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CA6140 831006 机械 加工 工艺 规程 夹具 设计 25 55 气缸 夹紧 版本 3.1

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CA6140拨叉831006机械加工工艺规程和夹具设计-钻2-Ф25、Ф55孔-气缸夹紧版本3.1,CA6140,831006,机械,加工,工艺,规程,夹具,设计,25,55,气缸,夹紧,版本,3.1

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摘 要随着科技的发展，机械制造行业已经是我国技术进步和社会发展的支柱产业之一。无论是传统产业，还是新兴的机械制造产业，都离不开形式各样的机械制造设备。本次毕业设计的内容主要内容就是对CA6140机床拨叉的工艺规程制定和对其中孔及若干平面加工工序的夹具设计进行研究和探讨。在工艺规程编制方面，主要通过仔细分析拨叉零件图和相关技术要求，查阅零件相关资料，考虑了零件的工艺结构要求、批量生产要求、经济性、可行性等多方面因素，最终安排工序，并完成加工，其中包括各道工序的加工方法，机床、刀具、夹具、辅具、量具的选择，基准面的选取，定位和夹紧方案的拟定，并将其编入工序卡片，清晰明了的表达出了整个加工过程。另外，在专用夹具设计方面，主要对一孔、一平面的加工工序进行了夹具方案的分析，计算和最终完成设计任务。关键词：拨叉；工艺路线；定位与夹紧；专用夹具设计IIAbstractWith the development of science and technology, machinery manufacturing industry of China has been technological progress and social development of pillar industries. Whether in traditional industries or new industries, it is inseparable from a wide range of machinery and equipment. This graduation of content which is the study about the protocol development process and the fixture design of the hole and some plane processing procedure. In terms of process rules, primarily through a careful analysis of the product parts and related technical requirements, check the parts relevant information considered part of the process of structural requirements, batch, and economics, feasibility, and more factors. The final arrangements for the operations to finish processing, including the operations of processing method, machine tools, tooling, fixtures, assistive devices, measurement apparatus selection, select datum, positioning and clamp authoring, and process card, clarity of expression out the whole processing procedure. In addition, in fixture design, the main design about a hole, a flat and a groove machining process has been analysised, computation and finally to complete the design task.Key words: Plectrum; process route; positioning and clamping; dedicated fixture design3838目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1概述11.2设计目的11.3机械制造与制造技术21.4机械制造过程的组成3第2章 工艺规程的编制42.1 零件的分析42.1.1 零件的作用42.1.2 零件的工艺分析52.2 确定毛坯的制造形式62.3 基面的选择72.4 制定工艺路线82.5 选择加工设备及刀具、夹具、量具92.6 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定102.7 确立切削用量及基本工时12第4章 机床夹具优化设计及经济效益264.1 优化设计分析264.1.1成组夹具成本264.1.2 优化设计的现实意义274.2 机床夹具柔性化274.3 机床夹具经济效益分析28第5章 典型钻床夹具设计305.1夹具设计分析305.2夹具设计305.2.1专用夹具设计的基本要求305.2.2专用夹具的设计步骤315.2.3.定位基准的选择31结 论36致 谢37参考文献38第1章 绪论1.1概述培养学生综合运用机械制造工程原理课程及专业课程的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件工艺规程的能力。能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关技术资料的能力。进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。1.2设计目的学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生全面地综合运用本课程及有关选修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计。其目的是： （1）培养学生综合运用机械制造工程原理课程及专业课程的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件工艺规程的能力。 （2）培养学生能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。 （3）培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关技术资料的能力。 （4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。 （5）培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。1.3机械制造与制造技术机械制造是各种机械、机床、工具、仪器、仪表制造过程的总称。机械制造技术则是研究上述机械产品的加工原理、工艺过程和方法以及相应设备的一门工程技术，也是一门以制造一定质量的产品为目标，研究如何以最少的消耗，最低的成本和最高的效率进行生产的综合技术。1.4机械制造过程的组成根据“小制造”概念的制造过程定义，制造过程主要是指生产过程，它主要包括以下过程：（1） 生产技术准备过程。这个过程主要应完成产品投入生产前的各项生产和技术准备工作。（2） 毛坯的制造，如铸造、锻造和冲压等。（3） 零件的加工过程，如机械加工、焊接、铆接和热处理等。（4） 产品的装配，如部装、调试、总装等。（5） 产品的质量检验。（6） 各种生产服务，包括原材料、半成品、工具的供应、运输、保管以及产品的油漆、包装等。根据“大制造”概念的制造过程定义，制造过程不仅包含了物质的转化，而且还包含了信息向物质的转化，即信息的物化。显然，这必须通过基于信息的管理和控制来实现。同时，制造过程的输出不仅是产品，而且还包括为保证产品正常使用所进行的服务等。第2章 工艺规程的编制2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目给的是CA6140车床主轴箱拨叉的工艺规程编制和夹具设计。CA6140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工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用14。零件图如图2-1所示：图2-1 拨叉零件图零件上方的mm孔与操纵机构相连，而下方的mm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实现变速。两件零件铸为一体，加工时分开。2.1.2 零件的工艺分析零件的材料为HT200，为了满足其性质要求，由参考文献15表2-3铸件制造方法选取金属型铸造方法，由参考文献16表2.2-4 灰铸铁件的硬度分级可知灰铸铁的硬度为190210HBS，具有较高的强度和耐磨性，适于承受较大应力和耐磨性的要求。CA6140车床拨叉有多处加工面，其中有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1 以mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：mm的孔，以及40mm的圆柱上表面，其中主要加工表面为mm通孔，其粗糙度要求为1.6。2 以mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：mm的孔，以及75mm的两个端面。其中mm内孔的粗糙度要求为3.2，75mm的两端面有垂直度0.1的要求。3 将两件铣断这一组加工表面包括：铣断面的粗糙度要求为6.3。4 铣mm的槽这一组加工表面包括：此槽端面的粗糙度要求为3.2，槽的底面的粗糙度要求为6.3。5 铣40mm外圆柱面上的平台这一组加工表面包括：粗糙度要求6.3，其余为尺寸要求，精度不高。该零件加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：mm孔的中心与mm孔的中心有位置要求mm。mm的槽与mm的孔内表面有垂直度公差为0.08。C、D两端面之间相对于的mm的孔内表面有垂直度公差为0.1。由以上分析:对于以上加工表面，根据加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，可先加工其中某一重要表面，然后借助于专用夹具加工其它表面，并保证各种尺寸和位置的精度要求。2.2 确定毛坯的制造形式根据零件的材料和形状确定毛坯为铸件，考虑零件在机床运行过程中可以承受较大载荷和冲击载荷，且零件结构又比较简单，采用金属型铸造的方法来加工，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。这样不但提高生产率，而且可以保证零件的加工精度。毛坯零件图如图2-2所示： 图2-2 毛坯图毛坯的铸造方法：选用金属型造型的方法。毛坯的热处理：热处理工序在工艺过程中的安排是否恰当，是影响零件加工质量和材料使用性能的重要因素。热处理的方法、次数和在工艺过程中的位置，根据材料和热处理的目的而定。本次加工中热处理为预备热处理安排在机械加工之前，采用正火、调质处理来改善材料的加工性能。此外，为了消除残余应力，铸造后应安排人工时效。2.3 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得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，过程中会问题百出，甚至会造成大批废品，使生产无法正常运行。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17。根据这个基准选择原则，现以拨叉的底面和40mm的外圆表面为粗基准，利用V型块夹紧达到完全定位,然后进行钻55mm孔的加工。2 精基准的选择为了保证定位基准和加工工艺基准重合，所以选择零件的25mm圆表面为精基准，并且以“基准重合”和“基准统一”为原则，来保证加工精度和装夹准确方便。2.4 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,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,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,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一：铸造毛坯工序二：将两件铣断工序三：钻 ，扩 ，铰 25H7孔、 扩 55H12 孔工序四：粗铣、精铣C、D面保证垂直度误差不大于0.1工序五：粗铣B面工序六：铣16mm的槽，垂直度误差不大于0.08工序七：铣40mm外圆上的平台工序八：检验入库上面的工序加工不太合理，因为如果先将两件铣断，破坏了零件的整体性，这样就达不到两个孔之间的位置要求，影响整个工件的加工要求，从而降低了零件的使用价值。由此得出下面一个方案。2 工艺路线方案二工序一: 铸造毛坯工序二：钻 ，扩 ，铰 25H7孔、扩55H12 孔工序三：将两件铣断工序四：以mm的内孔为精基准，以定位挡销和一压板实现定位，进行C、D两面的粗铣、精铣加工，使C、D两面满足垂直度误差不大于0.1工序五：以mm的内孔为精基准，以D面和一辅助支撑实现定位，进行B面的粗铣加工工序六：以mm的内孔为精基准，铣mm的槽,保证槽的侧面相对于孔的垂直度误差是0.08工序七：以mm的内孔为精基准，铣40mm外圆上的平台工序八：去除毛刺工序九：检验入库 比较两种工序加工方案，考虑到加工的合理性及精度的要求，我们选择方案二的设计。2.5 选择加工设备及刀具、夹具、量具由于生产类型为中批，故加工机床设备等以通用机床为主，其生产方式以通用机床加专用夹具为主，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均有人工完成。根据加工零件的具体工序，满足加工需求，根据文献15选择以下机床、刀具和量具：1 机床的选择铣面、铣槽、铣平台时均采用立式铣床X52K； 钻、扩、铰孔均采用摇臂钻床Z35； 2 夹具的选择该拨叉的生产纲领为中批生产，所以采用专用夹具。3 刀具的选择铣上下表面时采用硬质合金端铣刀，可以保证加工零件的精度要求； 铣槽时采用直柄立铣刀； 铣断时采用铣断铣刀； 钻孔时采用莫氏锥柄麻花钻；扩孔时采用锥柄扩孔钻；铰孔时采用硬质合金锥柄机用铰刀；4 量具的选择极限量规或塞规、对角度尺寸采用专用夹具保证，其它尺寸采用通用量具即可。2.6 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 CA6140车床拨叉零件材料为HT200，硬度190210HBS，抗拉强度，生产类型为中批量，铸造毛坯。由文献18表217灰铸铁铸件预计的力学性能及应用举例及以上原始资料及加工工艺，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：(1) 求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓尺寸，长315mm，宽75mm，高80mm，故最大轮廓尺寸为315mm。(2) 选取公差等级CT由文献15表5-1 大批量生产的毛坯铸件的公差等级得铸造方法按金属型铸造、铸件材料按灰铸铁，得公差等级CT范围810级，取为10级。 (3) 求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由表5-3铸件尺寸公差15得：公差带相对于基本尺寸对称分布。(4) 求机械加工余量等级由文献15表5-5 毛坯铸件典型的机械加工余量等级得铸造方法按金属型铸造、铸件材料按灰铸铁，得机械加工余量等级范围DF级，取为F级。(5) 求RMA(要求的机械加工余量)对所有加工表面取同一个数值，由文献15表5-4 要求的铸件机械加工余量（RMA）得最大轮廓尺寸为315mm、机械加工余量等级为F级，得RMA数值为2.5mm。(6) 求毛坯基本尺寸为方便加工，键槽处铸成实心。C面、D面属双侧加工，应由文献15式（5-2）求出，即R=F+2RMA+CT/2=12+22.5+2.2/2=18.1mm B面为单侧加工，毛坯基本尺寸由文献15式（5-1）求出，即R=F+RMA+CT/2=80+2.5+3.2/2=84.1mm 25mm孔属内腔加工，应由文献15式（5-3）求出，即R=F-2RMA-CT/2=25-22.5-2.6/2=18.7mm 55mm孔属内腔加工，应由文献15式（5-3）求出，即R=F-2RMA-CT/2=55-22.5-2.8/2=48.6mm式中 R毛坯基本尺寸；F毛坯的铸件轮廓尺寸；RMA要求的机械加工余量；CT公差等级。拨叉铸件毛坯尺寸公差与加工余量见如下表2-1表2-1 拨叉铸件毛坯尺寸公差与加工余量项目C面D面B面25mm孔55mm孔键槽公差等级CT 10101010加工面基本尺寸12802555铸件尺寸公差2.23.22.62.8机械加工余量等级FFFFRMA2.52.52.52.5毛坯基本尺寸18.184.118.74501 C面、D面的加工余量为6.1mm（为双边加工）查文献15表5-49 平面精加工余量得精加工余量1mm，故粗加工余量为Z=4.1mm，则单边加工余量为Z=2.05mm。2 B面的单边总加工余量为Z=4.1mm查文献15表5-49 平面精加工余量得精加工余量故粗加工余量为Z=3.1mm。3 内孔（25mm的孔已铸成18.7mm的孔）查文献15表5-42 基孔制7、8、9级（H7、H8、H9）孔的加工余量得工序尺寸加工余量：钻孔至23mm 余量为4.3mm； 扩孔至24.8mm余量为1.8 mm； 粗铰孔至24.94mm余量为0.14 mm； 精铰孔至25mm余量为0.06 mm。4 内孔55mm孔（55mm的孔已先铸初50mm的孔）查文献15表5-42 基孔制7、8、9级（H7、H8、H9）孔的加工余量： 扩52mm的孔至55mm余量为3mm；5 铣16mm的槽由文献15表5-41 凹槽加工余量及偏差得粗铣后半精铣宽度余量Z=3mm,粗铣后公差为+0.18+0.27mm,半精铣后公差为+0.11mm。工序尺寸加工余量： 粗铣至11.5mm； 半精铣至14.5mm余量为3mm； 精铣至16mm余量为1.5mm。2.7 确立切削用量及基本工时工序一：铸造毛坯。工序二：钻扩铰孔H7，扩孔 H12(1) 加工条件包括：工件材料：HT200； 取 190HB(2) 切削用量的选择与基本时间，辅助时间的计算. 钻 孔 11.5mm 0.9 mm/r 0.45 m/s =6.23r/s机床选Z35， 335r/min=5.58 r/s实际切削速度 =0.402m/s =17.65s 3.53s其中背吃刀量，单位为 mm； 进给量，单位为 mm/r； 切削速度，单位为 m/s； 主轴计算转速，单位为 r/min； 机床实际转速，单位为 r/min； 基本时间，单位为 s； 辅助时间，单位为 s。 =7.64 mm 2 mm. 扩 孔 0.9 mm 1.0mm/r 0.15 m/s =1.93 r/s取Z35 ，106r/min=1.75r/s =0.136m/s =46.58s 9.32s. 粗铰 孔 0.07 mm 2 mm/r 0.108mm/s=1.15r/s取Z35， 67r/min=1.12r/s =0.088m/s =43.30s 8.66s. 精铰 孔 0.03 mm 2mm/r 0.108 m/s =1.38r/s取Z35 ，85r/min=1.42r/s =0.111m/s =33.80 s 6.76s. 扩 孔 1.5mm 1.1mm/r 0.117mm/s =0.68r/s取Z37 42r/min=0.7r/s =0.12m/s =142.95s 28.59s其中 =2.87mm 4mm工序三：将两件铣断(1) 进给量的确定由文献15表598 铣刀直径选用切断刀，铣刀直径应小于63mm,取63mm，齿数为6，可选用X52k立式升降台铣床。功率为7.5 kw，由文献15表5-145 高速钢立铣刀、角铣刀、半圆铣刀、切槽铣刀、和切断铣刀加工钢时的进给量得每齿进给量，。铣削宽度为： (2) 铣削速度的确定由文献15表2-17 铣削时切削速度的计算公式得： 式中 =10.5；=0.2；=0.2；=0.4；=0.5；=0.1；m=0.15由文献15表5-72 立式铣床主轴转速及文献15表5-98 铣刀直径选择和表5-72 立式铣床主轴转速，取立式铣床主轴转速n=150r/min切削速度 。(3) 切削工时，由文献15表5-73 立式铣床工作台进给量得则 工序四：粗铣和半精铣C、D两面。1 粗铣C、D两面(1) 背吃刀量的确定因为切削余量较小，故以此就可以切除全部加工余量，则 。(2) 进给量的确定选用硬质合金端铣刀，材料为YG6。端铣刀直径应小于80mm，由文献15表598 铣刀直径选择取直径80mm,齿数为6。可选用X52K立式升降台铣床，功率为7.5kw，由文献15表5-146 硬质合金面铣刀、圆柱铣刀和圆盘铣刀加工平面和凸台时的进给量得：每齿进给量。(3) 铣削速度的确定由文献15表2-17 铣削时切削速度的计算公式及表5-98铣刀直径选择和表5-72 立式铣床主轴转速得:式中 =245；=0.2；=0.15；0.35；=0.2；=0；m=0.32。取立式铣床主轴转速n=118r/min，则切削速度 (4) 切削工时由文献15表5-73 立式铣床工作台进给量取=126mm/min，2 半精铣C、D两面(1) 背吃刀量的确定由文献15表5-49 平面精加工余量得：半精加工铣削用量为1mm，取。(2) 进给量的确定 选用硬质合金端铣刀，材料为YG6。端铣刀直径应小于80mm，由文献15表5-144高速钢端铣刀、圆柱铣刀、盘铣刀加工时的进给量取表面粗糙度为3.2,表5-146硬质合金面铣刀、圆柱铣刀和圆盘铣刀加工平面和凸台时的进给量得每齿进给量=0.140.24mm/z,取=0.2mm/z。(3) 铣削速度的确定由文献15表2-17 铣削时切削速度的计算公式及表5-98铣刀直径选择和表5-72 立式铣床主轴转速得:式中 =245；=0.2；=0.15；0.35；=0.2；=0；m=0.32。取立式铣床主轴转速n=150r/min，则切削速度 (5) 切削工时由文献15表5-73 立式铣床工作台进给量取=126mm/min，工序五：粗铣B面(1) 背吃刀量的确定因为切削余量较小，故一次切削就可切除全部加工余量，则。(2) 进给量的确定选用硬质合金端铣刀，材料为YG6，铣刀直径应小于80mm，由文献15表598 铣刀直径选择60mm，齿数为6。可选用X52K，立式升降台铣床，功率为7.5kw，由文献15表5-146 硬质合金面铣刀、圆柱铣刀和圆盘铣刀加工平面和凸台时的进给量得每齿进给量，(3) 铣削速度的确定由文献15表2-17 铣削时切削速度的计算公式及表5-98铣刀直径选择和表5-72 立式铣床主轴转速得:式中 =245；=0.2；=0.15；0.35；=0.2；=0；m=0.32。取立式铣床主轴转速n=118r/min，则切削速度 (4) 切削工时由文献15表5-73 立式铣床工作台进给量取=126mm/min所以 工序六：粗铣、半精铣mm的槽，使其达到精度要求1 粗铣12mm的槽，粗加工后，公差为+0.18+0.27(1) 选择机床刀具选择立式铣床X52K，直柄立铣刀(2) 切削用量由文献15表5-145 高速钢立铣刀、角铣刀、半圆铣刀、切槽铣刀和切断铣刀加工时的进给量得进给量为任意，取。由文献15表5-148 铣刀磨钝标准取铣刀磨钝标准最大磨钝限度粗加工时为1.01.2，粗加工时为0.30.5。由文献15表5-149 铣刀平均寿命取平均寿命为T=60min，槽宽16mm，槽深1025mm，n=279r/min, 。(3) 计算基本工时，；则 2 精铣槽mm本道工序精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序精铣槽必须满足各种技术要求包括：槽宽16H11，槽深8H12，槽两侧粗糙度为3.2，槽底面粗糙度为6.3。(1) 选择机床和刀具机床：X52K立式铣床。刀具：直柄立铣刀，铣槽=16mm。查文献15表8铣刀参数的选择取国家标准GB1118,D=160mm,d=40mm,L=16mm,齿数z=24(2) 计算切削用量由文献15表5-145 高速钢立铣刀、角铣刀、半圆铣刀、切槽铣刀和切断铣刀加工时的进给量得铣削宽度为16mm时，每齿进给量任意，取=0.67mm/r由文献15表5-148 铣刀磨钝标准取铣刀磨钝标准和耐用度，磨钝标准为0.200.25，由文献15表5-149 铣刀平均寿命取铣刀平均寿命 T=60min。(3) 切削速度由文献15表2-17 铣削时切削速度的计算公式得：式中 修正系数k=1.0；=10.5；=0.2；=0.2；0.4；=0.5；=0.1；m=0.15。，代入上式，得 。(4) 确定机床主轴转速由文献15表5-72 立式铣床主轴转速得主轴转速为n=190r/min，则实际切削速度 (5) 计算切削工时由文献15表5-73 立式铣床工作台进给量取=127mm/z 则： 工序七：粗铣半精铣40mm外圆上的平台由于整个加工余量为6mm,且精铣的加工余量为1mm。则粗细过程5mm,分两步加工1 第一次粗铣、第二次粗铣(1) 背吃刀量的确定，。(2) 确定进给量选用硬质合金端铣刀，材料为YG6，由文献15表598 铣刀直径选择得铣刀直径应小于80mm，取直径为40mm。齿数为6。可选用X52K立式升降台铣床功率为7.5kw，由文献15表5-146 硬质合金面铣刀、圆柱铣刀和圆盘铣刀加工平面和凸台时的进给量得每齿进给量(3) 确定铣削速度由文献15表2-17 铣削时切削速度的计算公式及表5-98铣刀直径选择和表5-7 立式铣床主轴转速得:式中 =24；=0.；=0.1；0.3；=0.2；=0；m=0.32。取立式铣床主轴转速n=150r/min，则切削速度 (4) 切削工时由文献15表5-73立式铣床工作台进给量取=126mm/min，；同理2 半精铣(1) 背吃刀量的确定。(2) 进给量的确定选用与粗铣刀同样的刀具和机床，由文献15表5-144高速钢端铣刀、圆柱铣刀、盘铣刀加工时的进给量取：表面粗糙度为6.3, 文献15表5-146硬质合金面铣刀、圆柱铣刀和圆盘铣刀加工平面和凸台时的进给量得每齿进给量=0.140.24mm/z 取=0.2mm/z(3) 铣削速度的确定由文献15表2-17 铣削时切削速度的计算公式及表5-98铣刀直径选择和表5-72 立式铣床主轴转速得:式中 =245；=0.2；=0.15；0.35；=0.2；=0；m=0.32。取立式铣床主轴转速n=190r/min则切削速度 (4) 切削工时由文献15表5-73 立式铣床工作台进给量取=126mm/minmm，工序八：去除毛刺工序九：检验入库第4章 机床夹具优化设计及经济效益现代夹具(如成组夹具、通用可调夹具、组合夹具)的结构共性，大都由通用基体和可调、可换元件两部分组成。可调、可换元件一般是随夹具适用对象数的多少而变化的，因此，在现代夹具设计时，适用对象种数选择得是否合理，将直接关系到可调、可换元件的数量和夹具的整体经济性18。 4.1 优化设计分析这种优化设计的特点是可以正确确定适用对象种数。 根据优化设计的结果，对可调、可换元件和通用基体的结构设计从成本比例的角度进行调整，从而使之满足优化设计，达到整体经济性的目的19。 4.1.1成组夹具成本成组夹具的成本： Cc=Ct+PN 式中 Ct成组夹具上通用基体的成本，元； P成组夹具上可调、可换元件平均单件成本，元/种； N成组夹具适用零件种数，种；T对整套夹具来说是一常数。PN则随着N的增减而变化(其中P为常数)。从成组夹具适用对象种数所分摊的夹具成本看，可以认为：适用对象在成组夹具满负荷的范围内，对象种数愈多则夹具分摊到适用对象种数上的单位成本就愈低。 从夹具上的可调、可换元件看，随着夹具适用对象种数的增加，则夹具上的可调、可换元件也随着增加，这时，可调、可换元件的设计、制造费用以及夹具的调整次数和调整、保管费用也随之相应增加20。 以上2个不同内容有些矛盾的因素，从不同的角度影响着成组夹具的经济性。4.1.2 优化设计的现实意义当所设计的成组夹具，其适用对象零件种数等于或接近NK值时，可以认为这套成组夹具符合经济性的原则；反之，从经济的角度可以认为是不合理的。这时，应该从各方面采取调整措施，如修改通用基体或可调、可换元件的结构设计，使之Ct值与P值的比例关系得到调整，最终符合经济性的原则。 在成组夹具设计中，根据夹具的复杂程度，从已积累的统计资料中取得Ct值与P值的当量值，以预定成组夹具适用对象零件种数，然后对实际的Ct值与P 值进行评价，这样可以达到减少过程损失的目的。 按照此方法进行通用化工装设计，可大大降低工装成本，缩短产品开发周期。由于通用夹具在产品开发中的占总体工装的1/51/10，其制造可由本企业的机修单位来完成，工装夹具的到货周期由原来的几个月缩短为几天。 可以大大减少夹具库存量。以工装库存的最低储备量来估算，库存量为现场用量的23 倍，而通用工装夹具会使原来现场使用的夹具由几百种下降为几十种，库存量可降至1/21 倍的生产用量21。 4.2 机床夹具柔性化加工装备的柔性概念和需求主要体现在对设备快速性和适应性的需求上，因此制造商不得不寻求柔性和产量之间的最佳组合。当然，在满足了柔性的条件下、也有着不同的解决方案，如：模块化、可变换化、可重新配置化、在线兼容性等。不论采用哪种方案，使用高性能的液压夹具都显得尤为重要，现在，柔性专机、可重新配置的机床及专用加工中心的组合应用，使得发动机零件的加工变得越来越柔性化，具体情况取决于每个加工项目的产量配额使用液压夹具的主要优势是能节省夹紧和松卸工件时所花的大量的时间。有关统计资料表明液压夹紧相比机械夹紧节省90%95%的时间，缩小了生产循环周期，从而增加了产量也就意味着降低了成本22。当加工一长型铝合金零件时，刀具通过时旋转油缸可快速让开，刀具通过后可快速复位。液压夹具系统的第二项重要特点是可实现非常高的定位精度。关键在于夹紧力在定位和夹紧过程中保持恒定不变。从而确保了同一道工序下的加工质量一致性。由于变形造成的废品率将会微乎其微，机械加工工艺技术正在向着高效、高速、智能复合、绿色环保的方向发展。合理利用资源及原材料、降低零件制造成本,最大限度地减少时环境的污染程度23。4.3 机床夹具经济效益分析对机械加工工艺规程基本要求可归结为质量、生产率和经济性。虽然有时互相矛盾，但只要把它们处理好，就会成为一个统一体。在三个要求中，质量是首要的。质量表现在机械产品的各项技术性能指标，质量不能保证，根本谈不上数量；质量和生产率之间是密切联系的，在保证质量的前提下，应该不断地最大限度地提高生产率，满足生产量的要求。如果两者矛盾，则生产率要服从于质量，应在保证质量的前提下解决生产率问题。在保证质量的前提下，应尽可能的节约耗费，减少投资，降低制造成本，这就是经济性。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。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度24。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。减少停工检修期是提高生产力、使生产能力利用系数最大化的一项重要因素。因此，CA6140车床后托架的工艺规程研究途径应该体现质量、生产率和经济性的统一，达到经济合理及可行的最优方案25。第5章 典型钻床夹具设计本章是针对CA6140车床变速箱内小拨叉加工中的工序中的钻-扩-铰 孔，以及扩 孔的专用钻床夹具进行设计，使用机床为Z35。5.1夹具设计分析(1) 本工序为以后多道工序准备了定位精基准，故作为定位精基准的各表面应尽可能的在一次装夹中加工出来，以保证各基准面间的相互位置精度。(2) 毛坯尺寸公差等级为CT8，加工余量等级为MA-G，其毛坯余量分布较为均匀，个别表面余量较小，如何保证加工时的加工余量的均匀，在拟定定位方案时应予以考虑。(3) 该零件为大批量生产，如何提高生产率降低劳动强度？在夹具结构设计过程中应予以考虑6。5.2夹具设计5.2.1专用夹具设计的基本要求(1) 确保工件加工质量，保证质量的关键在于正确的选定定位基准和定位元件，必要时进行误差分析计算。(2) 操作省力，高效，尽可能采用气动或液压等机动夹紧装置，以减轻操作疲劳强度。(3) 夹具制造成本低，尽可能采用标准元件或标准结构，以降低夹具的制造成本7。5.2.2专用夹具的设计步骤(1) 明确设计要求，熟悉加工零件图和毛坯图和工艺规程等文件，掌握本工件工序加工技术要求。(2) 了解生产纲领，以及夹具的需求情况，以确定夹具的结构的合理性和经济性。(3) 收集该工序用的机床，刀具方面的信息资料，了解机床的主要技术参数及规格，安装具的连接部分结构和尺寸。(4) 选择或设计定位元件，合理设置其在夹具上的位置。(5) 画出定位简图。(6) 进行加紧力计算与分析，合理选择动力源。(7) 绘制夹具装配图8。5.2.3.定位基准的选择(1) 定位基准的选择 加工该零件时，工序中 钻三孔是以底面作为定位基准面，用一面、一个固定V形块、一个浮动V形块定位。其中一个平面限制了三个自由度，一个V形块限制两个自由度，浮动V形块限制了一个旋转自由度，通过这几个定位元件就把工件的六个自由度完全限制了。加紧方式则是采用汽缸带动斜V形块压紧工件来实现对工件加工过程中的夹紧9。 工件拨叉如何定位如图 3-1所示。图 3-1拨叉的定位示意图(2) 切削力及夹紧力的计算钻削扭矩计算公式： (3-1)切削力计算公式： (3-2)扩削扭矩计算公式： (3-3)切削力计算公式： (3-4)其中 d钻头直径mm 每转进给量mm 修正系数 工步 1 钻两孔至23H12切削扭矩为 129.01Nm切削力为 19359.87N工步 2 扩两孔23至24.8切削扭矩为 557.07Nm切削力得 240.41N 工步 3 粗铰孔 至 切削扭矩为 =144.47Nm 切削力为 =14.8N 工步 4 精铰两孔 至 切削扭矩为 =76.89Nm 切削力为 =4.35N(3) 根据夹紧力计算气缸内径10选取压力系数为 则有 即 mm所以选取气缸直径为100mm。(4) 气缸与夹具体相连接在气缸前后左右四端分别用4个M6螺栓将气缸固定与夹具体上11。结 论通过这次毕业设计，我有了很大的收获，学到了很多的东西。就我个人而言，通过本次毕业设计，我对自己在大学中所学的知识进行一次良好的回顾，并在此基础上有所提高，对自己将来从事的工作进行一次适应性的训练，从而锻炼自己发现问题、思考问题解决问题的能力。并培养认真、严谨的专业精神，为以后参加国家的工业化建设打下一个良好的基础。经过这次设计之后使我掌握了机械加工工艺规程的制定内容和顺序：分析被加工零件选择毛坯设计工艺过程工序设计编制工艺文件。通过专用夹具的设计让我了解了设计夹具时的大致