资源描述
I 摘摘 要要 在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的 状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配 等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序 需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削 速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工 序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。 关键词 工序 工艺 定位方案 全套设计 CAD 图纸，联系 QQ153893706 II Abstract Enable producing the target in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always ) take place direct course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment , assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process , auxiliary time and service time of place of working finally. Keywords The process worker one orient the scheme III 目 录 摘摘 要要. AbstractAbstract. 第 1 1 章 绪论.1 1.11.1 选题的意义选题的意义1 1.21.2 夹具的发展方向夹具的发展方向1 1.31.3 本章小结本章小结3 第 2 2 章 拨叉的加工工艺规程设计.4 2.12.1 零件的分析零件的分析.4 2.1.1 零件的作用4 2.1.2 零件的工艺分析4 2.22.2 确定生产类型确定生产类型.5 2.32.3 确定毛坯确定毛坯.5 2.3.1 确定毛坯种类5 2.3.2 确定铸件加工余量及形状5 2.3.3 绘制铸件零件图6 2.42.4 工艺规程设计工艺规程设计.7 2.4.1 选择定位基准7 2.4.2 制定工艺路线8 2.4.3 选择加工设备和工艺设备10 2.4.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定10 2.52.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时.11 工序 10：粗铣 25H7 的两端面.11 工序 20：钻、扩、铰 25H7 通孔.12 工序 30：粗镗下端 60H12 孔.16 工序 40：半精镗下端 60H12 孔.16 工序 50：粗铣 a、b 面17 工序 60：钻 20.50 孔.19 工序 70：攻 M221.5 螺纹21 IV 工序 80：粗铣 16H11 槽.21 工序 90：精铣 16H11 槽.22 工序 100：铣断 60H12 孔.23 工序 110：粗铣 60H12 孔两端面.24 工序 120：精铣 60H12 孔两端面.25 2.62.6 本章小结本章小结.26 第 3 3 章 专用夹具设计.27 3.13.1 镗孔夹具设计镗孔夹具设计.27 3.1.1 问题的提出27 3.1.2 夹具的设计27 3.23.2 钻孔夹具设计钻孔夹具设计.30 3.2.1 问题的提出30 3.2.2 夹具的设计30 3.33.3 本章小结本章小结.32 结论.34 致谢.35 参考文献.36 附录 1 137 附录 2 249 1 第 1 章 绪论 1.1 选题的意义 当人们谈起制造行业中的发展时，很少谈到工件夹具，但是在零件生产的 基本领域，正吹着改革之风。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 高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，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，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选 择。夹具的设计，制造和生产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。 如今，制造商们需要供应商提供一步到位服务，他们要求世界范围内的当 地供应商能够支持全球化生产。他们坚持与供应商保持并行生产过程开发。他 们努力寻求各种以及所有可以降低其产品生产时间的对策。那些制作夹具的人， 必须采用与制作价值好几百万美元的加工中心的人们所采用的相同的规则，如 今他们正在迎接这种挑战。 1.2 夹具的发展方向 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，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通 用、经济方向发展。 一、高精 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 2 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。 二、高效 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。 三、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，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。 四、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 3 济实用才有推广应用的价值。 1.3 本章小结 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。 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。 4 第 2 章 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 车床拨叉，拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控 制滑套与旋转齿轮的接合。滑块上面有凸块，滑块的凸块插入齿轮的凹位，把 滑套和齿轮固连字一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴。摆动拨叉又可以 控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换挡的目的，分析这种动力联接方式 可知车换挡时要减速，这样可以较少滑套与齿轮的冲击，延长零件的使用寿命。 2.1.2 零件的工艺分析 零件的材料为 HT200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压，但灰铸 铁的铸造性能和切削加工性能优良。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： CA6140 车床拨叉的工艺分析 CA6140 车床拨叉共有以下几处加工表面，其间有一定位置要求。分述如 下： 1. 以25 孔为中心的加工表面。 该组加工表面包括：25H7 的通孔，以及42 的圆柱两端面，其中主要 加工表面为25H7 通孔。 2. 以 60 孔为中心的加工表面 该组加工表面包括：60H12 的孔，以及60H12 的两个端面。 主要是60H12 的孔。 3. 铣 16H11 的槽 该组加工表面包括：此槽的端面，16H11 的槽的底面，16H11 的槽两侧 面。 5 4. 以 M221.5 螺纹孔为中心的加工表面。 该组加工表面包括：M221.5 的螺纹孔，长 32mm 的端面。 主要加工表面为 M221.5 螺纹孔。 这几组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是： （1）60 孔端面与25H7 孔垂直度公差为 0.1mm。 （2）16H11mm 的槽与25H7 的孔垂直度公差为 0.08mm。 由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基 准加工另外一组。可以先加工25H7 通孔，然后以此作为基准采用专用夹具 进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能 达到的位置精度，并且此零件没有复杂的加工表面，所以根据上述技术要求采 用常规的加工工艺均可保证。 2.2 确定生产类型 已知此拨叉零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排为：加 工过程划分阶段；工序应当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用夹 具。 2.3 确定毛坯 2.3.1 确定毛坯种类 零件材料为 HT200。灰铸铁属于脆性材料，故不能锻压和冲压，但灰铸铁 的铸造性能和切削加工性能优良。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大， 零件结构不是太复杂，生产类型为大批量生产，故选择金属型铸造毛坯。 2.3.2 确定铸件加工余量及形状 6 毛坯尺寸如下： 1. 外圆表面（42） 考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙 度要求，因此直接铸造而成。 2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60 端面） 查表 3.126。取25，60 端面长度余量均为 2.5（均为双边加工。1 3. 内孔（60 已铸成50 的孔） 查表 2.22.5，为了节省材料，取60 孔已铸成孔长度余量为 5mm，即 铸成孔半径为 50mm。1 4. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸出槽端面至中心线 47mm 的距离，余量为 3mm。 5. 螺纹孔顶面加工余量 铸出螺纹孔顶面至25 孔轴线且垂直轴线方向 40mm 的距离，余量为 4 mm。 6. 其他尺寸直接铸造得到 2.3.3 绘制铸件零件图 图 2.1 零件毛坯图 7 2.4 工艺规程设计 2.4.1 选择定位基准 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以 使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百 出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择 对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表 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。 根据这个基准选择原则，现选取25 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准， 利用一组共两块 V 形块支承这两个42 与底面作主要定位面，限制 5 个自由 度，再以压板限制最后 1 个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。其余以零 件的下端孔为主要的定位粗基准。 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，以加工后的25 通孔为主要的定位精基准，以25 通孔 端面为辅助的定位精基准。 2.4.2 制定工艺路线 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所 能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以 专用夹具,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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 工艺路线方案一 8 工序 10 粗、钻、扩、铰、精铰25、60 孔。 工序 20 粗、精铣60、25 孔下端面。 工序 30 粗、精铣25 孔上端面。 工序 40 粗、精铣60 孔上端面。 工序 50 铣螺纹孔端面。 工序 60 钻20.5 孔（装配时钻铰锥孔）。 工序 70 攻 M221.5 螺纹。 工序 80 粗铣、精铣槽所在的端面。 工序 90 粗铣、精铣 16H11 的槽。 工序 100 切断。 工艺路线方案二 工序 10 粗铣25H7 两端面，保证尺寸 80。 工序 20 钻、扩、铰25H7 通孔。 工序 30 粗镗60H12 孔。 工序 40 半精镗60H12 孔，粗糙度达到 3.2。 工序 50 粗铣 a、b 面。a 面到25H7 孔中心距为 440-0.3，b 面到25H7 的中 心距为 36 。 工序 60 钻20.5 垂直于25H7 通孔。 工序 70 攻 M221.5 螺纹。 工序 80 粗铣 16H11 槽。 工序 90 精铣 16H11 槽。 工序 100 切断60H12 孔. 工序 110 粗铣60H12 孔两端面，保证尺寸 13。 工序 120 精铣60H12 孔两端面，保证尺寸 12d11。 工艺方案的比较与分析： 以上两个加工工艺方案进行比较，方案一的加工工序比较集中，工序较少，但 装换刀具的辅助时间较长，而且同时钻两个孔，还要保证加工精度，对机床设 备要求较高，不适合大批量生产。方案二的加工工序比较分散，适合流水线生 9 产，而且很多工序不用装换刀具和重新对刀，极大的缩短辅助工时。而且加工 完前次的又可成为下次加工的基准，加工精度容易保证，综合以上两个方案的 优缺点，而且又是大批量生产，考虑到工作效率及经济效益等原因，所以选择 方案二比较合适。 2.4.3 选择加工设备和工艺设备 机床的选择 工序 10、50、80、90、100、110、120 用 X62 型卧式铣床 工序 20、60、70 采用 Z535 立式钻床 工序 30、40 采用 T68 卧式镗床 选择夹具 该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。 选择刀具 在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀或高速钢铣刀即可保证加工质 量。在铰孔，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。257H 2.4.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个 加工工序的加工余量如下： 据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工 序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圆表面（42） 考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙 度要求，因此直接铸造而成。 2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60 端面） 10 取25、60 端面长度余量均为 2.5（均为双边加工）。1 铣削加工余量为： 粗铣 2.5mm， 保证尺寸 80mm 3. 内孔（60 已铸成50 的孔） 查表 2.22.5，为了节省材料，取60 孔已铸成孔长度余量为 5，铸成 孔半径为 50mm。1 工序尺寸加工余量： 粗镗50mm 孔至59mm 余量为 1mm 半精镗至60H12mm 工序尺寸加工余量： 同上25 钻孔至22 余量为 3mm 扩孔至24.7mm 余量为 0.03mm 铰孔至25H7mm 4.槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸出槽端面至中心线 47mm 的距离，余量为 3mm。 工序尺寸加工余量： 粗铣端面 3mm 保证槽端面，即 a 面至中心线尺寸 440-0.3 mm 5.螺纹孔顶面加工余量 铸出螺纹孔顶面至25 孔轴线且垂直轴线方向 40mm 的距离，余量为 4 mm。 工序尺寸加工余量： 粗铣顶面 4 mm 保证顶面即 b 面到中心线尺寸 36mm 6. 其他尺寸直接铸造得到。 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最 大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 2.5 确定切削用量及基本工时 工序 1010 粗铣 25H725H7 两端面 机床：X62 型卧式铣床 11 刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为 80)，材料：， ，齿15YT100Dmm 数，为粗齿铣刀。14Z 因其单边余量：Z=2.5mm 所以铣削深度： p a2.5 p amm 每齿进给量：查表 2.1-85，取铣削速度：查表 2.1- f a0.2/ f amm ZV 85，取。 【3】 20/ minVm 机床主轴转速：n ， 10001000 20 63.69 / min 3.14 100 V nr d 按照表 3.1-74 100 / minnr 实际铣削速度 ： v 3.14 100 100 0.523/ 10001000 60 dn vm s 进给量： f V0.2 14 100/604.67/ ff Va Znmm s 工作台每分进给量： m f4.67/280.2/ min mf fVmm smm ：根据表 2.1-85, amma60 切削工时 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知， l42lmm 刀具切入长度： 1 l 22 1 0.5()(1 3)lDDa 22 0.5(10010060 )(1 3)12mm 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 1j t 12 1 42 122 0.199min 280.2 j m lll t f 工步辅助时间为：1.23min 工序 2020 钻 25H725H7 通孔 工件材料为 HT200 铁，硬度 200HBS。孔的直径为 25mm，公差为 H7， 表面粗糙度。加工机床为 Z535 立式钻床。钻头为 22mm 标准高速1.6 a Rm 12 钢麻花钻。 1.钻 22mm 孔 确定钻削用量 （1）决定进给量 根据表 3.4-1 可查出 f=0.470.57mm/r,由于孔深和孔径之 l/d=85/25=3.86。 ，故mm/r. 1 0.9 f k (0.47 0.57) 0.90.42 0.51f 查 Z535 型立式钻床说明书，取。0.43/fmm r 根据表 3.4-3，钻头强度所允许的进给量 。机床进给机构 1.75/fmm r 允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表 3.4-4，允许的 max 15690FN 进给量。 1.8/fmm r 由于选择的进给量远远小于，故所选可用f ff及f （2）确定切削速度 V、轴向力 F、转矩 T 以及切削功率，用不同刀具 m P 材料进行钻、扩、铰孔的 V、F、T、均可按表 3.4-8 及表 3.4-10 进行计算。 m p 根据所给条件，可直接在表 3.4-15 中用插入法计算得： ，F=4732N17/ minvm T=51.69，=1.25kw.N m m P 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对结果进行修正。由 表 3.4-9 知，切削速度的修正系数，故0.88,0.75 Mvlv kk 17/ min 0.88 0.7511.22/ minvmm 0 10001000 11.22 / min162 / min 22 v nrr d 查 Z535 型机床说明书，取。实际切削速度 为195 / minnrv 13 。 0 22 195 / min13.5/ min 10001000 d n vmm 实 由表 3.4-11，切削力及转矩的修正系数,故1.06 MFMM KK 47321.065016FNN 51.69 .1.0654.8 .TN mN m （3）校验机床功率 切削功率(/ ) mmMM PPvv K 实 =1.25(13.5/17) 1.061.05kWkW 机床有效功率为 （由 Z535 型机床 4.50.813.65 EE PPkWkW E P及 说明书查出） 由于，故选择的钻削用量可用，即 Em PP 0 22,0.43/ ,195 / min,13.5/ mindmm fmm r nrvm 相应地 5016,54.8 . ,1.05 M FN TN m PkW 2.扩孔 扩孔钻 选用标准高速钢扩孔钻。24.7mm 确定扩孔切削用量 一 确定进给量 f 根据表 3.4-5，取。(0.7 0.8) 0.7/0.49 0.56/fmm rmm r 根据机床 Z535 型说明书，取。0.57/fmm r 14 确定切削速度vn及 根据表 3.4-34.取。25/ minvm 由于切削速度与上表不同，切削速度尚需乘以修正系数 0.88,1.02 p Mva v kk 故 25/ min 0.88 1.0222.44/ minvmm 0 10001000 22.44 / min289 / min 24.7 v nrr d 根据 Z535 机床说明书，取 n=275r/min。实际扩孔速度 0 24.7 275 / min21.3/ min 10001000 d n vmm 3 铰孔 铰刀 选用标准高速钢铰刀。25mm 确定铰孔切削用量 一确定进给量 根据表 3.4-6 查出，按该表f1.3 2.6fmm 注 4，进给量取小值。 按 Z535 机床说明书取。1.6/fmm r 二 切削速度 根据表 3.4-40 查出取vn及8.2/ minvm 切削速度修正系数由表 3.4-9 查出 故0.88,0.99 p Mva v kk 0 8.2/ min 0.88 0.997.14/ min 10001000 7.14 / min91 / min 25 vmm v nrr d 根据 Z535 机床说明书，取 n=100r/min,实际铰孔速度 15 0 25 100 / min7.85/ min 10001000 d n vmm 4 各工序实际切削用量 根据以上计算，实际切削用量如下： 钻孔： 0 22,0.43/ ,195 / min,13.5/ mindmm fmm r nrvm 扩孔： 0 24.7,0.57/ ,275 / min,21.3/ mindmm fmm r nrvm 铰孔： 0 25,1.6/ ,100 / min,7.85/ mindmm fmm r nrvm 5 基本工时计算 钻孔： 12 80 105 min1.132min 0.43 195 m lll t fn 扩孔： 12 80 105 min0.606min 0.57 275 m lll t fn 铰孔： 12 80 105 min0.593min 1.6 100 m lll t fn 工序 30 粗镗下端 60H12 孔 机床：卧式镗床 T68 刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：5YT 切削深度：，毛坯孔径。 p a4.5 p amm 0 50dmm 进给量：查表 2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为fmm200 =4.5mm。因此确定进给量。 p a0.2/fmm r 切削速度：查表 2.4-9 取 【3】 V2.4/144/minVm sm 机床主轴转速：n ， 10001000 144 917.19 / min 3.14 50 V nr d 查表 3.1-41 取1000 /minnr 实际切削速度 ：v3.14 50 1000 2.62/ 10001000 60 dn vm s 16 工作台每分钟进给量： m f0.2 1000200/min m ffnmm 被切削层长度 ：l17lmm 17 刀具切入长度： 1 l 1 4.5 (2 3)29.79 30 p r a lmm tgktg 刀具切出长度： 取 2 lmml53 2 mml5 2 行程次数 ：i1i 机动时间： 1j t 12 1 179.795 0.159min 200 j m lll t f 工步辅助时间为：2.61min 工序 40 半精镗下端 60H12 孔 机床：卧式镗床68T 刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：5YT 切削深度： p a0.5 p amm 进给量：根据表 2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=fmm200 p a 。因此确定进给量0.5mm0.15/fmm r 切削速度：参照表 2.4-9，取 【3】 V3.18/190.8/minVm sm 机床主轴转速：n ，取 0 10001000 190.8 1029.9 /min 3.14 59 V nr d 1000 /minnr 工作台每分钟进给量： m f0.15 1000150/min m ffnmm 被切削层长度 ：l12lmm 刀具切入长度： 1 l 1 0.5 (2 3)22.87 30 p r a lmm tgktg 刀具切出长度： 取 2 lmml53 2 mml4 2 行程次数 ：i1i 机动时间： 1j t 12 1 122.874 0.126min 150 j m lll t f 所以该工序总机动工时0.11 0.1260.236min j t 18 工步辅助时间为：1.86min 工序 50 粗铣 a、b 面 机床：X62 刀具：高速钢圆柱铣刀 齿数mmd100 0 14Z 粗铣 a 面 铣削深度:32 pp aamm 每齿进给量：根据表 2.1-85，取 f a0.20/ f amm Z 铣削速度：参照表 2.1-85，取V29/ minVm 机床主轴转速：，取n 0 10001000 29 92.35 / min 3.14 100 V nr d 100 / minnr 实际铣削速度： V 0 3.14 100 100 0.52/ 10001000 60 d n Vm s 进给量： f V0.20 14 100/604.67/ ff Va Znmm s 实际切削速度 ，：v 3.14 100 100 0.52/ 10001000 60 dn vm s 工作台每分进给量： m f4.67/280.2/ min mf fVmm smm ：根据表 2.1-85, amma60 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知l90lmm 刀具切入长度： 1 lmmaDDl12) 31 (5 . 0 22 1 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 1j t 12 1 90 122 0.371min 280.2 j m lll t f 工步辅助时间为：2.03min【1】 粗铣 b 面 同样的铣削深度mmap4 每齿进给量：根据表 2.1-85， 【1】取 f a0.20/ f amm Z 19 铣削速度：参照表 2.1-85， 【1】取 V15/ minVm 机床主轴转速：，n 0 10001000 15 47.8 / min 3.14 100 V nr d 取100 / minnr 实际铣削速度： V 0 3.14 100 100 0.52/ 10001000 60 d n Vm s 进给量： f V0.15 14 100/603.5/ ff Va Znmm s 工作台每分进给量： m f3.5/210/ min mf fVmm smm ：根据表 2.1-85, amma60 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知l32lmm 刀具切入长度： 1 lmmaDDl12) 31 (5 . 0 22 1 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 1j t 12 1 32 122 0.164min 280.2 j m lll t f 工步辅助时间为：1.52min【1】 工序 60 钻 20.50 孔 机床：Z535 立式钻床 刀具：20.50 直柄短麻花钻 确定钻削用量 决定进给量 根据表 3.4-1 可查出 f=0.470.57mm/r,由于孔深和孔径之 l/d=85/25=3.86。 ，故mm/r. 1 0.9 f k (0.47 0.57) 0.90.42 0.51f 查 Z535 型立式钻床说明书，取 。0.43/fmm r 20 根据表 3.4-3，钻头强度所允许的进给量 。机床进给机构 1.75/fmm r 允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表 3.4-4，允许的 max 15690FN 进给量。 1.8/fmm r 由于选择的进给量远远小于，故所选可用f ff及f 确定切削速度 V、轴向力 F、转矩 T 以及切削功率，用不同刀具材料 m P 进行钻、扩、铰孔的 V、F、T、均可按表 3.4-8 及表 3.4-10 进行计算。根 m p 据所给条件，可直接在表 3.4-15 中用插入法计算得： ，F=4732N17/ minvm T=51.69，=1.25kw.N m m P 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对结果进行修正。由 表 3.4-9 知，切削速度的修正系数，故0.88,0.75 Mvlv kk 17/ min 0.88 0.7511.22/ minvmm 0 10001000 11.22 / min174.3 / min 20.5 v nrr d 查 Z535 型机床说明书，取。实际切削速度 为195 / minnrv 。 0 20.5 195 / min12.5/ min 10001000 d n vmm 实 由表 3.4-11，切削力及转矩的修正系数,故1.06 MFMM KK 47321.065016FNN 51.69 .1.0654.8 .TN mN m （3）校验机床功率 切削功率(/ ) mmMM PPvv K 实 21 =1.25(12.5/17) 1.060.974kWkW 机床有效功率为 （由 Z535 型机床 4.50.813.65 EE PPkWkW E P及 说明书查出） 由于，故选择的钻削用量可用，即 Em PP 0 20.5,0.43/ ,195 / min,12.5/ mindmm fmm r nrvm 相应地 5016,54.8 . ,1.05 M FN TN m PkW 钻孔： 0 20.5,0.43/ ,195 / min,12.5/ mindmm fmm r nrvm 钻孔： 12 24 105 min0.465min 0.43 195 m lll t fn 工步辅助时间为：1.58min 工序 70 攻 M221.5 螺纹 机床：Z535 立式钻床 刀具：细柄机用丝锥（）22 1.5M 进给量：由于其螺距,因此进给量fmmp5 . 1rmmf/5 . 1 切削速度：参照表 2.4-105，取 【1】 Vmin/88 . 8 /148 . 0 msmV 机床主轴转速：，取n 0 10001000 8.88 128.55 /min 3.14 22 V nr d 130 /minnr 丝锥回转转速：取 0 n130 /min n nr 实际切削速度： V 0 3.14 22 130 0.15/ 10001000 60 d n Vm s 22 被切削层长度 ：l32lmm 刀具切入长度： 1 l 1 4.5lmm 刀具切出长度： 2 l0 2 l 走刀次数为 1 机动时间： j t 1212 0 324.5324.5 0.37min 1.5 1301.5 130 j llllll t fnfn 工步辅助时间为：1.33min 工序 80 粗铣 16H11 槽 机床：X62 型卧式铣床 刀具：高速钢三面刃铣刀 切削深度： p a7 p amm 根据表 2.1-89 有： 刀具的直径 D=80mm，刀具的齿数 Z=10，刀具的宽度 L=14mm。 查表 2.1-89 得： 进给量,根据表 2.1-89 查得切削速度， 【3】 0.20/ f amm z28/ minVm 机床主轴转速：n ， 10001000 28 111.46 / min 3.14 80 V nr d 取95 /minnr 实际切削速度 ：v 3.14 80 95 0.4/ 10001000 60 Dn vm s 进给量： f V0.2 12 95/603.8/ ff Va Znmm s 机床工作台每分进给量： m f 3.8/228/ min mf fVmm smm 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 l90lmm 刀具切入长度： 1 l 1 0.5(1 2)lD 23 =42mm 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 1j t 12 1 90422 0.587min 228 j m lll t f 工步辅助时间为：1.92min 工序 90 半精铣 16H11 的槽 机床：X62 型卧式铣床 刀具：高速钢三面刃铣刀 刀具直径 D=80，齿数 Z=10，宽度 L=16。 切削深度： p a1 p amm 根据表查得：进给量,查得切削速度，2.1 810.12/ f amm z34/ minVm 机床主轴转速：n ， 10001000 23 91.56 / min 3.14 80 V nr d 取95 /minnr 实际切削速度 ：v 3.14 80 95 0.4/ 10001000 60 Dn vm s 进给量： f V0.12 14 95/602.66/ ff Va Znmm s 工作台每分进给量： m f2.66/159.6/min mf fVmm smm 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知， l90lmm 刀具切入长度： 1 l 1 0.5(1 2)lD =42mm 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 24 走刀次数为 1 机动时间： 1j t 12 1 90422 0.84min 159.6 j m lll t f 工步辅助时间为：1.41min 本工序机动时间 12 1.680.842.52min jjj ttt 工序 100 铣断 60H12 孔 机床：X62 型卧式铣床 刀具：中齿锯片铣刀 刀具直径 D=80mm，齿数 Z=32，宽度 L=4mm。 切削深度： p a17 p amm 根据表查得：进给量 切削速度，2.1 870.06/ f amm z20/minVm 机床主轴转速：n ， 10001000 20 79.62 /min 3.14 80 V nr d 按表 3.1-74 取80 /minnr 实际切削速度 ：v 3.14 80 80 0.33/ 10001000 60 Dn vm s 进给量： f V0.06 32 80/602.56/ ff Va Znmm s 工作台每分进给量： m f2.56/153.6/min mf fVmm smm 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知， l82lmm 刀具切入长度： 1 l 1 0.5(1 2)lD =41mm 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 1j t 12 1 82412 0.81min 153.6 j m lll t f 25 工步辅助时间为：1.59min 工序 110 粗铣 60H12 孔两端面 机床：X62 型卧式铣床 刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为 13)，材料：， ，齿15YT200Dmm 数，为粗齿铣刀。20Z 因其单边余量：Z=2mm 所以铣削深度： p a2 p amm 每齿进给量：表 2.4-73，取铣削速度：表 2.4-81，取 f a0.15/ f amm ZV 2.54/Vm s 机床主轴转速：n ， 10001000 2.54 60 242.68 /min 3.14 200 V nr d 按表 3.1-74 245 /minnr 实际铣削速度 ： v 3.14 200 245 2.56/ 10001000 60 dn vm s 进给量： f V0.15 20 245/6012.25/ ff Va Znmm s 工作台每分进给量： m f12.25/735/min mf fVmm smm ：根据表 2.4-81, amma60 切削工时 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知， l82lmm 刀具切入长度： 1 l 22 1 0.5()(1 3)lDDa 22 0.5(20020060 )(1 3)7.6mm 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 1j t 12 1 827.62 0.125min 735 j m lll t f 工步辅助时间为：1.57min 26 工序 120 精铣 60H12 孔两端面 机床：X62 型卧式铣床 刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为)，材料：， 0.05 0.16 12 15YT200Dmm ，齿数 Z=25，为细齿铣刀。 精铣该平面的单边余量：Z=0.5mm 铣削深度： p a0.5 p amm 每齿进给量：表 2.4-73，取铣削速度：参照表 2.4- f a0.12/ f amm ZV 81，取3.2/Vm s 机床主轴转速：n ， 10001000 3.2 60 305.7 /min 3.14 200 V nr d 取 310 /minnr 实际铣削速度 ：v 3.14 200 310 3.24/ 10001000 60 dn vm s 进给量： f V0.12 25 310/6015.5/ ff Va Znmm s 工作台每分进给量： m f15.5/930/min mf fVmm smm 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 l82lmm 刀具切入长度：精铣时 1 l 1 200lDmm 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 2j t 12 2 822002 0.31min 930 j m lll t f 工步辅助时间为：1.94min 27 2.62.6 本章小结 本章节主要从零件的结构和外型入手分析，从而得出设计毛坯的依据。再 查阅有关资料，设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上，将两种方案进 行比较，选取一个最佳方案来。在计算每一步的切削用量时，先选用刀具和机 床，再查阅资料找出进给量，由它算出机床所需的转速，翻阅机床手册选一个 最接近它的一值。算切削速度、机动时间等。 第 3 章 专用夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工此拔叉零件 时，需要设计专用夹具。 根据任务要求中的设计内容，需要设计镗孔夹具、铣槽夹具及钻顶面螺纹 底孔夹具各一套 。 3.13.1 镗孔夹具设计 3.1.1 问题的提出 本夹具是用来粗、精镗此拔叉60H12 的孔,并且与25H7 孔的中心距由 公差。因此在加工时不但要考虑加工精度还要考虑劳动效率和经济效益。 28 3.1.2 夹具的设计 定位基准的选择 因为25H7 的孔与此60H12 孔有公差要求,所以应以这个长通孔为主要 定位基准。由于铸件的公差要求较大,利用60H12 的孔的左侧面作为辅助定 位基准。在大孔处采用移动压板对零件进行夹紧。 定位元件及夹紧元件的选择 据上面所述， ，选择孔为精基准，镗满足加工要求，工件定位用2560 底面、侧平面、固定式定位销、压板和压紧螺钉来限制六个自由度。 夹紧元件选用压板，根据其夹具结构选择移动压板，其加紧可靠、操作方 便。 切削力及夹紧力计算 镗刀材料：硬质合金镗刀，机床为：T685YT 选择刀具的几何参数为： 30k 粗 60k 精 10 15 s 45 1）粗镗： 查表可得：321 圆周切削分力公式： 【12】 PpC KfaF 75 . 0 902 2.5 p amm0.2/fmm r cmpk popsprp KKKKKK 查表得： 取 421 n mp HB K) 150 (175HB4 . 0n 0.4 175 ()()1.06 150150 n mp HB K 由表可得参数： 6211.08 k p K 0 . 1 op K0 . 1 sp K0 . 1 rp K 1.06 1.08 1.0 1.0 1.01.15 cmpk popsprp KKKKKK 0.750.75 902902 2.5 0.21.15775.56 CpP Fa fKN 同理：径向切削分力公式 ： PpP KfaF 75 . 0 9 . 0 530 29 式中参数： 1.30 k p K 0 . 1 op K1.7 sp K0 . 1 rp K 1.06 1.30 1.0 1.7 1.02.34 pmpk popsprp KKKKKK 0.90.750.90.75 530530 2.50.22.34845.67 ppP FafKN 轴向切削分力公式 ： Ppf KfaF 4 . 0 451 式中参数： 0.78 k p K 0 . 1 op K0.65 sp K0 . 1 rp K 1.06 0.78 1.0 0.65 1.00.54 fmpk popsprp KKKKKK 0.40.4 451451 2.5 0.20.54319.65 fpP Fa fKN 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夹紧最不 利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再 乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： FKWK 安全系数 K 可按下式计算， 6543210 KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献【12】表可得： 60 KK121 1.2 1.2 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.87 C K 1.2 1.2 1.4 1.0 1.3 1.0 1.02.62 P K 1.2 1.2 1.5 1. 1.3 1.0 1.02.81 f K 所以，有：1.87 775.561450.3 KCC WKFN 2.62 845.672215.66 KPP WKFN 2.81 319.65898.22 Kff WKFN 2）半精镗： 同理，圆周切削分力公式： PpC KfaF 75 . 0 902 PpP KfaF 75 . 0 9 . 0 530 Ppf KfaF 4 . 0 451 因为： ，则 0.5 p amm0.15/fmm r 30 0.750.75 902902 0.5 0.151.15124.476 CpP Fa fKN 0.90.750.90.75 530530 0.50.152.34159.54 ppP FafKN 0.40.4 451451 0.5 0.150.5457 fpP Fa fKN 1.2 1.0 1
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