CA6140型普通车床刀架中部转盘机械加工工艺规程及夹具设计【含5张CAD高清图纸、文档终稿】
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CA6140
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I摘 要在机械加工中使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证工件的加工质量。根据零件本身的特点、生产类型以及零件在具体工作时的作用选择工艺规程和夹具。在工艺规程方面：通过对普通车床的研究对刀架中部转盘及工艺参数采取一个优化策略，研制一个好的转盘。从而缩短生产周期，降低制造成本，提高加工精度，延长刀具寿命，而且依据优化了的工艺及刀具参数，可以建立或完善高速切削工艺数据库，将切削工艺实践中积累的合理选择切削参数与刀具的经验和数据收集起来，为现场加工提供准确及优化的高速切削数据，从而更大程度上提高切削加工水平，获得更大的经济利益；在夹具设计方面，因为是盘类零件，加工两侧面，选择立式铣床加工，考虑诸多因素拟订最优方案：有效的减少工件加工的基本时间和辅助时间、提高劳动生产率、有效减低工人劳动强度，最终完成本次设计。关键词： 转盘；转盘机械加工工艺；专用夹具设计IIAbstractIn machining use a large number of fixture to install processing object, to have the correct position, to ensure that the processing quality.According to the characteristics of itself, production parts and parts in the specific work type the role of selection process planning and fixtures. In the process planning aspects: based on the research of the ordinary lathe tool central wheel and the process parameters to take a optimization strategy, developed a good turntable. So as to shorten the production cycle, reduce manufacturing costs and improve machining precision and extend the life of cutter, and based on the optimization of process parameters and tools. Can establish or perfect process database high-speed cutting, cutting process will accumulate in practice the reasonable selection of cutting parameters of the tool and the experience and data collected, and the processing to provide accurate and optimization of high speed cutting data, more degree increase cutting processing level and get more economic interests；The fixture design, because it is dish parts processing, two side, choice of vertical milling machine, so considering many factors draw up the optimum scheme: reduce the processing of prime time and auxiliary time, improve labor productivity, reduce labor intensity, finally complete the design.Key words: turntable；Making up the process of machine workmanship；Special jig designIII目 录摘 要.IAbstract.II第 1 章 绪论.11.1 现代机床夹具国内外发展概况.11.1.1 国内发展概况.11.1.2 国外发展概况.21.2 CA6140 普通车床刀架中部转盘概述.31.2.1 转盘的用途.31.2.2 转盘的技术要求.41.2.3 转盘的工艺性.41.2.4 转盘的生产类型确定.4第 2 章 转盘机械加工工艺规程设计.62.1 分析零件图.62.1.1 零件的作用.62.1.2 零件的工艺分析.62.2 选择毛坯制造形式.62.3 拟定工艺路线.72.3.1 划分加工阶段.72.3.2 选择基准.72.3.3 确定加工方案.82.4 确定加工余量及工序尺寸.92.4.1 确定各表面的加工余量.92.5 确定切削用量及工时定额.112.5.1 铣燕尾面 A、B 及 D 面、空刀面 F.112.5.2 铣尺寸 237.5 两侧面 Q.162.5.3 车 70h6 外圆面 N，端面，倒角，186 外圆，端面 D.172.5.4 钻、扩、铰 35H7 孔，钻 213 孔.252.5.5 铣斜面 E，磨燕尾面 .28第 3 章 铣床夹具设计.313.1 问题的提出.31IV3.2 夹具设计.313.2.1 定位基准的选择.313.2.2 切削力及夹紧力的计算.323.2.3 定位误差分析.333.2.4 夹具曲线槽设计.333.2.5 夹紧元件强度校核.333.2.6 操作说明.34结 论.35致 谢.36参考文献.37VCONTENTSAbstract.IIChapter 1 Introduction.11.1 Development situation of the modern machine tool fixtures at home and abroad.11.1.1 Development situation at home.11.1.2 Development situation at abroad.21.2 Summary of the cutter turntable about the CA6140 engine lathe.31.2.1 Functional of the cutter turnplate.31.2.2 Technical requirement of the cutter turnplate.41.2.3 Manufacturability of the cutter turnplate .41.2.4 Production types of the cutter turnplate .4Chapter 2 The cutter turnplates machine-finishing technological process design.62.1 The analysis of the drawing .62.1.1 The functional of the part drawing.62.1.2 The process analysis of the parts.62.2 The choice of the blanks manufacture form .72.3 The protocol of the process route.72.3.1 The division of the process stage .72.3.2 The choice of benchmark .72.3.3 The determination of the machining scheme .82.4 The determination of the machining allowance and the process dimension.92.4.1 Confirm the surface machining allowance.92.5 The determination of the cutting amount and the time quota .112.5.1 Milling coattails face A Band D,empty knife surface F.112.5.2 Milling two side Q of size 237.5.162.5.3 Car 70h6 external circular face N,end face and chamfering 186 external circular face D.172.5.4 Drilling,reaming,expanding35H7 hole,drill 213 holes.252.5.5 Milling cant E,grinding coattails surface .28Chapter 3 The design of the milling fixture.303.1 The propos of the issue.31VI3.2 The design of the fixture .313.2.1 The choice of benchmark.313.2.2 The calculation of the cutting force and the clamping force.313.2.3 The analysis of the location error.313.2.4 The design of the curve slot .333.2.5 The strength check of the clamping element.333.2.6 The illustration of the operation.33Conclusion.34Acknowlegements.35Reference.361第 1 章 绪论1.1 现代机床夹具国内外发展概况1.1.1 国内发展概况我国在夹具零部件及标准化方面作了不少工作，取得了一定效果，但是总的说来还需大大加强。现代工业的一个显著特点是：新产品发展快，质量要求高，品种规格多，产品更新换代周期短，反映在机械工业上，多品种、小批量生产占了很大比重。为了适应这一要求，必须做好生产技术准备工作，而机床夹具是这一工作的重要组成部分1。国内采用专用夹具缩短辅助时间，主要是减少工件安装和找正的时间，在很多情况下，为了保证工件在机床上所需的位置精度，可以使用通用夹具；但它们往往只用于位置精度不高的加工，也往往限于形状简单的工件加工中2。在大量生产中，高效率的专用夹具应得到发展，高效率专用夹具主要应满足高生产率的加工要求，使之尽可能采用多元件的加工方法，以及尽可能缩短辅助时间的方法来压缩单件工时，可提高生产率3。我国于二十世纪 80 年代末开始对组合夹具元件的设计与管理进行了研究，根据现代机械加工特征及夹具的发展趋势，研制了新一代孔系组合夹具系统。此系统发挥了槽系平移可调性和孔的旋转可调性的优势，可直接获得任何直线尺寸和角度尺寸。此系统把大中小三个系列的元件有机融为一体，可在一块多夹具基础板上组装单个大工件夹具，又能组装多个中小零件夹具，有利于基础板长期固定在机床工作台上。专用夹具与气动夹紧系统的结合是实现机械加工自动化的一个重要方面，发达国家，尤其是欧美早在二十世纪 70 年代就基本实现了制造自动化，目前制造业的自动化已达到了非常高的水平，发展了许多典型的自动化制造系统8。例如大型轿车壳体冲压自动化系统，大型机器人车体焊装自动化系统，电子电2器机器人柔性自动化装配及检测系统，机器人整车及发动机装配自动化系统。1.1.2 国外发展概况夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。1. 高高 精精 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到 0.01mm/300mm，平行度高达 0.01mm/500mm。德国 demmeler(戴美乐)公司制造的 4m 长、2m 宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在 5m 以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士 EROWA 柔性夹具的重复定位精度高达 25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。2. 高高 效效 为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用 12 秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R 夹具仅用 1 分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统，1 分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间,提高生产效率的作用。3. 模块、组合模块、组合 夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，3节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用 CAD 技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台,争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。4. 通用、经济通用、经济 夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler(戴美乐)公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。 专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术,与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径4。1.2 CA6140 普通车床刀架中部转盘概述1.2.1 转盘的用途CA6140 型普通车床转盘它位于刀架部件的上刀架与下刀架之间，它是上刀架的导向件，当需要用小刀架车锥面时，可以通过转盘相对于刀架的转动来调整锥角。41.2.2 转盘的技术要求转盘各加工要求及相关技术要求列表如表（一） 加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等级表面粗糙度 Ra/m底端面009. 014IT73.2外圆面 0030. 0-64IT71.6上端面009. 016IT71.6燕尾面IT71.613mm 沉头孔0105. 025IT71.637mm 中心孔009. 018IT712.51.2.3 转盘的工艺性底端面的表面加工精度为 Ra3.2m，188 外圆面、燕尾面、上端面的表面加工精度为 Ra1.6m，13 孔的表面加工精度为 Ra1.6m，其余表面加工精度为 Ra12.5m 5。1.2.4 转盘的生产类型确定零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的年生产纲领 N 可按下式计算：(1%)(1%)NQmab5式中 N零件的生产纲领，件/年； Q产品的年产量，台、辆/年； m每台（辆）产品中该零件的数量，件/台、辆； a%备品率，一般取 2%-3%； b%废品率，一般取 0.3%-0.7%。根据上式结合题目给定数据，即可算出转盘的生产纲领，进而确定出其生产类型。由于转盘的质量为 2kg，属于轻型零件，由此再有文献10查表可知，该转盘的生产类型为成批生产。6第 2 章 转盘机械加工工艺规程设计2.1 分析零件图2.1.1 零件的作用本设计任务所给的零件是 CA6140 型普通车床的刀架中部转盘，它位于刀架部件的上刀架与下架之间，是上刀架的导向件，当需要用小刀架车锥面时，可通过刀架中部相对于下刀架的转动来调整锥角，保证被车锥面具有所需的锥度。因此，其本身的精度对被加工工件的精度有很大影响7。2.1.2 零件的工艺分析由零件图可以看出，主要加工表面有：底面 70h6 外圆面 N； 燕尾导轨面 A 和 B； 35H7 孔； 1881.0 和尺寸 128 两侧面及其端面 Q。它们除本身的精度要求外，还有一定的相互位置要求，主要有： 35h7 轴线对 A 面的垂直度过 100:0.10； P 对面 A 面的平行度 0.10mm； 两 B 面纵向的平行度 0.02mm。2.2 选择毛坯制造形式由于零件料是 HT200 铸铁，故可以根据以下几个方面来选择：（1）.刀架中部结构形状比较复杂，采用铸造方式比较合适；7（2）.按任务规定本零件加工是属于成批生产，而且尺寸精度和表面光洁度要求较高，采用级精度铸件； （3）.为了提高机械加工效率，减少加余量、节省材料和改善机械性能，可以采用金属模铸造。2.3 拟定工艺路线拟定工艺路线的基本原则是应能够妥善的保证零件的技术要求，即几何尺寸精度和相互位置精度等必须得到合理的保证。在生产纲领已确定成批生产的条件下，为保证有较高的生产率和经济效益，可采用可变的具有较高生产率的专用设备，或在现有生产条件下，采用万能机床加工专用夹具8。2.3.1 划分加工阶段为减少加工时产生的形对精度的影响，容易发现毛坯的缺陷，合理使用机床，在加工中应将粗、精加工分开，并且要先进行粗加工，然后再进行精加工。故刀架中部主要表面的加工分为粗、精、光整加工三个阶段。2.3.2 选择基准1. 粗基准粗基准刀架中部上加工精度较高并且对被加工工件精度影响较大是燕尾导面 A和 B。为保证其加工精度均匀，以及 A 和 B 面与 P 面的平行度精度要求，选用 P 面作粗基准。2. 精基准精基准根据基准统一和基准重合原则，及定位稳定可靠，选用导轨面 A 和 B 面作为精基准9。82.3.3 确定加工方案1. 方案一、铣 D 面。、铣燕尾面 A、B 和空刀槽。、铣空刀面 F。、铣尺寸 237.5 两端面。、车 70h 外圆面、端面，1881.0 端面，空刀面 M，186 外圆面、铣 1881.0 圆弧面积尺寸 128 两侧面。、钻 213 孔。、钻、扩、铰 35H7 孔。、铣斜面 E。、磨燕尾面 A、B 面,空刀面 F。2. 方案二、刨 D 面。、刨燕尾面 A、B。、刨空刀面 F。、刨尺寸 237.5 两端面。、车 70h 外圆面、端面，1881.0 端面，空刀面 M，186 外圆面、刨 1881.0 圆弧面积尺寸 128 两侧面。、钻 213 孔，钻、扩、铰 35H7 孔。 。、铣斜面 E。、磨燕尾面 A、B 面,空刀面 F。如图 2-1 所示3. 工艺方案的比较两个方案的区别主要体现在燕尾面的加工方法和孔 35H7 孔 213 的加工顺序上。方案一采用铣削加工燕尾面，并把孔 35H7 与孔 213 孔的加工分别安排在两道工序中，而方案二采有刨削来加工燕尾面，把孔 35H7与孔 213 孔安排在一道工序中加工。通过比较，方案二采用刨削由于刨刀有空行程，生产率较铣削低，但加工特型面、大平面、垂直面刨削优于铣削。而铣削方案中有磨削弥补了不足并且9方案一把孔 35H7 与 213 孔分开加工有利于提高生产率，提高机床功率利用率。故采用方案一为设计方案。图 2-12.4 确定加工余量及工序尺寸2.4.1 确定各表面的加工余量1. 铣 D 面毛坯：230.5mm粗铣：21mm ，Z=2.0mm0013, 0-精铣：20mm ，Z=1.0mm 0033. 0-2. 铣燕尾面 A、B粗铣：13.24 根部 31.20.1mm,3.02mm,Z=1.74mm+ 0.1 0精铣：14.44 根部 30mm,29mm,Z=1.2mm+ 0.07 020. 005. 03. 铣空刀面 F粗铣：18.26 Z=2.74mm0 - 0.13精铣：16.06 Z=2.2mm0 - 0.0334. 铣退刀槽10粗铣：4,Z=2.5mm精铣：4,Z=1.5mm5. 铣 237.5 两侧面 Q毛坯：243.51.0 粗铣：239.5 Z=2mm,2Z=4mm0029. 0-精铣：237.5 Z=1mm,2Z=2mm0075. 0-6. 车 70h6 端面毛坯：100.5mm粗车：6.7mm,Z=3.3mm011. 0-精车：6mm,Z=0.7mm0027. 0-7. 车 186 端面粗车：34.3mm,Z=2.2mm0 - 0.16半精车：33.3mm,Z=1.0mm0039. 0-精车：32.5mm,Z=0.8mm0025. 0-8. 车 186 外圆毛坯：1941.0mm粗车：186mm，Z=4mm，2Z=8mm9. 车 70h6 外圆毛坯：760.8mm粗车：72-00.19mm,2Z=4.0mm半精车：71mm,2Z=1.0mm0 - 0.046精车：70h6mm,2Z=1.0mm0 - 0.01910. 钻 213 孔钻至 1311. 铣、扩、铰 35H7 孔钻：33mm,2Z=33mm+ 0.13 0扩：34.75mm,2Z=1.75mm+ 0.1 0粗铰：34.93mm,2Z=0.18mm+ 0.093 0精铰：35H7mm,2Z=0.07mm014. 0012. 铣斜面 E11粗铣：Z=3mm精铣：Z=1mm，留抛光量13. 磨燕尾 A 面、B 面及空刀面 F第一次磨至：14.53 0.1,Z=0.03mm；第二次磨至：14.5 mm,Z=0.03mm。+ 0.5 02.5 确定切削用量及工时定额2.5.1 铣燕尾面 A、B 及 D 面、空刀面 F工件材料：HT200，HB190-241，铸件加工要求：D 面表面粗糙度 Ra3.2m，燕尾面 A、B 及空刀面 F 的表面粗糙度 Ra6.3m机床：X62W刀具：端铣刀（高速钢）D=100mm，Z=12，d=32mm，B=50 立式铣刀：D=60mm，Z=18 锯片铣刀：D=160mm，Z=50，d=32mm，B=501. 粗铣粗铣 D 面至面至mm003. 0-21（1） 选择切削深度：参考中 107 页可知切削深度 ap=2mm（2） 选择进给量：参考中 108 表 3-28 选择每齿进给量af=0.35mm（3） 选择切削速度：查中 113 页表 3-30 选取 v=0.25m/s（4） 确定刀具参数：根据中 270 页表 5-41 选择 D=100mm,齿数Z=12（5）确定机床主轴转速： 按机床选取 nw=47.5r/minmin/ r7 .4710014. 325. 0100014. 31000sDvn12 实际切削速度： s/m249.060100014.3wDnv（6）计算切削工时由文献10中 2-82 页表 7-7 查得2. 精铣 D 面至尺寸003. 0-20mm(1) 选择切削深度：参考文献10表 2.1-77 可知切削深度 ap=1mm(2) 选择进给量：参考文献10表 2.1-77 选取每齿进给量 af=0.1mm(3) 选择切削速度：参考文献10表 2.1-81 选取 v=0.35m/s(4) 确定刀具参数：参考文献10选择刀具 D=100mm,齿数Z=12,d=32,B=50(5) 确定机床主轴转速：按机床选取：nw=75r/min实际切削速度：（6）计算切削工时查文献10表 2.1-99 得3. 粗铣空刀面粗铣空刀面 F 至至 17.26-00.13mm（1） 选择切削深度：参考文献10表 2.1-77 可知=1.74mmpamin0255. 1325. 3285 .230z21jfMlllTmin/ r8 .6110014. 335. 0100014. 31000Dvnsmin/m562.236010007510014. 360100014. 3wDnvmin694.35.121005.23021FMzLLLTj13（2） 选择进给量：参考文献10表 2.1-77 选择每齿进给量=0.35mmfa（3） 选择切削速度：参考文献10表 2.1-81 选取 v=0.25m/s（4） 确定机床主轴转速：按机床选取nw=47.5r/min实际切削速度：(5)计算切削工时：查文献10表 2.1-99 得4. 精铣空刀面精铣空刀面 F 至至 16.06mm0033. 0-（1） 选择切削深度：参考文献10表 2.1-77 可知 ap=1.2mm（2） 选择进给量：参考文献10表 2.1-77 选择每齿进给量 af=0.1mm（3） 选择切削速度：参考文献10表 2.1-81 选取 v=0.35m/s（4） 确定机床主轴转速：按机床选取nw=75r/min实际切削速度（5）计算切削工时r/min5 .47min/r795. 010014. 325. 0100014. 31000Dvnss/m249. 06010005 .4710014. 36010004 . 3wDnvmin195. 1325. 3265 .230z21jifMLLLTmin/r5.6610014.335.0100014.31000sDvns/m3927.06010007510014.360100014.3wDnv14min/r6 .1116035. 010001000sDvn 查文献10表 2.1-99 得min694. 35 . 121005 .230/z21zjfMlllfMLT5. 粗铣燕尾面 A、B 至 13.24mm，根部 31.20.1mm,30.2mm1 . 00(1) 选取切削深度：参考文献10表 2.1-77 可知切削深度 ap=1.74mm(2) 选择进给量：参考文献10表 2.1-77 选择每齿进给量 af=0.35mm(3) 选择切削速度：参考文献10表 2.1-81 选取v=0.25m/s(4) 确定刀具参数：参考文献10表 2.1-28 立式角铣刀，D=60，Z=18(5) 确定机床主轴转速：min/ r6 .796014. 325. 0100014. 31000sDvn按机床选取nw=75r/min实际切削速度(6)计算切削工时查文献10表 2.1-99 得6. 精铣燕尾面精铣燕尾面 A、B 至至 14.44mm，根部至尺寸根部至尺寸07, 00(1) 选择切削深度：参考文献10表 2.1-77 可知切削深度 ap=1.2mm(2) 选择进给量：参考文献10表 2.1-77 选择每齿进给量 af=0.1mm(3) 选择切削速度：参考文献10表 2.1-81 选取 v=0.35m/s(4) 确定刀具参数：参考文献10表 2.1-28 立式角铣刀D=60,Z=18(5) 确定机床主轴转速: 按机床选取实际转速 n=118r/minw 实际切削速度 s/m393. 060100014. 3wDnvmin02. 12785. 7885 .23021jfMzlllifMzLTs/m371. 060100011860601000wDnv15(6) 计算切削工时 查文献10表 2.1-99 得7. 粗铣退刀槽至 2（1） 确定切削深度：参考文献10表 2.1-77 可知切削深度ap=2mm（2） 选择进给量：参考文献10表 2.1-77 选择每齿进给量af=0.1mm（3） 选择切削速度：参考文献10表 2.1-81 选取v=0.25m/s（4） 确定刀具参数：参考文献10表 2.1-28选择锯片铣刀 D=160,B=4,d=30,Z=50（5） 确定机床主轴转速:按机床选取 nw=30r/min实际切削速度:计算切削工时:查文献10表 2.1-99 得8. 精铣退刀槽至尺寸 3(1) 选择切削深度：参考文献10表 2.1-77 可知切削深度 ap=1mm(2) 选择进给量：参考文献10表 2.1-77 选择每齿进给量af=0.07mmmin13. 3254. 321005 .23021fMzlllifMzLTjmin/r8 .2916025. 010001000Dvnss/m25.060100030160601000wDnvmin736.11504265.23021fMzlllifMzLTj16(3) 选择切削速度：文献10表 2.1-81 选取v=0.25m/s(4) 确定刀具参数文献10表 2.1-28 选择锯片铣刀D=160,B=4,d=30,Z=50(5) 确定机床主轴转速按机床选取 n=30r/minw实际切削速度s/m25. 060100030160601000w Dnv（6） 计算切削工时查文献10表 2.1-99 得2.5.2 铣尺寸 237.5 两侧面 Q加工条件：工件材料：HT200，HB190241，铸件加工要求：表面粗糙度 Ra3.2m机床：X62W刀具：两把高速钢端铣刀同时铣削刀具参数：Z=12，D=1001. 粗铣两端面至 239.5mm0 - 0.29（1） 选择切削深度：参考文献102.1-77 可知ap=2mm（2） 选择进给量：参考文献102.1-77 选取进给量 af=0.35mm（3） 选择切削速度：参考文献102.1-81 选取切削速度 v=0.25m/s（4） 选择刀具参数：参考文献102.1-28 端铣刀 D=100mm，Z=12（5） 确定主轴转速：min/ r8 .2916015. 010001000Dvnsmin61. 21054405 .23021jfMzlllifMzLTmin/ r7 .4710025. 010001000sDvn17 按机床选取 nw=47.5r/min实际切削速度（6）计算切削工时： 查文献10表 2.1-99 得min722. 0325. 3/28134/21jfMzlllfMzLT2.精铣两侧面至尺寸 237.5mm，并保证 125mm0027. 0-（1） 选择切削深度：参考文献102-1-77 可知切削深度=1mmpa（2） 选择进给量：参考文献102.1-77 选取进给量=0.1mmfa（3） 选择切削速度：参考文献102.1-81 选取切削速度v=0.35m/s（4） 选择刀具参数：参考文献102.1-28 选择端铣刀D=100mm,Z=12（5） 确定机床主轴转速： 计算切削工时查文献10表 2.1-99 得2.5.3 车 70h6 外圆面 N，端面，倒角，186 外圆，端面 D 加工条件：工件材料：HT200，HB152-241，铸件 机床：CA6140 刀具：端面车刀 材料：YT15，刀杆尺寸：16X25mm2s/m249. 06010005 .47100601000wDnvmin/ r8 .6610035. 010001000sDvnmin622. 25 . 1210013421jfMzlllfMzLT18s/m016.1min/m95.6010001001941000wwndvmin6875. 01606 . 066jfnLT 外圆车刀 材料：YT15，刀杆尺寸：16X25mm21. 粗车 188 端面 P 至 34.3mm0 - 0.16（1） 选择切削深度：参考文献101.2-33 可知 ap =2.2mm（2） 选择进给量：参考文献101.2-33 选取每齿进给量af=0.6mm/r（3） 选择切削速度：参考文献101.2-33 取ap=2.2mm（4） 确定机床主轴转速：按机床选取速度 nw=100r/min实际切削速度（5）计算切削工时2. 半精车 188 端面 D 至 33.30 - 0.039(1)选择切削深度：参考文献101.2-33 可知 ap=1.0mm (2)选择进给量：参考文献101.2-33 取 af=0.6mm/r(3)选择切削速度：参考文献101.2-33 v=1.5m/s(4)确定机床主轴转速：按机床选取转速 nw=160r/min 实际切削速度：(5)计算切削工时min/r45.981946010001000swdvnmin/r67.147194605.110001000sdwvns/m63.1100014.3wwndvmin1.1661006.066jsfnLT19min/r8 .334s/r58. 576333. 110001000wsdvnmin/m4 .761000320761000wwndv3. 精车 188 端面至尺寸 32.5（1） 选择切削深度：参考文献10可知 ap=0.8mm（2） 选择进给量： af=0.6mm/r（3） 选择切削速度：根据已知条件：按机床选取切削速度 v=1.5m/s（4） 确定机床主轴转速 按机床选取实际转速 n=160r/minw 实际切削速度（5） 计算切削工时 4粗车 70h6 端面至 6.70 - 0.11(1)已知切削深度：参考文献101.2-33 可知 ap=3.3mm(2)选择进给量：参考文献101.2-33 查得=0.6mm/rfa(3)选择切削速度：根据已知条件：材料 HT200，硬度HB190241，ap=3.3mm，=0.6mm/r，参考文献101.2-33 选取 v=1.333m/sfa(4)机床主轴转速：n=340r/minw 实际切削速度min/r6.14714.31000sdwvns/m63.110001601941000wwndvs25.41min6875. 01606 . 066jfnLT20min234. 03206 . 045fnLTjmin/ r6 .502760 . 210001000wsdvnmin3 . 05003 . 045jfnLTmin/m1191000500761000wwndvmin/r3 .2517660110001000wsdvn(5)计算切削工时： 5精车 70h6 外圆端面至 60 - 0.027(1) 已知切削深度：参考文献 ap=0.7mm(2) 选择进给量： af=0.8mm/r(3) 选择切削速度：根据工件材料 HT200，硬度 HB190241，ap=0.7mm， af=0.8mm/r，选取 v=2.0m/s(4) 机床主轴转速 按机床选取 n=500r/minw 实际切削速度(5) 计算切削工时 6.粗车 70h6 外圆至 720 - 0.019(1) 选择切削深度：参考文献101.2-33 可知 ap=2mm，余量留半精车、精车解决(2) 选择进给量：取 af=0.6mm/r(3) 选择切削速度：根据已知条件：工件材料为HT200，HB190241，ap=2mm，af=0,6mm/r，选取 v=1m/s(4) 确定机床主轴转速：21min1333. 02506 . 05456321jfnllllTmin/m7 .591000250761000wwndvmin/ r89.39772605 . 110001000wsdvnmin/m48.901000400721000wwndvmin075. 0100054361000321jllllT机床转速取 n=250r/min w实际切削速度(5)计算切削工时 7.半精车 70h6 外圆至 71（参考文献同上） 0 - 0.046(1) 选择切削深度：取 ap=0.5mm(2) 选取进给量：选取 af=0.6mm/r(3) 选取切削速度：根据工件材料 HT200，硬度HB190241，ap=0.5mm，af=0.6mm/r，选取 v=1.5m/s(4) 确定机床主轴转速：按机床选取 n=400r/minw实际切削速度(5) 计算切削工时8. 精车 70h6 外圆至 70（参考文献同上）0 - 0.019(1) 选择切削深度 ap=0.5mm(2) 选择进给量：选取 af=0.6mm/r(3) 选择切削速度：v=2m/s(4) 确定机床主轴转速：22min/7 .5397160210001000wrdvnss/m86. 1min/m5 .1111000500711000wwndvmin06. 05006 . 05436321fnllllTjs/m016. 1min/m95.6010001001941000wwndvmin/ r45.9819460110001000wsdvn 按机床选取 n=500r/minw 实际切削速度 (5) 计算切削工时9. 倒角 145为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与车外圆相同，手动进给nw=500r/min10. 车 186 外圆（参考文献同上）（1） 选择切削深度：ap =4mm（2） 选择进给量：选取 af=0.7mm/r（3） 选择切削速度：根据已知条件取 v=1m/s（4） 确定机床主轴转速 按机床选取 nw=100r/min 实际切削速度(6) 计算切削工时23min/r36.20518660210001000wdvnsmin2 . 01006 . 012321fnllllfnLT 11粗车空刀面（参考文献同上）(1)选择切削深度 ap=0.5mm(2)选择进给量：选取 af=1.0mm/r(3)选择切削速度：根据已知条件取 v=1.5m/s(4)确定机床主轴转速 按机床选取 nw=160r/min 实际切削速度(5) 计算切削工时12精车空刀面（参考文献同上）（1）选择切削深度ap=0.5mm（2）选择进给量：选取=0.6mm/rfa（3）选择切削速度：根据已知条件取v=2m/s（4） 确定机床主轴转速按机床选取nw=500r/min 实际切削速度min/r1541863.110001000wsdvns/m575.1601000160188601000wwndvmin1875.01600.130jfnLT24kvzaatdcvpvuvxvmzvfev0(5) 计算切削工时13. 粗铣 1881.0mm 圆弧面及 128+01.0mm 两侧面（参考文献14） （1）选择切削深度：由于计算余量足够，所以取ap=1.7mm （2）选择进给量：取=0.18mm/rfa （3）计算切削速度： 可得 v=82.97m/min（4） 确定机床主轴转速： 按机床选取 nw=1180r/min 实际切削速度(6) 计算切削工时14. 精铣 1881.0mm 及 128+01.0mm 两侧面至尺寸188.3mm，128.3mm（参考文献同上） (1) 选择切削深度：ap=1mm(2) 选择进给量：取 af=0.07mm(3) 计算切削速度：可知 v=2.38m/s s/m969.1601000200188601000wwndvs15min25.02006.030jfnLTmin/r14671897.8210001000wsdvns/m11. 110001180181000wdnvmin235. 04 .12740326721jfMzlllifMzLT25s/m11. 110001180181000wwndv确定机床主轴转速按机床选取 nw=1180r/min 实际切削速度(5) 计算切削工时2.5.4 钻、扩、铰 35H7 孔，钻 213 孔 加工条件：工件材料：HT200，HB190241，铸件 加工要求：表面粗糙度 Ra1.6m 机 床：Z3040 摇臂钻床 刀 具：麻花钻（高速钢） 、扩孔钻、铰刀1. 钻孔 33（1） 选择进给量：参考文献14443 页 9-33 取=0.66mm/rfa（2） 选择切削速度：参考文献14446 页 9-34 取 v=0.35m/s（3） 确定机床主轴转速：min/ r202s/ r38. 333/35. 01000/1000wsdvn选取机床转速 nw=200r/min实际切削速度min/r2525s/r421897.8210001000wdvnsmin605.06.4950326721jfMzlllifMzLT26min3447. 020066. 03105 .3221jfnlllfnLTmin/ r181s / r2 . 375.3433. 010001000wsdvnmin208. 09200. 0425 .3221fnlllTjs/m356. 0min/m7 .201000332001000wwndvs/m364. 0min/m83.21100020075.341000wwndv（4）计算切削工时2. 扩孔至 34.75（参考文献同上）（1） 选择进给量：选取=0.9mm/rfa（2） 选择切削速度：选取 v=0.33m/s（3） 确定机床主轴转速： 选取机床转速 nw=200r/min 实际切削速度（4）计算切削工时： 3. 粗铰孔至 34.93（参考文献同上）（1） 选择进给量：=3.2mm/rfa（2） 选择切削速度： v=0.121m/s（3） 确定机床主轴转速 按机床选取实际转速 nw=63r/min 实际切削速度（4）计算切削工时min/r16.6614.31000wsdvns/m115.010006393.341000wwndv27s/m115. 0min/m93. 6100063351000wwndvmin/ r514s / r569. 81335. 010001000wsdvns/m3403. 0min/m42.201000135001000wwndv4. 精铰 35H7（参考文献同上）（1） 选择进给量：可知=1.6mm/rfa（2） 选择切削速度：取 v=0.173m/s（3） 计算机床主轴转速 按机床选取实际转速 nw=63r/min 实际切削速度(4)计算切削工时 5. 钻 213 孔（参考文献同上）（1）选择进给量：取=0.39mm/rfa（2）选择切削速度：取v=0.35mm/r（3）确定机床 主轴转速： 按机床选取实际转速=500r/minwn 实际切削速度min2455. 0602 . 33145 .3221jfnlllfnLTmin/r663560173. 010001000wsdvnmin4812. 0636 . 13135 .3221jfnlllfnLT28min1333. 050039. 03518jfnLT （4）计算切削工时：2.5.5 铣斜面 E，磨燕尾面1 粗铣斜 E（参考文献同 2.5.2）（1） 选择切削深度： ap=3mm（2） 选择进给量：取 af=0.35mm（3） 选择切削速度：取 v=0.25m/s（4） 确定刀具参数：选取端铣刀 D=100mm，Z=12（5） 确定机床主轴转速 按机床选取切削速度=47.5r/min wn 实际切削速度(6)计算切削工时 2精铣斜面 E 留 0.3mm 抛光量（参考文献同上）(1) 选择切削深度：ap=1mm(2) 选择进给量：选取 af=0.1m/s(3) 选择切速度：选取 v=0.35m/s(4) 确定刀具参数：选择端铣刀 D=100mm,Z=12(5) 确定机床主轴转速min/r7 .47s/r795. 010025. 010001000Dvnss/m249. 010005 .471001000wDnvmin110.0325.3231721jfMzlllT29ZfvfKZbLTCBb1000j min/ r8 .6610035. 010001000sdvn 按机床选取=75r/minwn 实际切削速度(6) 计算切削工时 3. 磨燕尾面 A、B（参考文献18中 940 页表 10-213）磨燕尾端 A、B 面至尺寸 14.55 . 00（1） 选择切削深度：ap=0.03mm（2） 选择进给量度：选择 f=0.25mm（3） 选择砂轮速度：可知 n=1500r/min， 工件速度 vw=10m/nin=0.167m/s， 纵向进给量（4）横向进给量：查得横向进给量 f=3mm/单行程（5）计算切削工时 b=18,zb=0.03,v=0.167m/s, fb=0.167m/s,ft=0.03m/s,z=4,l=237.5经过计算=5.112minjT磨燕尾另一端 A、B 面至尺寸 14.55.00为减少辅助时间，选择切削参数与前工步相同s/m3927.060100075100601000wDnvmin244.05.1231721jfMzlllTs/m49.276010001500350fb30 经过计算=7.52minjT4. 磨一端空刀面 F 至尺寸 160 - 0.7选择切削用量同前工步 经过计算=7.946minjT5. 磨另一端空刀面 F 至尺寸磨一端空刀面 F 至尺寸 160 - 0.7 选择切削用量同前工步 经过计算=10.361minjT所有辅助时间取机动时间的 15%值31第 3 章 铣床夹具设计 按设计任务规定，零件的加工属于成批生产，为提高劳动生产率，减轻劳动强度，需要设计专用夹具以便加工。经过与指导老师的协商，决定设计第 8 道工序靠模铣 188mm 圆弧面和 128mm 两侧面，为抛光的预加工，本夹具将用于 X53K 立式铣床，刀具为高速钢立铣刀。 3.1 问题的提出本夹具主要用于铣 188 圆弧面与 128 两侧面连接成的特型曲面，采用铣削、刨削，不易保证加工质量，且生产率低。对此，决定设计靠模铣床夹具。由于加工表面的尺寸公差较大，故对夹具的粗糙度要求不太高，但要求表面质量。所以对夹具工作平稳性要求较高。3.2 夹具设计3.2.1 定位基准的选择本表面加工粗糙度低，故为夹具装夹方便定位可靠，选择 P 面作为主要定位面限制三个自由度，以 70h6 短圆柱面限制两个自由度，因燕尾面已经加工，故首先选择燕尾面作为防转定位面，为防止过定位，故应设置浮动机构，但为简化夹具结构，采用活动定位板，这样不仅适应定位要求，又适用于成批生产的要求。323.2.2 切削力及夹紧力的计算参考文献17表 1-2-9 查得切削力公式：p9 . 01 . 1 -72. 01 . 1ppcZKBDfaCF 式中 Cp - 高速钢铣刀铣削时考虑工件材料及铣刀类型的系数 B - 铣削宽度，mm Kp - 高速钢铣刀铣削时考虑工件材料机械性能不同的修正系数d=32mm，Z=12，fz=0.18 mm/z，D=100mm Fc=401.57N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加紧最不利的瞬间状态，按经历平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，在乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：KFW k安全系数 K 可按下式计算：6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献17表 1-2-1 可得：60 KKK=1.21.21.01.31.01.0=2.25 取 K=2.5N1004kW本夹具采用螺旋夹紧机构，由参考文献1752 页查得夹紧力公式：（2z10tantan QLW式中参数由参考文献17查得:,513. 5zr131920592N12800Wk0WW 经过比较实际夹紧力大于所要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。另定位板采用斜楔结构，定位板楔紧后，定位板可传递切削力至夹具体，此时 70h6 短圆柱与定位孔一侧接触，但要保证定位可靠。33Mpa5 .55835.13418 .8332418 .8332221d3.2.3 定位误差分析1. 定位元件尺寸及公差确定定位元件尺寸及公差确定为增加夹具的通用性，本夹具采用定位环复合结构，即定位环可拆，定位环配合取 90H7/h6，内孔为 F8，以增加夹具寿命。2. 分析定位误差分析定位误差参考文献1724
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