CA6140车床拨叉IV加工工艺与工装设计

-9-第1章绪论1.1研究目的及意义在国内，由于数控机床的广泛使用，数控加工技术在国内得到了广泛的应用。拨叉属于一种非常重要的辅助部件，它在我们日常的生活和生产过程中得到了非常普遍的使用，它在机械产业中起到了非常关键的作用，而拨叉部件的制造精度是否可以达到加工技术的需要。怎样最大程度地降低机加工的基础工作时间，并提升单位时间的生产力，这些都是机械工业人士需要解决的技术问题。伴随着数控技术的进一步发展和成熟，以及数控技术的应用也在持续地广泛、深入化、大众化，我们认识到，使用数控机床，不仅可以提升零件的精度，还可以解决使用普通车床进行加工时应运有限的问题，对提高加工效率、以及降低劳动强度都有不可估量之好处。在当今的生产过程中，机床夹具是一种不可或缺的工艺设备，尤其是在生产批次比较大的时候，往往需要用到夹具来装夹零件，由于其对零件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等有很大的影响。对确保零件加工精度，稳定产品质量，提高工作效率，节约成本，改善工作环境，确保安全生产，拓宽加工技术应用领域，达到“一机多用”的目的等等。给出的部件是CA6140型车床的拨叉，其定位在车厢内：其主要功能是传送纽矩，协助调整机床的移动方向。1.2研究现状随着计算机科学和信息技术的快速发展，传统的制造业已经出现了很大的变革，一些先进国家正在从传统的生产技术转向现代生产技术，并出现了一种新型的生产方式。数控技术正逐渐引领着现代机床的发展。在数控机床的使用中，它所带来的经济和社会效益是非常显著的。特别是在数控机床加工不断朝着高速、精密的方向发展的情况下，扩大各工厂数控机床的使用规模，以提升制造业的竞争力[2]。在现代工业中，采用数控机床工艺制造的传统零部件也被大量采用。面对层出不穷的新技术和新工艺，改进拨叉类零部件的数控机床工艺技术已成为人们关注的焦点。因此，在此类构件的高质量、高精度和高效率的数控机床工艺过程中，各个国家都在积极探索和研究。所以，对其进行研究，对于我们国家的制造业具有重要的参考价值。1.3研究内容本文主要研究如何在CA6140车床上实现对拨叉件的高效制造，并在特定的制造过程中，为拨叉件的制造提供合适的制造方法和工具。这个方案涵盖了机床，机械加工工艺，工装夹具等各个方面的基本理论。是对自己在学校里所学的专业知识进行了一次综合、系统的审视，并在设计的全过程中保持了一种严谨、一丝不苟的态度；力求本人的设计能做到最好，并能独立地寻找数据、分析、计算，最终确定出一套完整的设计方案；进行图纸的设计以及技术文档的撰写等工作，并在此基础上进行了较为完善的加工过程，从而对机械专业有了较为深入的了解。1.4零件分析1.4.1零件的作用题所给出的是一种在CA6140型车床上使用的拨叉，该拨叉在车床传动装置中，其主要功能是变换档位，使得车床的主轴转动，以满足工人的需要；达到期望的转速和转矩。工件上部有一φ20毫米的孔口，连接着机构的操纵装置，而工件下部有φ50毫米的半孔，连接着被操纵齿轮装置所处的轴，由上面的力量带动下面的传动装置转动，两零件是浇铸成一个整体，加工时才会被分离出来。1.4.2零件的工艺分析题所给出的是一种在CA6140型车床上使用的拨叉，该拨叉在车床传动装置中，其主要功能是变换档位，使得车床的主轴转动，以满足工人的需要；达到期望的转速和转矩。工件上部有一φ20毫米的孔口，连接着机构的操纵装置，而工件下部有φ50毫米的半孔，连接着被操纵齿轮装置所处的轴，由上面的力量带动下面的传动装置转动，两零件是浇铸成一个整体，只是在进行加工时才会被分离出来。1.5加工表面CA6140车床拨叉加工表面为两个：1.5.1以Ф20mm为中心的加工表面此一套机加工面由Ф20毫米的孔及其上、下两面组成，在孔壁处有一Φ8毫米的圆锥孔，在组装时可进行钻铰，一M6螺丝孔，一缺口。1.5.2以Ф50mm为中心的加工表面这套车床加工面由Φ50毫米直径的孔及其上下端面组成。两套表面之间存在着特定的位置条件。直径50毫米孔的上下表面与直径20毫米孔的垂直偏差为0.07毫米。Φ20毫米孔的上下表面垂直于Φ20毫米孔的垂直方向偏差为0.05毫米。直径为50毫米的孔，直径为20毫米的孔的上下表面和直径为50毫米的孔的内部表面的粗糙度偏差是3.2微米。Φ20毫米的孔口的内部表面在IT7的精确度下具有1.6微米的误差。第2章工艺规程设计2.1毛坯的制造形式该产品采用HT200材质，由于该产品在机床运转时受到的冲击力很小，且产品的构造相对简单，因此选用了铸件毛坯。图2-1毛坯图2.2基准面的选择2.2.1粗基准的选择尽可能的选取不加工表面作为粗基准，相对于若干不加工表面的工件，选取高精度不加工表面且与加工表面相关的作为粗基准；在此参考原理的基础上，现在将Φ20mm的孔的未加工的外轮廓表面用作一个粗基准，使用一组一共两个短V形块来支撑两个Φ20mm孔的外轮廓，来做一个主定位面，以减少3个自由度，再用一个支承板支撑在Ф72mm的上表面，以消除3个自由度。2.2.2精基准的选择应该首先注意到基准重合的问题。在不同的设计标准下，要做不同的尺寸转换，这个问题稍后会有具体的计算，这里就不重复了。2.3制定工艺路线用零件的几何形状、定位精度等技术要求为基础，选取工艺加工的路线起点。当生产规划安排设定为中等批量生产时，可考虑使用带有特殊夹具的技术要求，并尽可能地将工艺进行集中化处理，从而完成生产力的要求。此外，为了经济效益，尽可能的降低产品的费用。2.3.1工艺路线方案一工序一：退火工序二：对Ф20mm、Ф50mm的下表面进行粗、精铣，确保其粗糙度在3.2um工序三：以Ф20mm的下表面作为精基准，对Ф20mm的孔的上表面进行粗、精铣，确保其粗糙度为3.2um，其上、下表面尺寸为30mm工序四：在下端以Φ20毫米为基准，钻，扩，铰；对于一个精铰Φ20mm的孔，要确保它的内部表面粗糙度为1.6um，垂直度误差不大于0.05mm工序五：以Ф20mm的下表面为精基准，粗、半精镗Ф50mm的孔，确保其内表面粗糙度为3.2um工序六：采用Ф20mm下表面作为精基准，对Ф50mm上表面进行粗、精铣，确保与孔垂直的偏差小于0.07毫米，上下表面尺寸均为12毫米工序七：铣断工序八：以Φ20毫米的孔作精密参考，在Φ8毫米的圆锥孔口中，在组装过程中钻铰工序九：在Φ20毫米的孔中钻Φ5毫米的孔中，攻M6毫米的螺纹工序十：确保缺口的粗糙度是12.5um，用Φ20mm的孔作为精密参考，对缺口进行铣削工序十一：检验上述工艺路线中工序四的钻孔方式在钻孔时会有偏差，且生产效率较低。经综合考虑，采用下面的方案二。2.3.2工艺路线方案二工序一：退火工序二：确保其粗糙度在3.2um，对Ф20mm、Ф50mm的下表面进行粗、精铣工序三：以Ф20mm的下表面作为精基准，对Ф20mm、Ф50mm的孔的上表面进行粗、精铣，确保其粗糙度为3.2um，Ф20mm的上、下表面尺寸为30mm，Ф50mm的上、下表面尺寸为12mm工序四：在下端以Φ20毫米为基准，钻，扩，铰；对于一个精铰Φ20mm的孔，要确保它的内部表面粗糙度为1.6um，垂直度误差不大于0.05mm工序五：以Ф20mm的下表面为精基准，粗、半精镗Ф50mm的孔，确保其内表面粗糙度为3.2um工序六：铣断工序七：以Φ20毫米的孔作精密参考，在Φ8毫米的圆锥孔口中，在组装过程中钻铰。工序八：在Φ20毫米的孔中钻Φ5毫米的孔中，攻M6毫米的螺纹工序九：用Φ20mm的孔作为精密参考，对缺口进行铣削，以确保缺口的粗糙度是12.5um工序十：检验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”部件采用HT200材质，其硬度在190-210HB之间，毛坯重量2.2公斤，属于中批量，以铸造方式制造。此外，根据《机械制造工艺设计简明手册》中的表格1.3-1中所示，毛坯的生产方法使用了壳模铸造级别，而在表格2.2-4中所示，加工余量级别是G级别，所选择的尺寸公差级别是CT10。将每个加工表面的加工余量、工序尺寸和毛坯进行了计算，如下：（1）依据《工艺手册》中的表格2.2-4，在沿延长轴线方向的加工余量及公差（Ф20毫米，Ф50毫米的端面）上，将Ф20毫米，Ф50毫米的端面的长度余量作为2.5毫米。铣削余量为：a）粗铣：1.5毫米b）精铣：1毫米毛坯的大小和公差为：（35土0.3）毫米（17土0.25）毫米（2）内部孔径（已经铸造的Φ50毫米）参照《工艺手册》中的2.2-2.5，将Φ50毫米铸造的长度余量为3毫米，得到Φ44毫米铸造的孔径。镗削的加工余量是：a）粗镗为2毫米，b）半精镗为1毫米毛坯的大小和公差为：（48土0.3）毫米（50+0.50+0.25）毫米（3）直接铸造其他尺寸。2.5确定切削用量及基本工时2.5.1工序二：粗、精铣孔Ф20mm、Ф50mm的下表面（1）加工条件工件材料：HT200。бb=0.16GPaHBS=190~210，铸件机床设备：XA5032立铣刀具：W18Cr4V硬质合金端铣刀具根据《切削用量简明手册》（以下简称《切削手册》）中的3.1中所示的W18Cr4V型硬质合金端铣刀（YG6型），可获得铣削的宽度ae≤60mm，深ap≤4，齿数Z=10，且刀具的直径do=80mm。然后，刀具的前角ro=+5°，后角ao=8°，根据《切削手册》中的表3.2来选取。副后角ao=8°,刀齿斜角λs=-10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°,过渡刃宽bε=1mm(2)切削用量1）粗铣Ф20mm的下表面a)切削深度由于切削量很少，所以可以选用ap=1.5mm的切削深度，这样就能一次切削就能达到要求的大小。b)每齿的进给速率：根据《切削手册》中的表格3.30，可以得出，该机床所做的工作为7.5kW，参考《切削手册》中的表格3.5，可以得出f=0.14-0.24mm/z，因为是对称铣，所以可以选择一个更低的数值，即f=0.14mm/z。c)检视刀具表面的最大磨耗和使用年限《切削手册》中参照表3.7，后刀表面的最大磨耗是（1.0-1.5)mm《切削手册》中参照表3.8，使用限为180分钟d)按照《切削手册》中的表格3.27中的公式来计算切割速率：式（2-1）由表3.16查得可知=98mm/sn=439r/minvf=490mm/s因为选取XA5032铣床所以可以得参数，选n=475r/minvf=600mm/s，实际的切削速度可得：式（2-2）即Vc==119.3m/min,实际进给量为：式（2-3）即=0.13mm/ze)根据《切削手册》中的表格3.24对机床的功率进行校核，Pcc=1.1千瓦，而机床的功率Pcm为1.7千瓦，因此Pcm>Pcc对机床进行了校核，因此校核通过。确定了ap=1.5mmnc=475r/minvfc=600mm/minvc=119.3m/minfz=0.13mm/zf)计算基本工时式（2-4）《切削手册》中参照表3.26，可得l+Δ=12mm,所以L=l+y+Δ=32+12=44mm故tm=44/600=0.073min2)粗铣Ф50mm的下表面a)对Φ50mm下表面进行铣削加工与对Φ20mm下表面进行铣削加工的有关参数和所需的数量等是一样的。也就是ap=1.5mmnc=475r/minvfc=600mm/svc=119.3m/minfz=0.13mm/zb)计算基本工时式（2-5）在公式中：L=l+y+Δ。由《切削手册》中的表格3.26可知，l+Δ=0因此L=l+y+Δ=72毫米故tm=72/600=0.12min3)精铣孔Ф20mm的下表面a)由于切割的数量很少，所以可以选用ap=1.0mm的切削，只需要一次就能达到要求的切割精度b)每齿的进给速率：根据《切削手册》中的表格3.30，可以得出，该机床所做的工作为7.5kW，参照《切削手册》中的表格3.5，可以得出f=0.5-0.7mm/r，因为是对称铣，所以可以选择一个更低的数值，即f=0.7mm/rc)检验刀具表面的最大磨耗和使用年限《切削手册》中参照表3.7和3.8，后刀表面的最大磨耗是（1.0-1.5)mm，使用年限为180分钟d)按照《切削手册》中的表格3.27中的公式来计算切削速率：式（2-6）由表3.16查得Vc=124mm/svf=395mm/minn=494r/min,XA5032铣床的参数可选取n=475r/minvf=375mm/min,则切削速度为式（2-7）所以Vc==119.3m/min,实际进给量式（2-8）所以fzv==0.08mm/ze)根据《切削手册》中的表格3.24对机床的功率进行校核，Pcc=1.1千瓦，而机床的功率Pcm为1.7千瓦，因此Pcm>Pcc对机床进行了校核，因此校核通过。确定ap=1.0mmnc=475r/minvfc=375mm/minvc=119.3mm/minf)计算基本工时式（2-9）在公式中：L=l+y+Δ。由《切削手册》中的3.26可知，l+Δ=80毫米。因此，L=l+y+Δ=32+80=112毫米。故tm=112/375=0.3min直径为50毫米的精铣下表面对Φ50毫米下表面的铣削加工与对Φ20毫米下表面的铣削加工在有关的参数和所需的材料等方面是一样的。即ap=1.0mmnc=475r/minvfc=375mm/minvc=119.3mm/md)计算基本工时式（2-10）在公式中：L=l+y+Δ。从《切割手册》中的表3.26可以看出，l+△=80毫米，因此L=l+y+△=72+80=152毫米。故=152/375=0.405min2.5.2工序三：粗、精铣孔Ф20mm、Ф50mm的上表面这一步骤的切削数量和基础工作时间与工序一中的Ф20毫米和Ф50毫米的粗铣孔和精铣孔的下表面一样。2.5.3工序四：钻、扩、铰、精铰Ф20mm的孔（一）钻Ф18mm的孔（1）加工条件技术条件：孔径d为18毫米，孔深为30mm，钻床穿孔时用乳化液进行冷却机床设备：Z535立式钻床刀具：高速钢麻花钻头选用的是直径为18毫米的一种高速钢麻花钻头，几何尺寸根据《切削手册》中表2.1和2.2进行计算。选修磨横刃，β=28°αo=10°2Φ=118°2Φ1=70°bε=3.5mmb=2mml=4mm(2)切削用量1)决定进给量fa)按照《切削手册》中的表2.7中所述的，在所述铸铁的强度下，确定所述进给率。бb≤200HBSdo=18mm时，f=0.70~0.86mm/r由于L/d=30/18=1.67<3,所以取修正系数K=1可得f=(0.70~0.86)x1=(0.70~0.86)mm/rb)按照表2.8，在бb=190MPa且do=18毫米时，由钻头强度确定的进给速率为f=1.6mm/rc)由该机床进给装置的强度来确定该进给量，由表2.9中所示，在该刀具进给装置的容许的轴向力是11760牛（Z535钻孔机容许的轴向力是15696牛（参见《工艺设计手册》中的表格4.2-14）的情况下，该刀具进给量速度是1.5mm/r。按照Z535钻床的使用说明书，选择f=0.80mm/r（参见《工艺设计手册》中的表格4.2-16)，并从《切削手册》中的表格2.19中可知，在此条件下，在加工过程中，所受到的轴向力为7260N。因此Ff=7260N。按照Z535钻床的规格，所容许的最大轴向力为Fmax=15696N，因为Ff<Fmax，所以f=0.80mm/r能够使用。2)确定钻头的磨钝的寿命根据《切削手册》中的表格2.12，在do<=18毫米的情况下，选择（0.5-0.8）毫米的钻头后刀表面的最大磨钝量，使其使用寿命T=60分钟。3)确定切割速率根据《切削手册》中的表格2.15，f=0.80mm/r，do=18毫米，Vt=17米/分钟按照Z535钻床的使用说明，可以考虑选用的转速为275转/分（参见《工艺设计手册》中的表格4.2-15）4)机床扭矩和功率的检测根据《切削手册》表2.21，当f<=0.8mm/r，do<=19mm时Mc=51.99N.m,根据Z535钻床说明书,当nc=275r/min，Mm>Mc又根据《切削手册》表2.23，当бb=(170~213)MPado<=20mmf<=0.9mm/rvc<=17.4m/min时Pc=1.7KW根据Z535钻床说明书,Pc<PE所以有Mc<MmPc<PE故选择的切削用量可用。即f=0.80mm/rn=nc=275r/minvc=14.4m/min(3)计算基本工时式（2-12）L=l+y+Δ由《切削手册》表2.29查得y+Δ=9mm故=0.18min（二）扩Ф19.8mm的孔（1）加工条件技术条件：孔径d为19.8毫米，孔深为30毫米，穿孔，使用乳化液冷却机床设备：Z535立式钻床刀具：钻孔用高强度钢制钻头选用直径do为19.8mm的一种高速钢制扩孔钻头，几何尺寸取《切削手册》中表2.5ro=18°ao=10°kr=60°krε=30°β=15°ba1=1mm(2)切削用量1)决定进给量fa)按照《切削手册》中的表2.10确定按照加工需求的进给量，当铸铁的强бb≤200HBSdo=19.8mm时，f=(0.9~1.1)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=0.7f=(0.9~1.1)x0.7=(0.63~0.77)mm/rb)按照钻头的强度来确定进给量，按照表2.8，在бb=190MPa,do=19.8毫米时，所容许的钻头强度进给速率f=1.75mm/rc)由该机床进给装置的强度来确定该进给速度，由表2.9中所示，在该刀具进给装置的容许的轴向力是11760N（Z535钻孔机容许的轴向力是15696牛（参见《工艺设计手册》中的表格4.2-14）的情况下，该刀具进给速度是1.5mm/r。按照Z535钻机的使用说明书，选择f=0.64mm/rdo≤21mm时（参见《工艺设计手册》中的表格4.2-16)，并从《切削手册》中的表格2.19中可知，在此情况下，在加工过程中，所受到的轴向作用力为：在此情况下，所受到的轴向力Ff=6080N因此，Ff=6080N。按照Z535钻床的规格，所容许的最大轴向力为Fmax=15696N，因为Ff<Fmax，所以f=0.64mm/r能够使用。2)确定钻头的磨钝标准和磨钝的寿命根据《切削手册》中的表格2.12，在do<=19.8毫米的情况下，选择（0.6-0.9）毫米的钻头后刀表面的最大磨损率，使其使用时间为30分钟。3)根据《切削手册》表格2.30所示的公式确定切削速率：式（2-13）可知f=0.64mm/r时，do=19.8mm时，Vt=27m/min切削速度的修正系数由《切削手册》表2.31可知Ktv=1.0Kmv=1.0KTv=1.0Klv=0.85所以V=Vt×Ktv×KTv×Kmv×Klv=27×1.0×1.0×1.0×0.85=23m/min式（2-14）=370r/min按照Z535钻床的使用说明，可以考虑选用nc=375转/分的转速（参见《工艺设计手册》中的表格4.2-15）4)对机床扭矩和功率的检测根据《切削手册》表2.21，当f<=0.8mm/r，do<=21mm时Mc=73.57N.m,根据Z535钻床说明书,当nc=375r/min，Mm>Mc又根据《切削手册》表2.23，当бb=(170~213)MPado<=20mmf<=0.75mm/r≤20m/min时Pc=1.7KW根据Z535钻床说明书,Pc<PE所以有Mc<MmPc<PE故选择的切削用量可用。即f=0.64mm/rn=nc=375r/minvc=23m/min(3)计算基本工时式（2-15）L=l+y+Δ由《切削手册》表2.29查得y+Δ=10mm故=0.13min(三)粗铰Ф19.94mm的孔（1）加工条件工艺要求：孔径d为19.94毫米，孔深为30毫米，穿孔机床设备：Z535立式钻床刀具：高速钢铰刀选取直径do=19.94mm的高速钢铰刀，钻头的几何尺寸为：根据《切削手册》中的表格2.6ro=18°ao=10°kr=60°krε=30°β=15°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бb>170HBSdo=19.94mm时，f=(1.0~2.0)mm/r，因为在完成了粗铰之后，还有精铰，因此，应当选择最大的进给量，也就是f=2.0mm/r2)确定钻头的磨钝标准和磨钝的寿命根据《切削手册》中的表格2.12，在do≤20mm的情况下，将铰接刀后的刀口的最大磨钝度设定为（0.4-0.6)mm，使用时间T=60分钟。3)决定切削速度由《切削手册》表2.30中的公式式（2-16）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=1.0Kmv=1.0KTv=1.0Klv=0.85所以V=Vc×ktV×KTv×klv=7.7×1.0×1.0×1.0×0.85=6.55mm/min式（2-17）所以=105r/min按照Z535钻床的使用说明，可以考虑选用每分钟的转速为140转的转速（参见《工艺设计手册》中的表格4.2-15）4)对机床扭矩和功率的检测根据《切削手册》表2.21，当f<=2.0mm/r，do<=21mm时Mc=137.7N.m,根据Z535钻床说明书,当nc=140r/min，Mm>Mc又根据《切削手册》表2.23，当бb=(170~213)MPado<=20mmf<=2.0mm/rvc<=10m/min时Pc=1.7KW根据Z535钻床说明书,Pc<PE所以有Mc<MmPc<PE故选择的切削用量可用。即f=2.0mm/rn=nc=140r/minvc=6.55m/min(3)计算基本工时式（2-18）L=l+y+Δ由《切削手册》表2.29查得y+Δ=10mm故=0.14min(四)精铰Ф20mm的孔（1）加工条件工艺要求：孔径d为19.94毫米，孔深为30毫米，穿孔，IT7级机床设备：Z535垂直立式钻床刀具：高速钢铰刀选取直径为20mm的高速钢铰刀，钻头尺寸为：根据《切削手册》中的表格2.6ro=0ao=7°a1=18°（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бb>170HBSdo=20mm,加工精度要求为H7精度时，f=(1.0~2.0)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/r2)确定钻头的磨钝标准和磨钝的寿命根据《切削手册》中的表格2.12，在do<=20mm的情况下，将铰接刀后的刀口的最大磨钝度设定为（0.4-0.6)mm，使用时间T=60分钟。3)决定切削速度由《切削手册》表2.30中的公式式（2-19）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=1.0Kmv=1.0KTv=1.0Klv=0.85所以V=Vc×ktv×Kmv×KTv×Klv=9.64×1.0×1.0×0.85×1.0=8.2m/min式（2-20）所以=131r/min按照Z535钻床的使用说明，可以考虑选用每分钟的转速为140转的转速（参见《工艺设计手册》中的表格4.2-15）4)对机床扭矩和功率的检测按照《切削手册》中的表格2.21，在f<=1.6米和do<=21毫米的情况下，Mt=125.6N转矩的修正系数都是1.0，所以Mc=125.6N还参照《切削手册》中的表2.23当бb=(170~213)MPado≤20mmf≤1.5mm/rvc≤10m/min时Pc=1.5KW根据Z535钻床说明书,Pc<PE所以有Mc<MmPc<PE故选择的切削用量可用。即f=1.5mm/rn=nc=140r/minvc=8.2m/min(3)计算基本工时式（2-21）L=l+y+Δ由《切削手册》表2.29查得y+Δ=10mm故=0.19min2.5.4工序五：粗、精镗Ф50mm的孔直径为Φ48毫米的粗镗1)加工条件工艺条件：将孔径为44毫米的孔加工为48毫米，并将其贯穿机床设备：T616镗床刀具：一种硬质合金刀YG6切削刀具是具有20mm直径的YG6的硬质合金刀（2）切削用量确定切削深度apap==2mm确定进给速度f按照《切削手册》中的表1.5，在钻孔刀具的口径为20毫米、ap<=2毫米、孔径d<=50毫米、钻孔工具的延伸长度l<=100毫米的情况下，f=0.40-0.60mm/r选择T616型（《工艺设计手册》中的表格4.2-21）的进给参数f=0.58mm/r测定切割速率V按《切削手册》表1.27和表1.28式（2-22）其中：cv=158xv=0.15yv=0.40m=0.20T=60minKTv=1.0Kmv=1.0Ksv=0.8Ktv=1.0K=KT×Kmv×Ksv×Ktv=1.0×1.0×0.8×1.0=0.8所以=62.4m/min=414r/min再将T616型机器的旋转速度设为n=370转/分。粗镗孔直径为48mm的基础时间的测定选择镗刀的主倾斜角度xr=45度，那么l1=3.5mml2=4mml=12mml3=0又f=0.58mm/rn=370r/mini=1式（2-23）所以=0.09min(2)半精镗Ф50mm的孔1)加工条件工艺条件：将孔径为48毫米的孔，制成直径为50毫米的穿孔机床设备：T616镗床刀具：一种硬质合金刀YG6切削工具YG6的硬质合金刀切削工具，直径为20mm2）切削各运动参数确定切削厚度apap==1mm确定进给量f按照《切削手册》中的表1.5，在钻孔工具的口径为20毫米、ap<=2毫米、孔径d<=50毫米、钻孔工具的延伸长度l<=100毫米的情况下，f=0.40-0.60毫米/秒选用T616型（《工艺设计手册》中的表格4.2-21）的进给参数f=0.41mm/r测定切割速率V按《切削手册》表1.27和表1.28式（2-24）其中：cv=158xv=0.15yv=0.40m=0.20T=60minKTv=1.0Kmv=1.0Ksv=0.8Ktv=1.0K=KTv×Kmv×Ksv×Ktv=1.0×1.0×0.8×1.0=0.8所以=78.9m/min=503r/min转速参考T616机床数据选n=370r/min确定Ф50mm孔的半精镗基本时间镗刀的主偏角=45°则l1=3.5mml2=4mml=12mml3=0又f=0.58mm/rn=370r/mini=1式（2-25）=0.13min2.5.5工序六：铣断加工条件工件参数：72毫米长度，12毫米深度需要：对两个零件进行铣削刀具：根据《工艺设计手册》中的表格3.1-27，以及《金属切削手册》第3版中的表格6-7，可以选择高速钢细齿的圆锯刀片。B=4mmdo=160mmZ=50d=32mmro=10°ao=16°切削用量决定每齿进给量fz查《切削手册》表3.4可得fz=(0.03~0.02)x(1+40%)=(0.042~0.028)mm/z因为选取的是对称铣取f=0.028mm/z后刀表面的最大磨损和使用寿命《切削手册》中参考表格3.7，后刀表面磨耗最大为（0.15-0.20)mm《切削手册》参见3.8可知使用年限为150分钟计算切割速率根据《切削手册》中的表格3.27所列的计算方法式（2-26）可得vc=76.7m/min=153r/min选择XA6132机床的主轴速度为n=150转/分钟因此，真实切割速率为75.36米/分钟。机床的进给速率为：fmz=0.026×50×150=195毫米/min再以XA6132铣床的参数为依据，将工作台进给量设定为190mm/z。fz==0.025mm/z校验机床功率由《切削手册》表3.28中的计算公式可知：pc=式（2-27）Fc=式（2-28）式中CF=30xF=1.0yF=0.65uF=0.83wF=0qF=0.83所以计算得Fc=163.5NPc==4.8kwXA6132铣床主动电机的功率为7.5KW，故所选的切削用量可以采用最终确定vf=190mm/minn=150r/minv=75.36m/min计算基本工时式（2-29）公式中：L=l+y+Δ；根据《切削手册》表3.26，可得l+Δ=0所以L=l+y+Δ=22mm故=22/190=0.12min2.5.6工序七：钻锥孔Ф8mm的一半Ф4mm（1）加工条件工艺需求：孔径do为4毫米，孔深为32毫米，通孔机床设备：Z525立式钻床刀具：高速钢麻花钻选取钻头直径为4毫米（从《切削手册》中的表格2.7中可以看出，该钻头的几何尺寸为根据《切削手册》中的表格2.1和表格2.2，该铸铁的强度头部的尺寸为：β=30oαo=16o2Φ=118o2Φ1=70o（2）切削用量1)决定进给量fa)按照《切削手册》中的表2.7中所述的，在所述铸铁的强度下，确定所述进给率。бb≤200HBSdo=4mm时，f=0.18~0.22mm/r由于L/d=32/4=8>3,故取修正系数K=0.8所以f=(0.18~0.22)x0.8=(0.144~0.176)mm/rb)在бb=190Mpa、do<=4.3mm,钻头强度允许的进给量f=0.5mm/rc)按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9,当бb≤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》的情况下，由钻床轴向力为0.5毫米/r时，在бb≤210MPa、do≤10.2mm的时候，由表的2.9中，由刀具的力量为8330N(Z525钻孔机所容许的轴向力为830N时，由刀具进给装置容许的进给速度为1.63毫米/r。按照Z525型钻机的使用说明书，选择f=0.17mm/r（参见《工艺设计手册》中的表格4.2-16)，并从《切削手册》中的表格2.19中可知，在此情况下，在加工过程中，所受到的轴向作用力为：f<=0.17毫米/转do<=12毫米。轴向力的修正系数为1.0，故Ff=1230N在Z525钻床的规格中，所容许的最大轴向力为Fmax=8330N，因为Ff<Fmax所以f=0.17mm/r能够使用。2)确定钻头的磨钝标准和磨钝的寿命根据《切削手册》中的表格2.12，在do<=6毫米的情况下，选择（0.5-0.8）毫米的钻头后刀表面的最大磨钝量，使其使用时间为20分钟。3)确定切削速率根据《切削手册》中的表格2.15，在f=0.20mm/r、do=4毫米、Vt=20米/分钟的情况下，根据《切削手册》中的表格2.31，可以得到切割速率的修正系数Ktv=1.0Kmv=1.0KTv=1.0Klv=0.85所以V=Vt×Ktv×Kmv×KTv×Klv=20×1.0×1.0×1.0×0.85=17m/min式（2-30）所以=1354r/min按照Z525钻床的使用说明，可以考虑选用的转速为1360转/分（参见《工艺设计手册》中的表格4.2-15）4)对机床扭矩和功率的检测按照《切削手册》中的表格2.21，在f≤0.17毫米/转,do≤11.1毫米的情况下，Mc=6.18N.m,根据Z525钻床说明书,当nc=1360r/min时，Mm>Mc又根据《切削手册》表2.23，当бb=(170~213)MPado≤10mmf≤0.53mm/rvc≤17.4m/min时Pc=0.8KW根据Z525钻床说明书,Pc<PE所以有Mc<MmPc<PE故选择的切削用量可用。即f=0.17mm/rn=nc=1360r/minvc=17m/min(3)计算基本工时式（2-31）L=l+y+Δ由《切削手册》表2.29查得y+Δ=2.5mm故=0.15min2.5.7工序八：钻Ф5mm的孔，攻螺纹M6（1）加工条件技术需求:孔径do为5毫米，孔深为6毫米，通孔机床设备:Z525立式钻床刀具：高速钢麻花钻选取高速钢制麻花钻头的直径为5毫米根据《切削手册》中的表格2.1和表格2.2，该铸铁的强度头的尺寸为：β=30°=16°2Φ=118°2Φ1=70°（2）切削用量1)决定进给量fa)按照《切削手册》中的表2.7中所述的，在所述铸铁的强度下，确定所述进给率。бb≤200HBSdo=5mm时，f=0.27~0.33mm/r由于L/d=6/5=1.2<3,故取修正系数K=1所以f=(0.27~0.33)x1=(0.27~0.33)mm/rb)在бb=190Mpa、do≤5.4mm,钻头强度允许的进给量f=0.6mm/rc)按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9,当бb≤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》的情况下，由钻床轴向力为0.5毫米/r时，在бb≤210MPa、do≤10.2mm的时候，由表的2.9中，由刀具的力量为8330N(Z525钻孔机所容许的轴向力为8330N时，由刀具进给装置容许的进给速度为1.63毫米/r。按照Z525型钻机的使用说明书，选择f=0.28mm/r（参见《工艺设计手册》中的表格4.2-16)，并从《切削手册》中的表格2.19中可知，在此情况下，在加工过程中，所受到的轴向作用力为：f≤0.33毫米/转do≤12毫米。轴向力的修正系数为1.0，故Ff=2110N在Z525钻床的规格中，所容许的最大轴向力为Fmax=8330N，因为Ff<Fmax所以f=0.28mm/r能够使用。2)确定钻头的磨钝标准和磨钝的寿命根据《切削手册》中的表格2.12，在do<=6毫米的情况下，选择（0.5-0.8）毫米的钻头后刀表面的最大磨钝量，使其使用时间为20分钟。3)确定切削速率根据《切削手册》中的表格2.15，在f=0.30mm/r、do=5毫米、Vt=16米/分钟的情况下，根据《切削手册》中的表格2.31，可以得到切割速率的修正系数Ktv=1.0Kmv=1.0KTv=1.0Klv=0.85所以V=Vt×Ktv×Kmv×KTv×Klv=16×1.0×1.0×1.0×0.85=13.6m/min式（2-32）所以=866r/min按照Z525钻床的使用说明，可以考虑选用的转速为960转/分（参见《工艺设计手册》中的表格4.2-15）4)对机床扭矩和功率的检测按照《切削手册》中的表格2.21，在f≤0.33毫米/转,do≤11.1毫米的情况下，Mc=10.49N.m,根据Z525钻床说明书,当nc=960r/min时，Mm>Mc又根据《切削手册》表2.23，当бb=(170~213)MPado≤10mmf≤0.53mm/rvc≤15.1m/min时Pc=1.0KW根据Z525钻床说明书,Pc<PE所以有Mc<MmPc<PE故选择的切削用量可用。即f=0.28mm/rn=nc=960r/minvc=13.6m/min(3)计算基本工时式（2-33）L=l+y+Δ由《切削手册》表2.29查得y+Δ=2.5mm故=0.03min（2）攻M6的螺纹由《工艺设计手册》表6.2-14可知式（2-34）其中：=(1~3)p=(2~3)p在这个式中，no是以r/min表示的丝锥或工件回路的旋转速度。i是所用丝锥的个数。n是以r/min表示的丝锥或工件的旋转速度。d表示的是较大的螺旋直径。f是指在每个旋转时，工件的进给量与工件的螺纹相等的螺距p。由上述条件及相关资料有；f=p=1mm/rd=6mmn=680r/minn0=680r/mini=1所以切削速度式（2-35）所以=10.7m/min基本工时=0.03min2.5.8工序九：铣缺口（1）加工条件工件大小：25毫米的长，10毫米的宽加工设备：XA5032立铣刀具：W18Cr4V硬质合金端铣刀具(2)切削用量a)由于切削需要的量很少，所以可以选用ap=6mm的切削深度，这样就能一次切削就能达到要求的大小。b)每齿的进给速率：根据《切削手册》中的表格3.30，可以得出，该机床所做的工作为7.5kW，参考《切削手册》中的表格3.5，可以得出f=0.14-0.24mm/z，因为是对称铣削，所以可以选择一个更低的数值，即f=0.14mm/z。c)检视刀具表面的最大磨耗和使用年限参照《切削手册》中的表3.7，后刀表面的最大磨耗是（1.0-1.5)mm参考《切削手册》中的表格3.8，使用年限为180分钟d)根据《切削手册》中的表格3.27所示的公式来计算切削速率式（2-36）也可以由表3.16查得=77m/min=245r/min=385m/min各修正系数为：Kmv=Kmn=Kmvf=1.0Ksv=Ksn=Ksvf=0.8故Vc=Vc×Kmv×Ksv=77x1.0x0.8=61.6m/minn=nt×Kmn×Ksn=245x1.0x0.8=196r/minvf=vft×Kmv×fKsvf=385x1.0x0.8=308mm/min又根据XA5032铣床参数，选n=235r/min=375mm/s，则实际的切削速度为：式（2-37）所以=73.8m/min,实际进给量为：式（2-38）所以=0.16mm/ze)校验机床功率查《切削手册》表3.24，当бb=(174~207)MPaae≤70mmap≤6mmdo=100mmZ=10vfc<=385mm/min近似为Pcc=4.6KW按照XA5032型立铣技术规范（《切削手册》中的表格3.30)，所用的机床主轴的容许动力为：Pcm=7.5×0.75=5.63kW故Pcc<Pcm因此选择的切削用量可以采用即ap=6mmvf=375mm/minn=235r/minvc=73.8m/minfz=0.14mm/zf)计算基本工时在公式中：L=l+y+Δ。由《切削手册》中的3.26可知，l+Δ=0毫米，所以L=l+y+Δ=25mm故=25/375=0.07min 第3章绘制零件图和编制工艺文件3.1绘制零件图图3-1零件图3.2编制工艺文件3.2.1机械加工工艺过程的组成工艺加工是指通过改变产品的形状，大小，相对位置，以及产品的属性而将产品转化为产品或半产品的过程[11]。其制造工序可分为：铸造，锻造，焊接，机加工，和其他流程。通过对毛坯进行机械处理，将毛坯的形状、尺寸及表面品质等因素转化为工件的过程。工件的切削加工是一系列的工序，每一道工序都可以划分为几个步骤，分别是安装、工位、工步和走刀。3.2.2工序的合理组合在决定工序数目时，可以根据两个主要的原理来决定。工序分散原理工序多、流程长、各工序所含的处理内容较小、偏激时各工序仅有一个工步；所采用的加工装置较为简便，便于调节和把握，便于选择合适的切割参数，缩短基础加工时间；装置规模大，加工范围广。工艺集中原则对工件的各表面进行的加工，可以在很短的时间里就可以进行。因此，在使用效率很高的机器时，可以大大地降低产品的制造成本。降低了工作区域，降低了作业人员，降低了工件装夹具的次数，缩短了辅助工作的时间，更容易确保了被加工面之间的定位精度；设备和工具投资大，调试和维护复杂，且设备和工具的准备工作繁重[5]。第4章夹具设计在此基础上，提出了一种特殊的装夹方法，以达到提高工作效率、确保工作品质、减轻工作人员的工作强度的目的。在进行了研究之后，我们确定了要进行第Ⅵ道工艺——铣断双体，这个夹具将会在XA6132的卧式铣床中使用，使用的是一种高速钢细齿圆锯片铣刀，来对这个零件进行加工[15]。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Ф20mm的孔有一定的公差要求，因此，在本道工序中主要考虑加工面与Ф20mm孔之间的要求，其次是在确保工艺品质的前提下，对工人的劳动效率进行了研究。4.2夹具体设计4.2.1定位基准的选择图4.1定位原理图被铣开Ф50mm的中心线与Ф20mm孔的中心线之间的公差等级要求较高，且Ф50mm孔的中心线是铣开的设计基准。为了尽可能减小定位误差，定位标准选Ф20mm孔，采用一根圆柱销和一根菱形销进行定位，去除了三个自由度，为了满足需求，在底部用夹具对特定的位置去除三个自由度。现在可一次进行四个双体的加工用来提高工作效率，同时，也为方便装夹；使用多点联动式夹持装置，使用简便。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齿数Z=50又由《切削手册》表3.28中的公式：式（4-1）其中：所以F=63.5N水平分力：垂直分力；又在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数其中K1表示基础安全系数1.5K2是处理性能系数1.2K3是刀具钝化系数1.2K4是切割特征系数1.2所以F′=KFH=69.9×1.5×1.2×1.2×1.2=181.2N若要抵抗横向作用力，则其真实夹紧力为N（f1+f2）=K又查得f1和f2为1.6则式（4-2）所以另外，所选的螺旋夹紧装置（从《机床夹具设计》第3版中的表格1-2-20,1-2-21,1-2-22,1-2-23中可以找到：则可以提供的夹紧力为：式（4-3）所以=3140N根据《机床夹具设计》第3版中的