CA6140撥叉專用夾具設計說明書.doc

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工藝規(guī)程及工藝裝備（中批量生產） 設計者 曾令理 指導教師 黎良新 廣西大學機械工程學院 機電041班 2007年7月18日 目錄 序言 …………………………………………………………………………1 工藝規(guī)程與夾具設計過程 …………………………………………………2 一、設計題目,計算生產綱領及生產型 …………………………………2 二、零件的分析 ……………………………………………………………2 1．零件的作用 …………………………………………………………2 2．零件的工藝分析 ……………………………………………………2 三、確定毛坯的制造方法,初步確定毛坯的形狀…………………………3 四、工藝規(guī)程設計 …………………………………………………………3 1．定位基準的選擇 ……………………………………………………3 2．零件表面加工方法的選擇 …………………………………………4 3．制訂工藝路線 ………………………………………………………5 4．確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 ………………………6 5．確定切削用量及基本工時…………………………………………10 5、1 工序Ⅰ端面A銑削用量及基本時間的確定……………………10 5、2工序Ⅱ鉆——擴孔Φ22mm………………………………………13 5、3 工序Ⅲ端面D銑削用量及基本時間的確定……………………15 5、4 工序Ⅳ槽8mm的銑削用量及基本時間的確定…………………17 5、5 工序Ⅴ槽18mm的銑削用量及基本時間的確定 ………………19 5、6 工序Ⅶ锪2X15的倒角切削用量及基本時間的確定…………21 5、7 工序Ⅶ拉花鍵孔切削用量及基本時間的確定…………………22 四、夾具的設計 ………………………………………………………………21 五、參考資料 …………………………………………………………………23 序 言 一、設計目的： 現代機械制造工藝設計是寬口徑機械類專業(yè)學生在學完了《機械制造技術基礎》等技術基礎和專業(yè)課理論之后進行的一個實踐教學環(huán)節(jié)。其目的是鞏固和加深理論教學內容，培養(yǎng)學生綜合運用所學理論，解決現代實際工藝設計問題的能力。通過工藝規(guī)程及工藝裝備設計，學生應達到： 1、掌握零件機械加工工藝規(guī)程設計的能力； 2、掌握加工方法及其機床、刀具及切削用量等的選擇應用能力； 3、掌握機床專用夾具等工藝裝備的設計能力； 4、學會使用、查閱各種設計資料、手冊和國家標準等，以及學會繪制工序圖、夾具總裝圖，標注必要的技術條件等。 二、設計感想與體會： 三周的課程設計就是一個團隊合作的過程。所謂1+1>2，一個團隊的合作，使我們的設計成果不到三周時間就漸漸呈現在我們的眼前?？粗矍暗氖止D紙、CAD圖和設計計算的手稿，三周的設計過程一幕幕浮現在眼前。 三周的設計讓我們學到了很多東西。這次設計可以說是三年的課程學習所掌握的所有機械工程學科的基礎知識的融會貫通，因為我們以前曾經學得很好，但是都是理論的東西，學習了馬克思主義哲學之后，終于知道理論聯系實際才使我們有了更進一步的體會。 在這次設計中，我學會的如何設計、如何計算，更重要的是我學會了合作，我懂得了團隊合作的重要性。我們以前做的設計都是一個人的，而且規(guī)模小，不需要什么規(guī)劃，這次可以說是綜合了我們的所有智慧。同時，得到了我們的指導老師——黎梁新老師的大力支持。此外還有王小純、王勇老師的大力幫助，在此表示感謝！ 由于我們水平所限，設計中難免有錯誤和不妥之處，在此還誠請指導老師批評指正。 工藝規(guī)程及機床夾具設計過程 設計題目：設計CA6140車床撥叉（0405）零件的機械加工工藝規(guī)程及其機床夾具。 一、計算生產綱領，確定生產類型： 該零件是CA6140車床上的撥叉，按照指導老師的要求，設計此零件為中批量生產。 二、零件分析： 1、零件的作用： 撥叉是一種輔助零件，通過撥叉控制滑套與旋轉齒輪的接合。滑套上面有凸塊，滑套的凸塊插入齒輪的凹位，把滑套與齒輪固連在一起，使齒輪帶動滑套，滑套帶動輸出軸，將動力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動撥叉可以控制滑套與不同齒輪的結合與分離，達到換檔的目的。分析這種動力聯接方式可知，車換檔時要減速，這樣可以減少滑套與齒輪之間的沖擊，延長零件的使用壽命。 2、零件的工藝分析： 該拔叉共有三組加工表面，且三者之間和其各內部之間存在有一定的位置關系，現分述如下: (1)A面及Φ22花鍵底孔 這一組加工表面包括:A端面和軸線與A端面相垂直的 花鍵底孔。 (2)8mm槽及其外端平面和18mm大槽 這一組加工表面包括: 槽的D端面， 槽和180+0.012的槽。其中從槽 指向槽180+0.012且平行槽，花鍵，肋板對稱線的方向是垂直于花鍵孔軸線的。且 D端面所在平面垂直于A端面所在的平面。 (3)花鍵孔及兩處倒角 這一組加工表面包括: 6－ mm 的六個方齒花鍵孔，及Φ25mm花鍵底孔兩端的275倒角。 根據零件圖的尺寸及其精度要求，可以先加工A面及Φ22花鍵底孔，而后其它表面的加工以這兩個表面為精基準進行。 三、確定毛坯的制造方法，初步確定毛坯形狀： 零件材料為HT200灰鑄鐵，考慮到零件需加工表面少，精度要求不高，有強肋，且工作條件不差，既無交變載荷，又屬于間歇工作，故選用金屬型鑄件，以滿足不加工表面的粗糙度要求及生產綱量要求。 零件形狀簡單，因此毛坯形狀需與零件的形狀盡量接近，又因內孔很小，不可鑄出。 四、工藝規(guī)程設計： 1、定位基準的選擇： 定位基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，定位基準選擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高，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，使生產無法正常進行。 ⑴、粗基準的選擇： 該零件屬于一般軸類零件，以外圓為粗基準就已經合理了（夾持長四點定位），為保證A面與花鍵孔軸線垂直，以便于保證以該兩面為定位精基準時其它表面的尺寸精度加工要求，可以把A面與花鍵底孔放在一個工序中加工，因而該工序總共要消除X，Y，Z，X，Y五個自由度（建立空間坐標系為：以花鍵孔軸線方向為Z軸，垂直花鍵孔軸線，平行槽、花鍵、肋板對稱線并且從槽180+0.012指向80+0.03的方向為X軸，同時垂直于X軸、Z軸的方向為Y軸，取坐標原點為花鍵孔軸線與A面的交點為原點），用三爪卡盤卡 夾持外圓柱面。消除X，Y，X，Y 四個自由度，再用一個浮動支承頂住B面，消除Z 自由度，達到定位要求。 ⑵、精基準的選擇： 主要考慮基準重合問題。 2、零件表面加工方法的選擇： 本零件的加工面有端面、內孔、花鍵、槽等，材料為HT200灰鑄鐵，參考《機械制造工藝設計簡明手冊》（以下簡稱《工藝手冊》）表1.4-7、表1.4-8及表1.4-17其加工方法選擇如下： ⑴、A端面： 根據GB1800-79規(guī)定毛坯的公差等級為IT13，表面粗糙度為Ra12.5um，要達到零件的技術要求，公差等級為IT9，表面粗糙度為Ra3.2um，需要經過粗銑 ⑵、Φ 花鍵底孔： 公差等級為IT12，表面粗糙度為Ra6.3um，毛坯為實心，未沖出孔，故采用粗銑 ⑶、 槽的D端面： 零件技術要求表面粗糙度達到Ra3.2，而毛坯的公差等級為IT13，表面粗糙度為Ra12.5，故需要采用粗銑——>半精銑。 ⑷、 槽： 零件技術要求槽的兩側端面表面粗糙度為Ra1.6um，槽的底端面為Ra6。3um，需要采用粗銑——>精銑，就可以達到公差等級為IT8表面粗糙度Ra1。6um。 ⑸、 mm槽： 零件技術要求槽的各端面要達到的表面粗糙度為Ra3.2um，需要采用粗銑——>半精銑 ⑹、花鍵孔（6－ mm ）： 要求花鍵孔為外徑定心，兩側面表面粗糙度為Ra3.2um底面表面粗糙度為Ra1.6um，故采用拉削加工 ⑺、兩處倒角： Φ25 mm花鍵底孔兩端處的275倒角，表面粗糙度為Ra6.3um，為了使工序集中，所以花鍵底孔的兩端面的275倒角在Z525立式鉆床上采用锪鉆的方法即可。 3、制定工藝路線： 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質量等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為中批量生產的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 ⑴、工藝路線方案一： 工序Ⅰ：粗銑Φ40mm右端面A面 工序Ⅱ：鉆孔并擴鉆花鍵底孔Φ22mm 工序Ⅲ：銑28mm40mm端面D 工序Ⅳ：銑寬為 mm槽 工序Ⅴ：銑寬為 mm的槽 工序Ⅵ：锪兩端面15倒角 工序Ⅶ：拉花鍵孔250+0.023mm 工序Ⅷ：去毛刺 工序Ⅸ：終檢 ⑵、工藝路線方案二： 工序Ⅰ：粗車Φ40mm右端面A面 工序Ⅱ：鉆孔并擴鉆花鍵底孔Φ22mm 工序Ⅲ：拉花鍵孔250+0.023mm 工序Ⅳ：銑28mm40mm的端面D 工序Ⅴ：銑 mm槽 工序Ⅵ：銑 mm槽 工序Ⅶ：車Φ40mm左端面B倒角275 工序Ⅷ：車Φ40mm右端面A倒角275，半精車Φ40mm右端面A 工序Ⅸ：去毛刺 工序X：終檢 ⑶、工藝方案的比較與分析： 上述兩工藝方案的特點在于：方案一工序Ⅰ、Ⅱ是以Φ40mm左端面B為粗基準，用銑床粗銑A端面，然后再以A端面為基準鉆花鍵底孔。方案二在該兩工序中的定位加工方法也是相同的，只是在加工A端面時將銑床改用車床來加工，兩個方案的定位方法都可以達到加工要求，但是從零件結構可知用車床來加工在裝夾時較困難，而用銑床來加工在裝夾時較方便。 另外，工藝路線一中是在完成前面5道工序后，才以花鍵底孔及Φ40mm右端面A上一點，及28mm40mm端面D上兩點為定位基準加工花鍵孔，能較好的保證花鍵孔的位置尺寸精度，而在工藝路線方案二中，在工序Ⅰ、Ⅱ完成后就開始以花鍵底孔、A端面一點及28mm40mm 端面D兩點為定位基準拉花鍵孔，這樣就是重復采用粗基準定位，就不保證花鍵孔與寬為 mm、 mm槽的槽的位置精度，最終達不到零件技術要求，甚至會造成偏差過大而報廢，這是重復利用粗基準而造成的后果。 通過以上的兩工藝路線的優(yōu)、缺點分析，最后確定工藝路線方案一為該零件的加工路線。該工藝過程詳見表2和表3，機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片。 4、確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，設計、繪制毛坯圖 ⑴、確定毛坯余量（機械加工總余量），毛坯尺寸及其公差、設計、繪制毛坯圖： 鑄鐵模鑄造的機械加工余量按GB/T11351-89確定。確定時根據零件重量來初步估算零件毛坯鑄件的重量，加工表面的加工精度，形狀復雜系數，由《工藝手冊》表2.2-3，表2.2-4，表2.2-5查得，除孔以外各內外表面的加工總余量（毛坯余量），孔的加工總余量由表2.3-9查得，表2.3-9中的余量值為雙邊余量。 本零件“CA6140車床撥叉” 材料為HT200，毛坯重量估算約為1.3kg，生產類型為中批量生產，采用金屬型鑄造毛坯。 ①、A端面毛坯余量： 加工表面形狀簡單，由鑄件重量為1.3kg ，加工精度R3.2 ，保證長度尺寸為80mm ，查《工藝手冊》表2.2-4得加工單邊余量為5.5mm ，另查表1.4-24得長度尺寸公差范圍為0.27，即長度方向毛坯尺寸為85.50.27mm。 ②、寬為80+0.03槽的端面毛坯余量：由毛坯重1.3kg ，加工精度為3.2，加工表面形狀簡單，從孔的中心線到端面的長度尺寸為27mm，查《工藝手冊》表2.2-4得單邊余量為Z=5.5，另查表1.4-24得長度方向尺寸公差為0.195，即長度方向毛坯尺寸為32.50.195mm。 ③、孔Φ22mm、槽80+0.03mm和槽 mm均為實心，未鑄造出來。 ⑵、確定工序余量，工序尺寸及其公差： 確定工序（或工步）尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序（或工步）往前推算，最后工序（或工步）的工序（或工步）尺寸只與工序（或工步）的加工余量有關。 前面已經根據有關資料查出零件各加工表面的加工總余量（即毛坯余量），將加工總余量分配給各工序（或工步）加工余量，然后由后往前計算工序（或工步）尺寸。 本零件各加工表面的加工方法（即加工工藝路線）已經在前面根據有關資料確定，本零件的各加工表面的各工序（或工步）的加工余量除粗加工工序（或工步）加工余量之外，其余工序（或工步）加工余量可以根據《現代制造工藝設計方法》以后簡稱為《現代工藝》中精、半精加工余量建議值來確定，粗加工工序（或工步）加工余量不是由表中查出確定，而是通過計算的方法得到的： 本零件各加工表面的工序（或工步）的經濟精度，表面粗糙度的確定，除最后工序（或工步）是按零件圖樣要求確定外，其余工序（或工步）主要是根據《工藝手冊》表1.4-7、表1.4-8及參考表1.4-17定公差等級（即IT）和表面粗糙度。公差等級確定后，查《工藝手冊》表1.4-24得出公差值，然后按“入體”原則標注上下偏差。 本零件的各加工表面的工藝路線，工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差，表面粗糙度如表： 表1 各加工表面的工藝路線、工序（或工步）、工序（或工步） 尺寸及其公差、表面粗糙度（未注單位：mm） 加工表面 工序（或工步）名稱 工序（或工步）余量 工序（或工步）基本尺寸 工序（或工步）經濟精度 工序（或工步）尺寸及其偏差 表面粗糙度（um） 工序基本尺寸 公差等級 公差值 A面 半精銑 Z=0.5mm 80 IT9 0.074 Ra3.2 80 粗銑 Z=5 80.5 IT11 0.22 Ra6.3 80.5 毛坯 Z=5.5 85.5 IT13 0.54 Ra12.5 85.5 花鍵底孔 擴 2Z=2 Φ22 IT11 0.28 Ra6.3 Φ22 鉆 2Z=20 Φ20 IT12 0.37 Ra12.5 Φ20 毛坯 實心 — — — — — — A端倒角 275 0.21 B端倒角 275 0.39 槽的端面D 半精銑 Z=1 27 IT10 0.084 Ra3.2 27 粗銑 Z=4.5 28 IT12 0.15 Ra6.3 28 毛坯 Z=5.5 32.5 IT13 0.39 Ra12.5 32.5 槽 精銑 2Z=1 8 IT8 0.012 Ra1.6 8 粗銑 2Z=7 7 IT12 0.11 Ra6.3 7 毛坯 實心 — ─ ─ — ─ — 槽 半精銑 2Z=1 18 IT8 0.012 Ra3.2 18 粗銑 2Z=6 17 IT9 0.043 Ra6.3 17 毛坯 2Z=7 11 IT12 0.18 Ra12.5 11 花鍵孔 拉削 2Z=3 Φ25 IT8 0.023 Ra1.6 Φ25 毛坯 圓環(huán) Φ22 IT11 0.28 Ra6.3 Φ22 5、確定切削用量及基本工時（機動時間） 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)、進給量f及切削速度Vc 。 (2)確定方法是：確定切削深度——>確定進給量——>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； 在中等功率機床上一次走刀ap可達8～10mm。 ②按本工序或工步加工表面粗糙度確定進給量： 對粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初選進給量后還要校驗機床進給機構強度 ③可用查表法或計算法得出切削速度Vc查，用公式 換算出查表或計算法所得的轉速nc查，根據Vc查在選擇機床實有的主軸轉速表中選取接近的主軸轉速n機作為實際的轉速，再用 換算出實際的切削速度Vc機填入工藝文件中。對粗加工，選取實際切削速度Vc機、實際進給量f機和背吃刀量asp之后，還要校驗機床功率是否足夠等，才能作為最后的切削用量填入工藝文件中。 5、1 工序Ⅰ端面A銑削用量及基本時間的確定： (1)、加工條件 工件材料：HT200正火，δb=220MPa，190～220HBS 加工要求：粗銑A端面。 機床選擇：為X51立式銑床，采用端銑刀粗銑。 機床功率：4.5kw 工件裝夾：工件裝夾在銑床專用夾具上。 (2)、確定切削用量及基本工時 (2.1) 粗銑 1）、選擇刀具： 根據《工藝手冊》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質合金端銑刀，其參數為：銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數Z=10。 2）、確定銑削深度a p： 單邊加工余量Z=5.50.27，余量不大，一次走刀內切完，則：a p=4.5mm 3）、確定每齒進給量fz: 根據《切削手冊》表3.5，用硬質合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時，選擇每齒進給量fz=0.14～0.24mm/z，由于是粗銑，取較大的值?，F?。? fz=0.18mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.5mm，現取1.2mm，根據《切削手冊》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質合金端銑刀的耐用度T=180min。 5）、確定切削速度Vc： 根據《切削手冊》表3.16可以查Vc： 由 ap=4.5mm fz=0.18mm/z，查得 Vc=77mm/z n=245mm/z V?=385mm/z 根據X51型立銑床說明書（表4.2-35） nc=255 r/min V?c=400 mm/min (橫向) 實際切削速度和齒進給量： 　　 6）、計算基本工時： l=47mm l2=2 (2.2) 半精銑 1）、選擇刀具： 根據《工藝手冊》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質合金端銑刀，銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數Z=10 2）、確定銑削深度ap： 由于單邊加工余量Z=1，故一次走刀內切完，則：a p= 1 mm 3）、確定每齒進給量fz: 由《切削手冊》表3.5，用硬質合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時，選擇每齒進給量fz=0.14～0.24mm/z，半精銑取較小的值。現?。? fz=0.14mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.5mm，現取1.2mm，根據《切削手冊》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質合金端銑刀的耐用度T=180min。 5）、確定切削速度Vc： 根據《切削手冊》表3.16可以查Vc： 由 ap≤4mm ?z=0.14mm/z，查得： Vc=110mm/z n=352mm/z V?=394mm/z 根據X51型立銑床說明書（表4.2-35） nc=380 r/min V?c=400 mm/min (橫向) 實際切削速度和每齒進給量： 6）、計算基本工時： l=40 mm l2 =2 所以本工序的基本時間為： T=t1+t2=0.14+0.12=0.26min 5、2工序Ⅱ鉆——擴孔Φ22mm (1)、加工條件 工件材料：HT200正火，бb=220MPa，190～220HBS 加工要求：鉆擴孔Φ22mm 機床選擇：選用立式鉆床Z525（見《工藝手冊》表4.2-14） (2)、確定切削用量及基本工時 (2.1) 鉆孔φ22mm 選擇φ20mm高速鋼錐柄標準麻花鉆（見《工藝手冊》P84） d=20 L=238mm L1=140mm f機=0.48mm/r (見《切削手冊》表2.7和《工藝手冊》表4.2-16) Vc查=13m/min （見《切削手冊》表2.15） 按機床選取n機=195r/min（按《工藝手冊》表4.2-15） 所以實際切削速度： 基本工時： l=80mm ) l2=(1～4)mm(取4mm) 按《工藝手冊》表6.2-5公式計算 (2.2) 擴花鍵底孔φ220+0.28mm 選擇φ22高速鋼錐柄擴孔鉆（見《工藝手冊》表3.18） 根據《切削手冊》表2.10規(guī)定，查得擴孔鉆擴φ22孔時的進給量f=0.7～0.8，并根據機床選取《工藝手冊》表4.2-16， f機=0.81mm/r 擴孔鉆擴孔時的切削速度，根據有關資料確定為： 其中Vc鉆為用鉆頭同樣尺寸實心孔時的切削速度，現由《切削手冊》表2.13查得Vc鉆=14m/min，故有： 按機床選取n機=97r/min（按《工藝手冊》表4.2-15） 所以實際切削速度： 基本工時： l=80mm l2=(2～4)mm (取3mm) 按《工藝手冊》表6.2-5公式計算 本工序點加工基本工時為： T=t1+t2=1.10+1.09=2.19min 5、3 工序Ⅲ端面D銑削用量及基本時間的確定： (1)、加工條件 工件材料：灰鑄鐵HT200，硬度190～220 HBS 工件尺寸：寬28mm，長40mm平面 加工要求：粗銑——半精銑D端面 加工余量：h粗=4.5mm h半精=1mm 機床選擇：選擇X51立式銑床，用端銑刀粗銑。 機床功率：4.5kw (2)、確定切削用量及基本工時 (2.1) 粗銑 1）、選擇刀具： 根據《工藝手冊》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質合金端銑刀，銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數Z=10 2）、確定銑削深度a p： 由于單邊加工余量Z=4.5，余量不大，故一次走刀內切完，則： a p = 4.5 mm 3）、確定每齒進給量fz: 由《切削手冊》表3.5，在X51銑床功率為4.5kw，用硬質合金銑刀加工時，選擇每齒進給量fz=0.14～0.24mm/z，現?。? fz=0.18mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.2mm，現取1.0mm，根據《切削手冊》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質合金端銑刀的耐用度T=180min。 5）、確定切削速度Vc： 根據《切削手冊》表3.16可以查Vc： 由 a p = 4.5 mm fz=0.18mm/z，查得 Vc=77mm/z n=245mm/z V?=385mm/z 根據X51型立銑床說明書（表4.2-35） nc=255 r/min V?c=400 mm/min (橫向) 實際切削速度和每齒進給量： 6）、計算基本工時： l=40mm l2=2 (2.2) 半精銑 1）、選擇刀具： 根據《工藝手冊》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質合金端銑刀，銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數Z=10 2）、確定銑削深度a p： 由于單邊加工余量Z=1，故一次走刀內切完，則：a p= 1 mm 3）、確定每齒進給量fz: 由《切削手冊》表3.5，在X51銑床功率為4.5kw，用硬質合金銑刀加工時，選擇每齒進給量fz=0.14～0.24mm/z，現?。? fz=0.14mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.5mm，現取1.2mm，根據《切削手冊》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質合金端銑刀的耐用度T=180min。 5）、確定切削速度Vc： 根據《切削手冊》表3.16可以查Vc： 由 ap≤4mm ?z=0.14mm/z，查得： Vc=110mm/z n=352mm/z V?=394mm/z 根據X51型立銑床說明書（表4.2-35） nc=380 r/min V?c=400 mm/min (橫向) 實際切削速度和每齒進給量： 6）、計算基本工時： 5、4 工序Ⅳ槽8mm的銑削用量及基本時間的確定： (1)、加工條件 工件材料：灰鑄鐵HT200，硬度190～220 HBS 工件尺寸：寬為80+0.03，深為8mm的槽 加工余量：粗加工時單邊加工余量為Z=3.5mm 機床選擇：選擇X51立式銑床，使用專用銑床夾具 機床功率：4.5kw (2)、確定切削用量及基本工時 (2.1) 粗銑 1）、選擇刀具： 根據《工藝手冊》表3.1-33，選擇φ7的錐柄鍵銑刀。 2）、確定銑削深度ap： 由于槽深為8mm，寬為8，加工余量比較大，故可分二次走刀，則： ap=7.5mm 3）、確定每齒進給量fz: 根據《現代工藝方法》表1.2-10，在X51銑床功率為4.5kw（參看《工藝手冊》表4.2-35），工藝系統剛性為中等，用高速鋼槽銑刀加工時，選擇每齒進給量fz=0.13mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據《切削手冊》表3.7，槽銑刀后刀面最大磨損量為0.2mm，根據《切削手冊》表3.8槽銑刀直徑φ7的最大刀具耐用度T=60min。 5）、確定切削速度Vc： Vc可根據《切削手冊》表3.14直接查出 Vc=14（m/min） n=279r/min V?=96mm/min 6）、計算基本工時： 由于粗銑的余量比較大，分兩次走刀完成，所以基本工時為： 其中fmz——工作臺的水平進給量mm/min fmc——工作臺的垂直進給量mm/min l1=0.5d+(1～2)mm d為刀具直徑 l2=(1～3)mm l為工件加工長度，l=40 h為垂直下刀的深度（長度） 因為在此加工中，第一刀切削深度為4mm，第二刀深度為3.5mm，即h=3.5 由表4.2-37查得，fmc取50mm/min fmz= fzZn=0.132279=75.54mm/min (2.1) 半精銑 精加工時，需要保證尺寸80+0.03，深為8mm，粗糙度為R1.6，單邊余量為Z=0.5，刀具選用φ7的立銑刀，齒數為4，每齒的進給量為fz=0.07mm/z，所以由《切削手冊》表3.14查得Vc=16m/min n=318 V?=57mm/min fmz=fzZn=0.074318=89.04mm/min 本工序點加工基本工時為： T=t1+t2=1.38+1.07=2.45min 5、5 工序Ⅴ槽18mm的銑削用量及基本時間的確定： (1) 粗銑 粗銑槽寬為 ，深為23mm的槽，保證尺寸為17mm22.5mm，槽寬單邊加工余量為Z=3mm，選用X51立式銑床，使用專用銑床夾具。 1）、選擇刀具： 根據《工藝手冊》表3.1-33，選擇Φ16的錐柄鍵槽銑刀。 2）、確定銑削深度ap： 由于槽深為23mm，寬為17，加工余量比較大，故分兩次走刀粗銑完，則： ap=3mm 3）、確定每齒進給量fz: 根據《現代工藝方法》表1.2-10，在X51銑床功率為4.5kw（參看《工藝手冊》表4.2-35），工藝系統剛性為中等，用高速鋼槽銑刀加工時，選擇每齒進給量fz=0.13mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據《切削手冊》表3.7，槽銑刀后刀面最大磨損量為0.2mm，根據《切削手冊》表3.8槽銑刀直徑Ф16的最大刀具耐用度T=60min。 5）、確定切削速度Vc： Vc可根據《切削手冊》表3.14直接查出 Vc=14（m/min） n=279r/min V?=96mm/min 6）、計算基本工時： 由于粗銑的余量比較小，分一次走刀完成，所以基本工時為： 其中fmz——工作臺的水平進給量mm/min fmc——工作臺的垂直進給量mm/min l1=0.5d+(1～2)mm d為刀具直徑 l2=(1～3)mm l為工件加工長度 h為垂直下刀的深度（長度） 因為在此加工中，第一刀切削深度為13mm即h=13mm，第二刀深度為9.5mm，即h=9.5mm。 由表4.2-37查得，fmc取50mm/min fmz= fzZn=0.132279=72.54mm/min (1) 半精銑 在粗銑的基礎上，保證尺寸為18mm23mm，槽寬單邊加工余量為Z=0.5mm， 銑削深度ap=0.5mm。 1）、選擇刀具： 根據《工藝手冊》表3.1-33，選擇φ16的立銑刀，齒數為4。 2）確定每齒進給量fz: 根據《現代工藝方法》表1.2-10，在X51銑床功率為4.5kw（參看《工藝手冊》表4.2-35），工藝系統剛性為中等，用高速鋼立銑刀加工時，選擇每齒進給量fz=0.10mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據《切削手冊》表3.7，立銑刀后刀面最大磨損量為0.6mm，根據《切削手冊》表3.8立銑刀直徑φ16的最大刀具耐用度T=60min。 5）、確定切削速度Vc： Vc可根據《切削手冊》表3.14直接查出 Vc=15（m/min） n=299r/min V?=76mm/min 6）、計算基本工時： fmz=fzZn=0.14299=119.6mm/min 本工序點加工基本工時為： T=t1+t2=1.44+0.86=3.30min 5、6 工序Ⅶ锪2X15的倒角切削用量及基本時間的確定 1）、選擇刀具 根據加工經驗，制造加工一把150直柄錐面锪鉆，鉆刀直徑d0=40mm，鉆刀齒數Z=3。 2）、確定锪鉆深度a p： 余量不大，故一次走刀內切完，則：a p = 1.93 mm 3）、確定每齒進給量fz: 由《工藝手冊》表4.2-14，在Z525立式鉆床功率為2.8kw，加工時，鉆床進給量fz=0.10～0.81mm/r，現?。? fz=0.22mm/r 4）、選擇鉆刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據《切削手冊》表2.12，锪鉆刀刀齒后刀面最大磨損量為0.8～1.2mm，現取1.0mm，根據《切削手冊》表2.12得高速鋼锪鉆刀的耐用度T=110min. 5）、確定切削速度Vc： 選擇Φ40mm150的直柄錐面锪鉆，取如下參數： d=40mm L=150mm L1=35mm f機=0.81mm/r （由《切削手冊》表2.7和《工藝手冊》表4.2-16） =12m/min (見《切削手冊》表2.15) ∴ 按《工藝手冊》表4.14取n機=97r/min 所以實際切削速度： 6）、計算基本工時： 按《工藝手冊》表6.2-5锪倒角的計算公式 其中l(wèi)=2mm 取2mm 5、7 工序Ⅶ拉花鍵孔切削用量及基本時間的確定： 拉花鍵孔，選用L6110臥式拉床，使用專用拉床夾具。 選擇高速鋼花鍵拉刀，齒數為6，花鍵孔外徑為25mm，內徑為22mm，鍵寬為6mm，拉削長度大于80mm，拉刀總長760mm。 根據有關手冊，確定花鍵拉刀的單面升為0.06mm。 拉削速度V=0.06m/s（3.6m/min） 基本工時： （見《工藝手冊》表6.2-15） 公式中Zb —— 單面余量3mm （由φ22mm拉削到φ25mm） l —— 拉削表面長度，80mm η —— 考慮校準部分的長度系數，取1.2 k —— 考慮機床返回行程系數，取1.4 V —— 拉削速度（m/min） fz —— 拉刀單面齒升 Z —— 拉刀同時齒數，Z=l/p l —— 工件拉削表面長度（mm） p —— 拉刀齒距 p=1.5l－1/2=1.580－1/2=13.5mm ∴拉刀同時工作齒Z= l/p=80/13.5≈6 ∴t=3801.21.4/(10003.60.066)=0.31（min） 五、夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動成本，需要設計專用夾具。 按指導老師的布置，設計第Ⅲ道工序——銑28mm40mm端面D及 槽的銑床夾具。本夾具將用于X51立式銑床，刀具為YG6硬質合金端銑刀，對工件28mm40mm端面D及 槽進行加工。 1、問題的提出： 本夾具主要用于第Ⅲ道工序銑28mm40mm端面D及 槽，由于該端面和槽精度要求高，所以，在本道工序加工時，應該考慮其精度要求，同時也要考慮如何提高勞動生產率。 2、夾具設計的有關計算： ⑴、定位基準的選擇： 由零件圖可知，28mm40mm端面D和 槽應對花鍵孔中心線有平行度要求，與A端面有垂直度要求。為了使定位誤差為零，應該選擇以花鍵底孔定位的定心夾具。但這種定心夾具在結構上將過于復雜，因此這里只選用以花鍵底孔和A端面為主要定位基面。 ⑵、切削力及夾緊力計算： 刀具：YG6硬質合金端銑刀 (見《切削手冊》表3.28) 其中：CF=54.5，ap=4.5，XF=0.9，fZ=0.18，YF=0.74，ae=28，UF=1.0，d0=100，qF=1.0，n=255，WF=0，Z=10 ∴F=54.54.50.90.180.742810/(1002550)≈166.1(N) 水平分力：FH=1.1F實≈182.7(N) 垂直分力：FV=0.3F實≈49.8(N) 在計算切削力時，必須安全系數考慮在內。 安全系數: K=K1K2K3K4。 其中：K1=1.5 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1 ∴F／=KFH=（1.51.11.11.1）182.7=364.8 (N) 實際加緊力為F加= KFH/（U1*U2）=364.8/0.5=729.6 (N) 其中U1和U2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數，U1=U2=0.025 螺母選用M16X1.5細牙三角螺紋，產生的加緊力為 W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/（D2- d2) 其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029， D=23mm d=16mm 解得： W=1O405 (N) 此時螺母的加緊力W已大于所需的729.6的加緊力F加，故本夾具可安全工作。 心軸取材料為Q235 查表得Q235的許用彎曲應力為： 158Mpa 彎曲應力=M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4X32X0.028/[3.14X(0.022)2] =2.67<< 許用彎曲應力158Mpa (3)定位誤差分析 由于槽的軸向尺寸的設計基準與定位基準重合，故軸向尺寸無基準不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精度和安裝精度。且工件是以內孔在心軸上定位，A端面靠在定位塊上，該定位心軸的尺寸及公差一現規(guī)定為與零件內孔有公差相同，就是Ф2200.28mm。因為夾緊與原定位達到了重合，能較好地保證了銑28mm40mm端面D所得到的尺寸和花鍵孔中心線的尺寸和公差要求。 3、夾具結構設計及操作簡要說明： 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動率。為此，在螺母夾緊時采用開口墊圈，以便裝卸，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置，以利于銑削加工。結果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。 為了保證零件加工精度，我們采用可換定位銷來進行定心加緊。夾具體底面上的一對定位鍵與銑床工作臺的T型槽相連接，保證夾具與銑床縱向進給方向相平行的位置，使夾具在機床工作臺上占有一正確加工位置。此外，為了把夾具緊固在銑床工作臺上，夾具體兩端設置供T型螺栓穿過夾具用的兩個U型耳座。 夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。 銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見附圖3附圖4。 主要參考文獻 1．段明揚主編.現代機械制造工藝設計實訓教程.桂林:廣西師范大學出版社,2007 2．段明揚主編.現代制造工藝設計方法.桂林:廣西師范大學出版社,2007 3. 李益民主編.機械制造工藝設計簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社,2003 4. 艾 興等編.切削用量簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社,2002 5. 東北重型機械學院等編.機床夾具設計手冊.上海:上?？萍汲霭嫔?1990 6．華楚生主編.機械制造技術基礎（第二版）.重慶:重慶大學出版社,2003 7．互換性及測量技術(東南大學出版社 2000) 8．朱冬梅等編.畫法幾何及機械制圖.北京:高等大學出版社,2000