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序言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專(zhuān)業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指教。
2
一、零件的分析
(一)零件的作用
題目所給的零件是CA6140車(chē)床的撥叉。它位于車(chē)床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的Φ20孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的Φ50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開(kāi)。
(二)零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
1、小頭孔Φ20以及與此孔相通的Φ8的圓孔、M6螺紋孔
2、大頭半圓孔Φ50
3、撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm，小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為0.05mm。
由上面分析可知，可以粗加工撥叉上端面，然后以此作為基準(zhǔn)采用專(zhuān)用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒(méi)有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
2、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
根據(jù)任務(wù)書(shū)：
本I軸法蘭盤(pán)年產(chǎn)量為8萬(wàn)臺(tái)，每臺(tái)需要該零件4個(gè)，備品率為4%，廢品率為1.2%。
該零件材料為HT200，考慮到零件在工作時(shí)要有高的耐磨性，所以選擇鑄造。依據(jù)設(shè)計(jì)要求Q=8萬(wàn)臺(tái)件/年，n=4件/臺(tái)；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率α和 廢品率β分別取3%和2.4%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
N=Qn(1+α)（1+β)=8萬(wàn)臺(tái)件/年X4件/臺(tái)X(1+3%)（1+2.4%)
= 33.7510萬(wàn)件/年=337510件/年
表3-1 機(jī)械加工車(chē)間的生產(chǎn)性質(zhì)
生產(chǎn)類(lèi)別
同類(lèi)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)。
（一）確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類(lèi)型為中批生產(chǎn)，故選擇木摸手工砂型鑄件毛坯。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第41頁(yè)表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級(jí)為CT-12。
(二)基面的選擇：
1、粗基準(zhǔn)的選擇：以兩個(gè)小頭孔外圓表面為粗基準(zhǔn)。
2、精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的上底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。
（三）制定工藝路線
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
工序1 粗、精銑Φ32的上端面，以Φ32的外圓面為粗基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專(zhuān)用夾具；
工序2 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸Φ20孔，以Φ32的上端面為基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專(zhuān)用夾具；
工序3 粗、精銑Φ32和Φ72的下端面，以Φ32的內(nèi)圓面為基準(zhǔn)。采用X51立式銑床加專(zhuān)用夾具；
工序4 粗精銑Φ72的上端面，以Φ32的下端面為基準(zhǔn)。采用X51立式銑床加專(zhuān)用夾具；
工序5： 銑斷，采用X60臥式銑床加專(zhuān)用夾具；
工序6：粗，精鏜Φ50孔，以Φ32的下端面為基準(zhǔn)；
工序7：鉆Φ4通孔，鉆M6孔；
工序8：用三面刃銑刀銑斜槽面；
（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
“CA6140車(chē)床撥叉”零件材料為HT200，硬度200HBW，毛坯重量1.2KG，生產(chǎn)類(lèi)型大中批量，鑄造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1. 外圓表面延軸線方向長(zhǎng)度方向的加工余量及公差（φ20，φ50端面）。
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（以下稱(chēng)《工藝手冊(cè)》）表2.2～2.5，取φ20，φ50端面長(zhǎng)度余量均為2（均為雙邊加工）
銑削加工余量為：
粗銑 1mm
精銑 1mm
2. 內(nèi)孔（φ50已鑄成孔）
查《工藝手冊(cè)》表2.2～2.5，取φ50已鑄成孔長(zhǎng)度余量為2，即鑄成孔直徑為φ46mm。
工序尺寸加工余量：
鉆孔 R9mm
擴(kuò)孔 0.125mm
粗鉸 0.035mm
精鉸 0.015mm
3. 其他尺寸直接鑄造得到
由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。
加工余量計(jì)算表
工序
加工尺寸及公差
鍛件毛坯（，上下端面距離，零件尺寸34mm）
擴(kuò)20孔
粗，精鉸20孔
加工前尺寸
34mm
18mm
19.8mm
加工后尺寸
30mm
19.7mm
19.94mm
加工余量（單邊）
2.0mm
0.85mm
0.07mm
加工公差（單邊）
+0.021/0
+0.021/0
(五)確定切削用量及基本工時(shí)
工序1 粗、精銑Φ32的上端面，以Φ32的外圓面為粗基準(zhǔn)。
粗銑Φ32上端面:
1. 加工條件
工件材料：HT200, σb =170~240MPa，鑄造;工件尺寸：aemax=72mm，L=176mm;
加工要求：粗銑φ20孔上端面，加工余量1mm;
機(jī)床：X51立式銑床；
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae≤90,深度ap≤6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱(chēng)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）表3.1，取刀具直徑dw=125mm。根據(jù)《切削用量手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱(chēng)《切削手冊(cè)》）表3.16，選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃傾角λs=－10°,主偏角Kr=60°,過(guò)渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。
2. 切削用量
1）確定切削深度ap
因?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap=1mm，一次走刀即可完成。
2）確定每齒進(jìn)給量fz
由于本工序?yàn)榇旨庸?，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對(duì)稱(chēng)端銑，以提高進(jìn)給量提高加工效率。根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.5，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機(jī)床功率為4.5kw（據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-35，X51立式銑床）時(shí)：
fz=0.09~0.18mm/z
故選擇：fz=0.18mm/z。
f= fz z=0.18*12=2.16mm/r
3）確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于
銑刀直徑dw=125mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.8）。
4）計(jì)算切削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.16，當(dāng)dw=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z時(shí)，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計(jì)算公式為：
其中 ，，，，，，，，，，，，，將以上數(shù)據(jù)代入公式：
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。
按機(jī)床說(shuō)明書(shū)（《工藝手冊(cè)》），與545r/min相近的轉(zhuǎn)速為600r/min,取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為600r/min。
根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實(shí)際進(jìn)給量：
vc==m/min=118m/min
5)校驗(yàn)機(jī)床功率
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，主軸允許功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，L=176mm.
查《切削手冊(cè)》表3. 26，入切量及超切量為：y+Δ=40mm，則：
tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.55min。
精銑Φ20上端面：
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀；
機(jī)床：X51立式銑床；
查《切削手冊(cè)》表3.5，進(jìn)給量，取f=6mm/r
參考有關(guān)手冊(cè)，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，，則：
現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-36，取
故實(shí)際切削速度：
當(dāng)時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：，取為980mm/min
精銑時(shí)
基本工時(shí)：t=72/980=0.07 min
工序2 鉆、擴(kuò)Φ20孔，以Φ32上端面為基準(zhǔn)。
1. 選擇鉆頭
機(jī)床：Z525立式鉆床
根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.1.2.2，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=18mm，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角αo＝12°，二重刃長(zhǎng)度bε=3.5mm,橫刀長(zhǎng)b=2mm,寬l=4mm,棱帶長(zhǎng)度，°，°
2.選擇切削用量
（1）確定進(jìn)給量
按加工要求確定進(jìn)給量：查《切削手冊(cè)》，，，由《切削手冊(cè)》表2.7,系數(shù)為0.5,則：
按鉆頭強(qiáng)度選擇:查《切削手冊(cè)》表2.8,鉆頭允許進(jìn)給量為：；
按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度選擇：查《切削手冊(cè)》表2.9，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許軸向力為8330N時(shí)，進(jìn)給量為。
以上三個(gè)進(jìn)給量比較得出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為：0.215~0.265mm/r。根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-16,最終選擇進(jìn)給量。
根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.19查出,鉆孔時(shí)軸向力Ff=2500N，軸向力修正系數(shù)為1.0，故Ff=2500N。根據(jù)Z525立式鉆床使用說(shuō)明書(shū)，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的最大軸向力為8830N﹥Ff，故所選進(jìn)給量可用。
（2）確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）為0.6mm，壽命．
?。?）切削速度
查《切削手冊(cè)》表2.30，切削速度計(jì)算公式為：
（m/min）
其中，，，，，，，，，查得修正系數(shù)：，=，，，故實(shí)際的切削速度：
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，查工藝手冊(cè)為184r/min
（4）檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率
查《切削手冊(cè)》表2.20，當(dāng)f≤0.26, do≤19mm時(shí)，Mt=31.78N?m，修正系數(shù)均為1.0，故MC=31.78 N?m。
查機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)：Mm =144.2 N?m。
查《切削手冊(cè)》表2.23,鉆頭消耗功率：Pc=1.3kw。
查機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，。
由于，，故切削用量可用，即：
，，
3、計(jì)算工時(shí)
4、擴(kuò)孔至Φ19.8
查《切削手冊(cè)》表2.10，擴(kuò)孔進(jìn)給量為：，并由機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)最終選定進(jìn)給量為：。
根據(jù)資料，切削速度 ，其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實(shí)心孔時(shí)的切削速度，故
根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)選取 。
基本工時(shí)
5、粗鉸至
刀具：專(zhuān)用鉸刀
機(jī)床：Z525立式鉆床
根據(jù)有關(guān)手冊(cè)的規(guī)定，鉸刀的進(jìn)給量為0.8～1.2mm/z,進(jìn)給量取0.81mm/r，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速取為=140r/min，則其切削速度為：
。
機(jī)動(dòng)時(shí)切削工時(shí)，=38mm，
6、 精鉸至
刀具：
機(jī)床：Z525立式鉆床
根據(jù)有關(guān)手冊(cè)的規(guī)定，鉸刀的進(jìn)給量取0.48mm/r，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速取為：=140r/min，則其切削速度為：
機(jī)動(dòng)時(shí)切削工時(shí)，=38mm
工序3 粗、精銑Φ32、Φ72下端面，以Φ32內(nèi)園面為基準(zhǔn)。
粗銑Φ32、Φ72下端面:
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =170~240MPa，鑄造;工件尺寸：aemax=72mm，L=176mm;
加工要求：粗銑φ20孔下端面，加工余量1mm;
機(jī)床：X51立式銑床；
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae≤90,深度ap≤6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱(chēng)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）表3.1，取刀具直徑dw=125mm。根據(jù)《切削用量手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱(chēng)《切削手冊(cè)》）表3.16，選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃傾角λs=－10°,主偏角Kr=60°,過(guò)渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。
2. 切削用量
1）確定切削深度ap
因?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap=1mm，一次走刀即可完成。
2）確定每齒進(jìn)給量fz
由于本工序?yàn)榇旨庸?，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對(duì)稱(chēng)端銑，以提高進(jìn)給量提高加工效率。根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.5，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機(jī)床功率為4.5kw（據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-35，X51立式銑床）時(shí)：
fz=0.09~0.18mm/z
故選擇：fz=0.18mm/z。
f= fz z=0.18*12=2.16mm/r
3）確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直徑dw=125mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.8）。
4）計(jì)算切削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.16，當(dāng)dw=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z時(shí)，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計(jì)算公式為：
其中 ，，，，，，，，，，，，，將以上數(shù)據(jù)代入公式：
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。
按機(jī)床說(shuō)明書(shū)（《工藝手冊(cè)》），與361相近的轉(zhuǎn)速為480mm
根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實(shí)際進(jìn)給量和每分鐘進(jìn)給量為：
vc==m/min=118m/min
f zc=v fc/ncz=390/300×12 mm/z=0.1mm/z
5)校驗(yàn)機(jī)床功率
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，主軸允許功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，L=176mm.
查《切削手冊(cè)》表3. 26，入切量及超切量為：y+Δ=40mm，則：
tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.55min。
精銑Φ32、Φ72的下端面：
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀；
機(jī)床：X51立式銑床；
查《切削手冊(cè)》表3.5，進(jìn)給量，取為6mm/r
參考有關(guān)手冊(cè)，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，，則：
現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-36，取
故實(shí)際切削速度：
主軸轉(zhuǎn)速。所以取480r/min。
當(dāng)時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：，取為980mm/min
本工序切削時(shí)間為：min
工序4 粗、精銑Φ72端面，以Φ32的下端面為基準(zhǔn)。
粗銑Φ72上端面:
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀，
機(jī)床：X51立式銑床
根據(jù)《切削手冊(cè)》查的， f=1.56mm/r
現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》4.2-36查得取
，故實(shí)際切削速度
當(dāng)時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
查說(shuō)明書(shū)，取
計(jì)算切削工時(shí)
因此
精銑Φ72端面：
由《切削手冊(cè)》表3.6查得：, f=0.42mm/r 即27m/min，因此，?，F(xiàn)采用X51立式銑床，取 ，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：
查機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，取 。
銑削基本工時(shí)：
工序5 粗，精鏜Φ50孔，以Φ32下端面為基準(zhǔn).
粗鏜Φ50孔：
機(jī)床：T68臥式鏜床
單邊余量
由《簡(jiǎn)明手冊(cè)》4.2-20查得取
由《簡(jiǎn)明手冊(cè)》4.2-21查得取
計(jì)算切削工時(shí)
精鏜Φ50孔：
單邊余量,可一次切除，則 。
由《切削手冊(cè)》表1.6查得，進(jìn)給量取為0.27mm/r。由《切削手冊(cè)》表1.1查得，，則：
查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-20，取為630r/min。
加工基本工時(shí)：
工序6 銑斷，以D1為基準(zhǔn)，采用X60臥式銑床加專(zhuān)用夾具；
選擇鋸片銑刀，d=160mm，l=4mm，中齒，Z=40
采用X61臥式銑床，查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》，選擇進(jìn)給量為,切削速度為：，則：
根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-39，取，故實(shí)際切削速度為：
此時(shí)工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：
查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-40，剛好有。
計(jì)算切削基本工時(shí)：
工序7 鉆Φ4通孔，鉆M6孔。
鉆Φ4通孔：
刀具：專(zhuān)用刀具
機(jī)床：Z525立式鉆床
確定進(jìn)給量：根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.7查得，，
查Z525機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，現(xiàn)取。查《切削手冊(cè)》表2.15，
，計(jì)算機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按機(jī)床選取，所以實(shí)際切削速度為：
計(jì)算切削基本工時(shí)：
鉆M6孔
（1）鉆螺紋底孔mm
機(jī)床：Z525立式鉆床
刀具：高速鋼麻花鉆
根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，進(jìn)給量為0.18～0.22mm/r,現(xiàn)取f=0.22mm/r，v=17m/min，則：
查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-15，取。所以實(shí)際切削速度為：
計(jì)算切削基本工時(shí)：
（2）攻螺紋M6
機(jī)床：Z525立式鉆床
刀具：絲錐M6，P=1mm
切削用量選為：，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)選取：，則 ；機(jī)動(dòng)時(shí)，，計(jì)算切削基本工時(shí)：
工序8 用三面刃銑刀銑斜槽面；
刀具：硬質(zhì)合金三面刃銑刀
機(jī)床：X51立式銑床
根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》查得：。根據(jù)《切削手冊(cè)》查得：因此：f=1.6mm/r
現(xiàn)采用X51立式銑床，取：，故實(shí)際切削速度為：
當(dāng)時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：
根據(jù)《切削手冊(cè)》表4.2-37查得,取：。
計(jì)算切削基本工時(shí)：
因此：
三、 夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。經(jīng)過(guò)與老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第4道工序——鉆，擴(kuò)鉸孔的鉆床夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床，刀具為高速鋼麻花鉆，擴(kuò)孔鉆，鉸刀Φ20mm。
(一)問(wèn)題的提出
本夾具主要用來(lái)鉆，擴(kuò)工件，加工出Φ19.8mm,最后鉸孔Φ20m，由于本道工序孔中心線與Φ32上端面有垂直度要求，因此要保證加工的精度。所以，本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)該考慮如何提高精度，在此基礎(chǔ)上在一定程度上提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
(二)夾具設(shè)計(jì)
1、定位基準(zhǔn)選擇
考慮工件的加工結(jié)構(gòu)，可以采用“一面，一固定V形塊，一滑動(dòng)V形塊”的定位方式。其中滑動(dòng)V形塊Y軸移動(dòng)自由度由導(dǎo)軌限制，X軸移動(dòng)自由度不限制，避免過(guò)定位。夾緊機(jī)構(gòu)采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。同時(shí)考慮到生產(chǎn)率要求不是很高，故可以采用手動(dòng)夾緊。
2、切削力及夾緊力計(jì)算
1 定位基準(zhǔn)的選擇
首先必須明確其加工時(shí)應(yīng)如圖所示，這樣水平放置，便于加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型塊和滑動(dòng)V型塊定位，這樣既簡(jiǎn)單又方便。一底面限制的自由度有3個(gè)，一個(gè)固定V型塊限制兩個(gè)自由度，一個(gè)滑動(dòng)V型塊限制限制一個(gè)自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設(shè)計(jì)的定位方案，總共限制了工件的全部6個(gè)自由度，屬于完全定位。
在該定位方案中，一個(gè)支撐面頂住，限制了z軸的移動(dòng)，z軸的旋轉(zhuǎn)，y軸的旋轉(zhuǎn)三個(gè)移動(dòng)自由度。一個(gè)固定V型塊限制了y軸的移動(dòng)，x軸的移動(dòng)，一個(gè)滑動(dòng)V型塊限制了z軸的旋轉(zhuǎn)，這樣6個(gè)自由度全部被限制
根據(jù)上面敘述選擇方案。
2切削力和夾緊力計(jì)算
（1）刀具： 高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀φ40
機(jī)床： x61W型萬(wàn)能銑床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計(jì)算
選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱(chēng)直徑d=20mm，材料45鋼 性能級(jí)數(shù)為6.8級(jí)
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=2.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
3定位誤差分析
（1）定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為一平面和V型塊間隙配合。
（2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷(xiāo)的孔徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷(xiāo)配合的最大間隙量。本夾具是用來(lái)在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷(xiāo)保持固定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷(xiāo)中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷(xiāo)中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin
與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻(xiàn)[5]可得：
⑴ 兩V型塊定位誤差 ：
其中：
，
，
，
且：L=100mm ，得：
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
4．夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)殂姶矈A具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序?yàn)殂娪嗔啃?，切削力小，所以一般的手?dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
夾具裝有鉆套，可以使夾具在一批零件的加工之前很好地對(duì)刀（與塞尺配合使用）；同時(shí)夾具體底面的一對(duì)定位鍵可以使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一個(gè)正確的安裝位置，以有利于鉆，擴(kuò)加工。
小 結(jié)
為期兩周的夾具課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回顧整個(gè)過(guò)程，我組五名同學(xué)在老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績(jī)，課程設(shè)計(jì)作為《機(jī)械制造工藝學(xué)》、《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。
本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計(jì)算、機(jī)床選用、時(shí)間定額計(jì)算等方面的知識(shí)；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。
通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我們基本掌握了零件的加工過(guò)程分析、工藝文件的編制、專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟等。學(xué)會(huì)了查相關(guān)手冊(cè)、選擇使用工藝裝備等等。
總的來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)，使我們?cè)诨纠碚摰木C合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問(wèn)題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問(wèn)題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)們批評(píng)指正！
參考文獻(xiàn)
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