CA6140車床撥叉[831002] 加工工藝和銑16槽夾具設計[版本4]【含三維模型源文件】[更新]

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Many types of machine tool fixture, wherein, the use scope broadest general jig, sizes have been standardized, and has a professional production plant. But widely uses in the volume production, special fixture designed for a workpiece processing services, requires the factory according to the workpiece processing technology to design and manufacture. The main content of this thesis is to design 2 sets of fixture design fixture. Key words: processing; processing method; process documents; fixture IV 目 錄 摘 要 II ABSTRACT III 序言 .1 1 前言 1 2 機械加工工藝及夾具設計的發(fā)展 .1 2.1 發(fā)展歷史 1 2.2 發(fā)展現狀 1 2.3 發(fā)展趨勢 2 2.3.1 夾具的發(fā)展趨勢 2 2.3.2 機械加工制造技術的發(fā)展趨勢 3 3 零件的分析 .4 3.1 零件的作用 4 3.2 零件的工藝分析 4 4 工藝規(guī)程設計 .6 4.1 加工工藝過程 6 4.2 確定各表面加工方案 .6 4.3 確定定位基準 7 4.3.1 粗基準的選擇 7 4.3.2 精基準選擇的原則 7 4.4 制定工藝路線 7 4.5 機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 10 4.6 確立切削用量及基本工時 12 5 銑拔叉叉口側面銑床夾具設計 .18 5.1 問題的提出 18 5.2 夾具設計 18 5.2.1 定位基準的選擇 .18 5.2.2 切削力和夾緊力計算 18 V 5.2.3 定位誤差分析 20 5.2.4 夾具設計及操作的簡要說明 20 6 銑槽夾具設計 .21 6.1 研究原始質料 .21 6.2 定位基準的選擇 .21 5.3 切削力及夾緊分析計算.21 6.4 誤差分析與計算.22 6.5 零、部件的設計與選用.23 6.5.1 定位銷選用 23 6.5.2 夾緊裝置的選用 23 6.5.3 定向鍵與對刀裝置設計 .24 6.6 夾具設計及操作的簡要說明.26 總 結 .27 謝 辭 .28 參考文獻 .29 1 序言 1 前言 機械加工工藝及夾具設計是畢業(yè)前對專業(yè)知識的綜合運用訓練。制造技術 已經是生產、國際經濟競爭、產品革新的一種重要手段，所有國家都在尋求、 獲得、開發(fā)和利用它。它正被看作是現代國家經濟上獲得成功的關鍵因素。 機械加工工藝是規(guī)定產品或零件機械加工工藝過程和操作方法。生產規(guī)模 的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加 工工藝來體現。而機床夾具是在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使 工件相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。 它們的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義。 2 機械加工工藝及夾具設計的發(fā)展 2.1 發(fā)展歷史 從 1949 年以來，我國機械工業(yè)有了很大的發(fā)展，已經成為工業(yè)中產品門類 比較齊全、具有相當規(guī)模和一定技術基礎的產業(yè)部門之一，其機械加工和夾具 也有很大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達國家相比，我們這方面的水平還存在著階段 性的差距，主要表現在機械產品質量和水平不夠高，加工工藝過程不合理，夾 具應用也比較少，使其加工工人勞動強度大，加工出來的產品也不理想。 2.2 發(fā)展現狀 現在，各工業(yè)化國家都把制造技術視為當代科技發(fā)展為活躍的領域和國際 間科技競爭的主戰(zhàn)場，制定了一系列振興計劃、建立世界級制造技術中心，紛 紛把先進制造技術列為國家關鍵技術和優(yōu)先發(fā)展領域。 機械加工工藝及夾具隨著制造技術的發(fā)展也突飛猛進。機械加工工藝以各 個工廠的具體情況不同，其加工的規(guī)程也有很大的不同。突破已往的死模式。 使其隨著情況的不同具有更加合理的工藝過程。也使產品的質量大大提高。制 定加工工藝雖可按情況合理制定，但也要滿足其基本要求：在保證產品質量的 前提下，盡可能提高勞動生產率和降低加工成本。并在充分利用本工廠現有生 產條件的基礎上，盡可能采用國內、外先進工藝技術和經驗。還應保證操作者 良好的勞動條件。但我國現階段還是主要依賴工藝人員的經驗來編制工藝，多 半不規(guī)定工步和切削用量，工時定額也憑經驗來確定，十分粗略，缺乏科學依 2 據，難以進行合理的經濟核算。 機床夾具最早出現在 18 世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一 種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占 工件種類總數的 85左右?，F代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代， 以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾 具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數千甚至近萬套專用夾具；另 一方面，在多品種生產的企業(yè)中，每隔 34 年就要更新 5080左右專用夾 具，而夾具的實際磨損量僅為 1020左右。特別是近年來，數控機床、加工 中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出 了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成 本； 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3）能適用于精密加工的高精度機床夾具； 4）能適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具； 5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提 高勞動生產率； 6）提高機床夾具的標準化程度。 2.3 發(fā)展趨勢 長期以來，加工工藝編制是由工藝人員憑經驗進行的。如果由幾位工藝員 各自編制同一個零件的工藝規(guī)程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最 佳方案。這是因為工藝設計涉及的因素多，因果關系錯綜復雜。CAPP 將是機械 加工工藝的發(fā)展趨勢，它不僅提高了工藝設計的質量，而且使工藝人員從繁瑣 重復的工作中擺脫出來，集中精力去考慮提高工藝水平和產品質量問題。 2.3.1 夾具的發(fā)展趨勢 現代機床夾具的發(fā)展趨勢主要表現為標準化、高效化、精密化和柔性化等 四個方面。 （1）標準化 機床夾具的目的就在于提高生產效率，這樣也就必使其具有 標準化和通用化，而機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前 我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148T225991 以及各類通用夾 具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于 3 縮短生產準備周期，降低生產總成本。 （2）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間， 以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、 高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工 件，效率可提高 5 倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在 試驗轉速為 9000r/min 的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度 提高。目前，除了在生產流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在 數控機床上，尤其在加工中心上出現了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換 夾具的裝置，充分發(fā)揮了數控機床的效率。 （3）精密化 機床夾具的精度會直接影響到零件的加工精度，而隨著機械 產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構 類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達0.1“；用于精密車 削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為 5m。這些精密化的夾具為以后零 件加工的精度提供了保證。 （4）柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通 過調整、組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有： 工序特征、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類 主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數控夾具等。為 適應現代機械工業(yè)多品種、中小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改 變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發(fā)展可調夾具結構，將是當前夾具發(fā)展 的主要方向。 2.3.2 機械加工制造技術的發(fā)展趨勢 （1）特種加工 它是指一些物理的、化學的加工方法，如電火花加工、電 解加工、超聲波加工、激光加工、離子束加工等。特種加工方法的主要對象是 難加工材料的加工，如金剛石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可達分子 級加工單位或原子級加工單位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要 手段。特種加工與傳統(tǒng)加工相結合的復合加工有較大的發(fā)展前途。 （2）快速成形 利用離散、堆積成形概念，可將一個三維實體分解為若干 二維實體制造出來，再經堆積而構成三維實體。 （3）精密工程 它包括精密加工的超精密加工技術、微細加工和超微細加 工技術、微型機械和納米技術等方面。當前，以納米技術為代表的超精密加工 技術和以微細加工為手段的微型機械技術有重要意義，它們代表了這一時期精 密工程的方向。 4 （4）傳統(tǒng)加工工藝的改造和革新 這一方面的技術潛力很大，如高速切削、 超高速切削、強力磨削、超硬材料磨具的出現都對加工理論的發(fā)展、加工質量 和效率的提高有重要意義。另一方面，舊設備的改造和挖潛，如普通機床改造 成數控機床等，對機械工業(yè)的發(fā)展和提高是不容忽視的。 3 零件的分析 3.1 零件的作用 撥叉是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結構形狀較復雜，但 其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有小頭孔端要求加工，對精度要求也 很高。撥叉的底面、大頭孔上平面和小頭孔粗糙度要求都是 ，所以都要6.1Ra 求精加工。其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求，撥叉底面與大頭孔上平面 有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽邊有平行度公差和對稱度公差要求 等。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質量 均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工 是非常關鍵和重要的。 題目所給的零件是 CA6140 車床的撥叉。它位于車床變速機構中，主要起換檔， 使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上 方的 25 孔與操縱機構相連，二下方的 60 半孔則是用于與所控制齒輪所在的 軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。 3.2 零件的工藝分析 一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性， 也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的 勞動量最小。而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加 工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求。 5 CA6140 車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下： 1. 以 25mm 孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：25H7mm 的孔，以及 42mm 的圓柱兩端面，其中主要 加工表面為 25H7mm 通孔。 2. 以 60mm 孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：60H12 的孔，以及 60H12 的兩個端面。主要是 60H12 的孔。 6 2. 銑槽 這一組加工表面包括：此槽的端面，16H11mm 的槽的底面， 16H11mm 的槽兩側面。 3. 以 M221.5 螺紋孔為中心的加工表面。 這一組加工表面包括：M221.5 的螺紋孔，長 32mm 的端面。 主要加工表面為 M221.5 螺紋孔。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： 60 孔端面與 25H7 孔垂直度公差為 0.1mm.。 16H11mm 的槽與 25H7 的孔垂直度公差為 0.08mm。 由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另 外一組。 上面主要是對撥叉零件的結構、加工精度和主要加工表面進行了分析，選 擇了其毛坯的的制造方法為模鍛和中批的批量生產方式，從而為工藝規(guī)程設計 提供了必要的準備。 4 工藝規(guī)程設計 4.1 加工工藝過程 該撥叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般來說，保證平面的 加工精度要比保證孔系的加工精度容易。 4.2 確定各表面加工方案 影響加工方法的因素 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現有加工方法和 設備，推廣新技術，提高工藝水平。 要考慮被加工材料的性質，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有 色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求， 工件形狀和重量等。 要考慮加工表面的精度和表面質量要求，根據各加工表面的技術要求， 7 選擇加工方法及分幾次加工。 根據生產類型選擇，在大批量生產中可專用的高效率的設備。在單件小 批量生產中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工， 在小批量生產時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產時采用拉削加工。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術要求來選定最終加工方法。 再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為 IT6，表面粗糙度為 Ra0.63m，并要求淬硬時，其最終工序選用精度，前面準 備工序可為粗車半精車淬火粗磨。 4.3 確定定位基準 4.3.1 粗基準的選擇 從撥叉零件圖分析可知，主要是選擇加工撥叉底面的裝夾定位面為其加工 粗基準。從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉在整 個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。 4.3.2 精基準選擇的原則 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉在整個 加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從撥叉零件圖分析可知，它的底平 面與小頭孔，適于作精基準使用。但用一個平面和一個孔定位限制工件自由度 不夠，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上 都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于兩側面，因為是非加工表面，所以也可以 用大頭孔為加工基準。 4.4 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等 技術要求能得到合理的保證,在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機 床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟 效果，以便使生產成本盡量下降。 （1）. 工藝路線方案一 工序一 粗、精銑 25 孔上端面。 8 工序二 粗、精銑 25 孔下端面。 工序三 鉆、擴、鉸、精鉸 25 孔。 工序四 鉆、擴、鉸、精鉸 60 孔。 工序五 粗、精銑 60 孔上端面 工序六 粗、精銑 60 孔下端面。 工序七 切斷。 工序八 銑螺紋孔端面。 工序九 鉆 22 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。 工序十 攻 M221.5 螺紋。 工序十一 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面 工序十二 粗、半精銑 精銑 16H11 的槽。 工序十三 檢查。 （2）. 工藝路線方案二 工序一 粗、鉆、擴、鉸、精鉸 25、60 孔 工序二 粗、精銑 60、25 孔下端面。 工序三 粗、精銑 25 孔上端面 工序四 粗、精銑 60 孔上端面 工序五 切斷。 工序六 銑螺紋孔端面。 工序七 鉆 22 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。 工序八 攻 M221.5 螺紋。 工序九 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面 工序十 粗銑 半精銑 精銑 16H11 的槽。 工序十一 檢查。 上面的工序加工不太合理，因為由經驗告訴我們大多數都應該先銑平面再加 工孔，那樣會更能容易滿足零件的加工要求，效率不高，但同時鉆兩個孔，對設 9 備有一定要求。且看另一個方案。 上面工序可以適合大多數生產，但是在全部工序中間的工序七把兩件銑 斷，對以后的各工序的加工定位夾緊不方便，從而導致效率較低。再看另一方案。 （4）. 工藝路線方案三 工序一 以 42 外圓為粗基準，粗銑 25 孔下端面。 工序二 精銑 25 孔上下端面。 工序三 以 25 孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 25 孔,孔的精 度達到 IT7。 工序四 以 25 孔為精基準，粗銑 60 孔上下端面。 工序五 以 25 孔為精基準，精銑 60 孔上下端面，保證端面相對孔的 垂直度誤差不超過 0.1。 工序六 以 25 孔為精基準，鉆、鏜、鉸 60 孔，保證空的精度達到 IT8。 工序七 以 25 孔為精基準，銑螺紋孔端面。 工序八 以 25 孔為精基準，鉆 20 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。 工序九 以 25 孔為精基準，鉆一個 20 孔，攻 M221.5 螺紋。 工序十 以 25 孔為精基準，銑槽端面。 工序十一 以 25 孔為精基準，銑 16H11 的槽保證槽的側面相對孔的垂直 度誤差是 0.08。 工序十二 兩件銑斷 工序十三 檢查。 （3）. 工藝路線方案四 工序一 粗、精銑 25 孔上端面。 工序二 粗、精銑 25 孔下端面。 工序三 鉆、擴、鉸、精鉸 25 孔。 10 工序四 鉆、擴、鉸、精鉸 60 孔。 工序五 粗、精銑 60 孔上端面 工序六 粗、精銑 60 孔下端面。 工序七 銑螺紋孔端面。 工序八 鉆 22 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。 工序九 攻 M221.5 螺紋。 工序十 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面。 工序十一 粗、半精銑 精銑 16H11 的槽。 工序十二 切斷。 工序十三 檢查。 此方案仍有先鉆孔再銑平面的不足，所以這個方案仍不是最好的工藝路線綜 合考慮以上各方案的各不足因素，得到以下我的工藝路線。 雖然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工藝路 線方案二快了一倍（實際銑削只有兩次，而且刀具不用調整） 。多次加工 60、25 孔是精度要求所致。 4.5 機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 “CA6140 車床撥叉” ；零件材料為 HT200，硬度 190210HB，毛坯重量 1.45kg，生產類型為中批量，鑄造毛坯。 據以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及 毛坯尺寸如下： （1）.外圓表面（42） 考慮其零件外圓表面為非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯， 沒有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。 （2）. 外圓表面沿軸線方向長度方向的加工余量及公差（25，60 端面） 。 查機械制造工藝設計簡明手冊 （以下稱工藝手冊 ）表 2.126，取 11 25，60 端面長度余量均為 2.5（均為雙邊加工） 銑削加工余量為： 粗銑 2mm 半精銑 0.7mm （3）. 內孔（60 已鑄成 50 的孔） 查工藝手冊表 2.22.5，為了節(jié)省材料，取 60 孔已鑄成孔長度 余量為 3，即鑄成孔半徑為 50mm。 工序尺寸加工余量： 鉆孔 5mm 擴孔 0.5mm 鉸孔 0.1mm 精鉸 0mm 同上，零件 25 的孔也已鑄出 15 的孔。 工序尺寸加工余量： 鉆孔至 23 余量為 8mm 擴孔鉆 1.8 mm 粗鉸孔 0.14 mm 精鉸孔 0.06 mm （4）. 槽端面至中心線垂直中心線方向長度加工余量 鑄出槽端面至中心線 47mm 的距離，余量為 3mm。 工序尺寸加工余量： 粗銑端面 2.1 mm 半精銑 0.7 mm 精銑 0.2 mm （5）. 螺紋孔頂面加工余量 鑄出螺紋孔頂面至 25 孔軸線且垂直軸線方向 40mm 的距離，余量為 4 mm 12 工序尺寸加工余量： 粗銑頂面 2.1 mm 半精銑 0.7 mm 精銑 0.2 mm （6）. 其他尺寸直接鑄造得到 由于本設計規(guī)定的零件為中批量生產，應該采用調整加工。因此在計算最大、 最小加工余量時應按調整法加工方式予以確認。 4.6 確立切削用量及基本工時 工序一 以 42 外圓為粗基準，粗銑 25 孔上下端面。 （1）. 加工條件 工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,鑄造。 加工要求：粗銑 25 孔上下端面。 機床：X6132 臥式銑床。 刀具： W18Cr4V 硬質合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度 ae=60,深度 ap=4,齒數 z=10,故據切削用量簡明手冊 （后簡稱切削手冊 ）取刀具直徑 do=80mm。選擇刀具前角 o0后角 o15，副后角 o=10，刀 齒斜角 s=15,主刃 Kr=60,過渡刃 Kr=30,副刃 Kr=5過渡 刃寬 b=1.5mm。 （2）. 切削用量 1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇 ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）每齒進給量 機床功率為 10kw。查切削手冊f=0.080.15mm/z。由于是對稱銑，選較小量 f=0.15 mm/z。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查機械切削用量手冊表 8，壽命 T=180min 13 4）計算切削速度 按2表 14， V=1.84 n=7.32 =6.44fV 5）計算基本工時 tmL/ V f=(90+36)/6.44=6.99min。 工序二 精銑 25 孔上下端面。 1. 加工條件 工件材料：HT200, b =0.16GPa HB=200241,鑄造。 加工要求：精銑 25 上下端面。 機床： X6132 臥式銑床。 刀具： W18Cr4V 硬質合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度 ae=60,深度 ap=4,齒數 z=10,故據切削用量簡明手冊 （后簡稱切削手冊 ）取刀具直徑 do=80mm。選擇刀具前角 o5后角 o8，副后角 o=8，刀齒 斜角 s=10,主刃 Kr=60,過渡刃 Kr=30,副刃 Kr=5過渡刃寬 b=1mm。 2. 切削用量 1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇 ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。 2） 每齒進給量 機床功率為 7.5kw。查切削手冊表 5 f=0.140.24mm/z。由于是對稱銑， 選較小量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查切削手冊表 8，壽命 T=180min 4） 計算切削速度 按切削手冊表 14，查得 V f6.44mm/s， 5） 計算基本工時 14 tmL+18 2/ Vf=(2+18 2)/6.44=4.9min。 工序三 以 25 孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 25 孔，孔的精度達到 IT7。 1. 選擇鉆床及鉆頭 選擇 Z5125A 鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=23mm，鉆頭采用雙頭 刃磨法， 2.選擇切削用量 （1）決定進給量 由 do=23mm,查2表 5 按鉆頭 rmf/7.04. 按機床強度查1表 10.1-2 選擇 rmf/8.1056. 最終決定選擇機床已有的進給量 rf/48. （2）耐用度 查2表 9 T=4500s=75min （3）切削速度 查1表 10.1-2 n=50-2000r/min 取 n=1000r/min. .計算工時 min19.048.021nfLtm 由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。 擴鉸和精鉸的切削用量如下： 擴鉆：選高速鋼擴孔鉆 in/10rnrmf/8.07md8.240m2.75.082nfLtm 鉸孔：選高速鋼鉸刀 i/rrf/6.2319.0n.13.3ftm 15 精鉸：選高速鋼鉸刀 min/10rnrmf/6.2317250Hd7.3.12804nfLtmi45mttT 工序四 以 25 孔為精基準，鉆、粗鏜、 精鏜 60 孔，保證孔的精度達到 IT7。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=55mm，鉆頭采用雙頭刃磨法。 選擇 Z5163A 鉆床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. 2.選擇切削用量 （1）決定進給量 查2表 5 鉆頭進給量 rmf/2.10 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇rf/.1 rmf/9.0 最終決定選擇 Z5163A 機床已有的進給量 f/8. （2）計算工時 選擇 n=600r/min 所以 in07.6/)231(mt .選擇鏜刀 選擇高速鋼鏜刀， 粗鏜時 do=59.9mm 選擇臥式鏜床 T68, 粗鏜時 v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r 精鏜時 v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r 工序五 粗銑 半精銑 精銑槽 16H11 的端面 1. 選擇機床刀具 選擇立式銑床 X53K 硬質合金鋼 Yab 端銑刀 60pa 2. 切削用量 查 2 表 5 f=0.140.24mm/r T=180min 取 f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min min/4.6Vf 2. 計算工時 16 s19.4.6231nfLtm 半精銑 02ft23s8tTm1 工序六 精銑槽 16H11 本道工序精銑槽之前已進行了粗銑和半精銑工步，此工序精銑槽須滿足各 技術要求包括：槽寬 16H11，槽深 8H12，槽兩側面粗糙度為 2.2，槽底面粗 糙度為 6.3。 1. 選擇機床及刀具 機床 x61W 型萬能銑床 刀具 錯齒三面刃銑刀銑槽 do=16mm 查1表 8 國家標準 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齒數 z=24 2. 計算切削用量 由1表 9.41 和3查得 走刀量 f=0.67 mm/r 銑刀磨鈍標準和耐用度 由1表 9.46 查得 磨鈍標準為 0.20.3 表 9.47 查得 耐用度為 T=150min 切削速度 由1 式 2.2 vPuwYfXpm qVkzaTdCVv0v 查表 9.48 得其中： 修正系數 .1v 40V2q.0vX m=0.5.vY5u1p mzfaf 8267.6wa8 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （1） 確定機床主軸速度 17 min/5.390/.610rsrdwvns 由3 按機床選取主軸轉速為 6.33 r/s 所以 實際切削速度為 in/2.196/27.310sdnvw 3. 計算切削工時 zaylLTffm. 工序七 銑螺紋孔頂面 1. 選擇機床及刀具 機床：X53K 立式銑床。 刀具：硬質合金鋼端銑刀,牌號 YG6。 2. 切削用量 1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇 ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長度。 2） 刀具耐用度 查2表 壽命 T=180min。 3） 計算切削速度 查2得 V c0.38mm/s，n=1.53r/min,V f=1.42mm/ss16.20.85nfLtm 18 5 銑拔叉叉口側面銑床夾具設計 設計工序：銑拔叉叉口側面銑床夾具 5.1 問題的提出 本夾具要用于銑拔叉叉口側面銑床夾具精度等級為 IT12 級，粗糙度為 6.3。本道工序只精銑一下即達到各要求，因此，在本道工序加工時，我們應首 先考慮保證槽的各加工精度，如何提高生產效率，降低勞動強度。 5.2 夾具設計 5.2.1 定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將 直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量。基準選擇不當往 往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的 加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據零件圖的技術要求，從保 證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求， 也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞 動強度，提高加工精度。25 的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小， 選擇已加工好的 25 孔和其端面作為定位精基準，來設計本道工序的夾具，以 兩銷和兩已加工好的 25 孔的端面作為定位夾具。 為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構。 19 5.2.2 切削力和夾緊力計算 （1）刀具： 高速鋼錯齒三面刃銑刀 160mm z=24 機床： x61W 型萬能銑床 由3 所列公式 得 FV zwqueyXpFndafC0 查表 9.48 得其中： 修正系數 0.1vk 3F83.FFX z=24 65.0yuPa0Fw 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數考慮在內。 安全系數 K= 4321K 其中： 為基本安全系數 1.5 為加工性質系數 1.12 為刀具鈍化系數 1.13 為斷續(xù)切削系數 1.14K 所以 NF7.15 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 FKf21 其中 f 為夾緊面上的摩擦系數，取 25.01f F= +G G 為工件自重zP NfN4.3521 夾緊螺釘： 公稱直徑 d=20mm，材料 45 鋼 性能級數為 6.8 級 MPaB06MPaBs801 螺釘疲勞極限： B9263.2.1 極限應力幅： kma751li 20 許用應力幅： MPaSa3.17lim 螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為 s s=2.54 取s=4 得 Pa120 滿足要求8.24cHdF MNc53.1 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的 夾緊力 5.2.3 定位誤差分析 （1）定位元件尺寸及公差確定。 夾具的主要定位元件為一平面和一定位銷，孔與銷間隙配合。 （2） 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小 時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本 夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固 定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為 孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點 和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的 偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定 位銷正上方，進而使加工位置有一定轉角誤差。但是，由于加工是自由公差，故 應當能滿足定位要求。 5.2.4 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結 21 構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鏜床夾具選擇了壓 緊螺釘夾緊方式。本工序為精鏜切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就 能達到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。 為了提高生產力，使用快速螺旋夾緊機構。 6 銑槽夾具設計 6.1 研究原始質料 利用本夾具主要用來粗、精銑 16 槽，該槽對孔的中心線要滿足對稱度要求 以及其槽兩邊的平行度要求。在銑此槽時，為了保證技術要求，最關鍵是找到 定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。 6.2 定位基準的選擇 由零件圖可知：在對槽進行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，孔 進行了鉆、擴、鉸加工， 進行了粗、精鏜加工。因此，定位、夾緊方2560 案有： 方案：選底平面、 工藝孔和大頭孔定位，即一面、心軸和棱形銷定25 位，夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。 方案：選一面兩銷定位方式， 工藝孔用短圓柱銷， 用棱形銷定60 位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。 分析比較上面二種方案：方案中的心軸夾緊、定位是不正確的， 孔25 端是不加工的，且定位與夾緊應分開，因夾緊會破壞定位。 通過比較分析只有方案滿足要求，孔 其加工與孔 的軸線間有尺60 寸公差，選擇小頭孔和大頭孔來定位，從而保證其尺寸公差要求。 銑該槽時其對孔 的中心線有對稱度以及槽兩邊的平行度要求。為了使25 定位誤差達到要求的范圍之內，采用一面兩銷的定位方式，這種定位在結構上 簡單易操作。一面即為撥叉底平面；兩銷為 的短圓柱銷和 的棱形銷。2560 5.3 切削力及夾緊分析計算 刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質合金） 22 刀具有關幾何參數： 01501頂 刃 0n側 刃 6015 30rK4Dm6d2.5Lm2Z.8/famzap.2 由參考文獻55 表 129 可得銑削切削力的計算公式： 0.8.10.5pzFafBzn 有： 8.1.10.13254836.2()N 根據工件受力切削力、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 乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值，即： FKW 安全系數 K 可按下式計算： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數，查參考文獻5121 可知其公6 式參數： 123456.,.0,.,3KK 由此可得： 110.31.056 所以 845()WFN 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便， 決定選用手動螺旋夾緊機構。 查參考文獻51226 可知移動形式壓板螺旋夾緊時產生的夾緊力按以 下公式計算：螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： )(210 tgtQLz 式中參數由參考文獻5可查得： 6.2.76zr900529 其中： 3()Lm)(8N 螺旋夾緊力： 04.W 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如 2.1. 由表 得：原動力計算公式 261001KLWl 即： 0478.23.932.75()KLNl 由上述計算易得： K 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便， 決定選用手動螺旋夾緊機構。 23 6.4 誤差分析與計算 該夾具以一面兩銷定位，兩定位銷孔尺寸公差為 。為了滿足工序的0.5127 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。 gwj 與機床夾具有關的加工誤差 ，一般可用下式表示：j MjjWDAZWj 由參考文獻5可得： 兩定位銷的定位誤差 ： 11mind 2i 2min.DDdJWarctgL 其中： ，10.52Dm20D ，d .3d ， inin4 且：L=127mm ，得 0.6DWm .32J 夾緊誤差 ： cos)(inmaxyj 其中接觸變形位移值： 1()9.62nHBZyRaZkNl 查5表 1215 有 。 10.4,0,.42,0.7zKCcos8jy 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mjm5. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD. 誤差總和： 0.853jwm 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 6.5 零、部件的設計與選用 6.5.1 定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來定位，其參數如下表： 表 5.1 定位銷 D d H 公稱尺寸 允差 1 h1b1dC1 24 14 18 16 15 0.011 22 5 1 4 M12 4 1 表 5.2 定位棱銷 d d H 公稱尺寸 允差 Lh1b1C1 40 50 20 22 +0.034 0.02 3 65 5 3 8 1 6 1.5 6.5.2 夾緊裝置的選用 該夾緊裝置選用移動壓板，其參數如表 5.3： 表 6.3 移動壓板 公稱直徑 L BHlb1dK 6 45 20 8 19 6.6 7 M6 5 6.5.3 定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的 遠些。通過定向鍵與銑床工作臺 T 形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面 對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩， 可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據 GB220780 定向鍵結構如圖所示：o 圖 6.1 夾具體槽形與螺釘 25 根據 T 形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如表 5.4： 表 5.4 定向鍵 夾具體槽形尺寸 B 2B 公稱 尺寸 允差 d 允差 4 L H h D 1 公稱尺寸 允差 D 2h 18 0.012 0.035 25 12 4 12 4.5 18 +0.019 5 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 由于本道工序是完成撥叉槽精銑加工，所以選用側裝對刀塊。根據 GB224380 側裝對刀塊的結構和尺寸如圖 6.2 所示：103275486 26 18 圖 6.2 側裝對刀塊 塞尺選用平塞尺，其結構如圖 6.3 所示： 標 記四 周 倒 圓 圖 5.3 平塞尺 塞尺尺寸參數如表 5.5： 表 5.5 塞尺 公稱尺寸 H 允差 d C 27 3 0.006 0.25 6.6 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，應該注意提高生產率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在 夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，經過方案的認真分析和 比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構） 。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可 靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現磨損，以及零件尺寸變化時，影 響定位、夾緊的可靠。為防止此現象，選用可換定位銷。以便隨時根據情況進 行調整換取。 總 結 本文是 CA6410 車床撥的加工工藝和夾具設計，設計的總體過程可以概括為， 首先對撥叉零件的結構、形狀及材料作整體分析，然后初選加工工藝方案，并 對工藝方案進行比較選擇合理的工藝路線，然后計算分析尺寸，并制定出工藝 卡片。最后是夾具的設計。 本次畢業(yè)設計綜合了大學里所學的知識，是理論與實際相結合的一個成果。 由于專業(yè)知識有限，在設計過程中遇到的問題主要通過老師的講解，同學們的 討論以及查閱資料來解決。通過畢業(yè)設計，我對課本理論知識有了更深刻了理 解，同時，我的看圖，繪圖能力也有了較大的提高。這對我以后的工作打下了 良好的基礎。 28 謝 辭 本次畢業(yè)設計綜合了大學里所學的專業(yè)知識，是理論與實際相結合的一次 考驗。通過這次設計，我的綜合運用知識的能力有了很大的提高，尤其是看圖、 繪圖、設計能力，為我今后的工作打下了良好的基礎。在此過程中，我進一步 加深了對課本知識的理解，進一步了解了零件的工藝以及夾具設計過程，收獲 頗豐。 本次設計是在 XX 老師的悉心指導和幫助下完成的。我的機械工藝知識有 限，在設計中常常碰到問題，是鄭老師不厭其煩的指導，不斷的點拔迷津，提 供相關資料，才使其順利完成。XX 老師耐心的講解，使我如沐春風。不僅如 此，xx 老師嚴謹的治學態(tài)度和高尚的敬業(yè)情操深深打動了我。在此，我向 XX 老師表示最真誠的感謝。同時，感謝同組同學的支持和幫助，使我更好的完成 畢業(yè)設計。 29 參考文獻 1 李 洪機械加工工藝手冊M 北京出版社，20061 2 陳宏鈞實用金屬切削手冊M 機械工業(yè)出版社，20051 3 上海市金屬切削技術協(xié)會金屬切削手冊M上?？茖W技術出版社， 2002 4 楊叔子機械加工工藝師手冊M機械工業(yè)出版社，2000 5 徐鴻本機床夾具設計手冊M 遼寧科學技術出版社，200310 6 都克勤機床夾具結構圖冊M 貴州人民出版社，20034 7 胡建新機床夾具M 中國勞動社會保障出版社，20015 8 馮 道機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊M 安徽文化音 像出版社，2003 9 王先逵機械制造工藝學M機械工業(yè)出版社，2000 10 馬賢智機械加工余量與公差手冊M中國標準出版社， 199412 11 劉文劍夾具工程師手冊M黑龍江科學技術出版社，2007 12 王光斗機床夾具設計手冊M上?？茖W技術出版社，20028