X5020B立式升降臺銑床拔叉殼體工藝規(guī)程制訂,x5020b,立式,升降臺,銑床,殼體,工藝,規(guī)程,制訂,制定 湖南科技大學機電工程學院畢業(yè)設計 加工工藝規(guī)程制訂及其工序?qū)Ｓ脢A具的設計 X5020B立式升降臺銑床撥叉殼體 摘 要：本次設計拋開以往的設計思想，濃縮了一個新方案。通過對X5020B立式升降臺銑床撥叉殼體 兩種加工工藝路線的比較分析，選定前者。該方案是以三個面作為基準，實現(xiàn)基準統(tǒng)一原則，簡化了隨行 夾具的設計，從而在保證所要求的質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率指標的前提下降低了生產(chǎn)成本。而且專用夾具的 設計嚴格按照先收集和研究有關資料，再確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，然后繪制夾具總圖，最后確定并標注 有關尺寸及技術條件的步驟進行，充分體現(xiàn)了提高勞動生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量、降低勞動強度的原則， 論文中將以詳細的計算和說明證明這一說法。 關鍵詞：撥叉殼體；加工工藝；夾具 Abstract：This design gets rid of the traditional thoughts, and tries a new method. Through design techinics regulations for machining of the X5020B vertical lift platform mill machine .There are two schemes to select. At last ,we choose the former after analyzing the structure and the efficiency of the part. In this scheme, we can get to the fiducial unity and simplify special clamp designing base on three planes，so that cut down the product cost with making sure the demand of the quality and labor productivity. Also, according to getting together and studying much datum, I design the special clamp for two holes .Firstly, decide the scheme for the structure of clamp ;Secondly, draw the collectivity drawing, At last, label the joint dimensions., which enhances the work productivity, and makes certain the product quality, and reduce the labor intensity .In the paper, we layout the detailed calculate and explation. Keywords：extract fork shell；techinics regulations；clamp 第36頁 共36頁 目 錄 摘要 前言 １　畢業(yè)設計任務書----------------------------------------------------------------------------------4 ２　零件的結(jié)構(gòu)功用分析----------------------------------------------------------------------------4 ３　材料及毛坯種類的選用-------------------------------------------------------------------------5 ４　基面的選擇----------------------------------------------------------------------------------------7 ５　工藝路線的制訂----------------------------------------------------------------------------------8 ６　確定機械加工余量、工序尺寸及公差-------------------------------------------------------10 ７　確定切削用量、工時定額及切削力和切削功率-------------------------------------------21 ８　專用夾具設計 ８.１　X5020B工件技術分析-----------------------------------------------------------------22 ８.２　工序內(nèi)容總體方案的擬定-------------------------------------------------------------24 ８.３　定位方案的擬定-------------------------------------------------------------------------25 ８.４　夾緊力的計算和夾緊結(jié)構(gòu)-------------------------------------------------------------27 ８.５　定位誤差分析及夾具精度分析-------------------------------------------------------29 ８.６　鏜模裝配總圖的繪制-------------------------------------------------------------------30 ８.７　零件圖的繪制----------------------------------------------------------------------------31 ８.８　部分典型結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)-------------------------------------------------------------------32 ９　 結(jié)論 １０　致謝 １１　參考文獻 １２　注釋 １３　附錄 前 言 畢業(yè)設計是學生在學校完成了大學四年的全部課程，并在進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的一個教學環(huán)節(jié)，也是學生在校學習階段的最后一個重要的教學環(huán)節(jié)，是完成工程師基本訓練的一個必不可少的過程。通過畢業(yè)設計培養(yǎng)學生綜合運用所學知識獨立解決本專業(yè)一般工程技術問題的能力，樹立正確的設計思想和工作作風。 畢業(yè)設計是在畢業(yè)實習的基礎上進行的，根據(jù)自己的設計課題，在畢業(yè)實習期間認真調(diào)查研究、搜索資料。本次設計涉及到機床、工藝、工裝、夾具等機制專業(yè)的大部分專業(yè)知識，是一次全面、系統(tǒng)地檢驗自己在大學期間對專業(yè)知識的掌握情況。在整個設計過程中做到嚴謹、認真、一絲不茍的精神，盡量使自己的設計達到要求的較高水平。通過獨立地查找資料、分析計算完成方案設計，繪制圖紙和編寫技術文件等，使自己對機制專業(yè)有了更深刻的認識。 本說明書是設計X5020B立式升降臺銑床撥叉殼體加工工藝規(guī)程及裝備之用，是工作者在進行大量生產(chǎn)實習的基礎上，再和現(xiàn)場了解相結(jié)合，選用“機械制造工藝學”和“機床夾具設計”編寫而成。 本書系統(tǒng)地介紹了X5020B立式升降臺銑床撥叉殼體加工工藝過程以及其工藝裝備的選用、零件的功用及結(jié)構(gòu)分析、加工余量、工序尺寸、公差、確定工時、切削余量、速度的計算選用、工件加工夾具的設計等，是一份較為全面的設計說明書。 本次設計為期一個多月，承蒙學校領導和老師的關心和支持，特別是范志明老師的悉心指導，在此特表謝意！由于編者水平有限、經(jīng)驗不足，再加成稿倉促，本書有許多不足之處，懇請老師指正。 編者：周建林 2006年5月12日 1 畢業(yè)設計任務 題目：X5020B立式升降臺銑床撥叉殼體的機械加工工藝規(guī)程制訂及其工序?qū)Ｓ脢A具的設計 1.1 原始資料： 生產(chǎn)資料 5000件/年； 1.1.2 生產(chǎn)類型 中批量生產(chǎn)； 1.1.3 車間制度 兩班制。 1.2 設計內(nèi)容： 1.2.1 零件圖 1張； 1.2.2 毛坯圖 1張； 1.2.3 機械加工工藝過程卡 1套； 1.2.4 機械加工工藝卡 1套； 1.2.5 夾具體裝配圖 1張； 1.2.6 夾具體零件圖 1張； 1.2.7 工藝加工面編號簡圖 　　 1張； 1.2.8 設計說明書 　　 1份。 2 零件的結(jié)構(gòu)功用分析 2.1 零件的作用和材料 該撥叉殼體是X5020B立式升降臺銑床的一個重要基礎零件，它位于傳動軸的端部，主要作用是： 一是傳遞扭矩，使機床獲得動力；二是此零件可以調(diào)整傳動軸的長短及位置。 在綜合考慮撥叉殼體的工作條件和功能后，決定選擇的材料是HT150，該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性以及減振性，鑄造性能也較好，可用于制造需承受較大應力，需耐磨的零件。 2.2 零件的工藝分析 2.2.1 由零件圖（圖1）可知，該零件上的主要加工面為①、②、③、④、⑤面，其中為了定位夾緊需加工的平面是①、②、③面，①面的表面粗造度為1.6μm，其直接影響撥叉殼體與機體的接觸精度，②、③、④、⑤面的表面粗造度為6.3μm； 2.2.2 由零件圖（圖1）可知，該零件上的主要加工孔為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ孔，其中Ⅰ、Ⅱ孔的尺寸精度、同軸度,以及②面與④、⑤面的垂直度，影響著機床的裝配精度，因此這些面和孔的加工精度要求較高，需精加工，其中用于定位夾緊的孔為Ⅴ孔。這些孔的表面粗糙度要求分別為：Ⅰ、Ⅱ孔為1.6μm，Ⅲ、Ⅳ孔為3.2μm，Ⅴ孔為1.6μm；另外，各長軸線的同軸度及軸線之間的平行度對機體的安裝精度以及運動精度影響較大，加工精度要求也較高。 2.2.3 尺寸要求：Ⅳ孔與②平面的平行度為0.05，6—M5—6H深15孔的同軸度為0.5（配作加工），Ⅲ孔相對Ⅱ孔的對稱度為0.2，Ⅰ、Ⅱ孔的圓柱度為φ0.04。 2.2.4 面和孔的編號如下圖所示： 圖 1 ３ 毛坯種類的選擇 3.1 在制定零件機械加工工藝規(guī)程之前，還要對零件加工前的毛坯種類及其不同的制造方法進行選擇。由于零件機械加工工藝的工序數(shù)量、材料消耗、加工勞動量等都在很大程度上與毛坯的選擇有關，故合理地選擇毛坯具有重大的技術經(jīng)濟意義。 3.1.1 常用的毛坯種類有：鑄件、鍛件、型材、焊接件、沖壓件等，而相同種類的毛坯又可能有不同的制造方法。如鑄件有砂型鑄造、離心鑄造、壓力鑄造和精密鑄造等，鍛件有自由鍛、模鍛、精密鍛造等。因此，影響毛坯選擇的因素很多，必須全面考慮后確定。例如，選擇毛坯的種類及制造方法時，總希望毛坯的形狀和尺寸盡量與成品零件接近，從而減小加工余量，提高材料利用率，減少機械加工勞動量和降低機械加工費用。但這樣往往使毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本，可能導致零件生產(chǎn)總成本的增加。反之，若適當降低毛坯的精度要求，雖增加了機械加工的成本，但可能使零件生產(chǎn)的總成本降低。 3.2 選擇毛坯應考慮生產(chǎn)規(guī)模的大小，它在很大程度上決定采用某種毛坯制造方法的經(jīng)濟性。如生產(chǎn)規(guī)模較大，便可采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方法，這樣，雖然一次投資較高，但均分到每個毛坯上的成本就較少。而且，由于精度較高的毛坯制造方法的生產(chǎn)率一般也較高，既節(jié)約原材料又可明顯減少機械加工勞動量，再者，毛坯精度還可以簡化工藝和工藝裝備，降低產(chǎn)品的總成品。 3.3 選擇毛坯應考慮工件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小。例如，形狀復雜和薄壁的毛坯，一般不能采用金屬型鑄造；尺寸較大的毛坯，往往不能采用模鍛、壓鑄和精鑄。再如，某些外形較特殊的小零件，由于機械加工很困難，則往往采用較精密的毛坯制造方法，如壓鑄、熔模鑄造等，以最大限度地減少機械加工量。 選擇毛坯應考慮零件的機械性能的要求。相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其機械性能往往不同。例如，金屬型澆鑄的毛坯，其強度高于用砂型澆鑄的毛坯，離心澆鑄和壓力澆鑄的毛坯，其強度又高于金屬型澆鑄的毛坯。強度要求高的零件多采用鍛件，有時也可采用球墨鑄鐵件。 3.4　選擇毛坯，應從本廠的現(xiàn)有設備和技術水平出發(fā)考慮可能性和經(jīng)濟性。例如，我國生產(chǎn)的第一臺12000噸水壓機的大立柱，整鍛困難，就采用焊接結(jié)構(gòu)；72500千瓦水輪機的大軸，采用了鑄焊結(jié)構(gòu)。中間軸筒用鋼板滾壓焊成，大法蘭用鑄鋼件，然后將它們焊成一體。 3.5 選擇毛坯還應考慮利用新工藝、新技術和新材料的可能性，如精鑄、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金和工程塑料等。應用這些毛坯制造方法后，可大大減少機械加工量，有時甚至可不再進行機械加工，其經(jīng)濟效果非常顯著。 3.6 根據(jù)零件的材料可確定毛坯材料為HT150，其生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型。該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性及減振性，適用于承受較大壓力，是要求耐磨的零件。又由于Ⅰ、Ⅱ孔均需鑄出，故應安放型芯，此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。上述造型方法是從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮的。公差等級取8級。 3.7 毛坯如下圖所示： 圖 2 4 基準的選擇 4.1 基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面。在機器零件的設計和加工過程中，按不同要求選擇哪些點、線面作為基準，是直接影響零件加工工藝性和各表面間尺寸、位置精度的主要因素之一。根據(jù)作用不同，基準可分為設計基準和工藝基準兩大類。設計基準是零件設計圖樣上所采用的基準，工藝基準是零件在工藝過程中所采用的基準，其中包括工序基準、定位基準、測量基準和裝配基準，基準的選擇是工藝規(guī)程設計的重要工作之一，基面選擇正確合理，可使加工質(zhì)量得到保證，提高生產(chǎn)率。 4.1.1 作為撥叉殼體零件，其主要的加工表面是平面及其孔系。一般情況下，平面的加工精度要比孔系的加工精度容易保證，因此，在加工該零件工程中考慮的問題是如何實現(xiàn)孔的加工精度，如何處理孔和平面之間的相互關系。 4.2 粗基準的選用應滿足以下要求： 1）保證各主要孔的加工余量均勻 2）保證撥叉殼體與機體有一定的間隙 因此，我們選用②面及主要孔Ⅲ、V孔為主要基準限制工件的六個自由度； 4.3 精基準的選用： 4.3.1 為了保證機體孔與孔、面與面之間的位置精度，精基準盡量采用能保證機體在整個加工過程中采用的基準統(tǒng)一，由圖可知，應采用以①面為精基準。 ５ 工藝路線的制定 5.1 制訂工藝路線的原始資料主要是產(chǎn)品圖紙、生產(chǎn)綱領、現(xiàn)場加工設備、生產(chǎn)條件等，有了這些原始資料并由生產(chǎn)綱領確定了生產(chǎn)類型和生產(chǎn)組織形式之后，在對零件的工藝路線進行分析的基礎上，即可著手工藝路線的制訂。 5.2 制定工藝路線的出發(fā)點應當是零件的幾何形狀、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(chǎn)綱領已確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配用專用夾具，并兼顧提高生產(chǎn)率，降低成本。 5.3 工藝路線方案之一 該工藝路線一共分為16個工序，其具體的過程如下所示： 工序 1 畫線 工序 2 銑 1）找正夾緊； 2）銑②面，表面粗糙度為Ra6.3μm 工序 3 銑 1）找正夾緊 2）銑③面，表面粗糙度為Ra6.3μm 工序 4 銑 1）找正夾緊； 2）粗銑①④⑤面； 3）精銑①面，表面粗糙度為Ra1.6μm 工序 5 畫線 工序 6 鉆φ30H7孔 1）找正夾緊 2）鉆鉸φ30H7孔， 3）鉆φ30H7→φ28，擴孔φ29.7，鉸φ30H7孔 工序 7 鉆 1）　以①③面定位夾緊 2）　鉆擴鉸Ⅳ孔（加工前孔口刮平） ①φ16H9→φ14→φ15.6， ②φ25H9→φ23→φ24.6 ③鉸φ16H9和φ25H9兩孔 ④們的粗糙度都為Ra3.2μm 工序 8 鉆擴鉸Ⅲ孔φ25H7φ32 1）鉆擴鉸Ⅲ孔（加工前孔口刮平） 2）鉆φ25H7→φ20→φ23， 3）擴φ25H7→φ24.6， 4）擴φ32孔，鉸φ25H7孔，工作臺旋轉(zhuǎn)90° 工序9 鉆擴鉸Ⅱ孔φ30H7 1）鉆擴鉸Ⅱ孔φ30H7、φ25H7和φ28H7，粗糙度都為Ra1.6μm 2）鉆擴鉸Ⅰ孔φ20H7，粗糙度為Ra1.6μm。 3）要求： ①Ⅰ軸同軸度為φ0.04； ②Ⅱ軸同軸度為φ0.04； ③Ⅱ孔與①面平行度為0.2； ④Ⅱ孔與Ⅲ孔的對稱度0.2； ⑤Ⅳ與①面平行度為0.05。 工序10 劃線 工序11 1）鉆鉸φ4H8孔，精糙度為Ra1.6μm 2）鉆6→φ9 3）锪φ14X8凹坑 4）鉆3—M8底孔φ6.7 5）攻絲M8—6H 6）鉆2→φ6錐銷底孔φ5.8 7）鉸φ6 工序12 鉆與Ⅲ孔垂直相交的M8底孔φ6.7 2．攻螺紋孔M8—6H 工序13 鉆與Ⅱ孔垂直相交的M8底孔φ6.7 2．攻螺紋孔M8—6H 工序14 鉆③上面的孔1．鉆4—M5底孔φ5 2．攻螺紋孔M5—6H 工序15 上油漆 工序16 檢查 工藝路線方案之二： 工序 1 畫線 工序 2 銑②面，表面粗糙度為Ra6.3μm 工序 3 銑③面，表面粗糙度為Ra6.3μm 工序 4 銑①④⑤面；精銑①面，表面粗糙度為Ra1.6μm 工序5 1）鉆鉸φ4H8孔，精糙度為Ra1.6μm 2）鉆6→φ9，φ14X8凹坑 3）鉆3—M8底孔φ6.7 4）鉆2→φ6錐銷底孔φ5.8 5）鉆與Ⅱ孔垂直相交的M8底孔φ6.7 6）鉆4—M5底孔φ5 工序 6 畫線 工序 7 鉆擴鉸φ30H7孔 工序 8 1）鉆擴鉸Ⅳ孔：鉆φ16H9→φ14→φ15.6，鉆φ25H7→φ20→φ23→φ24.6，它們的粗糙度都為Ra1.6μm； 2）鉆擴鉸Ⅲ孔加工：鉆φ25H7→φ20→φ25，擴φ25H7→φ24.6，鉸φ25H7成； 3） 鉆擴鉸Ⅱ孔：鉆φ25H7→φ20→φ23→φ24.6，鉆φ28H7→φ22→φ24→φ26，鉸φ25H7孔，擴孔→φ27.7，鉸φ28H7孔，它們的粗糙度都為Ra1.6μm。 工序9 劃線 工序10 鉆、攻螺紋孔M8—6H、M5—6H； 工序11 孔1．鉆4—M5底孔φ5 2．攻螺紋孔M5—6H 工序12 上油漆 工序13 檢查 5.4 工藝方案的比較與分析 當用于加工同一內(nèi)容的幾種工藝方案均能保證所要求的質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率指標時，一般可通過經(jīng)濟評比加以選擇；經(jīng)濟分析就是比較不同方案的生產(chǎn)成本多少。生產(chǎn)成本最少的方案才是最經(jīng)濟的方案。生產(chǎn)成本是制造一個零件或一臺產(chǎn)品所必需的一切費用的總和。在分析工藝方案的優(yōu)劣時，只需分析與工藝過程直接相關的生產(chǎn)費用，這部分生產(chǎn)費用就是工藝成本。工藝成本又可分為可變費用和不變費用兩大類。 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一將主要面先進行加工，然后以這三個面作定位基準加工其它的孔；方案二是將加工過程分為兩個階段進行，先以流水生產(chǎn)加工各個面，然后以一面兩孔進行定位加工其它各孔。 以上兩個方案可以看出：方案一是以三個面作為基準，實現(xiàn)基準統(tǒng)一原則，簡化了隨行夾具的設計，從而保證所要求的質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率指標時降低了生產(chǎn)成本；方案二是以一面兩孔定位，進行流水生產(chǎn)，這適用于大批生產(chǎn)，作為該方案不適用于本工件的加工（中小批生產(chǎn)），不利于夾具的設計和裝配，從而增加了生產(chǎn)成本。 故采用方案一較為合理。 ６ 確定機械加工余量，工序尺寸及公差 零件在機械加工工藝過程中，各個加工表面本身的尺寸及各個加工表面相互之間的距離尺寸和位置關系，在每一道工序中是不相同的，它們隨著工藝過程的進行而不斷改變，一直到工藝過程結(jié)束,達到圖紙上所規(guī)定的要求。在工藝過程中，某工序加工應達到的尺寸稱為工序尺寸。工序尺寸的正確確定不僅和零件圖上的設計有關系，還與各工序的工序余量有關系。 6.1 加工余量的確定 6.1.1 加工余量的概念，加工余量是指在加工過程中，從被加工表面上切除的金屬層厚度。加工余量分工序余量和加工總余量（毛坯余量）二種。相鄰兩工序的工序尺寸之差稱為工序余量。毛坯尺寸與零件圖的設計尺寸之差稱為加工總余量（毛坯余量），其值等于各工序的工序余量總合。 6.2 由于加工表面的形狀不同，加工余量又可分為單邊余量和雙邊余量兩種。如平面加工，加工余量為單邊余量，即實際切除的金屬層厚度。又如軸和孔的回轉(zhuǎn)面加工，加工余量為雙邊余量，實際切除的金屬曾厚度為工序余量的一半。因各工序尺寸都有公差，故實際切除的金屬層厚度大小不等，就產(chǎn)生了工序余量的最大值和最小值。在工藝過程中，用極值法還是用調(diào)整法計算工序余量的最大值和最小值，它們的概念是不同的。極值法是按試切加工原理計算，調(diào)整法是按加工過程中誤差復映的原理來計算。為了便于加工和計算，工序尺寸一般按“入體原則”標注極限偏差。對于外表面的工序尺寸取上偏差為零，而對于內(nèi)表面的工序尺寸取下偏差為零，平面和回轉(zhuǎn)面加工時的工序余量、工序余量和工序尺寸的關系見《7》書圖3-13、圖3-14。 6.3 加工余量的確定方法 加工余量的大小，對零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率以及經(jīng)濟性均有較大的影響。余量過大將增加金屬材料、動力、刀具和勞動量的消耗，并使切削力增大而引起工件的變形較大，反之，余量過小則不能保證零件的加工質(zhì)量。確定加工余量的基本原則是在保證加工質(zhì)量的前提下盡量減少加工余量。目前，工廠中確定加工余量的方法一般有兩種，一是靠經(jīng)驗確定，但這種方法不夠準確，為了保證不出廢品，余量總是偏大，多用于單件小批生產(chǎn)。另一種是查閱有關加工余量的手冊來確定，這種方法應用比較廣泛。比較合理的方法是加工余量的分析計算法。這種方法是在了解和分析影響加工余量基本因素的基礎上，加以綜合計算來確定余量的大小。 6.4工序尺寸的確定 6.4.1工序尺寸及工藝尺寸鏈。在零件的機械加工工藝過程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不斷變化，其中一些工序尺寸在零件圖上往往不標出或不存在，需要在制定工藝過程時予以確定。而這些不斷變化的工序尺寸之間又存在著一定的聯(lián)系，需要用工藝尺寸鏈原理去分析它們的內(nèi)在聯(lián)系，掌握它們的變化規(guī)律，正確地計算出各工序的工序尺寸。 6.4.2工藝尺寸鏈及其組成環(huán)、封閉環(huán)的確定。工藝尺寸是根據(jù)加工的需要，在工藝附圖或工藝規(guī)程中所給出的尺寸。尺寸鏈是相互聯(lián)系且按一定順序排列的封閉尺寸組。由此可知工藝尺寸鏈是在零件加工過程中的各有關工藝尺寸所組成的尺寸組。把列入工藝尺寸鏈中的每一個工藝尺寸稱為環(huán)。在零件加工過程中最后形成的一環(huán)（必有這樣一個工藝尺寸，并且也僅有這樣一個工藝尺寸）稱為封閉環(huán)。那么在工藝尺寸鏈中對封閉環(huán)有影響的全部環(huán)稱為組成環(huán)。組成環(huán)分二類，一類叫增環(huán)，另一類叫減環(huán)。增環(huán)是本身的變動引起封閉環(huán)同向變動，即該環(huán)增大時封閉環(huán)減小或該環(huán)減小時封閉環(huán)增大。有時兩個或兩個以上的尺寸鏈通過一個公共環(huán)聯(lián)系在一起，這種尺寸鏈稱為相關尺寸鏈，這時應注意：其中的公共環(huán)在某一尺寸鏈中做封閉環(huán)，那么在與其相關的另一尺寸鏈必為組成環(huán)。 6.5 工序尺寸的計算 根據(jù)工件最大外形尺寸172mm，造型方案為木模機器造型，按《1》書中表12-3，選取鑄件精度為6級 6.5.1 最大外形輪廓為172mm，長度偏差△L=±1.2 mm， 查《2》P162表2-68 6.5.2 =±1.4 mm；鑄件單面加工余量（不大于） 3.0 mm; 查《2》P173表2-70 　 △L——不加工表面間的直線尺寸； Lm——不加工表面到加工表面間的直線尺寸。 查得鑄件的機械加工余量： 查《2》P172-173 6.5.3 查得鑄件的機械加工余量公式： ， Amax——鑄件的最大尺寸（mm）， A——加工表面的基本尺寸 查頂面C=0.75，底面及側(cè)面C=0.55 查《2》P173表2-69 6.5.4 以①面為頂面，以②面為底面，①面與②面的距離為64mm，則有： ①面的加工余量： =3.91 =4mm， ②面的加工余量： =2.865 =3 mm 查得公稱尺寸偏差為±1 mm 查《1》P1013表12-4 6.5.5 第③面為側(cè)面，其加工余量： =3.3275 mm， 取e=3 mm 查書得公稱尺寸偏差為±1.5 mm 查《1》P1013表12-4 6.5.6 計算④、⑤面的加工余量： =2.375 mm, 取=2 mm ，=2 mm； 查得尺寸偏差為±0.5 mm 查《1》P1013表14-4 7 確定切削用量、工時定額及切削力和切削功率 7.1 切削用量是指切削速度（cutting speed）、進給量（feed）和背吃刀量（back engagement of the cutting edge）三者的總稱，又稱為切削三要素。 7.1.1 切削速度是切削刃（cutting edge）上選定點相對于工件主運動的瞬時速度，單位為m/s或m/min。當主運動為旋轉(zhuǎn)時，切削速度可用公式計算，式中d為切削刃上選定點處工件或刀具的直徑，單位為mm，為工件或刀具的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；當主運動為直線往復運動時，其平均切削速度可用公式計算，式中L為行程長度，單位mm，為沖程次數(shù)，單位str/min。 7.1.2 進給量f是指刀具在進給運動方向（direction of feed motion）上相對于工件的位移量。例如車削外圓時的進給量f是工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，車刀相對于工件在進給運動方向上的位移量。車、鉆、鏜和銑削時，單位為mm/r；刨、插和拉削時，單位為mm/str；對于銑削和磨削，進給量（mm/z）可以不止一個。背吃刀量切削深度（depth of out）一般指工件已加工表面和待加工表面之間的垂直距離，單位為mm。 7.1.3 車削外圓時，背吃刀量可按公式，式中 為待加工表面直徑，mm；為已加工表面直徑，mm。由于篇幅的關系，在這里主要詳細說明一下切削速度 7.2 工時定額是在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所消耗的時間稱為工時定額。合理的工時定額能促進工人的生產(chǎn)技能和技術熟練程度的不斷提高，調(diào)動工人的積極性，從而不斷促進生產(chǎn)向前發(fā)展和不斷提高勞動生產(chǎn)率。工時定額是安排生產(chǎn)計劃、成本核算的主要依據(jù)，在設計新廠時，又是計算設備數(shù)量、布置時間、計算工人數(shù)量的依據(jù)。 7.3 切削力對切削機理的研究，對計算功率消耗，對刀具、機床、夾具的設計，對制定合理的切削用量，優(yōu)化刀具幾何參數(shù)，都具有非常重要的意義。 7.3.1 在自動化生產(chǎn)中，還可通過切削力來監(jiān)控切削過程和刀具工作狀態(tài)，如刀具折斷、磨損、破損等；切削力是指使被加工材料發(fā)生變形成為切屑所需的力，它主要來源于三個方面，一是克服被加工材料對彈性變形的抗力，二是克服被加工材料對塑性變形的抗力，三是克服切屑對刀具前刀面的摩擦力和刀具后刀面對過度表面和已加工表面之間的摩擦力。 7.3.2 上述力分別用和表示。它們的總和形成作用在車刀上的合力（國標為F）。為了實際應用，可分為相互垂直的（國標為）、（國標為）和（國標為）三個分力。 7.3.3 影響切削力的因素較多，一是被加工材料的影響，被加工材料的物理力學性質(zhì)，化學成分，熱處理狀態(tài)和切削前材料的加工狀態(tài)都對切削力的大小產(chǎn)生影響；二是切削用量對切削力的影響，背吃刀量和進給量f對切削力的影響，切削速度v對切削力的影響；三是刀具幾何參數(shù)對切削力的影響，前角對切削力的影響，負倒棱對切削力的影響，主偏角對切削力的影響，刀尖圓弧半徑對切削力的影響，刃傾角對切削力的影響；刀具材料對切削力的影響；切削液對切削力的影響；刀具磨損對切削力的影響。 7.4 銑②面 7.4.1 確定切削速度。選用硬質(zhì)合金為可轉(zhuǎn)位面銑刀，選用型號YG8，查得每步進給量=0.2 mm/齒，已知材料HT150壁厚為13 mm，抗拉強度為145N/，查得V=1.5 mm/s，其直徑D=125 mm。 查《2》P475表9-66、查《2》P478表9-70 查書選Z=6， 查《1》P882表10-40 = =3.822r/s =229.3r/min, 取=3 mm，取=230 r/min 查《1》P871表10-37 =90.275 mm /min 7.4.2 計算基本工時 先求工作臺的進給量： = =276 mm /min, 取=280 mm /min, 而,其中加工長度L=126 mm, 切入長度 mm, 查《2》表12-3 切出長度=1～3 mm, =125 mm, =100 mm，=125 mm，取=2mm， =（125+2+126）/276 =0.917min。 7.5 銑③面，同銑②面一樣， 工時 =125 mm， =126 mm， 所以=0.917 min 7.6 銑①、④、⑤面 7.6.1 機床選X50A，立銑，選“粗齒銑刀”，D=25，Ⅰ型，用莫氏錐柄立銑刀d=25mm,Z=3齒,L=38mm。 查《1》P881表10-40 選用硬質(zhì)合金立銑刀得=1～3mm,銑①面時取=3mm，銑④⑤面時=2mm 查《2》P475表9-67 查得=0.07～0.12 mm/z,取=0.1mm/z, 查得V選V=1.00 mm/s， 　　 =12.74r/s =764.33r/min 查《2》9-70，此、的值適合粗銑①④⑤面 7.7 銑①面工時 =231 mm/min, 查《2》P668表12-3 =2 =172+172+148=492 則 =492+5.72+2/231 =2.17 min； 銑④⑤面，=231 mm/min， =8.78， =2～5，取=3， =36， 則 =（8.78+36+3）/231 =0.21 min 7.8 精銑①面，使其粗糙度為Ra1.6μm 選銑床X50A，立銑，用莫氏錐柄立銑刀d=25mm,Ⅰ型，L=147mm，細齒Z=6 查《1》P878表10-39、 查《2》P475表9-17、 查《2》P478 選用硬質(zhì)合金立銑刀=1mm, =0.1mm/z,選v=1.0mm/s 則 =12.74r/s =764.33r/min 取=760r/min,v=59.66mm/min 7.9 工時 =456 mm/min， =5.72，=2， =4.92 查《2》P668表12-3 =（4.92+5.72+2）/456 =551.2/456=1.21 min 7.10 鉆孔加工 7.10.1 鉆I孔φ20 T68鏜床，鉆頭為錐柄麻花鉆，孔深15mm，=291mm，=270 mm 查《1》P839 選用硬質(zhì)合金鉆頭YG8，取f=0.6mm/r，v=1.2m/s 查《2》P448表9-35 則n= =19.64r/s =1146.49r/min =0.8198min， 鉆II孔φ25 T68鏜床，鉆頭為錐柄麻花鉆，孔深15mm，=291mm，=270 mm 查《1》P839 選用硬質(zhì)合金鉆頭YG8，取f=0.6mm/r，v=1.1m/s 查《2》P448表9-35 則n= = 查《2》P667表12-2 表一： 孔號 Ⅳ（φ16） φ25H9 Ⅲ（φ25） Ⅱ（φ25） Ⅰ（25H9） P△H8 φ9 3-M8底孔φ6.7 設備 T68（鏜床） T68 T68 T68 T68 Z35（搖臂鉆） Z35 Z35 刀具 錐柄麻花鉆 同左 同左 同左 直柄麻花鉆 同左 錐柄麻花鉆 錐柄麻花鉆 直徑（mm） φ14 φ23 φ20 φ20 φ15.6（φ18） φ3.9 φ9 φ6.7 孔深（mm） 16（18） 16 45 15 16（15） 16 13 18（13） V（m/s） 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.35 0.35 0.35 f（mm/r） 0.45 0.05 0.75 0.75 0.65 0.1 0.25 0.22 （r/min） 546 332 382.17 382.17 490（425） 17.5 743 998 注：1、刀具材料（高速鋼鉆頭） 2、切削速度查《2》P449表9-36 3、進行量增加值查《2》P445表9-32 4、刀具選用查《1》P839 、P836 7.11 擴鉆加工 表二： Ⅳ（φ16） φ25 φ25 直徑D（mm） φ15.6 φ23 φ24.6 切削速度v（m/s） 0.37 0.45 0.37 f（mm/r） 0.8 0.5 0.8 n 480 342 282 注：刀具為高速鋼麻花鉆，f查《2》P455 7.12 鉸孔加工 表三： Ⅳ（φ16） φ25 D（mm） φ16H9 φ25H9 f（mm/r） 1.1 1.2 v（m/s） 0.9 0.8 n（r/mm） 1075 611.47 注：刀具為硬質(zhì)合金，用鉸刀YG8， f查《1》P459，v查《2》P463 7.13 工時計算： 7.13.1 鉆Ⅳ孔（φ16） =5.9 取 =0.10s 7.13.2 鉆Ⅳ孔（φ16） 鉆頭直徑為φ14 =5.9 =0.11s 7.13.3鉆Ⅲ孔（φ25） 鉆頭直徑為φ23 =10.05 =0.13s 7.13.4 Ⅲ孔（φ25），深45mm，鉆頭直徑為φ20mm =0.20min 7.13.5 Ⅱ孔（φ25），深15mm，鉆頭直徑為φ25mm =0.09min 7.13.6 擴孔 。Ⅳ孔（φ16）φ14→φ15.6 =0.8 孔深18mm， 查《2》P667表12-2 取 =0.064min 7.13.7 Ⅳ孔（φ25）φ23→φ24.6 =0.8 孔深16mm， =0.132min 7.13.7 鉸孔 Ⅳ孔（φ16） =0.02，=13 查《2》P667 =0.03min φ25H9 =0.02，=13 查《2》P667 =0.045min 結(jié)果請見機械加工工藝過程卡及工序卡 8 專用夾具設計 由于本次設計的零件是單件中批量生產(chǎn)，為了提高勞動生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量、降低對操作人員的技術要求以及減輕其勞動強度，我們需要設計專用夾具。 所謂的專用夾具，是根據(jù)某一工件的加工需要專門設計制造的夾具，它主要用于加工對象固定的批量較大的生產(chǎn)中。 8.1 在設計機床夾具時，應注意以下一些問題： 8.1.1 定位精度。1） 工件在夾具中的定位精度，主要與定位基準是否與工序基準重合、定位基準的形式和精度、定位元件的形式和精度、定位元件的布置方式、定位基準與定位元件的配合狀況等因素有關。這些因素所造成的誤差，可以通過數(shù)學計算求得。在采取提高定位精度的措施時，要注意到夾具制造上的可能性。在總的定位精度滿足加工要求的條件下，不要過高的提高工件在夾具中的定位精度。 2） 夾具在機床上的定位精度，和刀具在夾具上的導向精度有關也不應忽視。 3） 夾具在機床上的定位精度，主要與夾具定位元件的定位表面與機床配合處的位置精度，夾具與機床連接處的配合間隙等因素有關。因此，提高夾具制造精度，減小配合間隙就能提高夾具在機床上的定位精度。如果定位精度要求較高，而通過提高夾具制造精度的措施已不可能或不合理時，應采用調(diào)整法或加工法解決，即在安裝夾具時找正定位表面的準確位置，或在夾具安裝后加工定位表面，使夾具在機床上獲得高精度定位。 4） 刀具在夾具上的導向精度通常利用導向元件或?qū)Φ对肀ＷC。因此影響刀具在夾具上的導向精度的因素有：導套中心到定位元件的定位表面的位置精度，刀具與導套的間隙，導套底面到工件頂面的距離等。導向誤差可通過數(shù)學計算求得。對刀的精度取決于對刀元件的位置精度和對刀技巧。 5） 夾具中，當兩個或兩個以上定位元件限制同一自由度時，將產(chǎn)生過定位影響。例如：工件位置不確定；造成位置上的干涉；夾緊工件后使工件或定位元件產(chǎn)生變形等。夾具中出現(xiàn)過定位時，可通過撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重復自由度的能力，增加過定位元件與定位基準的配合間隙等辦法來解決。 8.2 夾具的選擇： 8.2.1 從零件圖中可以看出，在這個撥叉殼體中，一共有5個主要加工孔，通過上面的工時計算可以看出，加工孔的時間占了總加工時間的大部分，所以設計孔的加工的專用夾具十分必要。從零件圖中我們易知，在這5個孔中，只I孔和II孔 同時分布在同一個面上（側(cè)面），所以本人設計第9道工序——鏜和的鏜床鉆夾具 8.2.2 加工I孔和II孔的限位情況如圖所示： 圖 3 8.2.3 分析加工時工件的自由度問題： 加工時應限X、Y、Z旋轉(zhuǎn)方向，X、Y、Z軸線方向。 根據(jù)1為重要面的情況，設計夾具體時應由1定位，限Z軸向和X、Y軸旋轉(zhuǎn)方向，同時由3面限Y軸線方向和Z軸旋轉(zhuǎn)方向，所以設計夾具的初步結(jié)構(gòu)如圖： 圖 4 8.3 夾緊方式 8.3.1 選擇夾緊方式時，要注意以下幾點：夾緊力應通過或靠近主要支承點，或在支承點所組成的平面內(nèi)；夾緊力應靠近切削部位，并在工件剛性較好的部位；夾緊力應垂直主要定位基準，以避免因夾緊而破壞工件原有的定位狀態(tài)；夾緊必須可靠，但夾緊力不可過大，以免工件或夾具產(chǎn)生過大變形。為防止工件變形，可采用多點夾緊或?qū)捵A緊，以降低單位面積的夾緊力，或在工件剛性薄弱部位，安放適當?shù)妮o助支承。 本文采用的夾緊方式簡單，操作容易，結(jié)構(gòu)是常用的螺旋夾緊裝置（移動壓板，緊固螺釘），如夾具裝備圖（圖5）所示， 8.4 結(jié)構(gòu)方式 8.4.1 夾具機構(gòu)既要可靠，又要和生產(chǎn)綱領相適應，這樣才能符合多、快、好、省的原則。大批生產(chǎn)中使用的夾具和中小批生產(chǎn)中使用的夾具，在結(jié)構(gòu)上應有所區(qū)別。 8.4.2 在大批生產(chǎn)中，既要解決工件的質(zhì)量問題，又要解決工件的產(chǎn)量問題。因此，在設計夾具時，應采用高效、省力的夾具結(jié)構(gòu)。例如：采用各種動力源（如氣動、液壓、電動等）實現(xiàn)夾緊，減輕勞動強度；采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)和多件夾緊機構(gòu)，減少輔助時間；采用多工位分度裝置，使加工時間和輔助時間重合。大批生產(chǎn)中使用的夾具比較復雜，造價較高。為了便于設計制造，應廣泛采用各種形式的通用動力部件，如標準汽缸、標準油缸、各種增壓器、通用的夾緊部件等，組成專用夾具。這是目前夾具設計中的一種新趨向。 8.4.3在中小批生產(chǎn)中，采用夾具的主要目的是保證加工質(zhì)量和擴大機床的工藝性能，以及便于多品種生產(chǎn)等。因此，對夾具機構(gòu)的要求，主要是精度和通用性，效率問題比較次要。所以應盡量采用各種形式的通用夾具、可調(diào)夾具和組合夾具等配以適當?shù)膶Ｓ酶郊?，以滿足生產(chǎn)要求。在設計專用夾具時，要充分采用通用部件及標準元件，以提高夾具標準化程度。 8.5 夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強度 夾具的零部件應有足夠的剛度和強度。特別是對于精度要求較高，或加工中切削力較大時更應注意。若剛度和強度不足，夾具在使用中會產(chǎn)生較大變形或損壞，從而影響加工精度。 8.6 夾具與機床和刀具的位置關系 夾具與機床、刀具的位置關系極為密切。除了聯(lián)系尺寸與配合關系應正確外，還要檢查夾具的輪廓尺寸是否與機床相適用。對于回轉(zhuǎn)夾具，應按其回轉(zhuǎn)時的空間關系來檢查是否與機床發(fā)生干涉。另外，還應注意刀桿、刀夾與刀具運動部分是否協(xié)調(diào)。所以，在設計夾具時，要充分掌握機床和刀具的有關資料，必要時應做實際測量。 8.7 操作使用安全 夾具應保證操作方便、使用安全。夾具的旋轉(zhuǎn)部分應注意平衡和有防護裝置。對于排屑和冷卻液的流向等問題，也應予以注意。 8.8 結(jié)構(gòu)的工藝性 夾具上與定位有關的尺寸及形狀位置，都有較高的精度要求。并且，一般是在裝配時通過測量、找正或直接加工而獲得的。因此，在設計夾具結(jié)構(gòu)時，必須充分考慮其工藝性，以保證夾具零件在加工和裝配時能便于加工、測量和找正。同時還應考慮便于維修等問題。 本人按照以下四個步驟設計夾具： 8.9 收集和研究有關資料 在編制零件的機械加工工藝過程中，提出相應的夾具設計任務書，對其中定位基準、夾緊方案及有關要求作說明。根據(jù)夾具設計任務書進行夾具的結(jié)構(gòu)設計。為了使所設計的夾具能夠滿足上述基本要求，設計要認真收集和研究如下資料。 8.9.1 生產(chǎn)批量。被加工零件的生產(chǎn)批量對工藝過程的制定和夾具設計都有著十分重要的影響。夾具結(jié)構(gòu)的合理性及經(jīng)濟性與生產(chǎn)批量有著密切的關系。大批、大量生產(chǎn)多采用氣動、液動或其它機動夾具，其自動化程度高，同時夾緊的工件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)也比較復雜。中、小批量生產(chǎn)，宜采用結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的手動夾具，以及萬能通用夾具或組合夾具。 8.8.2 零件圖及工序圖。零件圖是夾具設計的重要資料之一，它給出了工件在尺寸、位置等方面精度的總要求。工序圖則給出了所用夾具加工工件的工序尺寸、工序基準、已加工表面、待加工表面、工序加工精度要求等等，它是設計夾具的主要依據(jù)； 8.9.3 零件工藝規(guī)程。零件的工藝規(guī)程表明了該工序所用的機床、刀具、加工余量、切削用量、工步安排、工時定額及同時加工的工件數(shù)目等等；這些都是確定夾具的結(jié)構(gòu)尺寸、形式、夾緊裝置以及夾具與機床連接部分的結(jié)構(gòu)尺寸的主要依據(jù)； 8.9.4 夾具典型結(jié)構(gòu)及有關標準。設計夾具還要收集典型夾具結(jié)構(gòu)圖冊和有關夾具零部件標準等資料。了解本廠制造、使用夾具情況以及國內(nèi)外同類型夾具的資料，以便使所設計的夾具能夠適合本廠實際，吸取先進經(jīng)驗，并盡量采用國家標準。 8.10 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 在廣泛收集和研究有關資料的基礎上，著手擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案，主要包括： 8.10.1 根據(jù)工件的定位原理，確定工件的定位方式、選擇定位元件； 8.10.2 確定工件的夾緊方式，選擇適宜的夾緊裝置； 8.10.3 確定刀具的對準及導引方式，選取刀具的對刀及導引元件； 8.10.4 確定其它元件或裝置的結(jié)構(gòu)型式，如定向元件、分度裝置等； 8.10.5 協(xié)調(diào)各元件、裝置的布局，確定夾具體的總體結(jié)構(gòu)及尺寸。 8.11 繪制夾具總圖 本次繪制的夾具總圖都是按照1：1的比例繪制的，這樣使圖形有良好的直觀性，也正是國家制圖標準所提倡的，當然特殊情況也可以采用其它比例。繪制總圖的順序是先用雙點劃線繪出工件輪廓外形和主要表面的幾個視圖，并用網(wǎng)紋線表示加工余量。圍繞工件的幾個視圖依次繪出定位、夾緊機構(gòu)、對刀及夾具定位元件以及其它元件、裝置，最后繪制出夾具體及連接元件，把夾具的各組成元件和裝置連成一體。 圖 5 8.12 確定并標注有關尺寸及技術條件 8.12.1 應標注的尺寸及公差 在夾具總圖上應標注的尺寸、公差有下列五類： 1）工件與定位元件的聯(lián)系尺寸 常指工件以孔在中心軸或定位銷 （或工件以外圓在內(nèi)孔中）定位時，工件定位表面與夾具上定位元件間的配合尺寸； 2） 夾具與刀具的聯(lián)系尺寸 用來確定夾具上對刀、導引元件位置的尺寸。對于銑、刨床夾具，是指對刀元件與定位元件的位置尺寸；對于鉆、鏜床夾具，則是指鉆套與定位元件間的位置尺寸，鉆套之間的位置尺寸，以及鉆套與刀具導向部分的配合尺寸等； 3） 夾具與機床的聯(lián)系尺寸 用于確定夾具在機床上正確位置的尺寸。對于車、磨床夾具，主要是指夾具與主軸端的配合尺寸；對于銑、刨床夾具，則是指夾具上的定向鍵與機床工作臺上的T型槽的配合尺寸； 4） 夾具內(nèi)部的配合尺寸 它們與工件、機床、刀具無關，主要是為了保證夾具裝配后能滿足規(guī)定的使用要求； 5） 夾具的外廓尺寸 一般指夾具最大外形輪廓尺寸。若夾具上有可動部分，應包括可動部分處于極限位置所占的空間尺寸。 上述諸尺寸公差的確定可分為兩種情況處理：一是夾具上定位元件之間，對刀、導引元件之間的尺寸公差，直接對工件上相應的加工尺寸發(fā)生影響，因此可根據(jù)工件的加工尺寸公差確定，一般可取工件加工尺寸公差的1/3→1/5。二是定位元件與夾具體的配合尺寸公差，夾緊裝置各組成零件間的配合尺寸公差等等，則應根據(jù)其功用和裝配要求，按一般公差與配合原則決定。 8.12.2 應標注的技術條件 在夾具總圖上應標注的技術條件（位置精度要求）有如下幾個方面： 1） 定位元件之間或定位元件與夾具體底面間的位置要求，其作用是保證工件加工面與工件定位基準面間的位置精度； 定位元件與連接元件（或找正基面）間的位置要求。如書《7》圖2-6中，為了保證鍵槽與工件軸心線平行，定位元件V形塊的中心線必須與夾具定向鍵側(cè)面平行； 2） 對刀元件與連接元件（或找正基面）間的位置要求。如書《7》圖2-6中對刀塊的側(cè)對刀面相對于兩定向鍵側(cè)面的平行度要求，是為了保證所銑鍵槽與工件軸心線的平行度； 3） 定位元件與導引元件的位置要求。如書《7》圖2-90所示，如要求所鉆孔的軸心線與定位基準面垂直，必須以夾具上鉆套軸線與定位元件工作表面A垂直及定位元件工作表面A與夾具體底面B平行為前提； 上述技術條件是保證工件相應的加工要求所必需的，其數(shù)值應取工件相應技術要求所規(guī)定數(shù)值的1/3→1/5。 本人設計第9道工序——鉆和的鏜床鉆夾具，本夾具將用于T68鏜床上，刀具為硬質(zhì)合金麻花鉆，對工件進行鉆削加工。 8.13 加工前的技術分析 其技術要求已分別標注于零件圖上，主要有以下內(nèi)容： 8.13.1 各軸孔尺寸精度分別為： 圓柱度誤差小于0.006mm，軸上長度為±0.1mm，表面粗糙度為Ra1.6μm，這種工件加工精度要求較高，表面粗糙度要求也較高。 8.13.2 各孔軸線到各面的精度分別為： 其中，I孔的尺寸為φ30H7,到面的尺寸為38±0.3，到面的尺寸為15±0.3 II孔的尺寸為25