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摘 要
機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段。本課題研究CA6140車床后托架加工工藝規(guī)程。首先通過對零件圖的分析，了解工件的結(jié)構(gòu)形式，明確了具體的技術(shù)要求，從而對工件各組成表面選擇合適的加工方法。再擬訂較為合理的工藝規(guī)程，充分體現(xiàn)質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。
機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，在整個(gè)機(jī)械加工過程中，夾具除了夾緊、固定被加工零件外，還要求保證加工零件的位置精度、提高加工生產(chǎn)率。
本課題在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，深入生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計(jì)方案，在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞 產(chǎn)品設(shè)計(jì)，后托架，加工工藝，夾具
II
ABSTRACT
He machine-finishing craft realizes the product design, guaranteed the product quality, saves the energy, reduces the consumption the important method. After this topic studies the CA6140 lathe the bracket processing technological process. First through to the detail drawing analysis, understood the work piece the structural style, has been clear about the concrete specification, thus to work piece each composition surface choice appropriate processing method. Again drafts the more reasonable technological process, fully manifests the quality, the productivity and the efficient unification .
Engine bed jig design is in a craft equipment design important constituent, in the entire machine-finishing process, the jig except clamps, fixes is processed outside the components, but also requests guarantee processing components position precision, enhancement processing productivity .
This topic in the middle of the design process, penetrates the production reality, conducts the investigation and study, absorbs the domestic and foreign advanced technologies, formulates the reasonable design proposal, is carrying on the concrete design .
Keywords shift the product design，latter bracket ，processing craft，jig
目 錄
摘 要 …………………………………………………………………………………………Ⅰ
ABSTRACT……………………………………………………………………………………Ⅱ
1 CA6140車床后托架的加工工藝設(shè)計(jì) 3
1.1 CA6140車床后托架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求 3
1.2 CA6140車床后托架的材料、毛坯和熱處理 3
1.2.1 毛坯材料及熱處理 3
1.2.2 毛坯的結(jié)構(gòu)確定 4
1.3 工藝過程設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問題 4
1.3.1 加工方法選擇的原則 4
1.3.2 加工階段的劃分 4
1.3.3 工序的合理組合 5
1.3.4 加工順序的安排 5
1.4 CA6140車床后托架的機(jī)械加工工藝過程分析 5
1.4.1 CA6140車床后托架零件圖分析 5
1.4.2 CA6140車床后托架的加工工藝的路線 7
1.5 CA6140車床后托架的工序設(shè)計(jì) 12
1.5.1 工序基準(zhǔn)的選擇 12
1.5.2 工序尺寸的確定 12
1.5.3 加工余量的確定 14
1.5.4 確定各工序的加工設(shè)備和工藝裝備 15
1.5.5 確定切削用量及工時(shí)定額 16
2 專用夾具設(shè)計(jì) 26
2.1 銑平面夾具設(shè)計(jì) 26
2.1.1 研究原始質(zhì)料 26
2.1.2 定位基準(zhǔn)的選擇 26
2.1.3 切削力及夾緊分析計(jì)算 26
2.1.4 誤差分析與計(jì)算 27
2.1.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 28
2.2 鉆三杠孔夾具設(shè)計(jì) 28
2.2.1 研究原始質(zhì)料 28
2.2.2 定位基準(zhǔn)的選擇 29
2.2.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 29
2.2.4 誤差分析與計(jì)算 30
2.2.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 31
2.3 鉆底孔夾具設(shè)計(jì) 31
2.3.1 研究原始質(zhì)料 31
2.3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 31
2.3.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 31
2.3.4 誤差分析與計(jì)算 32
2.3.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 33
結(jié) 論 34
參考文獻(xiàn) 35
致 謝 36
1 CA6140車床后托架的加工工藝設(shè)計(jì)
機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度，加工操作，安全生產(chǎn)，技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種，上質(zhì)量，上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。
在實(shí)際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、材料、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸和技術(shù)要求等不同，針對某一零件，往往不是單獨(dú)在一種機(jī)床上，用某一種加工方法就能完成的，而是要經(jīng)過一定的工藝過程才能完成其加工。因此，不僅要根據(jù)零件的具體要求，結(jié)合現(xiàn)場的具體條件，對零件的各組成表面選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，逐步地把零件加工出來。
對于某個(gè)具體零件，可采用幾種不同的工藝方案進(jìn)行加工。雖然這些方案都可以加工出來合格的零件，但從生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益來看，可能其中有種方案比較合理且切實(shí)可行。因此，必須根據(jù)零件的具體要求和可能的加工條件等，擬訂較為合理的工藝過程。
1.1 CA6140車床后托架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求
由零件圖1-1可得：CA6140車床后托架是鑄造件，從整體形狀來看類似長方體。根據(jù)要求主要是加工孔和底平面。具體特點(diǎn)和技術(shù)要求如下：
① 精加工孔, , 要求達(dá)到的精度等級為。粗糙度為，且以底平面為基準(zhǔn)，要求平行度公差為，主要滿足加工孔的位置精度。
② 其他各個(gè)孔的加工都要以底平面為定位基準(zhǔn)。所以，底平面的形位公差要達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
③ 、粗糙度為；為錐孔，且粗糙度為。
④ 其余未注要求的加工表面為不去除材料加工。
1.2 CA6140車床后托架的材料、毛坯和熱處理
1.2.1 毛坯材料及熱處理
毛坯材料
灰鑄鐵（HT150），由資料[2]《機(jī)械加工工藝手冊》表4-71，可得力學(xué)性能：
表1.1灰鑄鐵（HT150）的性能參數(shù)
牌號
鑄件壁厚
最小抗拉強(qiáng)度
硬度
鑄件硬度范圍
金相組織
HT150
2.5-10
10-20
20-30
30-50
175
145
130
120
H175
150-200
鐵素體+珠光體
灰鑄體一般的工作條件：
① 承受中等載荷的零件。
② 磨檫面間的單位面積壓力不大于490KPa。
毛坯的熱處理
灰鑄鐵（HT150）中的碳全部或大部分以片狀石墨方式存在鑄鐵中，由于片狀石墨對基體的割裂作用大，引起應(yīng)力集中也大；因此，使石墨片得到細(xì)化，并改善石墨片的分布，可提高鑄鐵的性能?？刹捎檬嘶?，來消除鑄鐵表層和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織（有大量的滲碳體出現(xiàn)），以便于切削加工。
1.2.2 毛坯的結(jié)構(gòu)確定
毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求
CA6140車床后托架為鑄造件，對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝有一定要求：
① 鑄件的壁厚應(yīng)和合適，均勻，不得有突然變化。
② 鑄造圓角要適當(dāng)，不得有尖角。
③ 鑄件結(jié)構(gòu)要盡量簡化，并要有和合理的起模斜度，以減少分型面、芯子、并便于起模。
④ 加強(qiáng)肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時(shí)鑄件變形或產(chǎn)生裂紋。
⑤ 鑄件的選材要合理，應(yīng)有較好的可鑄性。
毛坯形狀、尺寸確定的要求
設(shè)計(jì)毛坯形狀、尺寸還應(yīng)考慮到：
① 各加工面的幾何形狀應(yīng)盡量簡單。
② 工藝基準(zhǔn)以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相一致。
③ 便于裝夾、加工和檢查。
④ 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。
1.3 工藝過程設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問題
1.3.1 加工方法選擇的原則
① 所選加工方法應(yīng)考慮每種加工方法的經(jīng)濟(jì)、精度要求相適應(yīng)。
② 所選加工方法能確保加工面的幾何形狀精度，表面相互位置精度要求。
③ 所選加工方法要與零件材料的可加工性相適應(yīng)。
④ 加工方法要與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。
⑤ 所選加工方法企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備條件和工人技術(shù)水平相適應(yīng)。
1.3.2 加工階段的劃分
按照加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過程一般可劃分為三個(gè)加工階段：
① 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為，粗糙度為。
② 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為。表面粗糙度為。
③ 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，表面粗糙度為。
④ 光整加工階段
對某些要求特別高的需進(jìn)行光整加工，主要用于改善表面質(zhì)量，對尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為,表面粗糙度為。
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。
1.3.3 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：
① 工序分散原則
工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的機(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，生產(chǎn)管理復(fù)雜。
② 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)簡單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。
1.3.4 加工順序的安排
零件的加工過程通常包括機(jī)械加工工序，熱處理工序，以及輔助工序。在安排加工順序時(shí)常遵循以下原則：見下表
表1.2 加工工序安排原則
工序類別
工序
安排原則
機(jī)械加工
1） 對于形狀復(fù)雜、尺寸較大的毛坯，先安排劃線工序，為精基準(zhǔn)加工提供找正基準(zhǔn)
2） 按“先基準(zhǔn)后其他”的順序，首先加工精基準(zhǔn)面
3） 在重要表面加工前應(yīng)對精基準(zhǔn)進(jìn)行修正
4） 按“先主后次，先粗后精”的順序
5） 對于與主要表面有位置精度要求的次要表面應(yīng)安排在主要表面加工之后加工
熱處理
退火與正火
毛坯預(yù)備性熱處理，應(yīng)安排在機(jī)械加工之前進(jìn)行
時(shí)效
為消除殘余應(yīng)力，對于尺寸大結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件，需在粗加工前、后各安排時(shí)效處理；對于一般鑄件在鑄造后或則粗加工后安排時(shí)效處理；對于精度高的鑄件，在半精加工前、后各安排一次時(shí)效處理
淬火
淬火后工件硬度提高，應(yīng)安排在精加工階段的磨削加工前進(jìn)行
滲碳
滲碳易產(chǎn)生變形，應(yīng)安排在精加工前
滲氮
一般安排在工藝過程的后部、該表面的最終加工之前
輔助工序
中間檢驗(yàn)
一般安排在粗加工全部結(jié)束之后，精加工之前；花費(fèi)工時(shí)較多和重要工序的前后
特種檢驗(yàn)
熒光檢驗(yàn)、磁力探傷主要用于表面質(zhì)量的檢驗(yàn)，通常安排在精加工階段。熒光如用于檢驗(yàn)毛坯的裂紋，則安排在加工前
表面處理
電鍍、涂層、發(fā)藍(lán)等表面處理工序一般安排在工序的最后進(jìn)行
1.4 CA6140車床后托架的機(jī)械加工工藝過程分析
1.4.1 CA6140車床后托架零件圖分析
圖1.1 CA6140車床后托架零件圖
由圖1-1可知：
①該零件為鑄件，材料為灰鑄鐵，重量為。
②要求加工、 、的精度等級為，粗糙度，且要求與底平面的平行度公差為。
③要求精加工底平面粗糙度，平面度公差為。
④要求加工、粗糙度為。
⑤是錐孔，要求精鉸加工，粗糙度。
⑥對于孔口進(jìn)行锪平加工。
⑦加工螺紋孔。
1.4.2 CA6140車床后托架的加工工藝的路線
擬定工藝路線是制定工藝過程的關(guān)鍵性的一步。在擬定時(shí)應(yīng)充分調(diào)查研究，多提幾個(gè)方案，加以分析比較確定一個(gè)最合理方案。
采用加工方法一般所能達(dá)到的公差等級和表面粗糙度以及需留的加工余量
表1.3 (參考參數(shù))
加工表面
加工方法
表面粗糙度Ra
表面光潔度
公差等級
公差等級
加工余量
說 明
外
圓
粗 車
半精車
精 車
細(xì) 車
粗 磨
精 磨
研 磨
12.5
6.3
1.6
0.8
1.0
0.4
0.1
1~3
4~5
6~7
7~8
6~7
8~9
10~14
IT12~IT11
IT10~IT9
IT8~IT7
IT6~IT5
IT8~IT7
IT6~IT5
IT6~IT5
11~10
10~8
8~7
7~6
7
6
4~5
1~5
0.50~1.60
0.2~0.5
0.1~0.25
0.25~0.85
0.06
0.10~0.03
指尺寸在直徑180以下,長度在500以下,鑄件的直徑余量
內(nèi)
孔
鉆 孔
擴(kuò) 孔
粗 鏜
半精鏜
精 鏜
細(xì) 鏜
粗 鉸
精 鉸
粗 磨
精 磨
研 磨
25
6.3
6.3
1.6
0.8
0.2
3.2
1.6
1.6
0.2
0.1
1~3
4~5
2~4
5~6
6~7
9~10
5~6
6~7
6~7
910
10~14
IT13~IT11
IT10~IT9
IT10~IT9
IT9~IT8
IT8~IT7
IT7~IT6
IT8
IT7
IT8
IT7~IT6
IT7~IT6
10
8
9~8
8
7
6
8~7
7~6
7
6
5~4
0.3~0.5
>1.8
1.0~1.8
0.5~0.8
0.1~0.3
0.1~0.55
0.4~0.2
0.2~0.3
0.2~0.5
0.1~0.2
0.01~0.02
指孔徑在180以下,鑄件直徑的余量.L/d<2
L/d=2~10時(shí),加工誤差增加1.2~2倍
平
面
粗刨,粗銑
精刨,精銑
細(xì)刨,細(xì)銑
粗 磨
半精磨
精 磨
研 磨
12.5
6.3
0.8
1.6
0.8
0.8
0.1
1~3
4~6
7~8
6~7
7~9
7~9
10~14
IT14~IT11
IT10
IT9~IT6
IT9
IT7~IT6
IT7~IT6
IT5
11~9
10~9
8~6
8~6
7~5
7~5
5~2
0.9~2.3
0.2~0.3
0.16
0.05
0.03
0.03
0.01~0.03
指平面最大尺寸500以下的鑄件的平面余量
主要工序的加工工藝路線
① 根據(jù)孔的技術(shù)要求，由資料[7]《公差與配合技術(shù)手冊》得：
，；
根據(jù)公式；查資料[6]《互換性與技術(shù)測量》表1-8得：
精度等級為。
同理可得：
孔精度等級為。
孔精度等級為。
由上述的技術(shù)要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經(jīng)濟(jì)的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為：
鉆——粗鉸——精鉸
② 根據(jù)孔、粗糙度為，查資料[7]《公差與配合技術(shù)手冊》得：與有一定的線性關(guān)系：
即：
查《公差與配合技術(shù)手冊》表，取
由上述的技術(shù)要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經(jīng)濟(jì)的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為：
鉆孔——擴(kuò)孔
③ 孔錐孔粗糙度為
由上述的技術(shù)要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經(jīng)濟(jì)的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為：
粗鉸——精鉸
④ 底平面A粗糙度為
由上述的技術(shù)要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經(jīng)濟(jì)的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為：
粗銑——精銑——細(xì)銑
CA6140后托架加工工藝路線的確定
① 加工工藝路線方案
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，擬訂兩個(gè)加工工藝路線方案。見下表：
表1.4 加工工藝路線方案
工序號
方案Ⅰ
方案Ⅱ
工序內(nèi)容
定位基準(zhǔn)
工序內(nèi)容
定位基準(zhǔn)
010
粗刨底平面
側(cè)面和外圓
粗、精銑底平面
側(cè)面和外圓
020
精銑底平粗
側(cè)面和外圓
鉆、擴(kuò)孔：
、
底面和側(cè)面
030
細(xì)精銑底平
側(cè)面和外圓
粗鉸孔：、、
底面和側(cè)面
040
鉆、擴(kuò)孔：
、
底面和側(cè)面
粗銑油槽
底面和側(cè)面
050
粗鉸孔：、、
底面和側(cè)面
精鉸孔：、、
底面和側(cè)面
060
精鉸孔：、、
側(cè)面和兩孔
锪鉆孔：
底面和側(cè)面
070
粗銑油槽
底面和側(cè)面
鉆：、
底面和側(cè)面
080
锪鉆孔：
底面和側(cè)面
擴(kuò)孔
底面和側(cè)面
090
鉆：、
底面和側(cè)面
精鉸錐孔：
底面和側(cè)面
110
擴(kuò)孔
底面和側(cè)面
锪鉆孔：、
底面和側(cè)面
120
精鉸錐孔：
底面和側(cè)面
去毛刺
130
锪鉆孔：、
底面和側(cè)面
鉆：、
底面和孔
140
鉆：、
底面和孔
攻螺紋
底面和孔
150
攻螺紋
底面和孔
細(xì)精銑底平面
側(cè)面和孔
160
倒角去毛刺
倒角去毛刺
170
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)
② 加工工藝路線方案的論證
a.方案Ⅱ中的010和150工序在銑床上加工底平面，主要考慮到被加工表面的不連續(xù)，并且加工表面積不是很大，工件受太大的切削力易變形，不能保證平面的平面度公差。方案Ⅰ比方案Ⅱ銑平面生產(chǎn)效率底，采用銑較經(jīng)濟(jì)合理。
b.方案Ⅱ在012工序中按排倒角去毛刺，這不僅避免劃傷工人的手，而且給以后的定位及裝配得到可靠的保證。
c.方案Ⅱ在010工序中先安排銑底平面，主要是因?yàn)榈灼矫媸且院蠊ば虻闹饕ㄎ幻嬷?，為提高定位精度?
d.方案Ⅱ把細(xì)精銑底平面A安排在后工序中，是以免劃傷而影響美觀及裝配質(zhì)量。
e.方案Ⅱ符合粗精加工分開原則。
由以上分析：方案Ⅱ?yàn)楹侠?、?jīng)濟(jì)的加工工藝路線方案。具體的工藝過程如下表：
表1.5 加工工藝路線
工序號
工 種
工作內(nèi)容
說 明
010
鑄
砂型鑄造
鑄件毛坯尺寸：
長： 寬： 高：
020
清砂
除去澆冒口，鋒邊及型砂
030
熱處理
退火
石墨化退火，來消除鑄鐵表層和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織（有大量的滲碳體出現(xiàn)），以便于切削加工
040
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)毛坯
050
銑
粗銑、精銑底平面
工件用專用夾具裝夾；立式銑床
060
鉆
鉆、擴(kuò)鉆：
工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床
070
銑
粗銑油槽
080
鉸
粗、精鉸孔：
工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床
090
鉆
將孔、、鉆到直徑
工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床
110
擴(kuò)孔鉆
將擴(kuò)孔到要求尺寸
120
锪孔鉆
锪孔、
到要求尺寸
130
鉸
精鉸錐孔
140
鉗
去毛刺
150
鉆
鉆孔、
160
攻絲
攻螺紋
170
銑
細(xì)精銑底平面
工件用專用夾具裝夾；立式銑床
180
鉗
倒角去毛刺
190
檢驗(yàn)
210
入庫
清洗，涂防銹油
1.5 CA6140車床后托架的工序設(shè)計(jì)
工序設(shè)計(jì)包括工序基準(zhǔn)的選擇、工序尺寸的確定、加工余量的確定、機(jī)床的選擇、工藝裝備的選擇、切削用量的選擇和時(shí)間定額的確定。
1.5.1 工序基準(zhǔn)的選擇
工序是在工序圖上以標(biāo)定被加工表面位置尺寸和位置精度的基準(zhǔn)。所標(biāo)定的位置尺寸和位置精度分別稱為工序尺寸和工序技術(shù)要求，工序尺寸和工序技術(shù)要求的內(nèi)容在加工后應(yīng)進(jìn)行測量，測量時(shí)所用的基準(zhǔn)稱為測量基準(zhǔn)。通常工序基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)重合。
工序基準(zhǔn)的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
① 選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工序基準(zhǔn)時(shí)，對工序尺寸的檢驗(yàn)就是對設(shè)計(jì)尺寸的檢驗(yàn)，有利于減少檢驗(yàn)工作量。
② 當(dāng)本工序中位置精度是由夾具保證而不需要進(jìn)行試切，應(yīng)使工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。
③ 對一次安裝下所加工出來的各個(gè)表面，各加工面之間的工序尺寸應(yīng)與設(shè)計(jì)尺寸一致。
1.5.2 工序尺寸的確定
孔、 、中心軸線間的尺寸鏈的計(jì)算
① 尺寸鏈圖（如圖1.2）
圖1.2尺寸鏈圖
② 的基本尺寸
由公式：=得：
③ 環(huán)公差
式（1.1）
式（1.2）
④ 中間偏差
式（1.3）
⑤ 環(huán)極限偏差
式（1.4）
⑥ 環(huán)極限尺寸
孔、 、的工序尺寸和公差
① 孔 ,粗糙度要求為,加工路線為:
鉆——粗鉸——精鉸
查表1.3確定各工序的基本余量為:
鉆: 擴(kuò)鉆: 粗鉸: 精鉸:
各工序的工序尺寸:
精鉸后:由零件圖可知；
粗鉸后:；
擴(kuò)鉆后:；
鉆后：；
各工序的公差按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定，標(biāo)注為：
精鏜后:由零件圖可知；
粗鉸后:按級查資料[6]《互換性與技術(shù)測量》表；
可得
擴(kuò)鉆后:按級查資料[6]《互換性與技術(shù)測量》表；
可得
鉆后：
② 孔,粗糙度要求為
同理：精鉸后:由零件圖可知
粗鉸后:
擴(kuò)鉆后:
鉆后：
③ 孔,粗糙度要求為
同理：精鉸后:由零件圖可知
粗鉸后:
擴(kuò)鉆后:
鉆后：
1.5.3 加工余量的確定
加工余量、工序尺寸及偏差查資料[2]《機(jī)械加工工藝手冊》表6-20，并計(jì)算列表如下：
表1.6 加工余量、工序尺寸及偏差確定
序號
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
表面粗糟度
尺寸及偏差
備注
1
底平面
粗銑
精銑
細(xì)精銑
2
鉆
擴(kuò)鉆
粗鉸
精鉸
3
锪孔
深；
深；
深；
4
鉆孔
深
擴(kuò)孔
5
鉆孔
深
粗鉸錐孔
精鉸錐孔
6
鉆螺紋孔
深
攻絲
7
鉆
深
1.5.4 確定各工序的加工設(shè)備和工藝裝備
機(jī)床的選用
查資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》可得：
立式銑床，主要用于銑加工。
搖臂鉆床，可用于鉆、擴(kuò)、鉸及攻絲。
刀具的選用
查資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》可得：
高速鋼端面銑刀，銑刀材料：，刀具的角度取：
鉆頭：直柄麻花鉆
直柄短麻花鉆
直柄長麻花鉆
鑄鐵群鉆
直柄擴(kuò)孔鉆
錐柄擴(kuò)孔鉆
锪鉆：帶導(dǎo)柱直柄平底锪鉆
鉸刀：硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀
錐鉸刀：公制/莫氏4號錐直柄鉸刀，刀具材料：
其他設(shè)備的選用
夾具：夾具采用專用的銑、鉆夾具
量具選用：錐柄雙頭塞規(guī)，多用游標(biāo)卡尺
輔助設(shè)備：銼刀、鉗子等
1.5.5 確定切削用量及工時(shí)定額
銑底平面A的切削用量及工時(shí)定額
① 粗銑 由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-73得：取，，；由銑刀直徑，銑刀齒數(shù) ；則：
主軸轉(zhuǎn)速 ，則取 式（1.5）
實(shí)際銑削速度 式（1.6）
式（1.7）
銑刀切入時(shí)?。? 式（1.8）
銑刀切出時(shí)取：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
根據(jù)資料[5]《機(jī)械制造工藝學(xué)》表可得：
式（1.9）
② 精銑 由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得：，， ；由式1.5得，主軸轉(zhuǎn)速 ，則取
由式1.6得，實(shí)際銑削速度
由式1.7得，
同理：由式1.9得
③ 細(xì)精銑 由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得：，， ；由式1.5，主軸轉(zhuǎn)速 ，則取
由式1.6得，實(shí)際銑削速度
由式1.7得，
同理：由式1.9得
鉆、擴(kuò)、鉸、锪孔加工的切削用量及工時(shí)定額
① 鉆、擴(kuò)、鉸孔、、的切削用量及工時(shí)定額
鉆孔加工
鉆孔：由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得：進(jìn)給量,切削速度，；由式1.5得，
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，取
由式1.6得，實(shí)際切削速度
被切削層長度：
刀具切入長度： 式（1.10）
刀具切出長度： 取
根據(jù)資料[5]《機(jī)械制造工藝學(xué)》表可得
式（1.11）
同理：鉆孔
由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得： ，，；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
，，
根據(jù)式1.11可得
同理：鉆孔
由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得：，，；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
，，
根據(jù)式1.11可得
擴(kuò)孔加工
擴(kuò)孔：由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，切削深度，；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
由式1.10得，
刀具切出長度： 取
根據(jù)式1.11可得：
同理：擴(kuò)孔
由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
，，
根據(jù)式1.11可得：
同理：擴(kuò)孔
由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
，，
根據(jù)式1.11可得：
鉸孔加工
鉸孔：由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得：；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
，
鉸圓柱孔時(shí)，由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得：
根據(jù)式1.11可得：
同理：鉸孔
由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得：，；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
，
鉸圓柱孔時(shí)，由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得：
根據(jù)式1.11可得：
同理：鉸孔
由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得：，；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
，
鉸圓柱孔時(shí)，由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得：
根據(jù)式1.11可得：
② 加工孔、、、、的切削用量及工時(shí)定額
將、、、鉆到直徑
由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表查得：進(jìn)給量,切削速度，切削深度；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
被切削層長度：
由式1.10得：
刀具切出長度： 取
根據(jù)式1.11可得：
擴(kuò)孔
擴(kuò)孔由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，切削深度；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
被切削層長度：
由式1.10得：
刀具切出長度： 取
根據(jù)式1.11可得：
鉸錐孔
鉸錐孔由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得：，，切削深度；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
，取， 式（1.12）
根據(jù)式1.11可得：
锪孔（、、）
由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得：進(jìn)給量,切削速度；則
孔：，，；取，
；則由式1.11得，
孔：，，；取，
；則由式1.11得，
孔：，，；取，
；則由式1.11得，
锪孔加工總的基本時(shí)間 ：
鉆
由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得：進(jìn)給量,切削速度，切削深度；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
被切削層長度：
由式1.10得：
刀具切出長度： 取
根據(jù)式1.11可得：
③ 加工螺紋孔的切削用量及工時(shí)定額
鉆螺紋孔
由資料[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得：進(jìn)給量,切削速度，切削深度；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
被切削層長度：
由式1.10得：
刀具切出長度： 取
根據(jù)式1.11可得：
攻絲
根據(jù)查表：螺距，，；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
根據(jù)式1.11可得：
由以上計(jì)算可得總的基本時(shí)間
技術(shù)時(shí)間定額除了基本時(shí)間以外，還包括輔助時(shí)間、服務(wù)時(shí)間、休息及自然需要時(shí)間、準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間所組成。
① 輔助時(shí)間
輔助時(shí)間主要包括卸載工件，開停機(jī)床，改變切削用量和測量工件等所用的時(shí)間。
② 服務(wù)時(shí)間
③ 休息及自然需要時(shí)間
④ 準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間
將上述所列的各項(xiàng)時(shí)間組合起來，可得到各種定額時(shí)間：
工序時(shí)間：
單件時(shí)間:
單件計(jì)算時(shí)間：
其中：N——零件批量（件）
31
2 專用夾具設(shè)計(jì)
機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，在整個(gè)加工構(gòu)成中，夾具不僅僅是為了夾緊、固定被加工零件，設(shè)計(jì)合理的夾具，還要求保證加工零件的位置精度、提高加工生產(chǎn)率。各種專用夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量，將直接影響被加工零件的精度要求，在機(jī)械加工工藝過程中起到重要的作用。
在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，應(yīng)深入生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計(jì)方案，在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
2.1 鉆底孔夾具設(shè)計(jì)
2.1.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來鉆加工孔、、。加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足孔的位置公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。
2.1.2 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知：在對孔進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行了粗銑加工。因此，選底平面為定位精基準(zhǔn)（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）。選擇左端面為定位基準(zhǔn)來設(shè)計(jì)鉆模，從而滿足孔的位置公差要求。工件定位用底平面和兩個(gè)側(cè)面來限制六個(gè)自由度。
2.1.3 切削力及夾緊力的計(jì)算
由資料[10]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》查表可得：
切削力由式2.11得：
式中
查資料[10]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》表得：
即：
切削扭矩由式2.12得：
即：
實(shí)際所需夾緊力：由式2.13得：
取，，
即：
螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力由式2.6得：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件。受力簡圖如下：
圖2.2 受力簡圖
由表得：原動力計(jì)算由式 2.14得，
即：
由上述計(jì)算易得：
因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。
2.1.4 誤差分析與計(jì)算
該夾具以底面、側(cè)面和頂面為定位基準(zhǔn)，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差。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)定的工序公差。
孔與左側(cè)面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，由資料[6]《互換性與技術(shù)測量》表可知：
?。ㄖ械燃墸┘?：尺寸偏差為、
由資料[10]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》可得：
① 定位誤差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，這里的方向與加工方向一致。即：故
② 夾緊安裝誤差，對工序尺寸的影響均小。即：
③ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
④ 夾具相對刀具位置誤差：鉆套孔之間的距離公差，按工件相應(yīng)尺寸公差的五分之一取。即
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
2.1.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
本夾具用于在搖臂鉆床上加工后托架的底孔、錐孔。工件以底平面、側(cè)面和頂端為定位基準(zhǔn)，在支承釘和支承板上實(shí)現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋壓板機(jī)構(gòu)夾緊工件。該夾緊機(jī)構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。
結(jié) 論
通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我能夠?qū)镜闹R做進(jìn)一步的了解與學(xué)習(xí)，對資料的查詢與合理的應(yīng)用做了更深入的了解，本次進(jìn)行工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過程的分析、銑鉆夾具的設(shè)計(jì)與分析，對我們在大學(xué)期間所學(xué)的課程進(jìn)行了實(shí)際的應(yīng)用與綜合的學(xué)習(xí)。
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致 謝
本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師盧宗彪副教授的指導(dǎo)下完成的，衷心感謝盧老師的悉心指導(dǎo)以及在生活上給予的關(guān)心和幫助。盧老師以淵博的學(xué)識、高度的責(zé)任感使我不僅在學(xué)術(shù)上受益匪淺，而且言傳身教，以其高尚的人格教導(dǎo)了我做人的道理。在此畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，瑾向盧老師表示最衷心的感謝！
同時(shí)，我深深感謝我們機(jī)電工程學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師，我在思維方法、學(xué)習(xí)態(tài)度和工作作風(fēng)方面得到的進(jìn)步都受益于您們的指導(dǎo)和影響；對我能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)給予了很大的幫助。
在課題的研究和設(shè)計(jì)過程中，得到了師兄的無私幫助，在此對他們表示衷
的感謝。
最后，深深地感謝父母和家人多年來的支持、理解和關(guān)心。
32