毕业设计（论文）-拨叉的加工工艺及组合机床设计.doc

攀枝花学院本科毕业设计（论文） 绪论1 绪论1.1课题背景机械加工工艺及其工装设计是毕业前对专业知识的综合运用训练。机械加工工艺过程是指用机械加工的方法改变生产对象的形状、尺寸、相对位置以及性能使其成为零件的过程。机械加工工艺过程直接决定零件及产品的质量和性能，对产品的成本、生产周期都要较大的影响，是整个工艺过程的重要组成部分。机械加工工艺规程是生产准备、生产组织、计划调度的主要依据，是指导工人操作的主要技术文件，也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。工艺规程的制定须严格按照规定的程序和格式进行，并随技术的进步和企业发展，定期修改完善。 随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既有专用机床的结构简单、生产率和自动程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。组合机床广泛应用于大批量生产的行业，如；汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门、缝纫机等制造业。1.2夹具和组合机床的发展史夹具在其发展的200多年历史中，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床工件工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。1908年，美国福持汽车公司率先制造出第一台组合机床，用于汽车零件的加工。1928年，前苏联开始生产组合机床。我国的组合机床制造技术是从“一五”计划期间，“汽”、洛拖引进组合机床开始的。1956年3月，当时的第一机械工业部第二机器管理局批准成立了第一专业设计处(即现大连组合机床研究所的前身)，全面引进了前苏联的组合机床通用部件和设计指导资料，开始了我国组合机床的创业阶段。并于同年在大连机床厂制造出我国的第一台组合机床、1961年，又制造出我国第一条组合机床自动线。组合机床设计制造从“一所一厂”起步已发展到如今个独立的配套齐全的行业。1.3小结随着组合机床的发展，它的工艺范围日益扩大了，如焊接、热处理等。组合机床的发展正向高效、高精度、高自动化的柔性化方向发展。机械加工艺及夹具随着科技的发展都使计算机技术、数控技术、控制论及系统工程与制造技术的结合为制造系统，形成现代制造工程学。通过对一些典型零件的加工工艺及其工装设计的类比分析，对拨叉零件进行机械加工工艺设计和组合机床设计。通过本次设计，培养了我们编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，这是对所学课程进行的一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练，它在我们的大学生活中占有十分重要的地位。50攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 拨叉的加工工艺规程设计2 拨叉的加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零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。零件上方的20孔与操纵机构相连，下方的113半孔与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。2.1.2零件的工艺分析拨叉类零件在产品机构设计是受滑杆与齿轮数的距离以及齿轮箱位置空间限制，一般采用薄壁叉杆型结构。零件的材料为QT600-3球墨铸铁强度和韧性远远超过灰铸铁，同时还兼有接近灰铸铁的优良铸造性能。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) 孔。(2) 的螺纹孔分别垂直于左右面两面。 (3) 半孔与孔有的位置关系。(4) 半圆孔1130.05。(5) 4相互之间角度为503。由上面分析可知，可以先加工拨叉孔，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证各个加工位置的位置精度要求。根据机床所能达到的位置精度及各加工方法的经济精度，并且此拨叉零件比较简单，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。2.2确定生产类型已知此拨叉零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工工序应当分散，适应流水线加工；以通用设备为主要设备，可采用组合机床。大量采用专用工装。2.3确定毛坯2.3.1确定毛坯种类零件材料为QT600-3，由于生产类型为大批量生产，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，结构不易变形，零件结构简单，故选择金属型铸造毛坯。2.3.2确定铸件加工余量及形状查机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册125页表1-4-7，选用各个加工面的铸件机械加工余量均为3mm。2.3.3绘制铸件零件图图2.1 零件毛坯图2.4工艺规程设计2.4.1选择定位基准粗基准选择应当满足以下要求：（1）保证相互位置关系的原则。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）保证加工表面加工余量合理分配的原则。如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4）便于工件装夹的原则，为了保证定位准确、夹紧可靠。要求选用的粗基准尽可能平整、光洁和足够大得尺寸。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。精基准选择应当满足以下要求：（1）基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。尽可能使定位基准与设计基准重合，避免引起的基准不重合误差。（2）基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。（3）互为基准的原则。某些位置度要求很高的的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求。（4）自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。旨在减小表面粗糙度，减小加工余量和保证加工余量均匀的工序。粗基准的选择以零件的后端面为主要的定位粗基准。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“互为基准”原则和“基准统一”原则，以加工后的两端小孔和加工后的后端面为主要的定位精基准，以前端面为辅助的定位精基准。2.4.2制定工艺路线根据零件的尺寸精度、几何形状、位置精度及一些相关的技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，生产纲领已确定的情况下,采用各种机床采用专用夹具,并尽量使工序分散，适应流水线加工来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：表2.1工艺路线方案一工序号工序内容工序一粗铣小孔端面至75，大孔端面至35工序二扩两端小孔至19.8 精铰两端小孔至20H8工序三粗铣、42的槽工序四钻两端的螺纹孔至18.5，攻M201.5的螺纹工序五粗铣中间孔上端面至55，周径至134工序六粗铣中间孔下端面至16，周径至134工序七精铣小孔上端面至74。精铣中间孔端面至56，周径至136工序八精铣中间孔下端面至14H8工序九粗镗中间孔至111。半精镗中间孔至112。精镗中间孔至1130.05工序十钻、扩中间孔端面46.2孔 工序十一钻M8的螺纹孔。攻M8的螺纹。钻8锥销，先钻一班，而后与轴配作钻通工序十二铣断工序十三去毛刺表2.2工艺路线方案二工序号工序内容工序一粗铣小孔前端面至77，大孔前端面至38工序二粗铣小孔后端面至74工序三扩两端小孔至19.8 精铰两端小孔至20H8工序四扩两端的螺纹孔至18.5，攻M201.5的螺纹工序五粗镗中间孔上端面至55，周径至134工序六粗镗中间孔下端面至16，周径至134工序七粗镗中间孔至111。工序八精镗中间孔端面至56，周径至136工序九精镗中间孔下端面至14H8工序十粗铣42的槽工序十一半精镗中间孔至112。工序十二精镗中间孔至1130.05工序十三钻、扩中间孔端面46.2孔工序十四钻M8的螺纹孔。攻M8的螺纹工序十五钻8的锥销孔工序十六铣开1130.05工序十七去毛刺工艺立方案的比较与分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案一是工件加工工序集中原则，有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，节省装甲共建的时间。方案二是加工工序分散原则，适合流水线生产，缩短装换刀具的时间。加工完前次的又可成为下次加工的基准，这样使工序非常清晰易提高加工精度，是对大批量生产是很合适的。两种方案的方案二装夹比较多，但是考虑到加工零件的方便性，及加工精度，且还是大批生产，所以采用方案二比较合适。2.4.3选择加工设备和工艺设备机床的选择 工序1、2、9采用X52K型立式铣床 工序3、4、13、15采用Z535立式钻床工序16采用X63卧式铣床 工序5、6、7、8、9、11、12采用T616卧式镗床 工序14采用组合机床选择夹具该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。选择刀具在铣床上加工的各工序，采用涂层硬质合金盘型铣刀即可保证加工质量。在铰孔，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。选择量具加工的孔均采用极限量规，面采用千分尺。其他对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。2.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：表2.3各加工工序的加工余量及达到的尺寸、经济度、粗糙度工序号工序内容加工余量经济精度工序尺寸表面粗糙度尺寸偏差1粗铣小孔前端面至773IT11776.3-0.10.1大孔端面至38382粗铣小孔后端面至743IT11746.3-0.10.13扩两端小孔至19.8 6IT12 19.83.2-0.050.05精铰两端小孔至20H8IT820H81.6-0.0060.0064扩两端的螺纹孔至18.5，6IT1218.53.2-0.050.05攻M201.5的螺纹5粗镗中间孔前端面至55，周径至1342.0IT13553.2-0.10.16粗镗中间孔后端面至16，周径至1342.0IT13163.2-0.10.17粗镗中间孔至111。2IT131116.3-0.10.18精镗中间孔端面至56，周径至1360.2IT9566.3-0.050.059精镗中间孔下端面至14H80.2IT914H8-0.010.0110粗铣42的槽1IT114212.5-0.10.111半精镗中间孔至112。1IT113.2-0.020.0212精镗中间孔至1130.050.05IT91130.051.6-0.0060.006续表2.313钻、扩、铰中间孔端面46.2孔IT846.21.6-0.0050.00514钻M8的螺纹孔。IT127.53.2-0.20.2攻M8的螺纹15钻8锥销，先钻一半，而后与轴配作钻通IT1283.2-0.050.0516铣断4IT126.3-0.10.12.5确定切削用量及基本工时2.5.1工序1：粗铣小孔前端面至77，大孔前端面至38， 工步1：粗铣小孔端面至77机床：X52K型立式铣床刀具：硬质合金盘铣刀，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=3mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献1表6-10，取铣削速度：参照参考文献3表6-14，取机床主轴转速：，按照参考文献1表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献1表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.41min工步2：大孔端面至38机床：X52K型立式铣床刀具：硬质合金盘铣刀，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=3mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献1表6-10，取铣削速度：参照参考文献3表6-14，取机床主轴转速：，按照参考文献1表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献1表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.61min2.5.2工序2：粗铣小孔后端面至74机床：X52K型立式铣床刀具：硬质合金盘铣刀，材料：， ，齿数Z=25，为粗齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=3.0mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献3表2.4-81，取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-31 实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：粗铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.98min2.5.3工序3：扩两端小孔至19.8，精铰两端小孔至20H8工步1：扩两端小孔至19.8加工机床为Z535立式钻床。扩孔钻为19.8mm标准高速钢扩孔钻；确定扩孔切削用量确定进给量 根据参考文献2，表28-31，有。根据Z535机床说明书，取=0.5mm/r。确定切削速度及 根据表28-33，取。修正系数： ，故查机床说明书，取。实际切削速度为 切削工时被切削层长度：刀具切入长度，有：刀具切出长度： 取走刀次数为1 机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.79min工步2：精铰两端小孔至20H8加工机床为Z535立式钻床。铰刀为20mm标准高速铰刀。确定铰孔切削用量确定进给量 根据表28-36，按该表注4，进给量取小值。查Z535说明书，取。确定切削速度及 由表2.4-60取。由表28-3，得修正系数 ， 故查Z535说明书，取，实际铰孔速度 切削工时被切削层长度：刀具切入长度，刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：2.28min该工序的加工机动时间的总和是：2.5.4工序4：扩两端螺纹孔至18.5，攻M201.5的螺纹工步1：扩两端螺纹孔至18.5机床：Z535立式钻床刀具：18.50直柄短麻花钻确定钻削用量确定进给量 根据参考文献1，表2.4-38可查出，查Z535立式钻床说明书，取。 根据参考文献1表2.4-40，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献2，表28-9，允许的进给量。 由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献2，表28-15，由插入法得 ， ， 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。根据参考文献2，由表28-3，故查Z535机床说明书，取。实际切削速度为 由参考文献2，表28-5，故 校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地，切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.9m工步2：攻M201.5的螺纹机床：Z535立式钻床刀具：细柄机用丝锥（）进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-105，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.2min2.5.5工序5：粗镗中间孔前端面至55，周径至134机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，材料：。铣削深度：每齿进给量：根据参考文献1表6-10，取铣削速度：参照参考文献3表6-14，取机床主轴转速：，按照参考文献1表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献1表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为5机动时间：查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：2.92min2.5.6工序6：粗镗中间孔后端面至16，周径至134机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，材料：，。铣削深度：每齿进给量：根据参考文献1表6-10，取铣削速度：参照参考文献3表6-14，取机床主轴转速：，按照参考文献1表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献1表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.51min2.5.7工序7：粗镗中间孔至111机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=3mm。因此确定进给量。.切削速度：参照参考文献3表2.4-9取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-41取实际切削速度：工作台每分钟进给量： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：2.5.8工序8：精镗中间孔端面至56，周径至136机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，材料：， 精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献3表2.4-81，取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-31 实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.99min2.5.9工序9：精镗中间孔后端面至14H8机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，材料：，因其单边余量：Z=1mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献3表2.4-81，取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.84min2.5.10 工序10：粗铣42的槽机床：X52K型立式铣床 刀具：错齿三面刃铣刀 切削深度：根据参考文献查1表4.4-8有：刀具的直径D=80mm，刀具的齿数 Z=14，刀具的宽度L=14mm。查2表2.4-76得：进给量,根据参考文献3表查得切削速度，机床主轴转速：，按照参考文献2表3.1-74取实际切削速度：进给量：机床工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.08min 2.5.11 工序11：半精镗中间孔至112机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：3.16min2.5.12工序12：精镗中间孔至1130.05机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：3.16min2.5.13 工序13：钻、扩中间孔端面46.2孔机床：Z535立式钻床刀具：6.0直柄短麻花钻确定钻削用量确定进给量 根据参考文献1，表2.4-38可查出，查Z535立式钻床说明书，取。 根据参考文献1表2.4-40，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献2，表28-9，允许的进给量。 由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献2，表28-15，由插入法得 ， ， 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。根据参考文献2，由表28-3，故查Z535机床说明书，取。实际切削速度为 由参考文献2，表28-5，故 校验机床功率 切削功率为 机床有效功率切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.9m2.5.14 工序14：钻M8的螺纹孔，攻M8的螺纹，。机床：组合机床工步1：钻M8的螺纹孔刀具：6.5直柄短麻花钻确定钻削用量确定进给量 根据参考文献2，表28-10可查出，取。 根据参考文献2表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献2，表28-9，允许的进给量。 由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献2，表28-15，由插入法得 ， ， 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。根据参考文献2，由表28-3，故实际切削速度为 由参考文献2，表28-5，故 校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地，切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.757min工步2：攻M8的螺纹刀具：细柄机用丝锥进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-105，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.33min2.5.15 工序15：钻8锥销孔刀具：6.5直柄短麻花钻确定钻削用量确定进给量 根据参考文献2，表28-10可查出，取。 根据参考文献2表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献2，表28-9，允许的进给量。 由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献2，表28-15，由插入法得 ， ， 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。根据参考文献2，由表28-3，故查Z535机床说明书，取。实际切削速度为 由参考文献2，表28-5，故 校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地，切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.757min2.5.16 工序16：铣开113的孔机床：X63型卧式铣床刀具：中齿锯片铣刀刀具直径D=80mm，齿数Z=32，宽度L=4mm。切削深度：根据参考文献2表查得：进给量,根据参考文献3表查得切削速度，机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =41mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.80min 2.6本章小结本章节主要从零件的结构和外型入手分析，从而得出设计毛坯的依据。再查阅有关资料，设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上，将两种方案进行比较，选取一个最佳方案来。在计算每一步的切削用量时，先选用刀具和机床，再查阅资料找出进给量，由它算出机床所需的转速，翻阅机床手册选一个最接近它的一值。算切削速度、机动时间等。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 组合机床的总体设计3 组合机床的总体设计3.1组合机床方案的制定3.1.1制定工艺方案组合机床根据零件加工工艺来决定的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以及定位，夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场所采用的环境和条件等等，制定出合理的工艺方案。根据被加工被零件（拨叉）的零件图，加工两个螺纹孔并攻螺纹的工艺过程。(1) 加工孔的主要技术要求。加工2个M8螺纹底孔的孔。工件材料为QT600-3，HB190270要求生产纲领为大批量生产，单班制生产(2) 工艺分析加工该孔时，根据组合机床用的工艺方法及能达到的经济精度，可采用如下的加工方案。一次性加工螺纹底孔，孔径为6.5(3) 定位基准及夹紧点的选择加工此拨叉的孔，以一面两销限制、 和、 六个自由度，位于两端20孔的短销和菱形销起到了很好的定位作用。在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，而工件也是大批量生产，由于夹具在本设计中没有考虑，因此在设计时就认为是人工夹紧。3.1.2确定组合机床的配置形式和结构方案(1)被加工零件的加工精度 被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方案的主要依据。拨叉螺纹孔的精度不是很高，可采用钻孔组合机床。加工时可采用转塔式组合机床进行钻螺纹孔和攻螺纹。采用人工夹紧，被加工零件图如图2-1所示。图21 被加工零件图 (2) 被加工零件的特点这主要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此拨叉的材料是QT6003、硬度HB190-270、螺纹孔孔平行均度分配，孔的直径为6.5mm。采用多孔同步加工，零件的刚度足够，工件受力不大，振动，及发热变形对工件影响可以不计。一般来说，孔中心线与定位基准面平行且需由一面或几面加工的箱体宜用卧式机床，立式机床适宜加工定基准面是水平的且被加工孔与基准面垂直的工件，而不适宜加工安装不方便或高度较大的细长工件。对大型箱体件采用单工位机床加工较适宜，而中小型零件则多采用多工位机床加工。此零件的加工特点是以两端的小孔和后端面为定位基准，采用一面两销进行定位，两个需加工的螺纹孔与定位孔呈垂直关系。可采用四工位的转塔式组合机床。只需多轴箱两次旋转。四次进给就可以完成。(3) 零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位、自动线或按中小批量生产特点设计组合机床的重要因素。按设计要求生产纲领为大批量生产从工件外形及轮廓尺寸，为了减少加工时间，采用多轴头，为了减少机床台数，此工序尽量在一台机床上完成，以提高利用率。(4) 机床使用条件使用组合机床对对车间布置情况、工序间的联系、使用厂的技术能力和自然条件等一定的要求。在根据使用户实际情况来选择什么样的组合机床。综合以上所述：通过对箱盖零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求、定位、夹紧方式、工艺方法，并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面的考虑，最终决定设计两轴头转塔组合钻床。3.2 确定切削用量及选择刀具3.2.1 确定工序间余量为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，由于在本钻床上钻孔后重新安装或在其他多工位机床上加工下道工序，应适当加大余量，以消除转、定位误差的影响。6.5mm的孔在钻孔后扩孔，直径上工序间余量0.51mm。3.2.2 选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因为所设计的组合机床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床单刀加工低30%左右多轴主轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（mm/min）应是适合有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和不同的每转进给量（mm/r）与其适应。以满足不同直径的加需要，即：=式中： 各主轴转速（r/min） 各主轴进给量（mm/r） 动力滑台每分钟进给量（mm/min）由于拨叉螺纹孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求都是相同的。按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得：钻头直径D=6.5mm,铸铁HB175255、进给量f=0.1mm/r、切削速度v=15m/min.3.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查表计算如下：布氏硬度：HB =HBmin(HBmaxHBmin) =190(270190) =163.33切削力：=26 =266.5 =569.71 N切削扭矩：=10 =10 =1177.50Nmm切削功率：= =1177.5015/(97403.146.5) =0.089 kw 式中：HB布氏硬度 F切削力（N） D钻头直径（mm） f每转进给量（mm/r） T切削扭矩(Nmm) V切削速度（m/min） P切削功率(kw)3.2.4 选择刀具结构拨叉的布氏硬度在HB190270，孔径D为6.5mm，刀具的材料选择高速钢钻头（W18Cr4V），为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标准6.5的麻花钻。3.3钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制前面对两轴头多工位同步钻床工艺方案及配置型式、结构方案确定的有关问题，它是钻床总体设计的重要内容。下面就以钻床加工总体设计的另一个问题，既总体设计方案的图纸表达形式“三图一卡”设计，其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡。3.3.1 被加工零件工序图1、被加工零件工序图的作用及内容被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹具部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或成品状况的图纸，它不能用用户提供的图纸代替，而是在原零件图基础上，突出本机床的加工的内容，加上必要的说明绘制成的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。拨叉用钻孔组合机床的被加工零件工序图如22所示。图上主要内容：（1）被加工零件的形状，主要外廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。（2）本工序所选定的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。（3）加工时如需要中间向导，应表示出工件与中间向导有关部位结构和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。（4）被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。2、绘制被加工零件工序图的注意事项（1）为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要图出被本机床的加工内容。绘制时，应按一定的比例，选择足够的视图及剖视图，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关部位（用细实线）表清楚，凡本道工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方面用粗实线标记。如图22中220加工用定位基准，机械夹压位置及方向，辅助支承均须用规定的符号表示出来。 图22 被加工零件工序图附注：1.被加工零件名称及编号：拨叉 2.材料及硬度：灰铸铁QT6003 HB190270；（2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为便于加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标出，而不采用极坐标，但有时因所选定位基准与设计基准不重合，