工藝夾具-基于普通機床的后托架及夾具設計開發(fā)

工藝夾具-基于普通機床的后托架及夾具設計開發(fā),工藝,夾具,基于,普通,機床,托架,設計,開發(fā) 外文翻譯資料 機電一體化技術及其應用研究 1 機電一體化技術發(fā)展 　　機電一體化是機械、微、控制、機、信息處理等多學科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關技術的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 1.1 數(shù)字化 　　微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡的迅速崛起，為數(shù)字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復。 1.2 智能化 　　即要求機電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發(fā)展，為機電一體化技術發(fā)展開辟了廣闊天地。 1.3 模塊化 　　由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。 1.4 網(wǎng)絡化 　　由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術使家用電器網(wǎng)絡化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應朝網(wǎng)絡化方向發(fā)展。 1.5 人性化 　　機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。 1.6 微型化 　　微型化是精細加工技術發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機理方面取得了很大進展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。 1.7 集成化 　　集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結構的優(yōu)化與復合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。 1.8 帶源化 　　是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。 1.9 綠色化 　　技術的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。 2 機電一體化技術在鋼鐵中應用 　　在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為核心，把微機、工控機、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業(yè)中主要應用于以下幾個方面： 2.1 智能化控制技術(IC) 　　由于鋼鐵具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)等，智能控制技術廣泛于鋼鐵的產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、控制、設備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。 2.2 分布式控制系統(tǒng)(ＤCS) 　　分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實時調(diào)度、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。ＤCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。ＤCS是監(jiān)視集中控制分散，故障面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。 2.3 開放式控制系統(tǒng)(OCS) 　　開放控制系統(tǒng)(Open Control System)是計算機技術發(fā)展所引出的新的結構體系概念?！伴_放”意味著對一種標準的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標準設計的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡使各種控制設備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制一體化。 2.4 計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS) 　　鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關鍵就是加強管理，獲取必須的效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀80年代已廣泛實現(xiàn)CIMS化。 2.5 現(xiàn)場總線技術(ＦBT) 　　現(xiàn)場總線技術(Ｆieｄ Bus Technology)是連接設置在現(xiàn)場的儀表與設置在控制室內(nèi)的控制設備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(如4～20mA，ＤC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導線?，F(xiàn)場總線的引入導致ＤCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。 2.6 交流傳動技術 　　傳動技術在鋼鐵工業(yè)中起作至關重要的作用。隨著電力技術和微電子技術的發(fā)展，交流調(diào)速技術的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術的發(fā)展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達到和超過直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。 4 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 2008 年 2月 19 日 畢業(yè)設計題目 基于普通機床的后托架及夾具的設計開發(fā) 指導教師 曾文萱 職稱 講師 專業(yè)名稱 機電一體化技術 班級 機電50532 學生姓名 韓彪 學號 5020053205 設計要求 1.完成資料翻譯一份（3000字以上） 2.完成畢業(yè)設計調(diào)研報告一份； 3.完成CA6140機床后托架加工工藝的設計； 4.完成CA6140機床后托架加工專用夾具的設計； 5.完成畢業(yè)設計說明書一份； 6.完成相關設計圖紙。 完成畢業(yè)課題的計劃安排 序號 內(nèi)容 時間安排 1 熟悉課題，可行性方案分析及方案論述； 2008．2．19-2008．2．21 2 確定加工順序和工序內(nèi)容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段并進行加工余量工藝尺寸計算、工時定額計算、定位誤差分析； 2008．2．22-2008．3．05 3 設計CA6140車床后托架專用夾具,同時檢測夾具是否滿足工件定位，定位精度等技術要求； 2008．3．06-2008．3-20 4 完成設計圖紙，寫畢業(yè)論文； 2008．3．21-2008．4．6 5 修改、完善畢業(yè)論文，并做答辯準備。 2008．4．7-2008．4．10 6 答辯 2008．4．11 答辯提交資料 外文資料翻譯，畢業(yè)設計調(diào)研報告，畢業(yè)設計說明書，相關圖紙。 計劃答辯時間 2008年4月11日 無錫職業(yè)技術學院 2008 年2月 19 日 分類號 密級 無錫職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 題 目 基于普通機床的后托架及夾具設計開發(fā) 英文并列題目 Based on the general machine tool and fixture brackets after the design and development 學生姓名： 韓彪 專 業(yè)： 機電一體化 指導教師： 曾文萱 職 稱： 講師 畢業(yè)設計說明書提交日期 2008-4-10 地址： 無錫職業(yè)技術學院 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 I 基于普通機床的后托架及夾具的設計開發(fā) 摘要：機床后托架的是機床上的一個重要零件，因為其零件尺寸較小，結構形狀也不是很復 雜復雜。但因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響 機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命，因此它的加工工藝的確設計也是非常 關鍵和重要的。 在制定工藝過程中，可將其分為兩部分，即工藝設計部分和夾具設計部分。要確定各工 序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機車及機床的進給量，切削深度，主軸 轉速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長度，最后計算該工 序的基本時間，輔助時間和工作地服務時間。對于夾具的設計，車床后托架鏜、銑、鉆等 工序使用了專用夾具和定位方案，此類夾具的特點是針對性強、結構緊湊、操作簡便、生 產(chǎn)率高。從而保證夾具操作方便、夾緊力可靠、使用安全、并有合理的裝卸空間。本設計 中將書本理論和實際使用要求相結合，完成了車床后托架的加工工藝規(guī)程的設計。 關鍵詞： 工序 工藝 工步 定位方案 夾緊力 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 II Based on the general machine tool and fixture brackets after the design and development Abstract: Bracket machine after machine is an important part, because of its smaller size components, structural shape is not very complicated complex. But because of its size precision, accuracy and geometry mutual positioning accuracy, and the surface quality of the surface have affected parts of the machine or assembly quality, thereby affecting its performance and working life, it is the design of processing is also a very crucial and important. In the development process, can be divided into two parts, namely, process design and fixture design of the part. To identify the processes of the installation process and the need for further processing and the process of Locomotive Machine feed rate, depth of cut, and cutting speed spindle speed, the process of fixture, knives and measuring tools, and walk the knife cutting the number and length of the final calculation of the basic processes of the time, work time and support to serve time. Fixture for the design, bracket after boring lathe, milling, drilling processes for the use of the fixture, the characteristics of such fixture is targeted strong, compact, easy to operate, high productivity. Thus ensuring fixture easy to operate, reliable clamping, the use of safe and reasonable working space. The design will use books theoretical and practical requirements of the integration of the lathe after the completion of the processing order bracket design. Keywords： The process ,worker one, worker's step , orient the scheme , clamp strength 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 III 目 錄 第一章 引言 ..............................................................................................................1 1．1 加工工藝的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 …………………………………………………2 1．2 CA6140 機床后托架加工工藝設計的目的、內(nèi)容和要求………………2 1．2．1 設計的目的……………………………………………………………2 1．2．2 設計的內(nèi)容……………………………………………………………2 1．2．3 設計的要求……………………………………………………………………3 第二章 CA6140 機床后托架的加工工藝的整體設計 ……………………4 2．1 CA6140 機床后托架的工藝要求及其分析 .................................................4 2．2 CA6140 機床后托架的工藝要求及其分 ....................................................4 2．2．1 CA6140 機床后托架的技術要求 ...................................................4 2．3 CA6140 機床后托架的加工工藝過程 .........................................................5 2．4 確定 CA6140 機床后托架的各表面加工方案 .............................................5 2．4．1 在選擇各表面及孔的加工方法時，要綜合考慮以下因素 ..........5 2．4．2 平面的加工 ......................................................................................6 2．4．3 孔的加工方案 ..................................................................................6 2．5 確定各加工部位的定位基準 .......................................................................6 2．5．1 粗基準的選擇 ..................................................................................6 2．5．2 精基準選擇的原則 ..........................................................................7 2．6 制訂工藝路線 ...............................................................................................7 2．6．1 工序的合理組合 ...............................................................................8 2．6．2 工序的集中與分散 ..........................................................................8 2．6．3 加工階段的劃分 ..............................................................................9 2．6．4 加工工藝路線方案的比較 ............................................................10 2．6．5 設計加工工藝卡片………………………………………………………14 2．7 機床后托架偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ..................18 2．7．1 毛坯的結構工藝要求 ....................................................................18 2．7．2 機床后托架的偏差計算 ................................................................18 2．8 確定切削用量及基本工時 ........................................................................21 2．8．1 工序一 粗、精銑底面 ................................................................21 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 IV 2．8．2 工序二 粗、半精、精鏜 CA6140 側面三杠孔 ..........................22 2．8．3 工序三 鉆頂面四孔 ....................................................................28 2．8．4 工序四 鉆側面兩孔 ....................................................................31 2．9 時間定額計算及生產(chǎn)安排 .........................................................................32 2．9．1 粗、精銑工件底面 ........................................................................33 2．9．2 鏜側面三個杠孔 ............................................................................33 2．9．3 鉆工件頂面四孔 ............................................................................34 第三章 專用夾具設計 .........................................................................................36 3．1 銑平面夾具的設計 .....................................................................................36 3．1．1 檢查原始材料 ................................................................................36 3．1．2 選擇定位基準 ................................................................................36 3．1．3 切削力及夾緊分析計算 ................................................................36 3．1．4 誤差分析與計算 ............................................................................37 3．1．5 夾具設計和操作的簡要說明 ........................................................37 3．2 鏜孔夾具的設計 .........................................................................................38 3．2．1 研究原始質(zhì)料 ................................................................................38 3．2．2 定位基準的選擇 ............................................................................38 3．2．3 切削力及夾緊力的計算 ................................................................38 3．2．4 誤差分析與計算 ............................................................................39 3．3 鉆頂面四孔夾具的設計 .............................................................................40 3．3．1 研究原始質(zhì)料 ................................................................................40 3．3．2 定位基準的選擇 ............................................................................40 3．3．3 切削力及夾緊力的計算 ................................................................40 3．3．4 誤差分析和計算 ............................................................................41 3．3．5 夾具設計及操作的簡要說明…………………………………………41 第四章 總結 ..........................................................................................................43 致謝 ..........................................................................................................................45 參考文獻 .................................................................................................................46 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 第一章 引言 1． 1機械加工工藝的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 近年來，機械制造工藝有著飛速的發(fā)展。比如，應用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程。因為特種加工的微觀物理過程非常復雜，往往涉及電磁場、熱力學、流體力學、電化學等諸多領域，其加工機理的理論研究極其困難,通常很難用簡單的解析式來表達。近年來，雖然各國學者采用各種理論對不同的特種加工技術進行了深入的研究，并取得了卓越的理論成就，但離定量的實際應用尚有一定的距離。然而采用每一種特種加工方法所獲得的加工精度和表面 質(zhì)量與加工條件參數(shù)間都有其規(guī)律。因此，目前常采用研究傳統(tǒng)切削加工機理的實驗統(tǒng)計方 法來了解特種加工的工藝規(guī)律，以便實際應用，但還缺乏系統(tǒng)性。 為了能具體確切的說明過程，使工件能按照零件圖的技術要求加工出來，就得制定復雜的機械加工工藝規(guī)程來作為生產(chǎn)的指導性技術文件，學習研究制定機械加工工藝規(guī)程的意義與作用就是本課題研究目的。 在整個設計過程中,我們將學習到更多的知識。 （1）我們必須仔細了解零件結構，認真分析零件圖,培養(yǎng)我們獨立識圖能力,增強我們對零件圖的認識和了解,通過對零件圖的繪制,不僅能增強我們的繪圖能力和運用AutoCAD軟件的能力。 （2）制訂工藝規(guī)程、確定加工余量、工藝尺寸計算、工時定額計算、定位誤差分析等。在整個設計中也是非常重要的,通過這些設計,不僅讓我們更為全面地了解零件的加工過程、加工尺寸的確定,而且讓我們知道工藝路線和加工余量的確定,必須與工廠實際的機床相適應。 這對以前學習過的知識的復習,也是以后工作的一個鋪墊。 （3）在這個設計過程中,我們還必須考慮工件的安裝和夾緊.安裝的正確與否直接影響工件加工精度,安裝是否方便和迅速,又會影響輔助時間的長短,從而影響生產(chǎn)率,夾具是加工工件時,為完成某道工序,用來正確迅速安裝工件的裝置.它對保證加工精度、提高生產(chǎn)率和減輕工人勞動量有很大作用。這是整個設計的重點,也是一個難點。 這是整個設計的重點,也是一個難點。受其限制，目前特種加工的工藝參數(shù)只能憑經(jīng)驗選取，還難以實現(xiàn)最優(yōu)化和自動化，例如，電火花成形電極的沉入式 加工工藝，它在占電火花成形機床總數(shù)95%以上的非數(shù)控電火花成形加工機床和較大尺寸的模具型腔加工中得到廣泛應用。雖然已有學者對其CAD、CAPP和CAM原理開展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工藝數(shù)據(jù)的缺乏，仍未有成熟的商品化的CAD/CAM系統(tǒng)問世。通常 只能采用手工的方法或部分借助于CAD造型、部分生成復雜電極的三維型面數(shù)據(jù)。隨著模糊 數(shù)學、神經(jīng)元網(wǎng)絡及專家系統(tǒng)等多種人工智能技術的成熟發(fā)展，人們開始嘗試利用這一技術 來建立加工效果和加工條件之間的定量化的精度、效率、經(jīng)濟性等實驗模型，并得到了初步 的成果。因此，通過實驗建模，將典型加工實例和加工經(jīng)驗作為知識存儲起來，建立描述特 種加工工藝規(guī)律的可擴展性開放系統(tǒng)的條件已經(jīng)成熟。并為進一步開展特種加工加工工藝過程的計算機模擬，應用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程和虛擬加工奠定基礎。 1．2 機床后托架加工工藝設計的目的、內(nèi)容和要求 1．2．1 設計的目的 CA6140機床后托架的是CA6140機床上的一個重要零件，因為其零件尺寸較小，結構形狀也不是很復雜復雜，但側面三杠孔和底面的精度要求較高，此外還有對精度要求不是很高的頂面的四孔要求加工，后托架上的底面和側面三杠孔的粗糙度要求都是Ra1.6，所以都要求精加工。其三杠孔的中心線和底平面，有平面度的公差要求等。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(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命，因此它的加工是非常關鍵和重要的。 機床設計畢業(yè)設計，其目的在于通過對CA6140機床后托架加工工藝的設計，使我們在擬定加工工藝方案的過程中，得到設計構思、方案的分析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，培養(yǎng)基本的設計方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。 1．2．2 設計的內(nèi)容 （1）工序的劃分 確定加工順序和工序內(nèi)容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段，這項工作與生產(chǎn)綱領有密切關系，具體可以根據(jù)生產(chǎn)類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等。生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序次數(shù)；如批量小時可采用在通用機床上工序集中原則，批量大時即可按工序分散原則，組織流水線生產(chǎn)，也可利用高生產(chǎn)率的通用設備，按工序集中原則組織生產(chǎn)。 （2）定位基準的選擇 根據(jù)粗基準，精基準的選擇原則；遵循基準統(tǒng)一、基準重合。由零件圖具體分析可得：CA6140車床后托架首先以一個側面和一個孔為粗基準，對底平面A進行粗加工，再以底平面A為基準加工孔。 （3）毛坯的選擇： 根據(jù)生產(chǎn)綱領和零件結構選擇毛坯，毛坯的類型一般在零件圖上已有規(guī)定。對于鑄件和鍛件應了解其分模面、澆口、冒口位置和拔模率，以便在選擇定位基準和計算加工余量時有所考慮。如果毛坯是棒料或型材，則按其標準確定尺寸規(guī)格，并決定每批加工件數(shù)。 （4）工藝路線的擬訂 表示零件的加工順序及加工方法，分出工序，安裝或工位及工步等。并選擇各工序所使用的機床型號、刀具、夾具及量具等。擬訂工藝路線從實際出發(fā)，理論聯(lián)系實際和工人結合起來。常常需要提出幾個方案，進行分析比較后再確定。 1．2．3 設計的目的 對機械加工工藝規(guī)程基本要求可歸結為質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。雖然有時互相矛盾，但只要把它們處理好，就會成為一個統(tǒng)一體。在三個要求中，質(zhì)量是首要的。質(zhì)量表現(xiàn)在機械產(chǎn)品的各項技術性能指標，質(zhì)量不能保證，根本談不上數(shù)量；質(zhì)量和生產(chǎn)率之間是密切聯(lián)系的，在保證質(zhì)量的前提下，應該不斷地最大限度地提高生產(chǎn)率，滿足生產(chǎn)量的要求。如果兩者矛盾，則生產(chǎn)率要服從于質(zhì)量，應在保證質(zhì)量的前提下解決生產(chǎn)率問題。在保證質(zhì)量的前提下，應盡可能的節(jié)約耗費，減少投資，降低制造成本，這就是經(jīng)濟性。 因此，CA6140車床后托架的工藝規(guī)程設計應該體現(xiàn)質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的統(tǒng)一，達到經(jīng)濟合理及可行的目的。 第二章 CA6140機床后托架加工工藝的整體設計 2．1 CA6140機床后托架加工工藝分析 （1） 制訂CA6140車床后托架加工工藝規(guī)程，關鍵是工序的劃分和定位基準的選擇。在設計開始的過程中，我們必須要認真分析零件圖，了解其零件的結構特點和相關的技術要求，對零件的每一個細節(jié)，都應仔細的分析，如零件加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特別是要注意后托架零件各孔系自身精度（同軸度、圓度、粗糙度等）和它們的相互位置精度（軸線之間的平行度、垂直度以及軸線與平面之間的平行度、垂直度等要求），后托架零件的尺寸是整個零件加工的關鍵，必須弄清箱體零件的每一個尺寸。繪制零件圖是一個重點，同時因為零件比較復雜,所以也是一個難點。我們采用AutoCAD軟件繪制零件圖，一方面增加我們對零件的了解認識，另一方面增加我們對AutoCAD軟件的熟悉。 （2） CA6140機床后托架的是機床的一個重要零件，因為其零件尺寸較小，結構形狀不是很復雜，但側面三杠孔和底面的精度要求較高，此外還有頂面的四孔要求加工，但是對精度要求不是很高。后托架上的底面和側面三杠孔的粗糙度要求都是，所以都要求精加工。其三杠孔的中心線和底平面有平面度的公差要求等。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(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命，因此它的加工是非常關鍵和重要的。 2．2 CA6140機床后托架的工藝要求及其分析 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(zhì)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。 2．2．1 CA6140機床后托架的技術要求 如（附圖四）所示要求加工的有三組加工。底面、側面三孔、頂面的四個孔、以及左視圖上的兩個孔。 (1) 以底面為主要加工的表面，有底面的銑加工，其底面的粗糙度要求是，平面度公差要求是0.03。 (2) 另一組加工是側面的三孔，分別為，，，其表面粗糙度要求 要求的精度等級分別是，，。 (3) 以頂面為住加工面的四個孔，分別是以和為一組的階梯空，這組孔的表面粗糙度要求是，，以及以和的階梯孔，其中是裝配鉸孔，其中孔的表面粗糙度要求是，，是裝配鉸孔的表面粗糙度的要求是。 (4) CA6140機床后托架毛坯的選擇金屬行澆鑄，因為生產(chǎn)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(chǎn)的面積較小。因為CA6140機床后托架的重量只有3.05kg,而年產(chǎn)量是5000件，由[7]中表2.1-3可知是中批量生產(chǎn)。 2．3 CA6140機床后托架的加工工藝過程 由以上分析可知。該箱體零件的主要加工表面是平面及孔系。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CA6140機床后托架來說，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。 由上面的一些技術條件分析得知：CA6140機床后托架的是機床的一個重要零件，因為其零件尺寸較小，結構形狀不是很復雜，但側面三杠孔和底面的精度要求較高，此外還有頂面的四孔要求加工，CA6140后托架的尺寸精度，形狀機關度以及位置機精度要求都很高，就給加工帶來了困難，必須重視。 2．4 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(zhì)量，同時是加工的勞動量最小。設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于我們設計CA6140機床后托架的加工工藝來說，應選擇能夠滿足孔系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(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應選擇價格較底的機床。 2．4．1 在選擇各表面及孔的加工方法時，要綜合考慮以下因素： (1) 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工。 (2) 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設備。在單件小批量生產(chǎn)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(chǎn)時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。 (3) 要考慮被加工材料的性質(zhì)，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。 46 (4) 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設備，推廣新技術，提高工藝水平。 (5) 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Ra0.63μm，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。 2．4．2 平面的加工 由參考文獻[7]中表2.1-12可以確定，底面的加工方案為底平面：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小。 2．4．3 孔的加工方案 (1) 由參考文獻[7]中表2.1-11確定，以為孔的表面粗糙度為1.6，則選側孔（，，）的加工順序為：粗鏜——精鏜。 (2) 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加工方法，的孔選擇的加工方法是鉆，因為的孔和是一組階梯孔，所以可以在已經(jīng)鉆了的孔基礎上再锪孔鉆锪到，而另一組和也是一組階梯的孔，不同的是的孔是錐孔，起表面粗糙度的要求是，所以全加工的方法是鉆——擴——鉸。 2．5 確定各加工部位的定位基準 2．5．1 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： (1) 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。 (2) 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。 (3) 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。 (4) 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(jīng)初加工。 (5) 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證CA6140機床后托架在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從CA6140機床后托架零件圖分析可知，選擇側面三孔作為CA6140機床后托架加工粗基準。 2．5．2 精基準選擇的原則 (1) 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。 (2) 基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)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(tǒng)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。 (3) 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(nèi)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CA6140機床后托架在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從CA6140機床后托架零件圖分析可知，它的底平面與側面三孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，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，所以也可以用與頂平面的四孔的加工基準。 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。 2．6 制訂工藝路線 對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。CA6140機床后托架的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。 2．6．1 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： (1) 工序分散原則 工序內(nèi)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(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)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(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。 (2) 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝、夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)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(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)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(chǎn)。 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(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。 2．6．2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應考慮工序的數(shù)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。 (1) 工序集中的特點 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)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(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。 (2) 工序分散的特點 工序內(nèi)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(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)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(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。 工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)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(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)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(chǎn)。 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟效果。 2．6．3 加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： (1) 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(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)生的內(nèi)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。 (2) 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。 (3) 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。 (4) 光整加工階段 對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質(zhì)量，對尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為IT5~IT6,表面粗糙度為Ra1.25~0.32μm。 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(zhì)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(zhì)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(zhì)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。 2．6．4 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(chǎn)可以考慮采用專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。 見下表2-1： 表2-1加工工藝路線方案比較表 工序號 方案Ⅰ 方案Ⅱ 工序內(nèi)容 定位基準 工序內(nèi)容 定位基準 010 粗銑底平面 側面和外圓 粗、精銑底平面 側面和外圓 020 精銑底平粗 側面和外圓 粗鏜孔： 、 底面和側面 040 鉆、擴孔： 、 底面和側面 半精鏜孔：、、 底面和側面 050 粗鉸孔：、、 底面和側面 精鏜孔：、、 底面和側面 060 精鉸孔：、、 側面和兩孔 粗銑油槽 底面和側面 070 粗銑油槽 底面和側面 鉆：、 底面和側面 080 锪鉆孔： 底面和側面 擴孔 底面和側面 090 鉆：、 底面和側面 精鉸錐孔： 底面和側面 110 擴孔 底面和側面 锪鉆孔：、 底面和側面 120 精鉸錐孔： 底面和側面 去毛刺 底面和側面 130 锪鉆孔：、 底面和側面 鉆：、 底面和孔 140 鉆：、 底面和孔 攻螺紋 底面和孔 150 攻螺紋 底面和孔 锪平面 底面和孔 160 锪平面 倒角去毛刺 底面和孔 160 倒角去毛刺 檢驗 170 檢驗 加工工藝路線方案的論證： (1) 方案Ⅱ在120工序中按排倒角去毛刺，這不僅避免劃傷工人的手，而且給以后的定位及裝配得到可靠的保證。 (2) 方案Ⅱ在010工序中先安排銑底平面，主要是因為底平面是以后工序的主要定位面之一，為提高定位精度。 (3) 方案Ⅱ符合粗精加工分開原則。 由以上分析：方案Ⅱ為合理、經(jīng)濟的加工工藝路線方案。 具體的工藝過程如下表2-2： 表2-2加工工藝過程表 工序號 工 種 工作內(nèi)容 說 明 010 鑄造 金屬型鑄造 鑄件毛坯尺寸：長： 寬：高： 孔：、、 020 清砂 除去澆冒口，鋒邊及型砂 030 熱處理 退火 石墨化退火，來消除鑄鐵表層和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織（有大量的滲碳體出現(xiàn)），以便于切削加工 040 檢驗 檢驗毛坯 050 銑 粗銑、精銑底平面 工件用專用夾具裝夾；立式銑床 060 粗鏜 粗鏜鏜孔：，， 工件用專用夾具裝夾；立式銑鏜床（） 070 銑 粗銑油槽 080 半精鏜 半精鏜鏜孔：，， 工件用專用夾具裝夾；立式銑鏜床（） 090 精鏜 精鏜鏜孔：，， 工件用專用夾具裝夾；立式銑鏜床（） 100 鉆 將孔、、鉆到直徑 工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床 110 擴孔鉆 將擴孔到要求尺寸 120 锪孔鉆 锪孔、到要求尺寸 130 鉸 精鉸錐孔 140 鉗 去毛刺 150 鉆 鉆孔、 工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床 160 攻絲 攻螺紋 170 鉗 倒角去毛刺 180 檢驗 190 入庫 清洗，涂防銹油 2．6．5 設計加工工藝卡片 在加工過程中，加工人員需要參照工藝卡片進行加工，所以要求工藝卡片的內(nèi)容要簡明扼要，用最少的文字說明加工的主要技術要求。 （1） 如下圖為工藝卡片2-1， 工藝卡片 2- 1 加工工藝卡片2-1，具體而清晰的將05、06兩道工序及其所需要的加工工具描述出來，省去了文字敘述，簡潔而方便。便于加工人員在加工的過程中隨時查閱。 （2） 如下圖為工藝卡片2-2， 工藝卡片 2- 2 在加工工藝卡片2-2中，主要加工CA6140機床后托架側面的3個孔，它們的半徑分別為：25.5㎜，30.2㎜，40㎜，在080步工序中先分別對3個孔進行半精鏜，有利于下一步的加工；在090步工序中，分別對3個杠孔進行了精鏜，進一步細化的加工使孔的尺寸更精確、表面粗糙度達到各方面的技術要求。 （3） 如下圖為工藝卡片2-3， 工藝卡片 2- 3 在工藝卡片2-3中包含了100和110兩步工序，其中第100步工序進行的是使用鉆床加工4個大小及工藝要求都相同的直徑為10㎜的孔，因為其他表面粗糙度等技術要求已經(jīng)在上面的步驟中完成，所以可以直接進行加工。在第110步工序中，進行的是擴孔，2個孔的直徑都為13㎜，各方面的技術要求也相同，而且孔直徑大小在6.3-12.5㎜的范圍內(nèi)，因此采取“鉆-擴”的加工順序。 （4） 如下圖為工藝卡片2-4， 工藝卡片 2- 4 工藝卡片2-4包括120和130兩步工序，其中120步工序中又包含了2個工步，首先是锪直徑為20㎜的2個相同的孔，然后進行的是锪直徑為13㎜的孔；第130步工序可分為3個工步：鉆直徑為6㎜的孔，組那直徑為6㎜的螺紋孔，對M6的螺紋孔進行攻絲。 2．7 機床后托架的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 CA6140機床后托架的鑄造采用的是鑄鐵制造，其材料是HT150，硬度HB為150-200，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 2．7．1 毛坯的結構工藝要求 (1) CA6140車床后托架為鑄造件，對毛坯的結構工藝有一定要求： ① 鑄件的壁厚應和合適，均勻，不得有突然變化。 ② 鑄造圓角要適當，不得有尖角。 ③ 鑄件結構要盡量簡化，并要有和合理的起模斜度，以減少分型面、芯子、并便于起模。 ④ 加強肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時鑄件變形或產(chǎn)生裂紋。 ⑤ 鑄件的選材要合理，應有較好的可鑄性。 毛坯形狀、尺寸確定的要求 (2) 設計毛坯形狀、尺寸還應考慮到： ① 各加工面的幾何形狀應盡量簡單。 ② 工藝基準以設計基準相一致。 ③ 便于裝夾、加工和檢查。 ④ 結構要素統(tǒng)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(jīng)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(jù)此繪出毛坯圖。 2．7．2機床后托架的偏差計算 (1) 底平面的偏差及加工余量計算 底平面加工余糧的計算，計算底平面與孔（，，）的中心線的尺寸為。根據(jù)工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：由參考文獻[5]中表3.2-23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2-27粗銑平面時厚度偏差取。 精銑：由參考文獻[7]中表2.3-59，其余量值規(guī)定為。 鑄造毛坯的基本尺寸為，又根據(jù)參考文獻[7]中表2.3-11,鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差為 毛坯的名義尺寸為： 毛坯最小尺寸為： 毛坯最大尺寸為： 粗銑后最大尺寸為： 粗銑后最小尺寸為： 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即與側面三孔（，，）的中心線的尺寸為。 (2) 正視圖上的三孔的偏差及加工余量計算 參照參考文獻[7]中表2.3-59和參考文獻[15]中表1-8，可以查得： 孔： 粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 半精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 孔 粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 半精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 孔 粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 半精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 根據(jù)工序要求，側面三孔的加工分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個工序完成，各工序余量如下： 粗鏜： 孔，參照[7]中表2.3-48,其余量值為； 孔，參照[7]中表2.3-48,其余量值為；孔，參照[7]中表2.3-48,其余量值為。 半精鏜： 孔，參照[7]中表2.3-48,其余量值為； 孔，參照[7]中表2.3-48,其余量值為；孔，參照[7]中表2.3-48,其余量值為。 精鏜： 孔，參照[7]中表2.3-48,其余量值為； 孔，參照[7]中表2.3-48,其余量值為； 孔，參照[7]中表2.3-48,其余量值為。 鑄件毛坯的基本尺寸分別為： 孔毛坯基本尺寸為：； 孔毛坯基本尺寸為：； 孔毛坯基本尺寸為：。 根據(jù)參考文獻[7]中表2.3-11，鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差分別為： 孔毛坯名義尺寸為：； 毛坯最大尺寸為：； 毛坯最小尺寸為：； 粗鏜工序尺寸為： 半精鏜工序尺寸為： 精鏜后尺寸是，已達到零件圖尺寸要求 孔毛坯名義尺寸為：； 毛坯最大尺寸為：； 毛坯最小尺寸為：； 粗鏜工序尺寸為：； 半精鏜工序尺寸為： 精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即： 孔毛坯名義尺寸為：； 毛坯最大尺寸為：； 毛坯最小尺寸為：； 粗鏜工序尺寸為： 半精鏜工序尺寸為： 精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即 (3) 頂面兩組孔和，以及另外一組的錐孔和 毛坯為實心，不沖孔。兩孔精度要求為，表面粗糙度要求為。參照參考文獻[7]中表2.3-47，表2.3-48。確定工序尺寸及加工余量為： 第一組：和 加工該組孔的工藝是：鉆——擴——锪 鉆孔： 擴孔： （Z為單邊余量） 锪孔： （Z為單邊余量） 第二組：的錐孔和 加工該組孔的工藝是：鉆——锪——鉸 鉆孔： 锪孔： （Z為單邊余量） 鉸孔： 2．8 確定切削用量及基本工時 2．8．1 工序一 粗、精銑底面 機床：雙立軸圓工作臺銑床 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù) (1) 粗銑 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-81，取 機床主軸轉速： ， 式（2-1） 實際銑削速度： 式（2-2） 進給量： 式（2-3） 工作臺每分進給量： ：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 式（2-4） 取 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 式(2-5) (2) 精銑： 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-81，取 機床主軸轉速，由式（2-1）： ， 實際銑削速度，由式（2-2）： 進給量，由式（2-3） 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1。 機動時間，由式（2-5）： 本工序機動時間 2．8．2 工序二 粗、半精、精鏜CA6140側面三杠孔 機床：臥式鏜床 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料： (1) 粗鏜孔 切削深度：，毛坯孔徑。 進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量。 切削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-66取 機床主軸轉速，由式（2-1）有： 取 實際切削速度，由式（2-2）有： 工作臺每分鐘進給量： 式（2-7） 被切削層長度： 刀具切入長度 式（2-6） 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間，由式（2-5）有： （2）粗鏜孔 切削深度：，毛坯孔徑 進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量。 切削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-66，取 機床主軸轉速，由式（2-1）有： ，取 實際切削速度，由式（2-2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（2-7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（2-6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間，由式（2-5）有： （3） 粗鏜孔 切削深度：，毛坯孔徑。 進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-66，取 機床主軸轉速，由式（2-1）有： ，取 實際切削速度，由式（2-2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（2-7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（2-6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間，由式（2-5）有： （4） 半精鏜孔 切削深度：，粗鏜后孔徑 進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-66，取： 機床主軸轉速，由式（2-1）有 ，取 實際切削速度，由式（2-2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（2-7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（2-6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間，由式（2-5）有： (5) 半精鏜孔 切削深度：，粗鏜后孔徑 進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-66，?。? 機床主軸轉速，由式（2-1）有： ，取 實際切削速度，由式（2-2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（2-7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（2-6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間，由式（2-5）有： (6) 半精鏜孔 切削深度：，粗鏜后孔徑 進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-66，取 機床主軸轉速，由式（2-1）有： ，取 實際切削速度，由式（2-2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（2-7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（2-6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間，由式（2-5）有： (7) 精鏜孔 切削深度：，半精鏜后孔徑 進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-66，取 機床主軸轉速，由式（2-2）有： ， ，取 實際切削速度，由式（2-2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（2-7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（2-6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間，由式（2-5）有： (8) 精鏜孔 切削深度：，半精鏜后孔徑 進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-66，取 機床主軸轉速，由式（2-1）有： ，取 實際切削速度，由式（2-2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（2-7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（2-6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間，由式（2-5）有： (9) 精鏜孔 切削深度：，半精鏜后孔徑 進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-66，取 機床主軸轉速，由式（2-2）有： 取 實際切削速度，由式（2-2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（2-7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（2-6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間，由式(2-7）有： 本工序所用的機動時間： 2．8．3 工序三 鉆頂面四孔 鉆頂面四孔（其中包括鉆孔，和擴孔，鉸孔，以及锪孔，） 機床： 刀具：硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭。型號：E211和E101 帶導柱直柄平底锪鉆（GB4260-84） 公制/莫式4號錐直柄鉸刀 刀具材料： (1) 鉆孔，以及的錐孔 鉆孔時先采取的是鉆到在擴到，所以，另外的兩個錐孔也先鉆到。 切削深度： 進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-52，取 切削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-53，取 機床主軸轉速，由式（2-1）有： ，取 實際切削速度，由式（2-2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度： ，式（2-8） 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 式（2-9） (2) 擴孔 鉆孔時先采取的是鉆到再擴到，所以， 切削深度： 進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-52，取 切削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-53，取 機床主軸轉速，由式（2-1）有： ，取 實際切削速度，由式（2-2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（2-8）有： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間，由式（2-9）有： (3) 锪孔 切削深度：， 根據(jù)參考文獻[7]中表查得：進給量,切削速度；取 機床主軸轉速，由式（2-1）有 ，取 實際切削速度，由式（2-2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（2-8）有： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為2 機動時間，由式（2-5）有： (4) 锪孔 切削深度：， 根據(jù)參考文獻[7]中表查得：進給量,切削速度；取 機床主軸轉速，由式（2-1）有： ，取 實際切削速度，由式（2-2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（2-8）有： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間，由式（2-5）有： ⑸．鉸孔 切削深度：， 進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-58，取 切削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-60，取 機床主軸轉速，由式（2-1）有： ，取 實際切削速度，由式（2-2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（2-8）有： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間，由式（2-9）有： 2．8．4 工序四 鉆側面兩孔 鉆側面兩孔（其中包括鉆的孔和的螺紋孔） 機床： (1) 鉆:切削深度： 根據(jù)參考文獻[7]中表查得：進給量,切削速度，機床主軸轉速，由式（2-1）有： ，取 實際切削速度， 由式（2-2）有： ,被切削層長度： 刀具切入長度， 由式（2-8）有： 刀具切出長度： 取 加工基本時間，由式（2-5）有： （2） 鉆螺孔 切削深度： 進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-39，，取 切削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-41，取 機床主軸轉速，由式（2-1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（2-8）有 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間，由式（2-5）有： （3）攻螺紋孔 機床：組合攻絲機 刀具：高速鋼機動絲錐 進給量：由于其螺距,因此進給量 切削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-105，取 機床主軸轉速，由式（2-1）有： ，取 絲錐回轉轉速：取 實際切削速度，由式（2-2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間，由式（2-5）有： 鉆頂面四孔的機動 時間： 這些工序的加工機動時間的總和是： 2．9 時間定額計算及生產(chǎn)安排 根據(jù)設計任務要求，該CA6140機床后托架的年產(chǎn)量為5000件。一年以240個工作日計算，每天的產(chǎn)量應不低于21件。設每天的產(chǎn)量為21件。再以每天8小時工作時間計算，則每個工件的生產(chǎn)時間應不大于22.8min。 參照參考文獻[7]中表2.5-2，機械加工單件（生產(chǎn)類型：中批以上）時間定額的計算公式為： （大量生產(chǎn)時） 式（2-10） 因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計算公式為： 式（2-11） 其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間） —輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關工步輔助時間 —布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值 2．9．1 粗、精銑工件底面 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]中表2.5-45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[7]中表2.5-48， 單間時間定額，由式（2-11）有： 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求。 2．9．2 鏜側面三個杠孔 (1) 粗鏜側面的三孔（，，） 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]中表2.5-37，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[7]中表2.5-39， 單間時間定額，由式（2-11）有： 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求。 (2) 半精鏜側面的三孔（，，） 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]中表2.5-37，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[7]中表2.5-39， 單間時間定額，由式（2-11）有： 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求。 (3) 精鏜側面的三孔（，，） 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]中表2.5-37，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[7]中表2.5-39， 單間時間定額，由式（2-11）有： 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求。 2．9．3 鉆工件頂面四孔 鉆頂面四孔（其中包括鉆和、擴鉆，鉸孔以及锪孔和） 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]中表2.5-41，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[7]中表2.5-43， 單間時間定額，由式（2-11）有： 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求 鉆左側面兩孔（其中包括鉆的孔和的螺孔） 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]中表2.5-41，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[7]中表2.5-43， 單間時間定額，由式（2-11）有： 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求 的螺紋孔攻絲 機動時間： 輔助時間：參照鉆孔輔助時間，取裝卸工件輔助時間為，工步輔助時間為。則 ：參照鉆孔值，取 單間時間定額，由式（2-11）有： 因此布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求。 第三章 專用夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工CA6140機床后托架零件時，需要設計專用夾具。 根據(jù)任務要求中的設計內(nèi)容，需要設計加工工藝孔夾具及銑底面夾具一套。其中加工側面的三孔的夾具將用于臥式鏜床，而頂面的四孔用到的刀具分別為兩把麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀以及锪鉆進行加工，側面兩個孔將用兩把麻花鉆對起進行加工。 3．1 銑平面夾具的設計 3．1．1檢查原始材料 利用本夾具主要用來粗銑底平面，該底平面對孔、、的中心線要滿足尺寸要求以及平行度要求。在粗銑此底平面時，其他都是未加工表面。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(chǎn)率和降低勞動強度。 3．1．2 選擇定位基準 由零件圖可知：粗銑平面對孔、、的中心線和軸線有尺寸要求及平行度要求，其設計基準為孔的中心線。為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，在此選用V形塊定心自動找到中心線，這種定位在結構上簡單易操作。 采用V形塊定心平面定位的方式，保證平面加工的技術要求。同時，應加一側面定位支承來限制一個沿軸移動的自由度。 3．1．3 切削力及夾緊分析計算 刀具材料：（高速鋼端面銑刀） 刀具有關幾何參數(shù)： 由參考文獻[16]中表1-2-9 可得銑削切削力的計算公式： 式（3-1） 查參考文獻[16]中表得： 對于灰鑄鐵： 式（3-2） 取 ， 即 所以 由參考文獻[17]中表1-2可得： 垂直切削力 ：（對稱銑削） 式（3-3） 背向力： 根據(jù)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(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： 式（3-4） 安全系數(shù)K可按下式計算： 式（3-5） 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見[7]中表可得： 所以 式（3-6） 式（3-7） 式（3-8） 由計算可