CA6140车床拨叉[831008] 加工工艺及中间铣断夹具设计[4双]说明书资料

湖南科技大学毕业设计说明书 1 摘 要 拨叉的加工质量将直接影响机器的性能和使用寿命。本次设计旨在提高 CA6140 车床拨叉的加工效率，由此我们首先对拨叉的结构特征和工艺进行了仔细的分析，然后确定了一套合理的加工方案，加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件的加工质量。在制定加工工艺规程的顺序如下： 1 分析零件； 2 选择毛坯； 3 设计工艺规程：包括制定工艺路线，选择基准面等； 4 工序设计：包括选择机床，确定加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸，确定切削用量及计算基本工时等； 5 编制工艺文件。 此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量， 需设计专用夹具，本次设计选择了第六道工序铣断双体的专用夹具设计，以满足加工过程的需要。 关键词 ： 拨叉 ； 工艺规程 ； 夹具设计 Abstract Dials the fork processing quality directly will affect the machine the performance and the service life. This design is for the purpose of enhancing the CA6140 Lathe machine Dials the fork the processing efficiency, first has carried on the careful analysis from this us to the Dials the fork structure characteristic and the craft, then had determined set of reasonable processings plans, the processing plan request are simple, the ease of operation, and can guarantee the components the processing quality. In formulation processing technological process order as follows: 1 analysis the components； 2 choices semifinished materials； 3 designs technological process: Including division Craft route, preferred orientation datum and so on； 4 working procedures designs: Including chooses the engine bed, the determination processing remainder, the computation working procedure size and its the Semifinished materials size, the determination cutting specifications and the computation man-hour and so on； 5 establishments technological document. In addition, in order to enhance the labor productivity, reduces the labor intensity, guaranteed the processing quality, must design the unit clamp, this design chose the six working procedure to The mill breaks Catarmaran Special-purpose jig design, by satisfied the processing process the need. Key words: Dials the fork； technological process； jig desin。 目 录 湖南科技大学毕业设计说明书 2 摘 要 1 前 言 4 1 零 件 的 分析 5 1 1 零 件 的 作用 5 1 2 零件的工艺分析 5 2 工 艺 规 程 的 设计 6 2 1 毛坯的制造形式 6 2 2 基 准 面 的 选择 6 2 2 1 粗基准的选择 6 2 2 2 精基准的选择 6 2 3 制 定 工 艺 路线 6 2 4 机 械 加 工 余 量 、 工 序 尺 寸 及 毛 坯 尺 寸 的 确定 8 2 5 确 定 切 削 用 量 及 基 本 工时 8 湖南科技大学毕业设计说明书 3 3 绘 制 零 件 图 和 编 制 工 艺卡 26 3 1 绘 制 零 件图 26 3. 2 编 制 工 艺 文件 26 4 夹具设计 28 4 1 问题的提出 28 4 2 夹具体设计 28 4 2 1 定 位 基 准 的 选择 28 4 2 2 切 削 力 及 夹 紧 力 的 计算 28 4 2 3 定位误差分析 30 4 2 4 夹 具 设 计 及 操 作 的 简 要 说明 30 5 结论 32 6 致谢 33 7 参考文献 34 湖南科技大学毕业设计说明书 4 湖南科技大学毕业设计说明书 5 要 CAD 图纸，扣扣 414951605 前 言 毕业设计是学生在学校 完成了大学四年的全部课程，并在进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，也是学生在校学习阶段的最后一个重要的教学环节，是完成工程师基本训练的一个必不可少的过程。通过毕业设计培养学生综合运用所学知识独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。 毕业设计是在毕业实习的基础上进行的，根据自己的设计课题，在毕业实习期间认真调查研究、搜索资料。 本次设计是提高 CA6140 车床上拨叉的加工效率，设计正确的加工工艺路线，以及某道工序的夹具。这次设计涉及到机床，机械加工工艺，工装夹具等机制专业 的几乎所有的专业基础知识。是一次全面地，系统地检查自己在大学期间对专业知识学习的情况，在整个设计过程中做到严谨认真，一丝不苟的精神，尽量使自己的设计达到理想的水平，通过独立的查找资料，分析，计算完成方案设计，图纸设计和编写技术文件等，设计了这套比较完整的加工工艺路线，使自己对机制专业有了更深刻的认识。 由于时间短促，经验不足以及水平有限，本次设计难免许多不妥和错误之处，敬请批评指正，以便及时改正。 湖南科技大学毕业设计说明书 6 1.零件分析 1.1 零件的作用 题所给的是 CA6140 车床上的拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换挡作 用，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。零件上方的 20mm 的孔与操作机构相连，下方的 50mm 的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，两零件铸造为一体，加工时分开。 1.2 零件的工艺分析 CA6140 车床上的拨叉共有两处加工表面。其间有一定的位置要求，分述如下： 1.2.1 以 20mm 为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 20mm 的孔，以及其上下表面，孔壁上有一个装配时要钻铰的 8mm的锥孔，一个 M6 的螺纹孔，和一个缺口。 1.2.2 以 50mm 为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 50mm 的孔，以及其上、下端面； 这两组表面有一定的位置要求； （ 1） 50mm 的孔的上、下表面与 20 的孔的垂直度误差为 0.07mm。 （ 2） 20mm 的孔的上、下表面与 20 的孔的垂直度误差为 0.05mm。 （ 3） 50mm、 20mm 的孔的上、下表面以及 50mm 的孔的内表面的粗糙度误差为 3.2um。 （ 4） 20mm 的孔的内表面的粗糙度误差为 1.6um，精度为 IT7。 2. 工艺规程设计 2.1 毛坯的制造形式 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，故选择铸件毛坯。湖南科技大学毕业设计说明书 7 图一 毛坯图 2.2 基准面的选择 2.2.1 粗基准的选择 对零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对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，根据这个基准原则，现取20mm 的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两个短 V 形块支承两个 20mm 孔的外轮廓作主要定位 面，以消除 3 个自由度，再用一个支承板支撑在 72mm 的上表面，以消除 3 个自由度。 2.2.2 精基准的选择 主要应考虑基准重合问题。当设计基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 2.3 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。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，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。 1、 工艺路线方案一： 工序 一：退火 工序二：粗、精铣 20 mm、 50 mm 的下表面，保证其粗糙度为 3.2 um 工序三：以 20 mm 的下表面为精基准，粗、精铣 20 mm 的孔的上表面，保证其粗糙度为 3.2 um,其上、下表面尺寸为 30mm， 工序四：以 20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰 20 mm 的孔，保证其内表面粗糙度为 1.6 um，垂直度误差不超过 0.05mm 湖南科技大学毕业设计说明书 8 工序五：以 20 mm 的下表面为精基准，粗、半精镗 50 mm 的孔，保证其内表面粗糙度为 3.2 um 工序六；以 20 mm 的下表面为精基准，粗、 精铣 50 mm 的上表面，保证其与孔的垂直度误差不超过 0.07mm，其上、下表面尺寸为 12mm 工序七：铣断 工序八：以 20 mm 的孔为精基准，钻 8 mm 的锥孔的一半 4 mm，装配时钻铰 工序九：以 20mm 的孔为精基准，钻 5mm 的孔，攻 M6 的螺纹 工序十：以 20 mm 的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为 12.5um 工序十一：检查 上面的工序可以是中批生产，但是其效率不高，并且工序四中的钻孔方法在钻孔是可能会偏离中心。经综合考虑，采 用下面的方案二。 工艺路线方案二： 工序一；退火 工序二：粗、精铣 20 mm、 50 mm 的下表面，保证其粗糙度为 3.2 um 工序三：以 20 mm 的下表面为精基准，粗、精铣 20 mm、 50 mm 的孔的上表面，保证其粗糙度为 3.2 um， 20 mm 的上、下表面尺寸为 30mm， 50 mm 的上、下表面尺寸为 12mm 工序四：以 20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰 2 0 mm 的孔，保证其内表面粗糙度为 1.6 um，垂直度误差不超过 0.05 mm 工序五：以 20 mm 的下表 面为精基准，粗、半精镗 50 mm 的孔，保证其内表面粗糙度为 3.2 um 工序六：铣断 工序七：以 20 mm 的孔为精基准，钻 8 mm 的锥孔的一半 4 mm，装配时钻铰 工序八：以 20 mm 的孔为精基准，钻 5 mm 的孔，攻 M6 的螺纹 工序九：以 20 mm 的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为 12.5 um 工序十：检查 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “ CA6140 车床拨叉”零件的材料为 HT200 硬度为 190210HB，毛坯重量为 2.2Kg,生产类型为中批量， 铸件毛坯。又由 （以下称工艺手册表 1.3-1 查得毛坯的制造方法采用壳模铸造级，表 2.2-4 查得加工余量等级为 G 级，选取尺寸公差等级为 CT10。 根据以上资料及路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如下： 1、延轴线方向长度方向的加工余量及公差（ 20mm、 50mm 端面） 查工艺手册表 2.24取 20mm、 50mm 端面长度余量为 2.5mm(均为双边加工 )。 铣削加工余量为： a)粗铣： 1.5mm b)精铣： 1mm 湖南科技大学毕业设计说明书 9 毛坯尺寸及公差为： （ 35 土 0.3） mm （ 17 土 0.25） mm 2、 内孔（ 50mm 已铸成孔）查工艺手册表 2.22.5，取 50mm 已铸成长度余量为 3mm，即已铸成孔 44mm。 镗削加工余量为： a)粗镗： 2mm b)半精镗： 1mm 毛坯尺寸及公差为： （ 48 土 0.3） mm （ 0.500.2550） mm 3、 其他尺寸直接铸造得到。 2.5 确定切削用量及基本工时 2.5.1 工序二：粗、精铣孔 20mm、 50mm 的下表面 （ 1） 加工条件 工件材料： HT200。 b=0.16GPa HBS=190210，铸件 机床： XA5032 立式铣床 刀具； W18Cr4V 硬质合金端铣刀 W18Cr4V 硬质合金端铣刀，牌号为 YG6，由切削用量简明手册后称切削手册表 3.1 查得铣削宽度 ae=60mm,深度 ap Pcc,故校验合格。 最终确定 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/z f)计算基本工时 m fLtV 公式中： L=l+y+；根据切削手册表 3.26，可得 l+=12mm,所以 L=l+y+=32+12=44mm 故 mt=44/600=0.073min 2)粗铣 50mm 的下表面 a)铣削 50mm 的下表面与铣削 20mm 的下表面的相关参数及其用量等都相同。即 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/z b)计算基本工时 m fLtV 公式中： L=l+y+；根据切削手册表 3.26， 可得 l+=0 所以 L=l+y+=72mm 故 mt=72/600=0.12min 3)精铣孔 20mm 的下表面 a) 切削深度 因切削用量较小，故可以选择 ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸 b)每齿进给量：由切削手册表 3.30 可知机床的功为 7.5KW，查切削手册表 3.5 可得f=0.50.7mm/r，由于是对称铣，选较小量 f=0.7mm/r c)查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 （ 1.01.5） mm 查切削手册表 3.8, 寿命 T=180min d)计算切削速度 按切削手册表 3.27 中的公式： v o vcvm p rp v z v v ec d qvkT a x f y u a z 也可以由表 3.16 查得cv=124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根据 XA5032 铣床参数，选 湖南科技大学毕业设计说明书 11 n=475r/min vf =375mm/min , 则实际的切削速度为 1000occ dnv 所以cv= 3 .1 4 8 0 4 7 51000=119.3m/min,实际进给量 fczvcvfnz 所以zvf= 375475 10=0.08mm/z e)校验机床功率 查切削手册表 3.24， Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率 Pcm 为 1.7KW，所以Pcm Pcc,故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min f)计算基本工时 m fLtV 公式中： L=l+y+；根据切削手册表 3.26，可得 l+=80mm, 所以 L=l+y+=32+80=112mm 故 mt=112/375=0.3min 2)精铣 50mm 的下表面 a)铣削 50mm 的下表面与铣削 20mm 的下表面的相关参数及其用量等都相同。即 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/m b)计算基本工时 m fLtV 公式中： L=l+y+；根据切削手册表 3.26，可得 l+=80mm 所以 L=l+y+=72+80=152mm 故 m fLtV=152/375=0.405min 2.5.2 工序三：粗、精铣孔 20mm、 50mm 的上表面 本工序的切削用量及基本工时与工序一中的粗、精铣孔 20mm、 50mm 的下表面相同。 2.5.3 工序四：钻、扩、铰、精铰 20mm 的孔 （一） 钻 18mm 的孔 （ 1）加工条件 工艺要求：孔径 d=18mm, 孔深 l=30mm,通孔 ，用乳化液冷却 湖南科技大学毕业设计说明书 12 机床 ： Z535 型立式钻床 刀具 ：高速钢麻花钻头 选择高速钢麻花钻头，其直径 do=18mm,钻头几何形状为：由切削手册表 2.1 及表 2.2 选修磨横刃， =28o o=10o 2=118o 21=70o b=3.5mm b=2mm l=4mm (2) 切削用量 1) 决定进给量 f a)、按加工要求决定进给量 根据切削手册表 2.7，当铸铁的强度 b = 200HBS do=18mm 时， f=0.700.86mm/r 由于 L/d=30/18=1.673,故取修正系数 K=1 所以 f=(0.700.86)x1=(0.700.86)mm/r b) 按钻头强度决定进给量 根据表 2.8， 当 b=190MPa,do=18mm,钻头强度允许的进给量 f=1.6mm/r c)按机床进给机构强度决定进给量 根据表 2.9，当 b 210MPa,do 20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为 11760N（ Z535 钻床允许的轴向力为 15696N（见工艺设计手册表 4.2-14）时，进给量为 1.5mm/r。 从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为 f=0.700.86mm/r，根据 Z535钻床说明书，选 f=0.80mm/r（见工艺设计手册表 4.2-16），又由切削手册表 2.19 可以查出钻孔时的轴向力，当 f=0.80mm/r do=21mm 时，轴向力 Ff=7260N 轴向力的修正系数为 1.0，故 Ff=7260N 根据 Z535 钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为 Fmax=15696N，由于 FfFmax,故f=0.80mm/r 可以用。 2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表 2.12，当 do=18 mm 时，钻头后刀面最大磨钝量取为 （ 0.50.8） mm,寿命 T=60min 3)决定切削速度 由切削手册表 2.15 可知 f=0.80mm/r 时，双修磨横刃的钻头， do=18 mm时， Vt=17m/min 切削速度的修正系数由切削手册表 2.31 可知 Ktv=1.0 Kmv =1.0 KTv=1.0 Klv=0.85 所以 V=VtxKv=17x1.0x1.0x1.0x0.85=14.4m/min 1000oVn d 所以 n = 1000 14.43.14 18=255r/min 根据 Z535 钻床说明书 ,可考虑选择 nc=275r/min(见工艺设计手册表 4.2-15) 4）检验机床扭转及功率 湖南科技大学毕业设计说明书 13 根据切削手册表 2.21，当 f=0.8mm/r， do Mc 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do=20mm f=0.9mm/r vc=17.4m/min时 Pc=1.7KW 根据 Z535 钻床说明书 , PcPE 所以有 Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。 即 f=0.80mm/r n=nc=275r/min vc=14.4m/min (3)计算基本工时 mLtnf L=l+y+ 由切削手册表 2.29 查得 y+=9mm 故 3 0 92 7 5 0 .8mt =0.18min （ 二 ） 扩 19.8mm 的孔 （ 1）加工条件 工艺要求：孔径 d=19.8mm, 孔深 l=30mm,通孔 ，用乳化液冷却 机床 ： Z535 型立式钻床 刀具 ：高速钢扩孔钻头 选择高速钢扩孔钻头，其直径 do=19.8mm,钻头几何形状为：由切削手册表 2.5 ro=18o ao=10o kr=60o kr=30o =15o ba1=1mm (2) 切削用量 1) 决定进给量 f a)、按加工要求决定进给量 根据切削手册表 2.10，当铸铁的强度 b 200HBS do=19.8mm时， f=(0.91.1)mm/r 由于 L/d=30/19.8=1.52 因扩孔之后还须铰孔 ，故取修正系数 K=0.7 所以 f=(0.91.1)x0.7=(0.630.77)mm/r b) 按钻头强度决定进给量 根据表 2.8， 当 b=190MPa,do=19.8mm,钻头强度允许的进给量f=1.75mm/r c)按机床进给机构强度决定进给量 根据表 2.9，当 b 210MPa,do 20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为 11760N（ Z535 钻床允许的轴向力为 15696N（见工艺设计手册表 4.2-14）时，进给量为 1.5mm/r。 从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为 f=（ 0.630.77） mm/r，根据Z535 钻床说明书，选 f=0.64mm/r（见工艺设计手册表 4.2-16），又由切削手册表 2.19 可以查出钻孔时的轴向力，当 f=0.64mm/r do=21mm 时，轴向力 Ff=6080N 湖南科技大学毕业设计说明书 14 轴向力的修正系数 为 1.0，故 Ff=6080N 根据 Z535 钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为 Fmax=15696N，由于 FfFmax,故f=0.64mm/r 可以用。 2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表 2.12，当 do=19.8 mm 时，钻头后刀面最大磨钝量取为 （ 0.60.9） mm,寿命 T=30min 3)决定切削速度 由切削手册表 2.30 中的公式： vvvzvocvxympcdvkT a f 可知 f=0.64mm/r 时， do=19.8 mm 时， Vt=27m/min 切削速度的修正系数由切削手册表 2.31 可知 Ktv=1.0 Kmv =1.0 KTv=1.0 Klv=0.85 所以 V=VtxKv=27x1.0x1.0x1.0x0.85=23m/min 1000oVn d n = 1000 233.14 19.8=370r/min 根据 Z535 钻床说明书 ,可考虑选择 nc=375r/min(见工艺设计手册表 4.2-15) 4）检验机床 扭转及功率 根据切削手册表 2.21，当 f=0.8mm/r， do Mc 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do=20mm f=0.75mm/r vc=20m/min时 Pc=1.7KW 根据 Z535 钻床说明书 , PcPE 所以有 Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。 即 f=0.64mm/r n=nc=375r/min vc=23m/min (3)计算基本工时 mLtnf L=l+y+ 由切削手册表 2.29 查得 y+=10mm 故 30 10375 0.8mt =0.13min (三 ) 粗铰 19.94mm 的孔 （ 1）加工条件 工艺要求：孔径 d=19.94mm, 孔深 l=30mm,通孔 湖南科技大学毕业设计说明书 15 机床 ： Z535 型立式钻床 刀具 ：高速钢铰刀 选择高速钢铰刀，其直径 do=19.94mm,钻头几何形 状为：由切削手册表 2.6 ro=18o ao=10o kr=60o kr=30o =15o ba1=1mm (2) 切削用量 1) 决定进给量 f 根据切削手册表 2.11，当铸铁的强度 b 170HBS do=19.94mm 时 ， f=(1.02.0)mm/r，又由于粗铰之后还要精铰，所以应该选最大的进给量 即 f=2.0mm/r 2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表 2.12，当 do=20 mm 时，铰 刀后刀面最大磨钝量取为 （ 0.40.6） mm,寿命 T=60min 3)决定切削速度 由切削手册表 2.30 中的公式 vvvzvocvxympcdvkT a f 可知， vc=7.7m/min 切削速度的修正系数由切削手册表 2.31 可知 Ktv=1.0 Kmv =1.0 KTv=1.0 Klv=0.85 所以 V=VtxKv=7.7x1.0x1.0x1.0x0.85=6.55mm/min 1000oVn d 所以 n = 1000 6.553.14 19.94=105r/min 根据 Z535 钻床说明书 ,可考虑选择 nc=140r/min(见工艺设计手册表 4.2-15) 4）检验机床扭转及功率 根据切削手册表 2.21， 当 f=2.0mm/r， do Mc 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do=20mm f=2.0mm/r vc=10m/min 时 Pc=1.7KW 根据 Z535 钻床说明书 , PcPE 所以有 Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。 即 f=2.0mm/r n=nc=140r/min vc=6.55m/min (3)计算基本工时 mLtnf 湖南科技大学毕业设计说明书 16 L=l+y+ 由 切削手册表 2.29 查得 y+=10mm 故 30 10140 2.0mt =0.14min (四 ) 精铰 20mm 的孔 （ 1）加工条件 工艺要求：孔径 d=19.94mm, 孔深 l=30mm,通孔，精度等级为 IT7 机床 ： Z535 型立式钻床 刀具 ：高速钢铰刀 选择高速钢铰刀，其直径 do=20mm：钻头几何形状为：由切削手册表 2.6 ro=0 ao=7o a1=18o （ 2）切削用量 1) 决定进给量 f 根据切削手册表 2.11，当铸铁的强度 b 170HBS do=20mm,加工精度要求为 H7 精度时，f=(1.02.0)mm/r，由于这是粗铰之后的精铰，所以应该选中等的进给量 即 f=1.5mm/r 2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表 2.12， 当 do=20 mm 时，铰刀后刀面最大磨钝量取为 （ 0.40.6） mm,寿命 T=60min 3)决定切削速度 由切削手册表 2.30 中的公式 vvvzvocvxympcdvkT a f 可知， vc=9.64m/min 切削速度的修正系数由切削手册表 2.31 可知 Ktv=1.0 Kmv =1.0 KTv=1.0 Klv=0.85 所以 V=VtxKv=9.64x1.0x1.0x0.85 x1.0=8.2m/min 1000oVn d 所以 n = 1000 8.23.14 20=131r/min 根据 Z535 钻床说明书 ,可考虑选择 nc=140r/min(见工艺设计手册表 4.2-15) 4）检验机床扭转及功率 根据切削手册表 2.21，当 f=1.6m do=21 mm 时 Mt=125.6Nm 扭矩的修正系数均为 1.0，故 Mc=125.6 Nm 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do=20mm f=1.5mm/r vc=10m/min 时 Pc=1.5KW 根据 Z535 钻床说明书 , PcPE 湖南科技大学毕业设计说明书 17 所以有 Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。 即 f=1.5mm/r n=nc=140r/min vc=8.2m/min (3)计算基本工时 mLtnf L=l+y+ 由切削手册表 2.29 查得 y+=10mm 故 30 10140 1.5mt =0.19min 2.5.4 工序五：粗、精镗 50 mm 的孔 （ 1） 粗镗 48mm 孔 1）加工条件 工艺要求：孔径 d=44mm 的孔加工成 d=48mm,通孔 机床 ： T616 镗床 刀具： YG6 的硬质合金刀 刀具为 YG6 的硬质合金刀，且直径为 20mm 的圆形镗刀 （ 2）切削用量 a) 确定切削深度 ap ap= 48 442=2mm b) 确定进给量 f 根据切削手册表 1.5 当粗镗铸铁，镗刀直径为 20mm, ap=2mm, 孔径 d=50mm,镗刀伸长长度 l=100mm 时 f=0.400.60mm/r 按 T616 机床进给量（工艺设计手册表 4.2-21）选 f=0.58mm/r c) 确定切削速度 v 按 切削手册表 1.27 和表 1.28 v vm xv yvpcvkT a f 其中： cv=158 xv=0.15 yv=0.40 m=0.20 T=60min KTv=1.0 Kmv =1.0 Ksv=0.8 Ktv=1.0 K= KTvx Kmv x Ksvx Ktv=1.0x1.0x0.8x1.0=0.8 所以 0 . 2 0 . 1 5 0 . 4 0158 0 . 86 0 2 0 . 5 8v =62.4m/min 1 0 0 0 6 2 .43 .1 4 4 8n =414r/min 湖南科技大学毕业设计说明书 18 又按 T616 机床上的转速 选 n=370r/min d) 确定粗镗 48mm 孔的基本时间 选镗刀的主偏角 xr=45o 则 l1=3.5mm l2=4mm l=12mm l3=0 又 f=0.58mm/r n=370r/min i=1 1 2 3m l l l ltinf 所以 3 . 5 1 2 4 10 . 5 8 3 7 0mt =0.09min (2)半精镗 50mm 的孔 1）加工条件 工艺要求：孔径 d=48mm 的孔加工成 d=50mm,通孔 机床 ： T616 镗床 刀具： YG6 的硬质合金刀 刀具为 YG6 的硬质合金刀，且直径为 20mm 的圆形镗刀 2）切削用量 e) 确定切削深度 ap ap= 50 482=1mm f) 确定进给量 f 根据切削手册表 1.5 当粗镗铸铁，镗刀直径为 20mm, ap=2mm, 孔径 d=50mm,镗刀伸长长度 l3,故取修正系数 K=0.8 所以 f=(0.180.22)x0.8=(0.1440.176) mm/r b) 按钻头强度决定进给量 根据表 2.8，当 b=190MPa,do=4.3mm,钻头强度允许的进给量 f=0.5mm/r 湖南科技大学毕业设计说明书 21 c)按机床进给机构强度决定进给量 根据表 2.9，当 b 210MPa,do 10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为 8330N（ Z525 钻床允许的轴向力为 8830N（见工艺设计手册表 4.2-14）时，进给量为 1.63mm/r。 从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为 f=(0.1440.176) mm/r，根据Z525 钻床 说明书，选 f=0.17mm/r（见工艺设计手册表 4.2-16），又由切削手册表 2.19 可以查出钻孔时的轴向力，当 f=0.17mm/r do=12mm 时，轴向力 Ff=1230N 轴向力的修正系数为 1.0，故 Ff=1230N 根据 Z525 钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为 Fmax=8330N，由于 FfFmax,故f=0.17mm/r 可以用。 2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表 2.12，当 do= 6 mm 时，钻头后刀面最大磨钝量取为 （ 0.50.8） mm,寿 命 T=20min 3)决定切削速度 由切削手册表 2.15 可知 f=0.20mm/r 时，标准钻头 ， do=4 mm 时， Vt=20m/min 切削速度的修正系数由切削手册表 2.31 可知 Ktv=1.0 Kmv =1.0 KTv=1.0 Klv=0.85 所以 V=VtxKv=20x1.0x1.0x1.0x0.85=17m/min 1000oVn d 所以 n = 1000 173.14 4=1354r/min 根据 Z525 钻床说明书 ,可考虑选择 nc=1360r/min(见工艺设计手册表 4.2-15) 4）检验机床扭转及功率 根据切削手册表 2.21，当 f=0.17mm/r， do Mc 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do=10mm f=0.53mm/r vc=17.4m/min时 Pc=0.8KW 根据 Z525 钻床说明书 , PcPE 所以有 Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。 即 f=0.17mm/r n=nc=1360r/min vc=17m/min (3)计算基本工时 mLtnf L=l+y+ 由切削手册表 2.29 查得 y+=2.5mm 故 3 2 2 .51 3 6 0 0 .1 7mt =0.15min 湖南科技大学毕业设计说明书 22 2.5.7 工序八：钻 5mm 的孔，攻螺纹 M6 （ 1）加工条件 工艺 要求；孔径 do=5mm ,孔深 l=6mm, 通孔 机床； Z525 立式钻床 刀具： 高速钢麻花钻 选择的高速钢麻花钻的直径为 do=5mm 钻头的几何形状为（由切削手册表 2.7 可知 铸铁的强度头几何形状为：由切削手册表 2.1 及表 2.2 选 =30o o=16o 2=118o 21=70o （ 2）切削用量 1) 决定进给量 f a)、按加工要求决定进给量 根据切削手册表 2.7，当铸铁的强度 b 200HBS do=5mm 时， f=0.270.33mm/r 由于 L/d=6/5=1.23,故取修正系数 K=1 所以 f=(0.270.33)x1=(0.270.33) mm/r b) 按钻头强度决定进给量 根据表 2.8，当 b=190MPa,do=5.4mm,钻头强度允许的进给量 f=0.6mm/r c)按机床进给机构强度决定进给量 根据表 2.9，当 b 210MPa,do 10.2mm,机床 进给机构允许的轴向力为 8330N（ Z525 钻床允许的轴向力为 8830N（见工艺设计手册表 4.2-14）时，进给量为 1.63mm/r。 从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为 f=(0.270.33) mm/r，根据 Z525钻床说明书，选 f=0.28mm/r（见工艺设计手册表 4.2-16），又由切削手册表 2.19 可以查出钻孔时的轴向力，当 f=0.33mm/r do=12mm 时，轴向力 Ff=2110N 轴向力的修正系数为 1.0，故 Ff=2110N 根据 Z525 钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为 Fmax=8330N，由于 FfFmax,故f=0.28mm/r 可以用。 2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表 2.12，当 do= 6 mm 时，钻头后刀面最大磨钝量取为（ 0.50.8） mm,寿命 T=20min 3)决定切削速度 由切削手册表 2.15 可知 f=0.30mm/r 时，标准钻头， do=5 mm 时， Vt=16m/min 切削速度的修正系数由切削手册表 2.31 可知 Ktv=1.0 Kmv =1.0 KTv=1.0 Klv=0.85 所以 V=VtxKv=16x1.0x1.0x1.0x0.85=13.6m/min 1000oVn d 所以 n = 1000 13.63.14 5=866r/min 湖南科技大学毕业设计说明书 23 根据 Z525 钻床说明书 ,可考虑选择 nc=960r/min(见工艺设计手册表 4.2-15) 4）检验机床扭转及功率 根据切削手册表 2.21，当 f=0.33mm/r， do Mc 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do=10mm f=0.53mm/r vc=15.1m/min时 Pc=1.0KW 根据 Z525 钻床说明书 , PcPE 所以有 Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。 即 f=0.28mm/r n=nc=960r/min vc=13.6m/min (3)计算基本工时 mLtnf L=l+y+ 由切削手册表 2.29 查得 y+=2.5mm 故 6 2 .59 6 0 0 .2 8mt =0.03min （ 2）攻 M6 的螺纹 由工艺设计手册表 6.2-14 可知 1 2 1 2moL l l L l ltif n f n 其中： l1=(13)p l2=(23)p 公式中的 no为丝锥或工件回程的每分钟转数（ r/min） ； i 为使用丝锥的数量； n 为丝锥或工件每分钟转数（ r/min）； d 为螺纹大径； f 为工件每转进给量 等于 工件螺纹的螺距 p 由上述条件及相关资料有； f=p=1mm/r d=6mm n=680r/min no=680r/min i=1 所以 (1) 切削速度 1000odnv 所以 v = 3 .1 4 6 6 8 01000=10.7m/min (2) 基本工时 26 2 2 . 5 6 2 2 . 5 16 8 0 1 6 8 0 1mt =0.03min 2.5.8 工序九：铣缺口 （ 1）加工条件 湖南科技大学毕业设计说明书 24 工件尺寸：长为 25mm, 宽为 10mm 机床： XA5032 立式铣床 刀具； W18Cr4V 硬质合金端铣刀 W18Cr4V 硬质合金端铣刀，牌号为 YG6，由切削用量简明手册后称切削手册表 3.1 查得铣削宽度 ae=90mm,深度 ap=6mm,齿数 Z=10 时，取刀具直径 do=100mm。又由切削手册表 3.2 选择刀具的前角 ro=+5o；后角 ao=8o；副后角 ao=8o,刀齿斜角 s=-10o,主刃 Kr=60o,过渡刃 Kr=30o,副刃Kr=5o,过渡刃宽 b=1mm (2)切削用量 a)切削深度 因切削用量较小，故可以选择 ap=6mm,一次走刀即可完成所需尺寸。 b)每齿进给量：由切削手册表 3.30 可知机床的功为 7.5KW，查切削手册表 3.5 可得f=0.140.24mm/z,由于是对称铣，选较小量 f=0.14mm/z c)查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 （ 1.01.5） mm 查切削手册表 3.8, 寿命 T=180min d)计算切削速度 按切削手册表 3.27 中的公式 v o vcvm p rp v z v v ec d qvkT a x f y u a z 也可以由表 3.16 查得cv=77m/min nt=245r/min vft =385m/min 各修正系数为： Kmv =Kmn =Kmv f=1.0 Ksv=Ksn=Ksvf=0.8 故 Vc=VtKv=77x1.0x0.8=61.6m/min n= ntkn=245x1.0x0.8=196r/min vf=vft kvt=385x1.0x0.8=308mm/min 又根据 XA5032 铣床参数，选 n=235r/min vf =375mm/s，则实际的切削速度为： 1000occ dnv 所以cv= 3 .1 4 1 0 0 2 3 51000=73.8m/min,实际进给量为： fczvcvfnz 所以zvf= 375235 10=0.16mm/z e)校验机床功率 查切削手册表 3.24， 当 b=(174207)MPa ae=70mm ap=6mm 湖南科技大学毕业设计说明书 25 do=100mm Z=10 vfc=385mm/min 近似为 Pcc=4.6KW 根据 XA5032 型立铣说明书（切削手册表 3.30），机床主轴允许的功率为 Pcm=7.5x0.75=5.63KW 故 PccPcm 因此选择的切削用量可以采用 即 ap=6mm vf=375mm/min n=235r/min vc=73.8m/min fz=0.14mm/z f)计算基本工时 m fLtV 公式中： L=l+y+；根据切削手册表 3.26， 可得 l+=0mm, 所以 L=l+y+=25mm 故 m fLtV=25/375=0.07min 3. 绘制零件图和编制工艺文件 3.1 绘制零件图 图二 :零件图 3.2 编制工艺文件 1 机械加工工艺过程的组成 湖南科技大学毕业设计说明书 26 工艺过程 改变生产对象的形状、尺寸 、相对位置和性质等 ,使其成为成品或半成品的过程。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。 机械加工工艺过程 用机械加工方法 ,改变毛坯的形状、尺寸和表面质量 ,使其成为零件的过程。 零件的机械加工工艺过程由许多工序组合而成 ,每个工序又可分为若干个安装、工位、工步和走刀。 工序 一个或一组工人 ,在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。 安装 工件经一次装夹 (定位和夹紧 )后所完成的那一部分工序。 工位 为了完成一定的工序部分 ,一次装夹工件后 ,工件与 夹具或设备的可动部分一起 ,相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。 工步 当加工表面、加工工具和切削用量中的转速和进给量均保持不变的情况下完成的那一部分工序。 2 工序的合理组合 确定加工方法以后 ,就要按生产类型、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 .确定工序数有两种基本原则可供选择 . 工序分散原则 工序多 ,工艺过程长 ,每个工序所包含的加工内容很少 ,极端情况下每个工序只有一个工步 ,所使用的工艺设备与装备比较简单 ,易于调整和掌握 ,有利于选用合理的切削用量 ,减少基本时间 ,设备数量多 ,生产面积大 . 工序集中原则 零件的各个表面的加工集中在少数几个工序内完成 ,每个工序的内容和工步都较多 ,有利于采用高效的机床 ,生产计划和生产组织工作得到简化 ,生产面积和操作工人数量减少 ,工件装夹次数减少 ,辅助时间缩短 ,加工表面间的位置精度易于保证 ,设备、工装投资大 ,调整、维护复杂 ,生产准备工作量大 . 批量小时往往采用在通用机床上工序集中的原则 ,批量大时即可按工序分散原则组织流水线生产 ,也可利用高生产率的通用设备按工序集中原则组织生产 . 将工艺规程的内容，填入具有规定的格式的卡片中，使之成为生产 准备和施工依据的工艺规程文件。 “机械加工工艺过程卡”和“机械加工工序卡”附后所示 4. 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，需要设计专用夹具。 经过与指导老师的协商，决定设计第 道工序 铣断双体，本夹具将用于 XA6132 卧式铣床，刀具为高速钢细齿圆锯片铣刀，对工件进行加工 。 4.1 问题的提出 本夹具主要用于铣开双体，并且铣开的表面与 20mm 的孔有一定的公差要求，又在加工本道工序时， 20mm 的孔 已经进行了加工，因此，在本道工序中主要考虑加工面与 20mm 孔之间的湖南科技大学毕业设计说明书 27 要求，其次是考虑如何提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。 4.2 夹具体设计 4.2.1 定位基准的选择 图 三 定位原理图 由零件图可知：被铣开的那 50mm 的中心线与 20mm 孔的中心线之间的公差等级要求较高，且铣开时的设计基准为 50mm 孔的中心线。为了尽量的减小定位误差，应选 20mm 孔为主要的定位基准，利用一个圆柱销和一个菱形销定位，消除三个自由度，再在底面用夹具体定位消除三个自由度。以便达到所需要求。 为了提高加工效率，现同时加工四个双体，同时，为了夹具简单，操作方便，利用多点联动夹紧机构夹 紧。 4.2.2 切削力及夹紧力的计算 刀具：高速钢细齿圆锯片铣刀 直径 160od mm 齿数 Z=50 又由切 削手册表 3.28中的公式： F F FFx y uF p z enwoFC a f a ZFdq 其中： 30FC 1.0Fx 0.65Fy 0.83Fu 0Fw 0.83Fq 160od mm Z=50 4pa mm 12ea mm 0 . 0 2 5 /zf m m z 所以 F=63.5N 水平分力： 1 . 1 6 3 . 5 1 . 1 6 9 . 9HF F N 垂直分力； 0 . 3 0 . 3 6 3 . 5 1 9 . 1F V F N 湖南科技大学毕业设计说明书 28 又在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数1 2 3 4K K K K K 其中 K1 为基本安全系数 1.5 K2为加工 性质系数 1.2 K3 刀具钝化系数 1.2 K4 为切削特点系数（断续切削） 1.2 所以 F =KFH=69.9x1.5x1.2x1.2x1.2=181.2N 为了克服水平方向的力，实际的夹紧力为 N（ f1+f2） = KFH 其中 f1 为螺母与螺杆间的摩擦系数 f2 为工件与螺杆头（或压板）间的摩擦系数 又查得 f1 和 f2 为 1.6 则 12HKFN ff 所以 1 8 1 . 2 5660 . 1 6 0 . 1 6NN 又选择的螺旋夹紧机构的基本尺寸如下（根据机床夹具设计 第三版表 1-2-20、 1-2-21、 1-2-22、1-2-23 查得： r=0 12M mm 1p mm 5.675zr mm 136a 30 2 9 50 tg2 0.15 L=120mm Q=30N 则 可以提供的夹紧力为： 12()zQLw r tg r a 所以 w = 1 2 0 3 05 . 6 7 5 (1 3 6 9 5 0 )tg =3140N 又由机床夹具设计 第三版表 1-2-24 查得 当螺纹的公称直径为 12mm 时 ，螺栓许用的夹紧力为 5690N 由以上的数据可知：所选的螺旋机构提供的夹紧力 大于所需的，且满足螺栓的许用夹紧力，故本夹具可以安全工作。 4.2.3 定位误差分析 1）定位元件尺寸及公差的确定 本夹具的定位元件为一圆柱销和一菱形销，其参数由（机床夹具设计手册图 5-3 及其表选 两定位销的尺寸及公差为： 00.03320 mm（ 定位销的公差取湖南科技大学毕业设计说明书 29 h8） 。 2）零件图样规定 20mm 的孔的中心线与 50mm 孔的中心线的长度误差为 0.2mm，20mm 孔中的定位销与夹具体的垂直度误差为 0.05 mm ，此项技术要求应由定位销宽配合中的侧向间隙保证。已知 20mm 的宽为 0.021020 mm，定位销为 00.03320 mm（定位销的公差取h8） ，则 一个定位销与一个孔的定位误差为： m a x 0 . 0 2 1 ( 0 . 0 3 3 ) / 2 0 .