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論文題目：前支架-前鋼板彈簧零件的加工工藝規(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 此次設計是對前支架-前鋼板彈簧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 前支架-前鋼板彈簧，加工工藝，專用夾具，設計 1 目 錄 摘 要 I 1 緒 論 1 2 前支架-前鋼板彈簧的分析 2 2.1 前支架-前鋼板彈簧的工藝分析 2 2.2 前支架-前鋼板彈簧的工藝要求 3 3 工藝規(guī)程設計 4 3.1 加工工藝過程 .4 3.2 確定各表面加工方案 4 3.2.1 影響加工方法的因素 .4 3.2.2 加工方案的選擇 .5 3.3 確定定位基準 .5 3.2.1 粗基準的選擇 .5 3.2.1 精基準選擇的原則 .6 3.4 工藝路線的擬訂 6 3.4.1 工序的合理組合 .7 3.4.2 工序的集中與分散 .7 3.4.3 加工階段的劃分 .8 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 .9 3.5 前支架-前鋼板彈簧的偏差，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 前支架-前鋼板彈簧的偏差計算 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） 12 2.5.1 工序一：銑寬度為 58mm 的上端面 .12 2.5.2 工序二：粗銑左端面（尺寸為 65mm 的端面） .12 2.5.3 工序 3：鉆擴鉸 5-φ12 孔 13 3.7 本章小結 .21 4 加工 工藝孔夾具設計 2210.5m? 2 4.1 加工 工藝孔夾具設計 .2210.5m? 4.2 定位方案的分析和定位基準的選擇 .22 4.3 定位元件的設計 .22 4.4 定位誤差分析 .24 4.5 切削力的計算與夾緊力分析 .24 4.6 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 .24 4.7 夾具精度分析 .26 4.8 夾具設計及操作的簡要說明 .26 4.9 本章小結 .27 1 1 緒 論 機械設計制造及其夾具設計是我們?nèi)跁炌?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(chǎn)品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導生 產(chǎn)的重要的技術性文件。它直接關系到產(chǎn)品的質量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng) 濟效益，生產(chǎn)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(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質 量的重要保證的重要依據(jù)。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(chǎn)品的質量的同時提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞 動強度、降低生產(chǎn)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(chǎn)中，常采用專用夾具。 2 2 前支架-前鋼板彈簧的分析 2.1 前支架-前鋼板彈簧的工藝分析 前支架-前鋼板彈簧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。前支架-前鋼板彈簧的底面都要求精加工。其小頭孔與底平 面有垂直度的公差要求，前支架-前鋼板彈簧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。 3 2.2 前支架-前鋼板彈簧的工藝要求 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。 以下是前支架-前鋼板彈簧需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： (1) 2-Ф22 孔。 (2) 大頭 3-φ12 孔。 (3)寬度為 4 槽。 (4) φ10.5 孔。 (5) 尺寸為 58mm 端面。 前支架-前鋼板彈簧毛坯的，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。1~3m 上面主要是對前支架-前鋼板彈簧零件的結構、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(chǎn)方式，從而為 工藝規(guī)程設計提供了必要的準備。 4 3 工藝規(guī)程設計 3.1 加工工藝過程 由以上分析可知，該前支架-前鋼板彈簧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， 對于前支架-前鋼板彈簧來說，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：前支架-前鋼板彈簧的尺寸精度，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。對于我們設計前支架- 前鋼板彈簧的加工工藝來說，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(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。 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(jù)各加工表面的技術要求， 選擇加工方法及分幾次加工。 ⑵ 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。 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(xiàn)有加工方法和 設備，推廣新技術，提高工藝水平。 5 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79IT:aR 以較小。 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2.5 的加工方法。 ⑸ 寬度為 4 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。6.1?Ra 3.3 確定定位基準 3.2.1 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。 6 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(jīng)初加工。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證前支架-前鋼 板彈簧在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從前支架-前鋼板彈簧 零件圖分析可知，主要是選擇加工前支架-前鋼板彈簧底面的裝夾定位面為其加 工粗基準。 3.2.1 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(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。 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(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，能保證前支架-前鋼 板彈簧在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從前支架-前鋼板彈簧 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209H? 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 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。 7 3.4 工藝路線的擬訂 對于中批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。前支架-前鋼板 彈簧的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔和面定位 粗、精加工前支架-前鋼板彈簧底面大頭孔上平面。 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(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： ⑴ 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。 ⑵ 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%809c?: 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、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(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。 ⑴ 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，調整維修費 8 事，生產(chǎn)準備工作量大。 ⑵ 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。對工人的技術水平要求不 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。 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(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。 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 9 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。 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(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： 表 2.1 工藝路線方案一 工序號 工序內(nèi)容 工序一 銑寬度為 58mm 的上端面 工序二 粗銑左端面（尺寸為 65mm 的端面） 工序三 鉆擴鉸 5-φ12 孔 工序四 鉆擴鉸 φ22 孔，孔口倒角 C1 工序五 鉆擴 2-φ10.5 孔 工序六 粗銑寬度為 4mm 的開口槽 工序七 銑寬度為 64mm 的內(nèi)側面 工序八 鉗工打毛刺 工序九 檢驗 表 2.2 工藝路線方案二 工序號 工序內(nèi)容 工序一 銑寬度為 58mm 的上端面 工序二 粗銑左端面（尺寸為 65mm 的端面） 工序三 粗銑寬度為 4mm 的開口槽 工序四 銑寬度為 64mm 的內(nèi)側面 10 工序五 鉆擴鉸 5-φ12 孔 工序六 鉆擴鉸 φ22 孔，孔口倒角 C1 工序七 鉆擴 2-φ10.5 孔 工序八 鉗工打毛刺 工序九 檢驗 工藝方案的比較與分析： 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(chǎn)， 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(chǎn)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(xiàn)代化 的生產(chǎn)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(chǎn)，所以采用如下方案比較合適。 工序號 工序內(nèi)容 工序一 銑寬度為 58mm 的上端面 工序二 粗銑左端面（尺寸為 65mm 的端面） 工序三 鉆擴鉸 5-φ12 孔 工序四 鉆擴鉸 φ22 孔，孔口倒角 C1 工序五 鉆擴 2-φ10.5 孔 工序六 粗銑寬度為 4mm 的開口槽 工序七 銑寬度為 64mm 的內(nèi)側面 工序八 鉗工打毛刺 工序九 檢驗 3.5 前支架-前鋼板彈簧的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺 寸的確定 前支架-前鋼板彈簧的鑄件采用的是 1 號可鍛鑄鐵，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)， 采用鑄件毛坯。 3.5.1 毛坯的結構工藝要求 前支架-前鋼板彈簧為鑄件件，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 11 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。 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(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。 3.5.2 前支架-前鋼板彈簧的偏差計算 ⑴ 前支架-前鋼板彈簧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(jù)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(xiàn)取2.0~5m 。查[3] 可知其粗銑時精度等級為 IT12，粗銑平面時厚度偏差取2.m01? 精銑：由參考文獻[3]表 2.3～59，其余量值規(guī)定為 。1. 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 該前支架-前鋼板彈簧的生產(chǎn)綱領為大批生產(chǎn)，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 ，由于精度高，可采用硬質合金鉸刀。20? ④選擇量具 加工的孔均采用極限量規(guī)。 ⑤其他 12 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。 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） 2.5.1 工序一：銑寬度為 58mm 的上端面 機床：X52K 型立式銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀，材料： ， ，齒數(shù) ，15YT20Dm?20Z? 為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=3mm 所以銑削深度 ：pa3m? 每齒進給量 ：根據(jù)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(jù)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(shù)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：粗銑左端面（尺寸為 65mm 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(shù) ，15YT20D?20Z? 13 為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=3mm 所以銑削深度 ：pa3m? 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4-73，取 銑削速度 ：f 0.15/famZ?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 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(jù)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(shù)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：鉆擴鉸 5-φ12 孔 機床：立式鉆床 Z525 （1）鉆孔工序 1）背吃刀量 =10mmap 2）進給量 由表 5-12，選取每轉進給量 f=0.2mm/r 3)切削速度 由表 5-22 查得，因為工件為 45 號鋼，v=20m/min，帶入公式得102048.7min3.1vrnd???? 參照表 4-15 所列 Z525 的主軸轉速取 n=590r/min。實際轉速為 14 5903.142.min1ndv???? 確定擴孔切削用量 1)確定進給量 f 根據(jù)參考文獻[1]表 28-31, 。根據(jù) Z515 機床說明書 取rmrmf /56.0~49.7/)8.0~7(???表 f=0.57mm/r。 2）確定切削速度 v 及 n 根據(jù)參考文獻[1]表 28-33，取 。修正系數(shù)：min/25V?表02.1,8.?apmvk 故 min/8i/5'V?表 in/286)14.3()000' ddn ???（‘表 查機床說明書 取 。實際切削速度為i/275rn? min/2103dv???? 確定鉸孔切削用量 （1）確定進給量 f 根據(jù)參考文獻[7]表 28-36， ，按該表6.~1表f 注 4，進給量取小植。查 Z535 說明書 取 。m/r6.f? （2）確定切削速度 v 及 n 由參考文獻[7]表 28-39 取 。由參考文min/82V?表 獻[1]表 28-3，得修正系數(shù) ， （根據(jù)8.0Mvk9.0vapk ） 2.15.0/2745???pRa 故 min/678min.8v?’表 .9)/10' rdn?（‘表 查 Z515 說明書，取 n=100r/min,實際鉸孔速度 in/4.3112530dv ??????? 基本時間的計算 1）鉆孔 查表 5-41， =24 mm， =2 mm =5 mmll2 )21(cos21～?klD f=0.2 mm/r, n=590 r/min 15 帶入 sfnLtj 8.15902.4???? 2）擴孔 根據(jù)表 5-41， ， 按 =15 ， =1.5，查得 =0.56 mm ，l1kapl2 =5.3 mm )2(cos1～??klDsfnLtj 8.397.054?? 3）鉸孔 根據(jù)表 5-41 及表 5-42 查得 =20 mm ， =22 mm ，l=24 mm f=0.4 mm/r , n=140 r/minl1l2sfnLtj 6.4510.4???? 輔助時間的計算 根據(jù)經(jīng)驗公式，輔助時間與基本時間的關系為 =（0.15～0.2） ,本例取tf tj =0.15 ，則各工步的輔助時間為：tfj 鉆孔工步： =0.15×15.8=2.37stf 擴孔工步： =0.15×33.8=5.07sf 精鉸工步： =0.15×45.6=6.84stf 其他時間計算 除了作業(yè)時間之外，每件工序的單位時間還包括布置工作地點時間、休息時間 與生理需要時間和準備與終結時間。由于是大批生產(chǎn)，分攤到每個工件的準備 與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作時間 是作業(yè)時間的 2%～7%，休息tb 與生理需要時間 是作業(yè)時間的 2%～4%,在此均取 3%，則各工序的其他時間tx （ + ）可按關系式（3%+3%） + ×( + )計算，他們分別為：tbx tbxbtx 16 鉆孔： + =6%×（2.37+15.8）=1.09stbx 擴孔： + =6%×（5.07+33.8）=2.33sx 鉸孔： + =6%×（6.84+45.6）=3.15stbx 單件總時間的計算 鉆孔工步： =15.6+2.37+1.09=19.06stdj 擴孔工步： =33.8+5.07+2.33=41.2sj 鉸孔工步： =45.6+6.84+3.15=55.51stdj 工序四：鉆擴鉸 φ22 孔，孔口 C1 工件材料為 1 號可鍛鑄鐵，硬度 200HBS?？椎闹睆綖?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、.6aRm? 鉸，加工刀具分別為：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。 選擇各工序切削用量。 （1 ）確定鉆削用量 1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表 28-10 可查出f ，由于孔深度比 ， ，故0.47~.5/fmr?表 0/3/21.6ld?0.9lfk? 。查 Z525 立式鉆床說明書，取()0.942~.51mr??表 。.3/f 根據(jù)參考文獻[7]表 28-8，鉆頭強度所允許是進給量 。由于機床'.75/fmr? 進給機構允許的軸向力 （由機床說明書查出） ，根據(jù)表 28-9，允max60FN 許的進給量 ?！?.8/fr? 由于所選進給量 遠小于 及 ，故所選 可用。'f“f 2）確定切削速度 、軸向力 F、轉矩 T 及切削功率 根據(jù)表 28-15，v mP 由插入法得： ，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。 17 由參考文獻[7]表 28-3， ， ，故0.8Mvk?.75lvk'17/min01.2(/min)??表 ''0./i6n rd?表 查 Z525 機床說明書，取 。實際切削速度為：95/ir?0195/in14/i0rv?? 由表 28-5， ，故.6MFTk4732.6()N?51.9054.8m???? 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 ， ， ，019dm?0.3/fr19/inr14/inv 相應地 ， ，56FN54.8T??.05mkW? （2）確定擴孔切削用量 1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表 28-31，f 。根據(jù) Z525 機床說明書，取f??::表 （ 0.78） /r0.7=9./r =0.57mm/r。 2）確定切削速度 及 根據(jù)參考文獻[7]表 28-33，取 。修vn 25/minv?表 正系數(shù)： ，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?? 18 （3）確定鉸孔切削用量 1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表 28-36， ，按該f 1.3~26fm?表 表注 4，進給量取小植。查 Z525 說明書，取 。.6/fr 2）確定切削速度 及 由參考文獻[7]表 28-39，取 。vn 8./inv表 由 參考文獻[7]表 28-3，得修正系數(shù) ，0.8Mvk?0.9pavk(1.2)pRa?根 據(jù) 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(jù)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 刀具切入長度 ，由式（1.8）有：1 ctgctgkDlr 5.120.5)2~1(21 ?????? 刀具切出長度 ：2l0? 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ，由式（1.5）有：jt min06.1325.071?????fnltj 基本工時： 1203.(mi)7.5ltnf???機 工序五 鉆擴 2-φ10.5 孔 機床：立式鉆床 Z525 刀具：麻花鉆、擴孔鉆、 （1） 、鉆 孔9m? 19 切削深度 ：pa0.85m? 進給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-10，取f (0.2~.8)/fmr? 由于本零件在加工 孔時屬于底剛度零件，故進給量應乘系數(shù) 0.75，則3?(0.2~.8)0.75/(0.165~.2)/f rmr??? 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-13，取 0./f? 取切削速度 4/minV 取 =24, =9 代入公式（2-1）得0d 機床主軸轉速 ： ，根據(jù)《機械加工工藝師手冊》012489/min3.rd???? 表 9-3，取 72/inr 實際切削速度 ： V?0.721./i1 被切削層長度 ：l48m? 刀具切入長度 ： 1 刀具切出長度 ： 2l3 走刀次數(shù)為 1 取 ， ， , , 代入公式（2-4）得：48l?l2l?0.f72n? 機動時間 ：jt1483.8mi.jfn???? 以上為鉆一個孔的機動時間，故本工序機動工時為?120.38.76mijt??? （2） 、擴 孔5? 切削深度 ：pa1 進給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-30，f(0.5~6).7(035~.42)/mr??? 參照《機械加工工藝師手冊》表 28-31，取 (0.5~6).704/f mr??? 切削速度 ：參照《機械加工工藝師手冊》表 28-31，取V 2inV 取 =25, =10.5 代入公式（2-1 ）得0d 機床主軸轉速 ： ，根據(jù)《機械加工工藝師手n012578/in3.41.Vrd???? 冊》表 9-3 取 72/mir 20 實際切削速度 ： V?03.14.572.4/min0dn???? 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-42 被切削層長度 ：l48m 刀具切入長度 1? 刀具切出長度 ： 2l3 走刀次數(shù)為 1 取 ， ， , , 代入公式（2-4）得：48ll2l0.4f72n? 機動時間 ：1jt183.19mijf????? 以上為擴一個孔的機動時間，故本工序機動工時為 120.9.3minjt?? 工序六 粗銑寬度為 4mm 的開口槽 機床：銑床 X52K 刀具：高速剛鋸片銑刀 粗齒數(shù) 80d?20Z?4L 銑削深度 ：wa2 每齒進給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 30-13，取f .05/famZ 銑削速度 ：參照《機械加工工藝師手冊》表 30-23，取 ，V (2~4)inV? 取 =30, =63 代入公式（2-1 ）得：0d 機床主軸轉速 ： ，根據(jù)《機械加工工藝師手冊》n013120/in.48Vrd???? 表 11-5，取 8/mir 實際銑削速度 ：?0.5.8/mi1n 取 = ， ， = 代入公式（2-2 ）得：zf0.5fa?2Zw1? 工作臺每分進給量 ：mf.5201/inzfn?? 根據(jù)《機械加工工藝手冊》 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知llm? 刀具切入長度 ：130 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 21 取 ， ， , 代入公式（2-3）得：20l?13l2l?18mf 機動時間 ：jt1032.4injf??? 工序七 銑寬度為 64mm 的內(nèi)側面 機床：銑床 X52K 刀具：立銑刀材料： 齒數(shù)VCWr41816Dm?6?Z 銑削深度 ：pam3? 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻[7] 《機械加工工藝手冊》表 2.4-Zaf/18.0?V 81，取 sV2 機床主軸轉速 ：n ， 式011.603.97/min34nrd????in/370r? （1.1） 實際銑削速度 ： =73.2m/min 式V?0.1.2/160dns???? （1.2） 進給量 ： 式f smZnaff /./378. （1.3） 工作臺每分進給量 ： mf in/6.39/6.sVf ?? ：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-81,?a a0? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l ml7 刀具切入長度 ：1 式（1.4）)3~((5.021????aDl 98.24603? 取 ml21 刀具切出長度 ：取2lm? 走刀次數(shù)為 1 22 機動時間 ： 式1jt min26.0.3957621????mjfl （1.5） 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(jù)。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。 4 加工 工藝孔夾具設計10.5m? 4.1 加工 工藝孔夾具設計10.5m? 本夾具主要用來鉆、擴、兩個工藝孔 。這兩個工藝孔均有表面粗. 糙度要求，表面粗糙度為 。本到工序為加工的第六道工序，本道工序加12.5? 工時主要應考慮如何保證其表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產(chǎn)率，降低 勞動強度。 4.2 定位方案的分析和定位基準的選擇 由零件圖可知，兩工藝孔位于零件 Φ22 孔上，其有尺寸精度要求和表面粗 糙度要求并應與端面垂直。為了保證所鉆、擴的孔與側面垂直，根據(jù)基準重合、 基準統(tǒng)一原則。在選擇兩工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即 鉆擴鉸 Φ22 孔工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝 孔的定位基準應選擇 Φ22 孔端面為主要定位基面以限制工件的三個自由度，以 Φ22 孔孔配和的圓柱銷限制工件的兩個自由度，以 Φ22 孔孔配和 Φ12 孔削邊 銷限制工件的一個自由度，既采用一面兩銷定位。再用一個螺旋夾緊機構從 Φ22 孔孔的另一端面進行夾緊。 23 圖 5.1 定位分析圖 4.3 定位元件的設計 本工序選用的定位基準為一面兩孔定位，所以相應的夾具上的定位元件應 是一面兩銷。因此進行定位元件的設計主要是對短圓柱銷和短削邊銷進行設計。 由加工工藝孔工序簡圖可知兩工藝孔中心距 。gL140gLm? 由于兩工藝孔有位置度公差，所以其尺寸公差為 mLg03.1??? 所以兩工藝孔的中心距為 140，而兩工藝孔尺寸為 Φ22 孔。 根據(jù)《機床夾具設計手冊》削邊銷與圓柱銷的設計計算過程如下： 定 位 銷 中 心 距基 準 孔 中 心 距 圖 5.2 兩銷分析圖 （1） 、確定兩定位銷中心距尺寸 及其偏差xLLx? = =xg140m 24 Lx?mLg01.3.1)3~5(??? （2） 、確定圓柱銷直徑 及其公差1d1d （ —基準孔最小直徑）7Dm1D 取 f61d? 所以圓柱銷尺寸為 0.634? （3） 、削邊銷的寬度 b 和 B （由《機床夾具設計手冊》 ） m4?1523? （4） 、削邊銷與基準孔的最小配合間隙 ? 式（5-1）2 12)(DbLgx???? 其中： —基準孔最小直徑 —圓柱銷與基準孔的配合間隙2D1 代入數(shù)據(jù)由公式（5-1）得 m08.12)7.03.(42 ??????? （5） 、削邊銷直徑 及其公差d 225.14.92D? 按定位銷一般經(jīng)濟制造精度，其直徑公差帶為 ，則削邊銷的定位6h 圓柱部分定位直徑尺寸為 。0.98m?? （6） 、補償值 ? mLxg 032.8.13.21in??????? 4.4 定位誤差分析 本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為： （1） 、移動時基準位移誤差 yj?? j? min11XDd?? = 0.6.270.9 = 5 (2)、轉角誤差 LdXdtg2min2min11 ?????? 其中： )(2iminXLgx?? 25 028.5.27964.027.016018. ?????????tg?65. 4.5 切削力的計算與夾緊力分析 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠遠大于擴和 鉸的切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由《切削手冊》得： 鉆削力 式（5-2）6.08.2HBDfF? 鉆削力矩 式（5-3）91T 式中： 10.5Dm????maxaxmin187491733B???? 代入公式（5-2）和（5-3）得12fr????0.8.66.741FN?? 19.0.059T?? 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立 計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。 26 4.6 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 工藝孔的加工需鉆、擴、兩次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套 （其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：工藝孔 分鉆、擴、兩個工步完成加工。即先用 的麻花鉆鉆孔，根據(jù)10.5m? 9m? GB1141—84 的規(guī)定鉆頭上偏差為零，故鉆套孔徑為 。再用0.3416? 標準擴孔鉆擴孔，根據(jù)的規(guī)定 擴孔鉆的尺寸為 ，10.5m? 10.5m?0.2715m?? 鉆套尺寸為 。0.3416? 圖 5.3 快換鉆套圖 擴工藝孔鉆套結構參數(shù)如下表： 表 5.1 擴工藝孔鉆套數(shù)據(jù)表 D d H 公稱尺寸 允差 12 Dh1m1r? 10.5 16 16 -0.006 -0.018 26 22 12 4 10 11.5 20.5 5? 襯套選用固定襯套其結構如圖所示： 27 圖 5.4 固定襯套圖 其結構參數(shù)如下表： 表 5.2 固定襯套數(shù)據(jù)表 d D 公稱尺寸 允差 H 公稱尺寸 允差 C 1 16 +0.019 0 16 22 +0.039 +0.025 1 0.6 夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這 些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構見夾具裝 配圖 2 所示。 4.7 夾具精度分析 利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加 工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此 在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計 算。 本道工序加工中主要保證兩工藝孔尺寸 及與 Φ22 孔孔距離粗糙度10.5m? 表面粗糙度 。 。固定襯套采用孔徑為 ，同軸度公差為12.5m?34.68? 。0.? 該工藝孔的位置度應用的是最大實體要求。即要求：（1） 、各孔的實際輪 廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為的理想圓柱面的控制。 （2） 、各孔的體 外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸 。 （ 3） 、當各孔的實際輪廓偏離10m? 其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸 Φ22 孔時可將偏離量補償給位置 度公差。 （4） 、如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為 時，10.9m? 相對于最大實體尺寸 的偏離量為 ，此時軸線的位置度誤差可達10m?.9 到其最大值 。.9 28 工藝孔的尺寸 ，由選用的鉸刀尺寸 滿足。工藝孔的10.5m?0.2715m?? 表面粗糙度 ，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、滿足。2.? 4.8 夾具設計及操作的簡要說明 由零件圖可知，兩工藝孔位于零件 Φ22 孔上，其有尺寸精度要求和表面粗 糙度要求并應與端面垂直。為了保證所鉆、擴的孔與側面垂直，根據(jù)基準重合、 基準統(tǒng)一原則。在選擇兩工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即 鉆擴鉸 Φ22 孔工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝 孔的定位基準應選擇 Φ22 孔孔端面為主要定位基面以限制工件的三個自由度， 以 Φ22 孔孔配和的圓柱銷限制工件的兩個自由度，以 Φ22 孔孔配和的削邊銷 限制工件的一個自由度，既采用一面兩銷定位。然后由一個螺旋夾緊機構夾緊 就可以開始加工了 4.9 本章小結 本夾具主要用來加工 工藝孔。首先應明確本夾具中的夾緊定位機10.5m? 構，本工藝孔的定位基準應選擇 Φ22 孔孔端面為主要定位基面以限制工件的三 個自由度，以 Φ22 孔配和的圓柱銷限制工件的兩個自由度，以 Φ22 孔孔配和 Φ2 孔的削邊銷限制工件的一個自由度，既采用一面兩銷定位。再用一個螺旋 夾緊機構從 Φ22 孔孔的另一端面進行夾緊。然后按照有關公式進行切削力和夾 緊力的計算，然后對鉆床夾具必不可少的鉆套和襯套進行設計，對夾具精度進 行分析。夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，夾具對加工質量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成 本都有直接的影響。是能否高效、便捷生產(chǎn)出合格、優(yōu)質零件的保證。所以對 夾具設計也是非常重要的。