CA6140车床831007拨叉零件数控加工工艺及工装设计【钻扩22和55孔】.doc

全套图纸加 153893706 1 摘 要 本设计分析研究了 CA6140 车床变速箱中拔叉零件的夹具设计 由于拔叉 零件的工序较多且结构较为复杂 所以为了保证加工精度和提高生产效率 考 虑采用数控机床进行加工 以下内容进行了拨叉零件工艺性分析 加工顺序和 工艺方案的确定 并通过对拨叉零件数控加工工艺规程设计和钻孔工序的夹具 设计 为拨叉零件在数控机床上加工提供了理论依据和有力的硬件保证 关键词 数控加工工艺 定位 夹紧 专用夹具 全套图纸加 153893706 2 Abstract The design of the gearbox on the lathe is in CA640 parts fork and drill a point of order processing 20 50 hole of this special fixture design process Fork parts as a result of the more complex the structure processes more therefore in order to ensure the accuracy of processing to increase productivity and reduce labor intensity consider the use of CNC machine tools for processing and preparation of the CNC machining process In order to ensure 20 50 hole on the vertical datum tolerance CNC machine tools to meet the processing requirements on their design of a special fixture the fixture using automatic clamping device clamping a reliable easy to operate Higher production efficiency therefore applicable to high volume the processing pipeline Able to meet the design requirements Keywords NC machining process positioning clamping special fixture 全套图纸加 153893706 3 目 录 摘要 1 Abstract 2 目 录 3 1 绪论 5 2 数控加工工艺概述 5 2 1 数控加工工艺分析的一般步骤与方法 5 2 2 机床的合理选用 5 2 3 数控加工零件工艺性分析 6 2 3 1 零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则 6 2 3 2 零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点 6 2 4 加工方法的选择与加工方案的确定 6 2 4 1 加工方法的选择 6 2 4 2 加工方案确定的原则 7 2 5 工序与工步的划分及加工顺序安排 7 2 5 1 工序的划分 7 2 5 2 工步的划分 7 2 5 3 加工顺序安排 8 2 6 零件的安装与夹具的选择 8 2 6 1 定位安装的基本原则 8 2 6 2 选择夹具的基本原则 8 2 7 刀具的选择与切削用量的确定 8 全套图纸加 153893706 4 2 7 1 刀具的选择 8 2 7 2 切削用量的确定 9 2 8 对刀点与换刀点的确定 9 2 9 加工路线的确定 9 3 拨叉零件数控加工工艺分析 10 3 1 拨叉零件的作用 10 3 2 拨叉零件的工艺分析 11 3 3 确定拨叉零件生产类型 11 3 4 确定拨叉零件毛坯类型 11 3 4 1 确定毛坯种类 11 3 4 2 确定铸件加工余量及形状 11 3 4 3 绘制铸件零件图 12 3 5 拨叉零件数控加工工艺规程设计 12 3 5 1 选择定位基准 12 3 5 2 制定数控加工工艺路线 12 3 6 机械加工余量 工序尺寸及公差的确定 13 3 6 1 圆柱表面工序尺寸 13 3 6 2 平面工序尺寸 14 3 6 3 确定切削用量及时间定额 14 4 夹具设计 23 4 1 问题的提出 23 全套图纸加 153893706 5 4 2 夹具设计 23 4 2 1 定位基准选择 23 4 2 2 切削力及夹紧力计算 24 4 3 定位误差分析 24 4 3 1 定位元件尺寸及公差的确定 24 4 3 2 计算钻套中心线与工作台的垂直度误差 24 4 3 3 计算定位销轴与工作台的平行度误差 25 4 4 夹具设计及操作的简要说明 25 5 结束语 26 致谢 27 参考文献 28 全套图纸加 153893706 6 1 绪论 随着我国现代制造技术的发展 数控机床的普及和从事数控加工人员的增 多 数控加工越来越受到人们的重视 拨叉零件广泛应用于我们的日常生活及 生产当中 拨叉零件的制造精度能不能够满足技术要求 如何更大限度的降低机 加工的基本劳动时间及提高单位时间内的生产率 都成为机械行业势待解决的技 术性问题 随着数控技术的不断发展及数控技术应用的不断广泛化 深入化 我们意识到 采用数控机床来加工拨叉零件既能够提高零件的精度又能够完成 采用普通机床加工应运受限的瓶颈 对提高加工效率 以及降低劳动强度都有 不可估量之好处 随着计算机科学 信息技术的迅速发展 传统的制造业已发生了十分显著 的变化 发达国家正进行由传统的制造技术向现代制造技术的转变 并提出了 全新的制造模式 数控加工技术将逐步引航现代机械制造业的发展 数控机床 的应用范围日益扩大 其产生的经济效益与社会效益十分明显 对传统零件的数控加工技术也得到越来越广泛的应用 面对新技术 新工 艺的不断出现 提高数控加工技术在传统拨叉类零件的应用也受到越来越多的 重视 如何使数控技术在加工这一类零件中表现出其高质量 高精度 高效率 都成为各国争先要解决的问题 因此研究它对我国的制造行业很有借鉴作用 2 数控加工工艺概述 2 1 数控加工工艺分析的一般步骤与方法 工作人员在进行工艺分析时 要有机床说明书 编程手册 切削用量表 标准工具 夹具手册等资料 根据被加工工件的材料 轮廓形状 加工精度等 选用合适的机床 制定加工方案 确定零件的加工顺序 各工序所用刀具 夹 具和切削用量等 2 2 机床的合理选用 在数控机床上加工零件时 一般有两种情况 第一种情况 有零件图样和 毛坯 要选择适合加工该零件的数控机床 第二种情况 已经有了数控机床 要选择适合在该机床上加工的零件 无论哪种情况 考虑的因素主要有 毛坯 的材料和类 零件轮廓形状复杂程度 尺寸大小 加工精度 零件数量 热处 理要求等 概括起来有三点 1 要保证加工零件的技术要求 加工出合格的产品 2 有利于提高生产率 3 尽可能降低生产成本 加工费用 全套图纸加 153893706 7 2 3 数控加工零件工艺性分析 数控加工工艺性分析涉及面很广 在此仅从数控加工的可能性和方便性两 方面加以分析 2 3 1 零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则 1 零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点在数控加工零件图上 应以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸 在保持设计基准 工艺基准 检 测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便 由于零件设计人员一般在 尺寸标注中较多地考虑装配等使用特性方面 而不得不采用局部分散的标注方 法 这样就会给工序安排与数控加工带来许多不便 由于数控加工精度和重复 定位精度都很高 不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性 因此可将局部 的分散标注法改为同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸的标注法 2 构成零件轮廓的几何元素的条件应充分 在分析零件图时 要分析几 何元素的给定条件是否充分 如圆弧与直线 圆弧与圆弧在图样上相切 但根 据图上给出的尺寸 在计算相切条件时 变成了相交或相离状态 由于构成零 件几何元素条件的不充分 使编程时无法下手 遇到这种情况时 应与零件设 计者协商解决 2 3 2 零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点 1 零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸 这样可以减少刀 具规格和换刀次数 使编程方便 生产效益提高 2 内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小 因而内槽圆角半径不应过小 零件工艺性的好坏与被加工轮廓的高低 转接圆弧半径的大小等有关 3 零件铣削底平面时 槽底圆角半径 r 不应过大 4 应采用统一的基准定位 在数控加工中 若没有统一基准定位 会因 工件的重新安装而导致加工后的两个面上轮廓位置及尺寸不协调现象 因此要 避免上述问题的产生 保证两次装夹加工后其相对位置的准确性 应采用统一 的基准定位 零件上最好有合适的孔作为定位基准孔 若没有 要设置工艺孔 作为定位基准孔 若无法制出工艺孔时 最起码也要用经过精加工的表面作为 统一基准 以减少两次装夹产生的误差 此外 还应分析零件所要求的加工精 度 尺寸公差等是否可以得到保证 有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排 的封闭尺寸等 2 4 加工方法的选择与加工方案的确定 2 4 1 加工方法的选择 全套图纸加 153893706 8 加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求 由 于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多 因而在实际选择时 要结合零件的形状 尺寸大小和热处理要求等全面考虑 例如 对于 IT7 级精 度的孔采用镗削 铰削 磨削等加工方法均可达到精度要求 但箱体上的孔一 般采用镗削或铰削 而不宜采用磨削 一般小尺寸的箱体孔选择铰孔 当孔径 较大时则应选择镗孔 此外 还应考虑生产率和经济性的要求 以及工厂的生 产设备等实际情况 常用加工方法的经济加工精度及表面粗糙度可查阅有关工 艺手册 2 4 2 加工方案确定的原则 零件上比较精密表面的加工 常常是通过粗加工 半精加工和精加工逐步 达到的 对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的 还 应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案 确定加工方案时 首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求 初步 确定为达到这些要求所需要的加工方法 例如 对于孔径不大的 IT7 级精度的 孔 最终加工方法取精铰时 则在精铰孔前通常要经过钻孔 扩孔和粗铰孔等 加工 2 5 工序与工步的划分及加工顺序安排 2 5 1 工序的划分 在数控机床上加工零件 工序可以比较集中 在一次装夹中尽可能完成大 部分或全部工序 首先应根据零件图样 考虑被加工零件是否可以在一台数控 机床上完成整个零件的加工工作 若不能则应决定其中哪一部分在数控机床上 加工 哪一部分在其他机床上加工 即对零件的加工工序进行划分 一般工序 划分有以下几种方式 1 以一次安装 加工作为一道工序 2 以同一把刀具加工的内容划分工序 3 以加工部位划分工序 4 以粗 精加工划分工序 2 5 2 工步的划分 工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑 在一个工序内往往需要采 用不同的刀具和切削用量 对不同的表面进行加工 为了便于分析和描述较复 杂的工序 在工序内又细分为工步 下面以加工中心为例来说明工步划分的原 则 全套图纸加 153893706 9 1 同一表面按粗加工 半精加工 精加工依次完成 或全部加工表面按先 粗后精加工分开进行 2 对于既有铣面又有镗孔的零件 可先铣面后镗孔 3 按刀具划分工步 总之 工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点 技术要求等情况综 合考虑 2 5 3 加工顺序安排 顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况 以及定位 安装与夹紧的需要 来考虑 顺序安排一般应按以下原则进行 1 上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧 中间穿插有通用机 床加工工序的也应综合考虑 2 先进行内腔加工 后进行外形加工 3 以相同定位 夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序 最好连续加 工 以减少重复定位次数 换刀次数与挪动压板次数 2 6 零件的安装与夹具的选择 2 6 1 定位安装的基本原则 1 力求设计 工艺与编程计算的基准统一 2 尽量减少装夹次数 尽可能在一次定位装夹后 加工出全部待加工表 面 3 避免采用占机人工调整式加工方案 以充分发挥数控机床的效能 2 6 2 选择夹具的基本原则 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求 一是要保证夹具的坐标方向 与机床的坐标方向相对固定 二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系 除此 之外 还要考虑以下四点 1 当零件加工批量不大时 应尽量采用组合夹具 可调式夹具及其他通 用夹具 以缩短生产准备时间 节省生产费用 2 在成批生产时才考虑采用专用夹具 并力求结构简单 3 零件的装卸要快速 方便 可靠 以缩短机床的停顿时间 4 夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工 即夹具要开敞其 定位 夹紧机构元件不能影响加工中的走刀 如产生碰撞等 2 7 刀具的选择与切削用量的确定 全套图纸加 153893706 10 2 7 1 刀具的选择 刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一 它不仅影响机床的加工效率 而且直接影响加工质量 编程时 选择刀具通常要考虑机床的加工能力 工序 内容 工件材料等因素 与传统的加工方法相比 数控加工对刀具的要求更高 不仅要求精度高 刚度好 耐用度高 而且要求尺寸稳定 安装调整方便 这就要求采用新型优 质材料制造数控加工刀具 并优选刀具参数 2 7 2 切削用量的确定 切削用量包括主轴转速 切削速度 背吃刀量 进给量 对于不同的加工 方法 需要选择不同的切削用量 并应编入程序单内 合理选择切削用量的原则是 粗加工时 一般以提高生产率为主 但也应 考虑经济性和加工成本 半精加工和精加工时 应在保证加工质量的前提下 兼顾切削效率 经济性和加工成本 具体数值应根据机床说明书 切削用量手 册 并结合经验而定 2 8 对刀点与换刀点的确定 在编程时 应正确地选择 对刀点 和 换刀点 的位置 对刀点 就 是在数控机床上加工零件时 刀具相对于工件运动的起点 由于程序段从该点 开始执行 所以对刀点又称为 程序起点 或 起刀点 对刀点的选择原则是 1 所选的对刀点应使程序编制简单 2 对刀点应选择在容易找正 便于确定零件加工原点的位置 3 对刀点应选在加工时检验方便 可靠的位置 4 对刀点的选择应有利于提高加工精度 加工过程中需要换刀时 应规定换刀点 所谓 换刀点 是刀架转位换刀 时的位置 该点可以是某一固定点 如加工中心机床 其换刀机械手的位置是固 定的 也可以是任意的一点 如车床 换刀点应设在工件或夹具的外部 以刀 架转位时不碰工件及其它部件为准 其设定值可用实际测量方法或计算确定 2 9 加工路线的确定 在数控加工中 刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线 编程时 加工路线的确定原则主要有以下几点 1 加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度 且效率较高 全套图纸加 153893706 11 2 使数值计算简单 以减少编程工作量 3 应使加工路线最短 这样既可减少程序段 又可减少空刀时间 如加工图 a 所示零件上的孔系 b 图的走刀路线为先加工完外圈孔后 再 加工内圈孔 若改用 c 图的走刀路线 减少空刀时间 则可节省定位时间近一 倍 提高了加工效率 a 零件图样 b 路线 1 c 路线 2 图 1 最短走刀路线的设计 3 拨叉零件数控加工工艺分析 3 1 拨叉零件的作用 图 2 是 CA6140 车床上的拨叉零件 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 二下方的 50 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 3 2 拨叉零件的工艺分析 零件的材料 HT200 其生产工艺简单 铸造性能优良 但塑性较差 脆性高 不适合磨削 以下是拨叉需要加工的表面及加工表面之间的位置要求 1 小头孔 20 以及与此孔相通的 8 的锥孔 M6 螺纹孔 2 大头半圆孔 50 3 拨叉底面 小头孔端面 大头半圆孔端面 大头半圆孔两端面与小头 孔中心线的垂直度误差为 0 07mm 小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为 0 05mm 全套图纸加 153893706 12 分析可知 可以粗加工拨叉下端面 然后以此作为基准采用专用夹具进行 加工 并且保证位置精度要求 由于拨叉零件的加工工序较多 形状较复杂 考虑到工序集中所以采用数控机床来进行加工 3 3 确定拨叉零件生产类型 已知此拨叉零件的生产纲领为 5000 件 年 零件的质量是 1 0Kg 个 查 机械制造工艺设计简明手册 第 2 页表 1 1 2 可确定该拨叉生产类型为中批 生产 所以初步确定工艺安排为 加工过程划分阶段 工序适当集中 加工设 备以数控机床为主 大量采用专用工装 全套图纸加 153893706 13 图 2 831007 拨叉零件图 3 4 确定拨叉零件毛坯类型 3 4 1 确定毛坯种类 全套图纸加 153893706 14 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 故选择木摸手工砂型铸件毛坯 查 机械 制造工艺设计简明手册 第 41 页表 2 2 5 选用铸件尺寸公差等级为 CT 12 3 4 2 确定铸件加工余量及形状 查 机械制造工艺设计简明手册 第 41 页表 2 2 5 选用加工余量为 MA H 级 并查表 2 2 4 确定各个加工面的铸件机械加工余量 铸件的分型面的选用 及加工余量 如下表所示 表 1 各加工表面的加工余量 简 图 加工 面代 号 基本 尺寸 加工 余量 等级 加工 余量说 明 D120H1 02 孔降一级双侧加工 D250H3 52 孔降一级双侧加工 T230H5 单侧加工 T312H5 单侧加工 T412H5 单侧加工 3 5 拨叉零件数控加工工艺规程设计 3 5 1 选择定位基准 1 粗基准的选择 以零件的小头上端面为主要的定位粗基准 以两个小 头孔外圆表面为辅助粗基准 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 以粗加工后的底面为主要的定位精基 准 以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准 3 5 2 制定数控加工工艺路线 全套图纸加 153893706 15 根据零件的几何形状 尺寸精度及位置精度等技术要求 以及加工方法所 能达到的经济精度 在生产纲领已确定的情况下 可以考虑采用数控机床配以专 用工卡具 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 查 机械制造工艺设计简明手册 第 20 页表 1 4 7 1 4 8 1 4 11 选择零件的加工方法及工艺路线方案如下 工序 01 粗铣 精铣 20 50 下端面 以 T2 为粗基准 采用立式数控 铣床加专用夹具 工序 02 粗铣 精铣 20 上端面 以 T4 为定位基准 采用立式数控铣床 加专用夹具 粗铣 精铣 50 上端面 以 T4 为定位基准 采用立式数控铣床 加专用夹具 工序 03 钻 扩 20 孔 粗铰 精铰 20 孔 以 32 外圆和 T2 为基准 采用立式数控钻床加专用夹具 粗镗 半精镗 50 孔 以 D1 为定位基准 采 用卧式数控镗床加专用夹具 工序 04 铣斜肩 以 D1 和 T2 为定位基准 采用立式数控铣床加专用夹具 工序 05 精铣 50 端面 以 D1 为基准 采用立式数控铣床加专用夹具 工序 06 钻 铰 8 锥孔 以 T1 和零件中线为基准 采用立式数控钻床 加专用夹具 工序 07 钻 M6 底孔 攻螺纹 以 T1 和零件中线为基准 采用立式数控 钻床并采用专用夹具 工序 08 铣断 以 D1 为基准 采用卧式数控铣床加专用夹具 工序 09 去毛刺 工序 10 终检 3 6 机械加工余量 工序尺寸及公差的确定 3 6 1 圆柱表面工序尺寸 前面已初步确定工件各面的总加工余量 现在确定各工序的加工余量如下 表 2 圆柱表面加工余量 工序余量加工 表面 加工 内容 加工 余量 精度 等级 工序 尺寸 表面粗 糙度 最小最大 铸 件7 0CT12 8 243 50IT12 D2 粗 镗4 0IT12 250 0 0 47 6 30 956 8 全套图纸加 153893706 16 半精镗3 0IT10 100 0 0 50 3 22 93 25 钻18IT11 110 0 0 18 17 8918 扩1 8IT10 084 0 0 8 19 6 31 7161 910 粗 铰0 14IT8 033 0 0 94 19 3 20 1070 224 20IT7 D1 精 铰0 06IT7 021 0 0 20 1 60 0390 093 3 6 2 平面工序尺寸 表 3 平面加工余量 工序余量工序 号 工序内容加工余 量 基本 尺寸 经济 精度 工序尺寸 偏差最小最大 铸 件 5 0CT125 2 01 粗铣 20 孔下端面 4 036 012 0 0 25 1 57 75 02 粗铣 20 孔上端面 4 032 012 0 0 25 1 57 75 03 粗铣 50 孔上端面 4 014 012 0 180 0 1 86 38 07 精铣 20 孔下端面 1 031 08 0 033 0 0 751 283 08 精铣 20 孔上端面 1 030 08 0 033 0 0 751 283 10 精铣 50 孔端面 1 0 2 12 08 016 0 016 0 0 9511 016 全套图纸加 153893706 17 3 6 3 确定切削用量及时间定额 工序 01 粗铣 精铣 20 50 下端面 以 T2 为粗基准 采用立式数控铣 床加专用夹具 1 粗铣 20 50 下端面 以 T2 为粗基准 1 加工条件 工件材料 HT200 b 170 240MPa 铸造 工件尺寸 H 40mm L 176mm 加工要求 粗铣 20 孔下端面 加工余量 4mm 机床 X51 立式数控铣床 刀具 YG6 硬质合金端铣刀 铣削宽度 ae 90 深度 ap 6 齿数 z 12 故根据 机械制造工艺设计简明手册 后简称 简明手册 表 3 1 取刀具 直径 d0 125mm 根据 切削用量手册 后简称 切削手册 表 3 16 选 择刀具前角 0 0 后角 0 8 副后角 0 10 刃倾角 s 10 主偏角 Kr 60 过渡刃 Kr 30 副偏角 Kr 5 2 切削用量 1 确定切削深度 ap 因为余量较小 故选择 ap 4mm 一次走刀即可完成 2 确定每齿进给量 fz 由于本工序为粗加工 尺寸精度和表面质量可不考虑 从而可采用不对称 端铣 以提高进给量提高加工效率 根据 切削手册 表 3 5 使用 YG6 硬质 合金端铣刀加工 机床功率为 4 5kw 据 简明手册 表 4 2 35 X51 立式铣床 时 fz 0 09 0 18mm z 故选择 fz 0 18mm z 3 确定刀具寿命及磨钝标准 根据 切削手册 表 3 7 铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1 5mm 由于铣刀 直径 d0 125mm 故刀具使用寿命 T 180min 据 简明手册 表 3 8 4 计算切削速度 vc 和每分钟进给量 vf 根据 切削手册 表 3 16 当 d0 125mm Z 12 ap 7 5 fz 0 18mm z 时 vt 98m min nt 250r min vft 471mm min 各修正系数为 kMV 1 0 kSV 0 8 切削速度计算公式为 v p vevzvpT vv ck zuayfxa qdc v v m 0 全套图纸加 153893706 18 其中 mmae72 mm ap 4 245 vC 2 0 qv15 0 xv 35 0 yv 8 08 00 1 kkkSvMvv 2 0 uv 0 pv 32 0 mmin180 T 将以上数据代入公式 zmmf z 18 0 12 Z min 142 8 0 122 07235 0 08 0 15 0 4180 2 0125245 32 0 m vc 确定机床主轴转速 min 361 1000 r d v n w c s 根据 简明手册 表 4 2 36 选择 nc 300r min vfc 390mm min 因此实 际进给量和每分钟进给量为 vc m min 118m min 1000 0n d 1000 30012514 3 f zc v fc ncz 390 300 12 mm z 0 1mm z 5 校验机床功率 根据 切削手册 表 3 24 近似为 Pcc 3 3kw 根据机床使用说明书 主 轴允许功率 Pcm 4 5 0 75kw 3 375kw Pcc 故校验合格最终确定 ap 4 0mm nc 300r min vf 390mm s vc 118m min fz 0 1mm z 6 计算基本工时 tm L vf L l y l 176mm 查 切削手册 表 3 26 入切量及超切量为 y 40mm 则 tm L Vf 176 40 390 0 81min 2 精铣 20 50 下端面 以 T2 为粗基准 刀具 YG6 硬质合金端铣刀 机床 X51 立式数控铣床 查 切削手册 表 3 5 进给量为 取为 0 5mm r min 0 1 5 0mmf z 参考有关手册 确定 采用 YG6 硬质合金端铣刀 min 124mv 则 12 125 zmm dw min 316 125 12410001000 r d v n w s 全套图纸加 153893706 19 现采用 X51 立式数控铣床 根据 简明手册 表 4 2 36 取 min 300r nw 故实际切削速度 min 75 117 1000 300125 1000 m nd v ww 当时 工作台每分钟进给量 min 300r nw 取为 980mm min min 1800300125 0mm n zff w zm 本工序切削时间为 min 62 0 980 125176 222 f l t t m m 工序 02 粗铣 精铣 20 上端面 以 T4 为定位基准 采用 X51 立式数控 铣床加专用夹具 粗铣 精铣 50 上端面 以 T4 为定位基准 采用 X51 立式 数控铣床加专用夹具 1 粗铣 20 50 上端面 以 T4 为定位基准 切削用量和时间定额及其计算过程同工序 01 2 精铣 20 上端面 以 T1 为定位基准 切削用量同工序 01 精铣时 mm d y125 0 基本工时 31 0 980 125176 f l t m m 3 粗铣 50 上端面 以 T4 为定位基准 刀具 YG6 硬质合金端铣刀 10 40 0 Zmm d 机床 X51 立式铣床 根据 切削手册 查得 根据 简明手册 mm a zmmf p z 4 13 0 表 4 2 36 查得 取 故实际切削速度 min 300r nw min 7 37 1000 30040 1000 m n d v w w 当时 工作台每分钟进给量应为 min 300r nw min 3903001013 0 mm n Zff w zm 查说明书 取 min 400mmf m 计算切削基本工时 mmyL82107272 全套图纸加 153893706 20 因此 min205 0 390 82 f L t m m 工序 03 钻 扩 20 孔 粗铰 精铰 20 孔 以 32 外圆和 T2 为基准 采用 Z525 立式数控钻床加专用夹具 粗镗 半精镗 50 孔 以 D1 为定位基 准 采用 T616 卧式数控镗床加专用夹具 1 钻 扩 20 孔 以 32 外圆和 T2 为基准 1 选择钻头 根据 切削手册 表 2 1 2 2 选择高速钢麻花钻钻头 粗钻时 do 18mm 钻头采用双锥后磨横刀 后角 o 12 二重刃长度 b 3 5mm 横刀长 b 2mm 宽 l 4mm 棱带长度 mml5 1 1 1002 30 2 选择切削用量 确定进给量 按加工要求确定进给量 查 切削手册 rmmf 53 0 43 0 由 切削手册 表 2 7 系数为 0 5 则 367 1 18 30 d l rmmf 265 0 215 0 5 0 53 0 43 0 按钻头强度选择 查 切削手册 表 2 8 钻头允许进给量为 rmmf 0 2 按机床进给机构强度选择 查 切削手册 表 2 9 机床进给机构允许轴向力为 8330N 时 进给量为 以上三个进给量比较得出 受限制的进给 rmmf 93 0 量是工艺要求 其值为 0 215 0 265mm r 根据 简明手册 表 4 2 16 最终选 择进给量 rmmf 22 0 根据 切削手册 表 2 19 查出 钻孔时轴向力 Ff 2500N 轴向力修正系数 为 1 0 故 Ff 2500N 根据 Z525 立式钻床使用说明书 机床进给机构允许的最 大轴向力为 8830N Ff 故所选进给量可用 确定钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度 查 简明手册 为 0 6mm 寿命 min45 T 切削速度 查 切削手册 表 2 30 切削速度计算公式为 全套图纸加 153893706 21 m min v yx p m v ck faT dc v vv v z 0 其中 5 9 Cvmmd180 25 0 vz125 0 m9 pa0 vx 查得修正系数 故实际 55 0 vy22 0 f 0 1 vTk85 0 lvk0 1 tvk 的切削速度 min 5 985 0 22 0 160 185 9 55 0 125 0 25 0 mvc 检验机床扭矩及功率 查 切削手册 表 2 20 当 f 0 26 do 19mm 时 Mt 31 78N m 修正系 数均为 1 0 故 MC 31 78 Nm 查机床使用说明书 Mm 144 2 Nm 查 切削手册 表 2 23 钻头消耗功率 Pc 1 3kw 查机床使用说明书 kwPE26 2 81 0 8 2 由于 故切削用量可用 即 mcMM ECPP rmmf 22 0 min 272rnnc min 4 15 mvc 3 计算工时 min64 0 22 0 272 830 nf L tm 4 扩孔至 19 8 查 切削手册 表 2 10 扩孔进给量为 并由机床使 rmmf 8 0 7 0 用说明书最终选定进给量为 rmmf 81 0 根据资料 切削速度 其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的 钻vv4 0 钻v 切削速度 故 根据机 min 8 35 94 0mv min 1 61 8 19 8 31000 rns 床使用说明书选取 min 97rnw 基本工时 min48 0 81 0 97 830 81 0 97 yL t 3 粗铰 精铰 20 孔 以 32 外圆和 T2 为基准 1 粗铰至 mm94 19 刀具 专用铰刀 机床 Z525 立式钻床 全套图纸加 153893706 22 根据有关手册的规定 铰刀的进给量为0 8 1 2mm z 进给量取 f z 0 81mm r 机床主轴转速取为 140r min 则其切削速度为 f znw min 77 8 mdnv 机动时切削工时 38mm 830 l min34 0 81 0 140 3838 f n t w m 2 精铰至 mm20 刀具 mm dw 20 机床 Z525 立式数控钻床 根据有关手册的规定 铰刀的进给量取0 48mm r 机床主轴转速取为 f 140r min 则其切削速度为 nwmin 8 8 mdnv 机动时切削工时 38mm 830 l min57 0 48 0 140 3838 f n t w m 机床 X51 立式数控铣床 刀具 硬质合金立铣刀 镶齿螺旋形刀片 由 切削手册 表 3 6 查得 即 27m min 因此 smv 45 0 min 08 0 6 40mmfzd z min 214 40 2710001000 r d v n w s 现采用 X51 立式铣床 取 工作台每分钟进给量应为 min 210r nw f m min 8 100210608 0 mm n zff w zm 查机床使用说明书 取 min 100mmf m 铣削基本工时 min84 0 100 1272 tm min68 1 284 0 2 tm 3 粗镗 半精镗 50 孔 以 D1 为定位基准 1 粗镗 50 孔 以 D1 为定位基准 机床 T60 卧式数控镗床 全套图纸加 153893706 23 单边余量 可一次切除 则 根据 简明手册 5 2 mmZ mmap5 2 4 2 20 查得 取 根据 简明手册 4 2 21 查得 取 rmmf 52 0 min 200rn 计算切削基本工时 min13 0 52 0 200 1212 f L t m m 2 半精镗 50 孔 以 D1 做定位基准 单边余量 可一次切除 则 mmz0 1 mm ap 0 1 由 切削手册 表 1 6 查得 进给量取为 40 0 25 0 rmmf z 0 27mm r 由 切削手册 表 1 1 查得 则 min 100mv min 637 50 10010001000 r d v n w w 查 简明手册 表 4 2 20 取为 630r min nw 加工基本工时 min038 0 5 0630 12 f n l t w 工序 04 铣斜肩 以 D1 和 T2 为定位基准 刀具 硬质合金三面刃铣刀 机床 X51 立式铣床 根据 简明手册 查得 根据 切削手册 查得 1663 Zmmdw 因此 10 0 zmmfz min 136 63 2710001000 r d v n w s 现采用 X51 立式铣床 取 故实际切削速度为 min 100r nw min 8 19 1000 10063 1000 m n d v w w 当时 工作台每分钟进给量应为 min 300r nw min 1601001610 0 mm n Zff w zm 根据 切削手册 表 4 2 37 查得 取 min 165mmf m 计算切削基本工时 mmylL 5 3725 5 12 全套图纸加 153893706 24 因此 min227 0 165 5 37 f L t m m 工序 05 精铣 50 端面 以 D1 为基准 采用 X51 立式数控铣床加专用夹 具 机床 X51 立式数控铣床 刀具 硬质合金立铣刀 镶齿螺旋形刀片 由 切削手册 表 3 6 查得 即 27m min 因此 smv 45 0 min 08 0 6 40mmfzd z min 214 40 2710001000 r d v n w s 现采用 X51 立式铣床 取 工作台每分钟进给量应为 min 210r nw f m min 8 100210608 0 mm n zff w zm 查机床使用说明书 取 min 100mmf m 铣削基本工时 min84 0 100 1272 tm min68 1 284 0 2 tm 工序 06 钻 铰 8 锥孔 以 T1 和零件中线为基准 刀具 专用刀具 机床 Z525 立式钻床 确定进给量 根据 切削手册 表 2 7 查得 查 frmmf 26 0 22 0 Z525 机床使用说明书 现取 查 切削手册 表 2 15 rmmf 22 0 计算机床主轴转速 min 17mv min 694 8 7 1710001000 r d v n w s 按机床选取 所以实际切削速度为 min 680 nw min 66 16 1000 6808 7 1000 m n d v w w 计算切削基本工时 min066 0 22 0 680 46 f yl t m m 全套图纸加 153893706 25 工序 07 钻 M6 底孔 攻螺纹 以 T1 和零件中线为基准 1 钻螺纹底孔mm 8 4 机床 Z525 立式钻床 刀具 高速钢麻花钻 根据 切削手册 查得 进给量为0 18 0 22mm z 现取 f f 0 22mm z v 17m min 则 min 1128 8 4 1710001000 r d v n w s 查 简明手册 表 4 2 15 取 所以实际切削速度为 min 960r nw min 48 14 1000 9608 4 1000 m n d v w w 计算切削基本工时 min047 0 22 0 960 46 f yl t m m 2 攻螺纹 M6 机床 Z525 立式钻床 刀具 丝锥 M6 P 1mm 切削用量选为 机床主轴转速为 min 6 1 0msmv 按机床使用说明书选取 则 min 318r ns min 272r nw 机动时 计算切削基本工时 min 1 5 mv mml1046 min04 0 2721 10 nf l tm 工序 08 铣断 以 D1 为基准 选择锯片铣刀 d 160mm l 4mm 中齿 Z 40 采用 X61 卧式铣床 查 切削手册 选择进给量为 切削速度为 zmmf 10 0 则 min 27mv min 54 160 2710001000 r d v n w s 根据 简明手册 表 4 2 39 取 故实际切削速度为 min 100r nw 全套图纸加 153893706 26 min 2 50 1000 10080 1000 m n d v w w 此时工作台每分钟进给量应为 f m min 400100401 0mm n Zff w zm 查 切削手册 表 4 2 40 刚好有 min 400mmf m 计算切削基本工时 min255 0 400 3072 f yl t m m 4 夹具设计 为了提高劳动生产率 保证加工质量 降低劳动强度 需要设计专用夹具 并设计工序 03 钻 扩 20 孔 粗铰 精铰 20 孔 粗镗 半精镗 50 孔 刀具为高速钢麻花钻 4 1 问题的提出 本夹具主要用来钻 20 50 底孔 该孔为通孔 跟拨叉的上下底面有垂 直度的技术要求要求 在加工时应保证孔的垂直度要求分别为 0 05 0 07 此 外在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率 降低劳动强度 所以为了满 足该要求 在进行夹紧拨叉工件时采用了气缸自动装置来进行装夹工件 并采 用快换钻套提高钻孔的速度 能够提高加工效率 4 2 夹具设计 4 2 1 定位基准选择 由零件图可知 孔 20 50 为通孔 跟拨叉的上下底面有垂直度的技术 要求 为使定位误差为零 应该选择拨叉下底面为定位基准保证该垂直度要求 此外 还应以 20 孔外圆柱面为基准 从而保证孔在精度要求 为了提高加工效率 现决定采用自动夹紧装置 并采用快换钻套以利于在 钻底孔后进行精铰或精镗 4 2 2 切削力及夹紧力计算 刀具 硬质合金麻花钻 1 钻 20 时的夹紧力 全套图纸加 153893706 27 由实际加工的经验可知 钻削时的主要切削力为钻头的切削方向 即垂直于工 作台 查 切削手册 表 2 3 切削力计算公式为 F F F kf dCF y Z Ff0 其中 410 CF 2 1 ZF 75 0 yFmmd 8 19 0 22 0 f 与加工材料有关 取 0 94 与刀具刃磨形状有关 取 kkkk hFxFMFF kMFkxF 1 33 与刀具磨钝标准有关 取 1 0 则 khF NF 6 592225 1 22 0 8 19 410 75 0 2 1 在 20 孔两个端面只需要采用开口垫圈和六角螺母适当夹紧后本夹具即可 安全工作 2 钻 50 孔时的夹紧力 取钻头直径mmd 8 49 0 有上述公式可得 NF 7 1791325 1 22 0 8 49 410 75 0 2 1 4 3 定位误差分析 4 3 1 定位元件尺寸及公差的确定 夹具的主要定位元件为两个定位销 这两个定位销的尺寸与公差规定为与 本零件在工作时与其相匹配轴的尺寸与公差相同 即 此外 这两 10620 k 定位销共同保证加工孔的垂直度 4 3 2 计算钻套中心线与工作台的垂直度误差 钻