831006CA6140车床拨叉（铣切断面）机械工艺夹具设计
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831006CA6140车床拨叉（铣切断面）机械工艺夹具设计
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工艺卡片 河南理工 理工大学 万方科技学院 零件号 831006 材料 HT200 编制 吕亚冉 2012.0513 机械加工工艺过程综合卡片 零件名称 拨叉 毛胚重量 . KG 指导 老师 陈东海 生产类型 大批量 毛胚种类 铸件 审核 工序 安装（工位） 工步 工序说明 工序简图 机床 辅助工具或夹具 刀具 量具 走刀次数 走刀长度 切削深度 进给量 主轴转速 切削速度 工作定额（ min) 基本时间 辅助时间 工作的服时务间 010 粗铣 两 小 头 孔 端 面 T3 至00.2555.8 粗铣上侧面 T3 X6140 卧式铣床。 专用夹具 YG8硬制合金刀具 千分表 . . . . 020 粗铣 中间孔 上 端 面 T2 至 00.2527 X6140 卧式铣床。 专用夹具 YG8硬制合金刀具 千分表 . . . . nts 0030 1 1 粗 铣 中 间 孔 下 端 面 至00.2521 X6140卧式铣床 专用夹具 铣刀 11 35 35 9 0.9 0.45 0.8 135 68 7.6 4.2 1.8 0.75 0040 1 1 2 精 铣 两 小 头 上 端 面 至00.1658 摇臂钻床Z3025B专用夹具 铣刀 11 20 35 2 0.88 0.7 0.8 68 68 10.3 10.6 0.54 0.75 0050 1 1 精铣中间孔上端面至 20.5 摇臂钻床Z3025B专用夹具 铣刀 11 15 35 2.5 4 0.2 0.2 960 960 15.1 24.1 0.22 0.64 nts 060 精铣中间孔下端面至0.070.2120 攻丝机 专用夹具 铣刀 .070 1 1 扩两端小头孔至 21.88 立式升降台铣床XQ5025A 专用夹具 YG8硬质合金刀片 千分表 .080 1 1 精 铰 两 端 小 头 孔 至0.21022 立式升降台铣床XQ5025A 专用夹具 YG8硬质合金刀片 千分表 .nts 090 1 1 粗镗中间孔至 55.8 立式升降台铣床XQ5025A 专用夹具 硬质合金刀片 千分表 .100 1 1 半精镗中间孔至 0.12055 摇臂钻床Z3025B专用夹具 硬质合金刀片 塞规 .110 1 1 钻 2-8 锥销孔、 8M 螺纹孔、功 8M 螺纹 组合机床 专用夹具 8麻花钻刀具 塞规 .nts 120 1 1 铣断 组合机床 专用夹具 圆盘铣刀 塞规 .0.3956.02.11130 1 1 去毛刺 专用铣断机床 专用夹具 140 1 1 检查 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 1 1 绪 论 课题背景 随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。 “工欲善其事，必先利其器。” 工具是人类文明进步的标志 。 自 20 世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。 夹具的发展史 夹具 在其发展的 200 多年历史中，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用 。 随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越 性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床 工件 工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 2 逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可以预见，夹具在不一个阶段的主要 发展趋势将是逐步提高智能化水平。 小结 本次课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的 .这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习 ,也是一次理论联系实际的训练 ,因此 ,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 这次课程设计是我在毕业前对之前学过的知识的一次综合演练，我得到以下几方面的锻炼： 运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位，加紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。 学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来 将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和 解决问题的能力。 一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门 设计的高效率 的 夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业 中 ，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的 50% 80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不亚 于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。 在 夹具的设计，制造和生产nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 3 过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。 nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 4 2 拨叉 的加工工艺规程设计 2.1、零件的分析 2.1.1 零件的作用 题目所给的零件是 CA6140 车床的拨叉。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。零件的 25 孔与操纵机构相连， 55 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。 拨叉应用于机床变速机构中如 图 2-1： 图 2-1 变速操纵机构 1 拨叉； 2 曲柄； 3 凸轮； 4 轴； 5 杠杆； 6 轴； 7 螺钉 nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 5 轴 2的双联滑移齿轮和轴 3 上的三联滑移齿轮用一个手柄操纵。变速手柄每转一转，变换全部 6种转速，故手柄共有均布的 6 个位置。 变速手柄装在主轴箱的前壁上，通过链传动轴 4。轴 4上装有盘形凸轮 3和曲柄 2。凸轮 3上有一条封闭的曲线槽，由两段不同半径的圆弧和直线组成。凸轮上有 1-6个变速位置，如图所示。位置 1.2.3 使杠杆 5上端的滚子处于凸轮槽曲线的大半径圆弧处。杠杆 5拔叉 6将轴 2上的双联滑移齿轮移向左端位置。位置 4.5.6则将双联滑移齿轮向右端位置。曲柄 2随轴 4转动，带动拔叉，拔动轴 III上的三联齿轮，使它位于左、中、右三个位置。顺次转动手柄，就可使俩个滑移齿轮的位置实现六种组合，使轴 III 得到 6种转速。 拨叉在纵、横向进给机构中的应用 如图 2-2：图 2-2 所示为纵、横向机动进给操纵机构的结构原理图 nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 6 1、 6-手柄 2、 21-销轴 3-手柄座 4、 9-球头销 5、 7、 23-轴 8-弹簧销 10、 15-拨叉轴 11、 20-杠杆 12-连杆 13、 22-凸轮 14、 18、 19-圆销 16、 17-拨叉 当需要纵向进给时，扳动手柄 1向左或向右，使手柄 1绕销轴 2左、右摆动，手柄座 3下端的开口槽拨动轴 5上的球头销 4左、右移动，轴 5左端的开口槽推、拉杠杆 11，使连杆 12左右移动，连杆 12左端通过销 子推、拉凸轮 13转动，凸轮 13 上的曲线槽通过销子 14使拨叉 16向里或向外移动，从而带动离合器 M8，使之与轴 XX 上的两个空套齿轮中的一个的端面齿啮合，实现向左或向右的纵向机动进给。 当向里或向外扳动手柄 1时，带动轴 23连同其左端的凸轮 22转动，凸轮22上的曲线槽通过圆销 19使摆杆 20摆动，摆杆另一端的圆销 19 推动拨叉 17向里或向外移动，使离合器 M9与轴 XXV 上两个空套齿轮中的一个端面齿啮合，实现向里或向外的横向机动进给。 当手柄 1处于中间位置时，离合器 M8和 M9也处于中间位置，此时设有纵、横向机动进给。 当手柄 1 扳至左、右、里、外任一位置，并同时按下手柄 1 顶端的按钮 S时，刀架即在相应方向作快速移动。 2.1.2 零件的工艺分析 零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： 1） 小头孔 25 023.00mm，精度要求为 IT7 到 IT8 之间。 2)大头半圆孔 4.0055及其端面，圆孔的精度 是 在 IT12 到 IT13 之间，端面的精度要求也是 IT12 到 IT13，并且两端对小孔的中心线有一定的垂直度要求。 3) 右端面距小孔中心线 23mm 16 8 槽，同样槽也对小孔有一定的垂直度要求。 nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 7 4) 40 外圆斜面； 5)大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.1mm，槽端面与小头孔中心显得垂直度误差为 0.08m。 由上面分析可知，工件的毛坯可以一起铸造成对的形状，这样对于大孔的两端面的位置度保证有一定的好处，由于加工原则是“先面后孔，先粗后精，先主后次，先基准后其他”，可以粗加工拨叉底面，然后可以作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要 求。再根据各加工方法的 精度精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲 面，所以根据上述技术要求才采用常规的加工工艺均可保证。 A图 2-3 拨叉零件图 nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 8 2.2、工艺规程的设计 2.2.1 确定毛坯的制造形式 已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，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，采用铸造精度较高的金属型铸造。这对提高生产率、保证加工质量也是有利的。 2.2.2 基准的选择 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，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。 1） 粗基准的选择 按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。对本零件而言，则应以零件的底面为主要的定位粗基准。 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。对本零件而言，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.1mm，槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.08mm，则应以 25 小头孔为精基准。 3） 注意要求 由于是先加工大孔的两个面，在以此作为基准加工孔，因此，在加工孔的时候要以此两个面为基准加工，所以对于定位有着严格的要求！ nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 9 2.2.3 制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，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达到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的情况下 ,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具 ,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。 工艺路线方案一 工序 1：实效处理 工序 2：粗铣 55mm 孔的 两端面 工序 3：铣 40mm 外圆端面 工序 4：镗 55mm 孔 工序 5：加工 25mm 小头孔 工序 6：切断 工序 7: 铣切断面 工序 8： 铣 30 40 端面 工序 9： 铣 8 16 槽工序 工序 10：铣 40mm 外圆斜面 工序 11：去毛刺 工序 12： 终检 工序 13：清洗 nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 10 工艺路线方案二 工序 1：实效处理 工序 2：粗铣 55mm 孔德两端面 工序 3：铣 40mm 外圆端面 工序 4：镗 55mm 孔 工序 5：加工 25mm 小头孔 工序 6：中检 工序 7: 铣 30 40 端面 工序 8：铣 8 16 槽 工序 9：切断 工序 10：铣切断面 工序 11：铣 40mm 外圆斜面 工序 12：去毛刺 工序 13：终检 工序 14：清洗 工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一是先加工 55mm 圆与两端面，然后加工小孔并进行中检，为后续加 工提供保证，并利用了两个合铸的优势，提高了工作效率；方案二是先加工 55 圆与两端面， 40mm 外圆端面，然后切开，在分别加工，方便了后续工序的装夹。综合两种方案最后可以将工序定为方案二。 nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 11 2.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 计 算 说 明 1） 、零件材料 HT200，硬度 170220HBS，毛坯重量为 2.4kg。生产类型为 材料 HT200 中批量生产，采用金属模铸造毛坯 。 硬度 170220H 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、重量为 2.4kg 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 75mm 大圆外端面的加工余量及公差（ |计算长度为 12-0.06 -0.18mm，）计算长度为考虑其加工精度及表面粗糙度，要求粗铣及半精铣即满足要求。 查机械加工工艺手册（以下简称工艺手册）表 2.2-5， 得成批和大量生产铸造精度等级 CT7MAF。 精度等级 CT7MAF 查表 2.2-4，加工单边余量数值为 Z=2.0mm 查表 2.2-1，铸件的公差数值为 0.78mm 查机械加工工艺实用手册表 8-33，半精铣切削余量 单边为 0.7mm， 铣削公差即零件公差 0.12mm。 主要结果 硬 度 170220H 重 量 2.4kg 粗铣及半精铣 加工余量 12-0.06 -0.18 mm Z=2.0mm 公差数值0.78mm 半精铣余量 0.7mm nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 12 粗铣余量，粗铣单边余量为 Z=1.3,铣削公差规定本工序的加工精度为 IT12，因此可以知道本工序的加工尺寸偏差是-0.08。 由于毛坯及以后各刀工序的加工都有加工误差，因此所规定的加工余量 尺寸偏差 -0.18 是名义上的加工余量，实际上的加工余量有最大和最小之分。由于本设计规定的零件为成批生产，应采用调整法加工，因此在计算最大，最小加工余量时，应按时调整加工方法加工方式予以确定 。 毛坯尺寸为 16 0.78mm， 粗铣后尺寸 13.40 -0.11mm 半精铣后尺寸 12-0.06 -0.018mm 由于 40mm 圆柱的上端面公差未注所以只需粗铣就可以达到要求。 13.40 -0.11mm 铣削公差0.12mm Z=1.3mm 精度为 IT12 毛坯尺寸为 16 0.78mm 粗铣后尺寸 13.40 -0.11mm 半精铣后尺寸 12-0.06 -0.018mm nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 13 2） 、孔 55+0.4 -0 mm 的精度要求介于 IT12IT13 之间表面粗糙度为 ra3.2 机械制造技术基础表 5-3 可得应进行粗膛半精膛。参照工艺手册表 2.2-4 可 Z=1.5 由 机械加工工艺实用手册得半精镗加工余量为 2Z=1， 粗镗为 2z=2。粗镗精度等级为 13 级。 铸孔： 52mm 粗镗： 54 +0.46 0 mm 2Z=2 半精镗： 55+0.4 -0 mm 2Z=1 3)、孔 25+0.023 -0 mm 由几何精度测量表 1-1 的精度要求介于 IT7-IT8 之间表面 粗糙度为 Ra3.2 机械制造技术基础表 5-2 可得应进行钻孔、扩孔、粗铰孔、 精铰孔。参照工艺手册表 2.3-8 钻孔： 23mm 扩孔： 24.8mm 2Z=1.8 粗铰： 24.94mm 2Z=0.14 精铰： 25+0.023 0 mm 2Z=0.06 4)、铣右端面，由几何精度测量表 1-1 精度要求介于IT12-IT13，表面粗糙度 a3.2机械制造基础表 5-2 可得应进行粗铣 、半精铣。参照工艺手册表 2.2-1 加工余量 Z=2mm。由机械加工工艺实用手册表8-33 半精铣余量单边 为 0.7mm，铣削公差为零件公差粗铣余量为 Z=1.3mm，粗半精镗加工余量： 2Z=1 粗镗： 2Z=2 铸孔：52mm 粗镗： 54 +0.46 0 mm 半精镗 : 55+0.4 -0 mm 钻孔：23mm 扩孔： 24.8mm 2Z=1.8 粗铰： 24.94mm 2Z=0.14 精铰： 25 +0.023 0mm 2Z=0.06 精铣余量nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 14 铣公差为 IT13。偏差 为 -0.33。 毛坯尺寸为 25+ - 0.39mm 粗铣后尺寸 23.70 -0.33 mm 半精铣后尺寸 23-0 -0.3 mm 5)、铣侧面凹槽 16+0.12 -0 mm 表面粗糙度 Ra3.2、 Ra6.3机械制造技术基础 5-6 可知 应进行粗铣、半精铣。由机械加工工艺实用手册表 8-32半精铣加工余量为 3mm，半边加工余量为 1.5，粗加工精度为 IT13。 粗铣尺寸 3mm 半精铣尺寸 16+0.12 -0 mm 6)、切断，选择宽度为 2mm 的切断铣刀，查机械加工工艺实用手册表 5-6，由 表面粗糙度 Ra6.4 还应进行半精铣 7)、 40mm 的 外圆柱面 Ra6.3 公差未注，机械制造技术基础 5-6，粗铣即可。 0.7mm 粗铣余量 Z=1.3mm 粗铣公差IT13 偏差 -0.33 毛坯 25 + -0.39mm 粗铣后尺寸 23.70 -0.33 mm 半精铣加工余量 : 3mm 半边加工余量为 1.5 粗加工精度为 IT13 粗细尺寸13mm 半精铣 16+0.12 -0 mm nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 15 2.2.5 确定切削用量及基本工时 1） 工序：时效处理 在自然条件下，放置半年以上。 2） 工序：粗铣 75mm两端面 1、粗铣两端面 保证尺寸 13.4+0 -0.1mm，由工艺手册表 4.2-35 选择铣床 X53T。 进给量 查金属切削手册表 9-12 粗铣没齿进给量 fz 为0.3mm/z。由金属切削手册表 9-7 此工序采用高速钢镶齿三面刃铣刀直径为 dw=80mm，齿数 z=10。 铣削速度 查金属切削手册表 9-12 切削速度 v=16m/min。 主轴速度 ns=80 161000=63.7（ r/min） 先采用 x53t 立式铣床，根据机床使用说明书查工艺手册表 4.2-36，取 nw=56r/min 故实际切削速度为 ; V=1000DwNw=10005680 =14.4(m/min) 当 Dw=56（ r/min）工作台每分钟进给量 Fm应为 Fm=fzZnw=0.3 10 56=168mm/min 选择铣床 X53T fz=0.3mm/z dw=80mm z=10 切削速度 V=16m/min ns=63.7r/min X53T 立式铣床 V=14.1 m/min Fm=168mm/min nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 16 查机床说明书工艺手册表 4.2-37， fm=160mm/min 故选用 160 mm/min 切削工时，由于是粗铣，故整个铣刀盘不必铣整个工件。 利用作图法，可得出行程。 查工艺手册表 9.4-31，切削工时计算公式： Tm=vf lllu 21=(75+5) 2/160 =0.94min 所以 Tm=1min 3） 工序 III：半精铣 75孔两端面，保证尺寸 12-0.06 -0.18 （ 1） 、进给量 、 查机械加工工艺手册表 15-54，取 f=0.15mm/r （ 2） 、切削速度 根据金属切削手册表 9-14，确定 v=20m/mm 采用高速钢镶齿 三面刃铣刀 刀具直径 dw=80mm，齿数 z=10 则 ns=1000 20/80 =79.6（ r/min） 查工艺手册表 4.2-36，取 nw=71r/min 故实际切削速度为 V=1000DwNw= 80 71/1000 =17.8m/min fm=160mm/min Tm=1min f=0.15mm/r v=20m/mm dw=80mm z=10 ns=79.6r/min nw=71r/min nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 17 当 nw=71r/min 时，每分钟进给量 fm=1.571=106.5mm/min 查工艺手册表 4.2-31取 fm=110 mm/min (3)、切削工时，半精铣，整个铣刀铣过整个平面。 利用作图法可得出行程 Tm=vf lllu 21=（ 75+80+6） 2/110 =2.8min 所以： tm=2.8min 4) 工序 IV:粗铣 40上端面，保证尺寸 80 (1)、进给量 查金属切削手册表 9-12，取 f z=0.3mm (2)、切削速度 查金属切削手册表 9-12，取 v=16m/min 采用套式面铣刀，刀具直径 d w=63mm，齿数 z=10 查金属切削手册表 9-7 则 n s=1000 16/63 =80.1 r/min 查工艺手册表 4.2-36 取 n w =71r/min 当 n w =71r/min 时， 工作台每分钟进给量 fm应为 fm=f z*z*n w =0.3 10 71 213 mm/min 查工艺手册表 4.2-37，取 fm=225mm/min v=17.8m/min fm=106.5mm/min fm=110 mm/min tm=2.8min f z=0.3mm v=16m/min d w=63mm z=10 n s=80.1 r/min fm=225mm/min t m=0.58(min) nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 18 (3)、切削工时，粗铣整个铣刀需过整个平面。 t m = vf ll 211 (63 2 3 3 225 0.58 min 所以： t m=0.58(min) 5)工序 V：粗镗，半精镗 55+0.4 0 mm 查工艺手册表 4.2-19，选用机床 T68 6.5Kw 粗镗 54mm,单边余量为 Z=0.5mm 一次镗去全部余量 ap=1mm 查工艺手册表 4.2-20， 进给量 f=0.28mm/r 根据相关手册 确定机床切削速度 v=30m/min n w =dv1000=1000 30 55 =174 r min 查工艺手册表 4.2-20，取 n w=160r min 切削工时 L=12mm， l1=4mm， l2=3mm Tm=nwf lllu 21= (12+4+3 ) (174 0.28 =0.39min 选用机床 T68 6.5Kw 单边余量为Z=0.5mm f=0.28mm/r v=30m/min n w=174 r min 取 n w=160r min nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 19 所以 tm=0.39min 半精镗孔至 55+0.4 0 mm，由于半精镗和粗镗公用一个镗杆，故切削量 及工时均与粗镗相同。 所以： Ap=0.5mm F=0.28mm Nw=160r min V=30m min T=0.39min 6)工序 VI：钻、扩、铰 25+0.023 0 mm (1)、 钻孔 23mm 选择钻床 Z525，确定进给量 根据工艺手册表 4.2-16，取进给量 f=0.36mm r 查金属切削手册表 7-9，切削 速度取 v=29.5mmmin 所以 Ns=dwv1000=1000 29.5 23 =408 r min 根据机床说明书，查工艺手册表 4.2-15 取 nw=392r min 故实际切削速度为 V=1000dwnw所以 tm=0.39min Ap=0.5mm F=0.28mm Nw=160r min V=30m min T=0.39min 钻床 Z525 f=0.36mm r v=29.5mm min Ns=408 r min nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 20 = 23 392 1000 =28.3m min 切削工时 L=78mm， l1=9mm， l2=3mm Tm=nwf ll 211 = 78 9 3 392 0.36 =0.64 min (2)、 扩孔到 24.8mm 专用扩孔钻 查工艺手册表 4.2-16 进给量 f=0.62mm/r 机床主轴转速取 n=97r/min 切削速度 v=7.6m/min 机动工时， L=78mm L1=6mm L2=3mm Tm=nwf ll 211 =（ 78+6+3） /（ 97 0.62） =1.45min 所以 tm=1.45min (3)、 粗铰孔至 24.94mm 查金属切削手册表 7-40 和工艺手册表 4.2-16 确定进给量 F=0.62mm/r V=28.3m min Tm=0.64min f=0.62mm/r n=97r/min v=7.6m/min tm=1.45min F=0.62mm/r nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 21 机床的主轴转速取 n=97 r/min 切削速度为 v=7.6m/min 机动工时 ： L=78mm L1=3mm L2=3mm Tm=nwf ll 211 =（ 78+3+3） /(97 62) =1.4min 所以 tm =1.4min 精铰孔至 25 +0.023 0 查工艺手册表 4.2-16 确定进给量 f=0.81mm/r 机床主轴转速取 n=97r /min 切削速度 v=7.6 m/min 机动工时 L=78mm L1=3mm L2=3mm Tm=nwf ll 211 =（ 78+3+3） /(97 0.81) =1.1mm 所以 tm=1.1mm 7)工序 XII：粗、半精铣右端面保证尺寸 230 -0.3 mm n=97 r/min v=7.6m/min tm =1.4min f=0.81mm/r n=97r /min v=7.6 m/min tm=1.1mm nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 22 粗铣至 230 -0.3 mm 查工艺手册表 4.2-38，选择机床 X62 查金属切削手册表 9-14 取 v=16mm/min 查金属切削手册 9-7 选取套式面铣刀 铣刀直径 dw=63mm，齿数 z=10 则 Ns=dwv1000=1000 16/63 =80.1r/min 查工艺手册表 4.2-39 取 nw=75r/min 故实际切削速度 V=1000dwnw=63 75 /1000 =14.8r/min 当 nw=75r/min 时， 工作台每分钟进给量 fm 应为 Fm=fzZnw=0.4 10 75=300mm/min 查工艺手册表 4.2-40，取 fm=300mm/min 切削工时， Tm=nwf ll 211 =（ 40+3+63+3） /300 =0.36min 选择机床 X62 v=16mm/min 选取套式面铣刀 dw=63mm z=10 ns=80.1r/min nw=75r/min fm=300mm/min nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 23 所以 tm=0.36min 半精铣、保证尺寸 230 -0.3 查机械加工工艺实用手册表 15-54， 每转进给量 f=1.5mm/r 查金属切削手册表 9-14,9-7 确定切削速度 v=20m/min 刀具直径 dw=63mm， z=10 则 Ns=dwv1000=1000 20/63 =101.1 r/min 查工艺手册表 4.2-39 取 nw=95r/min 故实际切削速度 V=1000DwNw=9563 /1000=18.8m/min Tm=0.36min f=1.5mm/r v=20m/min dw=63mm z=10 ns=101.1 r/min nw=95r/min v=18.8m/min nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 24 当 n w=95 时，工作台每分钟进给量 fm 应为 Fm=f zZn w =1.5 95 =142.5mm/min 查工艺手册表 4.2-40， 取 fm=150mm/min 切削工时， Tm=fm lll 21=（ 40+63+3+3） /150=0.72min 所以 tm=0.72min 8) 工序 VIII： 铣槽 (1） 、 粗铣 由金属切削手册表 9-7 选择 X53T 机床 故用三面刃铣刀，直径 dw= 80mm，宽 14mm，齿数 z=14 查金属切削手册表 9-12,9-14 每齿进给量 fz=0.3mm 切削速度 v=16m/min 则 Ns=dwv1000=1000 16/80 =63.7r/min 根据工艺手册表 4.2-36 取 nw=71r/min 故实际切削速度为 Fm=142.5mm/min fm=150mm/min tm=0.72min 选择 X53T 机床 dw= 80mm 宽 14mm 齿数 z=14 fz=0.3mm v=16m/min ns=63.7r/min nw=71r/min nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 25 V=1000dwnw=80 71 /1000 =17.8m/min 当 n=71r/min 时，工作台每分钟进给量是 Fm=fzZnw 0.3. 14 71=298.2mm 查工艺手册表 4.2-37 取 fm=315mm/min 切削工时， Tm=fm lll 21=（ 40+80+6+3） /315 =0.41min 所以 tm=0.41min (2） 、 半精铣 查金属切削手册表 9-7 选用错齿三面铣刀，直径 dw= 80mm，宽 16mm，齿数 z=14 查金属切削手册表 9-12,9-14 每齿进给量 fz=0.2mm 切削速度 v=20m/min 则 Ns=dwv1000=1000 20/80 =79.6r/min v=17.8m/min fm=298.2mm 取 315mm/min tm=0.41min dw= 80mm 宽 16mm 齿数 z=14 fz=0.2mm v=20m/min ns=79.6r/min nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 26 根据工艺手册表 4.2-36 取 nw=71r/min 故实 际切削速度 V=1000dwnw=80 71 /1000 =17.8m/min 当 n=71r/min 时，工作台每分钟进给量是 Fm=fzZnw =02 14 71 198.8mm 查工艺手册表 4.2-37 取 fm=220mm/min 切削工时 Tm=fm lll 21=（ 40+80+60+3） /220 =0.57min 所以 tm=0.57min 9)工序 IX：切断 选用机床 X62 选用细齿锯片铣刀，直径 dw= 100mm，宽度2mm，齿数 z=40 查金属切削手册表 9-13,9-14 每齿进给量 fz=0.02mm 切削速度 v=20m/min 则 Ns=dwv1000nw=71r/min v=17.8m/min fm=220mm/min tm=0.57min 选用机床 X62 dw= 100mm 宽度 2mm z=40 fz=0.02mm v=20m/min nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 27 =1000 20/100 =63.7r/min 根据工艺手册表 4.2-39，取 nw=60r/min 故实际切削速度 V=1000dwnw=100 60 /1000=18.8m/min 工作台每分钟进给量 Fm=fzZnw =0.02 40 60 =48mm/min 查工艺手册表 4.2-40 取 fm=47.5mm/min 切削工时 Tm=fm lll 21=（ 75+10+10） /47.5 =2min 所以 tm =2min 10) 工序 X：半精铣切断面 选用机床 X62 查金属切削手册表 9-7，选用套式面铣刀，直径 dw= 63mm， Z=10 查机械加工工艺实用手册表 15-54 ns=63.7r/min nw=60r/min v=18.8m/min fm=48mm/min 取fm=47.5mm/min tm =2min 选用机床 X62 dw= 63mm Z=10 nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 28 每转进给量 fm=1.5mm r 查金属切削手册表 9-14 切削速度 v=20mm min 则 n s =dwv1000=1000 20 63 =101.1r min 查工艺手册表 4.2-39 取 nw=95r min 故实际切削速度 V=1000dwnw=( 63 95 1000 =18.8m min 当 nw=95 时，工作台每分钟进给量 fm 应 为 fm=1.5nw =1.5 95 =142.5mm min 查工艺手册表 4.2-40 取 fm=150 mm min 切削工时， Tm=fm ll 211 = 75 63 3 3 150 =0.96 所以 tm=0.96 fm=1.5mm r v=20mm min nw=95r min 取 fm=150 mm min nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 29 11) 工序 XI 铣 40mm 圆柱外端面 选用机床 X53T 选用粗齿锥柄立铣刀， 直径 dw=40mm，齿数 Z=4 查金属切削手册表 9-12 每齿进给量 fz=0.3mm 查金属切削手册表 9-14 切削速度 v=20mm min 则 Ns=dwv1000=1000 20 40 =159.2r min 查工艺手册表 4.2-36 Ns=1000dwnw= 40 180 1000 =22.6m min 当 nw=180r min 时，工作台每分钟进给量 fm 应为 Fm=fznw =0.3 4 180 =216mm min 查工艺手册表 4.2-37 取 fm=220mm min 切削时， tm=fm ll 211 = 21 40 3 6 220 =0.32min tm=0.96 Ns=22.6m min fm=220mm min nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 30 所以 tm=0.32min tm=0.32min nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 31 3 专用夹具设计 3.1 机床夹具介绍 夹具至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期，机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类 才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。夹具的现状和生产对其提出新的要求。 夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛的运用于机械加工，检测和装备等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，从而降低生产成本，一直都是生产厂家所追求的目标。 正确的设计和合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少的重要手段。 现代生产对夹具提出了如下新的要求： 1.能迅速方便的装备新产品的投产以缩短生产准备周期。 2.能装夹一组相似性特征的工件。 3.适用于精密加工的高精度机床。 4.适用于各种现代化制造技术的新型技术。 5.采用液压泵站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率。 nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 32 3.2 现代 机床 夹具的发展方向 现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面。机床夹 具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。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。在机械设计和制造过程中，普遍存在尺寸链问题。在把零件组装成机器的过程中，也就是将零件上有关的尺寸进行组合和积累。由于零件尺寸存在制造误差，因此装配时也就会有误差的综合和积累。累积后形成的总误差将会影响机器的工作性能和质量。这就形成了零件的尺寸误差和综合误差之间的相互影响关系。设计工装 夹具 也不例外。合理地 确定零件的尺寸公差和形位公差显得很重要。 3.3 机床夹具的定位及夹紧 3.3.1 概述 在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，以接受施工或检测的装置。 机床夹具的概念： 在机床加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位，定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹 具，简称夹具。 3.3.2 机床夹具的组成 1.机床夹具的基本组成部分 1）定位装置 该装置由定位元件组合而成，其作用是确定工件在夹具中的正确位置。 2）夹紧装置 nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 33 该装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工过程中正确位置不变。 3）夹具体 夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有的元件构成一个整体。 2.机床夹具的其它特殊元件或装置 1）连接元件 根据机床的特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置。如机床夹具所具 有的过渡盘，铣床夹具所使用的定向键等，都是连接元件。 2）对刀元件 常用在普通铣床夹具中，用对刀块调整铣刀加工前的位置。对刀时，铣刀不与对刀块直接接触，而用塞尺进行检查，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀块工作表面。 3）导向元件 常用在钻床、镗床夹具中，用钻套和镗套引导刀具加工中的正确位置。 4）其它元件或装置 根据加工需要，有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、预出器个平衡块等。这些元件或装置需要专门设计。 3.3.3 机床夹具的分类 根据机床夹具的通用化程度，可将夹具分为以下几种：通用夹具，专用夹具，成组夹具，组合夹具，随行夹具。 其中专用夹具是针对某一种工件的某道工序专门设计的夹具。所以结构紧凑，操作迅速方便。专用夹具通常使用厂根据要求自行设计与制造。专用夹具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸稳定，互换性高，并且可以减轻劳动强度，节省工时，显著提高效率，另外利用专用夹具还可以扩大机床的工艺范围。nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 34 但专用夹具是为满足某个工件某道工序的加工需要而专门设计的，所以它的适用范围较窄。此外，专用夹具的设计制造周期较长。当产品更换时，往往因无法在使用而报废，因此，专用夹具主要适用于产品品种相对稳定的大批大量生产 。 3.3.4 机床夹具在机械加工中的作用 夹具是机械加工中的一种工艺装备，它在生产中起的作用很大，所以在机械加工中的应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用： 1.保证工件的加工精度 由于采用夹具安装，可以准确的确定工件与机床、刀具之间的相互位置，所以在机械加工中，可以保证工件各个表面的相互位置精度，使其不受或不受各种主观因素的影响，容易获得较高的加工精度，并使一批工件的精度稳定。 2.提高劳动生产率和降低加工成本 采用夹具使工件装夹方便，免去工件逐个找正对刀所花费的时间，因此可以缩短辅助时间。另外，采 用夹具装夹或产品质量稳定，对操作工人的技术水平的要求可以降低，有利于提高生产率和降低成本。 3.扩大机床工艺范围和改变机床用途 使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。这是在生产条件有限的常用的一种技术改造措施。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工，以充分发挥通用机床的作用。 4.改善劳动条件和保证生产安全 使用专用机床夹具可减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，保证安全生产。 3.4 工件的装夹方式 工件在机床上的装夹方式有以下三种： 1.直接找正法 nts河南理工大学万方科技学院本科 毕业论文 35 在机床上根据工件上有关基准直接找正工件，使工件获得加工的正确位置的方法。 直接找正法的定位精度和工作效率，取决于被找工件表面的精度，找正方法和所用工具及工人的技术水平。此法一半多用于单件小批量生产和精度要求特别高的场合。 2.划线找正法 在机床上按毛坯或工件上所划线找正工件，使工件获得正确位置的方法。 此法由于受到划线精度的限制，定位精度比较低，多用于单件小批量生产、毛坯精度较低以及大型零件等不使用夹具的粗加工中。 3.用夹具装夹 即通过夹具上的定位元件使工件相对于刀具及机床获得正确位置的方法。 此法由于 使工件定位迅速方便，定位精度较高，广泛用于成批和大量生产。 上述装夹工件的方法有以下几个特点： 工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准与家具上的定位元件相接触而实现的。 由于夹具预先在机床上以调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具相对于机床也就有了正确的位置。 通过夹具上的对刀装置
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