CA6140車床后托架[831001] 加工工藝和鉆M6底孔夾具設計[版本1]

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攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 開 題 報 告 題 目：CA6140車床后托架加工工藝及夾具設計 院 （系）： 攀枝花學院機電工程學院 專 業(yè)： 2002級機械設計制造及自動化 學 生 姓 名: 王中蔚 學號 : ZJD02043 指 導 教 師: 盧宗彪 職稱 ： 副教授 2006年04月12日 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 開題報告 1、本課題的研究意義，國內外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢 CA6140車床后托架的加工工藝及夾具設計為本課題的研究內容，對此研究查閱的大量的資料，首先明白機械加工工藝過程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的物理機械性質成為具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。 為了能具體確切的說明過程，使工件能按照零件圖的技術要求加工出來，就得制定復雜的機械加工工藝規(guī)程來作為生產的指導性技術文件，學習研究制定機械加工工藝規(guī)程的意義與作用就是本課題研究目的。 在整個設計過程中,我們將學習到更多的知識。 （1）我們必須仔細了解零件結構，認真分析零件圖,培養(yǎng)我們獨立識圖能力,增強我們對零件圖的認識和了解,通過對零件圖的繪制,不僅能增強我們的繪圖能力和運用autoCAD軟件的能力。 （2）制訂工藝規(guī)程、確定加工余量、工藝尺寸計算、工時定額計算、定位誤差分析等。在整個設計中也是非常重要的,通過這些設計,不僅讓我們更為全面地了解零件的加工過程、加工尺寸的確定,而且讓我們知道工藝路線和加工余量的確定,必須與工廠實際的機床相適應。 這對以前學習過的知識的復習,也是以后工作的一個鋪墊。 （3）在這個設計過程中,我們還必須考慮工件的安裝和夾緊.安裝的正確與否直接影響工件加工精度,安裝是否方便和迅速,又會影響輔助時間的長短,從而影響生產率,夾具是加工工件時,為完成某道工序,用來正確迅速安裝工件的裝置.它對保證加工精度、提高生產率和減輕工人勞動量有很大作用。這是整個設計的重點,也是一個難點 近年來，機械制造工藝有著飛速的發(fā)展。比如，應用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程。因為特種加工的微觀物理過程非常復雜，往往涉及電磁場、熱力學、流體力學、電化學等諸多領域，其加工機理的理論研究極其困難,通常很難用簡單的解析式來表達。近年來，雖然各國學者采用各種理論對不同的特種加工技術進行了深入的研究，并取得了卓越的理論成就，但離定量的實際應用尚有一定的距離。然而采用每一種特種加工方法所獲得的加工精度和表面 質量與加工條件參數間都有其規(guī)律。因此，目前常采用研究傳統(tǒng)切削加工機理的實驗統(tǒng)計方 法來了解特種加工的工藝規(guī)律，以便實際應用，但還缺乏系統(tǒng)性。受其限制，目前特種加工 的工藝參數只能憑經驗選取，還難以實現(xiàn)最優(yōu)化和自動化，例如，電火花成形電極的沉入式 加工工藝，它在占電火花成形機床總數95%以上的非數控電火花成形加工機床和較大尺寸的模具型腔加工中得到廣泛應用。雖然已有學者對其CAD、CAPP和CAM原理開展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工藝數據的缺乏，仍未有成熟的商品化的CAD/CAM系統(tǒng)問世。通常 只能采用手工的方法或部分借助于CAD造型、部分生成復雜電極的三維型面數據。隨著模糊 數學、神經元網絡及專家系統(tǒng)等多種人工智能技術的成熟發(fā)展，人們開始嘗試利用這一技術 來建立加工效果和加工條件之間的定量化的精度、效率、經濟性等實驗模型，并得到了初步 的成果。因此，通過實驗建模，將典型加工實例和加工經驗作為知識存儲起來，建立描述特 種加工工藝規(guī)律的可擴展性開放系統(tǒng)的條件已經成熟。并為進一步開展特種加工加工工藝過程的計算機模擬，應用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程和虛擬加工奠定基礎。 同時，在機械加工過程中，夾具占有非常重要的地位，它可靠地保證了工件的加工精度，提高了加工效率，減輕了勞動的強度，夾具的設計過程中，應深入生產實際，（對工件的圖紙，工藝文件，生產綱領等分析），精心調查研究，吸取國內外的先進技術，制訂出合理的設計方案。 我們都知道減少停工檢修期是提高生產力、使生產能力利用系數最大化的一項重要因素。然而零件加工過程中的精確定位和裝夾的重復精度也是改進效率和質量的關鍵。譬如柔性加工中心的產生就是為了減少產品循環(huán)周期。 目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專機加工各種各樣的零部件，導致改型和生產個零部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種各種零件的需求與日俱增，加工設備和工藝也向著柔性化的方向轉變。加工裝備的柔性概念和需求主要體現(xiàn)在對設備快速性和適應性的需求上，因此制造商不得不尋求柔性和產量之間的最佳組合。當然，在滿足了柔性的條件下、也有著不同的解決方案，如：模塊化、可變換化、可重新配置化、在線兼容性等。不論采用哪種方案，使用高性能的液壓夾具都顯得尤為重要，現(xiàn)在，柔性專機、可重新配置的機床及專用加工中心的組合應用，使得發(fā)動機零件的加工變得越來越柔性化，具體情況取決于每個加工項目的產量配額 使用液壓夾具的主要優(yōu)勢是能節(jié)省夾緊和松卸工件時所花的大量的時間。有關統(tǒng)計資料表明液壓夾緊相比機械夾緊節(jié)省90%~95%的時間，縮小了生產循環(huán)周期，從而增加了產量也就意味著降低了成本。 當加工一長型鋁合金零件時，刀具通過時旋轉油缸可快速讓開，刀具通過后可快速復位。液壓夾具系統(tǒng)的第二項重要特點是可實現(xiàn)非常高的定位精度。關鍵在于夾緊力在定位和夾緊過程中保持恒定不變。從而確保了同一道工序下的加工質量一致性。由于變形造成的廢品率將會微乎其微 夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟的方向發(fā)展 2、本課題的基本內容，預計可能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施 本課題的基本內容：CA6140車床后托架加工工藝及夾具設計 1、CA6140車床后托架加工工藝 1、 制訂CA6140車床后托架加工工藝規(guī)程，關鍵是工序的劃分和定位基準的選擇。在設計開始的過程中，我們必須要認真分析零件圖，了解其箱體零件的結構特點和相關的技術要求，對箱體零件的每一個細節(jié)，都應仔細的分析，如箱體加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特別是要注意箱體零件各孔系自身精度（同軸度、圓度、粗糙度等）和它們的相互位置精度（軸線之間的平行度、垂直度以及軸線與平面之間的平行度、垂直度等要求），箱體零件的尺寸是整個零件加工的關鍵，必須弄清箱體零件的每一個尺寸。繪制零件圖是一個重點，同時因為箱體零件比較復雜,所以也是一個難點。我們采用autoCAD軟件繪制零件圖，一方面增加我們對零件的了解認識，另一方面增加我們對autoCAD軟件的熟悉。 工序的劃分 確定加工順序和工序內容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段，這項工作與生產綱領有密切關系，具體可以根據生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等。生產條件確定工藝過程的工序次數；如批量小時可采用在通用機床上工序集中原則，批量大時即可按工序分散原則，組織流水線生產，也可利用高生產率的通用設備，按工序集中原則組織生產。 定位基準的選擇 根據粗基準，精基準的選擇原則；遵循基準統(tǒng)一、基準重合。由零件圖具體分析可得：CA6140車床后托架首先以一個側面和一個孔為粗基準，對底平面A進行粗加工，再以底平面A為基準加工孔。 2、夾具設計可能遇到的問題： 工件定位是否正確，定位精度是否滿足要求，工件夾緊牢固是否可靠等等。 工件在夾具中的定位精度，主要與定位基準是否與工序基準重合、定位基準與定位元件的配合狀況等因素有關，可提高夾具的制造精度，減少配合間隙，就能提高夾具在機床上的定位精度，夾具中出現(xiàn)過定位時，可通過撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重復自由度的能力，增加過定位元件與定位基準的配合間隙等辦法來解決。 夾緊必須可靠，但夾緊力不可過大，以免工件或夾具產生過大變形?？刹捎枚帱c夾緊或在工件鋼性薄弱部位安放適當的輔助支撐。夾具的設計必須要保證夾具的定位準確和機構合理,考慮夾具的定位誤差和安裝誤差。我們將通過對工件與夾具的認真分析,結合一些夾具的具體設計事例,查閱相關的夾具設計資料,聯(lián)系在工廠看到的一些箱體零件加工的夾具來解決這些問題. 上述即為遇到困難的解決措施 3、 本課題擬采用的研究手段（途徑）和可行性分析 根據不同的研究對象擬采用不同的研究手段（途徑），本課題包括兩方面內容： CA6140車床后托架加工工藝的設計和夾具設計 制定工藝規(guī)程的研究途徑和可行性分析 毛坯的選擇： 根據生產綱領和零件結構選擇毛坯，毛坯的類型一般在零件圖上已有規(guī)定。對于鑄件和鍛件應了解其分模面、澆口、冒口位置和拔模率，以便在選擇定位基準和計算加工余量時有所考慮。如果毛坯是棒料或型材，則按其標準確定尺寸規(guī)格，并決定每批加工件數。 毛坯的種類和其質量對機械加工的質量有密切的關系。同時對提高勞動生產率、節(jié)約材料、降低成本有很大的影響。CA6140車床后托架毛坯材料為灰鑄鐵（HT150），硬度范圍在150～200HBS，承受中等載荷。采用砂型鑄造方法，由于大批量生產故宜采用實體模樣（金屬模）進行兩箱造型，這不僅簡化了造型和合箱操作，還因型砂緊實度較為均勻，鑄件的表面質量得到提高。在切削加工前進行石墨化退火處理，消除鑄件表層和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織（大量滲碳體出現(xiàn)）以便進行切削加工。 擬訂工藝路線： 表示零件的加工順序及加工方法，分出工序，安裝或工位及工步等。并選擇各工序所使用的機床型號、刀具、夾具及量具等。擬訂工藝路線從實際出發(fā)，理論聯(lián)系實際和工人結合起來。常常需要提出幾個方案，進行分析比較后再確定。 計算切削用量、加工余量及工時定額： 查閱《切削用量手冊》等資料并進行計算確定。目前，對單件小批量生產不規(guī)定切削用量，而是由操作工人根據經驗自行選定，但對于自動線和流水線，為保證生產的節(jié)拍，必須規(guī)定切削用量，并不能隨意改變。計算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工質量以保證最終加工質量。工時定額一般按各工廠的實際經驗積累起來的統(tǒng)計資料來估算。隨著生產的發(fā)展，工藝的改進，新工藝，新技術的不斷出現(xiàn)，工時定額應進行相應的修改。 對機械加工工藝規(guī)程基本要求可歸結為質量、生產率和經濟性。雖然有時互相矛盾，但只要把它們處理好，就會成為一個統(tǒng)一體。在三個要求中，質量是首要的。質量表現(xiàn)在機械產品的各項技術性能指標，質量不能保證，根本談不上數量；質量和生產率之間是密切聯(lián)系的，在保證質量的前提下，應該不斷地最大限度地提高生產率，滿足生產量的要求。如果兩者矛盾，則生產率要服從于質量，應在保證質量的前提下解決生產率問題。在保證質量的前提下，應盡可能的節(jié)約耗費，減少投資，降低制造成本，這就是經濟性。 因此，CA6140車床后托架的工藝規(guī)程研究途徑應該體現(xiàn)質量、生產率和經濟性的統(tǒng)一，達到經濟合理及可行的最優(yōu)方案。 夾具設計的研究途徑和可行性分析 CA6140車床后托架鏜、銑、鉆等工序使用的專用夾具，此類夾具的特點是針對性強、結構緊湊、操作簡便、生產率高。 夾具設計最關鍵是要求對工件定位正確，且滿足定位精度要求。為了解決此問題，首先得了解影響定位精度的因素。然后采取措施解決具體的問題。如定位基準與定位元件的配合狀況和影響定位精度，那么可以提高夾具的制造精度，減小配合間隙就能提高夾具在機床上的定位精度。 除此之外，選擇夾具的類型與結構型式必須與零件生產批量大小相適應，夾具結構與零部件應具有足夠的剛度和強度，從而保證夾具操作方便、夾緊可靠、使用安全、并有合理的裝卸空間。 報告人簽名：王 中 蔚 2006年 4 月 10 日 4、進度計劃 序號 日期 進度安排 1 3月27號 開始進行畢業(yè)設計、熟悉題目及要求 2 3月31號 設計資料的收集及借閱 3 4月4號 分析研究所得到的設計資料 4 4月10號 方案設計、比較 5 4月20號 設計方案實施（設計、計算等） 6 5月20號 設計、論文整理及修改 7 6月9號 畢業(yè)設計答辯 8 9 10 11 12 5、指導教師意見（對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計結果的預測） 王中蔚同學在畢業(yè)設計選題后，能綜合運用所學的專業(yè)知識研究、分析設計內容，明確所要完成的設計任務和要求。對該設計課題即“機械加工工藝與夾具設計”以及與之相關的機械制造技術當今的發(fā)展方向、發(fā)展水平的認識基本正確，對該畢業(yè)設計的初步解決方法，思路基本正確。有關設計所需要的參考資料、手冊等的查閱、收集基本就緒，根據已具備的條件，可以進行零件的機械加工藝工規(guī)程設計、并依據所優(yōu)選的零件機械加工規(guī)程進行夾具的方案設計等工作。在進行過程中，希望該同學注意保留有關方案構思、計算等有關材料，以便后續(xù)工藝卡填寫及設計說明書的整理。 指導教師： 2006年 月 日 6、教研室主任意見 教研室負責人： 2006年 月 日 說明： 1、開題報告應根據教師下發(fā)的畢業(yè)設計（論文）任務書，在教師的指導下由學生獨立撰寫，在畢業(yè)設計開始后兩周內完成。 2、“課題的研究意義、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢”應不少于1200字，“課題的基本內容及研究手段和可行性分析”應不少于1000字。 3、本頁不夠，請加頁 畢業(yè)設計（論文）學生自檢表 學生姓名：王中蔚 學 號：ZJD02043 專業(yè)年級： 02機制自動化 指導教師：龔建春 設計（論文）題目：CA6140車床后托架加工工藝及夾具設計 序號 日期 學生自檢內容 指導教師簽名 1 3月27日-4月1日 開始進行畢業(yè)設計，熟悉題目要求，以及設計資料的收集和借閱 2 4月2日-4月9日 分析研究得到的資料， 以及進行方案的設計和比較 3 4月10日-4月30日 繪制吊車初步結構圖并進行結構的設計計算和相關元件的選擇 4 5月1日-5月28日 繪制裝配圖、相關零件圖、液壓系統(tǒng)圖 5 5月29日-6月9日 整理說明書和擬答辯提綱 6 7 8 9 10 我的設計題目是CA6140機床后托架的加工工藝及夾具設計 對于我的設計，我把它分為兩部分，即工藝設計部分和夾具設計部分 首先我看圖紙對CA6140機床后托架進行了基本的結構和工藝分析： 一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的勞動量最小。而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求。CA6140機床后托架的是CA6140機床上的一個重要零件，因為其零件尺寸較小，結構形狀也不是很復雜復雜，但側面三杠孔和底面的精度要求較高，此外還有對精度要求不是很高的頂面的四孔要求加工，后托架上的底面和側面三杠孔的粗糙度要求都是Ra1.6，所以都要求精加工。其三杠孔的中心線和底平面，有平面度的公差要求等。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質量均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能與工作壽命，因此它的加工是非常關鍵和重要的。 接下來，我按照要求確定后托架的毛坯，因為是要求是中批量的生產，我選擇選擇金屬行澆鑄，這樣可以免去每次造型 然后，我開始按照圖紙要求的技術參數進行系統(tǒng)的分析各要求加工的面及孔的加工方法，（其中主要包括底平面，側面三杠孔、頂面的四個孔、以及左視圖上的兩個孔）對于底平面的加工，我選擇的是粗銑——精銑，側面的三杠孔的加工，則選擇的是粗鏜——半精鏜——精鏜，也許老師會問我為什么不選擇鉆孔，我想解釋一下，因為我考慮到我是做畢業(yè)設計，不是真正在工廠在實際中來設計，所以，我想到后面的頂面的四孔的加工，我是要選擇鉆孔，所以，可以說我是因為想在這次畢業(yè)設計中多學點東西，所以 在加工側面三杠孔的時候我選擇了鏜的加工方法。對于頂面的四孔，我選擇了先鉆，對于不同的孔的要求，在進行擴，锪，以及鉸等加工方法！ 再然后，確定粗精基準，接下來，我開始擬訂加工路線，這其中要考慮到工序的合理組合，階段的劃分，以及方案的比較。再下來就是確定毛坯的尺寸以及偏差計算，然后我又對各工藝步驟進行了機動時間的計算以及各工序的輔助時間的安排。 下面我進行了我的整個畢業(yè)設計的第二個部分，這是一個相當重要的部分，CA6140機床后托架夾具設計 對于夾具的設計，為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度。在加工CA6140機床后托架零件時，需要設計專用夾具。根據任務要求中的設計內容，需要設計加工工藝孔夾具及銑底面夾具一套。其中加工側面的三孔的夾具將用于臥式鏜床，刀具分別為兩把麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀對工件上的四個孔進行加工。側面兩個孔將用兩把麻花鉆對起進行加工。 1、首先，我們進行專用銑夾具的設計，利用本夾具主要用來粗銑底平面，該底平面對孔三杠孔的中心線要滿足尺寸要求以及平行度要求。在粗銑此底平面時，其他都是未加工表面。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。由零件圖可知：粗銑平面對三杠孔孔的中心線和軸線有尺寸要求及平行度要求，其設計基準為孔的中心線。為了使定位誤差達到要求的范圍之內，在此選用V形塊定心自動找到中心線，這種定位在結構上簡單易操作。采用V形塊定心平面定位的方式，保證平面加工的技術要求。同時，應加一側面定位支承來限制一個沿y軸方向移動的自由度。 在此看圖紙對其做一些說明...... 2、由零件圖可知：側面的三杠孔的軸線與底平面有平行度公差要求，在對孔進行加工前，底平面進行了粗精銑加工。因此，選底平面為定位精基準（設計基準）來滿足平行度公差要求。三杠孔的軸線間有位置公差，選擇左側面為定位基準來設計鏜模，從而滿足孔軸線間的位置公差要求。工件定位用底平面和兩個側面來限制六個自由度。 在此看圖紙對其做一些說明...... 3、由零件圖可知：頂面四孔的軸線與左側面和后側面的尺寸要求要求，在對孔進行加工前，底平面進行了銑加工，后側面也是一直都不加工的側面，因此，選后側面和左側面面為定位精基準（設計基準）來滿足CA6140機床后托架頂面四孔加工的尺寸要求。由零件圖可以知道，圖中對孔的的加工沒有位置公差要求，所以我們選擇左側面和后側面為定位基準來設計鉆模，從而滿足孔軸線和兩個側面的尺寸要求。工件定位用底面和兩個側面來限制5個自由度。 在此看圖紙對其做一些說明...... 通過本次的畢業(yè)設計，使我能夠對書本的知識做進一步的了解與學習，對資料的查詢與合理的應用做了更深入的了解，本次進行工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過程的分析、銑鏜鉆夾具的設計與分析，對我們在大學期間所學的課程進行了實際的應用與綜合的學習。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） CA6140車床后托架 加工工藝及夾具設計 學生姓名： 王 中 蔚 學生學號： ZJD02043 院 （系）： 機電工程學院 年級專業(yè)： 02機械制造及自動化 指導教師： 盧宗彪 副教授 二〇〇六年六月 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 摘 要 摘 要 在生產過程中，使生產對象（原材料，毛坯，零件或總成等）的質和量的狀態(tài)發(fā)生直接變化的過程叫工藝過程，如毛坯制造，機械加工，熱處理，裝配等都稱之為工藝過程。在制定工藝過程中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機車及機床的進給量，切削深度，主軸轉速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數和走刀長度，最后計算該工序的基本時間，輔助時間和工作地服務時間。 關鍵詞 工序，工藝，工步，加工余量，定位方案，夾緊力 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） Abstract ABSTRACT Enable producing the target in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always ) take place direct course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment , assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process , auxiliary time and service time of place of working finally. Keywords： The process, worker one, worker's step , the surplus of processing, orient the scheme , clamp strength I 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 目 錄 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 CA6140機床后托架加工工藝 3 1.1 CA6140機床后托架的工藝分析 3 1.2 CA6140機床后托架的工藝要求及工藝分析 3 1.2.1 CA6140機床`后托架的技術要求 4 1.3 加工工藝過程 4 1.4 確定各表面加工方案 4 1.4.1 在選擇各表面及孔的加工方法時，要綜合考慮以下因素 5 1.4.2 平面的加工 5 1.4.3孔的加工方案 5 1.5 確定定位基準 6 1.5.1 粗基準的選擇 6 1.5.2 精基準選擇的原則 7 1.6 工藝路線的擬訂 7 1.6.1工序的合理組合 7 1.6.2 工序的集中與分散 8 1.6.3 加工階段的劃分 9 1.6.4 加工工藝路線方案的比較 10 1.7 CA6140機床后托架的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 13 1.7.1 毛坯的結構工藝要求 13 1.7.2 CA6140機床后托架的偏差計算 13 1.8 確定切削用量及基本工時（機動時間） 17 1.8.1 工序1：粗、精銑底面 17 1.8.2 工序2 粗、半精、精鏜CA6140側面三杠孔 18 1.8.3 工序3：鉆頂面四孔 25 1.8.4 工序4：鉆側面兩孔 29 1.9 時間定額計算及生產安排 31 1.9.1 粗、精銑底面 31 1.9.2 鏜側面三杠孔 32 1.9.3 鉆頂面四孔 33 2 專用夾具設計 35 2.1 銑平面夾具設計 35 2.1.1 研究原始質料 35 2.1.2 定位基準的選擇 35 2.1.3 切削力及夾緊分析計算 35 2.1.4 誤差分析與計算 36 2.1.5 夾具設計及操作的簡要說明 37 2.2 鏜孔夾具設計 37 2.2.1 研究原始質料 37 2.2.2 定位基準的選擇 37 2.2.3 切削力及夾緊力的計算 38 2.2.4 誤差分析與計算 40 2.3鉆頂面四孔夾具設計 40 2.3.1 研究原始質料 40 2.3.2 定位基準的選擇 41 2.3.3 切削力及夾緊力的計算 41 2.3.4 誤差分析與計算 42 2.3.5 夾具設計及操作的簡要說明 42 結 論 43 參考文獻 44 致 謝 45 42 攀枝花學院畢業(yè)設計（論文） CA6140機床后托架加工工藝 1 CA6140機床后托架加工工藝 1.1 CA6140機床后托架的工藝分析 CA6140機床后托架的是CA6140機床的一個重要零件，因為其零件尺寸較小，結構形狀也不是很復雜，但側面三杠孔和底面的精度要求較高，此外還有頂面的四孔要求加工，但是對精度要求不是很高。后托架上的底面和側面三杠孔的粗糙度要求都是，所以都要求精加工。其三杠孔的中心線和底平面有平面度的公差要求等。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質量均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能與工作壽命，因此它的加工是非常關鍵和重要的。 1.2 CA6140機床后托架的工藝要求及工藝分析 圖1.1 CA6140機床后托架零件圖 一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的勞動量最小。而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求。 1.2.1 CA6140機床后托架的技術要求 其加工有三組加工。底面、側面三孔、頂面的四個孔、以及左視圖上的兩個孔。 ⑴．以底面為主要加工的表面，有底面的銑加工，其底面的粗糙度要求是，平面度公差要求是0.03。 ⑵．另一組加工是側面的三孔，分別為，，，其表面粗糙度要求 要求的精度等級分別是，，。 ⑶．以頂面為住加工面的四個孔，分別是以和為一組的階梯空，這組孔的表面粗糙度要求是，，以及以和的階梯孔，其中是裝配鉸孔，其中孔的表面粗糙度要求是，，是裝配鉸孔的表面粗糙度的要求是。 ⑷．CA6140機床后托架毛坯的選擇金屬行澆鑄，因為生產率很高，所以可以免去每次造型。 單邊余量一般在，結構細密，能承受較大的壓力，占用生產的面積較小。因為CA6140機床后托架的重量只有3.05kg,而年產量是5000件，由[7]《機械加工工藝手冊》表2.1-3可知是中批量生產。 1.3 加工工藝過程 由以上分析可知。該箱體零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于CA6140機床后托架來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。 由上面的一些技術條件分析得知：CA6140后托架的尺寸精度，形狀機關度以及位置機精度要求都很高，就給加工帶來了困難，必須重視。 1.4 確定各表面加工方案 一個好的結構不但應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質量，同時是加工的勞動量最小。設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于我們設計CA6140機床后托架的加工工藝來說，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格較底的機床。 1.4.1 在選擇各表面及孔的加工方法時，要綜合考慮以下因素 ⑴．要考慮加工表面的精度和表面質量要求，根據各加工表面的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工。 ⑵．根據生產類型選擇，在大批量生產中可專用的高效率的設備。在單件小批量生產中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工，在 小批量生產時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產時采用拉削加工。 ⑶．要考慮被加工材料的性質，例如，淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。 ⑷．要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設備，推廣新技術，提高工藝水平。 ⑸．此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術要求選定最終加工方法。再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為IT6，表面粗糙度為Ra0.63μm，并要求淬硬時，其最終工序選用精度，前面準備工序可為粗車——半精車——淬火——粗磨。 1.4.2 平面的加工 由參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.1-12可以確定，底面的加工方案為底平面：粗銑——精銑（），粗糙度為6.3~0.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。 1.4.3孔的加工方案 ⑴．由參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.1-11確定，以為孔的表面粗糙度為1.6，則選側孔（，，）的加工順序為：粗鏜——精鏜。 ⑵．而頂面的四個孔采取的加工方法分別是： 因為孔的表面粗糙度的要求都不高，是，所以我們采用一次鉆孔的加工方法，的孔選擇的加工方法是鉆，因為的孔和是一組階梯孔，所以可以在已經鉆了的孔基礎上再锪孔鉆锪到，而另一組和也是一組階梯的孔，不同的是的孔是錐孔，起表面粗糙度的要求是，所以全加工的方法是鉆——擴——鉸。 1.5 確定定位基準 1.5.1 粗基準的選擇 選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準選擇應當滿足以下要求： ⑴．粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 ⑵．選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 ⑶．應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 ⑷．應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經初加工。 ⑸．粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證CA6140機床后托架在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從CA6140機床后托架零件圖分析可知，選擇側面三孔作為CA6140機床后托架加工粗基準。 1.5.2 精基準選擇的原則 ⑴．基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 ⑵．基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 ⑶．互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。 此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證CA6140機床后托架在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從CA6140機床后托架零件圖分析可知，它的底平面與側面三孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于兩側面，因為是非加工表面，所以也可以用與頂平面的四孔的加工基準。 選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準。 1.6 工藝路線的擬訂 對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。CA6140機床后托架的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。 1.6.1工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具體生產條件確定工藝過程的工序數。確定工序數的基本原則： ⑴．工序分散原則 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 ⑵．工序集中原則 工序數目少，工件裝，夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。 1.6.2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應考慮工序的數目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 ⑴．工序集中的特點 工序數目少，工件裝，夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。 ⑵．工序分散的特點 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 工序集中與工序分散各有特點，必須根據生產類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產。 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產中仍可將工序集中而不致花費過多的生產準備工作量，從而可取的良好的經濟效果。 1.6.3 加工階段的劃分 零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： ⑴．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，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產生的內應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為IT11~IT12。粗糙度為Ra80~100μm。 ⑵．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備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT9~IT10。表面粗糙度為Ra10~1.25μm。 ⑶．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。 精加工應采用高精度的機床小的切前用量，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IT6~IT7，表面粗糙度為 Ra10~1.25μm。 ⑷．光整加工階段 對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質量，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IT5~IT6,表面粗糙度為Ra1.25~0.32μm。 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。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段，在滿足加工質量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很準確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。 1.6.4 加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術條件下，成批量生產可以考慮采用專用機床，以便提高生產率。但同時考慮到經濟效果，降低生產成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表： 表1.1加工工藝路線方案比較表 工序號 方案Ⅰ 方案Ⅱ 工序內容 定位基準 工序內容 定位基準 010 粗銑底平面 側面和外圓 粗、精銑底平面 側面和外圓 020 精銑底平粗 側面和外圓 粗鏜孔： 、 底面和側面 040 鉆、擴孔： 、 底面和側面 半精鏜孔：、、 底面和側面 050 粗鉸孔：、、 底面和側面 精鏜孔：、、 底面和側面 060 精鉸孔：、、 側面和兩孔 粗銑油槽 底面和側面 070 粗銑油槽 底面和側面 鉆：、 底面和側面 080 锪鉆孔： 底面和側面 擴孔 底面和側面 090 鉆：、 底面和側面 精鉸錐孔： 底面和側面 110 擴孔 底面和側面 锪鉆孔：、 底面和側面 120 精鉸錐孔： 底面和側面 去毛刺 130 锪鉆孔：、 底面和側面 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 锪平面 160 锪平面 倒角去毛刺 160 倒角去毛刺 檢驗 170 檢驗 加工工藝路線方案的論證： ⑴．方案Ⅱ在120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。 ⑵．方案Ⅱ在010工序中先安排銑底平面，主要是因為底平面是以后工序的主要定位面之一，為提高定位精度。 ⑶．方案Ⅱ符合粗精加工分開原則。 由以上分析：方案Ⅱ為合理、經濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過程如下表： 表1.2加工工藝過程表 工序號 工 種 工作內容 說 明 010 鑄造 金屬型鑄造 鑄件毛坯尺寸： 長： 寬： 高： 孔：、、 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 檢驗毛坯 050 銑 粗銑、精銑底平面 工件用專用夾具裝夾；立式銑床 060 粗鏜 粗鏜鏜孔： ，， 工件用專用夾具裝夾；立式銑鏜床（） 070 銑 粗銑油槽 080 半精鏜 半精鏜鏜孔： ，， 工件用專用夾具裝夾；立式銑鏜床（） 090 精鏜 精鏜鏜孔： ，， 工件用專用夾具裝夾；立式銑鏜床（） 100 鉆 將孔、、鉆到直徑 工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床 110 擴孔鉆 將擴孔到要求尺寸 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、 工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床 160 攻絲 攻螺紋 170 鉗 倒角去毛刺 180 檢驗 190 入庫 清洗，涂防銹油 1.7 CA6140機床后托架的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 CA6140機床后托架的鑄造采用的是鑄鐵制造，其材料是HT150，硬度HB為150-200，生產類型為中批量生產，采用鑄造毛坯。 1.7.1 毛坯的結構工藝要求 ⑴．CA6140車床后托架為鑄造件，對毛坯的結構工藝有一定要求： ①、鑄件的壁厚應和合適，均勻，不得有突然變化。 ②、鑄造圓角要適當，不得有尖角。 ③、鑄件結構要盡量簡化，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、加強肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時鑄件變形或產生裂紋。 ⑤、鑄件的選材要合理，應有較好的可鑄性。 毛坯形狀、尺寸確定的要求 ⑵．設計毛坯形狀、尺寸還應考慮到： ①、各加工面的幾何形狀應盡量簡單。 ②、工藝基準以設計基準相一致。 ③、便于裝夾、加工和檢查。 ④、結構要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經濟性。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，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，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，必要時可據此繪出毛坯圖。 1.7.2 CA6140機床后托架的偏差計算 ⑴．底平面的偏差及加工余量計算 底平面加工余糧的計算，計算底平面與孔（，，）的中心線的尺寸為。根據工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：由參考文獻[5]《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2-23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2-27粗銑平面時厚度偏差取。 精銑：由參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-59，其余量值規(guī)定為。 鑄造毛坯的基本尺寸為，又根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-11,鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差為 毛坯的名義尺寸為： 毛坯最小尺寸為： 毛坯最大尺寸為： 粗銑后最大尺寸為： 粗銑后最小尺寸為： 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即與側面三孔（，，）的中心線的尺寸為。 ⑵．正視圖上的三孔的偏差及加工余量計算 參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-59和參考文獻[15]《互換性與技術測量》表1-8，可以查得： 孔： 粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 半精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 孔 粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 半精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 孔 粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 半精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 根據工序要求，側面三孔的加工分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個工序完成，各工序余量如下： 粗鏜： 孔，參照[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-48,其余量值為； 孔，參照[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-48,其余量值為；孔，參照[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-48,其余量值為。 半精鏜： 孔，參照[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-48,其余量值為； 孔，參照[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-48,其余量值為；孔，參照[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-48,其余量值為。 精鏜： 孔，參照[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-48,其余量值為； 孔，參照[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-48,其余量值為； 孔，參照[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-48,其余量值為。 鑄件毛坯的基本尺寸分別為： 孔毛坯基本尺寸為：； 孔毛坯基本尺寸為：； 孔毛坯基本尺寸為：。 根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-11，鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差分別為： 孔毛坯名義尺寸為：； 毛坯最大尺寸為：； 毛坯最小尺寸為：； 粗鏜工序尺寸為： 半精鏜工序尺寸為： 精鏜后尺寸是，已達到零件圖尺寸要求 孔毛坯名義尺寸為：； 毛坯最大尺寸為：； 毛坯最小尺寸為：； 粗鏜工序尺寸為：； 半精鏜工序尺寸為： 精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即： 孔毛坯名義尺寸為：； 毛坯最大尺寸為：； 毛坯最小尺寸為：； 粗鏜工序尺寸為： 半精鏜工序尺寸為： 精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即 ⑶．頂面兩組孔和，以及另外一組的錐孔和 毛坯為實心，不沖孔。兩孔精度要求為，表面粗糙度要求為。參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-47，表2.3-48。確定工序尺寸及加工余量為： 第一組：和 加工該組孔的工藝是：鉆——擴——锪 鉆孔： 擴孔： （Z為單邊余量） 锪孔： （Z為單邊余量） 第二組：的錐孔和 加工該組孔的工藝是：鉆——锪——鉸 鉆孔： 锪孔： （Z為單邊余量） 鉸孔： 1.8 確定切削用量及基本工時（機動時間） 1.8.1 工序1：粗、精銑底面 機床：雙立軸圓工作臺銑床 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數 ⑴．粗銑 銑削深度： 每齒進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取 機床主軸轉速： ， 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： ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》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 走刀次數為1 機動時間： 式（1.5） ⑵．精銑： 銑削深度： 每齒進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ， 實際銑削速度，由式（1.2）有： 進給量，由式（1.3）有： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數為1。 機動時間，由式（1.5）有： 本工序機動時間 1.8.2 工序2 粗、半精、精鏜CA6140側面三杠孔 機床：臥式鏜床 刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料： ⑴．粗鏜孔 切削深度：，毛坯孔徑。 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量。 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 工作臺每分鐘進給量： 式（1.7） 被切削層長度： 刀具切入長度： 式（1.6） 刀具切出長度： 取 行程次數： 機動時間，由式（1.5）有： ⑵．粗鏜孔 切削深度：，毛坯孔徑 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量。 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： 取 實際切削速度，由式（1.2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（1.7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數： 機動時間，由式（1.5）有： ⑶．粗鏜孔 切削深度：，毛坯孔徑。 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（1.7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數： 機動時間，由式（1.5）有： ⑷．半精鏜孔 切削深度：，粗鏜后孔徑 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，取： 機床主軸轉速，由式（1.1）有 ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（1.7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數： 機動時間，由式（1.5）有： ⑸．半精鏜孔 切削深度：，粗鏜后孔徑 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，取： 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（1.7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數： 機動時間，由式（1.5）有： ⑹．半精鏜孔 切削深度：，粗鏜后孔徑 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（1.7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數： 機動時間，由式（1.5）有： ⑺．精鏜孔 切削深度：，半精鏜后孔徑 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，取 機床主軸轉速，由式（1.2）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（1.7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數： 機動時間，由式（1.5）有： ⑻．精鏜孔 切削深度：，半精鏜后孔徑 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（1.7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數： 機動時間，由式（1.5）有： ⑼．精鏜孔 切削深度：，半精鏜后孔徑 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-66，取 機床主軸轉速，由式（1.2）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 工作臺每分鐘進給量，由式（1.7）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.6）有： 刀具切出長度： 取 行程次數： 機動時間，由式（1.7）有： 本工序所用的機動時間： 1.8.3 工序3：鉆頂面四孔 鉆頂面四孔（其中包括鉆孔，和擴孔，鉸孔，以及锪孔，） 機床： 刀具：硬質合金錐柄麻花鉆頭。型號：E211和E101 帶導柱直柄平底锪鉆（GB4260-84） 公制/莫式4號錐直柄鉸刀 刀具材料： ⑴．鉆孔，以及的錐孔 鉆孔時先采取的是鉆到在擴到，所以，另外的兩個錐孔也先鉆到。 切削深度： 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-53，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度： 式（1.8） 刀具切出長度： 取 走刀次數為1 機動時間： 式（1.9） ⑵．擴孔 鉆孔時先采取的是鉆到再擴到，所以， 切削深度： 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-53，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.8）有： 刀具切出長度： 取 走刀次數為1 機動時間，由式（1.9）有： ⑶．锪孔 切削深度：， 根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,切削速度；取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.8）有： 刀具切出長度： 取 走刀次數為2 機動時間，由式（1.5）有： ⑷．锪孔 切削深度：， 根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,切削速度；取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.8）有： 刀具切出長度： 取 走刀次數為1 機動時間，由式（1.5）有： ⑸．鉸孔 切削深度：， 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-58，取 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-60，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.8）有： 刀具切出長度： 取 走刀次數為1 機動時間，由式（1.9）有： 1.8.4 工序4：鉆側面兩孔 鉆側面兩孔（其中包括鉆的孔和的螺紋孔） 機床： ⑴．鉆 切削深度： 根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,切削速度， 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.8）有： 刀具切出長度： 取 加工基本時間，由式（1.5）有： ⑵．鉆螺孔 切削深度： 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-39，，取 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-41，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.8）有： 刀具切出長度： 走刀次數為1 機動時間，由式（1.5）有： ③、攻螺紋孔 機床：組合攻絲機 刀具：高速鋼機動絲錐 進給量：由于其螺距,因此進給量 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-105，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 絲錐回轉轉速：取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數為1 機動時間，由式（1.5）有： 鉆頂面四孔的機動時間： 這些工序的加工機動時間的總和是： 1.9 時間定額計算及生產安排 根據設計任務要求，該CA6140機床后托架的年產量為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[7]《機械加工工藝手冊》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） 式（1.10） 因此在大批量生產時單件時間定額計算公式為： 式（1.11） 其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間） —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 1.9.1 粗、精銑底面 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-45，取工步輔助時間為。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。則 ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-48， 單間時間定額，由式（1.11）有： 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。 1.9.2 鏜側面三杠孔 ⑴、粗鏜側面的三孔（，，） 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-37，取工步輔助時間為。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。則 ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-39， 單間時間定額，由式（1.11）有： 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。 ⑵、半精鏜側面的三孔（，，） 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-37，取工步輔助時間為。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。則 ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-39， 單間時間定額，由式（1.11）有： 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。 ⑶、精鏜側面的三孔（，，） 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-37，取工步輔助時間為。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。則 ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-39， 單間時間定額，由式（1.11）有： 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。 1.9.3 鉆頂面四孔 鉆頂面四孔（其中包括鉆和、擴鉆，鉸孔以及锪孔和） 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-41，取工步輔助時間為。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。則 ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-43， 單間時間定額，由式（1.11）有： 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 鉆左側面兩孔（其中包括鉆的孔和的螺孔） 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-41，取工步輔助時間為。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。則 ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-43， 單間時間定額，由式（1.11）有： 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 的螺紋孔攻絲 機動時間： 輔助時間：參照鉆孔輔助時間，取裝卸工件輔助時間為，工步輔助時間為。則 ：參照鉆孔值，取 單間時間定額，由式（1.11）有： 因此布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產要求。 攀枝花學院畢業(yè)設計（論文） 專用夾具設計 2 專用夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度。在加工CA6140機床后托架零件時，需要設計專用夾具。 根據任務要求中的設計內容，需要設計加工工藝孔夾具及銑底面夾具一套。其中加工側面的三孔的夾具將用于臥式鏜床，而頂面的四孔用到的刀具分別為兩把麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀以及锪鉆進行加工，側面兩個孔將用兩把麻花鉆對起進行加工。 2.1 銑平面夾具設計 2.1.1 研究原始質料 利用本夾具主要用來粗銑底平面，該底平面對孔、、的中心線要滿足尺寸要求以及平行度要求。在粗銑此底平面時，其他都是未加工表面。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。 2.1.2 定位基準的選擇 由零件圖可知：粗銑平面對孔、、的中心線和軸線有尺寸要求及平行度要求，其設計基準為孔的中心線。為了使定位誤差達到要求的范圍之內，在此選用V形塊定心自動找到中心線，這種定位在結構上簡單易操作。 采用V形塊定心平面定位的方式，保證平面加工的技術要求。同時，應加一側面定位支承來限制一個沿軸移動的自由度。 2.1.3 切削力及夾緊分析計算 刀具材料：（高速鋼端面銑刀） 刀具有關幾何參數： 由參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表1-2-9 可得銑削切削力的計算公式： 式（2.1） 查參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表得： 對于灰鑄鐵： 式（2.2） 取 ， 即 所以 由參考文獻[17]《金屬切削刀具》表1-2可得： 垂直切削力 ：（對稱銑削） 式（2.3） 背向力： 根據工件受力切削力、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，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值。即： 式（2.4） 安全系數K可按下式計算： 式（2.5） 式中：為各種因素的安全系數，見《機床夾具設計手冊》表可得： 所以 式（2.6） 式（2.7） 式（2.8） 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 單個螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算： 式（2.9） 式中參數由參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 易得： 經過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 2.1.4 誤差分析與計算 該夾具以平面定位V形塊定心，V形塊定心元件中心線與平面規(guī)定的尺寸公差為。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。 與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示： 式（2.10） 由參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》可得： ⑴、平面定位V形塊定心的定位誤差 ： ⑵、夾緊誤差 ： 式（2.11） 其中接觸變形位移值： 式（2.12） ⑶、磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷、夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 2.1.5 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，應該注意提高生產率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零