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哈爾濱理工大學學士學位論文
車床尾座體工藝規(guī)程制訂及工裝設(shè)計
摘要
尾座體是車床上的重要的部件之一，是車床上用以支撐軸類零件車削加工和實施鉆孔的主要車床附件。本文針對某類給定的尾座體進行了加工工藝與工裝的設(shè)計，完成了以下工作：
1. 概述了尾座體的技術(shù)和現(xiàn)狀發(fā)展；
2. 對尾座體進行了工藝分析，并提出了兩種方案進行比較；
3. 編制了尾座體的工藝規(guī)程，完成了其工序卡的設(shè)計；
4. 針對工藝中的某重要工序，設(shè)計完成了一套鏜孔夾具，包括定位元件，夾緊機構(gòu)、對刀塊、夾具體的設(shè)計并分析了定位誤差。
關(guān)鍵詞 設(shè)計；工裝；工藝；尾座體
41
Lather tail the craft work of the body pack a design
Abstract
stalk spare parts, the car pares to process the main lather enclosure that drills a hole with implementation.This text aims at a certain the tail body giving certainly carried on to process the design that craft and work pack and completed once work:
1．All said a tail the technique and present condition development of the body;
2．Carried on craft analysis to the tail body, and put forward two kinds of projects to carry on a comparison;
3．Drew up a tail body of craft regulations, completed the design of its work preface card;
4．Aim at a craft in of some important work preface, designed to complete a set of Xian slot tongs, including fixed position component, clipped tight organization, to the knife piece, clip a concrete design and analyzed a fixed position error margin.
Keywords design; clamping; craft; tailstock
目錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 課題來源 1
1.2 課題背景及發(fā)展趨勢 1
1.3 夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設(shè)計的內(nèi)容 1
1.4 本章小結(jié) 2
第2章 尾座體加工工藝規(guī)程設(shè)計 3
2.1 零件的分析 3
2.1.1 零件的作用 3
2.1.2 零件的工藝分析 3
2.2 加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 4
2.2.1 確定毛坯的制造形式 4
2.2.2 基面的選擇 4
2.2.3 確定工藝路線 4
2.2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5
2.2.5 確定主要工序工程中的切削用量 7
2.3 本章小結(jié) 17
第3章 專用夾具設(shè)計 18
3.1 鏜Ф75H6孔夾具設(shè)計 18
3.1.1 定位基準的選擇 18
3.1.2 夾緊力的計算 18
3.1.3 夾緊元件及動力裝置確定 19
3.1.4 鏜套、鏜模板及夾具體設(shè)計 19
3.1.5 夾具精度及定位誤差分析 20
3.1.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 20
3.2 本章小結(jié) 22
結(jié)論 23
致謝 24
參考文獻 25
附錄 27
第1章 緒論
1.1 課題來源
本課題來源于指導教師所給眾多題目之一。
1.2 課題背景及發(fā)展趨勢
加工工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計是對所學專業(yè)知識的一次鞏固，是在進行社會實踐之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是理論聯(lián)系實際的訓練。
機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設(shè)計和使用是促進生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機床夾具的改進和創(chuàng)造已成為廣大機械工人和技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項重要任務(wù)。
材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計；另一方面，技術(shù)也推動著設(shè)計。從設(shè)計美學的觀點看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能”作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實用，美觀，經(jīng)濟的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”。
技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風格。材料，加工工藝，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。
工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，對中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。
1.3 夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設(shè)計的內(nèi)容
根據(jù)夾具設(shè)計的基本原理，選擇合理的夾緊與定位方案，最有效的滿足鏜床夾具的設(shè)計 要求當工件的加工精度要求較高時，應(yīng)采用具有固定夾具的單工位組合機床；加工精度較低時，可采用具有移動夾具的多工位組合機床。此外，還要考慮到不同布置形式的機床所能達到的加工精度。例如，對于同軸度要求較高的各孔，應(yīng)采用從同一面對工件進行加工的機床布置形式。
按在夾具中的作用,地位結(jié)構(gòu)特點,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類：
1．定位元件及定位裝置；
2．夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機構(gòu))；
3．夾具體；
4．對刀-引導元件及裝置(包括刀具導向元件,對刀裝置及靠模裝置等)；
5．動力裝置；
6．分度，對定裝置；
7．其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連接用的緊固螺釘，銷釘，鍵和各種手柄等)；
每個夾具不一定所有的各類元件都具備，如手動夾具就沒有動力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導向元件及分度裝置。反之，按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設(shè)有其它裝置及機構(gòu)，例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。
專用夾具的設(shè)計主要是對以下幾項內(nèi)容進行設(shè)計：
1．定位裝置的設(shè)計；
2．夾緊裝置的設(shè)計；
3．對刀-引導裝置的設(shè)計；
4．夾具體的設(shè)計；
5．其他元件及裝置的設(shè)計。
1.4 本章小結(jié)
通過本章陳述了尾座體加工的發(fā)展趨勢以及所研究課題的主要內(nèi)容，使以后的設(shè)計有了明確的針對性。
本論文以車床尾座為模板，根據(jù)零件的特性，通過分析計算，確定加工 基準。需在多種方案中選擇最優(yōu)的加工工藝路線，并根據(jù)計算所得的余量選擇合理的機床進行加工。最后在所有的工序中選擇一道工序，做鏜床夾具設(shè)計。
第2章 尾座體加工工藝規(guī)程設(shè)計
2.1 零件的分析
尾座體零件圖如圖2-1所示
圖2-1 尾座體
2.1.1 零件的作用
題目所給的零件是機床尾座體，Φ75H6的孔與頂尖研配，底面與工作臺相連，通過Φ20mm孔用螺栓將“尾座體”緊固在工作臺上。主要作用是固定頂尖。圓柱體形的部分有一個Φ75H6孔，并且有一個Φ25孔，頂尖穿過Φ75H6孔，將螺釘擰緊，這樣就將頂尖固定。
2.1.2 零件的工藝分析
“尾座體”共有三組加工表面，其中兩組有位置度要求。
1．以A為基準的加工表面。這一組表面包括110x390的上平面，兩側(cè)表面，Φ75mm孔，Φ25×5的沉頭孔，Φ35H9孔以及Φ42H7孔。
2．以B為基準的加工表面。這一組表面包括Ra=3.2μm的前端面， Ra=1.6μm的后端面，底平面60x20與32x3的槽，Φ20H7和Φ22的孔。
3．以C為基準的加工表面。這一組表面包括Φ25H7孔。
加工表面有位置度要求，如下：
底面平面度要求為0.04；Φ75H6孔圓度公差為0.004，軸線與底面平行度為0.05；后端面與Φ75H6軸線垂直度為0.04；Φ25H7孔與Φ42H7同軸度公差為0.02；底面60x20槽壁與孔Φ75H6軸線垂直度要求0.1；Φ75H6的孔需精加工、研配。
2.2 加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施
2.2.1 確定毛坯的制造形式
零件的材料HT200。由于尾座體年產(chǎn)量一般為幾千件，達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸較大，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。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率。
2.2.2 基面的選擇
1．粗基準的選擇 對于本零件而言，按照互為基準的選擇原則，選擇本零件的下表面作為加工的粗基準，可用裝夾對肩臺進行加緊，利用底面定位塊支承和底面作為主要定位基準，以限制z、xz、y、xy、yz五個自由度達到定位目的。
2．精基準的選擇 主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用已加工結(jié)束的上、下平面作為精基準。
2.2.3 確定工藝路線
表2.1工藝路線方案一
工序1
粗,精鏜φ75H6孔
工序2
加工φ42H7孔，φ25H7孔
工序3
粗,精銑上平面、側(cè)平面
工序4
粗,精銑底平面
工序5
加工上平面φ25H7孔
工序6
鏜φ35H9側(cè)面孔
工序7
加工底平面各孔，槽
工序8
去除銳邊毛刺
工序9
檢驗
表2.2工藝路線方案二
工序1
粗,精銑底平面
工序2
粗,精銑上平面、側(cè)平面
工序3
粗,精鏜φ75H6孔
工序4
加工φ42H7孔，φ25H7孔
工序5
鏜φ35H9側(cè)面孔
工序6
加工上平面φ25H7孔
工序7
加工底平面各孔，槽
工序8
去除銳邊毛刺
工序9
檢驗
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“鏜孔工序放在除前后端面外的各面加工結(jié)束后再進行加工。其它的先后順序均沒變化。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動提高了生產(chǎn)效率。而且對于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的幫助,并且符合先面后孔的加工原則。采用基準重合的原則，先加工底平面，然后以底平面為精基準再加工其它平面上的各孔與平面，這樣便保證了Φ75H6和Φ42H7孔的軸線，同時滿足了以兩軸軸線為基準加工的要求。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第一條工藝路線， 加工不便于裝夾，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平行這個問題。所以發(fā)現(xiàn)第一條工藝路線并不可行。選取第二條工藝方案，先鏜上、下平面，各孔，然后以這些已加工的孔為精基準，加工其它各孔，槽的形位公差要求。
從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)第二個方案比較合理。所以我決定以第二個方案進行生產(chǎn)。具體的工藝過程見工藝卡片所示。
2.2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
尾座體的材料是HT200，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。由于毛坯采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下：
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(shè)計規(guī)定零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此計算最大與最小余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。這里就不講述如何鑄造成毛坯的過程了，只分析從毛坯加工成成品零件的過程如下：
1．加工尾座體的底平面，底平面粗糙度要求為Ra=1.6μm，平面度要求為0.04，根據(jù)參考文獻[8]表4-35和表4-37考慮3mm，粗加工2mm，精加工1mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求。最后刮研底面，保證平面度0.04。加工上平面和側(cè)面時，用銑削的方法加工上平面和兩側(cè)面。由于上平面和兩側(cè)面的加工表面粗糙度未標注，所以按照粗糙度要求為Ra=6.3μm來加工，根據(jù)參考文獻[8]表4-35和表4-37考慮2mm，粗銑加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求。
2．加工前后端面時，用銑削加工方法加工?？紤]到加工方便，按照粗糙度都是Ra=1.6μm加工，根據(jù)參考文獻[8]表4-35和表4-37考慮可用鏜刀一次加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求。因為后端面要求與基準B垂直度為0.04，所以等Φ75H6孔加工之后，再刮研保證垂直度。
3．鏜直徑Φ75H6孔時，由于粗糙度要求Ra=0.8μm，因此考慮加工余量2.5mm?？梢淮未旨庸?mm，一次精加工0.5mm就可達到要求。并且要保證從前端面開始的340mm錐度在0.04以內(nèi)。
4．加工Φ42H7孔，內(nèi)壁粗糙度要求Ra=1.6μm，根據(jù)參考文獻[8]表4-23考慮加工余量2.5mm。可一次鉆削加工余量2mm，一次精鏜0.5mm就可達到要求。以Φ42H7孔加工Φ25H7孔同軸度0.02，余量與Φ42H7孔相同。同時粗銑Φ42H7孔兩個端面和Φ25H7孔的兩個端面，保證各自長度值。
5．加工Φ35H9孔，軸線距前端面為80mm，內(nèi)壁粗糙度為Ra=3.2μm，根據(jù)參考文獻[8]表4-23考慮加工余量2mm。可一次粗鏜1.5mm，一次精鏜0.5mm就可達到要求。
6．加工上平面Φ25H7孔，先加工Φ25H7孔，內(nèi)壁粗糙度要求Ra=1.6μm，根據(jù)參考文獻[8]表4-23考慮加工余量1.5mm?？梢淮毋@削加工余量1mm，一次鉸孔0.5mm就可達到要求。然后锪粗糙度為Ra=6.3μm的Φ45的沉孔。
7．加工底平面上的孔、槽，
先分析孔的加工：
Φ20H7孔內(nèi)壁粗糙度Ra=1.6μm，根據(jù)參考文獻[8]表4-23考慮加工余量1.5mm?？梢淮毋@削加工余量1mm，一次鉸孔0.5mm可達到要求。
Φ22孔及上面Φ45沉頭孔粗糙度為Ra=6.3μm，一次粗加工即可完成，只需留1mm余量，需要考慮的是如何安排加工順序，使用可調(diào)刀徑的鉆頭，先鉆削Φ22的孔，然后將刀徑調(diào)大回拉，锪鉆出沉頭孔，最后調(diào)小刀徑退刀即可。
然后分析槽的加工：
寬度為60的槽，側(cè)壁粗糙度要求為Ra=1.6μm，且側(cè)壁要求與基準B的垂直度為0.1，因此根據(jù)參考文獻[8]表4-35和表4-37考慮3mm，粗銑2mm，然后精銑1mm，還要刮研以保證垂直度要求，最后清根。
寬度為32mm，40mm及55mm的槽都沒有精度要求，因此是鑄造出來的孔，留2mm加工余量，只需要粗銑一下，保證其大致尺寸即可。
2.2.5 確定主要工序工程中的切削用量
工序1：粗、精銑尾座體底平面
底平面粗糙度要求為Ra=1.6μm，平面度要求為0.04，根據(jù)參考文獻[8]表4-35和表4-37考慮3mm，粗加工2mm，精加工1mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求。
下面就是銑底平面的具體余量及工時的計算
加工底平面的過程圖如圖2-1
圖2-1 加工底平面過程圖
1. 粗銑底平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：X52K立式銑床。
查參考文獻[7]表30—34
刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：YT15，D=100mm ，齒數(shù)8，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度ap：ap=2mm
每齒進給量af：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-75，取af =0.12mm/Z，銑削速度V：參照參考文獻[7]表30—34，取V=1.33m/s。
機床主軸轉(zhuǎn)速n： 式（2.1）
式中 V—銑削速度；
D—刀具直徑。
由式2.1機床主軸轉(zhuǎn)速n：
按照參考文獻[3]表3.1-74，得： n=300r/min
實際銑削速度v：
進給量Vf：
工作臺每分進給量fm：
az：根據(jù)參考文獻[7]表2.4-81，知az=40mm
粗銑的切削工時
被切削層長度l：由毛坯尺寸可知l=316mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：取l2=2mm
走刀次數(shù)為1
機動時間tj1：
根據(jù)參考文獻[5]表2.5-45，可查得銑削的輔助時間tf1=1.04min
2. 精銑底平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床： X52K立式銑床。
參考文獻[7]表30-31
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：YT15，D=100mm ，齒數(shù)12，此為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1mm
銑削深度ap：ap=1mm
每齒進給量af：根據(jù)參考文獻[7]表30—31，取af =0.08mm/Z
銑削速度V：參照參考文獻[7]表30—31，取V=3.2m/s
機床主軸轉(zhuǎn)速n，由式（2.1）有：
按照參考文獻[7]表3.1-31，得n=800r/min
實際銑削速度v：
進給量Vf，由式（1.3）有：
工作臺每分進給量fm：
精銑的切削工時
被切削層長度l：由毛坯尺寸可知l=316mm
刀具切入長度l1：精銑時l1=D=100mm
刀具切出長度l2：取l2=1mm
走刀次數(shù)為1
機動時間tj2：
根據(jù)參考文獻[5]表2.5-45，可查得銑削的輔助時間tf2=1.04min
銑底平面的總工時為：t= tj1+ tf1+ tj2+ tf2=1.13+1.04+0.29 +1.04=3.5min
工序2：加工上平面、側(cè)平面
加工上平面和側(cè)面時，用銑削的方法加工上平面和兩側(cè)面。由于上平面和兩側(cè)面的加工表面粗糙度未標注，所以按照粗糙度要求為Ra=6.3μm來加工，根據(jù)參考文獻[8]表4-35和表4-37考慮2mm，粗銑加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求。各切削用量與粗加工底平面時相近，因此省略不算，參照工序1執(zhí)行。
加工上平面、側(cè)平面過程如圖2-2
圖2-2 加工上平面、側(cè)平面過程圖
工序3：鏜Φ75H6的孔
由于粗糙度要求Ra=0.8μm，因此考慮加工余量2.5mm。可一次粗加工2mm，一次精加工0.5mm就可達到要求。并且要保證從前端面開始的340mm錐度在0.04以內(nèi)。前后端面也同時加工出來，用銑削加工方法加工?？紤]到加工方便，按照粗糙度都是Ra=1.6μm加工，根據(jù)參考文獻[8]表4-35和表4-37考慮可用鏜刀一次加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求。因為后端面要求與基準B垂直度為0.04，因此先加工前端面，然后鏜Φ75H6孔，最后加工后端面，這里只計算鏜Φ75H6的孔所需的加工余量及工時。
加工過程如圖2-3
圖2-3 鏜Φ75H6的孔過程圖
1. 粗鏜Φ75H6的孔
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：臥式鏜床T618
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：YT5
切削深度ap：ap=2mm，毛坯孔徑d0=70mm。
進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取200mm，切削深度為ap=2mm。因此確定進給量f=0.2mm/r
切削速度V：參照參考文獻[3]表2.4-9，取V=2.4m/s=144m/min
機床主軸轉(zhuǎn)速n：
按照參考文獻[3]表3.1-41，取n=1000r/min
實際切削速度v：
工作臺每分鐘進給量fm：fm=f n=0.21000=200mm/min
被切削層長度l：l=396mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=3～5mm 取l2=4mm
行程次數(shù)i：i=1
機動時間tj1：
查參考文獻[1]表2.5-37，工步輔助時間為：tf1=2.61min
2. 精鏜Φ75H6的孔
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：臥式鏜床T618
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：YT5
切削深度ap：ap=0.5mm，孔徑d=74mm。
進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取200mm，切削深度為ap=0.5mm。因此確定進給量f=0.15mm/r
切削速度V：參照參考文獻[3]表2.4-9，取V=3.18m/s=190.8m/min
機床主軸轉(zhuǎn)速n：
，取n=1000r/min
實際切削速度v：
工作臺每分鐘進給量fm：fm=f n=0.151000=150mm/min
被切削層長度l：l=396mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=3～5mm 取l2=4mm
行程次數(shù)i：i=1
機動時間tj2：
查參考文獻[1]表2.5-37，工步輔助時間為：tf2=1.86min
鏜直徑Φ75總工時為：t= tj1+ tf1+ tj2+ tf2=2.03+2.61+2.69 +1.86=9.19min
工序4：鏜Φ42H7和Φ25H7的孔
內(nèi)壁粗糙度要求Ra=1.6μm，根據(jù)參考文獻[8]表4-23考慮加工余量2.5mm?？梢淮毋@削加工余量2mm，一次精鏜0.5mm就可達到要求。以Φ42H7孔加工Φ25H7孔同軸度0.02，余量與Φ42H7孔相同，同時兩個孔也是一次完成。
加工過程如圖2-4
圖2-4 鏜Φ42H7和Φ25H7孔過程圖
1. 粗鏜Φ42H7的孔
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：臥式鏜床T618
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：YT5
切削深度ap：ap=2mm，毛坯孔徑d0=37mm。
進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取200mm，切削深度為ap=2mm。因此確定進給量f=0.2mm/r
切削速度V：參照參考文獻[3]表2.4-9，取V=1.92m/s=115m/min
機床主軸轉(zhuǎn)速n：
按照參考文獻[3]表3.1-41，取n=1000r/min
實際切削速度v：
工作臺每分鐘進給量fm：fm=f n=0.21000=200mm/min
被切削層長度l：l=41mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=3～5mm 取l2=4mm
行程次數(shù)i：i=1
機動時間tj1：
查參考文獻[1]表2.5-37，工步輔助時間為：tf1=1.04min
2. 精鏜Φ42H7的孔
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：臥式鏜床T618
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：YT5
切削深度ap：ap=0.5mm，孔徑d=41mm。
進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取200mm，切削深度為ap=0.5mm。因此確定進給量f=0.15mm/r
切削速度V：參照參考文獻[3]表2.4-9，取V=2.86m/s=171.72m/min
機床主軸轉(zhuǎn)速n：
，取n=1500r/min
實際切削速度v：
工作臺每分鐘進給量fm：fm=f n=0.151500=225mm/min
被切削層長度l：l=41mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=3～5mm 取l2=4mm
行程次數(shù)i：i=1
機動時間tj2：
查參考文獻[1]表2.5-37，工步輔助時間為：tf2=1.56min
鏜直徑Φ42總工時為：t= tj1+ tf1+ tj2+ tf2=0.25+1.04+0.32 +1.56=3.17min
3. 粗鏜Φ25H7的孔
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：臥式鏜床T618
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：YT5
切削深度ap：ap=2mm，毛坯孔徑d0=20mm。
進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取200mm，切削深度為ap=2mm。因此確定進給量f=0.2mm/r
切削速度V：參照參考文獻[3]表2.4-9，取V=1.92m/s=115m/min
機床主軸轉(zhuǎn)速n：
按照參考文獻[3]表3.1-41，取n=1000r/min
實際切削速度v：
工作臺每分鐘進給量fm：fm=f n=0.21000=200mm/min
被切削層長度l：l=24mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=3～5mm 取l2=4mm
行程次數(shù)i：i=1
機動時間tj1：
查參考文獻[1]表2.5-37，工步輔助時間為：tf1=1.04min
4. 精鏜Φ25H7的孔
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：臥式鏜床T618
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：YT5
切削深度ap：ap=0.5mm，孔徑d=24mm。
進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取200mm，切削深度為ap=0.5mm。因此確定進給量f=0.15mm/r
切削速度V：參照參考文獻[3]表2.4-9，取V=2.86m/s=171.72m/min
機床主軸轉(zhuǎn)速n：
，取n=1500r/min
實際切削速度v：
工作臺每分鐘進給量fm：fm=f n=0.151500=225mm/min
被切削層長度l：l=24mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=3～5mm 取l2=4mm
行程次數(shù)i：i=1
機動時間tj2：
查參考文獻[1]表2.5-37，工步輔助時間為：tf2=1.04min
鏜直徑Φ42總工時為：t= tj1+ tf1+ tj2+ tf2=0.21+1.04+0.24+1.04=2.53min
工序5：鏜Φ35H9的孔
，軸線距前端面為80mm，內(nèi)壁粗糙度為Ra=3.2μm，根據(jù)參考文獻[8]表4-23考慮加工余量2mm。可一次粗鏜1.5mm，一次精鏜0.5mm就可達到要求。
加工過程如圖2-5
圖2-5 鏜Φ35H9孔過程圖
1. 粗鏜Φ35H9的孔
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：臥式鏜床T618
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：YT5
切削深度ap：ap=2mm，毛坯孔徑d0=30mm。
進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取200mm，切削深度為ap=1.5mm。因此確定進給量f=0.2mm/r
切削速度V：參照參考文獻[3]表2.4-9，取V=1.92m/s=115m/min
機床主軸轉(zhuǎn)速n：
按照參考文獻[3]表3.1-41，取n=1000r/min
實際切削速度v：
工作臺每分鐘進給量fm：fm=f n=0.21000=200mm/min
被切削層長度l：l=110mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=3～5mm 取l2=4mm
行程次數(shù)i：i=1
機動時間tj1：
查參考文獻[1]表2.5-37，工步輔助時間為：tf1=1.04min
2. 精鏜Φ35H9的孔
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：臥式鏜床T618
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：YT5
切削深度ap：ap=0.5mm，孔徑d=34mm。
進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取200mm，切削深度為ap=0.5mm。因此確定進給量f=0.15mm/r
切削速度V：參照參考文獻[3]表2.4-9，取V=2.86m/s=171.72m/min
機床主軸轉(zhuǎn)速n：
，取n=1500r/min
實際切削速度v：
工作臺每分鐘進給量fm：fm=f n=0.151500=225mm/min
被切削層長度l：l=110mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=3～5mm 取l2=4mm
行程次數(shù)i：i=1
機動時間tj2：
查參考文獻[1]表2.5-37，工步輔助時間為：tf2=1.56min
鏜直徑Φ42總工時為：t= tj1+ tf1+ tj2+ tf2=0.23+1.04+0.29+1.56=3.12min
所以該方案滿足生產(chǎn)要求。
2.3 本章小結(jié)
機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。對加工工藝規(guī)程的設(shè)計，可以了解了加工工藝對生產(chǎn)、工藝水平有著極其重要的影響。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械加工工藝來體現(xiàn)。
第3章 專用夾具設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工零件時，需要設(shè)計專用夾具。這里需要設(shè)計尾座體鏜直徑Φ75H6孔夾具，鏜孔的夾具將用于組合鉆床，刀具鏜刀。
3.1 鏜Ф75H6孔夾具設(shè)計
本夾具主要用來鏜床上平夾具，此孔也是后面作為工藝孔使用，這個工藝孔有尺寸精度要求為H6，表面粗糙度為Ra=0.8μm，與底平面平行度為0.05。并用于以后后端面和底平面的槽加工中的基準。其加工質(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度。加工到本道工序時只完成了尾座體上各表面的粗、精銑。因此在本道工序加工時主要應(yīng)考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。
3.1.1 定位基準的選擇
由零件圖可知，有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與底平面有平行度要求。為了保證所鏜的孔與底平面平行并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準時，應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑尾座體的底平面工序的定位基準，以及設(shè)計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應(yīng)選擇選用底平面作為定位基準，為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標準硬質(zhì)合金鏜刀刀具對工藝孔進行粗鏜削加工；然后采用硬質(zhì)合金鏜刀對其進行精加工，所以可用支承板在底面定位，限制2個自由度，為增加定位的可靠性加上2個壓板在頂面固定。準備采用手動壓板夾緊方式夾緊。
3.1.2 夾緊力的計算
整于本道工序主要完成工藝孔的鏜加工，參考文獻[9]得：
鏜削力
鏜削力矩
式中： D=74mm
本道工序加工工藝孔時，工件的底平面與工作臺靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機構(gòu)夾緊，該機構(gòu)主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個普通螺旋夾緊。根據(jù)參考文獻[11]可查得夾緊力計算公式：
（3.1）
式中： W0—單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N）；
Q—原始作用力（N）；
L—作用力臂（mm）；
r—螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm）；
—螺桿端部與工件間的摩擦角（°）；
—螺紋中徑之半（mm）；
—螺紋升角（°）；
—螺旋副的當量摩擦角（°）。
由式（3.1）根據(jù)參考文獻[11]表1-2-23可查得點接觸的單個普通螺旋夾緊力：
3.1.3 夾緊元件及動力裝置確定
由于尾座體的生產(chǎn)量很大，采用手動壓板夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡單，在生產(chǎn)中的應(yīng)用也比較廣泛，本工序的夾緊力比較大，因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動壓板夾緊。采用手動壓板夾緊，夾緊可靠，機構(gòu)可以不必自鎖。
3.1.4 鏜套、鏜模板及夾具體設(shè)計
工藝孔的加工需粗、精鏜切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示）以減少更換鉆套的輔助時間。鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及側(cè)面分別靠在夾具支架的定位快，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。
夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖如圖3-1所示。
3.1.5 夾具精度及定位誤差分析
利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系。因此在夾具設(shè)計中，當結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對所設(shè)計的夾具進行精度分析和誤差計算。
由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準與加工基準重合，又采用底平面為主要定位基面，故定位誤差很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證工藝孔尺寸Φ75H6及表面粗糙度Ra=0.8μm。本道工序最后采用精鏜加工，選用標準硬質(zhì)合金鏜刀，直徑為Φ75H6，并采用鏜套，鏜刀導套孔徑為該工藝孔的位置度應(yīng)用的是最大實體要求。
工藝孔的表面粗糙度Ra=0.8μm，由本工序所選用的加工工步粗、鏜精滿足。
影響兩工藝孔位置度的因素有：
1．鏜模板上裝襯套孔的尺寸公差：
2．兩襯套的同軸度公差：
3．襯套與鉆套配合的最大間隙：
4．鉆套的同軸度公差：
5．鏜套與鏜刀配合的最大間隙：
所以能滿足加工要求。
3.1.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
夾具設(shè)計應(yīng)首先著眼于手動夾緊而不是機動夾緊，因為壓板夾緊結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，這是提高勞動生產(chǎn)率主要途徑。夾具上 裝有定位塊，以利于工件很好的定位。本著這種思想設(shè)計了鏜Φ75H6孔的夾具(如圖3-1所示)。操作比較簡單，裝卸工件時，先將工件放在定位塊上；用壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊；然后加工工件。當工件加工完后，將壓板的壓緊螺釘松開，取出工件。
圖3-1 夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配
3.2 本章小結(jié)
如前所說，在設(shè)計夾具時，應(yīng)提高勞動生產(chǎn)率。切削力較大，為了夾緊工件，要求夾具的精度高，而這樣的話將使整個夾具過于麻煩， 因此，應(yīng)首先設(shè)法降低切削力，措施有二：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低最大切削力；二是選擇一種比較理想的壓板壓緊機構(gòu)，由于自鎖性比較好，故容易夾緊。因此，本夾具總的感覺還比較緊湊。對專用夾具的設(shè)計，可以了解機床夾具在切削加工中的作用，可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的給以性能。本夾具設(shè)計可以反應(yīng)夾具設(shè)計時應(yīng)注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。
結(jié)論
目前車床尾座的生產(chǎn)周期相對較長，車床尾座采用鑄造，不能達到其使用要求，必須經(jīng)過許多步的在加工，才能滿足其使用要求，在其加工過程中采用許多道工序。該課題就是為了優(yōu)化加工工藝，提高加工生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。該課題將在不降低車床尾座的使用性能的前提下采用機械加工的優(yōu)化設(shè)計來達到預(yù)期目。其中本人對于對生產(chǎn)加工中的各個工序所需用時進行了計算，主要通過工廠請教加工工人，利用其豐富的加工經(jīng)驗從而使本課題更具實際的可運行性，并尋求指導老師的幫助，使得本次設(shè)計可以投入到實際的生產(chǎn)加工當中。
本文對車床的機械結(jié)構(gòu)進行了分析和說明，具體包含進給機構(gòu)和主軸系統(tǒng)等核心部分的介紹。在對車床尾座的分析設(shè)計中，文章針對尾座體進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，并進行了工藝規(guī)程文件的編制。對以后車床尾座設(shè)計計算方面的工作提供了參考，具有一定的實用價值。
在整個設(shè)計過程中，我本著實事求是的原則，抱著科學、嚴謹?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關(guān)的資料和相關(guān)產(chǎn)品信息，進工廠請教工人師傅，在學校征求指導老師的建議，最終完成了此次畢業(yè)設(shè)計。
致謝
為期四個月的本科畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲，對于這一次的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有指導老師的督促指導，以及一起工作的工廠師傅們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。
在張寶海老師的悉心指導下，我掌握了設(shè)計的方法，從接觸課題，到熟悉課題，最后完成總體設(shè)計等一系列過程，學會了解決問題的方法，對四年所學的知識得到更好的鞏固。本文的選題、課題研究及撰寫工作是在指導老師張寶海老師的關(guān)懷和悉心指導下完成的。張老師嚴謹治學的態(tài)度和踏實求新的學術(shù)精神深深的感染了我，在此對老師致以崇高的敬意和忠心的感謝！
此次的畢業(yè)設(shè)計使我對所學的知識有了進一步的認識，鍛煉了自己獨立分析問題和解決問題的能力。同時，也暴露了自己的很多不足之處，在設(shè)計進行和論文撰寫工作中，工廠的張萬軍老師幫助我分析工裝和王峰老師幫助我理清工藝工程，他們都給了我特別大的幫助，雖然他們自己的工作繁忙但依然抽出大量的時間為我解決很多具體問題，在整個方案的選擇、工藝路線的制定以及調(diào)試修改過程中做了大量的工作，使我能夠在較短的時間內(nèi)更好的掌握工裝設(shè)計。在此對他們表示誠摯的謝意！
此外，還要對與我一起做畢業(yè)設(shè)計的同學們和在畢業(yè)設(shè)計過程中在生活上和在學習上幫助過我的人表示衷心的感謝。
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附錄
Basic Machining Operations and Cutting Technology
Machine tools have evolved from the early foot-powered lathes of the Egyptians and John Wilkinson's boring mill. They are designed to provide rigid support for both the workpiece and the cutting tool and can precisely control their relative positions and the velocity of the tool with respect to the workpiece. Basically, in metal cutting, a sharpened wedge-shaped tool removes a rather narrow strip of metal from the surface of a ductile workpiece in the form of a severely deformed chip. The chip is a waste product that is considerably shorter than the workpiece from which it came but with a corresponding increase in thickness of the uncut chip. The geometrical shape of workpiece depends on the shape of the tool and its path during the machining operation.
Most machining operations produce parts of differing geometry. If a rough cylindrical workpiece revolves about a central axis and the tool penetrates beneath its surface and travels parallel to the center of rotation, a surface of revolution is produced, and the operation is called turning. If a hollow tube is machined on the inside in a similar manner, the operation is called boring. Producing an external conical surface uniformly varying diameter is called taper turning, if the tool point travels in a path of varying radius, a contoured surface like that of a bowling pin can be produced; or, if the piece is short enough and the support is sufficiently rigid, a contoured surface could be produced by feeding a shaped tool normal to the axis of rotation. Short tapered or cylindrical surfaces could also be contour formed.
Flat or plane surfaces are frequently required. They can be generated by radial turning or facing, in which the tool point moves normal to the axis of rotation. In other cases, it is more convenient to hold the workpiece steady and reciprocate the tool across it in a series of straight-line cuts with a crosswise feed increment before each cutting stroke. This operation is called planning and is carried out on a shaper. For larger pieces it is easier to keep the tool stationary and draw the workpiece under it as in planning. The tool is fed at each reciprocation. Contoured surfaces can be produced by using shaped tools.
Multiple-edged tools can also be used. Drilling uses a twin-edged fluted tool for holes with depths up to 5 to 10 times the drill diameter. Whether the drill turns or the workpiece rotates, relative motion between the cutting edge and the workpiece is the important factor. In milling operations a rotary cutter with a number of cutting edges engages the workpiece. Which moves slowly with respect to the cutter. Plane or contoured surfaces may be produced, depending on the geometry of the cutter and the type of feed. Horizontal or vertical axes of rotation may be used, and the feed of the workpiece may be in any of the three coordinate directions.
Basic Machine Tools
Machine tools are used to produce a part of a specified geometrical shape and precise I size by removing metal from a ductile material in the form of chips. The latter are a waste product and vary from long continuous ribbons of a ductile material such as steel, which are undesirable from a disposal point of view, to easily handled well-broken chips resulting from cast iron. Machine tools perform five basic metal-removal processes: I turning, planning, drilling, milling, and grinding. All other metal-removal processes are modifications of these five basic processes. For example, boring is internal turning; reaming, tapping, and counter boring modify drilled holes and are related to dr