叉架機械加工工藝及鏜φ70H7、φ78H7中心大孔夾具設計【支架】

叉架機械加工工藝及鏜φ70H7、φ78H7中心大孔夾具設計【支架】,支架,叉架,機械,加工,工藝,70,h7,78,中心,夾具,設計 機械加工工序卡 產品型號及規(guī)格 圖 號 名 稱 工藝文件編號 叉架 叉架 10 30 材料牌號及名稱 毛坯外型尺寸 Q235焊接 零件毛重 零件凈重 硬 度 設 備 型 號 設 備 名 稱 X52K 銑床 專 用 工 藝 裝 備 名 稱 代 號 專用夾具 機動時間 單件工時定額 每合件數 1 技 術 等 級 冷 卻 液 中 工序號 工步號 工 序 及 工 步 內 容 刃 具 量 檢 具 切 削 用 量 代 號 名 稱 代 號 名稱 切削速度（米/分） 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 轉速（轉/分） 30 1 粗銑叉架零件寬度為端面 面銑刀 游標卡尺 95.456 1.7 0.8 380 40 2 精銑叉架零件寬度為端面 面銑刀 游標卡尺 105 0.5 0.1 400 編 制 校 對 會 簽 復 制 修改標記 處 數 文件號 簽 字 日 期 修改標記 處 數 文件號 簽 字 日 期 機械加工工序卡 產品型號及規(guī)格 圖 號 名 稱 工藝文件編號 叉架 叉架 4-?22 280 材料牌號及名稱 毛坯外型尺寸 Q235焊接 零件毛重 零件凈重 硬 度 設 備 型 號 設 備 名 稱 Z525 鉆床 專 用 工 藝 裝 備 名 稱 代 號 專用夾具 機動時間 單件工時定額 每合件數 1 技 術 等 級 冷 卻 液 中 工序號 工步號 工 序 及 工 步 內 容 刃 具 量 檢 具 切 削 用 量 代 號 名 稱 代 號 名稱 切削速度（米/分） 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 轉速（轉/分） 50 1 鉆4-Φ22孔 麻花鉆 卡尺 95.456 1.7 0.8 380 編 制 校 對 會 簽 復 制 修改標記 處 數 文件號 簽 字 日 期 修改標記 處 數 文件號 簽 字 日 期 機械加工工序卡 產品型號及規(guī)格 圖 號 名 稱 工藝文件編號 叉架 叉架 176 120 材料牌號及名稱 毛坯外型尺寸 Q235焊接 零件毛重 零件凈重 硬 度 設 備 型 號 設 備 名 稱 T68 鏜床 專 用 工 藝 裝 備 名 稱 代 號 專用夾具 機動時間 單件工時定額 每合件數 15min 15min 1 技 術 等 級 冷 卻 液 中 工序號 工步號 工 序 及 工 步 內 容 刃 具 量 檢 具 切 削 用 量 代 號 名 稱 代 號 名稱 切削速度（米/分） 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 轉速（轉/分） 60 1 粗鏜叉架上φ70H7、φ78H7的中心大孔 鏜刀 卡尺 103 1.5 0.5 425 70 1 半精鏜叉架上φ70H7、φ78H7的中心大孔 鏜刀 卡尺 124 0.5 0.2 425 80 1 精鏜叉架上φ70H7、φ78H7的中心大孔 鏜刀 卡尺 158 0.05 0.1 425 編 制 校 對 會 簽 復 制 修改標記 處 數 文件號 簽 字 日 期 修改標記 處 數 文件號 簽 字 日 期 XX學院 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 叉架 零件名稱 叉架 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 Q235 毛 坯 種 類 焊接 毛坯外形尺寸 每毛坯件數 1 每 臺 件 數 1 備 注 工 序 號 工序 名稱 工 序 內 容 車間 工段 設 備 工 藝 裝 備 工時/min 準終 單件 10 焊接 焊接成型 焊接車間 一 20 熱處理 時效處理 焊接車間 一 30 粗銑 粗銑叉架零件寬度為端面 機加工車間 二 X52K銑床 銑夾具，量具，面銑刀 15min 15min 40 精銑 精銑叉架零件寬度為端面 機加工車間 二 X52K銑床 銑夾具，量具，面銑刀 18min 18min 50 鉆 鉆4-Φ22孔 機加工車間 二 鉆床Z525 麻花鉆，游標卡尺 5min 5min 60 粗鏜 粗鏜叉架上φ70H7、φ78H7的中心大孔 機加工車間 二 T68鏜床 鏜夾具，鏜刀 15min 15min 70 半精鏜 半精鏜叉架上φ70H7、φ78H7的中心大孔 機加工車間 二 T68鏜床 鏜夾具，鏜刀 15min 15min 80 精鏜 精鏜叉架上φ70H7、φ78H7的中心大孔 機加工車間 二 T68鏜床 鏜夾具，鏜刀 15min 15min 90 去毛刺 鉗工去毛刺 100 終檢入庫 按圖樣要求檢驗 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 XX 課程設計(論文) 叉架工藝及加工孔夾具設計 班 級： 專 業(yè)： 教學學院： 指導老師： 1 摘 要 本文主要講述叉架零件的加工工藝，通過開篇對其零件圖紙進行工藝分析，然后設計 出毛坯，制定出加工工藝路線，分析工序尺寸與確定公差，選擇加工設備，再到夾具、刀 具、量具的設計，設計的重點是選定零件鉆孔夾具，通過 CAD 設計軟件對鉆床夾具進行繪 制設計，然后將各零件進行裝配，完成設計，以及利用對夾具進行虛擬制造。因此本文要 全面的多方位的介紹 cad 軟件，并詳細對各個零件的設計與繪制的過程。進行專 用夾具的 設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、叉架與機床 的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與 不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞：工藝分析；加工方案；切削用量；孔夾具 2 ABSTRACT The processing technology of this paper describes the main crotch parts, through the opening on the drawing process are analyzed, and then design a blank, formulate the process route, process dimension and tolerance analysis to determine, selection of machining equipment, and then to the design of fixture, cutting tool, measuring tool, the design focuses on selected parts of drilling fixture, drilling fixture drawing design through the CAD design software, and then the part assembly, complete the design, and the use of virtual manufacturing fixture. This paper introduces the multidimensional should fully CAD software, and the detailed design of each part and drawing process. Special fixture design, fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning device, clamping device, a guide element, clamp and the machine tool and other components; calculate fixture positioning errors when positioning, reasonableness and shortcomings of fixture structure, pay attention to improving and will design in. Keywords: process analysis; process plan; cutting parameters; drilling fixture 3 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................1 1 緒論 .............................................................................................................................1 2 零件的圖樣分析 ........................................................................................................3 2.1 零件的結構特點分析 ..........................................................................................3 2.2 零件的技術要求分析 ..........................................................................................3 3 零件的工藝規(guī)程設計 ................................................................................................4 3.1 毛坯的選擇 ..........................................................................................................4 3.2 定位基準的選擇 ..................................................................................................4 3.3 裝夾方式的選擇 ..................................................................................................5 3.4 加工順序的安排 ..................................................................................................5 4 設備及其工藝裝備的確定 ........................................................................................6 4.1 機床的選擇 ..........................................................................................................6 4.2 刀具的選擇 ..........................................................................................................7 5 確定切削用量 .............................................................................................................9 6 工時計算 ..................................................................................................................15 7 鏜 Φ70H7、Φ78H7 的中心大孔夾具設計 ..........................................................17 7.1 研究原始質料 ....................................................................................................17 7.2 設計要求 ............................................................................................................17 7.3 夾具的組成 ........................................................................................................18 7.4 夾具的分類和作用 ............................................................................................18 7.5 定位、夾緊方案的選擇 ....................................................................................20 7.6 夾具的導向 ........................................................................................................21 7.7 孔與工件之間的切屑間隙 ................................................................................22 7.8 鏜模板 ................................................................................................................23 7.9 定位誤差的分析 ................................................................................................23 7.10 確定叉架結構和總體結構 ..............................................................................24 7.11 夾具設計及操作的簡要說明 ..........................................................................25 總 結 ......................................................................................................................26 4 致 謝 ........................................................................................................................27 參 考 文 獻 ................................................................................................................28 1 1 緒論 在機械加工工藝教學中，我們很多專業(yè)的學生都要學習機床操作技術。讓 我們了解相關工種的先進技術，同時培養(yǎng)我們在工作崗位的積極性；老師在給 我們在講授數控知識的同時，要求我們必須掌握基本的機械加工工藝，增強系 統意識，理解手動操作與自動操作之間的聯系，力爭把我們真正培養(yǎng)成為適應 各種工作環(huán)境和崗位的多面手。數控車工基礎工藝理論及技能有機融合，包括 夾具的使用、量具的識讀和使用、刃具的刃磨及使用、基準定位等，分類敘述 了機床操作、機床自動編程仿真操作、機床編程與操作的初、中級內容。以機 械加工中車工工藝學與機床技能訓練密切結合為主線，常用量具識讀及工件測 量、刀具及安裝、工件定位與安裝、金屬切削過程及精加工，較清晰地展示了 數控加工必須掌握的知識和技能的訓練途徑。對涉及與數控專業(yè)相關的基礎知 識、專業(yè)計算，都進行了有針對性的論述，目的在于塑造理論充實、技能扎實 的專業(yè)技能型人才。 在機械加工工藝教學中，我們很多專業(yè)的學生都要學習機床操作技術。讓 我們了解相關工種的先進技術，同時培養(yǎng)我們在工作崗位的積極性；老師在給 我們在講授數控知識的同時，要求我們必須掌握基本的機械加工工藝，增強系 統意識，理解手動操作與自動操作之間的聯系，力爭把我們真正培養(yǎng)成為適應 各種工作環(huán)境和崗位的多面手。數控車工基礎工藝理論及技能有機融合，包括 夾具的使用、量具的識讀和使用、刃具的刃磨及使用、基準定位等，分類敘述 了機床操作、機床自動編程仿真操作、機床編程與操作的初、中級內容。以機 械加工中車工工藝學與機床技能訓練密切結合為主線，常用量具識讀及工件測 量、刀具及安裝、工件定位與安裝、金屬切削過程及精加工，較清晰地展示了 數控加工必須掌握的知識和技能的訓練途徑。對涉及與數控專業(yè)相關的基礎知 識、專業(yè)計算，都進行了有針對性的論述，目的在于塑造理論充實、技能扎實 的專業(yè)技能型人才。 本論文以切削用量的選擇，工件的定位裝夾，加工順序和典型零件為例， 結合數控加工的特點，分別進行工藝方案分析，機床的選擇，刀具加工路線的 確定，數控程序的編制，最終形成可以指導生產的工藝文件。在整個工藝過程 的設計過程中，要通過分析，確定最佳的工藝方案，使得零件的加工成本最低， 2 合理的選用定位夾緊方式，使得零件加工方便、定位精準、剛性好，合理選用 刀具和切削用量，使得零件的加工在保證零件精度的情況下，盡可能達到加工 效率最高、刀具消耗最低的目的。最終形成完整的工藝文件，并能指導實際生 產。 本次課題的主要任務 1）運用制圖軟件繪制零件二維圖紙。 2）分析零件的技術要求，確定零件的加工方案。 3）合理的選擇刀具、切削參數。 4）制定相應的工藝卡片。 5）設計鏜孔夾具設計。 3 2 零件的圖樣分析 2.1 零件的結構特點分析 如圖 2.1 所示零件圖，圖中有不清晰之處請查看附圖，其毛坯材料為 Q235，批量生產，試 運用所學知識對零件進行工藝分析。 圖 2.1 零件圖 從圖 2.1 中可以看出，該零件的總體結構為一叉架類零件，零件主要由平 面、凹槽、孔等特征組成。其輪廓較簡單，主要由直線組成，無復雜曲面。 2.2 零件的技術要求分析 零件的技術要求主要包括尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度要 求等，這些技術要求應當是能夠保證零件使用性能前提下的極限值。進行零件 技術要求分析，主要是分析這些技術要求的合理性，以及實現的可能性，重點 分析重要表面和部位的加工精度和技術要求，為制定合理的加工方案做好準備。 同時通過分析以確定技術要求是否過于嚴格，因為過高的精度和過小的表面粗 糙度要求會使工藝過程變得復雜，加工難度大，增加不必要的成本。 從圖 2.1 分析得知，該零件的尺寸精度要求有： （1）外輪廓尺寸：410 和 330 的精度等級為未注尺寸公差按 IT12 控制， 厚度尺寸 375 的未尺寸公差按 IT12 控制，表面粗糙度為 Ra1.6um。 （2）內孔：尺寸精度等級為 IT7 級，表面粗糙度要求為 Ra3.2um。 其余未注尺寸公差按 IT12 控制，未注表面粗糙度為 Ra3.2um。 4 綜上所述，該零件的加工精度要求一般，在機床加工中比較容易保證。 為滿足零件設計要求，設定各面尺寸、加工精度以及表面粗糙度如表 1 。 表 1 各表面各面尺寸、加工精度以及表面粗糙度 表面 尺寸 精度 表面粗糙度 上端面 IT10 Ra1.6μm 下端面 IT10 Ra3.2μm 內孔 72H?IT7 Ra1.6μm 內孔 8IT7 Ra1.6μm 內孔 4- 2IT10 Ra3.2μm 3 零件的工藝規(guī)程設計 3.1 毛坯的選擇 毛坯是用來加工各種工件的坯料,毛坯的生產方法主要有:鑄造、鍛造、焊接、 沖壓件,以及各種型材也可以用作毛坯，該零件的毛坯類型可選擇焊接毛坯。 毛坯圖的尺寸都是在零件圖尺寸的基礎上，加減總加工余量得到毛坯尺寸， 毛坯各面的設計基準一般同零件圖一致。筆者認為這種設計方法并不合理，這 是因為從毛坯尺寸的作用來講并不要求它和零件圖一致，對它提出的要求是:(1) 保證它在機械加工時有最均勻合理的粗加工余量：(2)保證非加工面與加工面有 最準確的位置及尺寸。 該零件毛坯選擇為焊接，毛坯材料為 Q235。 3.2 定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準兩種，用未加工過的毛坯表面作為定位基準稱 為粗基準，用己加工過的表面作為定位基準稱為精加工。除第一道工序用粗基 準外，其余工序都應使用精基準。 選擇定位基準要遵循基準重合原則，即力求沒計基準、工藝基準和編程基 準統一，這樣做可以減少基準不重合產生的誤差和數控編程中的計算量，并且 5 能有效地減少裝夾次數。 經分析，確定該零件的粗基準為毛坯底面及毛坯外輪廓；精基準以設計基 準為精基準，即底面及零件外輪廓側面。 3.3 裝夾方式的選擇 經分析，該零件需要進行兩次裝夾方能完成零件的加工。在第一次裝夾時 為銑削零件的底面，采用平口虎鉗進行裝夾；第二次裝夾時加工零件的上表面， 此次裝夾可以以加工好的底面及外邊進行定位，用虎鉗壓緊即可。 3.4 加工順序的安排 工件的機械加工工藝路線中要經過切削加工、熱處理和輔助工序。因此， 當擬定工藝路線時要合理、全面安排好切削加工、熱處理和輔助工序的順序。 加工順序的安排原則：先粗后精、先面后孔、基面先行。 根據該以上原則，確定該零件的加工順序為： 10 焊接 焊接成型 20 熱處理 時效處理 30 粗銑 粗銑叉架零件寬度為 端面2.0138? 40 精銑 精銑叉架零件寬度為 端面.0 50 鉆 鉆 4-Φ 22 孔 60 粗鏜 粗鏜叉架上 φ70H7、φ78H7 的中心大孔 70 半精鏜 半精鏜叉架上 φ70H7、φ78H7 的中心大孔 80 精鏜 精鏜叉架上 φ70H7、φ78H7 的中心大孔 90 去毛刺 鉗工去毛刺 100 終檢入庫 按圖樣要求檢驗 6 4 設備及其工藝裝備的確定 4.1 機床的選擇 由于該零件屬于中批量生產，因此用考慮生產效率等問題，只要在能夠保 證其精度要求的前提下選擇相應的設備進行加工即可，但為了減少人為的換刀 量，根據現有的數控機床，確定選擇由 X52K 銑床，其主要技術參數如下： 主軸端面至工作臺距離 mm 45-415 主軸中心線到床身垂直 導軌的距離 mm 350 主軸孔錐度- 7:24 主軸孔徑 mm 29 主軸轉速 rpm 18 級：30-1500rpm 立銑頭最大回轉角度 - ±0° 主軸軸轉向移動距離 mm 85 工作臺工作面（寬度 X 長度） mm 320 x1250 工作臺行程-- 縱向（手動/機動） mm 700/680 橫向（手動/機動） mm 255/240 垂向（手動/機動） mm 370/350 工作臺進給范圍（18 級） 縱向 mm/min 23.5-1180 橫向 mm/min 23.5-1180 垂向 mm/min 8-394 工作臺快速移動速度 縱向 mm/min 2300 橫向 mm/min 2300 垂向 mm/min 770 T 形槽 槽數 - 3 槽寬 mm 18 槽距 mm 70 主電動機 KW 7.5 進給電動機 KW 1.5 冷卻泵電動機 KW 0.125 外形尺寸（長 X 寬 X 高） MM 2280 x1890 x2380 重量 kg 2900 7 4.2 刀具的選擇 合理的選擇數控加工的刀具、夾具，是工藝處理工作中的重要內容，在數 控加工中產品的加工質量和勞動生產率在很大程度上將受到刀具、夾具的制約， 雖其大多數刀具、夾具與普通加工中所用的刀具、夾具基本相同，但對一些工 藝難度較大或其輪廓、形狀等方面較特殊的零件加工，所選用的刀具、夾具必 須具有較高要求，或需做進一步的特殊處理，以滿足數控加工的需求。 一般優(yōu)先采用標準刀具，必要的時候可以采用各種提高生產率的復合刀具 及其他一些專用刀具。此外，應結合實際情況，盡可能選用各種先進刀具，如 可轉位刀具、整體硬質合金刀具、陶瓷涂層刀具等。刀具的類型、規(guī)格和精度 等級應符合加工需求，刀具材料應與工件材料相適應。數控加工所用的刀具在 刀具性能上應高于普通加工中所用的刀具。所以選擇數控加工刀具時，還應考 慮以下幾個方面： ①切削性能好 數控加工能采用大的背吃刀量和高進給速度，刀具必須要 有能夠承受高速切削和強力切削的性能。同時，同一批刀具在切削性能和刀具 壽命方面一定要穩(wěn)定，以便實現按刀具壽命換刀或由數控系統對刀具壽命進行 管理。 ②精度高 為適應數控加工的高精度和自動換刀等要求，刀具必須具有較 高的精度，如有的整體式立銑刀的徑向尺寸精度達到 0.005mm 等。 ③可靠性高 要保證數控加工中不會發(fā)生刀具意外損傷及潛在缺陷而影響 到加工的順利進行，要求刀具及與之組合的附件必須具有很好的可靠性及較強 的適應性。 ④耐用度高 數控加工的刀具，不論在粗加工或精加工中，都應具有比普 通機床加工所用刀具更高的耐用度，以盡量減少更換或修磨刀具及對刀次數， 從而提高數控機床的加工效率及保證加工質量。 ⑤斷屑及排屑性能好 數控加工中，斷屑和排屑不像普通機床加工那樣， 能及時由人工處理，切屑易纏在刀具和工件上，會損壞刀具和劃上工件上已加 工表面，甚至會發(fā)生傷人和設備事故，影響加工質量和機床的順利、安全，所 以要求刀具應具有較好的斷屑和排屑性能。 綜上所述，零件上、下表面加工時采用端銑刀加工，根據工件的寬度選擇 8 端銑刀直徑，使得銑刀工作時有合理的切入/切出角；切銑刀直徑應盡量包容整 個工件加工寬度，以提高加工精度和效率，并減少相鄰兩次進給之間的接刀痕。 9 5確定切削用量 加工時，操作人員必須確定每道工序的切削用量。切削用量包括主軸轉速、 背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切 削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性 能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度提高生產率， 降低成本。 切削用量：“三要素”是指刀具在切削過程中的運動參數。 “三要素”是指：切削速度，進給量，背吃刀量。 選擇切削用量時考慮的因素： （1）切削加工生產率 在切削加工中，金屬切除率與切削用量三要素 ap、f、v 均保持線性關系， 即其中任一參數增大一倍，都可使生產率提高一倍。然而由于刀具壽命的制約， 當任一參數增大時，其它二參數必須減小。因此，在制訂切削用量時，三要素 獲得最佳組合，此時的高生產率才是合理的。 （2）刀具壽命 切削用量三要素對刀具壽命影響的大小，按順序為 v、f、ap。因此，從保 證合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時，首先應采用盡可能大的背吃刀量； 然后再選用大的進給量；最后求出切削速度。 （3）加工表面粗糙度 精加工時，增大進給量將增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工時抑 制生產率提高的主要因素。 在切削加工中，金屬切除率與切削用量三要素 ap、f、v 均保持線性關系， 即其中任一參數增大一倍，都可使生產率提高一倍。然而由于刀具壽命的制約， 當任一參數增大時，其它二參數必須減小。因此，在制訂切削用量時，三要素 獲得最佳組合，此時的高生產率才是合理的。 （4）刀具壽命 切削用量三要素對刀具壽命影響的大小，按順序為 v、f、ap。因此，從保 10 證合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時，首先應采用盡可能大的背吃刀量； 然后再選用大的進給量；最后求出切削速度。 （5）加工表面粗糙度 精加工時，增大進給量將增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工時抑 制生產率提高的主要因素。 根據以上因素，確定該零件的切削用量如數控加工工序卡所示。 工序 30：粗銑叉架零件寬度為 端面 2.0138? 機床：X52K 銑床 刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒15YT0Dm? 數 ，此為粗齒銑刀。5Z? 因其單邊余量：Z=4mm 所以銑削深度 ：pa4m? 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：p1.0 每齒進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～73，取 ：根據參fa 0.15/famZ? 考文獻[3]表 2.4～81，取銑削速度 2.8/Vms? 每齒進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～73，取 根據參考f f/8. 文獻[3]表 2.4～81，取銑削速度 .47/ 機床主軸轉速 ：n102.601.9/in31Vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～74，取 475m? 實際銑削速度 ：v .402.9/106ns??? 進給量 ： fV.1857/0.1/ffaZ 工作臺每分進給量 ： m.2475minfVs?? ：根據參考文獻[3]表 2.4～81,取?aa6? 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 14l'8l 刀具切入長度 ：1 11 210.5()(1~3lDa????2.06)2m? 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數為 1 機動時間 ： jt12420.36in7.5jmlf???? 機動時間 ：'1jt'1268.19mi.jlf 所以該工序總機動時間 '105injjtt?? 工序 40：精銑叉架零件寬度為 端面 2.38 機床：X52K 銑床 刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒15YT0Dm? 數 8，此為細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：pa1.0m? 每齒進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～73，取 根據參考f Zaf/18.0? 文獻[3]表 2.4～81，取銑削速度 2.47/Vs 每齒進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～73，取 ：根據參fa .5/fm 考文獻[3]表 2.4～81，取銑削速度 .8/m? 機床主軸轉速 ：n102.6053/in314Vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 實際銑削速度 ：v.10.14/06dnms??? 進給量 ：fV.58/2/ffaZ 工作臺每分進給量 ： m170infVs?? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ，l 4lm'68l 刀具切入長度 ：精銑時110lD 刀具切出長度 ：取2l? 12 走刀次數為 1 機動時間 ：2jt12402.34min7jmlf???? 機動時間 ：2jt'1268.ijlf 所以該工序總機動時間 '20.5injjtt?? 工序 160：鉆 4-Φ22 孔 機床：Z525 鉆床 刀具：根據參照參考文獻[3]表 7.3～9 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔 4-Φ22 孔 鉆孔 4-Φ22 時先采取的是鉆 孔，再擴到 Φ22，所以 。17?17Dm? 切削深度 ：pa8.5m? 進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～38，取 。f rf/3.0 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～41，取 。V48Vs 機床主軸轉速 ：n ，100.486539./min317vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 0? 所以實際切削速度 ：v.176.5/dns??? 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 ：1 117(~)05.96rDlctgkctgm????? 刀具切出長度 ： 取2l4?l32 走刀次數為 1 機動時間 ： jt60.5in.3jLfn??? ⑵ 擴孔 Φ22 刀具：根據參照參考文獻[3]表 7.3～31 選擇硬質合金錐柄麻花擴孔鉆頭。 片型號：E403 因鉆孔 φ20H9 時先采取的是先鉆到 孔再擴到 ，所以 ，17?19.7?19.7Dm? 13 17d? 切削深度 ：pa1.35m? 進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～52，取 。f 0.6/fmr? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～53，取 。V4Vs 機床主軸轉速 ：n100.462.78/in319vrD???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 5n? 所以實際切削速度 ：v..0.52/06dms? 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 有：11 19.7(~)20.8632rDdlctgkctgm??????? 刀具切出長度 ： ，取lm42?l32 走刀次數為 1 機動時間 ：2jt30.16in.5jLfn??? 工序 60 、70、80：粗鏜、半精鏜、精鏜鏜孔 φ70H7 、φ78H7 的中心大孔。 機床：T68 鏜床 刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料： 5YT ⑴ 粗鏜 φ72H7 進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～66，刀桿伸出長度取 ，切削深f m20 度為 。因此確定進給量 。1.m0.2/fmr? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～45，取 。V./1/inVs? 機床主軸轉速 ：n ，0191./in3.4.2rd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～41，取 0? 實際切削速度 ：v.43.2.4/106nms?? 14 工作臺每分鐘進給量 ： mf0.210/minfn??? 被切削層長度 ：l15 刀具切入長度 ： .(~3)3.70pratgktg???? 刀具切出長度 ： 取2lm5?ml42? 行程次數 ：i1 機動時間 ：jt213.710.injmlf???? ⑵ 精鏜 φ70H7、φ78H7 孔 粗加工后單邊余量 Z=0.4mm，一次鏜去全部余量， ，精鏜后孔.4pam? 徑 4dm? 進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～66，刀桿伸出長度取 ，切削深f 20 度為 。因此確定進給量0. 0.15/fmr? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～45，取V.1/6/inVs? 機床主軸轉速 ：n ，1026948.17/in3.rd???? 按照參考文獻[3]表 3.14—41，取 0m? 實際切削速度 ： v.2.64/10ns? 工作臺每分鐘進給量 ：mf0.150/inf 被切削層長度 ：l5? 刀具切入長度 ：1 mtgtgkarp .3208.)3~2(????? 刀具切出長度 ： 取2l5l42 行程次數 ：i? 機動時間 ：2jt123.10.in7jmlf???? 所以該工序總機動工時 0.5.26mijt? 15 6 工時計算 根據設計任務要求，該叉架的年產量為 5000 件。一年以 240 個工作日計算， 每天的產量應不低于 21 件。設每天的產量為 21 件。再以每天 8 小時工作時間 計算，則每個工件的生產時間應不大于 22.8min。 參照參考文獻[3]表 2.5～2，機械加工單件（生產類型：中批以上）時間 定額的計算公式為： （大量生產時 ） Ntktt zfjd /%)1(?? 0/?Ntz 因此在大批量生產時單件時間定額計算公式為： )(ttfjd 其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間）jt —輔助時間，用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動ft 作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關工步輔助時間 —布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值k ⑴ 粗、精銑面 粗加工機動時間 ：jt0.5minj?粗 精加工機動時間 ： 8精 輔助時間 ：參照參考文獻[3]表 2.5～45，取工步輔助時間為 。ft min41.0 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，i 則 in41..0??ft ：根據參考文獻[3]表 2.5～48，k 13?k 單間時間定額 有：dt()(%(0.54)(%)2.1min.8ifdjtk???粗 粗 18135fjt???精 精 因此應布置二臺粗、精機床即可以完成此二道工序的加工，達到生產要求。 ⑵ 鉆、擴孔 機動時間 ： jt0.25.160.7.48minj??? 16 輔助時間 ：參照參考文獻[3]表 2.5～41，取工步輔助時間為 。ft min75.1 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，i 則 min75.1.??ft ：根據參考文獻[3]表 2.5～43，k 14.2?k 單間時間定額 ：dt()1%(0.4875)(.%)2.04min.8idjftk??? 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產要求 ⑶ 粗、精鏜并倒角 粗鏜孔：機動時間 ：jt0.1minj?粗 輔助時間 ：參照參考文獻[3]表 2.5～37，取工步輔助時間為 。ft in81.0 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，mi3 則 i8.31.0??ft ：根據參考文獻[3]表 2.5～39， 。k 83.14?k 單間時間定額 有：dt()(1%(0.)(.%).50in2.8idfjtk???粗 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產要求。 精鏜孔到要求尺：機動時間 ：jt.104mij?精 輔助時間 ：參照參考文獻[3]表 2.5～37，取工步輔助時間為 。ft min81.0 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，i3 則 in81.3.0??ft ：根據參考文獻[3]表 2.5～39， 。k 83.4?k 單間時間定額： ()(1%(0..1)(.%)4.9min2.8idfjttk???精 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產要求。 ⑸ 鉆孔 機動時間 ： jt0.1minj? 輔助時間 ：參照參考文獻[3]表 2.5～41，取工步輔助時間為 。f in75.1 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，mi 則 i75..?ft ：根據參考文獻[3]表 2.5～43， 。k 14.2?k 17 單間時間定額 ，由式（1.11）有：dt()1%(0.175)(2.14%).min2.8ijfk?????? 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產要求 7 鏜 φ 70H7、φ78H7 的中心大孔 夾具設計 7.1 研究原始質料 利用本夾具主要用來加工鏜 φ70H7、φ78H7 的中心大孔夾具設計，加工時除了 要滿足粗糙度要求外，還應滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到 定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。 7.2 設計要求 在對工件進行機械加工時，為了保證加工的要求，首先要使工件相對道具及機床有正 確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。因此，在進行機械加工前， 先要將工件裝夾好。 機床夾具的組成 1、定位裝置 其作用是使工件在夾具中占據正確的位置。 2、夾緊裝置 其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力（切削力 等）作用時不離開已經占據的正確的正確位置。 3、對刀或導向裝置 其作用是確定刀具相對定位元件的正確位置。 4、連接原件 其作用是確定夾具在機床上的正確位置。 5、叉架 叉架是機床夾具的基礎件，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。 6、其他元件或裝置 是指家家具中因特殊需要而設置的元件或裝置。根據加工需要， 有些夾具上設置分度裝置、靠模裝置；為能方便、準確定位，常設置預定位裝置；對于大 型夾具，常設置吊裝元件等。 以上各組成部分中，定位元件、夾緊裝置和叉架是機床夾具的基礎組成部分。 機床的分類 機床夾具種類繁多，可以從不同的角度對機床夾具進行分類。 按夾具的使用特點可分為：通用夾具，專用夾具，可調夾具，組合夾具， 18 拼裝夾具。 按使用機床可分為：車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具，齒輪機床夾具，數 控機床夾具，自動機床夾具，自動線隨行夾具以及其他機床夾具。 7.3 夾具的組成 (1) 定位元件 夾具上的圓柱銷 5、菱形銷 9 和支承板 4 都是定位元件，通過它們使工件在夾具中占據 正確的位置。 (2) 夾緊裝置 夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力(切削力等) 作用時不離開已經占據的正確位置。圖 3-3 中的螺桿 8(與圓柱銷合成一個零件)、螺母 7 和開口墊圈 6 就起到了上述作用。 (3) 對刀或導向裝置 對刀或導向裝置用于確定刀具相對于定位元件的正確位置。如圖 3-3 中鉆套 l 和 鉆模板 2 組成導向裝置，確定了鉆頭軸線相對定位元件的正確位置。銑床夾具上的對刀塊 和塞 尺為對刀裝置。 (4) 連接元件 連接元件是確定夾具在機床上正確位置的元件。如圖 3-3 中叉架 3 的底面為安裝 基面，保證了鉆套 1 的軸線垂直于鉆床工作臺以及圓柱銷 5 的軸線平行于鉆床工作臺。因 此，叉架可兼作連接元件。車床夾具上的過渡盤、銑床夾具上的定位鍵都是連接元件。 (5) 叉架 叉架是機床夾具的基礎件，如圖 3-3 中的件 3，通過它將夾具的所有元件連接成 一個整體。 (6) 其它裝置或元件 它們是指夾具中因特殊需要而設置的裝置或元件。 7.4 夾具的分類和作用 （1）按專業(yè)程度劃分 1）通用夾具 通用夾具是指已經標準化的，在一定范圍內可用于加工不同工件的夾具。例如，車床 上三爪卡盤和四爪單動卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉工作臺等。這類夾具一般由 專業(yè)工廠生產，常作為機床附件提供給用戶。其特點是適應性廣，生產效率低，主要適用 于單件、小批量的生產中。 2）專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設計的夾具。其特點是結構緊湊，操作迅 速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產效率，但設計制造周期較長、制造費用 19 也較高。當產品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。只適用于產品固定且批量較大的 生產中。 3）通用可調夾具和成組夾具 其特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調整，以適應不同零件的加工。用于 相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調夾具與成組夾具相比，加工對 象不很明確，適用范圍更廣一些。 4）組合夾具 組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標準元件和部件組裝而成的夾具。 由專業(yè)廠家制造，其特點是靈活多變，萬能性強，制造周期短、元件能反復使用，特別適 用于新產品的試制和單件小批生產。 5）隨行夾具 隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與工件 成為一體沿著自動線從一個工位移到下一個工位，進行不同工序的加工。 （2）按使用的機床分類 由于各類機床自身工作特點和結構形式各不相同，對所用夾具的結構也相應地提出了不 同的要求。按所使用的機床不同，夾具又可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床 夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具和其他機床夾具等。 （3）按夾緊動力源分類 根據夾具所采用的夾緊動力源不同，可分為：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾 具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。 夾具的作用：1．縮短輔助時間，提高勞動生產率 夾具的使用一般包括兩個過程：其一是夾具本身在機床上的安裝和調整，這個過程主要 是依靠夾具自身的定向鍵、對刀塊來快速實現，或者通過找正、試切等方法來實現，但速 度稍慢；其二是被加工工件在夾具中的安裝，這個過程由于采用了專用的定位裝置(如 V 形塊等) ，因此能迅速實現。 2．確保并穩(wěn)定加 I 精度，保證產品質量 加工過程中，工件與刀具的相對位置容易得到保證，并且不受各種主觀因素的影響， 因而工件的加工精度穩(wěn)定可靠。 3．降低對操作工人的技術要求和工人的勞動強 由于多數專用夾具的夾緊裝置只需廠人操縱按鈕、手柄即可實現對工件的夾緊，這在 很大程度上減少了工人找正和調整工件的時間與難度，或者根本不需要找正和調整，所以， 這些專用夾具的使用降低了對工人的技術要求并減輕了工人的勞動強度。 按夾緊的動力源可分為：手動夾具，氣動夾具，液壓夾具，氣液增力夾具，電磁夾具 以及真空夾具等。 工件的裝夾方法 工件裝夾的方法有兩種： 將工件直接裝夾在機床的工作臺或花盤上 20 將工件裝夾在家具上 采用第一種方法裝夾的效率低，一般要求先按圖紙要求在工件的表面上劃線，劃出加 工表面的尺寸和位置，裝夾時，用劃針或面分表找正后再夾緊。一般用于單件和小批生產。 批量較大時，都采用夾具裝夾工件。 采用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點： a、保證加工精度，穩(wěn)定加工質量 b、縮短輔助時間，提高勞動生產率 c、擴大機床的使用范圍，實現“一機多能” d、改善工人的勞動條件，降低生產成本 本夾具無嚴格的技術要求，因此，應主要考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度， 精度不是主要考慮的問題。 7.5 定位、夾緊方案的選擇 由零件圖可知：在對加工鏜 φ70H7、φ78H7 的中心大孔夾具設計行加工前，底 平面進行了粗、精銑加工，底面孔進行了鉆、擴加工。因此，定位、夾緊方案有： 選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單，通 用性較強的移動壓板來夾緊。 為了使定位誤差達到要求的范圍之內，采用一面兩銷的定位方式，這種定位在結構上 簡單易操作。一面即底平面。 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯系在一起的。定位問題已在 前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 僅僅定好位在大多數場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相 應的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。 夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削 力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質量和生產安 全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現的，正確的夾緊還能糾正工件定位的 不正確。 一般夾緊裝置由動源即產生原始作用力的部分。夾緊機構即接受和傳遞原始作 用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構和夾緊 元件。 考慮到機床的性能、生產批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。 螺旋夾緊機構是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者 與其他元件或機構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機 21 構。 螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的 作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產生的壓力來夾緊工件的。 不過這里上是通過轉動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。 典型的螺旋夾緊機構的特點： （1）結構簡單； （2）擴力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中， 中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。 達到夾緊和定心作用。 工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉，通過螺栓夾緊移動壓板，實現對 工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板， 通過精確的圓弧定位，實現定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調整。通 過松緊螺栓實現壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現工件 的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。 7.6 夾具的導向 在床上加工孔時，大都采用導向元件或導向裝置，用以引導刀具進入正確 的加工位置，并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高 刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在床上加工的過程中，導向裝置保證 同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導向裝置如 同定位元件一樣，對于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。 導向元件包括刀桿的導向部分和導向套。 在這套床夾具上用的導向套是套。 套按其結構可分為固定套，可換套，快換套及特殊套。 因此套夾具加工量不大，磨損較小，孔距離精度要求較高，則選用固定套。 如圖4.2。直接壓入鏜模板或叉架的孔中。 22 圖4.2 套 鏜模板與固定套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性，材料 選擇20Mn2。淬火HRC60。我選擇的套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。 相同的，為了防止定位銷與鏜模板之間的磨損，在鏜模板定位孔之間套上 兩個固定襯套。選取的標準件代號為12*18 GB2263-1980。材料仍選取T10A， 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。 7.7孔與工件之間的切屑間隙 鏜套的類型和特點: 1、固定套：套直接壓入鏜模板或叉架的孔中，鏜模板或叉架的孔與套外 圓一般采用 H7/n6 配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產或加工 孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。 2、可換套：主要用在大批量生產中，由于套磨損大，因此在可換套和鏜 模板之間加一個襯套，襯套直接壓入鏜模板的孔內，套以 F7/m6 或 F7/k6 配合 裝入襯套中。 3、快換套：當對孔進行鉸等加工時，由于刀徑不斷增大，需要不同的導 套引導刀具，為便于快速更換采用快換套。 4、特殊套：尺寸或形狀與標準套不同的套統稱特殊套。 套下端面與工件表面之間應留一定的空隙C，使開始孔時，頭切屑刃不位于 套的孔中，以免刮傷套內孔，如圖7.3。 23 圖7.3 切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。 在本次夾具鏜模設計中考慮了多方面的因素，確定了設計方案后，選擇了 C=8。因為此的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。 7.8 鏜模板 在導向裝置中，導套通常是安裝在鏜模板上，因此鏜模板必須具有足夠的 剛度和強度，以防變形而影響孔精度。鏜模板按其與叉架連接的方式，可分為 固定式鏜模板、鉸鏈式鏜模板、可卸式鏜模板、滑柱式鏜模板和活動鏜模板等。 在此套鏜模夾具中選用的是可卸式鏜模板，在裝卸工件時需從叉架上裝上或卸 下，鏜模板在叉架上采用定位銷一面雙孔定位，螺栓緊固，鏜模精度較高。 [4] 7.9 定位誤差的分析 該夾具以一面兩銷定位，為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小 于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 gwj???? 與機床夾具有關的加工誤差 ，一般可用下式表示：j? MjWDAZWj ???? ?? 由參考文獻[5]可得： ⑴ 兩定位銷的定位誤差 ：11minDd???? 12min2min.DdDdJWarctgL?????? 其中： ，10.52D?20 ，d.3d? ， min??min4? .