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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 29 頁 共 31 頁
1 引言
機(jī)械加工工藝是機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過程的一部分，其原意是指采用金屬切削刀具或磨具來加工工件，使之達(dá)到所要求的形狀、尺寸、表面粗糙度和力學(xué)物理性能，成為合格零件的生產(chǎn)過程[1]。機(jī)械加工工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件，它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時(shí)須保證其合理性、科學(xué)性、完善性。20世紀(jì)初，機(jī)械制造中的大量生產(chǎn)為機(jī)械制造工藝學(xué)的建立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)[2]。
夾具是機(jī)床和工件之間的結(jié)盟，是機(jī)械加工不可缺少的部件，它們可以使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具獲得正確的位置[3]。應(yīng)用機(jī)床夾具，有利于保證工件的加工精度穩(wěn)定和產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動(dòng)條件，保證安全生產(chǎn)；有利于擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”[4]。
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對(duì)一種或數(shù)種工件進(jìn)行加工的高效專用機(jī)床。
2 零件分析
尾架體是企業(yè)產(chǎn)品的關(guān)鍵零件之一，它在機(jī)床上起到了關(guān)鍵作用。尾架體安裝在機(jī)床的右端導(dǎo)軌上，尾架體上的套筒可以安裝頂尖，以支承較長的工件的右端、安裝鉆頭、絞刀，進(jìn)行孔加工，也可以安裝絲錐攻螺紋工具、圓析牙套螺紋工具加工內(nèi)、外螺紋。尾架體可以沿尾座導(dǎo)軌作縱向調(diào)整移動(dòng)，然后壓下尾座緊固手輪將尾座夾緊在所需位置，搖動(dòng)尾座手輪可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的頂緊、松開或?qū)ぜM(jìn)行切削的縱向進(jìn)給。
2.1 零件的作用
尾架體的主要作用包括三種：其一：當(dāng)加工軸向尺寸和徑向尺寸比較大的時(shí)候可以使用車床尾架后坐頂針防止工件因長而夾不住要車加工吃到刀的橫向力后掉下來。其二：可以安裝各種鉆具，對(duì)工件進(jìn)行鉆孔、鉸孔等功能。其三：當(dāng)尾架偏移時(shí)，還可用來車削圓錐體。
2.2 零件的特點(diǎn)
圖2.1 零件圖
由圖2.1可知，該零件為不太規(guī)則的部件，其主要技術(shù)特點(diǎn)如下：
（1）鑄件需要消除毛刺和砂粒、并作退火處理
（2）Φ17H6要求圓度為0.003
（3）Φ17H6要求圓柱度0.004
（4）Φ17H6與導(dǎo)軌面的平行度為0.005
（5）Φ17H6與燕尾面的平行度為0.005
（6）各面的粗糙度達(dá)到需要的要求
（7）Φ17H6的孔需精加工、研配
（8）導(dǎo)軌面配刮10點(diǎn)～13點(diǎn)/2525
2.3 零件工藝分析
根據(jù)圖2.1可知，主要進(jìn)行導(dǎo)軌面的加工、孔加工和表面加工、鉆孔、攻絲，孔的精度要求高。該零件年生產(chǎn)50000件屬大批量生產(chǎn)，在加工是為了提高勞動(dòng)效率、降低成本，設(shè)計(jì)加工零件需要設(shè)計(jì)專用夾具[5]。
3 工藝方案設(shè)計(jì)
3.1 確定毛坯的制造形成
由于該零件的形狀較復(fù)雜，因此不能用鍛造，只能用鑄件，而且年生產(chǎn)批量為50000件已達(dá)大批量生產(chǎn)的水平，采用批量造型生產(chǎn)。根據(jù)零件主要的加工表面的粗糙度確定各表面加工余量，查參考文獻(xiàn)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》。
3.2 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析
該零件底平面因散熱面積大，壁厚較薄，冷卻快，故有可能產(chǎn)生白口鐵組織，但因?yàn)榇思?duì)防止白口的要求不嚴(yán)，又采用砂型鑄造，保溫性能好，冷卻速度較慢，故能滿足尾架體的使用要求[6]。
3.3 鑄造工藝方案的確定
3.3.1 鑄造方法的選擇
根據(jù)鑄件的尺寸較小，形狀比較簡(jiǎn)單，而且為鑄件，并且鑄件的表面精度要求不高，結(jié)合生產(chǎn)條件（參考《金屬工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)》表1-7）選用砂型鑄造[7]。
3.3.2 造型及造芯方法的選擇
在砂型鑄造中，因鑄件制造批量為中批生產(chǎn)（參考《金屬工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)》表1-8），故選用手工分模造型。型芯尺寸不大，形狀簡(jiǎn)單（參考《金屬工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)》表1-9），故選擇手工芯盒造芯[8]。
3.3.3 分型面的選擇
選擇分型面時(shí)要盡可能消除由它帶來的不利影響，因?yàn)槲布荏w兩邊是對(duì)稱的，考慮起模方便，以兩中心線所在平面為分型面，這樣就能夠保證其鑄造質(zhì)量。
3.3.4 澆注位置的選擇
因?yàn)榉中兔鏋樗矫?，所以?nèi)澆口開在水平分型面處，又因?yàn)樵摿慵螤畈灰?guī)則，需要設(shè)計(jì)一個(gè)型芯，為不使鐵水在澆注時(shí)沖刷型芯，采用與型芯面相切方向進(jìn)行澆注。由于該零件兩邊形狀較復(fù)雜、壁厚相對(duì)較大，為了不使這些地方產(chǎn)生縮孔、縮松，在該處開出冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。注入方式采用中間注入式[9]。
3.4 基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程中的重要工作之一，基準(zhǔn)的選擇的正確與合理可以使加工的質(zhì)量得到保證、生產(chǎn)效率得到提高；否則不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會(huì)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：對(duì)于像機(jī)床尾座這樣的零件來說，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的，能夠保證零件的各種加工余量的選擇。對(duì)于一般零件而言，以加工面互為基準(zhǔn)完全合理[10]；但對(duì)于本零件來說，如果以17的孔為粗基準(zhǔn)可能造成位置精度不達(dá)標(biāo)，按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工面作為粗基準(zhǔn)）現(xiàn)在選擇不加工35的外圓表面和外表不加工面作為粗基準(zhǔn)，利用一組兩個(gè)錐套夾持兩端作為主要定位面以消除五個(gè)不定度，再用一個(gè)支承板、支承在前面用以消除一個(gè)不定度，達(dá)到完全定位。用來加工工件的底面。
對(duì)于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)考慮基準(zhǔn)的重合問題。這里主要以已加工的導(dǎo)軌面為加工的精基準(zhǔn)。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，后面對(duì)此有專門的計(jì)算。
3.5 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)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)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率[11]。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使用生產(chǎn)成本下降：
3.5.1 工藝路線方案一
工序1 銑削Φ17H6的孔的兩端面（粗銑、半精銑）
工序2 鉆、擴(kuò)、粗鉸Φ17H6的孔
工序3 倒角1×45°
工序4 銑削孔Φ14的端面、銑削M6的端面、粗銑最底面、粗銑導(dǎo)軌面、銑工藝面、銑削2×2的退刀槽、精銑導(dǎo)軌面、精銑燕尾面
工序5 銑削Φ26的端面
工序6 鉆Φ14的孔、擴(kuò)孔
工序7 鏜削Φ26的沉降孔
工序8 鉆M6的孔、攻絲
工序9 精加工Φ17的孔、研配
工序10 精加工導(dǎo)軌面配刮12點(diǎn)～13點(diǎn)/25×25
3.5.2 工藝路線方案二
工序1 粗刨導(dǎo)軌面
工序2 粗刨燕尾面
工序3 銑削Φ17H6孔的兩端面
工序4 鉆、擴(kuò)、粗鉸Φ17H6的孔，倒1′45的角
工序5 銑削M6端面
工序6 銑削Φ14孔端面
工序7 銑削2′2退刀槽
工序8 精刨導(dǎo)軌面、燕尾面
工序9 精絞Φ17H6孔
工序10 銑削導(dǎo)軌面工藝面、燕尾底面
工序11 鉆M6螺紋孔、攻絲
工序12 鉆Φ26、Φ14的孔
工序13 導(dǎo)軌配刮
工序14 研配Φ17的孔
3.5.3 工藝方案的比較分析
上述兩方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工Φ17孔，然后以此孔的中心軸線為基準(zhǔn)加工其它各處。而方案二是先加工導(dǎo)軌面，然后以導(dǎo)軌面為基準(zhǔn)加工其它面，可以看出以先加工導(dǎo)軌面，以導(dǎo)軌面作為定位基準(zhǔn)加工時(shí)位置精度較易保證，并且定位裝夾等都比較方便，由于銑削時(shí)不能很好地加工燕尾處的75°的斜面，因此在導(dǎo)軌面和燕尾的加工都采用刨削[12]。具體工藝過程如下：
工序1 粗刨導(dǎo)軌面
工序2 銑削Φ17H6的孔的兩端面
工序3 鉆Φ17H6的孔
工序4 擴(kuò)Φ17H6的孔
工序5 粗鉸Φ17H6的孔
工序6 倒1×45°的角
工序7 銑Φ14的孔的端面
工序8 銑削M6的端面
工序9 粗刨燕尾面
工序10 銑2′2 退刀槽
工序11 精刨導(dǎo)軌面
工序12 精刨燕尾面
工序13 磨導(dǎo)軌面
工序14 磨燕尾面
工序15 銑削導(dǎo)軌面工藝面
工序16 精絞Φ17mm的孔
工序17 鉆M6的螺紋孔
工序18 攻絲
工序19 鉆M6的螺紋孔
工序20 鉆Φ14的孔
工序21 鉆Φ26mm的沉降孔
工序22 導(dǎo)軌面配刮
工序23 鉆Φ17mm的孔
工序24 人工時(shí)效
工序25 終檢
但考慮工序集中和鑄件不適合熱處理取消工序26，而且考慮工序集中，集中同一中加工的粗精加工。具體的工序如下：
工序1 毛胚
工序2 人工時(shí)效
工序3 粗刨導(dǎo)軌面
工序4 銑削Φ17H6兩端面
工序5 孔加工（鉆、擴(kuò)、粗絞Φ17H6的孔）
工序6 銑削Φ14mm兩端面
工序7 銑削M6的端面
工序8 粗刨燕尾面
工序9 銑2′2 退刀槽
工序10 精刨（導(dǎo)軌面、燕尾面）
工序11 磨（導(dǎo)軌面、燕尾面）
工序12 銑削（導(dǎo)軌面工藝面、燕尾底面）
工序13 精絞Φ17H6mm的孔
工序14 鉆M6的孔、攻絲
工序15 鉆孔（Φ14mm、Φ26mm）
工序16 導(dǎo)軌面配刮
工序17 研配Φ17H6mm的孔
工序18 終檢
以上過程詳見后面的工藝卡
3.6 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯的確定
“尾座體”零件的材料為HT200，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。采用自由的砂型，3級(jí)精度（成批生產(chǎn)）。
根據(jù)上述原始質(zhì)料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下。
3.6.1 孔Φ17的兩端面
表面粗糙度為Ra6.3，經(jīng)濟(jì)精度為IT12，不平度：Rz=240μm，缺陷度：T缺=250μm ，加工方案確定為：銑削。查參考資料《機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》。
鑄造公差：T=2200μm
查參考資料《機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，按鑄件寬度b=12mm。
(1)銑削余量
加工精度：IT12
公差：T=350μm
加工表面粗糙度：Ra6.3
鑄件的加工余量為：Y1=2.6mm
所以總的加工為
Ma=2′2Y1 （3.1）
=2′2.6
=5.2 mm
3.6.2 內(nèi)孔Φ17H6mm
毛坯為實(shí)心，不沖出孔。內(nèi)孔精度要求為，查參考資料《機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》確定工序尺寸及加工余量為：
鉆孔：Φ15mm；
擴(kuò)孔：Φ16mm； 2Z2 =2m
粗鉸：Φ16.5mm； 2Z3 =1m
精絞：Φ17mm； 2Z4 =1m
總的加工余量為：
Z = Z1 + Z2 + Z3 + Z4 = 4mm （3.2）
3.6.3 燕尾面加工
考慮其加工長度為90mm，與其聯(lián)結(jié)的為導(dǎo)軌面，其精度相對(duì)較高，要進(jìn)行粗刨燕尾面、精刨燕尾面和精刨燕尾面。
(1)粗刨燕尾面：
加工精度IT12
鑄件粗加工的余量Z1 =6m
(2)精刨燕尾面：
加工長度B=90mm、加工寬度<100mm，因此半精加工的余量選擇Z2=1.0mm
(3)精刨燕尾面：
加工長度B=90mm、加工寬度<28mm，因此精加工的余量選擇Z3=0.02m
總的加工余量為：
Z = Z1 + Z2 + Z3 =7.02mm
3.6.4 導(dǎo)軌面刨削加工
考慮其加工長度為152mm，同時(shí)還要和導(dǎo)軌配合，其加工精度要求非常高，因此需要進(jìn)行粗刨，精刨和磨。
(1)粗刨導(dǎo)軌面：
加工精度選擇IT12
選擇加工余量Z=5.5mm
(2)精刨導(dǎo)軌面：
加工長度B=138mm、加工寬度k=100mm，因此加工余量選擇Z=1.0mm。
(3)磨導(dǎo)軌面：
加工長度B=138mm、加工寬度k=90mm，因此精加工的余量選擇Z3 =0.022m。
總的加工余量由式3.2得：
Z總=6.522mm。
3.6.5 孔Φ14的內(nèi)徑表面
毛坯為實(shí)心，不沖出孔。內(nèi)孔精度要求不太高，加工方案確定為：鉆。參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》確定工序加工尺寸及余量為：
鉆孔：Φ14mm。(查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.3-48)
3.6.6 M6的孔加工
公稱直徑6mm，加工前的鉆孔直徑5mm。(查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.3-71)。因此鉆孔的加工余量為：
Z=1mm
3.7 確定切削用量及基本工時(shí)
3.7.1 銑削Φ17H6的孔的兩端面
(1)加工條件
加工要求：銑Φ17的孔的端面。
機(jī)床：雙端面銑床X364
刀具：粗銑端面刀具材料選用硬質(zhì)合金YG6，由銑削寬度選擇d0=60mm。
(2)計(jì)算切削用量
(a)若考慮工件的粗糙度，加工余量為Zmax=3mm，Zmin=2.5mm。但實(shí)際，由于以后還要精加工，因此此端面不必全部加工，此時(shí)可按Zmx=2.6mm考慮，分二次加工，吃刀深度ap=1.3mm。
(b)每齒進(jìn)給量af=0.18mm。
(c)計(jì)算切削速度。查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》得耐用度
t=10.8′103s
（3.3）
= 245 ′ 600.2′1.0
（10.8 ′ 103）0.15′1.30.15 ′0.180.35′350.2′600.68
=7.335m/s
(d)功率計(jì)算
（3.4）
3.7.2 鉆孔（鉆Φ17H6的孔）
根據(jù)鉆孔取參考值，參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
f=0.55mm/r
v=0.38m/s
（3.5）
按機(jī)床選?。簄w = 83.33r/s(500r/min)。
考慮其加工長度為80mm，選擇鉆床搖臂鉆床Z3052。
切削工時(shí)：L=80mm，L1=1mm，L2=4mm
（3.6）
3.7.3 銑削Φ14的孔的端面
(1)加工條件
加工要求：銑Φ14的孔的端面。
機(jī)床：端面銑床XE755
刀具：粗銑端面刀具材料選用硬質(zhì)合金YG6，D=80mm，齒數(shù)10。
(2)計(jì)算切削用量
(a)若考慮工件的粗糙度，加工余量為Zmax=3mm，Zmin=2.5mm，但實(shí)際，由于以后還要精加工，因此此端面不必全部加工，此時(shí)可按Zmax=2.6mm考慮，分二次加工，吃刀深度ap=1.3mm。
(b)每齒進(jìn)給量af=0.18mm/s
(c)計(jì)算切削速度查資料《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：
耐用度t=10.8′103 s
(d)功率計(jì)算
3.7.4 銑削M6的端面
加工要求：銑M6的螺紋的端面。
機(jī)床：端面銑床XE755
刀具：銑端面刀具材料選用硬質(zhì)合金YG6，d0=80mm。
銑削用量：
(1)吃刀深度ap=1.3mm
(2)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.5(mm/r)就能夠達(dá)到粗糙度要求
3.7.5 鉆孔（鉆Φ14的孔、鉆M6的螺紋孔）
(1)鉆Φ14的孔
根據(jù)鉆孔取參數(shù)值，查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
f=1.0(mm/r)
v=1.44m/s(86.4m/min)
按機(jī)床選取搖臂鉆床Z33s–1。nw=26.7r/s(1600r/min)
所以實(shí)際切削速度
切削工時(shí)：查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
L1=1mm，L2=3mm
按照式3.6得：
(2)鉆M6的螺紋孔
根據(jù)鉆孔取參數(shù)值，查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
f=0.95(mm/r)
v=0.85m/s(51m/min)
由式3.5得：
按機(jī)床選取立式鉆床Z4002。nw=50.7r/s(3040r/min)
所以實(shí)際切削速度
切削工時(shí)：查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
L1=1mm，L2=3mm
由式3.6得：
3.7.6 擴(kuò)孔（擴(kuò)Φ17H6的孔）
根據(jù)鉆孔取參數(shù)值，查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
f=0.90(mm/r)
v =1.35m/s(81m/min)
切削深度：ap=1.0mm
由式3.5得：
按機(jī)床選取：nw=26.7r/s(1600r/min)
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)：查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
L1=1mm，L2=3mm
由式3.6得：
3.7.7 倒1×45°的角
為了縮短輔助時(shí)間，取倒角時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同，n =7.564r/s(454r/min) 。
3.7.8 刨削導(dǎo)軌面
（粗、精刨削導(dǎo)軌面及刨削導(dǎo)軌面的工藝面、磨導(dǎo)軌面）
(1)粗刨導(dǎo)軌面
(a)加工條件：
加工要求：粗刨導(dǎo)軌面
機(jī)床：牛頭刨床B635
刀具：粗銑端面刀具材料選用硬質(zhì)合金YG6，d0=160mm。
(b)計(jì)算切削用量：
若考慮工件的粗糙度，加工余量為Zmax=3mm，Zmin=2.5mm，但實(shí)際，由于以后還要精加工，因此此端面不必全部加工，此時(shí)可按Zmax=2.6mm考慮，分二次加工，吃刀深度ap=1.3mm。
每齒進(jìn)給量：af=0.18mm。查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
計(jì)算切削速度：v=2.47m/s。查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
耐用度：t=10.8′103s
由3-4得
功率計(jì)算：
(2)精刨導(dǎo)軌面：
(a)加工條件
加工要求：精刨削導(dǎo)軌面。
機(jī)床：端面銑床BE755
刀具：精銑端面刀具材料選用YG6，d0 =60mm。
(b)計(jì)算切削用量
若考慮工件的粗糙度，加工余量為Zmax=3mm，Zmin=2.5mm，但實(shí)際，由于以后還要磨加工，因此此端面不必全部加工，此時(shí)可按Zmax=2.6mm考慮，分二次加工，吃刀深度ap=1.3mm。
每齒進(jìn)給量af=0.18mm。查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
計(jì)算切削速度。查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
耐用度t=10.8′103s。
由公式3.4得：
功率計(jì)算
每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.5(mm/r)
達(dá)到粗糙度要求6.3
(3)銑削燕尾底面
加工要求：銑削燕尾底面。
機(jī)床：端面銑床BE755
刀具：銑端面刀具材料選用硬質(zhì)合金YG6，d0=80mm。
吃刀深度ap=1mm
每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.5(mm/r)就能夠達(dá)到粗糙度要求
（3.7）
(4)銑削導(dǎo)軌面的工藝面
加工要求：銑削導(dǎo)軌面的工藝面。
機(jī)床：端面銑床BE755
刀具：銑削端面刀具材料選用硬質(zhì)合金YG6，d0=60mm。
吃刀深度ap=1mm
3.7.10 銑削2×2的退刀槽
加工要求：銑削2×2的退刀槽。
機(jī)床：銑床X525
刀具：粗齒鋸片銑刀，D=50mm，L=2.0mm，齒數(shù)20。
銑削用量：
(1)吃刀深度ap=2mm
(2)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.5(mm/r)就能夠達(dá)到粗糙度要求
3.7.11 刨削燕尾面（粗刨、精刨燕尾面）
加工要求：刨削燕尾面。
機(jī)床：刨床B635
刀具：精銑端面刀具材料選用硬質(zhì)合金YG6，d0=60mm。
(1)粗刨
(a)若考慮工件的粗糙度，加工余量為Zmax=3mm，Zmin=2.5mm但實(shí)際，由于以后還要精加工，因此此端面不必全部加工，此時(shí)可按Zmax=2.6mm考慮，分二次加工，吃刀深度ap= 1.3 mm。
(b)每齒進(jìn)給量af=0.18mm。查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
(c)計(jì)算切削速度v=2.47m/s。查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
耐用度
由下式得：
(d)功率計(jì)算
(2)精刨
(a)吃刀深度：ap=1mm
(b)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量：f=0.5(mm/r)達(dá)到粗糙度要求6.3
3.7.12 絞（粗鉸、精絞Φ17的孔）
粗絞：選用手用鉸刀Φ16.5mm，刀具材料選用硬質(zhì)合金YG6。
精絞：選用手用鉸刀Φ17mm，刀具材料選用硬質(zhì)合金YG6。
3.7.13 磨削（導(dǎo)軌面、燕尾面）
由于都是平面的加工，所以采用平面磨削的加工方案。
(1) 導(dǎo)軌面的磨削
選用機(jī)床：導(dǎo)軌磨床MM52125
磨具：粗磨采用平行砂輪NA(GP)60ZR2V(S)P10×4×2。查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》。
磨削用量選擇：
合理的磨削用量的選擇的一般原則為：
(a)粗磨時(shí)，工件加工的精度和粗糙度要求差一些，可采用較大的、。
(b)精磨時(shí)，必須采用小的、、。
(c)要根據(jù)工件的尺寸大小、剛性的好壞，選擇合理的、。
(d)根據(jù)加工材料的強(qiáng)度和硬度以及導(dǎo)熱性，合理地選擇、。
(e)根據(jù)砂輪的切削性能的好壞使用合理的。
(f)磨削細(xì)長零件時(shí)，工件容易產(chǎn)生震動(dòng)，應(yīng)適當(dāng)降低些。
由此選擇如下：
n砂=1500r/min
軸向進(jìn)給量fa=0.5B=2mm（雙行程）
工件速度：
vw =0.166m/s(10m/min)。查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-167
徑向進(jìn)給量：
fr=0.015mm/雙行程
查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-167
切削工時(shí)：
（3.8）
式中 L——加工長度，138mm
b——加工寬度，90mm
Zb——加工余量，0.022mm
K——系數(shù)，1.14
Z——同時(shí)加工零件數(shù)
(2)燕尾面的磨削
選用機(jī)床：導(dǎo)軌磨床MM52125
磨具：粗磨采用平行砂輪NA(GP)60ZR2V(S)P10×4×2。（查機(jī)械加工工藝手冊(cè)）。
磨削用量選擇：
n砂=1500r/min
軸向進(jìn)給量：
fa=0.5B=2mm（雙行程）
工件速度：
vw=0.166m/s(10m/min)
徑向進(jìn)給量：
fr = 0.015/雙行程
切削工時(shí)：
式中 L——加工長度，90mm
b——加工寬度，11mm
——加工余量，0.022mm
K——系數(shù)，1.14
Z——同時(shí)加工零件數(shù)
3.7.14 鉆（鉆Φ14的孔、鉆Φ26的沉降孔）
(1)鉆Φ14的孔
鉆：刀具采用Φ14的麻花鉆，刀具材料選用硬質(zhì)合金YG6。
(2)鉆Φ26的沉降孔
鉆：刀具采用Φ26的麻花鉆，刀具材料選用硬質(zhì)合金YG6。
3.7.15 攻絲
公制螺紋M6mm，由于加工的材料是鑄件，因此選取如下：
v=0.115m/s。（查參考資料《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-105）
所以：
ns =6.104r/s(366r/min)
3.7.16 導(dǎo)軌面配刮
采用人工配刮達(dá)到10點(diǎn)～13點(diǎn)/2525
3.7.17 珩磨：Φ17H6mm 的孔
加工條件：工件的尺寸不太大，孔直不太大。
珩磨機(jī)床：由于工件的尺寸不太大，所以選擇臥式珩磨機(jī)床。
珩磨頭：選擇磨較小孔的珩磨頭。
珩磨切削參數(shù)的選擇：由于加工的是會(huì)鑄鐵，所以查機(jī)械加工工藝手冊(cè)：
合成切削速度選擇ve=0.417m/s～0.5m/s（精加工）
圓周速度v=0.038m/s～0.467m/s（精加工）
往復(fù)速度vf=0.167m/s～0.2m/s（精加工）
油石的徑向進(jìn)給為
所以的到油石的行程長度L=53.4mm
選擇煤油作為該加工的切削液。
3.7.18 精加工Φ17H6的孔研配
采用人工研配達(dá)到粗糙度等要求。
3.7.19 終檢
檢測(cè)工件是否有裂紋等缺陷。
4 夾具設(shè)計(jì)
根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目要求，設(shè)計(jì)工件工序150：鉆Φ14mm的孔的鉆床夾具。該夾具用于Z33s-1搖臂鉆床，并配上Φ14的高速鋼麻花鉆，按工步對(duì)孔進(jìn)行加工。
4.1 零件的工藝分析
根據(jù)零件圖可知，尾架體中需要加工的Φ14mm孔的位置尺寸精度要求不高，孔的表面粗糙度值為Ra12.5。依靠所設(shè)計(jì)的夾具來保證加工表面的下列位置尺寸精度：
（1）待加工孔Φ14為通孔；
（2）待加工孔Φ14與水平面成45度。
由以上可知，該孔的位置尺寸精度要求不高，但是，加工孔14的夾具其實(shí)同樣以底面和75度面作為基準(zhǔn),也就是在加工17的孔的上做一個(gè)45度斜角度。在鉆孔的時(shí)候，工件的筋板會(huì)受到鉆頭軸向力的作用產(chǎn)生微小變形，影響孔的加工精度。因此，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)注意解決這個(gè)問題。
4.2 定位元件的分析
該孔為通孔，沿著孔軸線方向的不定度可不予以限制，但是為增強(qiáng)加工時(shí)零件的剛性，必定限制孔軸線方向的不定度，故應(yīng)按完全定位設(shè)計(jì)夾具，并力求遵守基準(zhǔn)重合原則，以減少定位誤差對(duì)加工精度的影響。
夾緊時(shí)主要是限制工件的在平面上的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于外表面基本上是不用工的，所以在加工的時(shí)候采用不加工面作為夾緊。
由于工件在鉆Φ14mm孔時(shí)兩筋板的剛性較差，從保證工件定位穩(wěn)定的觀點(diǎn)出發(fā)，現(xiàn)以已加工的導(dǎo)軌面，燕尾面的右端面為定位基準(zhǔn)，這樣，既增加了工件的穩(wěn)定性，又兼顧了基準(zhǔn)重合原則。為實(shí)現(xiàn)定位方案，所使用的定位元件：楔形塊在導(dǎo)軌面定位限制三個(gè)自由度，支撐釘在燕尾面的后端面和右端面定位限制1個(gè)自由度，這樣就達(dá)到了完全定位。
4.3 定位誤差分析
機(jī)械加工中，保證加工出合格零件的必要條件是：加工誤差不大于被加工零件相應(yīng)的公差。加工誤差來源于兩大方面：一方面是與機(jī)床有關(guān)的誤差稱加工方法誤差；另一方面是與夾具有關(guān)的誤差，而此誤差可分為零件在夾具中的定位誤差、夾具的對(duì)刀或?qū)蛘`差及夾具的制造及在機(jī)床上的安裝誤差。根據(jù)誤差的隨機(jī)性的特點(diǎn)，按概率原理合成，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，與夾具有關(guān)的誤差占加工誤差的絕大部分，故按機(jī)率相等的原理，取零件公差的3/4作為判別依據(jù)得到保證加工零件合格的條件是：≤（——零件相應(yīng)加工尺寸的公差），因?yàn)榧庸し椒ㄕ`差取決于機(jī)床精度，所以只進(jìn)行夾具精度的分析計(jì)算。滿足上述條件，認(rèn)為夾具精度滿足加工要求，否則精度不足。
鉆孔夾具產(chǎn)生導(dǎo)向誤差有五個(gè)因素：其一是鉆模板底孔至定位基準(zhǔn)尺寸誤差，取其公差；其二、三是鉆套、襯套內(nèi)外圓同軸度誤差 ；其四是鉆套與襯套的配合間隙；其五是鉆套與鉆頭配合間隙，于是得：
(4.1)
鉆套垂直度誤差對(duì)孔位置影響折算為：
心軸底面平行度誤差對(duì)孔位置影響折算為：
夾具精度的計(jì)算和判別：
定位誤差：基準(zhǔn)重合。
，（基準(zhǔn)不重合）
mm（楔塊與底面配合最大間隙）
mm
導(dǎo)向誤差：14孔的加工過程中只需用到鉆刀，故按鉆刀計(jì)算。
mm
，（同軸度誤差忽略）
(mm)
(mm)
=(mm) (4.2)
安裝誤差：H = 26，h = 7，B = 8mm，t= 0.025mm，t= 0.008mm，L = 50mm。
0.014(mm) (4.3)
因此，夾具精度：
=≤=
綜上所述，此夾具能滿足加工要求。
當(dāng)上述各種元件的結(jié)構(gòu)和布置確定之后，也就基本上決定了夾具體和夾具整體結(jié)構(gòu)的型式。夾具如圖4.1所示。
圖4.1 夾具圖
誤差：
（4.4）
式中，——工件定位孔的直徑公差；
——圓柱定位銷的直徑公差(mm)；
——菱形定位銷的直徑公差(mm)；
——圓柱定位銷與孔間的最小間隙(mm)；
——菱形定位銷與孔間的最小間隙(mm)；
L ——中心距(mm)。
所以，
需要加工的孔的公差mm，由該誤差引起的定位誤差為8= 80.0036=0.028，該誤差小于工件誤差，即0.028＜0.036，方案可行。
4.4 確定夾緊方式和夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在鉆Φ14mm孔時(shí)，由于孔徑較小，切削扭矩和軸向力較小，并且軸向力可以使工件夾緊，因此，在確定夾緊方式時(shí)就可以不考慮軸向切削力的影響，即可以不施加夾緊力來克服軸向切削力。但由于切削扭矩會(huì)使工件產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，因此需要對(duì)工件施加向下壓的夾緊力來克服切削扭矩。為便于操作和提高機(jī)構(gòu)效率，采用液壓夾緊機(jī)構(gòu)，其力的作用點(diǎn)落在Φ14的側(cè)端面上。
4.5 夾緊力的計(jì)算
計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)。本工序在鉆削加工過程中的切削力可以分解為切削扭矩和軸向切削力，因軸向切削力的作用方向與夾具的夾緊方向相同，有助于工件的夾緊，因此，在計(jì)算夾緊力時(shí)可以不計(jì)算軸向切削力。而為保證夾緊可靠，應(yīng)將理論夾緊力乘上安全系數(shù)作為工件加工時(shí)所需要的夾緊力，即：
其中，查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-1得：、、1.15、、、、，
所以，= 2.691。
查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-7得：
（4.5）
查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-8得：
由于鉆頭的直徑為d=Φ14mm，所以，
(N·mm)。
因此，實(shí)際所需要的夾緊力為：
(N·mm)。
查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇法蘭式夾緊油缸，型號(hào)T5033。
4.6 鉆套、鉆模板設(shè)計(jì)
為進(jìn)行鉆、鉸加工，采用快換鉆套，其孔徑尺寸和公差如下：
（1）鉆Φ14孔：麻花鉆的最大極限尺寸為Φ14+0.15mm，則鉆孔時(shí)所配的鉆套取規(guī)定的公差為F8，即鉆套尺寸為：Φ14mm，圓整后可寫成Φ14mm。
（2）鉆套形狀尺寸在《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》中查取。為了安裝快換鉆套，確定選取固定襯套與之相配合使用。
（3）設(shè)計(jì)鉆模板：將鉆套用襯套安裝在鉆模板上，鉆模板通過銷子和螺栓與夾具體連接。鉆模板的尺寸與形狀自行設(shè)計(jì)。
繪圖時(shí)先用雙點(diǎn)劃線（細(xì)線）繪出工件，然后在各個(gè)定位面繪制出定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)以及鉆套、鉆模板，最后把各個(gè)元件連在一起，就形成了夾具體。為了節(jié)省夾具材料，減少加工時(shí)間和降低成本，夾具在機(jī)床上的安裝可以不設(shè)計(jì)耳座，而采用壓板螺釘夾緊裝置將夾具固定在鉆床上。按要求標(biāo)注與夾具有關(guān)的尺寸、公差和技術(shù)要求。
5 組合機(jī)床設(shè)計(jì)
5.1 組合機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的確定
組合機(jī)床是按系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計(jì)的專用部件組成的專用機(jī)床，組合機(jī)床是按具體的加工對(duì)象專門設(shè)計(jì)，可以按最合理的工藝過程進(jìn)行加工，也可以同時(shí)以幾個(gè)方面用多把刀具對(duì)工件進(jìn)行加工，它是實(shí)行工序集中的最佳途徑，是提高生產(chǎn)率的有效設(shè)備[13]。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)鉆Φ14的孔進(jìn)行單工位組合機(jī)床設(shè)計(jì)。該零件總體輪廓尺寸較小，屬于小型零件加工，零件的定位夾緊元件也不會(huì)太大，設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮到各方面的因素后，決定選用立式鉆床。
5.2 被加工零件工序圖繪制
由于是單工位加工，再加上零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工序圖可以直接在零件圖上作必要的說明。
工序圖見圖5.1被加工零件工序圖。
圖5.1 被加工零件圖
5.3 被加工零件加工示意圖繪制
5.3.1 加工示意圖的作用
加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一，在總體設(shè)計(jì)中占據(jù)重要的地位，它是刀具、輔具、夾具、主軸箱、液壓電氣裝置設(shè)計(jì)及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺(tái)組合機(jī)床布局和性能的原始要求，同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床、刀具及試車的依據(jù)[13]。加工示意圖要反應(yīng)機(jī)床的加工過程和加工方法，并決定浮動(dòng)頭或接桿的尺寸，鉆桿長度、主軸、刀具、導(dǎo)向與工件間的聯(lián)系尺寸等，根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具特點(diǎn)，合理的選擇切削用量和動(dòng)力頭[14]。
5.3.2 加工示意圖的編制
(1)刀具的選擇、工序余量、切削用量參見工藝卡片上的相應(yīng)內(nèi)容。
(2)動(dòng)力頭工作循環(huán)及行程確定。動(dòng)力頭工作循環(huán)一般包括快進(jìn)、工作進(jìn)給、快退等動(dòng)作。鉆孔的工作循環(huán)為：快進(jìn)→工進(jìn)→快退。
快進(jìn)長度確定 200mm；
工進(jìn)長度確定 36mm；
快退長度確定 236mm。
5.4 組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關(guān)系的，是開展各專用部件設(shè)計(jì)和確定機(jī)床最大占地面積的指導(dǎo)圖紙。
組合機(jī)床是由一些通用部件和專用部件組成的。為了使所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床既能滿足預(yù)期的性能要求，又能做到配置上的勻稱合理，符合多快好省的精神，必須對(duì)所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床各個(gè)部件之間的關(guān)系進(jìn)行全面的分析研究。組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是在被加工零件工序圖與加工示意圖繪制之后，根據(jù)初步選定的通用部件，以及確定的專用部件的結(jié)構(gòu)原理而繪制的[15]。
(1)機(jī)床裝料高度的確定
確定機(jī)床裝料高度要考慮車間運(yùn)送工件的滾道高度、工件最低孔的位置、主
軸箱最低高度和通用部件高度尺寸的限制。根據(jù)我國具體情況，為了便于操作和省力，考慮道自動(dòng)排削，裝料高度可采用935mm。
(2)夾具外形輪廓尺寸的確定
夾具的外形尺寸參考前一章的夾具總體圖上的尺寸。
(3)機(jī)床同用部件的選擇
此次設(shè)計(jì)的專用組合機(jī)床所用的同用部件有；一個(gè)動(dòng)力頭、一個(gè)液壓滑臺(tái)、一個(gè)立柱、一個(gè)側(cè)底座、一個(gè)底座、一個(gè)墊臺(tái)和一個(gè)電機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本組合機(jī)床通用部件查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取見表5.1。
表5.1 通用部件表
通用部件名稱
型號(hào)
鉆削動(dòng)力頭
鉆削動(dòng)力頭
液壓滑臺(tái)
1HY25-IA
立柱
1CL25
側(cè)底座
1CD251
電機(jī)
YEJ802-4B5
根據(jù)手冊(cè)上各通用部件的尺寸繪制組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。機(jī)床的聯(lián)系尺寸圖主要應(yīng)針對(duì)各部件之間的聯(lián)系尺寸進(jìn)行標(biāo)注，各部件只畫出必要的輪廓形狀即可，盡量減少不必要的線條和尺寸，各部件應(yīng)嚴(yán)格按同一比例繪制。在圖上應(yīng)標(biāo)明工件、夾具及動(dòng)力頭的中心線之間的關(guān)系。
組合機(jī)床設(shè)計(jì)總圖見圖5.2 。
圖5.2 組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
結(jié)束語
由本文的論述，我們了解到，通過對(duì)尾架體工藝的研究與應(yīng)用，在機(jī)床、夾具、刀具、工藝流程等方面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和選擇，有效提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大了加工適應(yīng)范圍，提高了可靠性，具備一定的先進(jìn)性，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為解決此類多孔同時(shí)加工問題舉了一件實(shí)例。
本成果設(shè)計(jì)制造的機(jī)床為組合機(jī)床。我們將鉆削主軸設(shè)為機(jī)械傳動(dòng)，而進(jìn)給系統(tǒng)為液壓控制，使在滿足使用要求的前提下降低了成本。作為關(guān)鍵部件的液壓滑臺(tái)采用國產(chǎn)通用部件。以比較簡(jiǎn)單的方式完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)的同步進(jìn)行，非常實(shí)用。
本機(jī)床所用夾具的通用性強(qiáng)，工件采用液壓定位夾緊，快速方便。定位采用兩面一銷的定位方式，夾緊采用液壓加緊，采用這種方式完全能夠滿足精度要求。而且簡(jiǎn)易方便，制造成本低，通用性好。
在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用麻花鉆。這種鉆頭采購比較方便，而且價(jià)格比深孔鉆頭也要便宜。在刀具的幾何角度方面，麻花鉆頭的螺旋角即是其軸向前角。當(dāng)加工工件時(shí)，切削力和切削熱隨鉆頭螺旋角的增大而減?。p少），切削輕快，刀具耐用度高。為此，我們選取鉆頭螺旋角為32，在保證強(qiáng)度的前提下，有效降低了切削力和切削溫度，提高了刀具使用壽命和生產(chǎn)效率。
通過本成果的實(shí)施，深孔加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到較大幅度提高，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。而且加工精度也完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求。則在直接經(jīng)濟(jì)效益方面，節(jié)省了大量加工工時(shí)。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有了更進(jìn)一步的了解，也加深了對(duì)大學(xué)四年中所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解。畢業(yè)設(shè)計(jì)是理論聯(lián)系實(shí)際的最有效方法。在具體設(shè)計(jì)過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設(shè)計(jì)，在實(shí)際中往往存在各種問題。這樣，在設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮，所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是否合理在實(shí)際運(yùn)用中能否正常工作。畢業(yè)設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)了從實(shí)際出發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，而不僅僅考慮理論上的可行性。
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 31 頁 共 29 頁
致 謝
在設(shè)計(jì)過程中，指導(dǎo)教師王栓虎老師和吳晟老師給予了我悉心指導(dǎo)，提出好的建議，使我獲益良多。從課題的選擇、方案制定、工作實(shí)施到論文的撰寫、修改無不滲透著老師的心血。兩位老師以他們淵博的學(xué)識(shí)、卓越的才智、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和求實(shí)創(chuàng)新的工作作風(fēng)使我受益非淺，在學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給予我很大的啟迪與幫助，給我留下了極為深刻的印象，使我對(duì)以后的工作充滿信心。在此論文完成之際，謹(jǐn)向四年來關(guān)心我的機(jī)械工程系所有老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中得到了同組同學(xué)的大力幫助和支持，在此一并致謝。
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