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論文題目：手剎車后蹄片臂零件的加工工藝規(guī)程及 專用夾具設計 班 級： 專 業(yè)： 學生姓名： 指導教師： 日 期: I 摘 要 此次設計是對手剎車后蹄片臂零件的加工工藝和夾具設計，其零件為鑄件， 具有體積小，零件復雜的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時，就先加 工面，再以面為基準來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具，并以操作簡 單的手動夾緊方式夾緊，其機構設計簡單，方便且能滿足要求。 關鍵詞 手剎車后蹄片臂，加工工藝，專用夾具，設計 1 目 錄 摘 要 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????I ABSTRACT???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1 緒 論 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 2 手剎車后蹄片臂的分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 2.1 手剎車后蹄片臂的工藝分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 2.2 手剎車后蹄片臂的工藝要求 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 3 工藝規(guī)程設計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 3.1 加工工藝過程 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 3.2 確定各表面加工方案 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 3.2.1 影響加工方法的因素 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 3.2.2 加工方案的選擇 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 3.3 確定定位基準 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 3.3.1 粗基準的選擇 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 3.3.2 精基準選擇的原則 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.4 工藝路線的擬訂 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.4.1 工序的合理組合 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.4.2 工序的集中與分散 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 3.4.3 加工階段的劃分 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 ???????????????????????????????????????????????????????????????????8 3.5 手剎車后蹄片臂的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ????????10 3.5.1 毛坯的結構工藝要求 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 3.5.2 手剎車后蹄片臂的偏差計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????11 3.5.3 選擇加工設備和工藝設備 ?????????????????????????????????????????????????????????????????11 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） ????????????????????????????????????????????????????11 3.7 本章小結 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21 4 鉆擴鉸孔 2-φ20 孔工序的夾具設計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????22 4.1 設計要求 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22 4.2 夾具設計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22 4.2.1 定位基準的選擇 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22 4.2.2 切削力及夾緊力的計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????22 4.3 定位誤差的分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????25 4.4 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 ????????????????????????????????????????????????????????????????26 4.5 確定夾具體結構和總體結構 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????28 4.6 夾具設計及操作的簡要說明 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????29 總結 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????30 參考文獻 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31 1 1 緒 論 機械設計制造及其夾具設計是我們融會貫通 3 年所學的知識，將理論與實 踐相結合，對專業(yè)知識的綜合運用訓練，為我們即將走向自己的工作崗位打下 良好的基礎。 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，是指導生 產的重要的技術性文件。它直接關系到產品的質量、生產率及其加工產品的經 濟效益，生產規(guī)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，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產該產品的質 量的重要保證的重要依據。在編制工藝時須保證其合理性、科學性、完善性。 而機床夾具是為了保證產品的質量的同時提高生產的效率、改善工人的勞 動強度、降低生產成本而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，因此在大批量生產中，常采用專用夾具。 2 手剎車后蹄片臂的分析 2.1 手剎車后蹄片臂的工藝分析 手剎車后蹄片臂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。手剎車后蹄片臂的底面、大頭孔和小頭孔粗糙度要求都是 ，6.1Ra 所以都要求精加工。其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求，手剎車后蹄片臂底 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。 2 2.2 手剎車后蹄片臂的工藝要求 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。 以下是手剎車后蹄片臂需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： (1) 中心孔 Ф 。0.462? (2) 大頭 2-φ20 孔。 (3)寬度為 25 槽。 (4) φ22 孔。 (5) φ32 端面（尺寸為 45mm 的兩端面） 。 手剎車后蹄片臂毛坯的，因為生產率很高，所以可以免去每次造型。單邊余 量一般在 ，結構細密，能承受較大的壓力，占用生產的面積較小。1~3m 上面主要是對手剎車后蹄片臂零件的結構、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鑄造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。 3 3 工藝規(guī)程設計 3.1 加工工藝過程 由以上分析可知，該手剎車后蹄片臂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。因此，對于 手剎車后蹄片臂來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度， 處理好孔和平面之間的相互關系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技術條件分析得知：手剎車后蹄片臂的尺寸精度，形狀精度以 及位置關系精度要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。 3.2 確定各表面加工方案 一個好的結構不但應該達到設計要求，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，要能保證加工的質量，同時使加工的勞動量 最小。設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于我們設計手剎車后蹄片 臂的加工工藝來說，應選擇能夠滿足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法及設 備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿 足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格較底的機床。 3.2.1 影響加工方法的因素 ⑴ 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， 選擇加工方法及分幾次加工。 4 ⑵ 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。 ⑶ 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。 ⑷ 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。 ⑸ 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。 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。 3.2.2 加工方案的選擇 ⑴ 由參考文獻[3]表 2.1～12 可以確定，平面的加工方案為：粗銑——精銑 （ ） ，粗糙度為 6.3～0.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較79IT:aR 小。 ⑶ 小頭孔加工方法： 加零件毛坯不能直接出孔，只能鑄造出一個小坑，以便在以后加工時找正其 中心，但其表面粗糙度的要求為 ，所以選擇加工的方法是鉆——擴——6.1?Ra 鉸。 ⑷孔加工方法： 因為孔的表面粗糙度的要求都不高，是 ，所以我們采用一次鉆孔的2.5 加工方法。 ⑸ 寬度為 25 槽的加工方法是： 因槽兩側面表面粗糙度的要求較高，為 ，所以我們采用粗銑——半6.1?Ra 精銑。 5 3.3 確定定位基準 3.3.1 粗基準的選擇 選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工 表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準選擇應當滿足以下要求： ⑴ 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工 面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇 其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外 形對稱、少裝夾等。 ⑵ 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面 是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身 的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量， 使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 ⑶ 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加 工余量。 ⑷ 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位 準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經 初加工。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證手剎車后蹄片 臂在整個加工過程中基本上都能用統一的基準定位。從手剎車后蹄片臂零件圖分 析可知，主要是選擇加工手剎車后蹄片臂底面的裝夾定位面為其加工粗基準。 3.3.2 精基準選擇的原則 ⑴ 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定 位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 ⑵ 基準統一原則，應盡可能選用統一的定位基準。基準的統一有利于保證 各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比 較統一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位 基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面， 而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 6 ⑶ 互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反 復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準磨 齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 自為基準原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加 工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外， 像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。 此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固 可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證手剎車后蹄片 臂在整個加工過程中基本上都能用統一的基準定位。從手剎車后蹄片臂零件圖分 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209H? 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 的孔為加工基準。4 選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準。 3.4 工藝路線的擬訂 對于中批量生產的零件，一般總是首先加工出統一的基準。手剎車后蹄片臂 的加工的第一個工序也就是加工統一的基準。具體安排是先以孔和面定位粗、精 加工手剎車后蹄片臂底面大頭孔上平面。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。 3.4.1 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備 等具體生產條件確定工藝過程的工序數。確定工序數的基本原則： ⑴ 工序分散原則 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機 床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。 但需要設備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 ⑵ 工序集中原則 7 工序數目少，工件裝，夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數 和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些 表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提 高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生 產準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由 于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織 流水線生產。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%～1.1%蘇809c?: 打及 0.25%～0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件 內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 。mg2 3.4.2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應考慮工序的數目，采用工序集中或工序分散是其兩個不 同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 ⑴ 工序集中的特點 工序數目少，工件裝夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數和 生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些表 面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高 生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產 準備工作量大。 ⑵ 工序分散的特點 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備，簡單的機 床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術水平要求不高。 但需要設備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 工序集中與工序分散各有特點，必須根據生產類型。加工要求和工廠的具體 情況進行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由 于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織 流水線生產。 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現，使得工序集中的優(yōu)點更為突出， 即使在單件小批生產中仍可將工序集中而不致花費過多的生產準備工作量，從而 8 可取的良好的經濟效果。 3.4.3 加工階段的劃分 零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： ⑴ 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件， 并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現毛坯的缺陷，予以報 廢或修補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高 生產率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產生的內 應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為 IT11～IT12。粗糙度為 Ra80～100μm。 ⑵ 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保 證合適的加工余量。半精加工的公差等級為 IT9～IT10。表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。 ⑶ 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精 度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在 最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精 度．精加工的加工精度一般為 IT6～IT7，表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質的 不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度 要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段， 在滿足加工質量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精 加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工 或某一工序的性質區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很 準確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。 9 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術條件下，成批量生產可 以考慮采用專用機床，以便提高生產率。但同時考慮到經濟效果，降低生產成本， 擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表： 表 2.1 工藝路線方案一 工序號 工序內容 工序一 粗銑 φ32 左側端面（尺寸為 45mm 的端面） 工序二 粗銑 φ32 右側端面（尺寸為 45mm 的端面） 工序三 鉆中間 φ20 孔 工序四 粗銑、半精銑 25 的槽 工序五 鉆擴鉸孔 2-φ20 孔 工序六 鉆擴鉸 φ22 孔，鉆擴孔口 φ34 倒角 60° 工序七 鉗工打毛刺 工序八 檢驗 表 2.2 工藝路線方案二 工序號 工序內容 工序一 粗銑 φ32 左側端面（尺寸為 45mm 的端面） 工序二 粗銑 φ32 右側端面（尺寸為 45mm 的端面） 工序三 粗銑、半精銑 25 的槽 工序四 鉆中間 φ20 孔 工序五 鉆擴鉸孔 2-φ20 孔 工序六 鉆擴鉸 φ22 孔，鉆擴孔口 φ34 倒角 60° 工序七 鉗工打毛刺 工序八 檢驗 工藝立方案的比較與分析： 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是加工工序分散，適合流水線生產， 10 縮短裝換刀具的時間。加工完前次的又可成為下次加工的基準，這樣使工序非常 清晰易提高加工精度，是對大批量生產是很合適的。方案二把工件加工工序分得 很紊亂并且很集中，基準得不到保證，加工出來的精度低，不符合現代化的生產 要求。兩種方案的裝夾比較多，但是考慮到加工零件的方便性，及加工精度，且 還是大批生產，所以采用如下方案比較合適。 工序號 工序內容 工序一 粗銑 φ32 左側端面（尺寸為 45mm 的端面） 工序二 粗銑 φ32 右側端面（尺寸為 45mm 的端面） 工序三 鉆中間 φ20 孔 工序四 粗銑、半精銑 25 的槽 工序五 鉆擴鉸孔 2-φ20 孔 工序六 鉆擴鉸 φ22 孔，鉆擴孔口 φ34 倒角 60° 工序七 鉗工打毛刺 工序八 檢驗 3.5 手剎車后蹄片臂的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺 寸的確定 手剎車后蹄片臂的鑄件采用的是 45#，生產類型為大批量生產，采用鑄件毛 坯。 3.5.1 毛坯的結構工藝要求 手剎車后蹄片臂為鑄件件，對毛坯的結構工藝性有一定要求： ⑴ 由于鑄件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機件 配合的表面才需要進行機械加工，其表面均應設計為非加工表面。 ⑵ 為了使金屬容易充滿膛和減少工序，鑄件外形應力求簡單、平直的對稱， 盡量避免鑄件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺等結構。 ⑶ 鑄件的結構中應避免深孔或多孔結構。 11 ⑷ 鑄件的整體結構應力求簡單。 ⑸ 工藝基準以設計基準相一致。 ⑹ 便于裝夾、加工和檢查。 ⑺ 結構要素統一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少 加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難， 需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及 尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據此繪出毛坯圖。 3.5.2 手剎車后蹄片臂的偏差計算 ⑴ 手剎車后蹄片臂底平面和大頭孔上平面的偏差及加工余量計算 底平面加工余量的計算。根據工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余 量如下： 粗銑：由參考文獻[4]表 11～19。其余量值規(guī)定為 ，現取 。2.0~5m2. 查[3]可知其粗銑時精度等級為 IT12，粗銑平面時厚度偏差取 .1? 精銑：由參考文獻[3]表 2.3～59，其余量值規(guī)定為 。. 3.5.3 選擇加工設備和工藝設備 ①機床的選擇 工序采用 X52K 型立式銑床 工序采用 Z525 立式鉆床 ②選擇夾具 該手剎車后蹄片臂的生產綱領為大批生產，所以采用專用夾具。 ③選擇刀具 在銑床上加工的各工序，采用硬質合金銑刀即可保證加工質量。在鉸孔 ，20? 由于精度高，可采用硬質合金鉸刀。 ④選擇量具 加工的孔均采用極限量規(guī)。 ⑤其他 對垂直度誤差采用千分表進行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺 寸采用通用量具即可。 12 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） 2.5.1 工序一：粗銑 φ32 左側端面（尺寸為 45mm 的端面） 機床：X52K 型立式銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀，材料： ， ，齒數 ，為15YT20Dm?20Z? 粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=3mm 所以銑削深度 ：pa3m? 每齒進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4-73，取 銑削速度 ：f 0.15/faZ?V 參照參考文獻[3] 表 2.4-81，取 2.54/Vs 機床主軸轉速 ：n ，10.60.8/in314Vnrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1-74 245mn? 實際銑削速度 ： v3.12.56/00ds??? 進給量 ： fV./1ffaZ? 工作臺每分進給量 ： m.73/infVs? ：根據參考文獻[3]表 2.4-81,?aa6? 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 42lm 刀具切入長度 ：1210.5()(1~3lDa????20.5(06)(1~37.6m???? 刀具切出長度 ：取l 走刀次數為 1 機動時間 ：jt247.62.min35jmf? 查參考文獻[1]，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.23min 2.5.2 工序二：粗銑 φ32 右側端面（尺寸為 45mm 的端面） 機床：X52K 型立式銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀，材料： ， ，齒數 ，為15YT20D?20Z? 粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=3mm 所以銑削深度 ：pa3m? 13 每齒進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4-73，取 銑削速度 ：fa 0.15/famZ?V 參照參考文獻[3] 表 2.4-81，取 2.54/Vms? 機床主軸轉速 ：n ，10.60.8/in314Vnrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1-74 245n? 實際銑削速度 ： v3.12.56/00dms??? 進給量 ： fV./1ffaZ? 工作臺每分進給量 ： m.73/infVs? ：根據參考文獻[3]表 2.4-81,?aa6? 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 42lm 刀具切入長度 ：1210.5()(1~3lDa????20.5(06)(1~37.6m???? 刀具切出長度 ：取l 走刀次數為 1 機動時間 ：jt247.62.min35jmf? 查參考文獻[1]，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.23min 2.5.3 工序 3：鉆中間 φ20 孔 機床：立式鉆床 Z525 刀具：根據參照參考文獻[3]表 4.3～9 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔 0.452?? 鉆孔 時先采取的是鉆 孔，再擴到 ，所以 。. 17?1.7?17Dm? 切削深度 ：pa8.m? 進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～38，取 。f rf/3.0 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～41，取 。V48Vs 機床主軸轉速 ：n ，100.486539./min317vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 0n? 所以實際切削速度 ： .176.5/ds??? 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 14 刀具切入長度 ：1l 17(~2)05.962rDlctgkctgm??????? 刀具切出長度 ： 取lm4l32 走刀次數為 1 機動時間 ： jt60.5in.3jLfn??? ⑵ 擴孔 0.452?? 刀具：根據參照參考文獻[3]表 4.3～31 選擇硬質合金錐柄麻花擴孔鉆頭。 片型號：E403 因鉆孔 時先采取的是先鉆到 孔再擴到 ，所以 ，0.45? 17?19.7?19.7Dm?17d? 切削深度 ：pa.35m? 進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～52，取 。f 0.6/fr 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～53，取 。V4Vs? 機床主軸轉速 ：n100.462.78/in319vrD???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 5mn? 所以實際切削速度 ：v0.5/06ds? 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 有：11 19.7(~)20.863rDdlctgkctgm??????? 刀具切出長度 ： ，取2l4l3 走刀次數為 1 機動時間 ：2jt30.16in.5jLfn??? ⑶ 鉸孔 0.45?? 刀具：根據參照參考文獻[3]表 4.3～54，選擇硬質合金錐柄機用鉸刀。 切削深度 ： ，且 。pa.1m20D? 進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～58， 取 。f rmf/0.2~1rf/0.2? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～60，取 。V sV3.? 機床主軸轉速 ：n 15 100.3265.73/min14VnrD???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31 取 n? 實際切削速度 ：v.0.6/s 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 ，10019.7(~)20.9rDdlctgkctgm?????? 刀具切出長度 ： 取2l4?l32? 走刀次數為 1 機動時間 ：3jt.09.7in315jLnf?? 該工序的加工機動時間的總和是 ：jt20.1670.48inj??? 2.5.4 工序 4：粗銑、半精銑 25 的槽 機床：X52K 型立式銑床 刀具：錯齒三面刃銑刀 切削深度 ：pa5m? 根據參考文獻查[1]表 4.4-8 有： 刀具的直徑 D=80mm，刀具的齒數 Z=14，刀具的寬度 L=10mm。 查[2]表 2.4-76 得： 進給量 ,根據參考文獻[3]表 查得切削速度0.6/faz?302? ，24/minV 機床主軸轉速 ： ，12495./min3.80Vrd??? 按照參考文獻[2]表 3.1-74 取 ? 實際切削速度 ：v.10.4/6Dns??? 進給量 ：fV0.495/3ffaZ 機床工作臺每分進給量 ：m 1.3/7.8/inmfs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 l 0l? 刀具切入長度 ：1 10.5(~2)lD?? =42mm 16 刀具切出長度 ：取2lm? 走刀次數為 1 機動時間 ： jt129041.68min7.jmlf??? 查參考文獻[1]，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.92min 工序：半精銑 25 的槽 機床：X52K 型立式銑床 刀具：錯齒三面刃銑刀 刀具直徑 D=80，齒數 Z=14，寬度 L=12。 切削深度 ：pa1m? 根據參考文獻[2]表 查得：進給量 ,根據參考文獻[3]2.476?0.12/famz? 表 查得切削速度 ，302?3/inV 機床主軸轉速 ：n ，1091.5/i.480rd???? 按照參考文獻[3]表 3.1-74 取 n? 實際切削速度 ：v3.0.4/6Dnms?? 進給量 ：fV0.12495/2ffaZ? 工作臺每分進給量 ： m.159.6/infV? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 0l 刀具切入長度 ：1 10.5(~2)lD?? =42mm 刀具切出長度 ：取2lm? 走刀次數為 1 機動時間 ： jt12904.8min5.6jmlf??? 查參考文獻[1]，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.41min 本工序機動時間 12.2.ijjtt?? 工序五：鉆擴鉸孔 2- 孔0.45?? 機床：立式鉆床 Z525 17 刀具：根據參照參考文獻[3]表 4.3～9 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔 0.452?? 鉆孔 時先采取的是鉆 孔，再擴到 ，所以 。. 17?1.7?17Dm? 切削深度 ：pa8.m? 進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～38，取 。f rf/3.0 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～41，取 。V48Vs 機床主軸轉速 ：n ，100.486539./min317vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 0n? 所以實際切削速度 ： .176.5/ds??? 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 ：1 17(~)205.96rDlctgkctgm????? 刀具切出長度 ： 取2l4?l3 走刀次數為 1 機動時間 ： jt60.25in.3jLfn?? ⑵ 擴孔 0.452?? 刀具：根據參照參考文獻[3]表 4.3～31 選擇硬質合金錐柄麻花擴孔鉆頭。 片型號：E403 因鉆孔 時先采取的是先鉆到 孔再擴到 ，所以 ，0.45? 17?19.7?19.7Dm?17d? 切削深度 ：pa.35m? 進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～52，取 。f 0.6/fr 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～53，取 。V4Vs? 機床主軸轉速 ：n100.462.78/in319vrD???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 5mn? 所以實際切削速度 ：v0.5/06ds? 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 18 刀具切入長度 有：1l1 19.7(~2)20.8632rDdlctgkctgm????????? 刀具切出長度 ： ，取lm4l3 走刀次數為 1 機動時間 ：2jt30.16in.5jLfn?? ⑶ 鉸孔 0.45?? 刀具：根據參照參考文獻[3]表 4.3～54，選擇硬質合金錐柄機用鉸刀。 切削深度 ： ，且 。pa.1m?20D? 進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～58， 取 。f rmf/0.2~1rf/0.2? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～60，取 。V sV3.? 機床主軸轉速 ：n100.3265.7/in14rD???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31 取 n? 實際切削速度 ：v.0.63/ms 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 ，10019.7(~)20.9rDdlctgkctg?????? 刀具切出長度 ： 取2l4?ml32? 走刀次數為 1 機動時間 ：3jt.09.7in315jLnf?? 該工序的加工機動時間的總和是 ：jt20.1670.48minj??? 工序六：鉆擴鉸 φ22 孔，鉆擴孔口 φ34 倒角 60° 工件材料為 HT200，硬度 200HBS。孔的直徑為 22mm，公差為 H7，表面粗 糙度 。加工機床為 Z525 立式鉆床，加工工序為鉆、擴、鉸，加工刀具1.6aRm? 分別為：鉆孔——Φ19mm 標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔—— Φ21.7mm 標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φ22mm 標準高速鉸刀。選擇各工序切削 19 用量。 （1 ）確定鉆削用量 1）確定進給量 根據參考文獻[7]表 28-10 可查出 ，f 0.47~.5/fmr?表 由于孔深度比 ， ，故0/3/21.6ld?.9lfk? 。查 Z525 立式鉆床說明書，取(.47~.5).94~05/f mr??表 。03/mr 根據參考文獻[7]表 28-8，鉆頭強度所允許是進給量 。由于機床進'1.75/fr? 給機構允許的軸向力 （由機床說明書查出） ，根據表 28-9，允許的max16FN? 進給量 ?！?.8/fr? 由于所選進給量 遠小于 及 ，故所選 可用。f'f“f 2）確定切削速度 、軸向力 F、轉矩 T 及切削功率 根據表 28-15，由v mP 插入法得： ，17/inm?表 4732N?表 ，5.69TNM?表 1.5mkW表 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。 由參考文獻[7]表 28-3， ， ，故0.8Mvk.lvk'17/in07.2(/in)???表 ''01./i16n rd?表 查 Z525 機床說明書，取 。實際切削速度為：95/mir095/in4/mi110rv??? 由表 28-5， ，故.6MFTk4732.6()FN51.9054.8m????? 3）校驗機床功率 切削功率 為P'/)Mnk表（.2(261.kWW 機床有效功率 ' 4.50.835E mPkP????? 故選擇的鉆削用量可用。即 ， ， ，019dm0.3/fr19/inr14/inv 相應地 ， ，56FN?54.8T?.05mkW? 20 （2）確定擴孔切削用量 1）確定進給量 根據參考文獻[7]表 28-31，f 。根據 Z525 機床說明書，取f??::表 （ 0.78） m/r0.7=49.56m/r =0.57mm/r。 2）確定切削速度 及 根據參考文獻[7]表 28-33，取 。修vn 25/minv?表 正系數： ，0.8mvk?1.02pavk 故 '5/i0.812/invm??表' '1)nd?表 （ ./in(4.7)286/ir 查機床說明書，取 。實際切削速度為275/ir?301vdn???? 3./min102/i?? （3）確定鉸孔切削用量 1）確定進給量 根據參考文獻[7]表 28-36， ，按該表f 1.3~26fm?表 注 4，進給量取小植。查 Z525 說明書，取 。1.6/fmr 2）確定切削速度 及 由參考文獻[7]表 28-39，取 。由vn 8./inv表 參考文獻[7]表 28-3，得修正系數 ，0.8Mvk?0.9pavk(1.2)pRa?根 據 故 '8./min0.897.14/minv?表 ' '()nd?表17.4/i(25)95/ir? 查 Z525 說明書，取 ，實際鉸孔速度10/inr?30vdn??? 325/mi7.8/i??? （4）各工序實際切削用量 根據以上計算，各工序切削用量如下： 鉆孔： ， ， ，0190.4/fr?195/minr?14/inv? 擴孔： ， ， ，.7d522.3m 鉸孔： ， ， ，021.6/f0/in78/i 被切削層長度 ：lm 21 刀具切入長度 ，由式（1.8）有：1l mctgctgkDlr 5.120.5)2~1(21 ?????? 刀具切出長度 ：20? 走刀次數為 1 機動時間 ，由式（1.5）有：jt in06.1325.071?????fnltj 基本工時： 1203.(mi)7.5ltnf???機 3.7 本章小結 本章節(jié)主要從零件的結構和外型入手分析，從而得出設計毛坯的依據。再查 閱有關資料，設計出零件加工的毛坯。在工藝規(guī)程的制定上，將兩種方案進行比 較，選取一個最佳方案來。在計算每一步的切削用量時，先選用刀具和機床，再 查閱資料找出進給量，由它算出機床所需的轉速，翻閱機床手冊選一個最接近它 的一值。算切削速度、機動時間等。 22 4 鉆擴鉸孔 2-φ20 孔工序的夾具設計 4.1 設計要求 為了提高勞動生產，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 本夾具將用于 Z525 型鉆床,成批生產，零件年產量：5000 件。任務為設計一鉆擴 鉸孔 2-φ20 孔 。 本夾具無嚴格的技術要求，因此，應主要考慮如何提高勞動生產率，降低 勞動強度，精度不是主要考慮的問題。 4.2 夾具設計 4.2.1 定位基準的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工， 準備采用手動夾緊。 由零件圖可知：進行加工前，底面進行了粗、精銑加工，進行了粗、精加工。 因此，定位、夾緊方案有： 方案：選底面平面、和活動 V 型塊和心軸定位夾緊方式用操作簡單。 為了使定位誤差達到要求的范圍之內，這種定位在結構上簡單易操作。 4.2.2 切削力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用：鉆床 Z525，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻[5]查表 可得：721? 切削力公式： .06f PFDfK? 式中 D=20mm /mr 查表 得： 821?0.75()3bp? 其中： 0.6b??48? 即： 95()fFN 實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表 得：12? 12KFW??? 有： 10.7,.6? 安全系數 K 可按下式計算有： 6543210K 式中： 為各種因素的安全系數，見參考文獻[5]表 可得：60~ 12? 23 1.20.1.301.56K???? 所以 9586492()fWFN? 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： K?? 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[5]1～2～1 可知其公式6~ 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。 夾緊力的確定 夾緊力方向的確定 夾緊力應朝向主要的定位基面。 夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。 (1) 夾緊力作用點的選擇 a. 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內。 b. 夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工 件變形變形對加工精度的影響。 c. 夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。 (3)夾緊力大小的估算 理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削 力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應與上述各力的作用平衡 而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統的剛性、夾緊機構的傳遞效率 等有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個 很復雜的問題，只能進行粗略的估算。 估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊 24 力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 估算的步驟： a.建立理論夾緊力 FJ 理與主要最大切削力 FP 的靜平衡方程：FJ 理=Ф (FP)。 b.實際需要的夾緊力 FJ 需，應考慮安全系數，FJ 需=KFJ 理。 c.校核夾緊機構的夾緊力 FJ 是否滿足條件：FJFJ 需。 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯系在一起的。定位問題已在前 面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 僅僅定好位在大多數場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應 的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。 夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、 重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質量和生產安全。有 時工件的定位是在夾緊過程中實現的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。 一般夾緊裝置由動源即產生原始作用力的部分。夾緊機構即接受和傳遞原始 作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構和夾緊 元件。 考慮到機床的性能、生產批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。 螺旋夾緊機構是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與 其他元件或機構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。 螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作 用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產生的壓力來夾緊工件的。不過 這里上是通過轉動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。 典型的螺旋夾緊機構的特點： （1）結構簡單； （2）擴力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中 間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達 到夾緊和定心作用。 工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉，通過螺栓夾緊移動壓板，實現對 工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通 25 過精確的圓弧定位，實現定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調整。通過松 緊螺栓實現壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現工件的定心， 使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。 查參考文獻[5]1～2～26 可知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 ??????tgtQLWz 式中參數由參考文獻[5]可查得： 6.2??.76zr?901052???'29? 螺旋夾緊力： 048()N? 該夾具采用夾緊機構， 由上述計算易得： KW?? 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。 4.3 定位誤差的分析 為了滿足工序的加工要求，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 ???? ??? ⑴定位誤差 ： 本工序選用的工件以圓孔在間隙心軸上定