上海工程技术大学起动机机壳加工工艺及成组夹具设计(带CAD图）
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上海工程技术大学起动机机壳加工工艺及成组夹具设计(带CAD图）,上海,工程技术,大学,起动机,机壳,加工,工艺,成组,夹具,设计,CAD
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上海工程技术大学毕业设计（毕业论文）起动机机壳加工工艺及夹具设计学 院高职学院专 业班级学号学 生指导教师上海工程技术大学毕业设计（论文） 起动机机壳加工工艺及成组夹具设计目 录摘 要IIIABSTRACTIV1 序言11.1 成组夹具设计的国内外现状11.1.1 国内成组技术应用及现状11.1.2 成组工艺在国外的发展状况31.2 成组夹具设计的发展趋势31.2.1国内外研究现状41.2.2发展趋势42 零件的分析62.1 零件的形状62.2 零件的工艺分析63 工艺规程设计73.1 确定毛坯的制造形式73.2 基面的选择73.3 制定工艺路线73.3.1 工艺路线方案一83.3.2 工艺路线方案二83.3.3 工艺方案的比较与分析93.4 选择加工设备和工艺装备103.4.1 机床选用103.4.2 选择刀具103.4.3 选择量具103.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定103.6 确定切削用量及基本工时124 成组夹具设计方法184.1 成组夹具的基本概念184.2 成组夹具的调整方式184.3 成组夹具设计原则194.4 成组夹具设计步骤205 成组车床夹具设计225.1 问题的提出225.2 成组夹具的结构设计225.2.1定位基准与定位元件的选择225.2.2夹紧元件与夹紧力的选择235.2.3切削力及夹紧力的计算235.2.4夹具基体的设计245.2.5机壳成组夹具结构256 零件测量方法267 数控编程与仿真加工28总 结31致 谢32参考文献3333摘 要本设计是针对成组夹具的工艺规程和夹具的设计，首先通过对成组技术知识的了解明白成组技术的概念，分清其共同特点，目的是通过所找出的同组零件设计出一个具有包含所选零件特性的典型零件，然后对所设计的典型零件进行工艺的编制，最后在设计出一个复合要求的夹具，此夹具必须能够加工所选类型的所有零件的工同部分。起动机机壳加工工艺及成组夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差ABSTRACTThis is a design process for group jigs and fixtures, firstly understand the conception of group technology of group technology knowledge, to distinguish between the common features, in order to find out the same group of parts to design a typical parts including the selected parts characteristics, preparation and process of typical parts the design, finally in the design of a complex requirements of the fixture, the fixture must be able to process the selected type of all parts with parts. The starter shell processing technology and group fixture design is the three parts including the process design, process design and fixture design. In the process of design should first understand the analysis of parts, parts of the process to design a blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each labor step process size calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting process of the various design parameters; then a special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements, guide element, fixture and machine tool and other components; positioning error is calculated when the fixture, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later.Keywords: process, process, cutting parameters, clamping, positioning, error起动机机壳加工工艺及成组夹具设计学生姓名+ 学号1 序言随着社会的发展，人类的进步，人们对于日常生活、工作中的物资需求呈现出了极大的多样化与复杂化。传统的简单的产品已经难以再满足人们的需求。而且在企业、工厂的运营过程中，需要的工具也不断精细化与多样化，给制造业带来了新的难题。个性化的社会导致了制造产品大批量越来越少，更多的是需求多品种少批量，这种单件小值的生产模式是对传统的机械加工产业模式的挑战1。为此，制造技术的研究者提出了成组技术的科学理论及实现方法，从根本上解决了生产由于品种多、产量少带来的矛盾。它是将多种零件按其工艺的相似性分类成组，以形成零件族，即把同一零件族中零件分散的小生产量汇聚成较大的成组生产量，从而使小批量生产能获得接近于大批量生产的经济效益，成组夹具便应运而生2。成组夹具的应用可以扩大机床的使用范围，提高生产效率和零件的加工质量，也能够降低工人的劳动强度，缩短生产准备周期，提高劳动生产率3。而且随着成组夹具的应用和发展，必将加速开拓成组技术新的应用领域。因此，成组夹具将是我国机械工业今后夹具发展的一个主要方面。1.1 成组夹具设计的国内外现状1.1.1 国内成组技术应用及现状1.成组技术的应用目前发展的成组技术是应用系统工程学的观点，把中、小批生产中的设计制造和管理等方面作为一个生产系统整体，统一协调生产活动的各个方面，全面实施成组技术以提高综合经济效益。（1）产品设计方面。由于用成组技术指导设计，赋予各类零件以更大的相似类，这就为在制造管理方面实施成组技术奠定了良好的基础，使之取得更好的效果。以成组技术为指导的设计合理化和标准化工作将为实现计算机辅助设计(CAD)奠定良好的基础；为设计信息最大程度地重复使用，加快设计速度，节约时间作出贡献。据统计，当设计一种新产品时，往往有3/4以上的零件设计可参考借鉴或直接引用原有的产品图纸，从而减少新设计的零件，这不仅可免除设计人员的重复性劳动，也可以减少工艺准备工作和降低制造费用。（2）制造工艺方面。成组技术在制造工艺方面最先得到广泛应用。开始是用于成组工序，即把加工方法、安装方式和机床调整相近的零件归结为零件组，设计出适用于全组零件加工的成组工序。成组工序允许采用同一设备和工艺装置，以及相同或相近的机床调整加工全组零件，这样，只要能按零件组安排生产调度计划，就可以大大减少由于零件品种更换所需要的机床调整时间。此外，由于零件组内诸零件的安装方式和尺寸相近，可设计出应用于成组工序的公用夹具，只要进行少量的调整或更换某些零件，公用夹具就可适用于全组零件的工序安装。（3）生产组织管理方面。成组加工要求将零件按工艺相似性分类形成加工族，加工同一加工族有其相应的一组机床设备。因此，很自然成组生产系统要求按模块化原理组织生产，即采取成组生产单元的生产组织形式。成组技术是计算机辅助管理系统技术基础之一。这是因为运用成组技术基本原理将大量信息分类成组，并使之规格化、标准化，这将有助于建立结构合理的生产系统公用数据库，可大量压缩信息的储存量；由于不再是分别针对一个工程问题和任务设计程序，可使程序设计优化5。2. 发展现状成组技术从20世纪50年代提出到如今已经历了近50年的发展和应用。成组技术作为一门综合性的生产技术科学是计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助制造（CAM）和柔性制造系统等方面的技术基础。我国早在20世纪60年代初就在纺织机械、飞机、机床及工程机械等机械制造业中推广应用成组技术，并初见成效。因此，成组技术受到国家有关部、局和工厂企业，研究所及高等院校的重视。目前，正积极开展这一方面的科学研究、人材培训和推广应用等工作。原机械部设计研究院负责组织研制的全国机械零件分类编码系统JLBM I，它将对我国推广应用成组技术起到积极推进作用。我国不少高等工业院校结合教学和科研工作，在成组技术基本理论及其应用方面，如零件分类编码系统、零件分类成组方法和计算机辅助编码、分类、工艺设计、零件设计、生产管理的软件系统等方面都开展了许多研究工作，并取得了不少成果。可以相信，随着应用推广和科研工作的持续开展，成组技术对提高我国机械工业的制造技术和生产管理水平将日益发挥其重要的作用6。1.1.2 成组工艺在国外的发展状况成组工艺作为一种先进的工艺方法和生产准备方法，先后在苏联、民德、捷克、波兰以及英国、法国、日本等国已经逐步得到了应用，并获得了良好的经济效果。由于它能缩短单件、小批生产的准备时间，扩大加工批量，提高生产效率，为适应多品种生产的发展创造了条件。机床工业具有多品种、小批量生产的特点，因而近年来在国外有不少机床制造厂家先后也采用了成组工艺技术。如日本三菱公司的机床制造部门也引进了成组工艺技术7。据介绍，该公司从引进成组工艺到过渡为新的管理系统只用了半年时间。他们引进成组工艺分为两个阶段进行。第一阶段主要是进行零件的编码和分类，确定机床布局，按类似零件设置成组生产线，以改进加工技术，缩短加工时间，并为在新的生产管理系统中采用电子数据处理系统创造条件。第二阶段的任务着重在设计部门推广和应用成组工艺。通过有效地利用现有图纸及标准化以减少图纸数量及设计工时。依靠反复使用质量稳定而有效的零件图纸，保证产品质量，扩大加工批量，从而降低成本，缩短生产周期，并为采用成组夹具、专用机床以及数控机床等高效率的设备创造条件。英国赫伯特(Herbert) 公司的埃奇维克 (Edgwick)和马肯当一莱恩(Mackadown Lane)工厂也成功地应用了成组工艺。现在埃奇维克厂有26个成组加工工段。在马肯当一莱恩厂有18个成组加工工段。这些工段所加工的零件相当于赫伯特公司制造的机床零件的90%以上。其余零件则在非成组加工线上加工。该公司采用成组工艺后，使新产品的生产周期由原来的1218个月减为平均6个月；其次是减少库存和再制品数量。据该公司介绍，采用成组工艺后，生产效率可提高60%。另外该公司还特别从成组加工的观点出发，发展了小批、中批及大批生产用的自动化车床8。随着生产的不断发展，进一步提高劳动生产率，今后成组工艺的采用将会更加广泛。1.2 成组夹具设计的发展趋势成组夹具由于能够利用加工零件工艺上的相似性，并且适应工件特征在一定范围内的变化而得到推广和应用，如何提高成组夹具设计效率成为需要重点解决的问题之一9。组合夹具与成组夹具都适用于中小批生产和新产品试制，任何事物都不是十全十美的，组合夹具可多次重复使用，缩短生产准备周期，但制造成本高，组装后笨重复杂，刚性差，积累误差大，而成组夹具可克服组合夹具的不足，组装调整时间短，生产和技术管理较方便。采用成组夹具是企业全面实行成组技术的需要，是实现成组加工的重要手段和工具，而成组加工是实施成组技术的重要领域和必要的环节10。夹具设计正朝着多功能、模块化、高精度、高刚性、高强度、通用化、快速化和自动化的方向发展11。1.2.1国内外研究现状目前发展的成组技术是应用系统工程学的观点，把中、小批生产中的设计制造和管理等方面作为一个生产系统整体，统一协调生产活动的各个方面，全面实施成组技术以提高综合经济效益。成组技术从20世纪50年代提出到如今已经历了近50年的发展和应用。成组技术作为一门综合性的生产技术科学是计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助制造和柔性制造系统等方面的技术基础。我国早在20世纪60年代初就在纺织机械、飞机、机床及工程机械等机械制造业中推广应用成组技术，并初见成效。因此，成组技术受到国家有关部、局和工厂企业，研究所及高等院校的重视。目前，正积极开展这一方面的科学研究、人材培训和推广应用等工作。可以相信，随着应用推广和科研工作的持续开展，成组技术对提高我国机械工业的制造技术和生产管理水平将日益发挥其重要的作用4。成组工艺作为一种先进的工艺方法和生产准备方法，先后在苏联、民德、捷克、波兰以及英国、法国、日本等国已经逐步得到了应用，并获得了良好的经济效果。由于它能缩短单件、小批生产的准备时间，扩大加工批量，提高生产效率，为适应多品种生产的发展创造了条件。机床工业具有多品种、小批量生产的特点，因而近年来在国外有不少机床制造厂家先后也采用了成组工艺技术5。1.2.2发展趋势成组夹具由于能够利用加工零件工艺上的相似性，并且适应工件特征在一定范围内的变化而得到推广和应用，如何提高成组夹具设计效率成为需要重点解决的问题之一6。组合夹具与成组夹具都适用于中小批生产和新产品试制，任何事物都不是十全十美的，组合夹具可多次重复使用，缩短生产准备周期，但制造成本高，组装后笨重复杂，刚性差，积累误差大，而成组夹具可克服组合夹具的不足，组装调整时间短，生产和技术管理较方便。采用成组夹具是企业全面实行成组技术的需要，是实现成组加工的重要手段和工具，而成组加工是实施成组技术的重要领域和必要的环节7。夹具设计正朝着多功能、模块化、高精度、高刚性、高强度、通用化、快速化和自动化的方向发展8。2 零件的分析2.1 零件的形状题目给的零件是起动机机壳零件，主要作用是起连接作用。零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。 图2-1 起动机机壳2.2 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为10#，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。起动机机壳零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度值为1.6。2.车外圆及端面，表面粗糙度值1.6。3.镗内孔，表面粗糙度值1.6。4.端面粗糙度值6.3、，台阶面粗糙度值3.2。起动机机壳共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：(1)左端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面，92的内孔，106外圆，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。(2).右端面的加工表面：这一组加工表面包括：右端面；106外圆，102外圆，其要求也不高，粗车后精车就可以达到精度要求。3 工艺规程设计本起动机机壳，假设年产量为10万台，每台车床需要该零件1个，备品率为19%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。该零件材料为10# ，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铝铸造。依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+)（1+)=238595件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为10#，考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用型材，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用无缝钢管管料，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。3.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择，对像起动机机壳这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言，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，此处不在重复。选择106外圆作为加工的基准。3.3 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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，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。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一工序号工序名称工序内容工序号工序名称工序内容10备料1 .10#2 .无缝钢管管料：110mm85mm135mm20车安装零件，夹持10mm粗车、半精车右端面粗车、半精车右端106外圆，102外圆30车调头装夹，夹持20mm粗车、半精车左端面粗镗、半精镗左端85内孔至91.240车精车右端面保证总长123mm精车右端106外圆，102外圆 50精镗左端内孔至9260热处理表面发黑处理70去毛刺80检验按图纸技术要求检验90上油入库3.3.2 工艺路线方案二工序号工序名称工序内容10备料1 .10#2 .无缝钢管管料：110mm85mm135mm20车安装零件，夹持10mm粗车、半精车右端面粗车、半精车右端106外圆，102外圆30车调头装夹，夹持20mm粗车、半精车左端面粗镗、半精镗左端85内孔至91.240车精车右端面保证总长123mm精车右端106外圆，102外圆 精镗左端内孔至9250热处理表面发黑处理60去毛刺70检验按图纸技术要求检验80上油入库3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：工序号工序名称工序内容工序号工序名称工序内容10备料1 .10#2 .无缝钢管管料：110mm85mm135mm20车安装零件，夹持10mm粗车、半精车右端面粗车、半精车右端106外圆，102外圆30车调头装夹，夹持20mm粗车、半精车左端面粗镗、半精镗左端85内孔至91.240车精车右端面保证总长123mm精车右端106外圆，102外圆 50精镗左端内孔至9260热处理表面发黑处理70去毛刺80检验按图纸技术要求检验90上油入库3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序是粗车、粗镗和精车、精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的CK6150卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表4.2-7。3.4.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通钢铁、冷硬钢铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。3.4.3 选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“起动机机壳” 零件材料为10# ，查机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表2.2-17 各种钢铁的性能比较，10#的硬度HB为143269，表2.2-23 10#的物理性能，10# 密度=7.27.3（），计算零件毛坯的重量约为2。表3-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重100kg）单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于3050，毛坯重量21202506.04.0顶、侧面底 面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。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、工序尺寸及毛坯尺寸。3.6 确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量简明手册（第三版，艾兴、肖诗纲编，1993年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。工序20粗车、半精车右端面，粗车、半精车右端106外圆，102外圆所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1，由于CK6150机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故 =5mm （3-1）.确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0按CK6150机床进给量（表4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表130，CK6150机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故实际进给力为： =950=1111.5 （3-2）由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11，当硬质合金刀加工硬度200219的铸件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-3） =120 （3-4）根据CK6150车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-5）.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25，=，切削速度时， =切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 （3-6）根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，故所选切削用量可在CK6150机床上进行，最后决定的切削用量为：=5，=，=，=工序30粗车、半精车左端面，粗镗、半精镗左端85内孔至91.2。已知条件与工序相同，车端面及倒角，可采用工序相同的可转位车刀。采用工序确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如下：a=2.5 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T=56工序40精车右端面保证总长123mm，精车右端106外圆，102外圆 所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1，由于CK6150机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故 = .确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0按CK6150机床进给量（表4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表130，CK6150机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故实际进给力为： =950=1111.5 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11，当硬质合金刀加工硬度200219的铸件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-12） =120 （3-13）根据CK6150车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-14）.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25，=，切削速度时， =切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，故所选切削用量可在CK6150机床上进行，最后决定的切削用量为：=1.25，=，=，=工序50 精镗左端内孔至92所选用的刀具为YG6X硬质合金圆形镗刀，主偏角为K=45，直径为16mm的圆形镗刀，其耐用度为。.确定切削深度 a.根据表1.5，当半精镗铸料，镗刀直径为，a，镗刀伸出长度时，进给量为：。 .确定切削速度 按表1.27的计算公式确定 V = （3-16）式中 C=189.8 m = 0.2 X=0.15 Y=0.20 V=124.6 选择CK6150机床转速：n= n =1200=20实际切削速度为： v = 2.08 .确定基本时间确定半精镗孔的基本时间50s4 成组夹具设计方法4.1 成组夹具的基本概念小批生产一般多使用通用夹具，考虑到经济性，很少采用专用夹具；只有在个别情况下，为了保证加工质量的需要才采用专用夹具。应用成组加工，由于有了较大的成组生产量，允许采用先进的工艺方法和装备。在成组技术基本原理指导下，为执行成组工序而设计，制造的夹具称为成组夹具。预装用夹具设计方法相比，其最本质的差异在于成组夹具的设计不是针对一种零件，而是针对同一工序加工的一组零件，即设计的成组夹具能使用于这一组零件中的每一种零件。成组夹具的费用是由零件组的成组生产量来分摊的，正是在此前提下，应用成组加工允许广泛的采用先进工艺装备。按照成组技术原理，同类零件的夹具结构必然存在着相似性。若对加工方法，安装方式和轮廓尺寸相同或相近的一组零件分别设计各个专用夹具，则它们在结构上将会是“大同小异”的，既存在着相似性。稍加分析可以断定，一般他们在夹具整体，夹紧机构和传动装置等部分大体上是相同的；而定位元件，夹紧元件和刀相见等部分可能有小差异。成组夹具的设计基础是建立在充分利用这种夹具结构的相似性。4.2 成组夹具的调整方式成组夹具的调整方式可归结为四种。（）更换式采用更换调整部分的元件或合件的方法，实现组内不同工件的安装。其优点是精确度高，使用可靠。缺点是随着零件组内零件品种的增加，可换件的数量也增加，这与调解式相比，将会证加费用，也给保管工作带来不便。此法多用于精度较高的定位和导向元件。（）调解式借助于改变夹具可调元件位置的方法，以实现在内不同工件的安装。其主要优点是仅用有限数目的可调元件，就可以适应组内各种零件的安装，并使夹具保管工作方便。缺点是活动的可调元件及其相应的调节机构将会降低夹具的精度和刚度。因此它常用于加工精度不高或工件的次要定位等场合。（）综合式兼用上述两种调整方式，即同一套成组夹具即采用可换元件有采用可调元件。取两者之所长，故可获得较好的效果。（）组合式将一组零件的有关的安装元件（有时也包括到导向元件）同时组合在一个夹具体上，以适应同族各种零件先后加工的安装需要。这样，一种零件安装进使用其相应的一套安装元件，并占据其各自得确定的安装位置。由于免除了有关元件的更换与调节，节约了夹具的调整时间。此种形式的成组夹具主要用于同族零件种数少，批量较大的场合。4.3 成组夹具设计原则除应考虑到成组夹具的特点以外，它与专用夹具设计的一般方法是基本相同的。根据成组夹具的特点，设计时应注意以下几个问题。 设计的成组夹具应具有良好的可调整性如上所述，成组夹具包括基础部分和可调部分。基础部分设计的方法大体与专用夹具的相同。当然，射击基础部分是不能不考虑到调整方式以及调整部分在夹具体上的配置位置。调整部分是成组夹具的重要组成部分，在很大程度上，它决定了成组夹具使用的效果。为此，应作多反感分析比较，慎重决定。良好的可调整性首先表现在成组夹具的调整简易可行，并能保证同族各零件确定的安装位置。为了调整迅速，精确，有时可采用专用的调整校正元件。夹具结构应紧凑成组夹具应适合用于一组零件，零件分组不当，往往会造成夹具结构复杂，庞大，使用不便。夹具总体轮廓尺寸重要取决于零件组中最大零件，各种零件安装位置的布置以及加紧和调整方式。当零件组内零件品种多，尺寸又分散的情况下，宜于将零件组划分为若干尺寸组（调整组），按尺寸组分别设计成结构相近而大小不等的若干套成组夹具，以保证结构紧凑，使用方便。尺寸组的划分出根据零件的总体外形，尺寸及安装方式以外，尚应考虑到零件组的成组生产量和机床负荷。 应保证同族零件的加工技术要求设计的成组夹具应是零件组任一种零件均能迅速，可靠的安装，并能保证同组各零件的加工质量。为此，应全面分析全组零件的加工技术要求和加工受理情况，并以零件组中零件的最高加工技术要求和最不利的加工条件为设计依据。 设计的成组夹具应予零件组的成组生产量相适应考虑到成组生产量，在符合经济性条件下，应尽可能的提高成组夹具的使用性能和效率，因此，有可能广泛的采用先进结构和高效装置，如气动，液压，气液压联动等各种机动装置，以及各种快速联动机构和快换结构等。 夹具设计的标准化成组夹具设计应尽可能的采用以标准化的夹具元部件，结构和装置，例如各种通用的旋转分度工作台，各种机动夹紧结构和装置，以及带壳换钳口的虎钳和滑柱式钻模等等。不少著作在机床夹具分类中，把带壳换钳口的虎钳和滑柱式钻模等归属于通用可调夹具。严格的说，例如滑柱式钻模，在未设置相应的定位元件，钻套和夹紧元件之前，他并不是一套完整的夹具，仅是一种标准化，系列化了的典型构件（仅包括夹具体和夹紧机构），供夹具设计时选用，可以用它设计成专用夹具，也可以用它作为基础部分设计为成组夹具，关键在于夹具设计的指导思想。 设计的成组夹具应具有继承性应赋予夹具以继承性，尤其是成组夹具的基础部分，以适应产品不断更新换代，新的零件品种增多的要求，这样，可以延长成组夹具的使用期，加速新产品的投产。4.4 成组夹具设计步骤成组夹具和专用夹具的设计过程大体相同，其主要差别在于成组夹具对象不是一种零件而是一组零件。因此设计时综合分析的工作量较大，既需要对这一组零件的图纸，成组工艺及加工条件等全面的综合分析，以确定最佳的工件安装和夹具的调整方法。成组极具的调整部分是设计的难点所在，设计者应按确定的调整方式设计或选用可换件，可调节及可调机构，以满足同组各种零件的安装和加工要求。成组夹具设计任务书是设计的依据，一般是由成组工艺规程编制人员提出，其格式可视工厂具体情况而定。工序图可以是复合零件或绘出代表零件的安装示意图，零件组特征要素矩阵表填写使用该成组夹具的各种零件特征要素统计的累积数，以供夹具设计时参考。夹具设计人员经过综合分析可对夹具设计任务书提出修改意见。成组夹具是通过调整以适应特定的一组零件安装，加工使用的。为便于正确使用和管理，尚应编制成组夹具调整卡片。应对同组每种零件编制夹具调整卡片，卡片中除了上述夹具调整图以外，尚可应用相应的技术表格和使用说明，以表明成组夹具的编号，零件图纸编号及编码，采用的可换件，可调节及校正元件的编号及数量，以及调整注意事项及夹具调整后应检验的项目的等等。5 成组车床夹具设计5.1 问题的提出夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程地切削加工、 热处理、装配等工艺过程中。机床夹具按在不同生产类型中的通用性，可以分为通用夹具. 专用夹具. 可调夹具. 组合夹具等。本课题设计的是工件加工车内孔92孔工序专用夹具5.2 成组夹具的结构设计成组夹具设计与专用夹具的设计方法相似 ，但具有一定的针对性，它是为加丁某些几何形状相似、工艺过程和定位夹 紧相似 的零件而设计的。设计时仍然需要选择合理的定位基准 、定位元件 ；选择合适的夹紧力 、夹紧元件 ；设计好合理的基体件。5.2.1定位基准与定位元件的选择制定设计方案时需选择合理的定位基准、定位元件。选西102_m处止口为定位基准，止口平面为辅助定位。夹具采用定位盘定位，这样定位基准与设计基准重合，无基准不重合误差。但在实际中考虑多种因素的影响，往往采用增大定位衙内圆柱孔的方法。据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。方案一1面也就是整个工件的截面定位限制两个自由度。2面是工件的地面定位限制三个自由度3面是侧面定位限制一个自由度。方案二1面是工件的底面限制三个自由度。 2面是侧面限制一个自由度。 3面是外端面定位限制两个自由度。方案比较：方案一：是按照基准统一及基准重合原则确定的，有利于夹具的设计制造，加紧力方向指向定位元件刚性较大的方向，定位相对简单。方案二：是是按照基准统一原则确定的，有利于夹具的设计制造，但不容易保证空的轴线与外圆对称面的重合，钻头进给的的轴向力完全由定位元件承受，很容易引起变形。本工序车内孔90孔，加工的切削力主要是刀头进给时的轴向力，样工件轴向几乎没有切削力，所需要的加紧力不是很大。综合考虑两个方案的优缺点，及加工的具体情况，采用方案二。定位盘内圆柱孔最小增大尺寸为：5.2.2夹紧元件与夹紧力的选择夹紧力的选择 ，除夹紧力方向和作用点外，还要使工件产生尽可能小 的夹紧变形 ，这是选择夹紧元件和夹紧力的主要 因素。本例采用压板压紧，夹紧力方向平行1二件外圆母线 ，夹紧牢靠，工件保持正确位置 ，既防止了薄 壁零件 装 夹变 形 ，又满足了成组的要求 。5.2.3切削力及夹紧力的计算刀具： 粗车切削力：查现代机床夹具设计P104表，得车削切削力计算公式： 圆周分力Fc = 902 Kp径向分力Fp = 2383Kp轴向分力Ff =3326Kp其中背吃刀量 2.3mm(30) 4mm(35)f每转进给量 0.16mm(30) 0.3mm (35)Vc切削速度m/min 60(30) 40(35)Kp修正系数1.08 1.63 0.70所以切削时的各切削力Fc1= 566.8N Fp2=801.5N Ff3= 416.4N精车切削力：背吃刀量0.5mm(30) 0.7mm(35)f每转进给量 0.13mm(30) 0.2mm (35)Vc切削速度m/min 38(30) 20(35)Kp修正系数 1.08 1.63 0.70所以切削时的各切削力Fc1= 105.45N Fp2= 57.23N Ff3= 97.96N 车削夹紧力：查机床夹具设计手册P70表3-6，查得工件以V形块和定位块定位时所需夹紧力计算公式： Wk = 式中Wk实际所需夹紧力K安全系数弹簧夹头的半锥角u2工件与夹具支承面的摩擦系数则所需夹紧力：Wk=399（N）根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。5.2.4夹具基体的设计夹具基体是成组夹具的基础，在设计夹具基体时，除应保证结构合理外 ，还应保证夹具基体有足够的刚度 ，而 且在可能的范围内，力求能加工零件组的全部。对其基体件还应根据相似件形状、尺寸、精度 、毛坯种类及其工艺方法来确定基体件形状 、尺寸 ，以满足加工所有相似件的要求 。该基体件与其它夹具元件组成的夹具结构紧凑，操作方便 ，更换元件容易，可以加工不同产品的相似件，详见图5.1，通过它组成半精车内孔成组夹具，可以完成不同产品机壳内孔的加工。图5.1 结构5.2.5机壳成组夹具结构机壳成组夹具由基体件、调换件、标准件三部分组成 ，见图5.2。该夹具由基体件与机床连接 ，使用机床可视厂方具体情况而定。为保证T 件轴线与机床轴线相重合 ，使用法兰盘 (过渡件 )与机床内锥孔配合，完成定位与夹具定位则依靠基体件上的外止口，准确定位后，予以轴向锁紧 。夹紧采双压板球铰压紧，由大拉杆1带动两个小拉杆2来完成 。两小拉杆做为调换件，以适应分段两组中不同轴向长度的需要。图5.2 成组夹具结构1.大拉杆 2.小拉杆 3.基体件 4.定位盘 5.垫块 6.压板6 零件测量方法对现有的零件实物进行绘图、测量和确定技术要求的过程，称为零件测绘。仿造和修配测绘零件的工作常在机器的现场进行，由于受条件的限制，一般先绘制零件草图（即以目测比例、徒手绘制的零件图）；然后由零件草图整理成零件工作图（简称零件图）。零件草图是绘制零件图的重要依据，必要时还可直接用来制造零件，因此，零件草图必须具备零件图应有的全部内容。要求做到：图形正确，表达清晰，尺寸完整，线型分明，图面整洁，字体工整，并注写出技术要求等有关内容。零件测绘的方法和步骤（一）了解和分析测绘对象首先应了解零件的名称、用途、材料以及它在机器（或部件）中的位置和作用；然后对该零件进行结构分析和制造方法的大致分析。（二）确定视图表达方案先根据显示零件形状特征的原则，按零件的加工位置或工作位置确定主视图；再按零件的内外结构特点选用必要的其它视图和剖视、剖面等表达方法。（三）绘制零件草图1.在图纸上定出各视图的位置，画出主、左视图的对称中心线和作图基准线，如下图a所示。布置视图时，要考虑到各视图应留有标注尺寸的位置。2.以目测比例详细地画出零件的结构形状，如图833b所示。3.定尺寸基准，按正确、完整、清晰以及尽可能合理地标注尺寸的要求，画出全部尺寸界线，尺寸线和箭头。经仔细校核后，按规定线型将图线加深（包括画剖面符号）所示。4.逐个量注尺寸，标注各表面的表面粗糙度代号，并注写技术要求和标题栏，如图所示。通车床用金属直尺测量工件时，应将金属直尺拿稳，用拇指贴靠工件。手指位置不对，易使金属直尺不稳定，造成测量不准确。读数时，应使视线与金属直尺垂直，而不应倾斜，否则会影响测量的准确度。1、金属直尺金属直尺可直接测量工件尺寸。常用的金属直尺刻有米制尺寸，它的长度规格有150mm、200mm、300mm、500mm等：它的读数值为0.5mm。普通车床用金属直尺测量工件时，应将金属直尺拿稳，用拇指贴靠工件。手指位置不对，易使金属直尺不稳定，造成测量不准确。读数时，应使视线与金属直尺垂直，而不应倾斜，否则会影响测量的准确度。普通车床金属直尺起始端是测量的基准，应保持其轮廓完整，以免影响测量准确度。如果金属直尺端部已经磨损，应以另一刻度线作为基准。2、游标卡尺游标卡尺在工厂中广泛使用，它可以直接测量出工件的内径、外径、长度、深度等。游标卡尺的游标读数值一般有0.1mm、上量爪用于测量工件的内表面(孔径或槽宽)，深度尺用于测量工件的深度。测量时移动游标先使其得需要的尺寸，取得尺寸后。拧紧制动螺钉，读出尺寸，以防测得的尺寸变动。3、游标卡尺的使用方法用游标卡尺测量时，应使量爪逐渐与工件表面靠近，最后达到轻微接触。游标卡尺可以测量工件的外径、内孔、长度、深度等尺寸，测量外径的方法，测量长度的方法，测量工件深度的方法，测量工件内孔的方法，但这时必须注意。游标l卡尺读出的尺寸应加上两只量爪的厚度，测量两孔中心距的方法，这时游标卡尺上读出的尺寸应加上小的两个半径。4、使用普通车床游标卡尺时应注意下列事项1)使用前应擦净量爪，并将两量爪闭合，检查尺身、游标零线是否重合，若不重台，应在测量后根据零线不重合误差修正读数。2)测量时，不要用量爪用力压工件，以免量爪变形或磨损，降低测量的精度。3)游标卡尺仅用于已加工的光滑表面。表面粗糙的工件或正在工中的工件都不宜用游标卡尺测量，以免将量爪过快磨损。5、千分尺千分尺是工厂中最常用的精密量具。它的测量分度值一般的为0.01mm。但由于测微螺杆精度受到制造上的限制，因此其移动量通常为25mm，所以常用的千分尺测量范围分为025m;2550m;5075m;75100m等，每隔25mm为一档规格;测量大于300mm的，每隔100mm为一档规格;测量大于1000mm的。每隔500rr-m为一档规格。干分尺的种类很多，有外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺以及螺纹和公法线长度千分尺等。(1)千分尺的结构形状外径千分尺的结构形状，在尺架1左端装有固定砧座2，右端有固定套筒6，固定套筒内有螺距为0.5mm的内螺纹，它与量杆4的外螺纹相配台。在固定套筒外圆柱面上有轴向间距为0.5mm的刻线，它就是主尺。转动活动套筒7时，量杆便沿着套筒轴向方向移动，两测量面接触工件3，超过一定压力时棘轮8就沿着棘轮爪的斜面滑动，发出嗒嗒响声，这时可读出工件尺寸。在活动套筒左端圆周上刻有等分为50格的刻度线，这就是副尺=转动制动环5，可将量杆固定在某一位置，使量杆不致变位而影响读数。(2)千分尺的读数原理及读数方法由于固定套筒沿轴向刻度每小格为0.5mm，活动套筒圆周上分为50小格，量杆0.5mm，所以活动套筒每转一同时必带动量杆移动0.5mm。因此当活动套筒转过一小格时(1/50周)，量杆移动的距离为0.5mml/50=0.05mm这就是为什么用千分尺测量尺寸时可以读到0.01mm的原理。7 数控编程与仿真加工O0013; 程序名T0101; 调用1号刀1号刀补。G00 X85 Z5; 靠近工件，至循环起点S500; 改变转速，转速为500r/minG71 P1 R0.5; 粗车循环G7
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