资源描述
第一章 毕业设计任务概述第一节 简述设计任务的主要内容1、设计要求1.保证零件加工质量2.适合一般现场条件,能显著提高生产效率3.降低生产成本,适应性强4.工艺合理,工艺资料齐全,说服力强2、设计目标从实际出发,设计出一套合理，简明，适应性强的工艺规程，并以保证质量为根本前提，实现最高效率，最低消耗。第二节 毕业设计指导思想和设计原则该零件是成批量生产,在降低生产成本的同时,保证零件的质量,同时得保证生产速度，这在成批生产中是非常重要,因此毛坯及其加工余量的选择要合理、适当。加工过程中的焦点：1.零件质量的保证及优化。2.生产效率的提高3.生产成本（物力，人力）的降低 第二章 零件的图样结构分析第一节 零件结构特点根据座体的零件图分析： 零件的尺寸要求在IT8IT12之间。零件的底面对80k7轴线的平行度为0.04/100，对于平行度的要求较高。并且对底面、零件左右两端、6M8-7H的螺纹孔的表面粗糙度为6.3um，对80k7孔的表面粗糙度为1.6um，对411，深322孔及倒角 c1的表面粗糙度为25um，其余则是不去材料的方法取得。第二节 材料分析零件材料名称：灰口铸铁 牌号：HT200 指的是最低抗拉强度为200MPa的灰口铸铁。由于片状石墨破坏了基体的连续性，并在是默默的尖端处易产生应力集中，故灰口铸铁的抗拉强度、苏醒和韧性都较差。但石墨对灰口铸铁的抗压强度影响不大，所以灰口铸铁的抗压强度与相同基体的钢差不多。它的基体为珠光体，获得强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性也良好；铸造性能较好。 它是承受中等载荷的重要零件，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身、机座等承受压力及振动部件。它所适用的工作条件在：1.承受较大应力的零件（弯曲应力0.49MPa（大于10t在磨损下工作的大型铸件压力1.47MPa） 3.要求一定的气密性或耐弱腐蚀性介质对机座零件进行人工时效的热处理即可：装炉温度200，升温速度100，保温温度：500550，保温时间：46小时，冷却速度：30，出炉温度：200。灰铸铁有很多优良性能：第一，铸造性能好，灰铸铁熔点低、流动性好。第二，减振性好，石墨割裂了基体，阻止了振动的传播，并将振动能量转变为热能而消失。第三，切削加工性能好，片状石墨割裂了基体，使切削容易脆断，且石墨有减振的作用，减少了刀具的磨损。第四，缺口敏感性低。第三节 零件的总体分析说明零件图结构见下图： 该零件需加工部位有底面零件的底面对80k7轴线的平行度为每100mm的平行度是0.04mm，底面属于基准，并且需要保证底面与80k7轴线的距离是115mm，表面粗糙度为Ra6.3um，加工左端面时，保证尺寸10mm、右端面、两内孔80k7的内圆面,保证中心线的位置、钻411的通孔及沉孔深322且6M8-7H内螺纹，为了保证位置的准确，可以先钳工画线，倒角 C1的表面粗糙度为25um。此零件为铸造件，未注铸造的倒角为R3R5。热处理采用人工时效。 第三章 毛坯设计第一节 毛坯选择3.1.1 机械零件常用毛坯的种类1、型材 常用型材界面形状有圆形、圆管形、方形、方管形、六角形和板等。型材有热轧和冷拉两种。热轧型材尺寸范围较大，精度较低，用于一般机器零件，价格便宜。冷拉型材尺寸范围较小，精度较高，多用于制造毛坯精度要求较高的各种零件，价格较贵。2.铸造：把熔化的金属浇注道具有零件形状相适应的铸造空腔中，待其凝固，冷却后获得毛坯或零件的方法。铸造方法有砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、离心溶模铸造和壳型铸造等。铸造生产特点：（1）铸造可以生产形状复杂，特别是内腔复杂的毛坯，铸造件的轮廓尺寸可以几毫米至几十米；重量可以从几克道几百吨，例如机床床身、阀体、箱体及压机横梁等毛坯铸件。（2）铸造可用各种合金来生产铸件。（3）铸件与零件的形状、尺寸很接近，因而铸件的加工余量小，可以节约金属材料和加工工时。（4）铸件成本低廉。（5）铸造可单件生产，也可成批量生产。（6）铸造工序繁多，易出现铸造缺陷，使铸件质量不稳定。还有铸件内部组织粗大、部均匀，其力学性能没有锻件高。3、锻件 适用于对力学性能有一定要求，形状比较简单的零件。锻件毛坯由于经锻造后可得到金属纤维组织的紧密型、连续性和均匀性，从而提高了零件的强度，耐磨性等。锻件有自由锻、模锻件和精锻件三种。4、焊接件 用焊接的方法而得到的组合件。适合于数量不多，结构复杂的框架类零件。焊接件的优点是制造方便，生产周期短，生产周期短，省材省料，制造费用低廉。但其抗震性较差，易变性。一般需经时效处理后才能经行机械加工。5、其它毛坯 其它毛坯类型包括冲压、粉末冶金、冷挤、塑料压制等毛坯。其它优缺点各有千秋，可依据零件的具体结构与需要来选择不同的加工方法。 3.1.2毛坯的选择应考虑的因素1零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后，毛坯的类型大致就已经确定了。 2零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯，常采用铸造方法。 3生产类型。大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。 4现有生产条件。确定毛坯的种类及制造方法，必须考虑具体的生产条件，如：毛坯制造的工艺水平、质量状况、设备状况、成本费用以及对外协作的可能性等。 5充分考虑利用新工艺、新技术的可能性等。第二节 毛坯尺寸的确定参考机械加工工艺手册及零件图的分析，加工时，如果余量留得过大，不但浪费材料，而且增加机械加工劳动量和生产工时，使生产成本增高，降低生产率，余量留得过小，一方面使毛坯制造困难，另一方面在机械加工时，也常因余量留得过小而使用划线找正确等方法，不仅增加了生产工时，而且还有可能制造废品，因此，必须合理的选择加工余量。 加工表面的余量如下所示：主要尺寸总余量毛坯尺寸底面4.5119.5左右端面4.5264.5内孔805.569毛坯图如下：第四章 零件加工方案的优化与确定第一节 加工方案的制定4.1.1生产类型与生产纲领各种机械产品的结构、技术要求等差异很大，但它们的制造工艺则存在许多共同特征。这些特征取决于企业的生产类型，而企业的生产类型又由企业的生产纲领决定的。 生产类型一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。（1）大量生产主要有汽车、拖拉机、自行车、手表的制造等。（2）成批生产主要有机床、机车、电机和纺织机械的制造等。按批量的多少，成批生产又可分为小批、中批和大批生产三种。（3）单价生产主要有重型机械制造、专用设备制造。 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产量和进度计划。零件的生产纲领要计入备品和废品的数量，可按下式计算： N=Q n(1+)(1+)其中 N零件的年产量（件/年）； Q产品的年产量（台/年）； n每台产品中，该零件的数量（件/台）； 备品的百分率；废品的百分率。根据组队分析，零件将采用成批生产。生产类型的具体划分，可根据生产纲领和产品及零件的特征或工作地每月担负的工序数。生产类型和生产纲领的关系生产类型生产纲领/(台/年或件/年)工作地每月担负的工序数小型机械或轻型机械中型机械或中型零件重型机械或重型零件单件生产100105不作规定小批生产100500105051002040中批生产50050001505001003001020大批生产50005000050050003001000110大量生产50000500010001 4.1.2 确定工序集中与工序分散的程度工序集中就是将工件的加工集中在几道工序内完成。每道工序的加工内容较多。工序集中的特点：（1）采用高效专用设备及工艺装备，生产率高。（2）工件装夹次数减少，易于保证表面间位置精度，还能较少工序间运输量，缩短生产周期。（3）工序数目少，可减短机床数量、操作工人数和生产面积，还可简化生产计划和生产组织工作。（4）因采用结构复杂的专用设备及工艺装备，使投资大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行。每道工序的加工内容很少，最少时即将每道工序仅一个简单工步。工序分散的特点：（1）设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，生产准备工作量少，易于平衡工序时间，易适应产品更换。（2）可采用最合理的切削用量，减少基本时间。（3）设备数量少，操作工人多，占用生产面积大。工序集中与工序分散应根据生产类型、现有生产条件、工件结构特点和技术要求等进行综合性分析后选用。由于座体零件是采用成批量生产，因结构较复杂，需使用专用设备及专用夹具，为了保证精度，将选用工序集中。 4.1.3 工序的安排顺序 （1）先加工基准面选择为精基准的表面，应该安排起始工序先进行加工，以便尽快为后续工序提供精基准。 这有利于保证加工精度。 （2）划分加工阶段 根据加工质量的要求常划分为粗加工、半精加工、精加工。由于工件的加工质量要求不是很高，所以划分为粗粗加工、半精加工、精加工三个阶段。 （3）先面后孔对于箱体、支架和连杆等工件，应先加工面后加工孔。这是因为平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠，若先加工好平面，就以平面定位孔，保证平面和孔的位置精度。此外，由于平面先加工好了，给平面上的孔加工也带来方便，使刀具的初始切削条件能得到改善。 （4）次要表面穿插在各加工阶段进行。第二节 工艺路线的拟定通过对零件的结构分析，可以了解到加工部位及加工精度。初步可以总结各加工表面加工阶段的划分：在加工过程中，正确选择加工方法，不但能提高生产效率，而且能降低生产成本。各加工表面加工阶段划分如下：加工位置加工阶段划分铣底面粗铣精铣钻411通孔 钻扩深322孔扩车右端面粗车半精车车左端面粗车半精车镗80k7孔粗镗半精镗精镗钻8孔钻攻M8螺纹 攻螺纹以上是初步了解加工内容以及通过设备的选择。4.2.1 加工方案比较分析通过对机座的分析，可初步推出对机座的两套加工方案。方案一：工序号工序内容设备工序5铸造毛坯 砂型模具工序10清理铸件空气压缩机工序15检验工序20人工时效 加热炉工序25钳工划线工序30铣底面铣床工序35钳工划线 工序40钻411通孔 钻床工序45扩深322孔钻床工序50车左端面,掉头车右端面车床工序55镗80k7孔，倒角镗床工序60钳工划线工序65钻8孔，攻M8螺纹 钻床工序70终检工序75入库方案二：工序号工序内容设备工序5铸造毛坯砂型模具工序10清理铸件空气压缩机工序15检验工序20人工时效加热炉工序25钳工划线工序30铣底面铣床工序35车左端面，调头车右端面车床工序40镗80k7孔，倒角镗床工序45钳工划线工序50钻411通孔钻床工序55扩深322孔钻床工序60钻8孔，攻M8螺纹钻床工序65终检工序70入库上述两种方案都是遵守了基准先行、先主后次、先面后孔、次要表面穿插进行的原则来制定的。考虑到加工成本和夹具的设计等问题，方案一更合理。方案二中虽然工序较为集中，但是加工比较复杂，分工也较多。由于工件属于铸造件，夹具都需要设计专用夹具，能够从工件加工方便着手，方案一合理，然后在经济方面，一次加工节省材料，方案二不大合理。因此方案一从实际情况考虑都具有很大的优越性。4.2.2 确定最优的加工工艺路线经过上述分析，故方案一是此次设计的最优方案。该方案如下：工序号工序内容设备工序5铸造毛坯砂型模具工序10清理铸件空气压缩机工序15检验工序20人工时效加热炉工序25钳工划线工序30铣底面铣床工序35钳工划线工序40钻411通孔钻床工序45扩深322孔钻床工序50车左端面，掉头车右端面车床工序55镗80k7孔，倒角镗床工序60钳工划线工序65钻8孔，攻M8螺纹钻床工序70终检工序75入库 第三节 工序分析4.3.1 定位基准的选择精基准：在选择定位基准时要遵循基准重合，基准统一，自为基准，互为基准保证工件定位精确，加紧可靠，操作方便的原则。（1）基准重合：采用设计基准作为定位基准称为基准重合。为避免基准不重合而引起的基准不重合误差，保证加工精度应遵循基准重合原则。（2）基准统一：在工件的加工过程中尽可能地采用统一的定位基准，称为基准统一原则，遵循基准统一原则时，加工面之间的位置精度虽不如基准重合时那样高，即增加一个由辅助基准到设计基准之间的不重合误差，但是仍比基准多次转换时的精度高，因为多次转换基准会有多个基准不重合误差。（3）自为基准原则：当表面精加工要求加工余量小而均匀时，选择加工表面本身为定位基准的原则。为了使加工面间有较高的位置精度，使加工余量小而均匀，可采用反复加工、互为基准原则。该零件在加工内孔时，都以下表面为基准，且众多位置度要求都以它为精基准。这种方法遵从基准统一原则。粗基准：（1）选择粗基准时，主要考虑两个问题：一是合理地分配各加工余量；二是保证加工面与不加工面的互相位置关系。具体选择时考虑下列原则：（2）对于具有加工面与非加工面的弓箭，为了保证非加工表面与加工表面之间的位置要求，应选择非加工表面作粗基准。（3）对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各表面之间的加工余量。若需要保证各主要加工表面都有足够的余量，应选择毛坯余量最小的表面作粗基准。若对于工件上的某些重要表面，为了尽可能使其加工余量均匀，则应选择重要表面作粗基准。（4）粗基准应避免重复表面使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只允许使用一次，一面产生较大的定位误差。对于此零件，加工左端面时，选择右端面作为粗基准。（5）选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷，以便定位准确、加紧可靠。（6）对于工件上的某些重要表面，为何尽可能的使加工余量均匀，应选择重要表面为粗基准。4.3.2 设备选择机床设备的选择应根据零件的外形结构、外形尺寸、加工技术要求、生产类型和生产厂家自身的生产条件来确定，在保证加工精度要求和经济效益的前提下选择合理的机床设备。加工设备的选择：在选择机床时，应考虑以下几点： （1）所选用的机床精度应和工件的精度相适用。（2）所选用的机床技术规格应与工件的外形尺寸相适应，即小零件选用小机床，加工大零件多选用大机床，做到合理选用。（3）多选用的机床生产效率和自动化程度应与零件的生产纲领相适应。通常单件、小批生产选择工艺范围较广的通常机床；而大批量生产时，往往选用生产率和自动化程度较高的专门化或专用机床。 （4）机床的选择还应该结合现场的实际情况，充分利用现有设备。加这一座体，所选用的设备有：CA6140、Z3025台式钻床、X6132。根据该零件的形状结构和技术要求，可选择以下的机械设备进行加工。CA6140型普通车床参数及配置表名称技术参数工件最大直径在床身上400在刀架上210顶尖间最大距离650、900、1400、1900加工螺纹范围米制螺纹1-12英制螺纹2-24模数螺纹0.25-3径节螺纹7-96主轴最大通过直径48孔锥度莫氏6#正转转速级数24正转转速范围10-1400反转转速级数12反转转速范围14-1580进给量纵向级数64纵向范围0.028-6.33横向级数64横向范围0.014-3.16滑板行程横向320纵向650、900、1400、1900刀架最大行程140最大回转角90刀架支承面到中心高距离26刀杆截面2525尾座顶尖套最大移动量150横向最大移动量10顶尖莫氏锥度5电机功率主电机7.5总功率7.84外形尺寸长2148、2668、3168、3668宽1000高1267工作精度圆度0.01圆柱度200：0.02平面度0.02/300表面粗糙度1.6-3.2Z3025型摇臂钻床参数及配置表名称技术参数加工最大直径25主轴中心线距立柱距离350-1600主轴端面至底座工作面距离350-1250主轴最大行程315主轴莫氏锥度4主轴转速级数16主轴转速范围25-2000主轴进给量级数16主轴进给量范围0.04-3.2主轴最大扭转力矩490最大进给力15680主轴箱最大水平移动距离1060横臂最大升降距离650横臂最大回转角度360度电动机总容量6.19主电动机功率3机床重量3.5机床外形尺寸：长2490 宽1060 高2645X6132型铣床参数及配置表名称技术参数工作台尺寸（长宽）1250320工作台最大行程：纵向800横向300垂直400工作台最大回转角度45度T型槽数3主轴回转级数18主轴回转范围30-1500主轴端孔锥度7：24主轴孔径29主轴中心线到工作台面间距离30-430主轴中心线到悬梁间距离155床身垂直导轨到工作台面中心距离215-515刀杆直径27、22、32进给量范围： 纵向10-1000横向10-1000垂直3.3-333快速进给量： 纵向与横向2300垂直766.6主传动电机：功率7.5转速1450进给传动电机功率1.5转速1410 机床外形尺寸：长1831宽2064高17184.3.3 工艺装备选择夹具选择:对于中批、大批大量生产，为提高劳动生产率而采用高效夹具，小批生产应用成组技术时，可采用可调夹具和成组夹具。座体零件生产纲领为5000件每年，属于中批生产，而由于结构相对复杂，用通用夹具，难以保证其加工精度，也不利于装夹。因此，选用专用夹具生产加工。 在加工纵向孔时，设计专用镗床夹具。 在加工端面螺纹孔时，设计专用钻床夹具。量具选择:单件小批量生产选用通用刀具，如游标卡尺、千分尺和百分尺表等：而在大批量生场中，则应尽量选择效率较高的专用量具。总之，所选量具的量程和精度要与工件的尺寸和精度相适应。测量该零件所选用的量具有：0-300的游标卡尺、内径千分尺等。刀具选择:在特定的条件下，选用一把较好的刀具来进行切削加工可以达到优质、高效、低耗的目的的刀具选用的基本原则：（1）切削效率高 能在最短的机动时间内完成零件的加工。（2）加工质量好 能保证或提高零件的精度和光洁度。（3）辅助时间少 刃磨方便、耐用。（4）断屑性能好 断屑良好排屑顺利。（5）经济效益高刀具制造方便成本低，充分利用刀具切削部分材料。一般情况下，应优先选用标准刀具（特别是硬质合金可转位刀具）。硬质合金是制造高速切削刀具的主要材料，其硬度高、耐磨性和耐热性好，具有一定的使用强度，缺点是韧性差，性脆，但这缺点，可通过刃磨合理的几何参数来弥补。所以，目前硬质合金是一种应用广泛的刀具材料。该零件所用的刀具有：11的中心钻、8的钻头、45硬质合金车刀、YG3X镗刀、10的钻头、面铣刀、机用丝锥等。4.3.4 工序尺寸的确定零件某一表层最后一道工序尺寸及其公差是零件的设计尺寸及公差，各中间工序的尺寸及公差是要通过计算确定。当工序基准与设计基准重合时其工序尺寸及公差的确定较为简单，只需要考虑各工序的加工余量和工序所达到的加工精度。计算顺序是由最后一道工序开始往前推算，一直推算到毛坯尺寸的大小。当工序基准与设计基准不重合时，工序尺寸及公差的确定利用工艺尺寸链的原理来分析和计算。必须注意在工序间安排检查，如测量基准与基准不重合时，也应用尺寸链进行计算，以确定检验尺寸及公差。并注意防止产生假废品。4.3.5 切削用量与工时的确定切削用量包括主轴转速（切削速度）、被吃刀量、进给量和侧吃刀量对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量。正确地选择切削用量，对保证加工质量，提高生产效率，获得良好的经济效益，都有重大意义。选择时，优先考虑被吃刀量，然后考虑进给量，最后考虑切削速度。切削用量主要包括主轴转速、进给速度和切削深度等，切削用量的参数都应在加工程序中反映，、其具体值可根据所有数控机床的工艺特性、参考切削用量手册并结合实践确定。在机床夹具刀具和零件等的钢度允许条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少走到次数，提高生产效率。切削深度应根据工件的加工余量和工艺系统的刚度来确定，粗加工时，除留下精加工、半精加工的余量外，尽可能一次走刀将粗加工余量切除：不能一次切除时，也应按先多后少的不等余量发加工。切除有硬皮的工件或切除不锈钢等冷硬严重的材料时，应使切削深度不超过硬皮或冷硬层深度。精加工时，应根据粗加工与表层尽可能大的进给量；最后根据刀具的耐用度确定最佳的切削速度。1. 粗加工时切削用量的选择量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。2.精加工时的切削用量的选择原则。首先根据粗加工后的余量，定吃刀量：其次根据加工的表面的粗糙度要求，选取较小的进给量，最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。从刀具的耐用素出发，切削用量的选择方法是：先选取背吃进给速度通常是根据零件的加工精度和表面粗糙及刀具和材料进行选择的。最大进给速度受机床伺服系统性能的限制，并与机床的脉冲当量有关。1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。2）在切断、加工深孔或用高速钢刀加工时，宜选择较低的进给速度。3）当加工精度要求较高时，进给速度应选小些，常20-50mm/min4）进给速度应与主轴转速和切削深度相适应。查机械加工工艺手册，根据以上原则，该座体的机械加工切削用量、进给量的确定选择如下：底面粗加工=34 mm，f=0.150.20 mmr半精加工=0.51mm，f=0.15 mmr端面粗加工=35mm, f=0.50.8mmr半精加工=0.20.5mm, f=0.28 mmr内孔粗加工=58mm， f=0.150.5mmmin半精加工=1.53mm, f=0.31.0mmmin精加工=0.61.2mm, f=0.150.5mmmin钻孔f=0.200.35mmr扩孔f=0.30.6mmr攻螺纹v=1112mmin 4.3.6 工时定额的计算时间定额不仅是劳动生产率的指标，也是安排生产计划、计算生产成本的重要依据，还是新建或扩建工厂（或车间）时计算设备和工人数量的依据。为了正确地确定时间定额，通常把工序消耗的时间分为基本时间、铺、时间、布置工作地时间、休息与生理需要时间、准备和终结时间组成。切削时间指切削时直接改变工件的尺寸、形状形状等工艺过程所需的时间，单位为min。它反映的是切削效率的一个指标。计算切削速度：按机械技工工艺手册表1.1-55，切削速度的计算公式工序30 粗、精铣底面保证中心轴线到底面的尺寸为115mm，并达到表面精糙度（1） 粗铣底面根据参考有关手册切削手册得每齿进给量：mm/齿切削速度公式： T=240得： ，即27m/min采用硬质合金YT8圆柱形铣切，d =230mm,齿数Z=18 则： 现选用X6132卧式铣床，根据机床使用说明书取，故实际切削速度为： 当时，工作台每分钟进给量应为：切削工时，由于粗铣，利用作图法可得出铣切的行程 得机动工时为 精铣底面参考有关文献，切削手册 表数据得：每齿进给量：切削速度v=36mm/min根据X6132铣床说明书取=50r/min 故实际切削速度为：每分钟进给量机动工时为：工序40 钻孔，根据查表得切削速度工式：刀具寿命T=60min 查得修正系数= 主轴转速： 根据查表得：n=170r/min实际切削速度 切削工时的计算： 工序45 扩孔 深3mm 刀具寿命 T=40 m=0.4修正系数 主轴转速 根据查表得 而实际切削速度 v=29.03m/min切削工时的计算： 因加工4个孔 t=40.41=1.64min据机械加工工艺手册，当刀杆尺寸为25mm325mm，ap3mm，以及工件直径为110mm时 f=0.50.7(mm/r)按CA6140车床说明书取f=0.51mm/r（参见书机械制造工艺与机床夹具毕业设计表3.9）切削速度的计算公式，查表得：寿命选T=60min =158 m=0.2 所以，当进行粗车端面时： 确定机床转速 相近时机床转速为200r/min及250r/min，现选取250r/min所以实际切削速度计算切削工时： 当精车端面时： m=0.2 机床转速： 根据机床转速 实际切削转速： 切削时间： 工序55 粗镗孔根据相关手册，确定金刚镗床的切削速度为v=80m/nin 由于金刚镗床的主轴转速为无极调速，故以上转速为加工转速 根据以上可算出半精镗与精镗的主轴转速与切削时间工序65 钻孔并攻丝机床：摇臂钻床刀具：根据参照机械加工工艺手册表4.3-9硬质合金锥柄麻花钻头。钻孔钻孔前铸件为实心，根据上文所的加工余量先钻孔到再攻丝，所以。钻削深度： 进给量：根据机械加工工艺手册表2.4-38，取切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-41，取v=21m/min机床主轴转速，有：按照机械加工工艺手册表3.1-31取所以实际切削速度切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1，钻孔数为2个机动时间： 钻十二个孔的时间 攻M8螺纹不通孔刀具：钒钢机动丝锥 进给量：查机械加工工艺手册表1.8-1得所加工螺纹孔螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-105，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： =9m/min 被切削层长度： 刀具切入长度：刀具切出长度：，加工数为2机动时间： 所以攻十二个孔的丝时间min所以本工序所需时间为6+2.06=8.06min第四节 工艺过程卡（参见附录3）第五节 工序卡（参见附录4）第五章 机床夹具的组成机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受制作或检测的装置,通称为夹具。各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，称为机床夹具。1、定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。 2、夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确的正确位置。3、对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。4、连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。5、夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。6、其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，拼装夹具。按使用机床可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具。按夹紧的动力源可分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。工件装夹的方法有两种：将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；将工件装夹在家具上采用第一种方法装夹的效率低，一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时，用划针或面分表找正后再夹紧。一般用于单件和小批生产。批量较大时，都采用夹具装夹工件。采用夹具装夹工件有如下优点：（1）保证加工精度，稳定加工质量。（2）缩短辅助时间，提高劳动生产率。（3）扩大机床的使用范围，实现“一机多能”。（4）改善工人的劳动条件，降低生产成本。 第六章 工件的定位及夹紧第一节 工件的定位及定位元件6.1.1工件在夹具中的定位1、工件的定位的基本原理： 六点定则：用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为“六点定位原则”，简称“六点定则”。六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承点作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。限制工件自由度与加工要求的关系：工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体情况而定。习惯上，工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位，工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。在工件定位时，以下情况允许不完全定位：加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制；毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制；加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。夹具上的定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度的定位称为重复定位。重复定位分两种情况：当工件的一个或几个自由度被重复限制，并对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位。它将造成工件定位不稳定，降低加工精度，使工件或定位元件产生变形，甚至无法安装和加工。因此，不可用重复定位是不允许的。 当工件的一个或几个自由度被重复限制，但仍能满足加工要求，即不但不产生有害影响，反而可增强工件装夹刚度的定位，称为可用重复定位。在生产实际中，可用重复定位被大量采用。2、基准、对定位元件的基本要求定位基准的选择：定位基准的选择，应尽量使工件的定位基准与工序基准相重合；尽量用精基准作为定位基准；遵守基准统一原则；应使工件安装稳定，加工中所引起的变形最小；应使工件定位方便，夹紧可靠。对定位元件的基本要求： 足够的精度、足够的强度和刚度、耐磨性好、工艺性好、便于清理切削。3、工件定位方式及其定位元件（1）工件以平面定位。工件以平面作为定位基准时，所用定位元件一般可分为主要支承和辅助支承。主要支承用来限制工件的自由度，具有独立定位的作用。辅助支承用来加强工件的支承刚性，不起限制工件自由度的作用。 （2）工件以圆柱孔定位。工件以圆柱孔为定位基准，如套类、齿轮、拨叉等此种定位方式所用的定位元件有圆柱定位销、定位心轴和圆锥定位销等。 （3）工件以外圆柱面定位。工件以外圆柱面定位时，常用的定位元件有：V形块、定位套和半圆套。6.1.2定位误差的分析 造成定位误差的原因有两个：一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差b；二是定位基准与限制位基准不重合，由此产生基准位移误差y 。 基准不重合误差b是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准与工序基准不重合而造成的加工误差，其大小为定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。基准位移误差y是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准相对于限位基准的最大变化范围在加工尺寸方向上的投影。第二节 工件的夹紧和夹紧装置工件定位后将其固定下来，称为夹紧。在机械加工过程中，工件会受到切削力、离心力、惯性力和重力等的作用。为了保证在这些外力作用下，工件仍然在夹具中由定位元件确定加工位置，而不至于发生振动和位移，因此，夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置将工件可靠夹牢。6.2.1 夹紧装置的组成1、夹紧装置的种类繁多，综合起来其结构均由两部分组成。（1）动力装置 产生夹紧力。动力装置是产生原始作用力的装置。按夹紧力的来源，夹紧分手动夹紧和机动夹紧。手动夹紧是靠人力；机动夹紧是采用动力装置。常用的动力装置有液压装置、气动装置、电磁装置、电动装置、气-液联动装置和真空装置等。（2）夹紧装置 传递夹紧力。动力装置所产生的力或人力要正确地作用到工件上，需有适当的传动机构。传递机构是把原动力传递给夹紧装置。它由两种构件组成，一是接受原始作用力的构件，二是中间传力机构。2、夹紧装置的设计要求夹紧装置的设计和选用是否正确，都保证工件的精度、提高生产率和减轻工人劳动强度有很大的影响。因此，夹紧装置应满足以下要求：（1）夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所处的正确位置。（2）夹紧力的大小适当。保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，夹紧可靠牢固，振动小，又不超出允许的变形。（3）夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大，越应设计较复杂、效率较高的夹紧装置。（4）具有良好的结构工艺性。力求简单，便于制造维修，操作安全方便，并且省力。6.2.2 夹紧力的确定1、夹紧力方向的确定：（1）夹紧力应朝向主要的定位基面。（2）夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。2、夹紧力作用点的选择：（1）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。（2）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。（3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。夹紧力大小的估算： 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。估算的步骤：a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程：FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需，应考虑安全系数，FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件：FJFJ需 。 第七章 钻床夹具设计第一节.夹具设计的特点与功能 机床夹具作为一种重要的工艺装备在机械制造工艺过程中起着重要的作用。具体表现在以下方面： 1.针对性强，设计人员必须掌握工艺和生产现场的实际情况。专用夹具是为某零件的某工序设计的，设计人员必须全面了解和掌握产品零件的要求，工艺过程的安排以及所使用的机床、刀具，辅助的具体情况才能提出合理可行的最佳方案，确定最合理的定位、夹紧装置。 2.保证加工质量和劳动生产率是夹具设计的两项主要任务，而保证加工质量又是第一位的。因此，设计时，应重点把握定位方案的确定和精度分析这两道关。对于制造精度要求不高的零件，其夹具应重点保证提高劳动生产率和改善劳动条件。 3.夹紧机构对整个夹具结构起决定作用。夹紧装置的结构形式和种类很多，选用的灵活性很大，特别是夹紧装置中力源及传动机构的设计对家具结构的影响最大。因此，在同样能保证工序要求的情况下，每个人设计的结构可能大不相同。而不同复杂程度的夹具在不同的生产规模条件下其经济效果也不一样，设计人员必须使自己的设计与生产规模相适应，不可片面追求高精度而忽视了经济性。 4.夹具的制造多属于单件生产，因此，设计时应考虑采用组合加工、修配和调整等措施来保证夹具的制造精度，尽可能的考虑设置修配和调整环节，而不可能完全依靠用完全互换的办法来保证制造精度。 5.设计周期短，一般不进行强度和刚度计算。夹具设计是直接为产品生产服务的生产技术准备工作，其设计周期要求短，因此设计时多采用参照或凭经验确定的办法来保证受力件的强度和刚度，通常不进行详细计算，有时采用简便公式或用图表做为涉及参考。但是应注意，在设计一些具有较高精度要求的夹具时，应该对定位精度、夹紧力等应进行必要的计算和分析。 6.夹具可扩大机床的工艺范围，做到一机多能。对于多数中小工厂（车间），由于生产的工件种类、规格多，而机床的品种、规格和数量有限，为了适应生产发展的需要，采用各种机床夹具来扩大机床的工艺范围，达到一机多能。如在普通车床或铣床上应用钻模夹具可以实现仿形加工，代替专门的仿形车床、仿形铣床。 7.减轻工人劳动强度，保证安全生产。采用夹具装夹工件，基本上不用进行找正，特别对复杂或精密零件基本上不取决于个人的技术水平，而主要靠夹具，因此工人操作方便，并便于组织生产。夹具采用机械化夹紧装置与装卸装置，可大大减轻工人的劳动强度。 8.机床夹具在新产品试制中缩短试制周期起着重要作用。机械制造业的激烈竞争，要求缩短产品的试制周期。而在新产品的开发试制过程中，可调整夹具、成组夹具、组合夹具的应用起着重要的作用。此外机床夹具还在平衡各工序时间以便组织流水线生产、自动化生产，以及在一些特殊零件的装夹加工中起着主要作用。第二节.设计的基本要求 夹具设计的原则是经济和适用，它可以概括为“好用、好造、好修”这6个字，其中好用是主要的，但好用也必须以不脱离生产现场的实际制造和维修水品为前提。具体要求为： a.夹具的构造应与其用途和生产规模相适应，正确处理好质量、效率，方便性与经济性四者的关系。 b.保证工件精度。 c.保证使用方便，要便于装卸、便于夹紧、便于调理、便于测量、便于观察便于排屑排液、便于安装运输，保证安全第一。 d.注意结构工艺性，对加工、装配、检验和维修等问题应通盘考虑，以降低制造成本第三节.工艺分析 1.工件加工要求 a.其中一个孔与C面和D面的距离都为20mm， b.两孔的间距为130+0.2，距C面距离为20mm。 c.两孔的加工精度210H8. 2.工序基准 根据以上要求，工序基准为D面和C面，10的中心线。第四节.拟定定位方案和选定定位元件 此夹具采用平口钳似的夹紧方式再加上两个支承套。本采用平口钳夹紧就可以定位，但考虑到两孔的精度要求，所以再加两个支承套。这种定位方案可靠，夹紧也很方便。作为定位元件应该具有：（1）足够的精度。由于工件的定位是通过定位副的接触（或配合）实现的，定位元件上限位基面的精度直接影响工件的定位精度，因此限位基面应有足够的精度，以适应工件的加工要求。（2）足够的强度和刚度。定位元件不仅限制工件的自由度，还有支持工件，承受夹紧力的作用，因此，应有足够的强度和刚度，以免使用中变形或损坏。（3）耐磨性好，工件的装卸会磨损定位元件的限位基面，导致定位精度下降。定位精度下降到一定的精度时，定位元件必须更换，否则夹具不能继续使用。因此，定位元件应该有较好的耐磨性。（4）工艺性好，定位元件的结构应要求简单，合理，便于加工，装配和更换。第五节.确定夹紧方案 工件定位之后，由于在加工过程中要受到切削力，惯性力和工件重力的作用，因此必须设计合理的机构将工件压紧夹牢保证工件在加工过程中具有定位的稳定性和生产的安全性。这种将工件压紧夹牢的机构就是夹紧机构。夹紧机构的组成形式虽然多种多样，但是可以根据夹紧机构中各组成部分的作用和特点把夹紧机构分为3个组成部分： a.动力装置：机动夹紧机构常用的动力装置有汽缸油缸电力等生产。手动夹紧机构的动力由人力保证。 b.中间传力机构：中间传力机构是将动力装置生产的力传递给夹紧元件的执行机构，传力机构具有改变夹紧方向，改变夹紧力的大小以及保证夹紧的可靠性和子锁性。 c.夹紧元件：它是实现夹紧的最终执行元件，通过它和工件直接接触而完成夹紧动作。 夹紧力的确定。确定夹紧力的方向、作用点和大小时，要分析工件的结构特点、加工要求、切削力和其他外力作用工件的情况，以及定位元件的结构和布置方式。 夹紧力应朝向主要限位面。对工件只施加一个夹紧力，或施加几个方向相同的夹紧力时，夹紧力的方向应尽可能的朝向主要限位面。 夹紧力的作用点应落在定位夹紧力的支承范围内。 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的方向和部位。这一原则对刚性差的工件特别重要。 夹紧力的作用点应靠近弓箭的加工表面。不仅提高了工件的装夹刚性，还可减少加工时工件的振动。 夹紧力大小的估算：加工过程中，工件受到切削力、离心力、惯性力及重力的作用。理论上，夹紧力的作用与上述力的作用平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算，估算时应找出对夹紧最不利的瞬间时状态，估算此状态下所需的夹紧力。并只考虑主要因素在力系中的影响，省略去次要因素在力系中的影响。为便于快速装卸工件，本零件采用螺旋夹紧机构。第六节.夹具体的确定 此夹具体，采用铸造夹具体。钻模板安装在夹具体上。钻套能迅速、准确的确定刀具与夹具的相对位置，一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体连接钻套与工件之间留有排屑空间。标准钻套分为固定钻套、可换钻套和快换钻套三种。固定钻套结构简单，钻孔精度高，适用于单一钻孔工序和小批生产。可换钻套用于大批量生产时，为便于更换磨损的钻套，快换钻套适用于工件需钻、扩、绞多工步加工，为了能快速更换不同孔径的钻套。因此处盖板为小批量生产，固选用固定钻套。钻模板用于安装钻套，并确保钻套在钻模板上的正确位置，钻模板分为：固定钻模板、铰链式钻模板和可卸式钻模板。在工件装卸方便的情况下，尽可能选用固定式钻模板。固，此处选用固定式钻模板。 1.对夹具体的要求 1）正确的将工件对刀具定位。 2）加工时可靠地夹紧和牢固支承工件。 3）给予刀具导向。 4）夹具在机床上找正并固定。 5）刀具折断最少，寿命长。 6）人为误差的可能性最少。 7）便于技术等级不高的工人操作。 8）减少作业时间。 2. 有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀或导向元件的表面以及夹具体的安装基面等，应有适当的尺寸和形状精度，他们之间适当的位置精度。 3. 有足够的强度和刚度 加工过程中，夹具体要承受较大的切削力和夹紧力。为保证夹具体不产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的强度和刚度。因此夹具体需要一定的壁厚，铸造和焊接夹具体常设置加强肋，或在不影响工件装卸的情况下采用框架式夹具体。 4. 结构工艺性好 夹具体应便于制造、装配和检验。夹具体表面与工件应留有足够的间隙，一般为415mm。夹具体结构型式应便于工件的装卸。 5.
展开阅读全文