸、精鉸20H7mm孔，锪20H7mm孔兩端倒角5銑端面粗銑、半精銑6H7mm孔的四個端面6鉆、鉸孔鉆、粗鉸、精鉸6H7mm兩孔7鉆、鉸孔鉆、粗鉸、精鉸8H7mm兩孔8鉆孔、锪沉頭孔鉆4油孔、锪8圓錐沉頭孔9鉆孔、攻螺紋鉆M4螺紋底孔、攻M4螺紋孔10銑槽粗銑、半精銑槽11去毛刺去毛刺12清洗清洗13終檢終檢2、工藝方案二工序1 粗銑、半精銑、精銑20H7mm孔端面A。工序2 粗銑、半精銑、精銑6H7mm孔的四個端面及20H7mm孔的B端面。工序3 鉆R3mm圓弧油槽。工序4 同時鉆6H7mm，8H7mm兩孔和擴20H7mm孔。工序5 粗鉸6H7mm，8H7mm，20H7mm三孔。工序6 精鉸6H7mm，8H7mm，20H7mm三孔。工序7 锪20H7mm孔兩端倒角。工序8 鉆4mm油孔，锪8mm沉頭孔。工序9 鉆M4mm螺紋底孔。工序10 攻M4mm螺紋孔。工序11 粗銑、精銑槽。工序12 終檢。3、工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的特點在于：方案一與方案二在12兩道工序相同，只是方案一先加工油槽，然后用它可以限制一個轉(zhuǎn)動的自由度。另外，精鉸孔置于最后加工。而方案二卻不同，精鉸孔置于粗鉸孔之后，可以用它作為精準來加工其它表面，提高精度要求，但從兩方案比較可以看出，它們在位置精度上的要求仍不易保證，并且在一道工序中同時鉆幾個孔，只能選用專門設(shè)計的組合機床（但在成批生產(chǎn)時，在能保證加工精度的情況下，應(yīng)盡量不選用專用組合機床）加工，這樣便增加了加工設(shè)備的要求，經(jīng)濟花費會相應(yīng)提高，因此，綜合以上兩個方案及零件的技術(shù)要求，可以先加工20H7mm孔的兩端面，以它為精基準面，32mm外圓面及R10mm圓弧面輔助定位來插R3mm的圓弧油槽（精度要求可以不考慮），擴、鉸20H7mm的孔，然后再以20H7mm孔端面及其孔為精基準面，R10mm圓弧面輔助定位來加工6H7mm，8H7mm孔及部分端面和槽，這樣基準重合與統(tǒng)一，不僅可以保證尺寸精度，還可以保證位置精度。而油孔及螺紋孔，它們的精度要求不高，可以放于最后加工，仍以20H7mm孔端面及其孔與6H7(8H7)mm孔定位。由于加工過程中夾緊也比較方便，于是，最后的加工路線確定如下：1銑端面粗銑、半精銑、精銑20H7mm孔的兩端面2擴孔擴20H7mm孔3插油槽插R3mm圓弧油槽4鉸孔，锪倒角粗鉸、精鉸20H7mm孔，锪20H7mm孔兩端倒角5銑端面粗銑、半精銑6H7mm孔的四個端面6鉆、鉸孔鉆、粗鉸、精鉸6H7mm兩孔7鉆、鉸孔鉆、粗鉸、精鉸8H7mm兩孔8鉆孔、锪沉頭孔鉆4油孔、锪8圓錐沉頭孔9鉆孔、攻螺紋鉆M4螺紋底孔、攻M4螺紋孔10銑槽粗銑、半精銑槽11去毛刺去毛刺12清洗清洗13終檢終檢(四) 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“C1340半自動車床杠桿”零件材料為QT45-5,生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn),采用機器造型,金屬模鑄造毛坯.根據(jù)上述原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:1.20孔外端面的加工余量(加工余量的計算成本長度為) 加工余量計算表如下: 工序加工尺寸及公差鑄件毛坯(20二端面尺寸)粗銑二端面半精銑床兩端面精銑床兩端面加工前尺寸最大918381最小8782.480.81加工后尺寸最大91838180最小8782.780.8179.8加工余量（單邊）4.5最大4.151.090.6最小20.70.41加工公差（單邊） -0.312-0.1912-0.212(1)按照金屬機械加工工藝人員手冊表12-2，取毛坯的單邊加工余量Z=4.5mm,鑄件尺寸精度等級為5，固偏差為1。（2）精銑余量：單邊為0.5,精銑偏差即零件偏差.(3)半精銑余量:單邊為Z=1mm，（見簡明機械加工工藝手冊表1-22），加工精度等級為IT11，所以本工序加工偏差為（入體方向）（4）粗銑加工余量：分兩次走刀，單邊加工余量為Z=3mm, （簡明機械加工工藝手冊表1-22），加工精度等級為IT12，所以加工偏差為（入體方向）2.6二孔外端面的加工余量(1) 按照金屬機械加工工藝人員手冊表12-2，取毛坯的單邊加工余量Z=3.5mm,鑄件尺寸精度等級為5，固偏差為0.5。(2)半精銑加工余量:單邊為Z=0.7mm見簡明機械加工工藝手冊表1-22），加工精度等級為IT11，即本工序加工偏差為（3）粗銑加工余量： 單邊為=3.5-0.7=2.8mm,分兩次走刀，固每次加工余量為Z=/2=1.4mm,加工精度等級為IT12，所以加工偏差為 加工余量計算表（零件尺寸）工序 加工余量（單邊） 工序尺寸半精銑 0.7mm mm粗銑（兩次） 2.8mm mm毛坯 3.5mm mm3. 6二孔加工余量，兩內(nèi)孔精度要求為IT7級，參照金屬機械加工工藝人員手冊表13-14，確定工序尺寸及余量為鉆孔： 5.8mm粗鉸： 5.95mm Z=0.15mm精鉸： mm Z=0.05mm4. 8孔的加工余量，孔的精度要求為IT7，金屬機械加工工藝人員手冊表13-14，確定工序尺寸及余量為鉆孔： 7.8mm粗鉸： 7.96mm Z=0.16mm精鉸： mm Z=0.04mm5. 20孔的加工余量，孔的精度要求為IT7，金屬機械加工工藝人員手冊表13-14，確定工序尺寸及余量為毛坯孔： 18mm擴孔： 19.8mm Z=1.8mm粗鉸： 19.94mm Z=0.14mm精鉸： mm Z=0.05mm6. 槽的加工余量，參照金屬機械加工工藝人員手冊表13-14，確定工序尺寸及余量為粗銑 ： 6mm半精銑 8mm Z=2mm(5) 確定切削用量及基本時 工序1 粗銑、半精銑、精銑20H7mm孔的兩端面。 1粗銑20H7mm孔的兩端面 零件材料為球墨鑄鐵QT45-5，故可用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀。查簡明機械加工工藝手冊（簡稱簡明手冊）表11-21和表12-22，取銑刀直徑d=125mm，粗齒，z=20齒。 由于粗銑加工單邊余量為3mm，小于5mm，故銑削寬度=3mm。查機械加工工藝人員手冊（簡稱工藝手冊）表11-69可知， =0.060.12mm/z, 取=0.1 mm/齒。查工藝手冊表14-77,取u=38m/min則： =1000u/d=96（r/min）根據(jù)機床使用說明書，查表3.29，取主軸實際轉(zhuǎn)速=100r/min,則實際切削速度 =d/1000=39.27（r/min）當(dāng)=100r/min時，刀具每分鐘進給量應(yīng)為= Z=0.120100=200(mm/min)查機床說明書，取實際進給速度=205mm/min,則實際進給量 = /Z=0.1025(mm/Z)切削工時：查工藝手冊表15-14，切入長度L1=1.7mm,超出長度L2=3 mm。于是行程長度為L0L1L2，則機動工時為Tm= （L0L1L2）/=（321.73）/205=0.18(min) 2 半精銑20H7mm孔的端面 選用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀，細齒，d=125mm,z=20齒。 由于加工余量1mm，經(jīng)查手冊，只需一次半精銑，故銑削寬度=1mm 查工藝手冊表14-69，f=0.060.12mm/齒,取f=0.08mm/z 查工藝手冊表14-77，取U=45m/min,則 =1000u/d=114.6(r/min) 根據(jù)機床使用說明書,查表3.29,取主軸轉(zhuǎn)速=125r/min,則實際切削速度 Uc=d/1000=49(m/min)當(dāng)=125r/min時,工作合每分鐘進給量為 =fz=1=0.0820125=200(mm/min) 查機床使用說明書,取刀具實際進給速度為=205 mm/min,則實際進給量為 f= /z=205/(20125)=0.082(mm/z)切削工時:由粗銑加工可知,刀具行程為L0L1L2，則機動工時 = （L0L1L2）/=（32+1.7+3）/205=0.18(min)3.精銑20H7mm孔的端面選用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀，細齒，d=125mm,z=20齒。由于加工余量為0.5mm，只需一次精銑，故銑削寬度=0.5mm。查工藝手冊表14-69，f=0.060.12mm/齒,取f=0.06mm/齒。查工藝手冊表14-77，取切削速度U=54m/min,則 =1000U/d=137(r/min)按機床使用說明書，取主軸轉(zhuǎn)速=125r/min,則實際切削速度 Uc=d/1000=49(m/min)當(dāng)=125r/min時，刀具每分鐘進給量為 =fz=0.0620125=150(mm/min)查機床說明書，取實際進給速度為=166 mm/min,則進給量為 f= / z=166/(20125)=0.066(mm/z)切削工時：由工步1可知，刀具行程為L0L1L2，則機動工時= （L0L1L2）/=0.22(min)工序2擴孔擴20H7mm孔 擴孔刀具：根據(jù)參照參考文獻3表4.331選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花擴孔鉆頭。片型號：E403因鉆孔時先采取的是先鉆到孔再擴到，所以，切削深度：進給量：根據(jù)參考文獻3表2.452，取。切削速度：參照參考文獻3表2.453，取。機床主軸轉(zhuǎn)速：按照參考文獻3表3.131，取所以實際切削速度：切削工時被切削層長度：刀具切入長度有：刀具切出長度： ，取走刀次數(shù)為1機動時間：工序3：插R3mm圓弧油槽機床：插床B5020。刀具：查參考文獻9表1.3-1，選擇插刀類型為矩形花鍵插刀第三型號，該刀具特點：插削長度大于30mm，同時加工齒數(shù)不小于5。材料：W18Cr4V做插刀材料，柄部采用40Cr材料（具體刀具設(shè)計見插刀設(shè)計）。插削過程中，刀具進給方向和插削方向一致，插刀各齒齒升量詳見插刀設(shè)計，插削的進給量即為單面的齒升量。查參考文獻5表2.4-118和2.4-119，確定插削速度=0.1160.08，取。插削工件長度：；插刀長度：（見插刀設(shè)計）；插刀切出長度=510mm，取。走刀次數(shù)一次。根據(jù)以上數(shù)據(jù)代入公式（計算公式由參考文獻5表2.5-20獲得），得機動時間工序4: 4鉸孔，锪倒角粗鉸、精鉸20H7mm孔，锪20H7mm孔兩端倒角1.選用硬質(zhì)合金鉸刀,d=19.94mm。單邊切削深度a=Z/2=0.14/2=0.07mm。查工藝手冊表14-60，f=12mm/r，按機床使用說明書取f=1mm/r.查工藝手冊表14-60，取U=45m/min,則 n=1000u/d=100045/(19.94)=718(r/min)按機床使用說明書取n=680r/min,所以實際切削速度為： U=d n/1000=19.94680/1000=42.60(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=1.10mm,L2=22mm,則粗鉸19.94mm孔的機動工時為：T=(L+L1+L2)/f n=(80+1.10+22)/(1680)=0.152(min)2.精鉸20H7mm的孔，選用硬質(zhì)合金鉸刀,d=20H7mm。單邊切削深度a=z/2=0.06/2=0.03mm。查工藝手冊表14-60，按機床使用說明書取f=1mm/r.查工藝手冊表14-60，取U=60m/min,則 n=1000u/d=100060/(20)=954.9(r/min)按機床使用說明書取n=960r/min,所以實際切削速度為： U=d n/1000=20960/1000=60.3(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=1.05mm,L2=22mm,則精鉸20H7mm孔的機動工時為：T=(L+L1+L2)/f n=(80+1.05+22)/(1.0960)=0.107(min)3.锪20H7mm孔兩端倒角145,選用Z5125立式鉆床，90錐面锪鉆,d=25mm。查工藝手冊表14-48，f=0.100.15mm/r,按機床試用說明書取f=0.13mm/r. 為了縮短輔助時間，取锪沉頭孔的主軸轉(zhuǎn)速與鉸孔相同，即n=960r/min。 工序5： 粗銑，半精銑，精銑6H7mm孔的四個端面。選用機床：61W萬能升降臺銑床。 1粗銑6H7mm孔的四個端面 查簡明手冊表11-21和表12-22，選用硬質(zhì)合金圓柱銑刀，取銑刀直徑d=40mm，Z=6，粗齒。 由于粗銑加工單邊余量為2.8mm，小于5mm，故銑削寬度=2.8mm查工藝手冊表11-69可知， =0.080.12mm/z, 取=0.08 mm/齒。查簡明手冊表11-28,U=0.751.5m/s，取u=0.75m/s=45m/min,則 =1000u/d=100045/(40)=358.1（r/min）根據(jù)機床使用說明書，查表3.29，取主軸實際轉(zhuǎn)速=380r/min,則實際切削速度 =d/1000=47.75（r/min）當(dāng)=380 r/min時，刀具每分鐘進給量應(yīng)為= Z=0.086380=182.4(mm/min)查機床使用說明書，取實際進給速度=205mm/min,則實際進給量 = /Z=205/（6380）=0.09(mm/Z)切削工時：查工藝手冊表15-14，切入長度L1=10.5mm,超出長度L2=2mm。于是行程長度為L0L1L2，則粗銑四個端面的機動工時為Tm= 4（L0L1L2）/= 4（2010.52）/205=0.64(min) 2半精銑6H7mm孔的四個端面 查簡明手冊表11-21和表12-22，選用硬質(zhì)合金圓柱銑刀，取銑刀直徑d=40mm，Z=8，細齒。 由于半精銑加工單邊余量為0.7mm，故銑削寬度=0.7mm查工藝手冊表11-69可知，f =1.01.6mm/r, 取f=1.0mm/r。查簡明手冊表11-28,U=0.751.5m/s，取u=1m/s=60m/min,則 =1000u/d=100060/(40)=477.46（r/min）根據(jù)機床使用說明書，查表3.29，取主軸實際轉(zhuǎn)速=490r/min,則實際切削速度 =d/1000=61.58（r/min）當(dāng)=490r/min時，刀具每分鐘進給量應(yīng)為= f=1.0380=490(mm/min)查機床使用說明書，取實際進給速度=510mm/min,則實際進給量 f= /=510/490=1.04(mm/r)切削工時：查工藝手冊表15-14，切入長度L1=10.5mm,超出長度L2=2mm。于是行程長度為L0L1L2，則粗銑四個端面的機動工時為Tm= 4（L0L1L2）/= 4（2010.52）/510=0.26(min) 工序5：鉆、粗鉸、精鉸6H7mm兩孔。選用Z5125立式鉆床。1.鉆d=5.8mm兩孔，選用高速鋼麻花鉆,d=5.8mm。單邊切削深度a=d/2=5.8/2=2.9mm。查簡明手冊表11-10，f=0.180.22mm/r,按機床試用說明書取f=0.22mm/r.查簡明手冊表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,則 n=1000u/d=100012/(5.8)=658.6(r/min)按機床使用說明書取n=680r/min,所以實際切削速度為： U=d n/1000=5.8680/1000=12.39(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=2.4mm,L2=1.0mm,則鉆5.8mm兩孔的機動工時為：T=2(L+L1+L2)/f n=2(12+2.4+1.0)/(0.22680)=0.21(min)2.粗鉸5.95mm的兩孔，選用高速鋼鉸刀,d=5.95mm。單邊切削深度a=z/2=0.15/2=0.075mm。查簡明手冊，按機床使用說明書取f=0.81mm/r.查簡明手冊表11-19，取U=0.173m/s=10.38m/min,則 n=1000u/d=100010.38/(5.95)=555.3(r/min)按機床使用說明書取n=545r/min,所以實際切削速度為： U=d n/1000=5.95545/1000=10.19(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=1.075mm,L2=11mm,則粗鉸6H7mm兩孔的機動工時為：T=2(L+L1+L2)/f n=2(12+1.075+11)/(0.81545)=0.11(min)3.精鉸6H7mm的兩孔，選用高速鋼鉸刀,d=6H7mm。單邊切削深度a=z/2=0.05/2=0.025mm。查工藝手冊，按機床使用說明書取f=0.81mm/r.查簡明手冊表11-19，取U=0.22m/s=13.2m/min,則 n=1000u/d=100013.2/(6)=700(r/min)按機床使用說明書取n=680r/min,所以實際切削速度為： U=d n/1000=6680/1000=12.8(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=1.025mm,L2=11mm,則精鉸6H7mm兩孔的機動工時為：T=2(L+L1+L2)/f n=2(12+1.025+11)/(0.81680)=0.087(min)工序6、7: 鉆、粗鉸、精鉸6H7mm及8H7孔。選用Z5125立式鉆床。1.鉆d=7.8mm兩孔，選用高速鋼麻花鉆,d=7.8mm。單邊切削深度a=d/2=7.8/2=3.9mm。查簡明手冊表11-10，f=0.220.26mm/r,按機床試用說明書取f=0.22mm/r.查簡明手冊表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,則 n=1000u/d=100012/(7.8)=489.7(r/min)按機床使用說明書取n=545r/min,所以實際切削速度為： U=d n/1000=7.8545/1000=13.36(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=3.4mm,L2=1.0mm,則鉆7.8mm兩孔的機動工時為：T=2(L+L1+L2)/f n=2(11+3.4+1.0)/(0.22545)=0.27(min)2.粗鉸7.96mm的兩孔，選用高速鋼鉸刀,d=7.96mm。單邊切削深度a=z/2=0.16/2=0.08mm。查簡明手冊，按機床試用說明書取f=0.81mm/r.查簡明手冊表11-19，取U=0.22m/s=13.2m/min,則 n=1000u/d=100013.2/(7.96)=527.85(r/min)按機床使用說明書取n=545r/min,所以實際切削速度為： U=d n/1000=7.96545/1000=13.63(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=1.08mm,L2=11mm,則粗鉸8H7mm兩孔的機動工時為：T=2(L+L1+L2)/f n=2(11+1.08+11)/(0.81545)=0.105(min)3.精鉸8H7mm的兩孔，選用高速鋼鉸刀,d=8H7mm。單邊切削深度a=z/2=0.04/2=0.02mm。查簡明手冊，按機床試用說明書取f=0.81mm/r.查簡明手冊表11-19，取U=0.278m/s=16.68m/min,則 n=1000u/d=100016.68/(8)=663.68(r/min)按機床使用說明書取n=680r/min,所以實際切削速度為： U=d n/1000=8680/1000=17.1(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=1.02mm,L2=11mm,則精鉸8H7mm兩孔的機動工時為：T=2(L+L1+L2)/f n=2(11+1.02+11)/(0.81680)=0.084(min)工序8：鉆4油孔、锪8圓錐沉頭孔。選用Z5125立式鉆床與專用夾具。1.鉆4mm的油孔，選用高速鋼麻花鉆,d=4mm。單邊切削深度a=d/2=4/2=2mm。查簡明手冊表11-10，f=0.080.13mm/r,按機床試用說明書取f=0.13mm/r.查簡明手冊表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,則 n=1000u/d=100012/(4)=954.9(r/min)按機床使用說明書取n=960r/min,所以實際切削速度為： U=d n/1000=4960/1000=12.06(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=2mm,L2=1.0mm,則鉆4mm孔的機動工時為：T=(L+L1+L2)/f n=(7+2+1.0)/(0.13960)=0.08(min)2.锪8mm圓錐沉頭孔，選用錐面锪鉆,d=10mm。查工藝手冊表14-48，f=0.100.15mm/r,按機床試用說明書取f=0.13mm/r.為了縮短輔助時間，取锪沉頭孔的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同，即n=960r/min。工序9：鉆M4mm螺紋底孔，攻M4mm螺紋孔。選用Z5125立式鉆床與專用夾具。1.鉆M4mm的螺紋底孔3mm，選用高速鋼麻花鉆,d=3mm。單邊切削深度a=d/2=3/2=1.5mm。查簡明手冊表11-10，f=0.080.13mm/r,按機床試用說明書取f=0.1mm/r.查簡明手冊表11-12，取U=0.15m/s=9m/min,則 n=1000u/d=10009/(3)=955(r/min)按機床使用說明書取n=960r/min,所以實際切削速度為： U=d n/1000=3960/1000=9.05(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=2mm,L2=1.0mm,則鉆4mm孔的機動工時為：T=(L+L1+L2)/f n=(7+2+1.0)/(0.1960)=0.09(min)2.攻M4mm的螺紋底孔。 查工藝手冊表11-49，選用M4絲錐，螺距P=0.7mm，則進給量f=0.7mm/r。查工藝手冊表11-94，取U=6.8m/min,則 n=1000u/d=10006.8/(4)=541(r/min)按機床使用說明書取n=490r/min,所以實際切削速度為： U=d n/1000=4490/1000=6.16(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=2mm,L2=1.4mm,則攻M4mm螺紋孔的機動工時為：T=(L+L1+L2)/f n=(6+2+1.4)/(0.7490)=0.055(min)工序10： 粗銑，半精銑槽。選用機床：61W萬能升降臺銑床。 1粗銑槽，選用高速鋼直齒三面刃銑刀，直徑d=100mm，寬度為7mm，Z=20，粗齒。查工藝手冊表11-69可知， =0.060.12mm/z, 取=0.08mm/齒。查工藝手冊表14-77,取u=38m/min則： =1000u/d=100038/（100）=120.9（r/min）根據(jù)機床使用說明書，查表3.29，取主軸實際轉(zhuǎn)速=125r/min,則實際切削速度 =d/1000=（100125）/1000=39.27（r/min）當(dāng)=125r/min時，每分鐘進給量應(yīng)為= Z=0.0820125=200(mm/min)查機床說明書，取實際進給速度=205mm/min,則實際進給量 = /Z=205/（20125）=0.082(mm/Z)切削工時：查工藝手冊表15-14，切入長度L1=37.4mm,超出長度L2=3.0 mm。于是行程長度為L0L1L2，則機動工時為Tm= （L0L1L2）/=（22.8837.43.0）/205=0.31(min) 2 半精銑槽，選用高速鋼直齒三面刃銑刀，直徑d=100mm，寬度為8mm，Z=20，細齒。 精銑的單邊切削寬度a=0.5mm. 查工藝手冊表14-69，f=0.060.12mm/齒,取f=0.06mm/z 查工藝手冊表14-77，取U=45m/min,則 =1000U/d=100045/（100）=143(r/min) 根據(jù)機床使用說明書,查表3.29,取主軸轉(zhuǎn)速=125r/min,則實際切削速度 Uc=d/1000=39(m/min)當(dāng)=125r/min時,工作合每分鐘進給量為 =fz=1=0.0612520=150(mm/min) 查機床使用說明書,取刀具實際進給速度為=166 mm/min,則實際進給量為 f= /z=166/(20125)=0.0664(mm/z)切削工時:由粗銑加工可知,刀具行程為L0L1L2，則機動工時 = L0L1L2/=（22.8+37.4+3.0）/166=0.39(min)第2章 鉆6孔工序的夾具設(shè)計2.1設(shè)計要求為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。本夾具將用于Z5125型鉆床。成批生產(chǎn)，任務(wù)為設(shè)計一鉆6孔。本夾具無嚴格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，精度不是主要考慮的問題。2.2夾具設(shè)計2.2.1 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，準備采用手動夾緊。由零件圖可知：進行加工前，底面進行了粗、精銑加工，進行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有：方案：選底面平面、和側(cè)面和心軸定位夾緊方式用操作簡單，通用性較強的螺旋壓塊來夾緊。為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。2.2.2 切削力及夾緊力的計算鉆該孔時選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。由參考文獻5查表可得：切削力公式： 式中 D=6mm 查表得： 其中： 即：實際所需夾緊力：由參考文獻5表得： 有：安全系數(shù)K可按下式計算有：式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻5表 可得： 所以 根據(jù)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(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻5121可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。夾緊力的確定夾緊力方向的確定夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。(1) 夾緊力作用點的選擇 a. 夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。 b. 夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。c. 夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面。(3)夾緊力大小的估算 理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復(fù)雜的問題，只能進行粗略的估算。估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。估算的步驟：a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理= (FP)。b.實際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。c.校核夾緊機構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJFJ需。夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件。考慮到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。螺旋夾緊機構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構(gòu)組成復(fù)合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。典型的螺旋夾緊機構(gòu)的特點：（1）結(jié)構(gòu)簡單；（2）擴力比大；（3）自瑣性能好；（4）行程不受限制；（5）夾緊動作慢。夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。查參考文獻51226可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：式中參數(shù)由參考文獻5可查得： 螺旋夾緊力：該夾具采用夾緊機構(gòu)， 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(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。2.3定位誤差的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(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 定位誤差 ：本工序選用的工件以圓孔在間隙心軸上定位，心軸為垂直放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。不過這時的徑向定位誤差不再只是單向的了，而是在水平面內(nèi)任意方向上都有可能發(fā)生，其最大值也比心軸水平放置時大一倍。見下圖。式中 定位副間的最小配合間隙（mm）； 工件圓孔直徑公差（mm）； 心軸外圓直徑公差（mm）。圖4.2 心軸垂直放置時定位分析圖 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查5表1215有。 磨損造成的加工誤差：通常不超過 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(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。2.4鉆套、襯套、鉆模板設(shè)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(jié)構(gòu)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dDD1Ht基本極限偏差F7基本極限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101110162068+0.028+0.01112+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT150222635+0.033+0.017392630424625HT150563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.02059305667424811066485070740.040鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。2.5 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)對夾具體的設(shè)計的基本要求（1）應(yīng)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(yīng)該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。（2）應(yīng)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(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)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(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。（4）應(yīng)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(dāng)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(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。（5）安裝應(yīng)牢固、可靠夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)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(jié)構(gòu)，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(chǎn)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(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點技術(shù)，經(jīng)濟的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點，在設(shè)計中還應(yīng)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(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。2.6夾具設(shè)計及操作的簡要說明夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎(chǔ)件連接成一個有機整體。為了滿足加工要求，夾具體應(yīng)有足夠的剛度和強度，同時結(jié)構(gòu)工藝性要好。由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。四、總結(jié) 本次課程設(shè)計使我感受到了要做一名優(yōu)秀的工藝設(shè)計師不是一件容易的事，這需要我們把學(xué)到的各門知識有機的聯(lián)系起來。經(jīng)歷了此次課程設(shè)計，我明白了首先要從全局著手，否則會弄得顧此失彼，辛辛苦苦做得方案到最后一步時才發(fā)現(xiàn)不合理于是又得從頭開始。這次設(shè)計課也鍛煉了我的查表的能力，因為整個設(shè)計過程幾乎是一個查表的過程，總之不查表就無設(shè)計可言，因此每天就得翻閱各種設(shè)計手冊，這為我將來的工作打下了基礎(chǔ)。天氣變得寒冷起來為了能趕的上進度所以每天要堅持工作，這在無形中鍛煉了我的吃苦精神?？傊@次課程設(shè)計使我受益匪淺。五、參考文獻1. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)，趙家齊編.機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書.機械工業(yè)出版社，2000.102. 清華大學(xué)，王先逵主編.機械制造工藝學(xué)第2版.機械工業(yè)出版社，2006.13. 蔡安江、張麗等主編.機械工程生產(chǎn)實習(xí).機械工業(yè)出版社，2005.34. 張偉萍主編.機械制造工藝與裝備第二版。中國勞動社會保障出版社，20075. 上海柴油機廠工藝設(shè)備研究所編.金屬切削機床夾具設(shè)計手冊。機械工業(yè)出版社，1984.126. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)李益民主編。機械制造工藝設(shè)計簡明手冊。北京：機械工業(yè)出版社，19947. 艾興，肖詩綱主編.切削用量簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，19948. 廖念釗等編著.互換性與技術(shù)測量第五版.北京：中國計量出版社，2007.69. 趙如福主編.金屬機械加工工藝人員手冊第三版.上海科學(xué)技術(shù)出版社，1990.10