CA6140車床杠桿[831009] 加工工藝和銑φ14孔上端面夾具設計-M8孔上平面
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杠桿加工工藝
及鉆2-M6螺紋夾具設計
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摘要
杠桿零件加工工藝及夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后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、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。
關(guān)鍵詞: 杠桿零件，加工工藝，夾具，定位，夾緊
III
Abstract
Leverage parts processing technology and fixture design that includes parts machining process design, process design, and dedicated fixture design three parts. In the process design to first analyze the parts to understand parts of the process and then design a rough structure, and select the machining datum good parts, design parts of the process line; then the part of each step of the process to calculate the size of a key is to determine the technical equipment and cutting the amount of each step; then dedicated fixture design, select the individual components to design a fixture, such as positioning element, clamping element, the guide element, clamp connecting the machine parts and other components; positioning errors in the calculation of the fixture, analyze rationality and shortcomings of the fixture structure and attention to improving future designs.
Keywords: lever parts, processing, fixture, positioning, clamping 目 錄
摘 要 II
Abstract III
緒論 1
第2章零件的分析 2
第3章工藝規(guī)程的設計 4
3.1 確定毛坯的制造形式 4
3.2 基面的選擇 4
3.3 確定工藝路線 4
3.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
3.5 確定切削用量和基本工時 6
第4章加工2-M6孔夾具設計 24
4.1問題提出 24
4.2夾具的設計 24
4.3切削力及夾緊力的計算 24
4.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 27
4.5 鉆模板 28
4.6定位誤差的分析 28
4.7 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 29
4.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 31
結(jié)束語 34
緒論
機械加工工藝規(guī)程是加工過程是提供零件的加工過程和工藝文件操作方法之一，它是具體的生產(chǎn)條件下，更合理的工藝和操作方法，按照規(guī)定的處理的批準，以指導生產(chǎn)后所撰寫的文件的形式。加工過程一般包括以下情況：在工件的加工工藝路線，每個過程的具體內(nèi)容和使用的設備和工藝設備，試驗項目和試驗方法的工件，切削時間的計算等。
步驟開發(fā)流程規(guī)范
1）生產(chǎn)計劃的計算，以確定生產(chǎn)的類型。
2）分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖，零件加工分析。
4）制定工藝路線。
5）確定每個步驟中，計算需要的尺寸公差。
6），以確定所使用的每一個過程的設備和工具，夾具，量具。
7）來確定切削的量和固定的工作小時。
8）確定的主要過程的技術(shù)要求和試驗方法。
9) 填寫工藝文件。
在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內(nèi)容進行調(diào)整，以提高經(jīng)濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。
工件夾具是一個技術(shù)和設備，它被廣泛應用于機械加工，熱處理，裝配，焊接和測試過程機械制造工藝。
“工欲善其事，必先利其器。”工具是人類文明進步的標志。自20世紀末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
零件的分析
題目給出的零件是CA6140的杠桿。它的主要的作用是用來支承、固定的。它位于車床制動機構(gòu)中，主要起制動作用。杠桿一端與制動帶連接，另一端通過剛球與齒條軸的凸起（或凹槽）相接觸，當離合器脫開時，齒條軸與杠桿下端接觸，是起逆時針方向擺動，將制動帶拉緊；當左右離合器中任一個接合時，杠桿都順時針方向擺動，使制動帶放松，從而達到制動的目的。要求零件的配合是符從零件圖上可以看出，主要加工表面可以分為四個部分。
1、Ф25mm的圓柱內(nèi)表面，加工時要保證Ф25 + 00.023的0.023公差要求，以及表面粗糙度Ra1.6，表面要求較高。
連桿的支撐底板底面，粗糙度要求Ra3.2,同時保證連桿的高度30mm。
2、 連桿上端面及下端側(cè)面；上端面40×30mm,粗糙度要求Ra3.2,同時保證與Ф25mm
的圓柱軸線的距離90mm；下端側(cè)面保證尺寸17mm，粗糙度要求Ra6.3；離Ф25mm的圓柱軸線45mm的側(cè)面粗糙度要求Ra12.5。
3、鉆孔及攻螺紋孔；上端面2×M6，保證尺寸10mm、20mm,沉頭錐角120°，粗糙度要求Ra6.3；M8的螺紋孔，锪Ф14×3mm的圓柱孔，粗糙度Ra3.2；鉆下端Ф12.7 + 00.1的錐孔，保證公差要求，以及中心線與Ф25mm的圓柱軸線的距離60 mm粗糙度要求Ra6.3。
根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及一般機床所能達到的位置精度，該零件沒有很難加工的表面，上述各表面的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。
杠桿的Φ25孔的軸線合兩個端面有著垂直度的要求?，F(xiàn)分述如下：
本夾具用于在立式銑床上加工杠桿的小平面和加工Φ12.7。工件以Φ250＋0.023 孔及端面和水平面底為定位基準，在長銷、支承板和支承釘上實現(xiàn)完全定位。加工表面。包括粗精銑寬度為30mm的下平臺、鉆Ф12.7的錐孔 ，由于30mm的下平臺的表面、孔表面粗糙度都為Ra6.3um。其中主要的加工表面是孔Ф12.7,要用Ф12.7鋼球檢查。
20
第3章 工藝規(guī)程的設計
根據(jù)任務書：
本杠桿零件年產(chǎn)量為7萬臺，每臺需要該零件1個，備品率為2%，廢品率為2.6%。
該零件材料為HT200，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鑄造。依據(jù)設計要求Q=7萬臺件/年，n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率α和 廢品率β分別取2%和2.6%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
N=Qn(1+α)（1+β)=7萬臺件/年X1件/臺X(1+2%)（1+2.6%)
= 7.3256萬件/年=7326件/年
表3-1 機械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)
生產(chǎn)類別
同類零件的年產(chǎn)量[件]
重型
（零件重>2000kg）
中型
（零件重100~2000kg）
輕型
（零件重<100kg）
單件生產(chǎn)
5以下
10以下
100以下
小批生產(chǎn)
5~100
10~200
100~500
中批生產(chǎn)
100~300
200~500
500~5000
大批生產(chǎn)
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生產(chǎn)
1000以上
5000以上
50000以上
根據(jù)表3-1可知，該零件為輕型零件，為大量生產(chǎn)。
3.1 確定毛坯的制造形式
零件的材料HT200?？紤]到零件在工作中處于潤滑狀態(tài)，采用潤滑效果較好的鑄鐵。由于年產(chǎn)量為4000件，達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。又由于零件的對稱特性，故采取兩件鑄造在一起的方法，便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率。
3.2 基面的選擇
粗基準的選擇。對于本零件而言，按照粗基準的選擇原則，選擇本零件的不加工表面是加強肋所在的肩臺的表面作為加工的粗基準，可用裝夾對肩臺進行加緊，利用一組V形塊支承Φ45軸的外輪廓作主要定位，以消除z、z、y、y四個自由度。再以一面定位消除x、x兩個自由度，達到完全定位,就可加工Φ25的孔。
精基準的選擇。主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用Φ25的孔作為精基準。
3.3 確定工藝路線
1、工藝路線方案一：
工序1 鉆孔使尺寸到達Ф25mm
工序2粗精銑寬度為30mm的下平臺
工序3鉆Ф12.7的錐孔
工序4鉆Ф14孔，加工螺紋孔M8
工序5鉆Ф16孔，加工螺紋孔M6
工序6粗精銑Φ16、M6上端面
工序7 檢查
2、工藝路線方案二：
工序1 鉆孔使尺寸到達Ф25mm
工序2粗精銑寬度為30mm的下平臺
工序3鉆Ф12.7的錐孔
工序4粗精銑Φ16、M6上端面
工序5鉆Ф16孔，加工螺紋孔M6
工序6鉆Ф14孔，加工螺紋孔M8
工序7 檢查
3、工藝路線的比較與分析
第二條工藝路線不同于第一條是將“工序4鉆Ф14孔，再加工螺紋孔M8”變?yōu)椤肮ば?粗精銑Φ16、M6上端面”其它的先后順序均沒變化。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動影響生產(chǎn)效率。而對于零件的尺寸精度和位置精度都沒有太大程度的幫助。
以Ф25mm的孔子外輪廓為精基準，先銑下端面。再鉆錐孔，從而保證了兩孔中心線的尺寸與右端面的垂直度。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第二條工藝路線而先上端面， 再“鉆Ф14孔，加工螺紋孔M8”不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非功過否重合這個問題。所以發(fā)現(xiàn)第二條工藝路線并不可行。
從提高效率和保證精度這兩個前提下，所以我決定以按照下面方案進行生產(chǎn)。
3.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
杠桿的材料是HT200，毛坯的重量0.85kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，。
由于毛坯用采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定；
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量，實際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本設計規(guī)定有零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整法加工，因此計算最大與最小余量時應按調(diào)整法加工方式予以確定。
毛坯與零件不同的尺寸有：(具體見零件圖與毛坯圖)故臺階已被鑄出,根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》的銑刀類型及尺寸可知選用6mm的銑刀進行粗加工,半精銑與精銑的加工余量都為0.5mm。
1.Φ25的端面考慮2mm，粗加工1.9m到金屬模鑄造的質(zhì)量，和表面的粗糙度要求，精加工0.1mm，同理上下端面的加工余量都是2mm。
2.對Φ25的內(nèi)表面加工。由于內(nèi)表面有粗糙度要求1.6
可用一次粗加工1.9mm，一次精加工0.1mm就可達到要求。。
3.鉆錐孔Φ12.7時要求加工一半，留下的裝配時鉆鉸，為提高生產(chǎn)率起見，仍然采用Φ12的鉆頭，切削深度是2.5mm。
4.用銑削的方法加工臺肩。由于臺肩的加工表面有粗糙度的要求6.3，而銑削的精度可以滿足，故采取分四次的銑削的方式，每次銑削的深度是2.5mm。
3.5 確定切削用量和基本工時
工序2：粗銑?25通孔上表面
機床：立式銑床X52K
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)楊叔子．《機械加工工藝師手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照楊叔子．《機械加工工藝師手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
， 式（1.1）
實際銑削速度：
： 式（1.2）
進給量 ： 式（1.3）
工作臺每分進給量：
：根據(jù)楊叔子．《機械加工工藝師手冊》表2.4-81 ,
被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度 ：
式（1.4）
取
刀具切出長度 ：取
走刀次數(shù)為1
機動時間 ： 式（1.5）
工序3：粗銑?25通孔下表面
機床：銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)楊叔子．《機械加工工藝師手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照楊叔子．《機械加工工藝師手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
， 式（1.1）
實際銑削速度:
： 式（1.2）
進給量： 式（1.3）
工作臺每分進給量：
：根據(jù)楊叔子．《機械加工工藝師手冊》表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
式（1.4）
取
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間： 式（1.5）
工序5：鉆Φ25H7的通孔
1 鉆孔。加工零件的中心孔，使其達到指定的尺寸要求
加工中心孔到Φ250＋0.023 （先鉆孔到Φ25在加工擴孔到Φ250＋0.023）
工件材料：HT200 ，金屬模鑄造
加工要求：擴孔的加工精度是1.6。
機床：立式鉆床，Z535
刀具：選用Φ22mm的標準高速鋼麻花鉆
計算鉆削用量、
確定進給量f 根據(jù)表3.41可查出=（0.47-0.57），由于孔深和孔徑之比L/d0 =30/22. k1f =1.0不用加上安全修正系數(shù)。故查立式鉆床Z535，取f=0.53mm/r。根據(jù)表3.4-3，鉆頭強度所允許的進給量=1.75mm/r。機床進給機構(gòu)允許的軸向力=15690N（由機床說明書查處），根據(jù)表3.4-4，允許的進給量 1.8mm/r。
由于所選擇的進給量=0.53mm/r 遠小于和，所以所選用的進給量是可以使用的。
確定切削速度v
根據(jù)所給出的條件按照表3.4-8和表3.4-10進行計算，直接按照表3.4-15可以查出相應的值
v=17m/min F=4732N T=51.69Nm P m=1.25KW
由于實際加工條件與上表所給的條件不是完全一樣的，故應該對結(jié)果進行修正。由表3.4-9知，切削速度的修正系數(shù)=0.88
=0.75，故=17m/min0.880.75=11.22mm/min
查Z535型機床說明書，n=195r/min 那么實際切削速度為
由表3.4-11，切削力及轉(zhuǎn)矩的休整系數(shù)是=1.06，故F=47321.06=5016N
檢驗機床的功率
切削功率為
機床有效功率為
由于，故所選的切削用量是可以的，既
相應的F=5016N ，T=54.8NM ，
2．擴孔
擴孔選擇=24.5mm標準高速剛擴孔鉆頭。
確定擴孔進給量根據(jù)表3.4-5，取=（0.7-0.8）0.7mm/r=0.9-0.56mm/r。
根據(jù)Z535型機床說明書，取=0.57mm/r 。
確定切削速度及
根據(jù)表3.4-34，取=25mm/min
由于切削條件跟上表有不同，切削速度尚需要乘以下修正系數(shù)
故
根據(jù)Z535 機型說明書，取n=275r/min ，實際擴孔速度
3．鉸孔
1）鉸刀
選用25mm 標準高速鋼鉸刀
確定鉸孔切削用量
確定進給量根據(jù)表3.4-6查出，=1.3-2.6mm，按照該表注4，進給量取小值。
按照Z535型機床說明書，取=1.6mm/r
切削速度和n根據(jù)表3.4-40，取=8.2m/min 。
切削速度修正系數(shù)由表3.4-9查出
故
根據(jù)Z535型機床說明書，取n=100r/min ，實際鉸孔速度
各個工序?qū)嶋H切削用量
根據(jù)以上計算，各工序切削用量如下：
鉆孔：
擴孔：
鉸孔：
工序7：
粗精銑寬度為30mm的下平臺
1、 工件材料：HT200，金屬模鑄造
加工要求：粗銑寬度為30mm的下平臺，精銑寬度為30mm的下平臺達到粗糙度3.2。
機床：X52立式銑床
刀具：高速鋼鑲齒式面銑刀Φ225(z=20)
2、計算切削用量
粗銑寬度為30mm的下平臺
以知條件：工件的形狀如毛胚所市，工件為HT200鑄造件，硬度180HBW，有外皮，用X50322立式銑床進行加工，機床的功率是7。5KW：所用的刀具是高速鋼鑲齒式面銑刀Φ225(z=20)，試確定切削用量。
銑刀直徑 根據(jù)機械加工工藝手冊表2.1-32以及面銑刀標準GB/T 5342-1985， 選擇銑刀直徑 =225mm 齒數(shù)Z= 20
銑削用量
背吃刀量：由于加工余量為2m m故在一次走刀內(nèi)切完，取=2mm
確定每齒的進給量：
根據(jù)機械加工工藝手冊表2.1-73.得到每齒的進給量=0.20 – 0.29mm/齒 ，采用對稱銑削。取=0.2mm。
確定銑削速度 及銑削功率
根據(jù)機械加工工藝手冊表2.1-75和表2.1-76，銑刀后面最大磨損限度為2mm ，刀具壽命T=120min
根據(jù)給定的條件，查機械加工工藝手冊表2.1-87得到
根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可以得到：
給定的材料硬度是190HBW，銑削的寬度是 ；實際的工件的硬度是180HBW，實際的銑削的寬度是
根據(jù)機械加工工藝手冊表2.1-79查出修正系數(shù)
考慮修正系數(shù)后的銑削速度
計算出刀具轉(zhuǎn)速及進給速度
=
根據(jù)X5032型立式銑床說明書取
校驗機床的功率 根據(jù)工作條件和選擇的機床的條件經(jīng)過計算和比較結(jié)果
數(shù)值大于加工工藝過程要求的功率，故所選用的機床X5032立式銑床是符合加工要求的。
4） 基本功時：1.58min
工序9 鉆?12的孔擴孔至?12.7
1、工件材料：HT200，金屬模鑄造，
加工要求：銑孔內(nèi)表面，無粗糙度要求。機床：X5032立式銑床
刀具：高速鋼鉆頭
2、計算切削用量
用Φ11擴孔Φ12.7的內(nèi)表面。根據(jù)《切削手冊》進給量f=0.64mm/z，切削速度0.193m/s，切削深度是1.5mm，機床主軸轉(zhuǎn)速為195r/min。走刀長度是36mm。
基本工時：t1=2×36/(0.64×195)=0.58 min.
用Φ12擴孔Φ12.7的內(nèi)表面。根據(jù)《切削手冊》進給量f=0.64mm/z，切削速度0.204m/s，切削深度是0.5mm，機床主軸轉(zhuǎn)速為195r/min。走刀長度是36mm。
基本工時：t2=2×36/(0.64×195)=0.58 min.
第四工序基本工時：t=t1+t2=1.16min.
工序4
1．鉆孔
鉆頭：選擇14的高速鋼鉆頭，和6的標準高速鋼鉆頭
確定鉆削用量（大孔）
確定進給量根據(jù)機械加工工藝
手冊表3.4-1查處=0.61-0.75
根據(jù)孔深和孔的直徑的比值=3/14=0.214
有表格給定的數(shù)值可的比值3，不有加修正系數(shù)
=0.61-0.75mm/r
根據(jù)機械加工工藝手冊表3.4-3，鉆頭強度所允許的進給量=1.25mm/r.機床進給機構(gòu)所允許的軸向力
根據(jù)機械加工工藝手冊表3.4-4，允許的進給量1.8mm/r
由于所選擇的進給量遠小于和，故所選擇的進給量是可用的。
確定切削速度
查機械加工工藝手冊表3.4-8和表3.4-10可以直接找出相應的
=14mm/min根據(jù)機床說明書，N=195r/min
那么實際的切削速度是
基本功時：
t=L/fn=0.35min
確定鉆削用量（小孔）
1）確定進給量根據(jù)機械加工工藝手冊表3.4-1可查出=0.36-0.44mm/r，由于孔深和孔直徑的比值=12.5/6=2.083
所以不有加修正系數(shù)
根據(jù)機械加工工藝手冊表3.4-3，鉆頭所允許的最大進給量
=0.72mm/r，機床進給機構(gòu)所允許的最到軸向力根據(jù)機械加工工藝手冊表3.4-4，允許的最大進給量1.8mm/r
由于所選擇的進給量遠小于和，故所選擇的進給量是可用的。
確定切削速度
根據(jù)機械加工工藝手冊，表3.4-15可以直接查速度
=12m/min
查Z535機床說明書，取n=195r/min，那么實際的切削速度
確定基本功時：t=L/fn=0.89min
加工此處的總的功時：
2．加工螺紋
因為螺紋孔為為細牙螺紋，所以螺紋孔加工到
（1）鉆頭選用mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刀
（2）確定鉆削用量
1）確定進給量，根據(jù)表3.4-1可查出，選用立式鉆床Z5125A，取進給量為=0.20mm/r
根據(jù)表3.4-3，鉆頭強度所允許的進給量=0.78mm/r。
機床進給機構(gòu)允許的軸向力=9000N
根據(jù)表3.4-4允許的進給量>1.9mm/r
由于所選擇的進給量遠小于及，故所選可用
確定切削速度v，軸向力F，轉(zhuǎn)矩T以及切削功率，用不同刀具材料進行鉆，擴，鉸空的v,F,T,均可以按表3.4-8及表3.4-10進行計算。根據(jù)所給條件，可直接在表3.4-15中用插入法計算得：v=15m/min,F=3010N,T=10.03,=0.51kw,由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對結(jié)果進行修正，由表3.4-9知，切削速度的修正系數(shù)機床有效功率為
故
取N=375r/min.則實際切削速度v為
由表3.4-11，切削力及轉(zhuǎn)矩的修正系數(shù)
故
校驗機床功率
切削功率為
kw
機床有效功率為
因為>.故選擇的切削用量可用
即
選用的細長柄機用絲錐，工件材料中碳鋼，前角，后角，主偏角
選用切削速度
根據(jù)表7.2-13查得mm/min,選擇v=10m/min
（3）扭矩的確定
根據(jù)表7.2-12得
查機械加工工藝手冊表7.2-12
得，
（4）攻螺紋時的轉(zhuǎn)速
r/min
取n=400r/min
m/min
選擇絲錐退出時的轉(zhuǎn)速為450r/min
基本時間的確定
==15.27s
式中 - 工件螺紋長度（mm）
- 絲錐切削錐長度（mm）
- 攻螺紋時的超切量，取=（2-3）；
- 攻絲紋時的轉(zhuǎn)速（r/min）
- 絲錐退出時的轉(zhuǎn)速（r/mm ）
- 工件螺紋距（mm ）
工序11 粗精銑Φ5、M6上端面
由工件可以得到尺寸LB=40 30
1、工件材料：HT200，金屬模鑄造
加工要求：銑寬度為30mm長度是40mm的平臺，精銑寬度為30mm的上平臺面達到粗糙度3.2。
機床：X50322立式銑床
刀具：高速鋼鑲齒式面銑刀Φ225(z=20)
2、計算切削用量
粗銑寬度為30mm的上平面
以知條件：工件的形狀如毛胚所示，工件為HT200鑄造件，硬度180HBW，有外皮，用X52K立式銑床進行加工，機床的功率是7。5KW：所用的刀具是高速鋼鑲齒式面銑刀Φ225(z=20)，試確定切削用量。
銑刀直徑 根據(jù)機械加工工藝手冊表2.1-32以及面銑刀標準GB/T 5342-1985， 選擇銑刀直徑 =225mm 齒數(shù)Z= 20
銑削用量
背吃刀量：由于加工余量為2m m故在一次走刀內(nèi)切完，取=2mm
確定每齒的進給量：
根據(jù)機械加工工藝手冊表2.1-73.得到每齒的進給量=0.20 – 0.29mm/齒 ，采用對稱銑削。取=0.2mm。
確定銑削速度 及銑削功率
根據(jù)機械加工工藝手冊表2.1-75和表2.1-76，銑刀后面最大磨損限度為2mm ，刀具壽命T=120min 。
根據(jù)給定的條件，查機械加工工藝手冊表2.1-87得到
根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可以得到：
給定的材料硬度是190HBW，銑削的寬度是 ；實際的工件的硬度是180HBW，實際的銑削的寬度是
根據(jù)機械加工工藝手冊表2.1-79查出修正系數(shù)
考慮修正系數(shù)后的銑削速度
計算出刀具轉(zhuǎn)速及進給速度=
根據(jù)X52K型立式銑床說明書取
校驗機床的功率 根據(jù)工作條件和選擇的機床的條件經(jīng)過計算和比較結(jié)果
數(shù)值大于加工工藝過程要求的功率，故所選用的機床X5032立式銑床是符合加工要求的。
7）基本功時：1.466mm
工序12 鉆Φ5、加工M6上端面用立式鉆床Z525，為保證加工的孔的位置度，采用專用夾具
1．鉆孔
鉆頭：選擇5的高速鋼鉆頭
1．確定鉆削用量（通孔）
確定進給量根據(jù)機械加工工藝手冊表3.4-1查處=0.14-0.18
根據(jù)孔深和孔的直徑的比值=15/5=3.0
有表格給定的數(shù)值可的比值=3，不有加修正系數(shù)
=0.14-0.18 mm/r
根據(jù)機械加工工藝手冊表3.4-3，鉆頭強度所允許的進給量=0.27mm/r.機床進給機構(gòu)所允許的軸向力
根據(jù)機械加工工藝手冊表3.4-4，允許的進給量1.8mm/r
由于所選擇的進給量遠小于和，故所選擇的進給量是可用的。
確定切削速度
查機械加工工藝手冊表3.4-8和表3.4-10可以直接找出相應的
=15mm/min根據(jù)機床說明書，N=195r/min
那么實際的切削速度是
3）基本功時：
t=L/fn=0.29min
2．確定鉆削用量（盲孔）
1）確定進給量根據(jù)機械加工工藝手冊表3.4-1可查出=0.18-0.22mm/r，由于孔深和孔直徑的比值=20/6=3.33
所以有加修正系數(shù)
=（0.18-0.22）0.9=0.162-0.198mm/r
根據(jù)機械加工工藝手冊表3.4-3，鉆頭所允許的最大進給量
=0.27mm/r，機床進給機構(gòu)所允許的最到軸向力根據(jù)機械加工工藝手冊表3.4-4，允許的最大進給量1.8mm/r
由于所選擇的進給量遠小于和，故所選擇的進給量是可用的。
確定切削速度
根據(jù)機械加工工藝手冊，表3.4-15可以直接查速度
=23m/min
查Z535機床說明書，取n=195r/min，那么實際的切削速度
確定基本功時：t=L/fn=0.38min
加工此處的總的功時：
2．加工螺紋
因為螺紋孔為為細牙螺紋，所以螺紋孔加工到
（1）鉆頭選用mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刀
（2）確定鉆削用量
1）確定進給量，根據(jù)表3.4-1可查出，選用立式鉆床Z5125A，取進給量為=0.16mm/r
根據(jù)表3.4-3，鉆頭強度所允許的進給量=0.78mm/r。
機床進給機構(gòu)允許的軸向力=9000N
根據(jù)表3.4-4允許的進給量>1.9mm/r
由于所選擇的進給量遠小于及，故所選可用
確定切削速度v，軸向力F，轉(zhuǎn)矩T以及切削功率，用不同刀具材料進行鉆，擴，鉸空的v,F,T,均可以按表3.4-8及表3.4-10進行計算。根據(jù)所給條件，可直接在表3.4-15中用插入法計算得：v=15m/min,F=3010N,T=10.03,=0.51kw,由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對結(jié)果進行修正，由表3.4-9知，切削速度的修正系數(shù)
故
取N=375r/min.則實際切削速度v為
由表3.4-11，切削力及轉(zhuǎn)矩的修正系數(shù)
故
校驗機床功率
切削功率為
kw
機床有效功率為
因為>.故選擇的切削用量可用
即
選用的細長柄機用絲錐，工件材料中碳鋼，前角，后角，主偏角
選用切削速度
根據(jù)表7.2-13查得mm/min,選擇v=10m/min
（3）扭矩的確定
根據(jù)表7.2-12得
查機械加工工藝手冊表7.2-12
得，
（4）攻螺紋時的轉(zhuǎn)速
r/min
取n=520r/min
m/min
選擇絲錐退出時的轉(zhuǎn)速為450r/min
基本時間的確定
==12.2s
式中 - 工件螺紋長度（mm）
- 絲錐切削錐長度（mm）
- 攻螺紋時的超切量，取=（2-3）；
- 攻絲紋時的轉(zhuǎn)速（r/min）
- 絲錐退出時的轉(zhuǎn)速（r/mm ）
- 工件螺紋距（mm ）
4 加工2-M6孔夾具設計
為了提高生產(chǎn)率，保證質(zhì)量。本夾具將用在z535鉆床。刀具是高速鋼鉆頭。
4.1問題提出
本夾具主要用來加工2-M6孔（2-M6孔螺紋底孔是φ5，所以后文的計算全部采用的是φ5）。這兩個孔與上下端面有著垂直度的要求，設計夾具時，要求保證垂直度要求。
4.2夾具的設計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。
4.3切削力及夾緊力的計算
刀具：鉆頭φ5。
則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù)，1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
鉆削時 T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
所以,時工件不會轉(zhuǎn)動,故本夾具可安全工作。
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即：
安全系數(shù)K可按下式計算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表可得：
所以有：
該孔的設計基準為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準，實現(xiàn)“基準重合”原則； 參考文獻，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF
軸向力：F夾＝KF （N）
扭距：
Nm
在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)
由資料《機床夾具設計手冊》查表可得：
切削力公式： 式（2.17）
式中
查表得：
即：
實際所需夾緊力：由參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表得：
安全系數(shù)K可按下式計算，由式（2.5）有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表 可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機構(gòu)。
4.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙
鉆套的類型和特點:
1、固定鉆套：鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。
2、可換鉆套：主要用在大批量生產(chǎn)中，由于鉆套磨損大，因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內(nèi)，鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。
3、快換鉆套：當對孔進行鉆鉸等加工時，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鉆套。
4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標準鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。
鉆套下端面與工件表面之間應留一定的空隙C，使開始鉆孔時，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內(nèi)孔，如圖4.3。
圖4.3
切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。
在本次夾具鉆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。因為此鉆的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。
4.5 鉆模板
在導向裝置中，導套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈式鉆模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。
在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下，鉆螺栓緊固，鉆模精度較高。[4]
4.6定位誤差的分析
3) 夾具安裝誤差
因夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。
圖5-2中夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，=0.
4) 夾具誤差
因夾具上定位元件、對刀或?qū)蛟⒎侄妊b置及安裝基準之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差主要包括定位元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；定位元件相對于對刀或?qū)蛟ò瑢蛟g）的尺寸或位置誤差；導向元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時，還存在分度誤差。以上幾項共同組成夾具誤差。
5) 加工方法誤差
因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項誤差影響因素多，又不便于計算，所以常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的1/3.計算時可設
。
2. 保證加工精度的條件
工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機變量，應用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是
即工件的總加工誤差應不大于工件的加工尺寸。
為保證夾具有一定和夾具總圖上各項公差值確定得是否合理。
知此方案可行。
在分析計算工件加工精度時，需留出一定的精度儲備量。因此將上式改寫為
或
當時，夾具能滿足工件的加工要求。值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項公差值確定得是否合理。
知此方案可行。
4.7 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。
為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。
表
d
D
D1
H
t
基本
極限
偏差F7
基本
極限
偏差D6
＞0～1
+0.016
+0.006
3
+0.010
+0.004
6
6
9
--
0.008
＞1～1.8
4
+0.016
+0.008
7
＞1.8～2.6
5
8
＞2.6～3
6
9
8
12
16
＞3～3.3
+0.022
+0.010
＞3.3～4
7
+0.019
+0.010
10
＞4～5
8
11
＞5～6
10
11
10
16
20
＞6～8
+0.028
+0.011
12
+0.023
+0.012
15
＞8～10
15
18
12
20
25
＞10～12
+0.034
+0.016
18
22
＞12～15
22
+0.028
+0.015
26
16
28
36
＞15～18
26
30
0.012
＞18～22
+0.041
+0.020
30
34
20
36
HT200
＞22～26
35
+0.033
+0.017
39
＞26～30
42
46
25
HT200
56
＞30～35
+0.050
+0.025
48
52
＞35～42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
＞42～48
110
66
＞48～50
70
74
0.040
鉆模板選用固定鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。
4.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)
對夾具體的設計的基本要求
（1）應該保持精度和穩(wěn)定性
在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。
（2）應具有足夠的強度和剛度
保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應有足夠的厚度，剛度可以適當加固。
（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應該不錯
夾較大的工件的外觀，更復雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應該簡單。
（4）應便于鐵屑去除
在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應在夾具體上面。
（5）安裝應牢固、可靠
夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應盡可能低，支撐面積應足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。
加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結(jié)構(gòu)應便于鐵屑。此外，夾點技術(shù)，經(jīng)濟的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點，在設計中還應考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結(jié)構(gòu)應便排出鐵屑。
31
結(jié)束語
為期兩月的夾具畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程，我組四名同學在老師的指導下，取得了可喜的成績，畢業(yè)設計作為《機械制造工藝學》、《機床夾具設計》畢業(yè)的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產(chǎn)實習中的感性認識。
本次畢業(yè)設計主要經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是機械加工工藝規(guī)程設計，第二階段是專用夾具設計。第一階段我們運用了基準選擇、切削用量選擇計算、機床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設計等方面的知識。
通過此次設計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟等。學會了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等。
總的來說，這次設計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設計的能力，為以后的設計工作打下了較好的基礎。
通過這次畢業(yè)設計，我有了很大的收獲學到了很多的東西本次畢業(yè)設計是我們學完了大學的全部基礎課，專業(yè)基礎課后進行的這是我們即將離開學院走上工作崗位之前對所學各課進行的一次全面的、深入的、綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，是我們在走上工作崗位之前一次極好的學習機會，因此它在望沒的四年大學生活中占有積極重要的地位。
就我個人而言，我通過本次畢業(yè)設計對自己在大學中所學的知識進行一次良好的回顧，并在次基礎上有所提高，對自己將來從事的工作進行一次適應性的訓練，無論是機械結(jié)構(gòu)設計、零件加工工藝還是CAD畫圖能力都得到了大大的鞏固和提高，從而鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、思考問題解決問題的能力，并培養(yǎng)認真、嚴謹?shù)膶I(yè)精神，為以后參加國家的工業(yè)化建設打下一個良好的基礎，為早日實現(xiàn)國家的現(xiàn)代化貢獻一份力量。
由于個人的能力有限，設計尚有諸多不足之處懇請老師大力支持，在次不勝感謝。
參 考 文 獻
[1] 東北重型機械學院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學，機床夾具設計手冊[M]，上海：上海科學技術(shù)出版社，2000。
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[3] 李慶壽。機床夾具設計［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，2011。
[4] 李洪。機械加工工藝手冊［Ｍ］。北京出版社，2012。
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