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1 設(shè)計(jì)（論文） 題 目 支架零件的機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 所屬系部 機(jī)械工程系 所屬專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 所屬班級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 起訖日期 2 摘 要 本文是對(duì)支架零件加工應(yīng)用及加工的工藝性分析，主要包括對(duì)零件圖的分析、毛 坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝 文件的填寫。選擇正確的加工方法，設(shè)計(jì)合理的加工工藝過程。此外還對(duì)填料箱蓋零 件的兩道工序的加工設(shè)計(jì)了專用夾具. 機(jī)床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標(biāo)準(zhǔn)化， 并且有專業(yè)的工廠進(jìn)行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為某工件加工工序服務(wù)的專用 夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設(shè)計(jì)制造。本論文夾具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 是設(shè)計(jì)磨中心孔夾具。 關(guān)鍵詞：支架，加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具 Abstract This paper is on the bracket parts processing application and processing technology and analysis, including the parts of the plan, the choice of blank, the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. In addition to the stuffing box cover part two process designing special fixture. Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, specially for a workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design of fixture for grinding center. Key words: scaffold, processing technology, processing method, process documentation, fixture 目 錄 摘 要.................................................................................................................................................2 ABSTRACT........................................................................................................................................3 目 錄.................................................................................................................................................4 1 緒 論...............................................................................................................................................6 2 零件的分析.....................................................................................................................................5 2.1 零件的工藝分析 .............................................................................................................................................5 2.2 零件的工藝要求 .............................................................................................................................................5 3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì).................................................................................................................................6 3.1 加工工藝過程 .................................................................................................................................................6 3.2 確定各表面加工方案 .....................................................................................................................................6 3.2.1 考慮因素 .................................................................................................................................................6 3.2.2 加工方案的選擇 .....................................................................................................................................7 3.3 確定定位基準(zhǔn) .................................................................................................................................................7 3.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 ..........................................................................................................................................7 3.3.2 精基準(zhǔn)選擇的原則 ..................................................................................................................................8 3.4 工藝路線的擬訂 ............................................................................................................................................9 3.4.1 工序的合理組合 ....................................................................................................................................9 3.4.2 工序的集中與分散 ................................................................................................................................9 3.4.3 加工階段的劃分 ..................................................................................................................................10 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 ..................................................................................................................11 3.5 零件的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ..........................................................................13 3.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 ..........................................................................................................................13 3.5.2 零件的偏差計(jì)算 ..................................................................................................................................13 3.6 確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） ..................................................................................................14 3.7 時(shí)間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排 ..........................................................................................................................21 4 鉆直徑 38 孔夾具設(shè)計(jì).................................................................................................................24 4.1 概述 ...............................................................................................................................................................24 4.2 方案設(shè)計(jì) .......................................................................................................................................................24 4.3 定位基準(zhǔn)的選擇 ...........................................................................................................................................24 5 4.4 切削力和夾緊力的計(jì)算 ...............................................................................................................................24 4.5 定位誤差分析 ...............................................................................................................................................25 4.6 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) ...............................................................................................................................................26 4.7 夾具設(shè)計(jì)及操作說明 ...................................................................................................................................26 總 結(jié).................................................................................................................................................27 參考文獻(xiàn)...........................................................................................................................................28 致謝...................................................................................................................................................29 1 緒 論 機(jī)械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法，是指導(dǎo)生 產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng) 濟(jì)效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手 段都要通過機(jī)械加工工藝來(lái)體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的 質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時(shí)須保證其合理性、科學(xué)性、完善性。 而機(jī)床夾具是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時(shí)提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞 動(dòng)強(qiáng)度、降低生產(chǎn)成本而在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件 相對(duì)于機(jī)床或刀具有個(gè)正確的位置，并在加工過程中保持這個(gè)位置不變。它們 的研究對(duì)機(jī)械工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產(chǎn)中，常采用專用夾具。 而本次對(duì)于零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是： 完成零件零件加工工藝規(guī)程的制定； 完成專用夾具的設(shè)計(jì)。 通過對(duì)零件零件的初步分析，了解其零件的主要特點(diǎn)，加工難易程度，主 要加工面和加工粗、精基準(zhǔn)，從而制定出零件加工工藝規(guī)程；對(duì)于專用夾具的 設(shè)計(jì)，首先分析零件的加工工藝，選取定位基準(zhǔn)，然后再根據(jù)切銷力的大小、 批量生產(chǎn)情況來(lái)選取夾緊方式，從而設(shè)計(jì)專用夾具。 2 零件的分析 2.1 零件的工藝分析 支架是一個(gè)很重要的零件，因?yàn)槠淞慵叽绫容^小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，但 其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有支架端面要求加工，對(duì)精度要求也很 高。零件的底面、中心孔 38 孔粗糙度要求都是 ，所以都要求精加工。6.1Ra 其中心孔有同軸度公差要求因?yàn)槠涑叽缇?、幾何形狀精度和相互位置精度?以及各表面的表面質(zhì)量均影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響其性能與工作 壽命，因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。 2.2 零件的工藝要求 一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性， 也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時(shí)使加工的 勞動(dòng)量最小。而設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)計(jì)者要考慮加 工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計(jì)的要求。 圖 2.1 零件零件圖 該加工有七個(gè)加工表面：平面加工包括零件底面、底部平面；孔系加工包 括大、小頭孔、小孔。 以平面為主有： 零件底面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是 1 ；2.3Ra 支架小端面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是 。. 孔系加工有： 38 粗、精鏜加工，其表面粗糙度為 ；2.3Ra 小孔鉆鉸加工 2.3Ra 零件毛坯的選擇鑄造，因?yàn)樯a(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單邊余 量一般在 ，結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因其13m 年產(chǎn)量是中批量生產(chǎn)。 上面主要是對(duì)零件零件的結(jié)構(gòu)、加工精度和主要加工表面進(jìn)行了分析，選 擇了其毛坯的的制造方法為鑄造和中批的批量生產(chǎn)方式，從而為工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 提供了必要的準(zhǔn)備。 3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 加工工藝過程 由以上分析可知，該零件零件的主要加工表面是平面、孔系。一般來(lái)說， 保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對(duì)于零件來(lái)說，加 工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的 相互關(guān)系以各尺寸精度。 由上面的一些技術(shù)條件分析得知：零件的尺寸精度，形狀精度以及位置關(guān) 系精度要求都不是很高，這樣對(duì)加工要求也就不是很高。 3.2 確定各表面加工方案 一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性，也 就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質(zhì)量，同時(shí)使加工的勞 動(dòng)量最小。設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)零件的 加工工藝來(lái)說，應(yīng)選擇能夠滿足平面孔系和孔加工精度要求的加工方法及設(shè)備。 除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足 精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價(jià)格較低的機(jī)床。 3.2.1 考慮因素 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求， 選擇加工方法及分幾次加工。 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設(shè)備。在單件小 2 批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機(jī)連桿小頭孔的加工， 在小批量生產(chǎn)時(shí)，采用鉆、擴(kuò)、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時(shí)采用拉削加工。 要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有 色金屬由于磨削時(shí)容易堵塞砂輪，一般都采用精細(xì)車削，高速精銑等。 要考慮工廠或車間的實(shí)際情況，同時(shí)也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)現(xiàn)有加工方法和 設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機(jī)械性能的特殊要求， 工件形狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個(gè)零件主要表面的技術(shù)要求來(lái)選定最終加工方法。 再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為 IT6，表面粗糙度為 Ra0.63m，并要求淬硬時(shí)，其最終工序選用精度，前面準(zhǔn) 備工序可為粗車半精車淬火粗磨。 3.2.2 加工方案的選擇 由參考文獻(xiàn)3表 2.112 可以確定，平面的加工方案為：粗銑精 銑（ ） ，粗糙度為 6.30.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可79IT:aR 以較小。 由參考文獻(xiàn) 3表 2.111 確定，40H7 孔的表面粗糙度要求為 6.3， 則選擇孔的加方案序?yàn)椋捍昼M精鏜。 小孔鉆鉸孔加工方法： 因?yàn)榭椎谋砻娲植诙鹊囊?，所以我們采用鉆擴(kuò)鉸的加6.1Ra 工方法。 小頭端面的加工方法是： 因孔兩側(cè)面表面粗糙度的要求較高，為 ，所以我們采用粗銑. 精銑。 3.3 確定定位基準(zhǔn) 3.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加 工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工 面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)選 3 擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、 外形對(duì)稱、少裝夾等。 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面 是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床 身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的 余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加 工余量。 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位 準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需 經(jīng)初加工。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證零件在整個(gè) 加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從零件零件圖分析可知，主要是選 擇加工零件底面的裝夾定位面為其加工粗基準(zhǔn)。 3.3.2 精基準(zhǔn)選擇的原則 基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定 位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證 各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來(lái)的誤差，并且各工序所采用的夾具 比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計(jì)和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為 定位基準(zhǔn)。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書 表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反 復(fù)加工。例如：對(duì)淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn) 磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 自為基準(zhǔn)原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇 加工表面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時(shí)，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此 外，像拉孔在無(wú)心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。 此外，還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn) 固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證零件在整個(gè) 加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從零件零件圖分析可知，它的底平 面，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個(gè)平面和一個(gè)孔定位限制工件自由度不夠，如 4 果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個(gè)加工過程中基本上都采用統(tǒng) 一的基準(zhǔn)定位的要求。至于兩側(cè)面，因?yàn)槭欠羌庸け砻?，所以也可以?的4 孔為加工基準(zhǔn)。 選擇精基準(zhǔn)的原則時(shí)，考慮的重點(diǎn)是有利于保證工件的加工精度并使裝夾 準(zhǔn)。 3.4 工藝路線的擬訂 對(duì)于中批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。零件的加工的 第一個(gè)工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔和面定位粗、精加工零 件底面底部平面。 后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。 3.4.1 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè) 備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： 工序分散原則 工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡(jiǎn)單的 機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對(duì)工人的技術(shù)要求水平不 高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人 數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證 這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床， 以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi) 事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但 由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具 組織流水線生產(chǎn)。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%1.1%809c: 蘇打及 0.25%0.5%亞硝酸鈉溶液中進(jìn)行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證 零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 。mg2 3.4.2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時(shí)，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個(gè) 不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序 分散。 工序集中的特點(diǎn) 5 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù) 和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這 些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床， 以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi) 事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 工序分散的特點(diǎn) 工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備，簡(jiǎn)單的 機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對(duì)工人的技術(shù)水平要求不 高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 工序集中與工序分散各有特點(diǎn)，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具 體情況進(jìn)行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但 由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具 組織流水線生產(chǎn)。 由于近代計(jì)算機(jī)控制機(jī)床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點(diǎn)更為突 出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費(fèi)過多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量， 從而可取的良好的經(jīng)濟(jì)效果。 3.4.3 加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，常把整個(gè)加工過程劃分為幾個(gè)階段： 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條 件，并為半精加工，精加工提供定位基準(zhǔn)，粗加工時(shí)能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷， 予以報(bào)廢或修補(bǔ)，以免浪費(fèi)工時(shí)。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切前用量，以提 高生產(chǎn)率、粗加工時(shí)，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生 的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級(jí)為 IT11IT12。粗糙度為 Ra80100m。 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備， 保證合適的加工余量。半精加工的公差等級(jí)為 IT9IT10。表面粗糙度為 Ra101.25m。 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精 度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達(dá)到圖紙要求.另外精加工工序安排在 6 最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工 精度精加工的加工精度一般為 IT6IT7，表面粗糙度為 Ra101.25m。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì) 的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對(duì)的。在實(shí)際生活中，對(duì)于剛性好，精 度要求不高或批量小的工件，以及運(yùn)輸裝夾費(fèi)事的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階 段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個(gè)階段，甚至不 把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個(gè)加工過程而言的，不能以某一表 面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準(zhǔn)面，在粗加工階段就 要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn) 可以考慮采用專用機(jī)床，以便提高生產(chǎn)率。但同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)效果，降低生產(chǎn) 成本，擬訂三個(gè)加工工藝路線方案。 方案一： 1、鑄造 2、時(shí)效處理 3、粗鏜 38 孔 4、精鏜 38 孔 5、車 46 端面 6、車 34 端面 7、銑削 54 左端面 8、銑削 54 右端面 9、銑削左凸臺(tái) 10、銑削右凸臺(tái) 11、銑削支架小端頂部凸臺(tái) 12、鉆支架小端頂部孔 6 13、鉆沉頭孔 14、鉆 14 孔 15、倒角 14 孔 16、終檢 17、清洗入庫(kù) 方案二： 1、鑄造 7 2、時(shí)效處理 3、車 46 端面 4、車 34 端面 5、銑削 54 左端面 6、銑削 54 右端面 7、銑削左凸臺(tái) 8、銑削右凸臺(tái) 9、銑削支架小端頂部凸臺(tái) 10、粗鏜 38 孔 11、精鏜 38 孔 12、鉆支架小端頂部孔 6 13、鉆沉頭孔 14、鉆 14 孔 15、倒角 14 孔 16、終檢 17、清洗入庫(kù) 加工工藝路線方案的論證： 從前兩步工序可以看出：方案把粗、精加工都安排在一個(gè)工序中， 以便裝夾、安裝工件。 再看后面的鏜孔、銑孔工序，方案把粗、精加工分在兩個(gè)不同的工序 中，而方案都在一個(gè)工序中，這樣不但有利于工件的安裝，且在設(shè)計(jì)專用夾 具時(shí)也可以減少工件的安裝次數(shù)。 方案二與方案三區(qū)別在于先鏜孔后再鉆各凸臺(tái)面小孔。這樣鉆孔后導(dǎo)致孔 內(nèi)的粗糙度受到影響。 方案 2 中其工序較為集中，如粗、精加工都安排在一個(gè)工序中，以便裝夾、 安裝工件。 由以上分析：方案為合理、經(jīng)濟(jì)的加工工藝路線方案。具體的工藝過程 如下表： 1、鑄造 2、時(shí)效處理 3、車 46 端面 4、車 34 端面 5、銑削 54 左端面 6、銑削 54 右端面 8 7、銑削左凸臺(tái) 8、銑削右凸臺(tái) 9、銑削支架小端頂部凸臺(tái) 10、粗鏜 38 孔 11、精鏜 38 孔 12、鉆支架小端頂部孔 6 13、鉆沉頭孔 14、鉆 14 孔 15、倒角 14 孔 16、終檢 17、清洗入庫(kù) 3.5 零件的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 零件的鍛造采用的是 HT200 鑄造制造，其材料是 HT200，生產(chǎn)類型為中批 量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 3.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 零件為鍛造件，對(duì)毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性有一定要求： 由于鑄造件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機(jī) 件配合的表面才需要進(jìn)行機(jī)械加工，其表面均應(yīng)設(shè)計(jì)為非加工表面。 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，鑄造件外形應(yīng)力求簡(jiǎn)單、平直的 對(duì)稱，盡量避免鑄造件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺(tái)等結(jié)構(gòu)。 鑄造件的結(jié)構(gòu)中應(yīng)避免深孔或多孔結(jié)構(gòu)。 鑄造件的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單。 工藝基準(zhǔn)以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相一致。 便于裝夾、加工和檢查。 結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工。 在確定毛坯時(shí)，要考慮經(jīng)濟(jì)性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減 少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困 難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類 形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛 坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時(shí)可據(jù)此繪出毛坯圖。 3.5.2 零件的偏差計(jì)算 零件底平面和底部平面的偏差及加工余量計(jì)算 底平面加工余量的計(jì)算。根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步 9 余量如下： 粗銑：由參考文獻(xiàn)4表 1119。其余量值規(guī)定為 2-3mm，現(xiàn)取 3mm。查3可 知其粗銑時(shí)精度等級(jí)為 IT12，粗銑平面時(shí)厚度偏差取 0.21m 精銑：由參考文獻(xiàn)3表 2.359，其余量值規(guī)定為 。 參照參考文獻(xiàn)3表 32，325,2.313 和參考文獻(xiàn)15表 18，可以 查得： 鉆孔的精度等級(jí)： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。1IT12.5Rau2.0 擴(kuò)孔的精度等級(jí)： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。03.mm84. 鉸孔的精度等級(jí)： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。8IT1.6Rau0.3 孔 40H7 粗鏜孔的精度等級(jí)： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是13I 2.5m 。0.39m 精鏜孔的精度等級(jí)： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是8TuRa6.1 。. 根據(jù)工序要求，小頭孔加工分為鉆、擴(kuò)、鉸三個(gè)工序，而大頭孔加工分為 粗鏜、精鏜二個(gè)工序完成，各工序余量如下： 鉆孔 22 參照參考文獻(xiàn)3表 2.347，表 2.348。確定工序尺寸及加工余量為： 加工該孔的工藝是：鉆擴(kuò)鉸 3.6 確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） 工序 1：車 46 端面。 機(jī)床：車床 CA6140 所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 1.1，由于 C6201 機(jī)床的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸 = ，刀mHBm2516 片厚度為 。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角 = ，后角 =5.4 0V0 ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃傾角 = ，刀尖圓弧半徑 = 。06vK09v01s0sr8. .確定切削深度 pa 由于單邊余量為 ，可在一次走刀內(nèi)完成，故 = = （3-p2695.7m.3 1） .確定進(jìn)給量 f 10 根據(jù)切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)可知：表 1.4 刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 400 之間時(shí)，m1625pam410 進(jìn)給量 =0.51.0fr 按 C6201 機(jī)床進(jìn)給量（表 4.29）在機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)可知： =0.7f 確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表 1 30，C6201 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力 =3530 。maxFN 根據(jù)表 1.21，當(dāng)強(qiáng)度在 174207 時(shí)， ， ， =HBSp4f75.0rmK 時(shí)，徑向進(jìn)給力： =950 。045R 切削時(shí) 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.292） ，故實(shí)際fFroFfKsFfkrFfK 進(jìn)給力為： =950 =1111.5 （3-2）f17.N 由于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選 = 可用。frm7.0 .選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為 ，車刀壽5.1 命 = 。Tmin60 .確定切削速度 0V 切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接有表中查出。 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.11，當(dāng) 硬質(zhì)合金刀加工硬度 2002196YG 的鑄件， ， ，切削速度 = 。HBSpa4frm75. Vmin3 切削速度的修正系數(shù)為 =1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見表tvKvsvKTvKv 1.28） ，故： = tVv=63 （3-00.184.920.1 3） min48 = = =120 （3-nDc 10127ir 4） 根據(jù) C6201 車床說明書選擇 =1250nmir 這時(shí)實(shí)際切削速度 為：cV 11 = = （3-cV10cDn01257min 5） .校驗(yàn)機(jī)床功率 切削時(shí)的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計(jì)算。 由切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.25， = ， ，HBS160245pam3f ，切削速度 時(shí)，rm75.0min50V =CPKW7.1 切削功率的修正系數(shù) =0.73， =0.9，故實(shí)際切削時(shí)間的功率為：krcPcr0 =1.7 =1.2 （3-3. 6） 根據(jù)表 1.30，當(dāng) = 時(shí)，機(jī)床主軸允許功率為 = ， ，故nmi125r EPKW9.5CEP 所選切削用量可在 C6201 機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為： =3.75 ， = ， = = ， =paf7.0ni125rsr08.Vmin0 .倒角 為了縮短輔助時(shí)間，取倒角時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同 srn28.3 換車刀手動(dòng)進(jìn)給。 . 計(jì)算基本工時(shí) （3-7）nflt 式中 = + + ， = m127Llyl 由切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.26，車削時(shí)的入切量及超切量 y+ = ，則 =m1L + =1278 = = （3-mt7.01258in46 8） 工序 2：車 34 端面 車 34 端面，粗糙度值為 ，尺寸保持3.m12 本工序仍為粗車。已知條件與工序相同，車端面及倒角，可采用工序相同的可轉(zhuǎn)位 車刀。 采用工序確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時(shí)間如下： 12 a =2.5 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T =56pmrsminis 工序 4：銑削 54 左端面 機(jī)床：銑床 X62W 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀 YG8，硬質(zhì)合金立銑刀 YT15 （1）粗銑兩側(cè)面 銑刀直徑 ，齒數(shù)mdw32012Z 銑削深度 ：pa 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.4.73，取f Zmaf/25.0 銑削速度 ：參照 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 表 2.4.81，取V sV/3 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，取n in/1793204.610rdV in1r 實(shí)際銑削速度 ： smn/5.260. 進(jìn)給量 ：fVsZnaff /5.70/125.0 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ：m in4.smVf ：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.4.81,a a192 被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知ll0 刀具切入長(zhǎng)度 ：1l mD34)((5.2 刀具切出長(zhǎng)度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：1jt in39.0452121mjfl （2）粗銑凸臺(tái) 銑刀直徑 ，齒數(shù)mdw506Z 銑削深度 ：pa3 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.4.77，取f Zmaf/2.0 銑削速度 ：參照 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 表 2.4.88，取V sV3 13 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，取n min/126504.310rdVmi/150rn 實(shí)際銑削速度 ： sn/39.601.0 進(jìn)給量 ：fVmZaff //52. 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ：m in83sVf 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： （其中 ）2jt i46.0182.0mjfD mD260 因?yàn)椋?12jjt 本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：j in46.02jjt 工序 5：粗鏜，半精鏜 38 孔機(jī)床：鏜床 T68 刀具：高速鋼刀具 VCWr418 （1）粗鏜 孔m3 切削深度 ：pa2 進(jìn)給量 ：根據(jù) 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 表 2.4.66，刀桿伸出長(zhǎng)度取 ，f m20 切削深度為 。因此確定進(jìn)給量m2rmf/6.0 切削速度 ：參照 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 表 2.4.66，取Vin/15/.0s 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，取in/5.607914.30rdV in/60r 實(shí)際切削速度 ： smn/2. 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 ：mf in/360.f 被切削層長(zhǎng)度 ：l19 刀具切入長(zhǎng)度 ： mtgtgkarp 4.52)32( 14 刀具切出長(zhǎng)度 ： 取2lm53ml42 行程次數(shù) ：i1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：jt in79.0136.51921mjfl 工序 11：鉆小端頂部孔 6 沉頭孔 機(jī)床：臺(tái)式鉆床 Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表 4.39，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭 切削深度 ：pa3 根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 查得：進(jìn)給量 ,切削速度4.20.2/fmr 。smV/36.0 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，in/14764.3010rdV 按照參考文獻(xiàn)3表 3.131，取 。n 實(shí)際切削速度 ：v.0.5/10Dms 切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度 ：l3m 刀具切入長(zhǎng)度 ：1 6(12)0242rctgkctg 刀具切出長(zhǎng)度 ： 取 。2l4ml3 加工基本時(shí)間 ： jt124.1in0.6jLlfn 工序 12：鉆、擴(kuò)、鉸 孔。4 機(jī)床：立式鉆床 Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表 4.39 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 鉆孔 進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.438，取 。f rmf/3.0 切削速度 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.441，取 。V48Vs 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，100.486539./in317vrd 按照參考文獻(xiàn)3表 3.131，取 0 15 所以實(shí)際切削速度 ：v3.14760.5/0dnms 切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度 ：l42m 刀具切入長(zhǎng)度 ：1 17()105.962rDlctgkctgm 刀具切出長(zhǎng)度 ： 取2l4l32 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： jt60.5in.3jLfn 擴(kuò)孔 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表 4.331 選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花擴(kuò)孔鉆頭。 片型號(hào)：E403 切削深度 ：pa1.35m 進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.452，取 。f 0.6/fmr 切削速度 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.453，取 。V4Vs 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n100.462.78/in319vrD 按照參考文獻(xiàn)3表 3.131，取 5n 所以實(shí)際切削速度 ：v..0.52/06dms 切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度 ：l42m 刀具切入長(zhǎng)度 有：11 19.7()20.8632rDdlctgkctgm 刀具切出長(zhǎng)度 ： ，取lm42l32 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：2jt30.16in.5jLfn 16 鉸孔 14 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表 4.354，選擇硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀。 切削深度 ： ，且 。pa0.5m20D 進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.458， 取f rmf/0.21 。rmf/0.2 切削速度 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.460，取 。V sV/3. 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n10.32605.7/in14rD 按照參考文獻(xiàn)3表 3.131 取 1mn 實(shí)際切削速度 ：v..63/00s 切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度 ：l42 刀具切入長(zhǎng)度 ，10019.7()20.9rDdlctgkctgm 刀具切出長(zhǎng)度 ： 取2lm4l32 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：3jt.09.7in315jLnf 該工序的加工機(jī)動(dòng)時(shí)間的總和是 ：jt.2016.70.48minj 3.7 時(shí)間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，該零件的年產(chǎn)量為 5000 件。一年以 240 個(gè)工作日計(jì)算， 每天的產(chǎn)量應(yīng)不低于 21 件。設(shè)每天的產(chǎn)量為 21 件。再以每天 8 小時(shí)工作時(shí)間 計(jì)算，則每個(gè)工件的生產(chǎn)時(shí)間應(yīng)不大于 22.8min。 參照參考文獻(xiàn)3表 2.52，機(jī)械加工單件（生產(chǎn)類型：中批以上）時(shí)間 定額的計(jì)算公式為： （大量生產(chǎn)時(shí) ） Ntktt zfjd /%)1( 0/Ntz 因此在大批量生產(chǎn)時(shí)單件時(shí)間定額計(jì)算公式為： )(ttfjd 17 其中： 單件時(shí)間定額 基本時(shí)間（機(jī)動(dòng)時(shí)間）dt jt 輔助時(shí)間，用于某工序加工每個(gè)工件時(shí)都要進(jìn)行的各種輔助動(dòng)f 作所消耗的時(shí)間，包括裝卸工件時(shí)間和有關(guān)工步輔助時(shí)間 布置工作地、休息和生理需要時(shí)間占操作時(shí)間的百分比值k 粗、精銑面 粗加工機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：jt0.5minj粗 精加工機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： 8精 輔助時(shí)間 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.545，取工步輔助時(shí)間為 。ft min41.0 由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為 ，i 則 in41..0ft ：根據(jù)參考文獻(xiàn) 3表 2.548，k 13k 單間時(shí)間定額 有：dt()(%(0.54)(%)2.1min.8ifdjtk粗 粗 18135fjt精 精 因此應(yīng)布置二臺(tái)粗、精機(jī)床即可以完成此二道工序的加工，達(dá)到生產(chǎn)要求。 鉆、擴(kuò)、鉸 孔209H 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： jt.5.160.7.48minj 輔助時(shí)間 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.541，取工步輔助時(shí)間為 。f min75.1 由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為 ，i 則 in75.1.ft ：根據(jù)參考文獻(xiàn) 3表 2.543，k 14.2k 單間時(shí)間定額 ：dt()1%(0.4875)(.%)2.04min.8idjftk 因此應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床即可完成本工序的加工，達(dá)到生產(chǎn)要求 粗、精鏜孔 粗鏜 孔：機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：43.7jt0.1minj粗 輔助時(shí)間 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.537，取工步輔助時(shí)間為 。ft in81.0 由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為 ，i3 則 i8.31.0ft ：根據(jù)參考文獻(xiàn) 3表 2.539， 。k 83.14k 18 單間時(shí)間定額 有：dt()(1%(0.138)(4.%).50min2.8idfjtk粗 因此應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床即可以完成本工序的加工，達(dá)到生產(chǎn)要求。 精鏜 孔到要求尺：機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：43.9jt.1ij精 輔助時(shí)間 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.537，取工步輔助時(shí)間為 。ft in81.0 由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為 ，i3 則 min81.3.0ft ：根據(jù)參考文獻(xiàn) 3表 2.539， 。k 83.4k 單間時(shí)間定額： ()(1%(0..1)(.%)4.9min2.8idfjttk精 因此應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床即可以完成本工序的加工，達(dá)到生產(chǎn)要求。 鉆各小孔 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： jt0.1minj 輔助時(shí)間 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.541，取工步輔助時(shí)間為 。f in75.1 由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為 ，mi 則 i75..ft ：根據(jù)參考文獻(xiàn) 3表 2.543， 。k 14.2k 單間時(shí)間定額 ，由式（1.11）有：dt()1%(0.75)(.%)2.1in.8ijfk 因此應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床即可完成本工序的加工，達(dá)到生產(chǎn)要求 19 4 鉆直徑 38 孔夾具設(shè)計(jì) 4.1 概述 在機(jī)床對(duì)零件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為保證工件加工精度，首先要保證工件在機(jī)床上 占有正確的位置，然后通過夾緊機(jī)構(gòu)使工件正確位置固定不動(dòng)，這一任務(wù)就是由夾具 來(lái)完成。 對(duì)于單件、小批生產(chǎn)，應(yīng)盡量使用通用夾具，這樣可以降低工件的生產(chǎn)成本。但由 于通用夾具適用各種工件的裝夾，所以?shī)A緊時(shí)往比較費(fèi)時(shí)間，并且操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率 低。 本零件屬于大量生產(chǎn)，零件外形也不適于使用通用夾具，為了保證工件精度，提高生 產(chǎn)效率，設(shè)計(jì)專用夾具就顯得非常必要。 4.2 方案設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì)是夾具設(shè)計(jì)的第一步，也是夾具設(shè)計(jì)關(guān)鍵的一步，方案設(shè)計(jì)的好、壞將直接 影響工件的加工精度、加工效率，稍不注