CA6140车床拨叉[831006]加工工艺及铣φ40端面夹具设计【含CAD图纸工序卡说明书等资料】
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831006
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CA6140车床拨叉831006
及铣φ40端面夹具
车床拨叉831006
CA6140车床
CA6140车床拨叉[831006]
CA6140车床拨叉[
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- 内容简介：
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河北理工大学轻工学院课程设计机械加工工艺过程卡片产品型号831006零件名称拨叉第 1 页产品名称拨叉CA6140编制共 1 页材料牌号HT200毛坯种类金属模具制造毛坯外形尺寸317X82X75每毛坯件数2每台件数2备注工序号工序名称工序内容设备工艺装备工时单件辅助1时效处理铸件置于露天场地半年以上2铣55端面粗铣55端面，保证尺寸13.4mm半精铣保证尺寸12-0.06 -0.18 mmX53T专用夹具1mim2.9min3铣40上端面粗铣保证尺寸800 -0.46 mmX53T专用夹具0.58mim4镗55孔粗镗保证尺寸54mm，半精镗保证尺寸55+0.4 0mmT68专用夹具0.39min5钻25孔钻孔保证尺寸23mm扩孔保证尺寸24.8mm粗绞孔保证尺寸24.94mm精绞孔保证尺寸25+0.023 0mmZ525专用夹具1.28min2.9min2.8min2.8min6中检检查零件加工部分是否符合设计基准7铣右端面粗铣保证尺寸23.7mm半精铣保证尺寸230 -0.3mmX62专用夹具0.36min0.72min8铣右端面槽粗铣保证槽宽尺寸14mm半精铣保证尺寸16+0.12 0mmX53T专用夹具0.41min0.57min9切断将工件切开成为两个零件X62专用夹具2min10铣切断槽半精铣切断面保证尺寸134-0.1 -0.2mmX62专用夹具0,96min11铣圆柱侧面粗铣40圆柱侧面保证尺寸17mmX53T专用夹具0,32min12去毛刺将工件上加工时留下的毛刺去除13终检检验零件是否合格14清洗将零件清洗干净河北联合大学轻工学院课程设计任务说明书设计题目：CA6140车床拨叉（831006）的机械加工工艺规则和工艺装备专业： 机械设计制造及其自动化班级： 07机械10班姓名： 指导教师：目 录序言41.零件的分析51.1零件的作用.5 1.2零件的工艺分析52.工艺规程的设计.5 2.1确定毛坯的制造形式5 2.2基准的选择5 2.3制定工艺路线6 2.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定7 2.5确定切削用量及基本工时103.专用夹具设计.23 3.1机床夹具介绍23 3.2现代夹具的发展方向23 3.3机床夹具的定位及夹紧23 3.4工件的装夹方式25 3.5基准及其分类26 3.6工件的定位26 3.7工件的夹紧27 3.8夹具的设计274.课程设计小结.285.附表 机械加工工艺过程卡.296.参考文献.29机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计CA6140车床拨叉（831006）零件的机械加工工艺规则及工艺装备内容：1.机械加工工艺卡片 1套2.毛坯图 1张3.零件图 1张4.夹具总装图 1张5.夹具零件图 1张6.课程设计设计说明书 1份班级：07机械10班 学生姓名： 指导教师：2011年1月10日课程设计说明书一 序言 本次课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 这次课程设计是我在毕业前对之前学过的知识的一次综合演练，我得到以下几方面的锻炼： 运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位，加紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。 学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题喝解决问题的能力。1、零件的分析1.1零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件的25孔与操纵机构相连，55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。1.2零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1小头孔25mm，精度要求为IT7到IT8之间。2大头半圆孔及其端面，圆孔的精度是在IT12 到IT13之间，端面的精度要求也是IT12 到IT13，并且两端对小孔的中心线有一定的垂直度要求。3右端面距小孔中心线23mm 168槽，同样槽也对小孔有一定的垂直度要求。440外圆斜面；5大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm，槽端面与小头孔中心显得垂直度误差为0.08m。由上面分析可知，工件的毛坯可以一起铸造成对的形状，这样对于大孔的两端面的位置度保证有一定的好处，由于加工原则是“先面后孔，先粗后精，先主后次，先基准后其他”，可以粗加工拨叉底面，然后可以作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的精度精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求才采用常规的加工工艺均可保证。2、工艺规程的设计2.1确定毛坯的制造形式已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，股采用铸造精度较高的金属型铸造。这对提高生产率、保证加工质量也是有利的。2.2 基准的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。1） 粗基准的选择按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。对本零件而言，则应以零件的底面为主要的定位粗基准。2） 精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则。对本零件而言，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm，槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.08mm，则应以25小头孔为精基准。3） 注意要求由于是先加工大孔的两个面，在以此作为基准加工孔，因此，在加工孔的时候要以此两个面为基准加工，所以对于定位有着严格的要求！2.3制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能达到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1工艺路线方案一 工序1：实效处理 工序2：粗铣55mm孔德两端面 工序3：铣40mm外圆端面 工序4：镗55mm孔 工序5：加工25mm小头孔 工序6：切断 工序7: 铣切断面 工序8： 铣3040端面 工序9： 铣816槽工序 工序10：铣40mm外圆斜面 工序11：去毛刺 工序12： 终检 工序13：清洗2工艺路线方案二 工序1：实效处理 工序2：粗铣55mm孔德两端面 工序3：铣40mm外圆端面 工序4：镗55mm孔 工序5：加工25mm小头孔 工序6：中检 工序7: 铣3040端面 工序8：铣816槽 工序9：切断 工序10：铣切断面 工序11：铣40mm外圆斜面 工序12：去毛刺 工序13：终检 工序14：清洗3工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一是先加工55mm圆与两端面，然后加工小孔并进行中检，为后续加工提供保证，并利用了两个合铸的优势，提高了工作效率；方案二是先加工55圆与两端面，40mm外圆端面，然后切开，在分别加工，方便了后续工序的装夹。综合两种方案最后可以将工序定为方案二。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定计算说明 主要结果1、零件材料HT200，硬度170220HBS，毛坯重量为2.4kg。生产类型为 材料HT200中批量生产，采用金属模铸造毛坯。 硬度170220H根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、 重量为2.4kg工序尺寸及毛坯尺寸如下：1） 75mm大圆外端面的加工余量及公差（|计算长度为12-0.06 -0.18mm，） 计算长度为考虑其加工精度及表面粗糙度，要求粗铣及半精铣即满足要求。 12-0.06 -0.18mm 查机械加工工艺手册（以下简称工艺手册）表2.2-5，得成批和大量生产铸造精度等级CT7MAF。 精度等级CT7MAF查表2.2-4，加工单边余量数值为Z=2.0mm Z=2.0mm查表2.2-1，铸件的公差数值为0.78mm 公差数值0.78mm2）查机械加工工艺实用手册表8-33，半精铣切削余量单边为 单边为0.7mm0.7mm，铣削公差即零件公差0.12mm。 零件公差0.12mm3）粗铣余量，粗铣单边余量为Z=1.3,铣削公差规定本工序的加工精 Z=1.3mm度为IT12，因此可以知道本工序的加工尺寸偏差是-0.08. 精度为IT12由于毛坯及以后各刀工序的加工都有加工误差，因此所规定的加工余量只 尺寸偏差-0.18是名义上的加工余量，实际上的加工余量有最大和最小之分。由于本设计规定的零件为成批生产，应采用调整法加工，因此在计算最大，最小加工余量时，应按时调整加工方法加工方式予以确定. 毛坯尺寸为160.78mm， 毛坯尺寸为 粗铣后尺寸13.40 -0.11mm 160.78mm 半精铣后尺寸12-0.06 -0.018mm 粗铣后尺寸 由于40mm圆柱的上端面公差未注所以只需粗铣就可以达到要求。 13.40 -0.11mm 半精铣后尺寸 12-0.06 -0.018mm 2、孔55+0.4 -0mm的精度要求介于IT12IT13之间表面粗糙度为ra3.2机械制造技术基础表5-3可得应进行粗膛半精膛。参照工艺手册表2.2-4可Z=1.5由机械加工工艺实用手册得半精镗加工余量为2Z=1，粗镗为2z=2。粗镗精度等级为13级。 铸孔：52mm 粗镗：54 +0.46 0 mm 2Z=2 半精镗：55+0.4 -0mm 2Z=13、孔25+0.023 -0 mm由几何精度测量表1-1的精度要求介于IT7-IT8之间表面 粗糙度为Ra3.2 机械制造技术基础表5-2可得应进行钻孔、扩孔、粗铰孔、 精铰孔。参照工艺手册表2.3-8 钻孔：23mm 扩孔：24.8mm 2Z=1.8 粗铰：24.94mm 2Z=0.14 精铰：25+0.023 0mm 2Z=0.064、铣右端面，由几何精度测量表1-1精度要求介于IT12-IT13，表面粗糙度 a3.2机械制造基础表5-2可得应进行粗铣、半精铣。参照工艺手册表 2.2-1加工余量Z=2mm。由机械加工工艺实用手册表8-33半精铣余量单边 为0.7mm，铣削公差为零件公差粗铣余量为Z=1.3mm，粗铣公差为IT13。偏差 为-0.33。 毛坯尺寸为25+ -0.39mm 粗铣后尺寸23.70 -0.33 mm 半精铣后尺寸23-0 -0.3 mm5、铣侧面凹槽16+0.12 -0 mm表面粗糙度Ra3.2、Ra6.3机械制造技术基础5-6可知 应进行粗铣、半精铣。由机械加工工艺实用手册表8-32半精铣加工余量为 3mm，半边加工余量为1.5，粗加工精度为IT13。 粗铣尺寸3mm 半精铣尺寸16+0.12 -0 mm6、切断，选择宽度为2mm的切断铣刀，查机械加工工艺实用手册表5-6，由 表面粗糙度Ra6.4还应进行半精铣7、40mm的外圆柱面Ra6.3公差未注，机械制造技术基础5-6，粗铣即可。半精镗加工余量：2Z=1粗镗：2Z=2铸孔：52mm粗镗：54 +0.46 0 mm半精镗:55+0.4 -0mm钻孔：23mm扩孔：24.8mm 2Z=1.8粗铰：24.94mm 2Z=0.14精铰：25+0.023 0mm 2Z=0.06精铣余量0.7mm粗铣余量Z=1.3mm粗铣公差IT13偏差-0.33毛坯25+ -0.39mm粗铣后尺寸23.70 -0.33 mm半精铣加工余量:3mm 半边加工余量为1.5 粗加工精度为IT13 粗细尺寸13mm半精铣16+0.12 -0 mm2.5确定切削用量及基本工时2.5.1工序：时效处理在自然条件下，放置半年以上。2.52工序：粗铣75mm两端面1、粗铣两端面 保证尺寸13.4+0 -0.1mm，由工艺手册表4.2-35选择铣床X53T。1） 进给量查金属切削手册表9-12粗铣没齿进给量fz为0.3mm/z。由金属切削手册表9-7此工序采用高速钢镶齿三面刃铣刀直径为dw=80mm，齿数z=10。2） 铣削速度查金属切削手册表9-12切削速度v=16m/min。主轴速度ns=63.7（r/min）先采用x53t立式铣床，根据机床使用说明书查工艺手册表4.2-36，取nw=56r/min故实际切削速度为;V=14.4(m/min)当Dw=56（r/min）工作台每分钟进给量Fm应为Fm=fzZnw=0.31056=168mm/min查机床说明书工艺手册表4.2-37，fm=160mm/min 故选用160 mm/min切削工时，由于是粗铣，故整个铣刀盘不必铣整个工件。利用作图法，可得出行程。查工艺手册表9.4-31，切削工时计算公式： Tm=(75+5)2/160 =0.94min所以Tm=1min2.5.3工序III：半精铣75孔两端面，保证尺寸12-0.06 -0.181、进给量 、 查机械加工工艺手册表15-54，取f=0.15mm/r2、切削速度 根据金属切削手册表9-14，确定v=20m/mm采用高速钢镶齿三面刃铣刀刀具直径dw=80mm，齿数z=10 则ns=100020/80=79.6（r/min） 查工艺手册表4.2-36，取nw=71r/min 故实际切削速度为 V= =8071/1000 =17.8m/min 当nw=71r/min时，每分钟进给量fm=1.571=106.5mm/min 查工艺手册表4.2-31取fm=110 mm/min 3、切削工时，半精铣，整个铣刀铣过整个平面。 利用作图法可得出行程 Tm= =（75+80+6）2/110 =2.8min 所以：tm=2.8min2.5.4 工序IV:粗铣40上端面，保证尺寸801、进给量 查金属切削手册表9-12，取f z=0.3mm2、切削速度 查金属切削手册表9-12，取v=16m/min 采用套式面铣刀，刀具直径d w=63mm，齿数z=10查金属切削手册表9-7则n s=100016/63=80.1 r/min查工艺手册表4.2-36取n w =71r/min 当n w =71r/min时，工作台每分钟进给量fm应为 fm=f z*z*n w =0.31071213mm/min查工艺手册表4.2-37，取fm=225mm/min 3、切削工时，粗铣整个铣刀需过整个平面。 t m = (63233225 0.58min 所以：t m=0.58(min)2.5.5 工序 V：粗镗，半精镗55+0.4 0mm查工艺手册表 4.2-19，选用机床T68 6.5Kw1、 粗镗54mm,单边余量为Z=0.5mm 一次镗去全部余量ap=1mm查工艺手册表4.2-20，进给量f=0.28mm/r根据相关手册确定机床切削速度v=30m/minn w = =10003055=174rmin 查工艺手册表4.2-20，取n w=160rmin2、 切削工时L=12mm，l1=4mm，l2=3mmTm= = (12+4+3 ) (1740.28 =0.39min 所以tm=0.39min3、 半精镗孔至55+0.4 0 mm，由于半精镗和粗镗公用一个镗杆，故切削量及工时均与粗镗相同。 所以：Ap=0.5mmF=0.28mmNw=160rminV=30mminT=0.39min256工序VI：钻、扩、铰25+0.023 0mm1、钻孔23mm选择钻床Z525，确定进给量根据工艺手册表4.2-16，取进给量f=0.36mmr查金属切削手册表7-9，切削速度取v=29.5mmmin所以Ns= =100029.523 =408rmin根据机床说明书，查工艺手册表4.2-15取nw=392rmin故实际切削速度为V=233921000=28.3mmin切削工时L=78mm，l1=9mm， l2=3mmTm= =78933920.36 =0.64min 2、扩孔到24.8mm专用扩孔钻查工艺手册表4.2-16进给量f=0.62mm/r机床主轴转速取n=97r/min切削速度v=7.6m/min机动工时，L=78mm L1=6mm L2=3mmTm= =（78+6+3）/（97 0.62） =1.45min 所以tm=1.45min3、粗铰孔至24.94mm查金属切削手册表7-40和工艺手册表4.2-16确定进给量F=0.62mm/r 机床的主轴转速取n=97 r/min切削速度为v=7.6m/min机动工时L=78mm L1=3mm L2=3mmTm= =（78+3+3）/(97 62) =1.4min所以tm =1.4min4、 精铰孔至25+0.023 0查工艺手册表4.2-16确定进给量f=0.81mm/r机床主轴转速取n=97r /min切削速度v=7.6 m/min机动工时 L=78mm L1=3mm L2=3mm Tm= =（78+3+3）/(970.81) =1.1mm 所以tm=.1mm2.5.7工序XII：粗、半精铣右端面保证尺寸230 -0.3 mm1、 粗铣至230 -0.3 mm查工艺手册表4.2-38，选择机床X62查金属切削手册表9-14取v=16mm/min查金属切削手册9-7选取套式面铣刀铣刀直径dw=63mm，齿数z=10则Ns= =100016/63 =80.1r/min 查工艺手册表4.2-39 取nw=75r/min 故实际切削速度 V= =6375/1000 =14.8r/min 当nw=75r/min时， 工作台每分钟进给量fm应为 Fm=fzZnw=0.41075=300mm/min 查工艺手册表4.2-40，取fm=300mm/min 切削工时，Tm= =（40+3+63+3）/300 =0.36min 所以tm=0.36min2、 半精铣、保证尺寸230 -0.3查机械加工工艺实用手册表15-54，每转进给量f=1.5mm/r查金属切削手册表9-14,9-7确定切削速度v=20m/min刀具直径dw=63mm，z=10则Ns= =100020/63=101.1 r/min查工艺手册表4.2-39取nw=95r/min故实际切削速度V= =9563/1000=18.8m/min选择铣床X53T fz=0.3mm/zdw=80mmz=10切削速度V=16m/minns=63.7r/minX53T立式铣床V=14.1 m/minFm=168mm/minfm=160mm/minTm=1minf=0.15mm/rv=20m/mmdw=80mmz=10ns=79.6r/minnw=71r/min v=17.8m/minfm=106.5mm/min fm=110 mm/mintm=2.8minf z=0.3mmv=16m/mind w=63mmz=10n s=80.1 r/minfm=225mm/mint m=0.58(min)选用机床T68 6.5Kw单边余量为Z=0.5mmf=0.28mm/rv=30m/minn w=174rmin取n w=160rmin所以tm=0.39minAp=0.5mmF=0.28mmNw=160rminV=30mminT=0.39min钻床Z525f=0.36mmrv=29.5mmminNs=408rminV=28.3mminTm=0.64minf=0.62mm/rn=97r/minv=7.6m/mintm=1.45minF=0.62mm/rn=97 r/minv=7.6m/mintm =1.4minf=0.81mm/rn=97r /minv=7.6 m/mintm=1.1mm选择机床X62v=16mm/min选取套式面铣刀dw=63mmz=10ns=80.1r/minnw=75r/minfm=300mm/minTm=0.36minf=1.5mm/rv=20m/mindw=63mmz=10ns=101.1 r/minnw=95r/minv=18.8m/min当n w=95时，工作台每分钟进给量fm应为Fm=f zZn w =1.595 =142.5mm/min查工艺手册表4.2-40，取fm=150mm/min切削工时，Tm=（40+63+3+3）/150=0.72min所以tm=0.72min 2.5.8 工序VIII： 铣槽1、粗铣 由金属切削手册表9-7选择X53T机床 故用三面刃铣刀，直径dw=80mm，宽14mm，齿数z=14 查金属切削手册表9-12,9-14 每齿进给量fz=0.3mm 切削速度v=16m/min 则Ns= =100016/80 =63.7r/min根据工艺手册表4.2-36取nw=71r/min 故实际切削速度为 V= =8071/1000 =17.8m/min 当n=71r/min时，工作台每分钟进给量是 Fm=fzZnw 0.3.1471=298.2mm 查工艺手册表4.2-37取fm=315mm/min 切削工时，Tm= =（40+80+6+3）/315 =0.41min所以tm=0.41min 2、半精铣 查金属切削手册表9-7 选用错齿三面铣刀，直径dw=80mm，宽16mm，齿数z=14 查金属切削手册表9-12,9-14 每齿进给量fz=0.2mm 切削速度v=20m/min则 Ns= =100020/80 =79.6r/min 根据工艺手册表4.2-36取nw=71r/min 故实际切削速度 V= =8071/1000 =17.8m/min 当n=71r/min时，工作台每分钟进给量是 Fm=fzZnw =021471 198.8mm 查工艺手册表4.2-37 取fm=220mm/min 切削工时 Tm= =（40+80+60+3）/220 =0.57min 所以tm=0.57min2.5.9 工序IX：切断 选用机床X62 选用细齿锯片铣刀，直径dw=100mm，宽度2mm，齿数z=40 查金属切削手册表9-13,9-14 每齿进给量fz=0.02mm 切削速度v=20m/min 则Ns= =100020/100 =63.7r/min根据工艺手册表4.2-39，取nw=60r/min故实际切削速度 V=10060/1000=18.8m/min工作台每分钟进给量Fm=fzZnw =0.024060 =48mm/min查工艺手册表4.2-40 取fm=47.5mm/min切削工时 Tm= =（75+10+10）/47.5 =2min 所以tm =2min 2.5.10 工序X：半精铣切断面 选用机床X62 查金属切削手册表9-7，选用套式面铣刀，直径dw=63mm， Z=10 查机械加工工艺实用手册表15-54Fm=142.5mm/minfm=150mm/mintm=0.72min选择X53T机床dw=80mm宽14mm齿数z=14fz=0.3mmv=16m/minns=63.7r/minnw=71r/minv=17.8m/minfm=298.2mm取315mm/mintm=0.41min dw=80mm宽16mm齿数z=14fz=0.2mmv=20m/minns=79.6r/minnw=71r/minv=17.8m/minfm=220mm/mintm=0.57min选用机床X62dw=100mm宽度2mmz=40fz=0.02mmv=20m/minns=63.7r/minnw=60r/minv=18.8m/minfm=48mm/min取fm=47.5mm/mintm =2min选用机床X62dw=63mmZ=10 每转进给量fm=1.5mmr 查金属切削手册表9-14 切削速度v=20mmmin 则n s = =10002063 =101.1rmin 查工艺手册表4.2-39 取nw=95rmin 故实际切削速度 V= =(63951000 =18.8mmin 当nw=95时，工作台每分钟进给量fm应为fm=1.5nw =1.595 =142.5mmmin 查工艺手册表4.2-40取fm=150 mmmin切削工时，Tm=756333150=0.96所以tm=0.962.5.11 工序XI铣40mm圆柱外端面 选用机床X53T 选用粗齿锥柄立铣刀，直径dw=40mm，齿数Z=4 查金属切削手册表9-12 每齿进给量fz=0.3mm查金属切削手册表9-14切削速度v=20mmmin则Ns= =10002040 =159.2rmin 查工艺手册表4.2-36 Ns= =401801000 =22.6mmin当nw=180rmin时，工作台每分钟进给量fm应为Fm=fznw =0.34180 =216mmmin查工艺手册表4.2-37 取fm=220mmmin切削时，tm= =214036220 =0.32min 所以tm=0.32minfm=1.5mmrv=20mmminnw=95rmin取fm=150 mmmintm=0.96Ns=22.6mminfm=220mmmintm=0.32min3. 专用夹具设计3.1 机床夹具介绍夹具至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期，机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。夹具的现状和生产对其提出新的要求。夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛的运用于机械加工，检测和装备等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，从而降低生产成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确的设计和合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少的重要手段。现代生产对夹具提出了如下新的要求：1.能迅速方便的装备新产品的投产以缩短生产准备周期。2.能装夹一组相似性特征的工件。3.适用于精密加工的高精度机床。4.适用于各种现代化制造技术的新型技术。5.采用液压泵站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率。3.2 现代夹具的发展方向现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面。3.3 机床夹具的定位及夹紧3.3.1 概述在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，以接受施工或检测的装置。机床夹具的概念：在机床加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位，定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。3.3.2 机床夹具的组成1.机床夹具的基本组成部分1）定位装置该装置由定位元件组合而成，其作用是确定工件在夹具中的正确位置。2）夹紧装置该装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工过程中正确位置不变。3）夹具体夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有的元件构成一个整体。2.机床夹具的其它特殊元件或装置1）连接元件根据机床的特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置。如机床夹具所具有的过渡盘，铣床夹具所使用的定向键等，都是连接元件。2）对刀元件常用在普通铣床夹具中，用对刀块调整铣刀加工前的位置。对刀时，铣刀不与对刀块直接接触，而用塞尺进行检查，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀块工作表面。3）导向元件常用在钻床、镗床夹具中，用钻套和镗套引导刀具加工中的正确位置。4）其它元件或装置根据加工需要，有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、预出器个平衡块等。这些元件或装置需要专门设计。3.3.3 机床夹具的分类根据机床夹具的通用化程度，可将夹具分为以下几种：通用夹具，专用夹具，成组夹具，组合夹具，随行夹具。其中专用夹具是针对某一种工件的某道工序专门设计的夹具。所以结构紧凑，操作迅速方便。专用夹具通常使用厂根据要求自行设计与制造。专用夹具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸稳定，互换性高，并且可以减轻劳动强度，节省工时，显著提高效率，另外利用专用夹具还可以扩大机床的工艺范围。但专用夹具是为满足某个工件某道工序的加工需要而专门设计的，所以它的适用范围较窄。此外，专用夹具的设计制造周期较长。当产品更换时，往往因无法在使用而报废，因此，专用夹具主要适用于产品品种相对稳定的大批大量生产。3.3.4 机床夹具在机械加工中的作用夹具是机械加工中的一种工艺装备，它在生产中起的作用很大，所以在机械加工中的应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用：1.保证工件的加工精度由于采用夹具安装，可以准确的确定工件与机床、刀具之间的相互位置，所以在机械加工中，可以保证工件各个表面的相互位置精度，使其不受或不受各种主观因素的影响，容易获得较高的加工精度，并使一批工件的精度稳定。2.提高劳动生产率和降低加工成本采用夹具使工件装夹方便，免去工件逐个找正对刀所花费的时间，因此可以缩短辅助时间。另外，采用夹具装夹或产品质量稳定，对操作工人的技术水平的要求可以降低，有利于提高生产率和降低成本。3.扩大机床工艺范围和改变机床用途使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。这是在生产条件有限的常用的一种技术改造措施。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工，以充分发挥通用机床的作用。4.改善劳动条件和保证生产安全使用专用机床夹具可减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，保证安全生产。3.4 工件的装夹方式工件在机床上的装夹方式有以下三种：1.直接找正法在机床上根据工件上有关基准直接找正工件，使工件获得加工的正确位置的方法。直接找正法的定位精度和工作效率，取决于被找工件表面的精度，找正方法和所用工具及工人的技术水平。此法一半多用于单件小批量生产和精度要求特别高的场合。2.划线找正法在机床上按毛坯或工件上所划线找正工件，使工件获得正确位置的方法。此法由于受到划线精度的限制，定位精度比较低，多用于单件小批量生产、毛坯精度较低以及大型零件等不使用夹具的粗加工中。3.用夹具装夹即通过夹具上的定位元件使工件相对于刀具及机床获得正确位置的方法。此法由于使工件定位迅速方便，定位精度较高，广泛用于成批和大量生产。上述装夹工件的方法有以下几个特点：工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准与家具上的定位元件相接触而实现的。由于夹具预先在机床上以调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具相对于机床也就有了正确的位置。通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。3.5基准及其分类及其零件是由若干个表面加工组成的。这些表面之间的相对位置关系包括两方面的要求：表面间的位置尺寸精度和相对位置精度。研究零件表面的相对位置关系，是离不开基准的。不明确基准就无法确定表面的位置。基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。1.设计基准在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。2.工艺基准零件在加工过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。1)装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置基准，称为装配基准。2)测量基准测量时用以检验已加工表面尺寸位置的基准，称为测量基准。3)工序基准在加工工序中，用以确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。4)定位基准工件定位时所才采用的基准，称为定位基准。需要说明的是，作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。如轴心线、对称面等。它们是有具体表面来体现的。用以体现基准的表面称为定
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