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工藝規(guī)程及工藝裝備（中批量生產(chǎn)） 設(shè)計(jì)者 曾令理 指導(dǎo)教師 黎良新 廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 機(jī)電041班 2007年7月18日 目錄 序言 …………………………………………………………………………1 工藝規(guī)程與夾具設(shè)計(jì)過(guò)程 …………………………………………………2 一、設(shè)計(jì)題目,計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)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(shè)計(jì) …………………………………………………………3 1．定位基準(zhǔn)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(jī)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(shí)…………………………………………10 5、1 工序Ⅰ端面A銑削用量及基本時(shí)間的確定……………………10 5、2工序Ⅱ鉆——擴(kuò)孔Φ22mm………………………………………13 5、3 工序Ⅲ端面D銑削用量及基本時(shí)間的確定……………………15 5、4 工序Ⅳ槽8mm的銑削用量及基本時(shí)間的確定…………………17 5、5 工序Ⅴ槽18mm的銑削用量及基本時(shí)間的確定 ………………19 5、6 工序Ⅶ锪2X15的倒角切削用量及基本時(shí)間的確定…………21 5、7 工序Ⅶ拉花鍵孔切削用量及基本時(shí)間的確定…………………22 四、夾具的設(shè)計(jì) ………………………………………………………………21 五、參考資料 …………………………………………………………………23 序 言 一、設(shè)計(jì)目的： 現(xiàn)代機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)是寬口徑機(jī)械類專業(yè)學(xué)生在學(xué)完了《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》等技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)課理論之后進(jìn)行的一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是鞏固和加深理論教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論，解決現(xiàn)代實(shí)際工藝設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。通過(guò)工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到： 1、掌握零件機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的能力； 2、掌握加工方法及其機(jī)床、刀具及切削用量等的選擇應(yīng)用能力； 3、掌握機(jī)床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計(jì)能力； 4、學(xué)會(huì)使用、查閱各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等，以及學(xué)會(huì)繪制工序圖、夾具總裝圖，標(biāo)注必要的技術(shù)條件等。 二、設(shè)計(jì)感想與體會(huì)： 三周的課程設(shè)計(jì)就是一個(gè)團(tuán)隊(duì)合作的過(guò)程。所謂1+1>2，一個(gè)團(tuán)隊(duì)的合作，使我們的設(shè)計(jì)成果不到三周時(shí)間就漸漸呈現(xiàn)在我們的眼前?？粗矍暗氖止D紙、CAD圖和設(shè)計(jì)計(jì)算的手稿，三周的設(shè)計(jì)過(guò)程一幕幕浮現(xiàn)在眼前。 三周的設(shè)計(jì)讓我們學(xué)到了很多東西。這次設(shè)計(jì)可以說(shuō)是三年的課程學(xué)習(xí)所掌握的所有機(jī)械工程學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)的融會(huì)貫通，因?yàn)槲覀円郧霸?jīng)學(xué)得很好，但是都是理論的東西，學(xué)習(xí)了馬克思主義哲學(xué)之后，終于知道理論聯(lián)系實(shí)際才使我們有了更進(jìn)一步的體會(huì)。 在這次設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)的如何設(shè)計(jì)、如何計(jì)算，更重要的是我學(xué)會(huì)了合作，我懂得了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。我們以前做的設(shè)計(jì)都是一個(gè)人的，而且規(guī)模小，不需要什么規(guī)劃，這次可以說(shuō)是綜合了我們的所有智慧。同時(shí)，得到了我們的指導(dǎo)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(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤和不妥之處，在此還誠(chéng)請(qǐng)指導(dǎo)老師批評(píng)指正。 工藝規(guī)程及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)過(guò)程 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)CA6140車床撥叉（0405）零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及其機(jī)床夾具。 一、計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型： 該零件是CA6140車床上的撥叉，按照指導(dǎo)老師的要求，設(shè)計(jì)此零件為中批量生產(chǎn)。 二、零件分析： 1、零件的作用： 撥叉是一種輔助零件，通過(guò)撥叉控制滑套與旋轉(zhuǎn)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(dòng)滑套，滑套帶動(dòng)輸出軸，將動(dòng)力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動(dòng)撥叉可以控制滑套與不同齒輪的結(jié)合與分離，達(dá)到換檔的目的。分析這種動(dòng)力聯(lián)接方式可知，車換檔時(shí)要減速，這樣可以減少滑套與齒輪之間的沖擊，延長(zhǎng)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(nèi)部之間存在有一定的位置關(guān)系，現(xiàn)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(duì)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(gè)方齒花鍵孔，及Φ25mm花鍵底孔兩端的275倒角。 根據(jù)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(gè)表面為精基準(zhǔn)進(jìn)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(qiáng)肋，且工作條件不差，既無(wú)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(chǎn)綱量要求。 零件形狀簡(jiǎn)單，因此毛坯形狀需與零件的形狀盡量接近，又因內(nèi)孔很小，不可鑄出。 四、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)： 1、定位基準(zhǔn)的選擇： 定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，定位基準(zhǔn)選擇得正確與合理，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(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。 ⑴、粗基準(zhǔn)的選擇： 該零件屬于一般軸類零件，以外圓為粗基準(zhǔn)就已經(jīng)合理了（夾持長(zhǎng)四點(diǎn)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(zhǔn)時(shí)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(gè)工序中加工，因而該工序總共要消除X，Y，Z，X，Y五個(gè)自由度（建立空間坐標(biāo)系為：以花鍵孔軸線方向?yàn)閆軸，垂直花鍵孔軸線，平行槽、花鍵、肋板對(duì)稱線并且從槽180+0.012指向80+0.03的方向?yàn)閄軸，同時(shí)垂直于X軸、Z軸的方向?yàn)閅軸，取坐標(biāo)原點(diǎn)為花鍵孔軸線與A面的交點(diǎn)為原點(diǎn)），用三爪卡盤卡 夾持外圓柱面。消除X，Y，X，Y 四個(gè)自由度，再用一個(gè)浮動(dòng)支承頂住B面，消除Z 自由度，達(dá)到定位要求。 ⑵、精基準(zhǔn)的選擇： 主要考慮基準(zhǔn)重合問(wèn)題。 2、零件表面加工方法的選擇： 本零件的加工面有端面、內(nèi)孔、花鍵、槽等，材料為HT200灰鑄鐵，參考《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《工藝手冊(cè)》）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(jù)GB1800-79規(guī)定毛坯的公差等級(jí)為IT13，表面粗糙度為Ra12.5um，要達(dá)到零件的技術(shù)要求，公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度為Ra3.2um，需要經(jīng)過(guò)粗銑 ⑵、Φ 花鍵底孔： 公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度為Ra6.3um，毛坯為實(shí)心，未沖出孔，故采用粗銑 ⑶、 槽的D端面： 零件技術(shù)要求表面粗糙度達(dá)到Ra3.2，而毛坯的公差等級(jí)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(shù)要求槽的兩側(cè)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(dá)到公差等級(jí)為IT8表面粗糙度Ra1。6um。 ⑸、 mm槽： 零件技術(shù)要求槽的各端面要達(dá)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(cè)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(diǎn)，應(yīng)當(dāng)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(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機(jī)床配以專用夾具并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)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(kuò)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(kuò)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(diǎn)在于：方案一工序Ⅰ、Ⅱ是以Φ40mm左端面B為粗基準(zhǔn)，用銑床粗銑A端面，然后再以A端面為基準(zhǔn)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(shí)將銑床改用車床來(lái)加工，兩個(gè)方案的定位方法都可以達(dá)到加工要求，但是從零件結(jié)構(gòu)可知用車床來(lái)加工在裝夾時(shí)較困難，而用銑床來(lái)加工在裝夾時(shí)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(diǎn)，及28mm40mm端面D上兩點(diǎn)為定位基準(zhǔn)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(kāi)始以花鍵底孔、A端面一點(diǎn)及28mm40mm 端面D兩點(diǎn)為定位基準(zhǔn)拉花鍵孔，這樣就是重復(fù)采用粗基準(zhǔn)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(dá)不到零件技術(shù)要求，甚至?xí)斐善钸^(guò)大而報(bào)廢，這是重復(fù)利用粗基準(zhǔn)而造成的后果。 通過(guò)以上的兩工藝路線的優(yōu)、缺點(diǎn)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(guò)程詳見(jiàn)表2和表3，機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和機(jī)械加工工序卡片。 4、確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，設(shè)計(jì)、繪制毛坯圖 ⑴、確定毛坯余量（機(jī)械加工總余量），毛坯尺寸及其公差、設(shè)計(jì)、繪制毛坯圖： 鑄鐵模鑄造的機(jī)械加工余量按GB/T11351-89確定。確定時(shí)根據(jù)零件重量來(lái)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(fù)雜系數(shù)，由《工藝手冊(cè)》表2.2-3，表2.2-4，表2.2-5查得，除孔以外各內(nèi)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(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，采用金屬型鑄造毛坯。 ①、A端面毛坯余量： 加工表面形狀簡(jiǎn)單，由鑄件重量為1.3kg ，加工精度R3.2 ，保證長(zhǎng)度尺寸為80mm ，查《工藝手冊(cè)》表2.2-4得加工單邊余量為5.5mm ，另查表1.4-24得長(zhǎng)度尺寸公差范圍為0.27，即長(zhǎng)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(jiǎn)單，從孔的中心線到端面的長(zhǎng)度尺寸為27mm，查《工藝手冊(cè)》表2.2-4得單邊余量為Z=5.5，另查表1.4-24得長(zhǎng)度方向尺寸公差為0.195，即長(zhǎng)度方向毛坯尺寸為32.50.195mm。 ③、孔Φ22mm、槽80+0.03mm和槽 mm均為實(shí)心，未鑄造出來(lái)。 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(guān)。 前面已經(jīng)根據(jù)有關(guān)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(jì)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(jīng)在前面根據(jù)有關(guān)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(jù)《現(xiàn)代制造工藝設(shè)計(jì)方法》以后簡(jiǎn)稱為《現(xiàn)代工藝》中精、半精加工余量建議值來(lái)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(guò)計(jì)算的方法得到的： 本零件各加工表面的工序（或工步）的經(jīng)濟(jì)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(jù)《工藝手冊(cè)》表1.4-7、表1.4-8及參考表1.4-17定公差等級(jí)（即IT）和表面粗糙度。公差等級(jí)確定后，查《工藝手冊(cè)》表1.4-24得出公差值，然后按“入體”原則標(biāo)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(jīng)濟(jì)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(jí) 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(kuò) 2Z=2 Φ22 IT11 0.28 Ra6.3 Φ22 鉆 2Z=20 Φ20 IT12 0.37 Ra12.5 Φ20 毛坯 實(shí)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(shí)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(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)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(jìn)給量f及切削速度Vc 。 (2)確定方法是：確定切削深度——>確定進(jìn)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(jī)床上一次走刀ap可達(dá)8～10mm。 ②按本工序或工步加工表面粗糙度確定進(jìn)給量： 對(duì)粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初選進(jìn)給量后還要校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度 ③可用查表法或計(jì)算法得出切削速度Vc查，用公式 換算出查表或計(jì)算法所得的轉(zhuǎn)速nc查，根據(jù)Vc查在選擇機(jī)床實(shí)有的主軸轉(zhuǎn)速表中選取接近的主軸轉(zhuǎn)速n機(jī)作為實(shí)際的轉(zhuǎn)速，再用 換算出實(shí)際的切削速度Vc機(jī)填入工藝文件中。對(duì)粗加工，選取實(shí)際切削速度Vc機(jī)、實(shí)際進(jìn)給量f機(jī)和背吃刀量asp之后，還要校驗(yàn)機(jī)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(shí)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(jī)床選擇：為X51立式銑床，采用端銑刀粗銑。 機(jī)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(shí) (2.1) 粗銑 1）、選擇刀具： 根據(jù)《工藝手冊(cè)》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質(zhì)合金端銑刀，其參數(shù)為：銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數(shù)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(nèi)切完，則：a p=4.5mm 3）、確定每齒進(jìn)給量fz: 根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時(shí)，選擇每齒進(jìn)給量fz=0.14～0.24mm/z，由于是粗銑，取較大的值?，F(xiàn)?。? fz=0.18mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具耐用度： 根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.5mm，現(xiàn)取1.2mm，根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。 5）、確定切削速度Vc： 根據(jù)《切削手冊(cè)》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(jù)X51型立銑床說(shuō)明書(shū)（表4.2-35） nc=255 r/min V?c=400 mm/min (橫向) 實(shí)際切削速度和齒進(jìn)給量： 　　 6）、計(jì)算基本工時(shí)： l=47mm l2=2 (2.2) 半精銑 1）、選擇刀具： 根據(jù)《工藝手冊(cè)》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質(zhì)合金端銑刀，銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數(shù)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(nèi)切完，則：a p= 1 mm 3）、確定每齒進(jìn)給量fz: 由《切削手冊(cè)》表3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時(shí)，選擇每齒進(jìn)給量fz=0.14～0.24mm/z，半精銑取較小的值。現(xiàn)?。? fz=0.14mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具耐用度： 根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.5mm，現(xiàn)取1.2mm，根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。 5）、確定切削速度Vc： 根據(jù)《切削手冊(cè)》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(jù)X51型立銑床說(shuō)明書(shū)（表4.2-35） nc=380 r/min V?c=400 mm/min (橫向) 實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量： 6）、計(jì)算基本工時(shí)： l=40 mm l2 =2 所以本工序的基本時(shí)間為： T=t1+t2=0.14+0.12=0.26min 5、2工序Ⅱ鉆——擴(kuò)孔Φ22mm (1)、加工條件 工件材料：HT200正火，бb=220MPa，190～220HBS 加工要求：鉆擴(kuò)孔Φ22mm 機(jī)床選擇：選用立式鉆床Z525（見(jiàn)《工藝手冊(cè)》表4.2-14） (2)、確定切削用量及基本工時(shí) (2.1) 鉆孔φ22mm 選擇φ20mm高速鋼錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆（見(jiàn)《工藝手冊(cè)》P84） d=20 L=238mm L1=140mm f機(jī)=0.48mm/r (見(jiàn)《切削手冊(cè)》表2.7和《工藝手冊(cè)》表4.2-16) Vc查=13m/min （見(jiàn)《切削手冊(cè)》表2.15） 按機(jī)床選取n機(jī)=195r/min（按《工藝手冊(cè)》表4.2-15） 所以實(shí)際切削速度： 基本工時(shí)： l=80mm ) l2=(1～4)mm(取4mm) 按《工藝手冊(cè)》表6.2-5公式計(jì)算 (2.2) 擴(kuò)花鍵底孔φ220+0.28mm 選擇φ22高速鋼錐柄擴(kuò)孔鉆（見(jiàn)《工藝手冊(cè)》表3.18） 根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.10規(guī)定，查得擴(kuò)孔鉆擴(kuò)φ22孔時(shí)的進(jìn)給量f=0.7～0.8，并根據(jù)機(jī)床選取《工藝手冊(cè)》表4.2-16， f機(jī)=0.81mm/r 擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)的切削速度，根據(jù)有關(guān)資料確定為： 其中Vc鉆為用鉆頭同樣尺寸實(shí)心孔時(shí)的切削速度，現(xiàn)由《切削手冊(cè)》表2.13查得Vc鉆=14m/min，故有： 按機(jī)床選取n機(jī)=97r/min（按《工藝手冊(cè)》表4.2-15） 所以實(shí)際切削速度： 基本工時(shí)： l=80mm l2=(2～4)mm (取3mm) 按《工藝手冊(cè)》表6.2-5公式計(jì)算 本工序點(diǎn)加工基本工時(shí)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(shí)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(zhǎng)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(jī)床選擇：選擇X51立式銑床，用端銑刀粗銑。 機(jī)床功率：4.5kw (2)、確定切削用量及基本工時(shí) (2.1) 粗銑 1）、選擇刀具： 根據(jù)《工藝手冊(cè)》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質(zhì)合金端銑刀，銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數(shù)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(nèi)切完，則： a p = 4.5 mm 3）、確定每齒進(jìn)給量fz: 由《切削手冊(cè)》表3.5，在X51銑床功率為4.5kw，用硬質(zhì)合金銑刀加工時(shí)，選擇每齒進(jìn)給量fz=0.14～0.24mm/z，現(xiàn)取： fz=0.18mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具耐用度： 根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.2mm，現(xiàn)取1.0mm，根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。 5）、確定切削速度Vc： 根據(jù)《切削手冊(cè)》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(jù)X51型立銑床說(shuō)明書(shū)（表4.2-35） nc=255 r/min V?c=400 mm/min (橫向) 實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量： 6）、計(jì)算基本工時(shí)： l=40mm l2=2 (2.2) 半精銑 1）、選擇刀具： 根據(jù)《工藝手冊(cè)》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質(zhì)合金端銑刀，銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數(shù)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(nèi)切完，則：a p= 1 mm 3）、確定每齒進(jìn)給量fz: 由《切削手冊(cè)》表3.5，在X51銑床功率為4.5kw，用硬質(zhì)合金銑刀加工時(shí)，選擇每齒進(jìn)給量fz=0.14～0.24mm/z，現(xiàn)?。? fz=0.14mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具耐用度： 根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.5mm，現(xiàn)取1.2mm，根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。 5）、確定切削速度Vc： 根據(jù)《切削手冊(cè)》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(jù)X51型立銑床說(shuō)明書(shū)（表4.2-35） nc=380 r/min V?c=400 mm/min (橫向) 實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量： 6）、計(jì)算基本工時(shí)： 5、4 工序Ⅳ槽8mm的銑削用量及基本時(shí)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(shí)單邊加工余量為Z=3.5mm 機(jī)床選擇：選擇X51立式銑床，使用專用銑床夾具 機(jī)床功率：4.5kw (2)、確定切削用量及基本工時(shí) (2.1) 粗銑 1）、選擇刀具： 根據(jù)《工藝手冊(cè)》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(jìn)給量fz: 根據(jù)《現(xiàn)代工藝方法》表1.2-10，在X51銑床功率為4.5kw（參看《工藝手冊(cè)》表4.2-35），工藝系統(tǒng)剛性為中等，用高速鋼槽銑刀加工時(shí)，選擇每齒進(jìn)給量fz=0.13mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具耐用度： 根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，槽銑刀后刀面最大磨損量為0.2mm，根據(jù)《切削手冊(cè)》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(jù)《切削手冊(cè)》表3.14直接查出 Vc=14（m/min） n=279r/min V?=96mm/min 6）、計(jì)算基本工時(shí)： 由于粗銑的余量比較大，分兩次走刀完成，所以基本工時(shí)為： 其中fmz——工作臺(tái)的水平進(jìn)給量mm/min fmc——工作臺(tái)的垂直進(jìn)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(zhǎng)度，l=40 h為垂直下刀的深度（長(zhǎng)度） 因?yàn)樵诖思庸ぶ校谝坏肚邢魃疃葹?mm，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(shí)，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(shù)為4，每齒的進(jìn)給量為fz=0.07mm/z，所以由《切削手冊(cè)》表3.14查得Vc=16m/min n=318 V?=57mm/min fmz=fzZn=0.074318=89.04mm/min 本工序點(diǎn)加工基本工時(shí)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(shí)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(jù)《工藝手冊(cè)》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(jìn)給量fz: 根據(jù)《現(xiàn)代工藝方法》表1.2-10，在X51銑床功率為4.5kw（參看《工藝手冊(cè)》表4.2-35），工藝系統(tǒng)剛性為中等，用高速鋼槽銑刀加工時(shí)，選擇每齒進(jìn)給量fz=0.13mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具耐用度： 根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，槽銑刀后刀面最大磨損量為0.2mm，根據(jù)《切削手冊(cè)》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(jù)《切削手冊(cè)》表3.14直接查出 Vc=14（m/min） n=279r/min V?=96mm/min 6）、計(jì)算基本工時(shí)： 由于粗銑的余量比較小，分一次走刀完成，所以基本工時(shí)為： 其中fmz——工作臺(tái)的水平進(jìn)給量mm/min fmc——工作臺(tái)的垂直進(jìn)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(zhǎng)度 h為垂直下刀的深度（長(zhǎng)度） 因?yàn)樵诖思庸ぶ校谝坏肚邢魃疃葹?3mm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(chǔ)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(jù)《工藝手冊(cè)》表3.1-33，選擇φ16的立銑刀，齒數(shù)為4。 2）確定每齒進(jìn)給量fz: 根據(jù)《現(xiàn)代工藝方法》表1.2-10，在X51銑床功率為4.5kw（參看《工藝手冊(cè)》表4.2-35），工藝系統(tǒng)剛性為中等，用高速鋼立銑刀加工時(shí)，選擇每齒進(jìn)給量fz=0.10mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具耐用度： 根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，立銑刀后刀面最大磨損量為0.6mm，根據(jù)《切削手冊(cè)》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(jù)《切削手冊(cè)》表3.14直接查出 Vc=15（m/min） n=299r/min V?=76mm/min 6）、計(jì)算基本工時(shí)： fmz=fzZn=0.14299=119.6mm/min 本工序點(diǎn)加工基本工時(shí)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(shí)間的確定 1）、選擇刀具 根據(jù)加工經(jīng)驗(yàn)，制造加工一把150直柄錐面锪鉆，鉆刀直徑d0=40mm，鉆刀齒數(shù)Z=3。 2）、確定锪鉆深度a p： 余量不大，故一次走刀內(nèi)切完，則：a p = 1.93 mm 3）、確定每齒進(jìn)給量fz: 由《工藝手冊(cè)》表4.2-14，在Z525立式鉆床功率為2.8kw，加工時(shí)，鉆床進(jìn)給量fz=0.10～0.81mm/r，現(xiàn)取： fz=0.22mm/r 4）、選擇鉆刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具耐用度： 根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.12，锪鉆刀刀齒后刀面最大磨損量為0.8～1.2mm，現(xiàn)取1.0mm，根據(jù)《切削手冊(cè)》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(shù)： d=40mm L=150mm L1=35mm f機(jī)=0.81mm/r （由《切削手冊(cè)》表2.7和《工藝手冊(cè)》表4.2-16） =12m/min (見(jiàn)《切削手冊(cè)》表2.15) ∴ 按《工藝手冊(cè)》表4.14取n機(jī)=97r/min 所以實(shí)際切削速度： 6）、計(jì)算基本工時(shí)： 按《工藝手冊(cè)》表6.2-5锪倒角的計(jì)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(shí)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(shù)為6，花鍵孔外徑為25mm，內(nèi)徑為22mm，鍵寬為6mm，拉削長(zhǎng)度大于80mm，拉刀總長(zhǎng)760mm。 根據(jù)有關(guān)手冊(cè)，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(shí)： （見(jiàn)《工藝手冊(cè)》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(zhǎng)度，80mm η —— 考慮校準(zhǔn)部分的長(zhǎng)度系數(shù)，取1.2 k —— 考慮機(jī)床返回行程系數(shù)，取1.4 V —— 拉削速度（m/min） fz —— 拉刀單面齒升 Z —— 拉刀同時(shí)齒數(shù)，Z=l/p l —— 工件拉削表面長(zhǎng)度（mm） p —— 拉刀齒距 p=1.5l－1/2=1.580－1/2=13.5mm ∴拉刀同時(shí)工作齒Z= l/p=80/13.5≈6 ∴t=3801.21.4/(10003.60.066)=0.31（min） 五、夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)成本，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 按指導(dǎo)老師的布置，設(shè)計(jì)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(zhì)合金端銑刀，對(duì)工件28mm40mm端面D及 槽進(jìn)行加工。 1、問(wèn)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(shí)，應(yīng)該考慮其精度要求，同時(shí)也要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 2、夾具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算： ⑴、定位基準(zhǔn)的選擇： 由零件圖可知，28mm40mm端面D和 槽應(yīng)對(duì)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(yīng)該選擇以花鍵底孔定位的定心夾具。但這種定心夾具在結(jié)構(gòu)上將過(guò)于復(fù)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(jì)算： 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀 (見(jiàn)《切削手冊(cè)》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(shí)≈182.7(N) 垂直分力：FV=0.3F實(shí)≈49.8(N) 在計(jì)算切削力時(shí)，必須安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù): 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(shí)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(shù)，U1=U2=0.025 螺母選用M16X1.5細(xì)牙三角螺紋，產(chǎn)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(shí)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(yīng)力為： 158Mpa 彎曲應(yīng)力=M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4X32X0.028/[3.14X(0.022)2] =2.67<< 許用彎曲應(yīng)力158Mpa (3)定位誤差分析 由于槽的軸向尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無(wú)基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無(wú)極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無(wú)基準(zhǔn)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(nèi)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(xiàn)規(guī)定為與零件內(nèi)孔有公差相同，就是Ф2200.28mm。因?yàn)閵A緊與原定位達(dá)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明： 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)率。為此，在螺母夾緊時(shí)采用開(kāi)口墊圈，以便裝卸，夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有正確的安裝位置，以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺(jué)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(lái)進(jìn)行定心加緊。夾具體底面上的一對(duì)定位鍵與銑床工作臺(tái)的T型槽相連接，保證夾具與銑床縱向進(jìn)給方向相平行的位置，使夾具在機(jī)床工作臺(tái)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(tái)上，夾具體兩端設(shè)置供T型螺栓穿過(guò)夾具用的兩個(gè)U型耳座。 夾具上裝有對(duì)刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對(duì)刀（與塞尺配合使用）；同時(shí)，夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)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(jiàn)附圖3附圖4。 主要參考文獻(xiàn) 1．段明揚(yáng)主編.現(xiàn)代機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教程.桂林:廣西師范大學(xué)出版社,2007 2．段明揚(yáng)主編.現(xiàn)代制造工藝設(shè)計(jì)方法.桂林:廣西師范大學(xué)出版社,2007 3. 李益民主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003 4. 艾 興等編.切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002 5. 東北重型機(jī)械學(xué)院等編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).上海:上?？萍汲霭嫔?1990 6．華楚生主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）.重慶:重慶大學(xué)出版社,2003 7．互換性及測(cè)量技術(shù)(東南大學(xué)出版社 2000) 8．朱冬梅等編.畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖.北京:高等大學(xué)出版社,2000