车床后托架说明书.doc

晋 中 学 院 机械制造基础课程设计 题题 目目 托架上端面铣床夹具设计托架上端面铣床夹具设计 院院 系系 机机 械械 学学 院院 专专 业业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 姓姓 名名 贺贺 田田 龙龙 学学 号号 1014312147 指导教师指导教师 李李 晓晓 明明 2011 年 6 月 23 日 1 前前 言言 此次设计是托架的夹具设计 在生产过程中 使生产对象 原材料 毛坯 零件或总成等 的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程 如毛坯制造 机械加工 热处理 装配等都称之为工艺过程 在制定工艺过程中 要确定各 工序的安装工位和该工序需要的工步 加工该工序的机车及机床的进给量 切 削深度 主轴转速和切削速度 该工序的夹具 刀具及量具 还有走刀次数和 走刀长度 最后计算该工序的基本时间 辅助时间和工作地服务时间 2 目目 录录 1 1 机床托架加工工艺机床托架加工工艺 3 3 1 1 机床托架的工艺分析 3 1 2 机床托架的技术要求 3 1 3 加工工艺过程 3 1 4 确定各表面加工方案 3 1 5 确定定位基准 4 1 6 工艺路线的拟订 5 1 7 机床托架的偏差 加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 8 1 8 确定切削用量及基本工时 机动时间 11 1 9 时间定额计算及生产安排 16 2 2 专用夹具设计专用夹具设计 1717 2 1 铣平面夹具设计 17 2 2 镗孔夹具设计 19 结结 论论 2323 参考文献参考文献 2424 3 1 1 机床托架加工工艺机床托架加工工艺 1 11 1 机床托架的工艺分析机床托架的工艺分析 机床托架是机床的一个重要零件 因为其零件尺寸较小 结构形状也不是 很复杂 但侧面三杠孔和底面的精度要求较高 此外还有顶面的两孔要求加工 但是对精度要求不是很高 托架上的底面和侧面孔的粗糙度要求都是 6 1Ra 所以都要求精加工 其三杠孔的中心线和底平面有平面度的公差要求等 因为 其尺寸精度 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 因此它的加工是非常关键 和重要的 1 21 2 机床托架的技术要求机床托架的技术要求 其加工有三组加工 侧面两孔 顶面的两个孔 以及左视图上的一个孔 1 另一组加工是侧面的两孔 都为 14 其表面粗糙度要求 6 3Ra 要 求的精度等级是 8 IT 2 以顶面为住加工面的两个孔 是以2 14 为一组的阶梯 这组孔的表面 粗糙度要求是 50Rz 3 6 Ra 以及以2 14 的阶梯孔 其表面粗糙度要求是 50Rz 3 6 Ra 3 机床托架毛坯的选择金属行浇铸 因为生产率很高 所以可以免去每次 造型 单边余量一般在 mm3 1 结构细密 能承受较大的压力 占用生产的面积较小 因为机床托架的重量只有 3 05kg 而年产量是 5000 件 由 7 机械加工工艺 手册 表 2 1 3 可知是中批量生 1 31 3 加工工艺过程加工工艺过程 由以上分析可知 该箱体零件的主要加工表面是平面及孔系 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 对于机床托架来说 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 由上面的一些技术条件分析得知 托架的尺寸精度 形状机关度以及位置机精 度要求都很高 就给加工带来了困难 必须重视 1 41 4 确定各表面加工方案确定各表面加工方案 一个好的结构不但应该达到设计要求 而且要有好的机械加工工艺性 也 就是要有加工的可能性 要便于加工 要能保证加工的质量 同时是加工的劳 动量最小 设计和工艺是密切相关的 又是相辅相成的 对于我们设计机床托 架的加工工艺来说 应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备 除 了从加工精度和加工效率两方面考虑以外 也要适当考虑经济因素 在满足精 度要求及生产率的条件下 应选择价格较底的机床 在选择各表面及孔的加工方法时 要综合考虑以下因素在选择各表面及孔的加工方法时 要综合考虑以下因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求 根据各加工表面的技术要求 选 择加工方法及分几次加工 4 根据生产类型选择 在大批量生产中可专用的高效率的设备 在单件小批 量生产中则常用通用设备和一般的加工方法 如 柴油机连杆小头孔的加工 在 小批量生产时 采用钻 扩 铰加工方法 而在大批量生产时采用拉削加工 要考虑被加工材料的性质 例如 淬火钢必须采用磨削或电加工 而有色 金属由于磨削时容易堵塞砂轮 一般都采用精细车削 高速精铣等 要考虑工厂或车间的实际情况 同时也应考虑不断改进现有加工方法和设 备 推广新技术 提高工艺水平 此外 还要考虑一些其它因素 如加工表面物理机械性能的特殊要求 工 件形状和重量等 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法 再选 择前面各工序的加工方法 如加工某一轴的主要外圆面 要求公差为 IT6 表 面粗糙度为 Ra0 63 m 并要求淬硬时 其最终工序选用精度 前面准备工序 可为粗车 半精车 淬火 粗磨 平面的加工平面的加工 由参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 1 12 可以确定 底面的加工方 案为底平面 粗铣 精铣 97ITIT 粗糙度为 6 3 0 8 一般不淬硬的 平面 精铣的粗糙度可以较小 孔的加工方案孔的加工方案 由参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 1 11 确定 以为孔的表面粗糙 度为 1 6 则选侧孔 14 0 039 0 358H 的加工顺序为 粗镗 精镗 而顶面的四个孔采取的加工方法分别是 因为孔的表面粗糙度的要求都不高 是 50Rz 所以我们采用一次钻孔的加工方 法 2 14 的孔选择的加工方法是钻 因为2 14 是一组阶梯孔 所以可以钻 214 的孔 而另一组2 25 也是一组阶梯的孔 不同的是 102 的孔是锥 孔 起表面粗糙度的要求是 6 1 Ra 所以全加工的方法是钻 1 51 5 确定定位基准确定定位基准 粗基准的选择粗基准的选择 选择粗基准时 考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量 使不加 工表面与加工表面间的尺寸 位子符合图纸要求 粗基准选择应当满足以下要求 粗基准的选择应以加工表面为粗基准 目的是为了保证加工面与不加工面 的相互位置关系精度 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 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准 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 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 5 余量 应尽可能选择平整 光洁 面积足够大的表面作为粗基准 以保证定位准 确夹紧可靠 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 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 要从保证孔与孔 孔与平面 平面与平面之间的位置 能保证机床托架在 整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位 从机床托架零件图分析可知 选择侧面三孔作为机床托架加工粗基准 精基准选择的原则精基准选择的原则 基准重合原则 即尽可能选择设计基准作为定位基准 这样可以避免定位 基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差 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 例如 轴类零件常用顶针孔作为定 位基准 车削 磨削都以顶针孔定位 这样不但在一次装夹中能加工大多书表 面 而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度 互为基准的原则 选择精基准时 有时两个被加工面 可以互为基准反复 加工 例如 对淬火后的齿轮磨齿 是以齿面为基准磨内孔 再以孔为基准磨 齿面 这样能保证齿面余量均匀 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 例如 磨削机床导轨面时 是以导轨面找正定位的 此 外 像拉孔在无心磨床上磨外圆等 都是自为基准的例子 此外 还应选择工件上精度高 尺寸较大的表面为精基准 以保证定位稳 固可靠 并考虑工件装夹和加工方便 夹具设计简单等 要从保证孔与孔 孔与平面 平面与平面之间的位置 能保证机床托架在 整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位 从机床托架零件图分析可知 它的底平面与侧面三孔平行而且占有的面积较大 适于作精基准使用 但用一 个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度 如果使用典型的一面两孔定位方法 则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求 至于两侧面 因为是非加工表面 所以也可以用与顶平面的两孔的加工基准 选择精基准的原则时 考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹 准 1 61 6 工艺路线的拟订工艺路线的拟订 对于大批量生产的零件 一般总是首先加工出统一的基准 机床托架的加 工的第一个工序也就是加工统一的基准 具体安排是先以孔定位粗 精加工顶 平面 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则 工序的合理组合工序的合理组合 确定加工方法以后 就按生产类型 零件的结构特点 技术要求和机床设 备等具体生产条件确定工艺过程的工序数 确定工序数的基本原则 工序分散原则 工序内容简单 有利选择最合理的切削用量 便于采用通用设备 简单的 机床工艺装备 生产准备工作量少 产品更换容易 对工人的技术要求水平不 6 高 但需要设备和工人数量多 生产面积大 工艺路线长 生产管理复杂 工序集中原则 工序数目少 工件装 夹次数少 缩短了工艺路线 相应减少了操作工人 数和生产面积 也简化了生产管理 在一次装夹中同时加工数个表面易于保证 这些表面间的相互位置精度 使用设备少 大量生产可采用高效率的专用机床 以提高生产率 但采用复杂的专用设备和工艺装备 使成本增高 调整维修费 事 生产准备工作量大 一般情况下 单件小批生产中 为简化生产管理 多将工序适当集中 但由于 不采用专用设备 工序集中程序受到限制 结构简单的专用机床和工夹具组织 流水线生产 加工工序完成以后 将工件清洗干净 清洗是在 c 9080 的含 0 4 1 1 苏打 及 0 25 0 5 亚硝酸钠溶液中进行的 清洗后用压缩空气吹干净 保证零 件内部杂质 铁屑 毛刺 砂粒等的残留量不大于 mg200 工序的集中与分散工序的集中与分散 制订工艺路线时 应考虑工序的数目 采用工序集中或工序分散是其两个 不同的原则 所谓工序集中 就是以较少的工序完成零件的加工 反之为工序 分散 工序集中的特点 工序数目少 工件装 夹次数少 缩短了工艺路线 相应减少了操作工人数和 生产面积 也简化了生产管理 在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些 表面间的相互位置精度 使用设备少 大量生产可采用高效率的专用机床 以 提高生产率 但采用复杂的专用设备和工艺装备 使成本增高 调整维修费事 生产准备工作量大 工序分散的特点 工序内容简单 有利选择最合理的切削用量 便于采用通用设备 简单的 机床工艺装备 生产准备工作量少 产品更换容易 对工人的技术要求水平不 高 但需要设备和工人数量多 生产面积大 工艺路线长 生产管理复杂 工序集中与工序分散各有特点 必须根据生产类型 加工要求和工厂的具 体情况进行综合分析决定采用那一种原则 一般情况下 单件小批生产中 为简化生产管理 多将工序适当集中 但 由于不采用专用设备 工序集中程序受到限制 结构简单的专用机床和工夹具 组织流水线生产 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现 使得工序集中的优点更为突 出 即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量 从而可取的良好的经济效果 加工阶段的划分加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时 常把整个加工过程划分为几个阶段 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属 为以后的精加工创造较好的条 件 并为半精加工 精加工提供定位基准 粗加工时能及早发现毛坯的缺陷 予以报废或修补 以免浪费工时 粗加工可采用功率大 刚性好 精度低的机床 选用大的切前用量 以提 7 高生产率 粗加工时 切削力大 切削热量多 所需夹紧力大 使得工件产生 的内应力和变形大 所以加工精度低 粗糙度值大 一般粗加工的公差等级为 IT11 IT12 粗糙度为 Ra80 100 m 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备 保证合适的加工余量 半精加工的公差等级为 IT9 IT10 表面粗糙度为 Ra10 1 25 m 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量 主要目的是保证零件的形状位置几精 度 尺寸精度及表面粗糙度 使各主要表面达到图纸要求 另外精加工工序安排在 最后 可防止或减少工件精加工表面损伤 精加工应采用高精度的机床小的切前用量 工序变形小 有利于提高加工 精度 精加工的加工精度一般为 IT6 IT7 表面粗糙度为Ra10 1 25 m 光整加工阶段 对某些要求特别高的需进行光整加工 主要用于改善表面质量 对尺度精 度改善很少 一般不能纠正各表面相互位置误差 其精度等级一般为 IT5 IT6 表面粗糙度为 Ra1 25 0 32 m 此外 加工阶段划分后 还便于合理的安排热处理工序 由于热处理性质 的不同 有的需安排于粗加工之前 有的需插入粗精加工之间 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的 在实际生活中 对于刚性好 精 度要求不高或批量小的工件 以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶 段 在满足加工质量要求的前提下 通常只分为粗 精加工两个阶段 甚至不 把粗精加工分开 必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的 不能以某一表 面的加工或某一工序的性质区分 例如工序的定位精基准面 在粗加工阶段就 要加工的很准确 而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工 加工工艺路线方案加工工艺路线方案 在保证零件尺寸公差 形位公差及表面粗糙度等技术条件下 成批量生产 可以考虑采用专用机床 以便提高生产率 拟定工艺过程表 表 1 1 工工艺过程表 工序号工序名称工序内容设备 铸造 时效 10 铣粗铣底面 X6312 20 铣粗铣左端面及凸面 X6312 30 钻 钻 35H8 的孔至 34 5 钻 4 14 的孔至尺寸 Z3025 40 镗精镗 35H8 的孔至尺寸组合机床 8 50 钻钻 M8 12 的螺纹底孔 Z3025 60 攻攻螺纹 M8 12 6H Z3025 70 铣精铣左端面至尺寸 X6132 80 铣粗铣上端面 X6312 90 铣精铣上端面至尺寸 X6132 100 检检验 110 入库 1 71 7 机床托架的偏差 加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定机床托架的偏差 加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 机床托架的铸造采用的是铸铁制造 其材料是 HT150 硬度 HB 为 150 200 生产类型为中批量生产 采用铸造毛坯 毛坯的结构工艺要求毛坯的结构工艺要求 车床托架为铸造件 对毛坯的结构工艺有一定要求 铸件的壁厚应和合适 均匀 不得有突然变化 铸造圆角要适当 不得有尖角 铸件结构要尽量简化 并要有和合理的起模斜度 以减少分型面 芯 子 并便于起模 加强肋的厚度和分布要合理 以免冷却时铸件变形或产生裂纹 铸件的选材要合理 应有较好的可铸性 毛坯形状 尺寸确定的要求毛坯形状 尺寸确定的要求 设计毛坯形状 尺寸还应考虑到 各加工面的几何形状应尽量简单 工艺基准以设计基准相一致 便于装夹 加工和检查 结构要素统一 尽量使用普通设备和标准刀具进行加工 在确定毛坯时 要考虑经济性 虽然毛坯的形状尺寸与零件接近 可以减 少加工余量 提高材料的利用率 降低加工成本 但这样可能导致毛坯制造困 难 需要采用昂贵的毛坯制造设备 增加毛坯的制造成本 因此 毛坯的种类 形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能 在毛 坯的种类 形状及尺寸确定后 必要时可据此绘出毛坯图 机床托架的偏差计算机床托架的偏差计算 底平面的偏差及加工余量计算 底平面加工余粮的计算 计算底平面与孔 14 0 039 0 358H 的中心线 的尺寸为 07 0 35 根据工序要求 顶面加工分粗 精铣加工 各工步余量如 下 粗铣 由参考文献 5 机械加工工艺手册第 1 卷 表 3 2 23 其余量值 9 规定为 mm4 3 7 2 现取 mm0 3 表 3 2 27 粗铣平面时厚度偏差取 mm28 0 精铣 由参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 3 59 其余量值规定为 mm5 1 铸造毛坯的基本尺寸为 390 10 335 又根据参考文献 7 机械加工 工艺手册 表 2 3 11 铸件尺寸公差等级选用 CT7 再查表 2 3 9 可得铸件尺寸 公差为 mm1 1 毛坯的名义尺寸为 390 10 335 毛坯最小尺寸为 mm45 3855 0 39 毛坯最大尺寸为 mm55 3955 0 39 粗铣后最大尺寸为 mm360 135 粗铣后最小尺寸为 mm72 3528 0 36 精铣后尺寸与零件图尺寸相同 即与侧面三孔 14 0 039 0 358H 的中 心线的尺寸为 07 0 35 正视图上的三孔的偏差及加工余量计算 参照参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 3 59 和参考文献 15 互换 性与技术测量 表 1 8 可以查得 孔 03 0 0 5 25 粗镗的精度等级 12 IT 表面粗糙度 umRa15 尺寸偏差是 mm21 0 半精镗的精度等级 10 IT 表面粗糙度 umRa5 2 尺寸偏差是 mm084 0 精镗的精度等级 7 IT 表面粗糙度 umRa6 1 尺寸偏差是 mm021 0 孔 02 0 0 2 30 粗镗的精度等级 12 IT 表面粗糙度 umRa15 尺寸偏差是 mm21 0 半精镗的精度等级 10 IT 表面粗糙度 umRa5 2 尺寸偏差是 mm084 0 精镗的精度等级 7 IT 表面粗糙度 umRa6 1 尺寸偏差是 mm021 0 孔 025 0 0 2 40 粗镗的精度等级 12 IT 表面粗糙度 umRa15 尺寸偏差是 mm25 0 半精镗的精度等级 10 IT 表面粗糙度 umRa5 2 尺寸偏差是 mm1 0 精镗的精度等级 7 IT 表面粗糙度 umRa6 1 尺寸偏差是 025 0 根据工序要求 侧面三孔的加工分为粗镗 半精镗 精镗三个工序完成 各工序余量如下 钻 35H8 孔 参照 7 机械加工工艺手册 表 2 3 48 其余量值为 mm2 精镗 35H8 孔 参照 7 机械加工工艺手册 表 2 3 48 其余量值为 mm8 0 铸件毛坯的基本尺寸分别为 03 0 0 5 25 孔毛坯基本尺寸为 mm 5 218 02 125 25 10 根据参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 3 11 铸件尺寸公差等级选用 CT7 再查表 2 3 9 可得铸件尺寸公差分别为 mmmmmm9 09 09 0 03 0 0 5 25 孔毛坯名义尺寸为 mm5 218 02 12 5 25 毛坯最大尺寸为 mm95 2145 0 5 21 毛坯最小尺寸为 mm05 2145 0 5 21 粗镗工序尺寸为 21 0 0 5 21 半精镗工序尺寸为 084 0 0 7 24 精镗后尺寸是 021 0 0 5 25 已达到零件图尺寸要求 025 0 0 5 25 02 0 0 2 30 孔毛坯名义尺寸为 mm2 268 02 12 2 30 毛坯最大尺寸为 mm65 2645 0 2 26 毛坯最小尺寸为 mm75 2545 0 2 26 粗镗工序尺寸为 21 0 0 2 28 半精镗工序尺寸为 084 0 0 4 29 精镗后尺寸与零件图尺寸相同 即 02 0 0 2 30 025 0 0 40 孔毛坯名义尺寸为 mm638 02 1240 毛坯最大尺寸为 mm45 3645 0 36 毛坯最小尺寸为 mm35 5545 0 36 粗镗工序尺寸为 25 0 0 38 半精镗工序尺寸为 10 0 0 2 39 精镗后尺寸与零件图尺寸相同 即 025 0 0 40 1 81 8 确定切削用量及基本工时 机动时间 确定切削用量及基本工时 机动时间 工序工序 1 1 粗 精铣底面 粗 精铣底面 机床 双立轴圆工作台铣床 KX52 刀具 硬质合金端铣刀 面铣刀 材料 VCW r418 mmD63 齿数 6 Z 11 粗铣 铣削深度 p a mmap3 每齿进给量 f a 根据参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 4 73 取 Zmmaf 18 0 铣削速度V 参照参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 4 81 取 smV 2 1 机床主轴转速n min 97 363 6314 3 602 110001000 0 r d V n min 370rn 式 1 1 实际铣削速度 V sm nd V 22 1 601000 3706314 3 1000 0 式 1 2 进给量 f V smmZnaV ff 66 6 60 370618 0 式 1 3 工作台每分进给量 m f min 6 399 66 6 mmsmmVf fm a 根据参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 4 81 mma60 被切削层长度l 由毛坯尺寸可知 mml76 刀具切入长度 1 l 3 1 5 0 22 1 aDDl 式 1 4 mm98 24 3 1 606363 5 0 22 取 mml25 1 刀具切出长度 2 l 取 mml2 2 走刀次数为 1 机动时间 1j t min26 0 6 399 22576 21 1 m j f lll t 式 1 5 精铣 铣削深度 p a mmap5 1 每齿进给量 f a 根据参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 4 73 取 Zmmaf 15 0 铣削速度V 参照参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 4 81 取 smV 5 1 12 机床主轴转速n 由式 1 1 有 min 96 454 6314 3 605 110001000 0 r d V n min 460rn 实际铣削速度 V 由式 1 2 有 sm nd V 52 1 601000 4606314 3 1000 0 进给量 f V 由式 1 3 有 smmZnaV ff 9 660 460615 0 工作台每分进给量 m f min 414 9mmsmmVf fm 被切削层长度l 由毛坯尺寸可知 mml76 刀具切入长度 1 l 精铣时 mmDl63 1 刀具切出长度 2 l 取 mml2 2 走刀次数为 1 机动时间 2j t 由式 1 5 有 min33 0 414 26376 21 2 m j f lll t 本工序机动时间 min59 0 33 026 0 21 jjj ttt 工序工序 2 2 顶面两孔 顶面两孔 钻顶面两孔 其中包括钻孔 132 102 和扩孔 132 铰孔 102 以及锪孔 202 13 机床 3025Z 刀具 硬质合金锥柄麻花钻头 型号 E211 和 E101 带导柱直柄平底锪钻 GB4260 84 公制 莫式 4 号锥直柄铰刀 刀具材料 VCrW418 钻孔 132 以及 102 的锥孔 钻孔 132 时先采取的是钻到 102 在扩到 132 所以 mmD10 另 外的两个 102 锥孔也先钻到 102 切削深度 p a mmap5 进给量 f 根据参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 4 52 取 rmmf 33 0 切削速度V 参照参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 4 53 取 13 smV 36 0 机床主轴转速n 由式 1 1 有 min 9 687 1014 3 6036 0 10001000 r d v n 取 min 700rn 实际切削速度 V 由式 1 2 有 sm nd V 36 0 601000 7001014 3 1000 0 被切削层长度l mml60 刀具切入长度 1 l mmmmctgctgk D l r 58 42120 2 10 2 1 2 1 式 1 8 刀具切出长度 2 l mml4 1 2 取 mml3 2 走刀次数为 1 机动时间 2j t min87 0 70033 0 345467671818 2 fn L tj 式 1 9 工序工序 3 3 侧面两孔 侧面两孔 钻侧面两孔 其中包括钻 6 的孔和 6M 的螺纹孔 机床 钻 25 切削深度 p a mmap3 根据参考文献 7 机械加工工艺手册 表 394 2 查得 进给量 rmmf 28 0 22 0 切削速度 smV 36 0 机床主轴转速n 由式 1 1 有 min 1147 614 3 6036 0 10001000 r d V n 取 min 1200rn 实际切削速度 V 由式 1 2 有 sm Dn V 38 0 601000 1200614 3 1000 被切削层长度l mml 9 44 刀具切入长度 1 l 由式 1 8 有 mmctgctgk D l r 112120 2 6 2 1 2 1 刀具切出长度 2 l mml4 1 2 取 mml3 2 14 加工基本时间Tj 由式 1 5 有 min22 0 120022 0 311 9 44 21 nf llL Tj 钻 M8 的孔 切削深度 p a mmap6 2 进给量 f 根据参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 4 39 rmmf 28 0 22 0 取 rmmf 25 0 切削速度V 参照参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 4 41 取 smV 36 0 机床主轴转速n 由式 1 1 有 min 1322 2 514 3 6036 0 10001000 0 r d V n 取 min 1300rn 实际切削速度 V 由式 1 2 有 sm nd V 35 0 601000 13002 514 3 1000 0 被切削层长度l mml17 刀具切入长度 1 l 由式 1 8 有 mmctgctgk D l r 5 12120 2 2 5 2 1 2 1 刀具切出长度 2 l 0 2 l 走刀次数为 1 机动时间 j t 由式 1 5 有 min06 0 130025 0 5 117 21 fn lll tj 攻 M8 孔 机床 组合攻丝机 刀具 高速钢机动丝锥 进给量 f 由于其螺距 mmp1 因此进给量 rmmf 1 切削速度V 参照参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 4 105 取 min 9 6 115 0 msmV 机床主轴转速n 由式 1 1 有 min 24 366 614 3 9 610001000 0 r d V n 取 min 350rn 丝锥回转转速 0 n 取 min 350rnn 15 实际切削速度 V 由式 1 2 有 sm nd V 109 0 601000 035614 3 1000 0 被切削层长度l mml25 刀具切入长度 1 l mmfl313 3 1 1 刀具切出长度 2 l mmfl313 3 2 2 走刀次数为 1 机动时间 j t 由式 1 5 有 min08 0 3501 3325 3501 3325 0 2121 fn lll fn lll tj 钻顶面两孔的机动时间 j t min22 3 08 006 0 22 0 03 07 076 05 087 0 j t 这些工序的加工机动时间的总和是 j t min81 1022 3 759 0 j t 1 91 9 时间定额计算及生产安排时间定额计算及生产安排 根据设计任务要求 该机床托架的年产量为 5000 件 一年以 240 个工作日 计算 每天的产量应不低于 21 件 设每天的产量为 21 件 再以每天 8 小时工 作时间计算 则每个工件的生产时间应不大于 22 8min 参照参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 5 2 机械加工单件 生产类型 中批以上 时间定额的计算公式为 Ntkttt zzfjd 1 大量生产时 0 Ntzz 式 1 10 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为 1 kttt fjd 式 1 11 其中 d t 单件时间定额 j t 基本时间 机动时间 f t 辅助时间 用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所 消耗的时间 包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 k 布置工作地 休息和生理需要时间占操作时间的百分比值 粗 精铣底面粗 精铣底面 机动时间 j t min59 0 33 0 26 0 j t 辅助时间 f t 参照参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 5 45 取工步辅助 16 时间为 min41 0 由于在生产线上装卸工件时间很短 所以取装卸工件时间为 min1 则 min41 1141 0 f t k 根据参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 5 48 13 k 单间时间定额 d t 由式 1 11 有 min 8 22min26 2 131 41 1 59 0 1 kttt fjd 因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工 达到生产要求 2 2 专用夹具设计专用夹具设计 为了提高劳动生产率 保证加工质量 降低劳动强度 在加工机床托架零 件时 需要设计专用夹具 根据任务要求中的设计内容 需要设计加工工艺孔夹具及铣底面夹具一套 其中加工侧面的三孔的夹具将用于 KX52 卧式镗床 而顶面的两孔用到的刀具 分别为两把麻花钻 扩孔钻 铰刀以及锪钻进行加工 侧面两个孔将用两把麻 花钻对起进行加工 2 12 1 铣平面夹具设计铣平面夹具设计 研究原始质料研究原始质料 利用本夹具主要用来粗铣底平面 该底平面对孔 40 2 30 5 25 的中 心线要满足尺寸要求以及平行度要求 在粗铣此底平面时 其他都是未加工表 面 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 定位基准的选择定位基准的选择 由零件图可知 粗铣平面对孔 40 2 30 5 25 的中心线和轴线有尺寸 要求及平行度要求 其设计基准为孔的中心线 为了使定位误差达到要求的范 围之内 在此选用 V 形块定心自动找到中心线 这种定位在结构上简单易操作 采用 V 形块定心平面定位的方式 保证平面加工的技术要求 同时 应加 一侧面定位支承来限制一个沿 Y 轴移动的自由度 切削力及夹紧分析计算切削力及夹紧分析计算 刀具材料 VCW r418 高速钢端面铣刀 刀具有关几何参数 00 0 15 10 00 0 12 8 00 8 5 n 00 25 15 mmD63 8 Z zmmaf 25 0 mmap0 2 由参考文献 16 机床夹具设计手册 表 1 2 9 可得铣削切削力的计算公 式 PzppC zKBDfaCF 9 01 172 0 1 1 式 2 1 17 查参考文献 16 机床夹具设计手册 表 1021 得 294 p C 对于灰铸铁 55 0 190 HB Kp 式 2 2 取 175 HB 即 96 0 p K 所以 69 64096 0 8606325 0 0 2294 9 01 172 0 1 1 NFC 由参考文献 17 金属切削刀具 表 1 2 可得 垂直切削力 62 5769 0NFF CCN 对称铣削 式 2 3 背向力 38 35255 0 NFF CP 根据工件受力切削力 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 式 2 4 安全系数 K 可按下式计算 6543210 KKKKKKKK 式 2 5 式中 60 KK 为各种因素的安全系数 见 机床夹具设计手册 表 121 可得 25 2 0 10 13 12 10 12 12 1 K 所以 55 144125 2 69 640NFKW CK 式 2 6 62 129725 2 72 576NFKW CNK 式 2 7 86 79225 2 38 352NFKW PK 式 2 8 由计算可知所需实际夹紧力不是很大 为了使其夹具结构简单 操作方便 决定选用手动螺旋夹紧机构 单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算 21 0 tgtg QL W z 式 2 9 式中参数由参考文献 16 机床夹具设计手册 可查得 0 912 059 2 18 其中 60 mmL 25 NQ 螺旋夹紧力 08 1923 0 NW 易得 K WW 0 经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力 因此采用该夹紧机构工作是 可靠的 误差分析与计算误差分析与计算 该夹具以平面定位 V 形块定心 V 形块定心元件中心线与平面规定的尺寸 公差为 07 0 37 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 gwj 与机床夹具有关的加工误差 j 一般可用下式表示 MjjjWDADZWj 式 2 10 由参考文献 16 机床夹具设计手册 可得 平面定位 V 形块定心的定位误差 0 WD 夹紧误差 cos minmax yy jj 式 2 11 其中接触变形位移值 mm l N c HB k Rk nZHB aZRaZy 004 0 62 19 1 式 2 12 mm yjj 0036 0 cos 磨损造成的加工误差 Mj 通常不超过 mm005 0 夹具相对刀具位置误差 AD 取 mm01 0 误差总和 mmmm wj 07 00522 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 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 如前所述 应该注意提高生产率 但该夹具设计采用了手动夹紧方式 在 夹紧和松开工件时比较费时费力 由于该工件体积小 工件材料易切削 切削 力不大等特点 经过方案的认真分析和比较 选用了手动夹紧方式 螺旋夹紧 机构 这类夹紧机构结构简单 夹紧可靠 通用性大 在机床夹具中很广泛的 应用 此外 当夹具有制造误差 工作过程出现磨损 以及零件尺寸变化时 影 19 响定位 夹紧的可靠 为防止此现象 支承钉和 V 形块采用可调节环节 以便 随时根据情况进行调整 2 22 2 镗孔夹具设计镗孔夹具设计 研究原始质料研究原始质料 利用本夹具主要用来镗加工孔 14 0 039 0 358H 加工时除了要满足粗糙 度要求外 还应满足孔轴线对底平面的平行度公差要求 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 定位基准的选择定位基准的选择 由零件图可知 孔 14 0 039 0 358H 的轴线与底平面有平行度公差要求 在对孔进行加工前 底平面进行了粗铣加工 因此 选底平面为定位精基准 设计基准 来满足平行度公差要求 孔 14 0 039 0 358H 的轴线间有位置公差 选择左侧面为定位基准来设计 镗模 从而满足孔轴线间的位置公差要求 工件定位用底平面和两个侧面来限 制六个自由度 切削力及夹紧力的计算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 0 s 80 由参考文献 16 机床夹具设计手册 查表 321 可得 圆周切削分力公式 PpC KfaF 75 0 902 式 2 13 式中 mmap8 1 rmmf 4 0 rpspoppkmpp KKKKKK 式 2 14 查表 421 得 n mp HB K 150 取 175 HB 4 0 n 由表 621 可得参数 94 0 pk K 0 1 op K 0 1 sp K 0 1 rp K 即 15 766NFC 同理 径向切削分力公式 PpP KfaF 75 0 9 0 530 式 2 15 式中参数 77 0 pk K 0 1 op K 0 1 sp K 0 1 rp K 即 71 347NFP 20 轴向切削分力公式 Ppf KfaF 4 0 451 式 2 16 式中参数 11 1 pk K 0 1 op K 0 1 sp K 0 1 rp K 即 59 624NFf 根据工件受力切削力 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 安全系数 K 可按下式计算 由式 2 5 有 6543210 KKKKKKKK 式中 60 KK 为各种因素的安全系数 见 机床夹具设计手册 表 121 可得 25 2 0 10 13 12 10 12 12 1 C K 7 20 10 13 12 12 12 12 1 P K 81 2 0 10 13 12 125 1 2 12 1 f K 所以 由式 2 6 有 54 1743NFKW CCK 由式 2 7 有 31 937NFKW PPK 由式 2 8 有 85 1753NFKW ffK 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算 由式 2 9 有 21 0 tgtg QL W z 式中参数由参考文献 16 机床夹具设计手册 可查