CA6140拨叉831006加工工艺及夹具设计【镗55孔】说明书资料

0 目 录 1 绪论 . 1 2 概述 . 1 2.1 选题的目的和意义 . 1 2.2 国内外研究现状及发展趋势 . 1 3 零件的分析 . 2 3.1 零件的作用 . 2 3.2 零件的工 艺分析 . 2 3.3 本章小结 . 3 4 工艺规程设计 . 3 4.1 确定毛坯的制造形式 . 3 4.2 基面的选择 . 4 4.2.1 粗基准的选择 . 4 4.2.2 精基准的选择。 . 4 4.3 制定工艺路线 . 4 4.3.1 工艺路线方案一 . 4 4.3.2 工艺路线方案二 . 4 4.3.3 工序方案的比较与分析 . 5 4.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 6 4.4.1 侧平面加工余量的计算 . 6 4.4.2 大头孔两侧面加工余量的计算 . 6 4.4.3 大小头孔的偏差及加工余量计算 . 7 4.5 确定切削用量及基本工时 . 7 4.5.1 工序 1 . 7 4.5.2 工序 2 . 9 4.5.3 工序 3 . 12 4.5.4 工序 4 . 13 4.5.5 工序 5 . 15 4.5.6 工序 6 . 16 4.5.7 工序 7 . 17 4.5.8 工序 8 . 18 4.6 本章小结 . 19 5 镗孔夹具设计 . 19 5.1 问题的提出 . 19 5.2 夹具设计 . 19 5.2.1 定位基准的选择 . 19 5.2.2 夹具方案的确定 . 19 5.2.3 误差分析与计算 . 21 5.2.4 切削力及夹紧力的计算 . 22 5.3 本章小结 . 24 6 结束语 . 25 致谢 . 27 参考文献 . 28 1 1 绪论 需要 CAD 图纸，扣扣 414951605 机械制造加工工艺与机床夹具设计主要是对零件的加工工艺进行分析和对零件的某几个主要部位进行专用夹具的设计，从零件的工艺来说，它主要是分析零件在进行加工时 应注意什么问题，采用什么方法和工艺路线加工才能更好的保证精度，提高劳动生产率。就专用夹具而言，好的夹具设计可以提高产品生产率、精度、降低成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。在本次设计中，就针对拨叉 831006 的加工工艺进行分析，制定和比较加工工艺路线，选择一种较好的加工工艺路线进行加工。并对拨叉 4.0055的半 孔进行专用夹具的设计，在这过程中，制定多套夹具方案分别对各夹具的定位误差和精度进行分析计算，选择其一，以完成本次设计 。通过这次设计，培养了编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，这也是在进行毕业之前对所学课程进行的最后一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学生活中占有十分重要的地位。 就个人而言，希望通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。 2 概述 2.1 选题的目的和意义 机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、 生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。 然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品生产在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求 ,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。 2.2 国内外研究现状及发展趋势 在我国现阶段拨叉类零件的加工还没有达到 现代自动化的加工水平。在批量的生产中，它的加工工艺还需要人工画线的方法来保证其精度，而对工件的装夹 2 也是通过人工的方法进行的。因此，我国对拨叉类不规则零件的加工还处于效率低、加工成本高的阶段。 随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，气动、液压夹紧等夹具正是适应发展的产物。它对缩短工艺装备的设计、制造周期起到至关重要的作用。国外把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展 。 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方 向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 3 零件的分析 3.1 零件的作用 车床的拨叉位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照操作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件下方的 023.0025 孔与操纵机构相连，而上方的 4.0055 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。 3.2 零件的工艺分析 拨叉 831006 是机车变速箱中一个重要的零件，因为其零件尺寸比 较小，结构形状较复杂，但其加工孔和侧面有精度要求，此外还有小头孔上的槽要求加工，对精度有一定的要求。拨叉的底面、大头孔两侧面和大小头孔 内壁 粗糙度要求都是 2.3aR ，所以都要求精加工。其大头孔 轴 与侧面有垂直度的公差要求，所要加工的槽，在其槽两侧面有平行度公差和对称度公差要求等。因为零件的尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工必须保证精度要求。 由拨叉零件图（图 1）我们可以知道本零件共有 5 组加工面，现分述如下 ： （ 1） 以 023.0025 孔为中心的一组表面 。 （ 2） 以 4.0055 孔为中心的一组加工表面。这一组表面包括 ： 4.0055 孔的内表面及其两端面， 4.0055 孔截断部分平面 。 （ 3） 零件的下底面 。 （ 4） 40 圆柱面上的斜面 。 （ 5） 零件下底面 0.120016 的槽的 三个面 。 其中 4.0055 孔的两端面以及 0.120016 的槽两个侧面都与 023.0025孔又一定的位置要求，分别为： 4.0055 孔的两端面与 023.0025 孔轴线的垂直度误差为 0.1 ，槽 0 . 1 2 0016 的两侧面与 023.0025 孔轴线的垂直度误 3 差为 0.08mm。 由以上分析可知，在选择各表面、孔及槽的加工方法时，要考虑加工表面的精度和表面粗糙度要求，因此要选择合理的方法进行零件的加工可选择加工其中一组表面，然后借助于夹具加工其余表面。 图 1 拨叉零件图 3.3 本章小结 本章主要是对拨叉 831006 的分析，主要从拨叉的作用、工艺和加工要求等方面进行了分析，经过查阅大量的参考资料，和上面的分析使对拨叉 831006 有了进一步的认识，为后面的设计打下了坚实的基础。 4 工艺规程设计 4.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200，考虑到车床在加工中的变速虽然不 像其它机器那么频繁。但是，零件在工作过程中，也经常要承受变载荷及冲击性载荷，且它的外型复杂，不易加工。因此，应该选用铸件以提高劳动生产率，保证精度，由于零件 4 的年生产量为 5000 件已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用金属型铸造，这样可以提高生产率，保证精度。 4.2 基面的选择 由以上分析可知。该拨叉零件的主要加工表面是平面、孔和槽等面。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于拨叉 831006来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之 间的相互关系以及槽的各尺寸精度。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更严重的还会造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。 4.2.1 粗基准的选择 对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取 mm25 023.00孔的内表面作为定位基准，利用一短销大平面，限制 5 个自由度，再以一个菱形销限制最后 1 个自由度，达到完全 定位 ,再用螺栓夹紧，然后进行铣削。 4.2.2 精基准的选择。 主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 4.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点 ,应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证 ,在生产纲领已确定的情况下 ,可以考虑采用万能机床配以专用工具 ,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。 4.3.1 工艺路线方案一 如表 1 此 工序不能保证其质量，但可以进行精度要求不高 的生产。综合考虑以上步骤，得到下面工艺路线。 4.3.2 工艺路线方案二 如表 2 5 此工序 虽然工序增加了工时，但是质量大大提高了。 4.3.3 工序方案的比较与分析 表 1 工序方案一 工序号 工序内容 工序一 粗、精铣 mm25 023.00孔上端面 工序二 钻、扩、铰、精铰 mm25 023.00孔 工序三 切断 工序四 粗、精铣 mm55 4.00孔两侧面 工序五 粗、精镗 mm55 4.00孔 工序六 铣下平面 工序七 粗、精铣 0.120016mm 槽 工序八 粗铣斜平面 工序九 检查 表 2 工序方案二 工序号 工序内容 工序一 粗、精铣 mm25 023.00孔上端面 工序二 钻、扩、铰、精铰 mm25 023.00孔 工序三 粗、精铣 mm55 4.00孔两侧面 工序四 粗、精镗 mm55 4.00孔 工序五 铣下平面 工序六 粗、精铣 0.120016mm 槽 工序七 粗铣斜平面 工序八 切断 工序九 检查 方案一工艺路线在工序三就将 mm55 4.00孔锯开，在后面的工序铣mm55 4.00 孔的两侧面的时候，工件的加工面 可以 减少不 少 的设计，但是在后面的工序中进行的加工，特别是定位和孔 mm55 4.00的加工就有相当大的难度，如果 用方案一进行 mm55 4.00孔的加工时，在上面的工序中已经锯断，只有进行半圆 的加工。这样的加工在一般的机床上是不保证精度的，若想要保证精度只有在数控机床上，那样的话生产成本将提高了很多。方案二就解决了上述产生的问题， 6 将 mm55 4.00的孔到了最后的时候才将其锯开，这样不仅保证了 mm55 4.00孔的精度，而且在后面工序中的加工也可以用 mm55 4.00的孔来作为定位基准。这样的 加 工可以在一般的机床上就可以进行加工了，不仅保证了精度，还降低了生产成本。由以上分析：方案二为合理、经济的加工工艺路线方案 。具体的加工工艺过程 （ 如表 3）： 表 3 工序方案三 工序号 工序内容 工序一 铸造。 工序二 热处理。 工序三 粗、精铣 mm25 023.00孔上端面。 工序四 钻、扩、铰 mm25 023.00孔。 工序五 粗、精铣 mm55 4.00孔两侧面。 工序六 粗、精镗 mm55 4.00孔。 工序七 铣下平面。 工序八 粗、精铣 0.120016mm 槽。 工序九 粗 铣 斜平面。 工序十 切断。 工序十一 检查。 4.4 机械加工余量 、 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 CA6140 车床拨叉 A，零件材料为 HT200，硬度 190 210HB，毛皮重量 1.0kg生产类型大批量，铸造毛坯。 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 、 工艺尺寸和毛坯尺寸如下： 4.4.1 侧平面加工余量的计算 根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各 工 步余量如下： 粗铣：余量值规定为 mm0.25.1 ，现取 mm0.2 精铣 ：余量值规定为 mm0.1 。 取 1.0mm 铸造毛坯的基本尺寸为 mm8620.12280 粗铣后最大尺寸为： mm8220.180 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，且保证各个尺寸精度。 4.4.2 大头孔两侧面加工余量的计算 根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 7 粗铣：余量值规定为 mm0.25.1 ，现取 mm0.2 。 精铣：其余量值规定为 mm0.1 。 取 1.0mm。 铸造毛坯的基本尺寸为 mm1820.12212 。 粗铣后最大尺寸为： mm1420.112 。 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，且保证各个尺寸精度。 4.4.3 大小头孔的偏差及加工余量计算 钻 mm25 023.00孔 到要求尺寸： 根据工序要求，小头孔分为钻、扩、铰三个工序，工序尺寸及加工余量为： 钻孔： 22 mm 扩孔： 7.24 mm mm7.2Z2 铰孔： mm25 mm3.0Z2 镗孔 mm55 4.00到要求尺寸： 加工该组孔的工艺是：粗镗 精镗 粗镗： mm55 4.00孔，余量值为 mm2.2 ； 精镗： mm55 4.00孔，余 量值为 mm8.0 ； 4.0055 孔毛坯基本尺寸为 ： mm528.02.255 粗镗工序尺寸为： 2.54 mm 精镗工序尺寸为： mm55 4.00 从而达到要求。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量及毛坯尺寸（如图 2） 4.5 确定切削用量及基本工时 4.5.1 工序 1 粗、精铣 mm25 023.00孔上平面 （ 1） 粗铣 mm25 023.00孔上平面 机床： X52K。 刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料： 15YT ， mm100D ，齿数 8Z ，此为粗齿铣刀。 因其单边余量： Z=2mm， 所以铣削深度 pa：pa =2mm 每齿进给量 fa ：取 fa =0.12mm/Z 铣削速度 V ：取 V =1.33m/s 机床主轴转速 n ： DV1000n （ 1）式中 V 铣削速度； 8 D 刀具直径。 代入式（ 1）得 m inr25410014.3 6033.11000D V1000n ， 查 X52K 说明书取 minr300n 实际铣削速度 v： sm57.1601 0 00 30010014.31 0 00 nDv 图 2 拨叉毛坯图 进给量 fV ： smm8.460300812.0nZaV ff 工作台每分进给量 mf ： m inmm88.4Vf fm mm40a z 切削工时 ： 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 mm40l ， 刀具切入长度 1l ： ）（ 31aDD5.0l 2z21 （ 2） 9 = ）（）（ 31401001005.0 22 =7mm 刀具切出长度 2l ：取 2l =2mm 走刀次数为 1 机动时间1jt：121 4 0 7 2 0 . 1 7 m i n288jml l lt f （ 2）精铣 mm25 023.00孔上平面 机床： X52K。 刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）： 15YT ， D=100mm ，齿数 12， 精铣该平面的单边余量： Z=1.0mm 铣削深度pa： mm0.1ap 每齿进给量 fa ： Zmm08.0a f 铣削速度 v ： smm8.2v 机床主轴转速 n ：由式（ 1）得 m inr53510014.3 6032.01000D V1000n ， 取 n=600r/min 实际铣削速度 v： sm14.3601000 60010014.31000 dnv 进给量 fV ： smm6.9606001208.0ZnaV ff 工作台每分进给量 mf ： m inmm576smm6.9Vf fm 被切削层长度 l ：由毛 坯尺寸可知 mm40l 刀具切入长度 1l ：精铣时 mm100Dl 1 刀具切出长度 2l ：取 mm2l2 4.5.2 工序 2 加工孔 023.0025mm 到要求尺寸 机床： Z535 立式钻床 .加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔： mm22标准高速钢麻花钻；扩孔 ： mm7.24 标准高速钢扩孔钻；铰孔 ： mm25 标准高速铰刀。选择各工序切削用量 ： （ 1）确定钻削用量 1）确定进给量 f： rmm57.047.0f 表，由于孔深度比 36.12230dl 0 ， 9.0klf ，故 ：rmm51.042.09.057.047.0 ）（）（表 f 。查 Z535 立式钻床说明书，取rmm0.43f 。 2）确定切削速度 v 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 mP 由插入法得 minm17V 表， N4732F 表 10 MNT 69.51表， KW25.1Pm 表 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。 查表 ， 88.0KMV ， 75.0KLV，故 m inm22.1175.088.017V 表 01000 1 0 0 0 1 1 . 2 2 / m i n 1 6 2 / m i n22v mmnrd m m 表 查 Z535 机床说明书，取 195 / m innr 。实际切削速度为 0 2 2 1 9 5 / m i n1 4 / m i n1 0 0 0 1 0 0 0dn m m rvm 1 .0 6M F M Tkk，故 4 7 3 2 1 . 0 6 5 0 1 6 ( )F N N 5 1 . 6 9 1 . 0 6 5 4 . 8T N m N m 3）校验机床功率 切削功率mP为 /)m M MmP P n n k 表（ 1 . 2 5 ( 1 9 5 / 2 4 6 ) 1 . 0 6 1 . 0 5k W k W 机床有效功率 4 . 5 0 . 8 1 3 . 6 5E E mP P k W k W P ， 故选择的钻削用量可用。即 0 22d mm， 0 .4 3 /f m m r ， 195 / m innr ， 14 / minvm ， 相应地 ： 5016FN ， 54.8T N m， 1.05mP kW 被切削层长度 l ： 78l mm 刀具切入长度 1l ： 1 22( 1 2 ) 1 2 0 1 7 . 422rDl c t g k c t g m m 刀具切出长度 2l ： mml 412 取 mml 32 走刀次数为 1 机动时间2jt：27 8 7 . 4 3 1 . 0 8 m i n0 . 4 3 1 9 5jLt nf （ 2）确定扩孔切削用量 1） 确定进给量 f ： rmm56.049.07.0rmm8.07.0f ）（）（表 。根据Z535 机床说明书，取 f =0.57mm/r。 2）确定切削速 度 v 及 n 根据表取 2 5 / m invm表。修正系数： 0.88mvk ， 2 4 . 7 2 21 . 0 2 ( / 1 . 5 0 . 9 )2p pRav paka 根 据 故 2 5 / m i n 0 . 8 8 1 . 0 2 1 1 . 2 2 / m i nv m m 表 11 01 0 0 0 / )n v d 表 （ 1 0 0 0 1 1 . 2 2 / m i n / ( 2 4 . 7 )2 8 6 / m i nm m m mr 查机床说明书，取 275 / m innr 。实际切削速度为 30 10v d n 32 4 . 7 2 7 5 / m i n 1 02 1 . 3 / m i nm m rm 切削工时 被切削层长度 l ： 78l mm 刀具切入长度 1l ，有：11 2 4 . 7 2 2( 1 2 ) 1 2 0 2 2 . 8 6 322rDdl c t g k c t g m m m m 刀具切出长度 2l ： mml 412 取 mml 32 走刀次数为 1 机动时间2jt：27 8 3 3 0 . 5 4 m i n0 . 5 7 2 7 5jLt fn （ 3）确定铰孔切削用量 1）确定进给量 f ： 1 . 3 2 . 6f m m表，查 Z535 说明书，取 1.6 /f mm r 。 2）确定切削速度 v 及 n 取 8 .2 / m invm表。 查表取 修正系数 0.88Mvk ， 0.99pavk 2 5 2 4 . 7( / 0 . 1 2 5 1 . 2 )2pRpaa根 据 故 8 . 2 / m i n 0 . 8 8 0 . 9 9 7 . 1 4 / m i nv m m 表 01 0 0 0 / ( )n v d 表 1 0 0 0 7 . 1 4 ( / m i n ) / ( 2 5 )9 1 . 5 / m i n m m mr 查 Z535 说明 书，取 100 / m innr ，实际铰孔速度 30 10v d n 32 5 1 0 0 / m i n 1 0 7 . 8 / m i nm m r m 切削工时 被切削层长度 l ： 78l mm 刀具切入长度 1l ， 12 01 ( 1 2 )2 rDdl c tg k （ 3） 由式（ 3）得 1 2 5 2 4 . 7 1 2 0 2 2 . 0 92l c t g m m 刀具切出长度 2l ： mml 412 取 mml 32 走刀次数为 1 机动时间3jt：37 8 2 . 0 9 3 0 . 5 2 m i n1 . 6 1 0 0jLt nf 该工序的加工机动时间的总和是jt： 1 . 0 8 0 . 5 4 0 . 5 2 2 . 1 4 m i njt 3）各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下： 钻孔：0 22d mm， 0 .4 3 /f m m r ， 195 / m innr ， 14 / minvm 扩孔：0 24.7d mm， 0 .5 7 /f m m r ， 275 / m innr ， 2 1 .3 / m invm 铰孔：0 25d mm， 1.6 /f mm r ， 100 / m innr ， 7.8 / m invm 4.5.3 工序 3 粗、精铣 4.0055mm 孔 两侧面 （ 1） 粗铣两侧面 机床： X52K 刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料： 15YT ， 100D mm ，齿数 5Z ，此为粗齿铣刀。因其单边余量： Z=2mm， 所以铣削深度pa：2pa mm 每齿进给量fa： Zmmaf /18.0 铣削速度 V ： 2.47 /V m s 机床主轴转速 n ：由式（ 1）得 1 0 0 0 1 0 0 0 2 . 4 7 6 0 4 7 1 . 9 7 / m i n3 . 1 4 1 0 0Vnrd ， 取 475 / m innr 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 4 7 5 2 . 4 9 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0dnv m s 进给量fV： 0 . 1 8 5 4 7 5 / 6 0 7 . 1 2 /ffV a Z n m m s 工作台每分进给量mf： 7 . 1 2 / 4 2 7 . 5 / m i nmff V m m s m m a： mma 60 切削工时 13 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 40l mm ， 刀具切入长 度 1l ： 221 0 . 5 ( ) ( 1 3 )l D D a （ 4） 220 . 5 ( 1 0 0 1 0 0 7 5 ) ( 1 3 ) 1 9 mm 刀具切出长度2l：取 mml 22 走刀次数为 1 机动时间1jt：121 7 5 1 9 2 0 . 2 2 4 m i n4 2 7 . 5jml l lt f （ 2）精铣两侧面 机床： X52K 刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料： 15YT ， 100D mm ，齿数 8，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量： Z=1.0mm 铣削深度pa： 1.0pa mm 每齿进给量fa： 0 .1 5 /fa m m Z 铣削速度 V ： 2.8 /V m s 机床主轴转速 n ：由式 （ 1） 得 1 0 0 0 1 0 0 0 2 . 8 6 0 5 3 5 / m i n3 . 1 4 1 0 0Vnrd ， 取 600 / m innr 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 6 0 0 3 . 1 4 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0dnv m s 进给量fV： 0 . 1 5 8 6 0 0 / 6 0 1 2 /ffV a Z n m m s 工作台每分进给量mf： 1 2 / 7 2 0 / m i nmff V m m s m m 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 75l mm 刀具切入长度 1l ：精铣时1 100l D m m 刀具切出长度 2l ：取 mml 22 走刀次数为 1 机动时间2jt：122 7 5 1 0 0 2 0 . 2 6 m i n720jml l lt f 4.5.4 工序 4 粗、精镗 4.0055孔 机床：卧式镗床 68T 14 刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料： 5YT （ 1）粗镗 4.0055孔 切削深度pa： 2.2pa mm，毛坯孔径0 52d mm。 进给量 f ： 刀杆伸出长度取 mm200 ， 切削深度为 2.2mm。因此确定进给量 0.2 /f mm r 。 切削速度 V ：取 2 . 5 / 1 5 0 / m i nV m s m 机床主轴转速 n ：由式（ 1）得 1 0 0 0 1 0 0 0 1 5 0 9 1 8 . 6 7 / m i n3 . 1 4 5 2Vnrd ，取 1 0 0 0 / m innr 实际切削速度 v ： 3 . 1 4 5 2 1 0 0 0 2 . 7 2 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0dnv m s 工作台每分钟进给量mf： 0 . 2 1 0 0 0 2 0 0 / m i nmf f n m m 被切削层长度 l ： 12l mm 刀具切入长度 1l ：12 . 2( 2 3 ) 2 5 . 8 130p ral m mt g k t g 刀具切出长度 2l ： mml 532 取 mml 42 行程次数 i ： 1i 机动时间1jt：121 1 2 5 . 8 1 4 0 . 1 1 m i n200jml l lt f （ 2）精镗 4.0055mm 孔 切削深度pa： mmap 8.0 进给量 f ：刀杆伸出长度取 mm200 ，切削深度为 0.8mm 。因此确定进给量0 .1 5 /f m m r 切削速度 V ：取 3 . 1 8 / 1 9 0 . 8 / m i nV m s m 机床主轴转速 n ： 01 0 0 0 1 0 0 0 1 9 0 . 8 1 1 2 1 . 1 / m i n3 . 1 4 5 4 . 2Vnrd ，取 1 0 0 0 / m innr 实际切削速度 v ，： 3.14 54.2 1000 2.84 /1000 1000 60dnv m s 工作台每分钟进给量mf： 0 . 1 5 1 0 0 0 1 5 0 / m i nmf f n m m 被切削层长度 l ： 12l mm 刀具切入长度 1l ： mmtgtg kalrp 5.3230 8.0)32(1 15 刀具切出长度 2l ： mml 532 取 mml 42 行程次数 i ： 1i 机动时间1jt：121 1 2 3 . 5 4 0 . 1 3 m i n150jml l lt f 所以该工序总机动工时 0 . 1 1 0 . 1 3 0 . 2 4 m i njt 4.5.5 工序 5 粗、精铣下平面 （ 1）粗铣下平面 机床：立 式铣床 X52K。 刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料： 15YT ， 100D mm ，齿数 5Z ，此为粗齿铣刀。 Z=2mm， 铣削深度pa： 2pa mm 每齿进给量fa：取 Zmmaf /18.0 铣削速度 V ：取 2.47 /V m s 机床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 2 . 4 7 6 0 4 7 1 . 9 7 / m i n3 . 1 4 1 0 0Vnrd ， 取 475 / m innr 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 4 7 5 2 . 4 9 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0dnv m s 进给量fV： 0 . 1 8 5 4 7 5 / 6 0 7 . 1 2 /ffV a Z n m m s 工作台每分进给量mf： 7 . 1 2 / 4 2 7 . 5 / m i nmff V m m s m m a： mma 60 切削工时 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 40l mm 。 刀具切入长度 1l 220 . 5 ( 1 0 0 1 0 0 6 0 ) ( 1 3 ) 1 2 mm 刀具切出长度2l：取 mml 22 走刀次数为 1 机动时间1jt：121 4 0 1 2 2 0 . 1 3 m i n4 2 7 . 5jml l lt f （ 2）精铣下平面 机床： X52K。 刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料： 15YT ， 100D mm ，齿数 8，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量： Z=1.0mm 16 铣削深度pa： 1.0pa mm 每齿进给量fa：取 0 .1 5 /fa m m Z 铣削速度 V ：取 2.8 /V m s 机床主轴转速：由式（ 1）得 1 0 0 0 1 0 0 0 2 . 8 6 0 5 3 5 / m i n3 . 1 4 1 0 0Vnrd ， 取 600 / m innr 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 6 0 0 3 . 1 4 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0dnv m s 进给量fV： 0 . 1 5 8 6 0 0 / 6 0 1 2 /ffV a Z n m m s 工作台每分进给量mf： 1 2 / 7 2 0 / m i nmff V m m s m m 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 40l mm 刀具切入长度 1l ：精铣时1 100l D m m 刀具切出长度 2l ：取 mml 22 走刀次数为 1 机动时间2jt：122 4 0 1 0 0 2 0 . 2 m i n720jml l lt f 4.5.6 工序 6 粗、精铣 mm16 12.00槽 （ 1）粗铣 mm16 12.00槽 机床： X52K 刀具：整体直齿铣刀 Z=20 D=100mm 切削深度pa： mm6ap 进给量 0 .0 6 /fa m m z,， 切削速度 24 / m inVm ， 机床主轴转速 n ：由式（ 4）得 1 0 0 0 1 0 0 0 2 4 7 6 . 4 / m i n3 . 1 4 1 0 0Vnrd ，取 95 / minnr 实际切削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 9 5 0 . 5 0 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0Dnv m s 进给量fV： 0 . 0 6 2 0 9 5 / 6 0 1 . 9 /ffV a Z n m m s 工作台每分进给量mf： 1 . 9 / 1 1 4 / m i nmff V m m s m m 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 40l mm 刀具切入长度 1l ：1 0 .5 (1 2 )lD=52mm 刀具切出长度2l：取 mml 22 17 走刀次数为 1 机动时间1jt：121 4 0 5 2 2 0 . 8 2 m i n114jml l lt f （ 2） 精铣 mm16 12.00槽 刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀 切削深度pa： 2pa mm 进给量 0 .1 2 /fa m m z, 切削速度 23 / m inVm ， 机床主轴转速 n ：由式（ 1）得 1 0 0 0 1 0 0 0 2 3 7 3 . 2 / m i n3 . 1 4 1 0 0Vnrd ，取 75 / minnr 实际切削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 7 5 0 . 4 0 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0Dnv m s 进给量fV： 0 . 1 2 1 2 7 5 / 6 0 1 . 8 /ffV a Z n m m s 工作台每分进给量mf： 1 . 8 / 1 0 8 / m i nmff V m m s m m 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 40l mm ， 刀具切入长度 1l ：1 0 .5 (1 2 )lD=52mm 刀具切出长度2l：取 mml 22 走刀次数为 1 机动时间1jt：121 4 0 5 2 2 0 . 8 7 m i n108jml l lt f 本工序机动时间12 0 . 8 2 0 . 8 7 1 . 6 9 m i nj j jt t t 4.5.7 工序 7 粗铣斜平面 工件材料； HT200，铸造。 机床 ： X52K。 刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料： 15YT ， 100D mm ，齿数 8Z ，此为粗齿铣刀。 Z=3mm， 铣削深度pa： 3pa mm 每齿进给量fa：取 0 .1 2 /fa m m Z 铣削速度 V ：取 1.33 /V m s 机床主轴转速 n ：由式（ 1）得 18 1 0 0 0 1 0 0 0 1 . 3 3 6 0 2 5 4 / m i n3 . 1 4 1 0 0Vnrd ， 取 300 / m innr 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 3 0 0 1 . 5 7 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0dnv m s 进给量fV： 0 . 1 2 8 3 0 0 / 6 0 4 . 8 /ffV a Z n m m s 工作台每分进给量mf： 4 . 8 / 2 8 8 / m i nmff V m m s m m a：根据零件图可知 35a mm 切削工时 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 l=21mm 刀具切入长度 1l ： 1 0 .5 (1 3 )lD （ 5） 0 . 5 1 0 0 ( 1 3 ) 5 2 mm 刀具切出长度2l：取 mml 22 走刀次数为 1 机动时间1jt：121 2 1 5 2 2 0 . 2 6 m i n288jml l lt f 4.5.8 工序 8 铣断 机床： K52X 刀具：细齿锯片铣刀 ， D=100mm L=4mm d=22mm Z=80 切削深度pa： 4pa mm 进给量 0 .0 3 /fa m m z, 切削速度 55 / m inVm 。 机床主轴转速 n ：由式（ 1）得 1 0 0 0 1 0 0 0 5 5 1 7 5 / m i n3 . 1 4 1 0 0Vnrd ， 取 150 / m innr 实际切削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 1 9 0 0 . 9 9 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0Dnv m s 进给量fV： 0 . 0 3 8 0 1 9 0 / 6 0 7 . 6 /ffV a Z n m m s 工作台每分进给量mf： 7 . 6 / 4 5 6 / m i nmff V m m s m m 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 75l mm ， 刀具切入长度 1l ： 1 0 .5 (1 2 )lD=52mm 19 刀具切出长度2l：取 mml 22 走刀次数为 1 机动时间1jt：121 7 5 5 2 2 0 . 2 8 m i n456jml l lt f 最后将以 上各工序切削用量 、 工时定额的计算结果，连同其他数据，一并填入机械加工工艺过程卡，见附表 4.6 本章小结 本章主要讲述的是毛坯零件尺寸的确定、 工艺路线以及切削用量、 加工工时计算和时间定额计算。它主要是保证零件在加工时能够有足够的余量进行粗、精加工保证精度，同时，对在加工中所需的机床、刀具等都进行选择。再查阅工具书确定切削进给量、机床转速等进行计算工时，将所计算的各结果填写到相应的工序卡片中，并与所给的任务书进行用量比较，看能否完成加工。经过上文的计算分析所选的刀具、机床等都能达到生产要求，将进行下一步的设计 。 工艺过程卡片详见（附图）。 5 镗孔夹具设计 为了达到提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度的目的。在加工车床拨叉零件时，需要设计专用夹具。 5.1 问题的提出 利用本夹具主要用来镗加工孔 4.0055mm。加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足孔轴线对底孔有位置度公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 5.2 夹具设计 5.2.1 定位基准的选择 由零件图可知：孔 4.0055mm 的轴线与底孔有位置度要求，在对孔进行加工前，小头孔进行了粗、精加工。因此，选底孔为定位精基准（设计基准）来满足位置度公差要求。 （ 如图 3） ： 5.2.2 夹具方案的确定 设计专用夹具的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等的技术要求能够得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，应该使所设计的专用夹具在加工过程中装夹方便，有较高的生产效率。因此，我设 20 43 . 211 图 3 镗孔定位 计了两个夹具方案以供选择，其方案如下： （ 1）夹具设计方案一 在加工本工序之前，工件的大头孔两端面、小头孔及它的端面都均已经加工过。因此，我选择小头孔用长心轴定位，以大小头孔的左端面为定位面，并在大头孔的下方用一档销定位，以实现典型的一面两销定位。在大小头孔之间用一个移动压板压在连接板上，实现夹紧。并选用固定镗套作为刀具的导向装置。 （ 2）夹具设计方案二 在加工本工序之前，工件的大头孔两端面、小头孔及它的端面都均已经加工过。在小头孔用一长销定位，以小头孔的左端面作为定位面，在大头孔下方用一定位块作为档销以实 现一面两销定位。在小头孔的心轴右端用一个带肩的螺母和开口垫圈作为压紧，在加工处用一辅助支撑以抵消加工时所产生的轴向力。 （ 3）方案的比较分析 上述两个夹具方案的特点在于：它们都采用了典型的一面两销定位，它们的不同之处在于，方案一是以两个平面同时作为一个定位面，采用移动压板作为夹紧机构。方案二是以定位环作为定位面，在心轴上加一个螺母进行了夹紧，在加工处用一螺钉作为辅助支撑。通过对它们的比较方案一以两个不同的平面同时作为定位面，如果那两个平面在加工的时候，出现了加工误差，则在以这两个面作为定位面进行孔的加工会出 现受力不均的情况，使工件受较大的外力而变形。而方案二用一个定位环作为定位面就解决了这个问题，因此，我选择方案二作为加工本工序的专用夹具。 （ 如图 4） ： 21 图 4 夹具方案 5.2.3 误差分析与计算 该夹具以两个平面定位，要求保证孔轴线与端面间的尺寸公差以及孔轴线与底孔的位置度公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。 由于本工序的加工是以心轴定位 ,工件孔和心轴的误差可分为以下两种 :一是工件以圆孔在过盈 配合圆柱心轴上定位 ,所以定位副之间无径向间隙 ,也即这时不存在径向基准位移误差 ( 0yY, 0 ZY )。工件在轴线方向上的轴向定位误差，则可利用夹紧力加以控制。由此可见，过盈配合圆柱心轴的定位精度是相当的高。二是以圆孔在间隙配合圆柱心轴上定位，根据心轴放置位置的不同，有不同情况。在设计中，是将心轴水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此，有径向基准位移误差。在重力作用下，定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴母线接触。故此时的径向 基准位移误差仅在 Z 轴方向，且向下。 （ 如图 5） ： 由 机床夹具设计手册可得： 定位误差（两个垂直平面定位）： 2/)(dDZ TTY （ 6） 式中 定位副间的最小配合间隙； DT 工件圆孔直径公差； dT 心轴外圆直径公差， 由 式 （ 6）可知， 017.0 ZY （ 1） 夹紧误差： co s)( m inm a x yyjj （ 7） 22 Yzd minD m a x 图 5 定位分析 其中接触变形位移值： mmSNcHBKRkmnZHBaZR a Zy 0 1 4.081.9)( 1 （ 8） mmyjj 0128.0co s （ 2） 磨损造成的加工误差：Mj通常不超过 mm005.0 （ 3） 夹具相对刀具位置误差： AD 取 mm01.0 误差总和： mmmmwj 35.00 5 8 6.0 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 5.2.4 切削力及夹紧力的计算 镗刀材料： 5YT （硬质合金镗刀） 刀具的几何参数： 60粗K 90精K 10 0s 80 由参考文献机床夹具设计手册可得： 圆周切削分力公式： PpC KfaF 75.0902 （ 9） 式中 cF 圆周切削分力； pa 背吃刀量； pK 修正系数； f 每转进给量 。 式中 2.2pa mm 0.2 /f mm r 由公式： 23 rpspoppkmpp KKKKKK （ 10） 式中 mpK 考虑工件材料机械性能的系数； rpspoppk KKKK 考虑刀具几何参数的系数。 查参考文献得： nmp HBK )150( 取 175HB 4.0n 由参考文献可得参数： 94.0pkK 0.1opK 0.1spK 0.1rpK 即： 5 9 3 .4 7 ( )CFN 同理：径向 切削分力公式 ： PpP KfaF 75.09.0530 （ 11） 式中 pF 径向切削分力； pa 背吃刀量； pK 修正系数； f 每转进给量。 式中参数： 77.0pkK 0.1opK 0.1spK 0.1rpK 即： 2 6 4 .7 3 ( )PFN 轴向 切削分力公式 ： Ppf KfaF 4.0451 （ 12） 式中 fF 轴向切削分力； pa 背吃刀量； pK 修正系数； f 每转进给量。 式中参数： 11.1pkK 0.1opK 0.1spK 0.1rpK 即： 615( )fFN 根据工件受 切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： FKWK （ 13） 式中 KW 实际所需夹紧力 ； K 在一定条件下，由静力平衡计算出的理论夹紧力； F 安全系数。 安全系数 K 可按下式计算 ： 6543210 KKKKKKKK （ 14） 式中 1K 加工性质； 2K 刀具钝化程度； 24 3K 切削特点； 4K 夹紧力的稳定性； 5K 手动夹紧时的手柄位置； 6K 仅有力矩使工件回转时工件与支承面接触的情况。 式中：60 KK为各种因素的 安全系数， 粗镗：代入 式 （ 14）得 25.20.10.13.12.10.12.12.1 CK 7.20.10.13.12.12.12.12.1 PK 81.20.10.13.12.125.12.12.1 fK 所以，由 式 （ 13）有： 1 3 3 5 . 3 ( )K C CW K F N 7 1 4 . 7 7 ( )K P PW K F N 1 7 2 8 . 1 5 ( )K f fW K F N 精镗：代入 （ 1）得 1 . 2 1 . 2 1 . 0 5 1 . 2 1 . 3 1 . 0 1 . 0 2 . 3 6CK