工藝夾具-CG6125主軸加工工藝及夾具設計

工藝夾具-CG6125主軸加工工藝及夾具設計,工藝,夾具,cg6125,主軸,加工,設計 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 前 言 機械加工工藝規(guī)程必須保證零件的加工質(zhì)量，達到設計圖紙規(guī)定的各項技術(shù)要求，同時還應該具有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。因此，機械加工工藝規(guī)程設計是一項重要的工作，要求設計者必須具有豐富的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和廣博的機械制造工藝基礎理論知識。 題目來自于CG6125機床主軸生產(chǎn)原圖，選擇這樣的一個題目來研究，可以促使學生充分調(diào)動大學本科四年來學的大部分知識，并將這些知識綜合運用和實踐經(jīng)驗相結(jié)合，培養(yǎng)自覺查手冊，設計遵循行業(yè)標準的習慣。生產(chǎn)不僅要考慮質(zhì)量還要考慮經(jīng)濟性等一個工藝人員必須具備的素質(zhì)。有利于加快學生適應生產(chǎn)崗位的步伐，有利于高等教育和企業(yè)人才需求的銜接。 通過這次設計實踐，能更好的掌握和鞏固所學的書本知識，學以致用，加強讀圖，熟悉圖紙，分析圖紙的能力，是從理論到實際的一個過渡，為畢業(yè)走上工作崗位適應具體工作要求做準備。 29 第一章 零件的分析 1.1根據(jù)生產(chǎn)綱領確定生產(chǎn)類型 CG6125機床主軸，年產(chǎn)量為5000件，已知該產(chǎn)品屬于輕型機械，根據(jù)生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領之間的關(guān)系，確定其生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。 1.2審查零件圖樣的工藝性 主軸零件圖樣的視圖正確完整，尺寸公差及技術(shù)要求齊全。 CG6125機床主軸為多階梯的空心主軸，具有中心通孔，孔的一端有精密的椎孔。當棒料需從主軸中心通孔通過作貫穿送料時。主軸內(nèi)孔具有支承和導向作用。由于主軸需要在負荷條件下作回轉(zhuǎn)運動，故要求較高的抗疲勞能力，表面不允許有裂紋等缺陷。 主軸的主要技術(shù)要求： (1) 尺寸精度和表面粗糙度：主軸的支承軸頸和安裝齒輪的軸頸是決定機床工件精度的關(guān)鍵表面，其精度要求最高，一般不低于IT6級，精度要求較高的機床不低于IT5級，表面粗糙度為Ra0.63～1.25μm。本零件Ф60(配磨)處由于要與軸承配合，精度要求很高，為▽10,Ra0.1μm，需精磨才能達到要求。 (2) 表面形狀和相對位置精度：主軸支承軸頸的圓度直接影響加工工件的圓度，故要求較高，其誤差一般不大于尺寸公差的30%。零件圖中兩Ф60+0.005配磨軸頸和Ф50d定心軸頸的橢圓度允差都不得大于0.003mm，要求有些高。主軸錐孔對支承軸頸的跳動公差，用標準檢驗棒檢查時，在近主軸端處為0.005～0.001mm，零件圖上要求不大于0.003mm。其它定位表面對支承軸頸的同軸度，平行度或垂直度公差一般為0.01mm。 (3) 主軸上螺紋精度：一般要求不低于2級，圖示兩處螺紋為▽7，在車床上不難加工。 第二章 工藝過程設計 2.1毛坯的選擇 主軸毛坯的選擇和制造方法主要與主軸的結(jié)構(gòu)，使用要求和生產(chǎn)類型有關(guān)。該主軸零件的材料為20Cr，輪廓尺寸不是很大，形狀亦不復雜，又屬成批生產(chǎn)，故毛坯采用胎模鍛成型，并且局部鐓粗，這種毛坯精度較高，加工余量小。 毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。 2.2定位基準的選擇 在CG6125主軸的加工工藝過程中，一開始就先加工兩端面和中心孔，為粗車、半精車外圓提供定位基準，而加工好的外圓又為加工中心通孔和錐孔提供定位基準，此后，錐孔和外圓又互為基準，如此反復運用，直至最后完工。 1.粗基準的選擇 為取得兩中心孔作為精加工的定位基準，所以機械加工的第一道工序是銑兩端面和鉆兩中心孔。為此可選擇前、后兩支承軸頸(或近處的外圓表面)作為粗基準。這樣，當反過來再用中心孔定位，加工支承軸頸時，可以獲得均勻的加工余量，有利于保證這兩個高精度軸頸的加工精度。 2.精基準的選擇 為了避免基準不重合誤差，考慮工藝基準和設計基準重合和各工序定位基準的統(tǒng)一，以及盡可能在一次裝夾中加工較多的工件表面，所以在主軸精加工的全部工序中(右端錐孔加工除外)均采用二中心孔作為定位基準。在主軸中心通孔鉆出以后，原中心孔消失，需采用錐堵，解頤重新建立定位基準(二端中心孔)。錐堵結(jié)構(gòu)如圖示 使用錐堵時應注意，當錐堵裝入主軸之后，在使用過程中，不能隨意拆卸或更換。錐堵本身存在一定的誤差，在與主軸配裝時還有安裝誤差，所以，無論是重新安裝或是更換都會引起基準的位置變動，從而造成定位誤差。 中心孔在使用過程中的磨損會影響定位精度，故須經(jīng)常注意保護并及時修整。特別是在關(guān)鍵的精加工工序之前，為了保證和提高定位精度，均需重新修整中心孔。 2.3零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、錐孔、端面、槽、小孔及螺紋等，材料20Cr，參考有關(guān)資料，加工方法如下： （1） （配磨）外圓面：公差等級為▽10，表面粗糙度為，由于要與軸承配合，精度要求很高，需經(jīng)粗車，半精車，粗磨，精磨才能達到 （2）Ф59外圓面：夾在兩處 （配磨）之間，公差等級為▽7，表面粗糙度為，經(jīng)粗車，半精車，粗磨 （3） 外圓面：公差等級為▽7，表面粗糙度為，進行粗車，半精車，粗磨 （4）和螺紋：公差等級為▽7，表面粗糙度為，經(jīng)粗車，半精車后車螺紋 （5）外圓面：公差等級為▽7，表面粗糙度為，進行粗車，半精車，粗磨 （6）Ф100外圓面：公差等級為▽5，表面粗糙度為，胎模鍛局部鐓粗后，經(jīng)粗車，半精車 （7）Ф68和Ф60外圓面：公差等級為▽5，表面粗糙度為，經(jīng)粗車，半精車 （8）通孔：公差等級為▽7，表面粗糙度為，使用能達到此精度的深孔鉆鉆頭，一次鉆削得到 （9）端面：本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，公差等級為▽7，表面粗糙度為，經(jīng)粗銑，精銑。Ф100處的一側(cè)端面，公差等級為▽9，表面粗糙度為，精度很高，需經(jīng)粗車，半精車，粗磨，精磨才能達到 （10）槽：公差等級為▽7，表面粗糙度為，采用直柄鍵槽銑刀，一次銑成 （11）小孔：采用復合鉆頭一次鉆出即可 2.4加工工藝過程 序號 工序名稱 設備 1 備料 2 胎模鍛,局部鐓粗 3 熱處理(正火) 4 銑端面,鉆中心孔 中心孔機床 5 粗車外圓 普通車床 6 半精車外圓各部,車溝槽,車螺紋 普通車床 7 鉆Ф29深孔 深孔鉆 8 鏜孔內(nèi)溝槽,車大端錐孔 普通車床 9 鉆Ф4D小孔 鉆床和鉆模 10 粗磨外圓及臺階面 外圓磨床 11 精磨外圓Ф60(配磨)處及臺階面一端 外圓磨床 12 磨大端錐孔 內(nèi)圓磨床 13 銑鍵槽,銑B-B處平面 萬能銑床 14 鉗工,去毛刺 15 檢查 2.5加工階段的劃分 1.粗加工階段 該階段是在主軸毛坯鍛造和正火之后進行的，包括銑端面、打中心孔，粗車外圓等工序，其主要任務是切除毛坯大部分余量，同時可以發(fā)現(xiàn)鍛件裂紋或其它缺陷。 2.半精加工階段 主軸毛坯在粗加工之后需進行調(diào)質(zhì)處理，然后再進行半精加工。半精加工階段包括半精車工序，中心通孔及螺紋等次要表面的最終加工等工序。其主要任務是：為精加工作好準備，對一些要求不高的表面，使之達到圖樣要求。 3.精加工階段 此階段實在最終熱處理（高頻淬火）之后進行的，包括各支承軸頸及錐孔的最終加工工序，其主要任務是最后全面地保證工件達到圖樣要求 第三章 確定機械加工余量及毛坯尺寸、設計毛坯圖 3.1確定機械加工余量 通過分析主軸零件，各外圓間尺寸相差不大，只有一處Ф100的臺階，故可將主軸毛坯由胎模鍛并局部鐓粗得到。機械加工余量查表得到（《機械加工工藝系統(tǒng)學》的附表10 光軸類和多臺階軸類鍛件的機械加工余量及公差） 機標JI4-59 取加工余量a及公差為7±2mm 3.2確定毛坯尺寸,設計毛坯圖 毛坯的各部分尺寸，及大致形狀如下圖所示。 3.3確定毛坯的熱處理 毛坯經(jīng)鍛造后，應安排正火，以消除殘留的鍛造應力，并使不均勻的金相組織通過重新結(jié)晶而得到細化成為均勻的組織，從而改善了加工性。 第四章 工序設計 4.1選擇加工設備和工藝設備 4.1.1選擇機床 （1）工序4選兼有銑端面和鉆中心孔的中心孔機床ZBT8216-1 （2）工序5、6、8，由于主軸零件較長，且外圓直徑較大，另外，鏜孔內(nèi)溝槽宜使用車床，故選C630-1型臥式普通車床。 （3）工序7鉆主軸通孔，通孔直徑較大而且很長，應選用專用的深孔鉆機床，根據(jù)零件尺寸及各技術(shù)要求選深孔鉆床Z2115。 （4）工序9鉆1個Ф4Dmm的小孔，選Z518型立式鉆床即可。 （5）工序10和11查表選取外圓磨床MQ1320可滿足要求 （6）工序11的內(nèi)圓磨床選M2110A （7）工序13銑鍵槽及一小部分平面，考慮大本零件屬成批生產(chǎn)，所選機床使用范圍較廣為宜，故選常用的X62型能滿足加工要求 4.1.2選擇夾具 本零件除銑槽，鉆通孔，鉆小孔，磨錐孔等工序需要專用夾具外，其它各工序使用通用夾具即可。鉆Ф29通孔的夾具設計，后面祥述。 4.1.3選擇刀具 （1）在車床上加工的工序，一般都選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工鋼質(zhì)零件采用YT類硬質(zhì)合金，粗加工采用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性，可選用可轉(zhuǎn)位車刀，切槽刀宜選用高速鋼。車螺紋采用螺紋車刀。 （2）鉆中心孔選用中心鉆GB6078-85（HB22（61～63）-76）A型 （3）深孔鉆機床選用專門的鉆深孔的鉆頭，選外排屑深孔鉆（單刃外排屑深孔鉆-槍鉆）。外排屑深孔鉆適于加工Ф2～30mm的孔，孔的長徑比大于100，加工精度IT8I～T10，表面粗糙度可達Ra3.2～0.8μm。 （4）主軸兩端面銑削用端銑刀，B-B處一小塊平面采用圓柱銑刀GB1115-85，銑鍵槽采用直柄鍵槽銑刀GB1112-81。 （5）磨削外圓，縱磨，磨具選平形砂輪，代號P，GB2485-84，D 10～1100mm，d 20～50mm，H 6～500mm。 4.1.4選擇量具 本零件屬成批生產(chǎn)，一般均采用通用量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器具的測量方法極限誤差選擇。選擇時，采用其中的一種方法即可。 （1） 選擇各外圓加工面的量具 粗加工時選用分度值0.05測量范圍0～150的游標卡尺(GB1214-85)；半精加工時選用分度值0.02測量范圍0～150的游標卡尺（GB1214-85）；Ф60+0.005(配磨)處選用分度值0.01mm測量范圍50～125mm的外徑百分尺。 （2） 選擇加工孔用量具 孔徑選用分度值0.01mm,測量范圍50～125mm的內(nèi)徑百分尺(GB8177-87)。 （3） 選擇軸向尺寸所用量具 加工軸向尺寸所選量具為分度值0.02mm測量范圍0～150游標卡尺(GB1214-85)。 （4） 選擇加工槽所用量具 均可采用分度值0.02mm，測量范圍0～150mm（GB1214-85）的游標卡尺進行測量 4.2確定工序尺寸 確定工序尺寸的一般方法是，由表面加工的最后工序往前推算。最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標注。當無基準轉(zhuǎn)換時，同一表面多次加工的工序尺寸只與工序（或工步）的加工余量有關(guān)。當基準不重合時，工序尺寸應用工藝尺寸鏈解算。 機械加工余量的概念 總余量 ZΣ 在由毛坯變?yōu)槌善返倪^程中，在某加工表面上切除的金屬層總厚度，亦稱毛坯的機械加工余量 工序余量 Zb 完成一個工序中某一表面所需切除的金屬層厚度 公稱余量 Zb 前工序的基本尺寸與本工序的基本尺寸之差，就是通常所說的加工余量及查表所得的加工余量 最大工序余量 Zbmax 對被包容面是指前工序最大極限尺寸與本工序最小極限尺寸之差；對包容面是指本工序的最大極限尺寸與前工序的最小極限尺寸之差 最小工序余量 Zbmin 對被包容面是指前工序的最小極限尺寸與本工序最大極限尺寸之差；對包容面指本工序的最小極限尺寸與前工序的最大極限尺寸之差 工序余量公差 δzb 本工序最大余量與最小余量之差 單邊余量 Zb 對平面是指一個表面的余量；對回轉(zhuǎn)面是指加工前后半徑之差 雙邊余量 2Zb 對回轉(zhuǎn)面是指前后直徑之差 4.2.1確定圓柱面的工序尺寸 圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關(guān)。前面根據(jù)有關(guān)資料已查出本零件各圓柱面的總加工余量（毛坯余量）a為7±2mm，應將總加工余量分為各工序加工余量，然后由后往前計算出工序尺寸，中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟加工精度確定。 粗車后得到主軸零件的大致形狀，層層車削，每一工步在上一工步的基礎上粗車，得到階梯軸。 加工圓柱表面的工序雙邊余量（mm） 加工表面 粗車 半精車 粗磨 精磨 4 1.6 1 0.4 10 2 1 -- 6.5 1.5 -- -- 5 2 1 -- 5 2 -- -- 5 2 -- -- 8 2 -- -- 9 2 1 -- 3 2 -- -- 6 2 -- -- 加工圓柱表面的工序尺寸公差(mm) 加工表面 粗車 半精車 粗磨 精磨 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- Ф59的圓柱表面在加工的圓柱表面時，粗磨得到后再一次粗磨得到，雙邊余量為1.4mm。 表面粗糙度：粗車后為 半精車后為 粗磨后為 精磨后為 4.2.2確定軸向工序尺寸 銑兩端面時，兩端面互為基準，粗銑后尺寸為502，單邊余量為6mm；精銑后保證尺寸500mm，單邊余量為1mm。 （a） （b） （c） 如上圖所示 （a）以大端端面為基準，車凸臺一端，保證尺寸35mm，工序余量3.5mm 如（b）示基準面不變，保證工序尺寸25mm 如（c）所示，加工凸臺臺另一端，此端面要求精度很高，為▽9，故需粗車，半精車，粗磨，精磨。保證工序尺寸45mm。單邊余量為 粗車—2mm 半精車—1mm 粗磨—0.4mm 精磨—0.1mm 第五章 確定切削用量及基本時間(機動時間) 切削用量一般包括切削深度,進給量及切削速度三項，確定方法是先確定切削深度，再確定切削速度。 5.1工序4(銑端面鉆中心孔)切削用量及基本時間的確定 5.1.1切削用量 （1）銑端面 本工序為粗銑后精銑,使兩端面達到圖樣要求▽7，并保證尺寸500mm，鉆中心孔。已知加工材料為20Cr，σb =835MPa，鍛件。機床為中心孔機床ZBT8216-1可用來銑端面和鉆中心孔，所選刀具，端銑刀銑削平面，硬質(zhì)合金；鉆頭用中心鉆GB6078-85 A型，高速鋼。 v---銑削速度（m/s） d---銑刀外徑（mm） n---銑刀轉(zhuǎn)速（r/s） f---銑刀每轉(zhuǎn)工作臺移動距離，即每轉(zhuǎn)進給量（mm/r） af---銑刀每齒進給量（mm/z） vf---進給速度（mm/s） vf = fn = afzn z---銑刀齒數(shù) ae ---銑削寬度（mm）是指垂直于銑刀軸線方向的切削層尺寸 ap---銑削深度（mm）是指平行于銑刀軸線方向的切削層尺寸 T---耐用度（s） 查《機械加工工藝手冊》（主編 李洪 哈爾濱工業(yè)出版社）得（后面計算中無說明時，查表數(shù)據(jù)均選自此書） 端銑刀磨鈍標準：后刀面最大磨損限度，粗加工時為1.2mm；精加工時為0.5mm。 刀具耐用度：10.8×103s 銑刀直徑d0=100mm 齒數(shù)z=6 銑削寬度ae=60mm 粗銑時根據(jù)機械加工余量定銑削深度ap=5mm 查表后得 銑削速度v=0.45m/s = 27m/min 銑削功率Pm=5.2kw (機床功率為7.5kw) 銑刀每齒進給量fz=0.3mm/r 銑刀轉(zhuǎn)速 根據(jù)機床使用說明書，并查《工藝手冊》取 n=82.5r/min 故實際切削速度 v=25.9m/min 精銑時銑削深度 ap=2mm 查表后得 銑削速度v=0.38m/s = 22.8m/min 銑削功率Pm=4.1kw (機床功率為7.5kw) 銑刀每齒進給量fz=0.15mm/r 銑刀轉(zhuǎn)速 根據(jù)機床使用說明書，并查《工藝手冊》取 n=70r/min 故實際切削速度 v=22.0m/min （2）鉆中心孔 由于本工序的中心孔是為后面粗車外圓時作為定位基準而用，之后要在此基礎上鉆通孔，故中心孔必須對中性好，位置準確，但對切削用量沒有固定嚴格的要求。 中心孔形狀為A型中心孔（GB145-85） 主要尺寸 D=4.00mm D1=8.50mm L1=3.90mm t=3.5mm 5.1.2基本時間 （1）端面銑刀銑平面 ---工作臺的進給量（mm/min） ---被切削層的長度（mm） ---刀具的切入長度（mm） ---刀具的切出長度（mm） 粗銑時 精銑時 則 （2）鉆中心孔 根據(jù)實際切削情況，設定鉆每個中心孔的時間為2s 所以本工序的基本時間為 T=37.3+88.2+34.2+80.4+2+2=244.1s 5.2工序5(粗車各外圓)的切削用量及基本時間 5.2.1切削用量 在普通車床上車削,粗車時刀具選刀桿尺寸B×H=16mm×25mm 刀片厚度為4.5mm 選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱形前刀面。前角 后角 主偏角 副偏角 刃傾角 刀尖圓角半徑 車刀后刀面最大磨損量取為1mm 耐用度T=60min 7.2.1.1粗車得到 的切削用量 （1）切削深度 單邊余量 z=2mm 可一次走刀完成 （2）確定進給量f 查表取 f=0.65mm/r （3）確定切削速度 切削速度v可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出，現(xiàn)根據(jù)公式計算確定切削速度 其中： 切削速度的修正系數(shù) 故 （4）確定機床主軸的轉(zhuǎn)速 按車床C630-1的轉(zhuǎn)速說明，取n=500r/min=8.3r/s 則實際切削速度 （5）檢驗機床功率 當 時 切削功率的修正系數(shù) 故實際切削時的功率為 當n=500r/min時 主軸允許功率 故所選切削用量可在C630-1機床上進行 最后決定的切削用量為 5.2.1.2粗車得到mm的切削用量 （1）切削深度 單邊余量為5mm，采用兩次走刀完成，切削深度 （2）確定進給量 f=0.65mm/r （3）確定切削速度 （4）確定機床主軸的轉(zhuǎn)速 按車床C630-1的轉(zhuǎn)速說明，與513.3r/min相近的有500r/min和560r/min現(xiàn)取500r/min 則實際切削速度 （5）檢驗機床功率 檢驗過程與上步相同 最后決定的切削用量為 5.2.1.3粗車得到的切削用量 （1）切削深度 在的基礎上，單邊余量為3.25mm，兩次走刀完成，切削深度分別為和 （2）確定進給量 f=0.65mm/r （3）確定切削速度 （4）確定機床主軸的轉(zhuǎn)速 按車床C630-1的轉(zhuǎn)速說明，取n=630 r/min = 10.5 r/s 則實際切削速度 （5） 檢驗機床功率 實際切削時的功率與前兩步相同，即。當n=630r/min時，主軸允許功率 故所選切削用量可在C630-1機床上進行 最后決定的切削用量為 和 n=630 r/min = 10.5 r/s 5.2.1.4粗車其余外圓的切削用量 切削用量的計算與確定原理與上面相同，如下表示 外圓尺寸(mm) 單邊余量(mm) 走刀次數(shù) (mm) f (mm) v (m/min) n(r/min) 1.75 1 1.75 0.65 109.6 750 2.5 1 2.5 0.65 107.6 320 2.5 1 2.5 0.65 106.0 450 Ф62 4 2 2 0.65 110.1 500 Ф53 4.5 2 2.5和2 0.65 97.4 500 Ф50 1.5 1 1.5 0.65 104.9 630 Ф45 3 2 1.5 0.65 113.8 710 機床功率經(jīng)檢驗后得,所選切削用量均可在C630-1機床上進行 5.2.1基本時間 車外圓的基本時間公式 i為走刀次數(shù) 所以 （） （） （Ф46.5） （） （Ф102） （Ф70） （Ф62） （Ф53） （Ф50） 所以本工序的基本時間為 5.3工序6(半精車各外圓，車溝槽，車螺紋及倒角)的切削用量及基本時間 5.3.1切削用量 本工序為半精加工，已知條件與粗加工工序相同 5.3.1.1外圓 半精車的切削用量 所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。車刀的幾何形狀為 （1） 切削深度 （2）確定進給量 選f=0.3mm/r 由于是半精加工，切削力較小，故不須校核機床進給機構(gòu)強 度 （3）確定切削速度 當用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鋼料 切削速度 切削速度的修正系數(shù)為 其余的修正系數(shù)為1 故 按C630-1機床的轉(zhuǎn)速 選n=630r/min = 10.5r/s 則實際切削速度為 半精加工機床功率也可不校驗 最后決定的切削用量 加工其余的外圓各部分 均采用以上切削用量和刀具，只是切削深度不同 半精車 單邊余量為1mm 切削深度 Ф46.5的切削深度 半精車的 Ф100的單邊余量為1mm， 半精車后達到圖樣要求 同樣Ф68，Ф43和Ф60的切削深度都為 達到圖樣要求 的切削深度 5.3.1.2車溝槽，倒角 車溝槽采用高速鋼成型切槽刀，進給時采用手動方式。車溝槽時取v=0.17m/s n = 0.5r/s 倒角時取 v = 0.69m/s n = 2r/s 5.3.1.3車M45×1.5 M48×3兩處螺紋 M45×1.5 進給量 f=1.5mm/r (f=螺距) 查表后 切削速度v 取0.48 m/s = 28.8 m/min 轉(zhuǎn)速 根據(jù)車床實際轉(zhuǎn)速 取n =200r/min = 3.3r/s 故實際切削速度 M48×3 進給量f = 3mm/s (f=螺距) 查表后 v取 0.41m/s = 24.6 m/min 轉(zhuǎn)速 根據(jù)車床實際轉(zhuǎn)速 取n =150r/min = 2.5r/s 故實際切削速度 5.3.2基本時間 在車床上車螺紋的基本時間公式為 車通螺紋時 車不通螺紋時 q為螺紋的線數(shù) 所以 本工序基本時間 T=112.1+7.9+6.3+24.4+4.8+3.2+3.2+9.5+35.8+8=215.2s 5.4工序7(鉆Ф29通孔)的切削用量及基本時間 5.4.1切削用量 刀具選用外排屑深孔鉆 直徑d = 29mm 使用切削液 深孔鉆機床Z2115 查表 確定進給量 f= 0.43mm/r 切削速度 v=0.69m/s = 41.4m/min 主軸轉(zhuǎn)速 根據(jù)機床Z2115的主軸轉(zhuǎn)速 取 n = 450r/min = 7.5r/s 實際切削速度 v = 41.0m/min = 0.68 m/s 5.4.2基本時間 計算鉆孔基本時間的公式 所以本工序基本時間 5.5工序8(鏜孔內(nèi)溝槽，車錐孔)的切削用量及基本時間 5.5.1切削用量 5.5.1.1鏜孔內(nèi)溝槽 在普通車床上選用高速鋼切槽刀，手動進給。主軸轉(zhuǎn)速n = 40r/min = 0.67r/s 切削速度 v = 0.14m/s 5.5.1.1車錐孔 普通車床上，使用鏜刀，傾斜一定的角度，手動進給，主軸轉(zhuǎn)速取n = 0.67r/s 5.5.2基本時間 由于本工序均采用手動進給，估計總共的切削時間 T = 60 s 5.6工序9(鉆Ф4D小孔)的切削用量及基本時間 5.6.1切削用量 刀具選用高速鋼復合鉆頭 直徑 d = 4mm 鉆一個通孔 使用切削液 （1）確定進給量f 由于孔徑和深度都很小，采用手動進給 （2）選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明手冊》第二部分表得 鉆頭后刀面最大磨損限度取為0.8mm，耐用度T=15min （3）確定切削速度 據(jù)表暫定進給量f = 0.16mm/r 查得 v = 17 m/min n = 1082r/min 根據(jù)Z2115深孔鉆機床說明書選擇主軸實際的轉(zhuǎn)速即可 5.6.2基本時間 鉆一個Ф4深15.5mm的通孔,基本時間約為5s 5.7工序10(粗磨各外圓及凸臺一側(cè))的切削用量及基本時間 5.7.1切削用量 查表得各磨削要素 選擇砂輪寬度 B = 32mm 砂輪直徑 d = 500mm 取 砂輪速度 v = 34 m/s 砂輪轉(zhuǎn)速 工件速度 一般情況下外圓磨時 取 =0.42 m/s 故 工件轉(zhuǎn)速 =2.2 r/s 軸向進給量 徑向進給量 雙行程 凸臺一側(cè)環(huán)平面，用砂輪圓周粗磨，磨削用量不變 5.7.2基本時間 計算磨削時基本時間的公式為 砂輪按工作臺一次往復進給時 通磨時 L= 一面有端面和圓角時 兩面都有端面和圓角時 L為砂輪行程長度（mm） 為加工面長度（mm） 取k = 1.1 那么 兩處 一處為通磨 一處一端有端面 磨削平面時 本工序的基本時間為 T = 92.4+44.7+1.7+24.3+13.5 = 176.6 s 5.8工序11(精磨外圓及凸臺一側(cè))的切削用量及基本時間 精磨時砂輪轉(zhuǎn)速和工件轉(zhuǎn)速與前工序相同 即砂輪速度v = 34m/s 轉(zhuǎn)速 = 21.6 r/s 工件轉(zhuǎn)速 軸向進給量 徑向進給量 雙行程 本工序的基本時間 T = 443.8+64.6s = 508.4 s 5.9工序12(磨錐孔)的切削用量及基本時間 采用內(nèi)圓磨削，砂輪橫向進給。 砂輪主要尺寸取 D = 20 d = 6 H = 35 加工余量0.2mm 精度要求等級▽8 要求比較高 要采取精磨。 查表后工件速度 工件轉(zhuǎn)速 軸向進給量 徑向進給量 雙行程 基本時間為 5.10工序13(銑鍵槽及B-B處一小塊平面)的切削用量及基本時間 銑鍵槽選直柄鍵槽銑刀，銑刀后刀面最大磨損限度0.018mm，耐用度T為60min。本工序要求保證的表面粗糙度為 查表確定銑刀每轉(zhuǎn)進給量 鍵槽規(guī)格分別為 6×55×3.2 6×35×3.2 6×12×3.8 銑削寬度都為6mm 銑削深度 為3.2mm和3.8mm 銑刀外徑 d = 6mm 查表后取 銑削速度 v = 0.18m/s 則 銑刀轉(zhuǎn)速 進給速度 時間 B-B處的一小塊平面使用圓柱端面銑刀，一次切除。估計時間為2s 本工序基本時間為 T = 11.1+2 = 13.1s 第六章 夾具設計 6.1機床夾具概述 機械制造業(yè)中廣泛采用能迅速把工件固定在準確位置或同時能確定加工工具位置的一種輔助裝置，這種裝置統(tǒng)稱為夾具。在金屬切削機床上采用的夾具稱為機床夾具。夾具在機械加工中起著重要作用，他直接影響機械加工的質(zhì)量、工人勞動強度、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本。因此夾具設計是機械加工工藝準備和施工中的一向重要工作。 6.1.1工件的裝夾方法 在機床上進行加工時，必須把工件放在準確的加工位置上，并把工件固定，以確保工件在加工過程中不發(fā)生位置變化，才能保證加工出的表面達到規(guī)定的加工要求，這個過程就叫裝夾。 工件在機床上的裝夾方法主要有兩種： 1.用找正法裝夾工件 把工件直接放在機床工作臺上或放在四爪卡盤、機用虎鉗等機床附件中，根據(jù)工件的一個或幾個表面用劃針或指示表找正工件準確位置后在進行夾緊。 2.用夾具裝夾工件 工件裝在夾具上，不在進行找正，邊能直接得到準確加工位置實現(xiàn)夾緊。 6.1.2夾具的作用 夾具是機械加工中不可缺少的一種工藝裝備，應用十分廣泛。主要作用如下： 1.保證穩(wěn)定可靠地達到各項加工精度要求； 2.縮短加工工時，提高勞動生產(chǎn)率； 3.降低生產(chǎn)成本； 4.減輕工人勞動強度； 5.可由較低技術(shù)等級的工人進行加工； 6.能擴大機床工藝范圍； 6.1.3夾具的分類 按工藝過程不同，夾具可分為機床夾具、檢驗夾具、裝配夾具、焊接夾具等。按機床種類的不同，機床夾具又可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具等。按采用的夾緊動力源的不同有可分為手動夾具、氣動夾具等。 6.1.4夾具的組成 雖然機床夾具的種類繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類夾具中，作用相同的結(jié)構(gòu)或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個組成部分，這些組成部分既相互獨立又相互聯(lián)系。 1．定位支承元件 定位支承元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主要功能元件之一。 2．夾緊裝置 夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過程中工件的正確位置不變。。 3．連接定向元件 這種元件用于將夾具與機床連接并確定夾具對機床主軸、工作臺或?qū)к壍南嗷ノ恢谩? 4．對刀元件或?qū)蛟? 這些元件的作用是保證工件加工表面與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件稱為對刀元件。用于確定刀具位置并引導刀具進行加工的元件稱為導向元件。 5．其它裝置或元件 根據(jù)加工需要，有些夾具上還設有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機構(gòu)、電動扳手和平衡塊等，以及標準化了的其它聯(lián)接元件。 6．夾具體 夾具體是夾具的基體骨架，用來配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。常用的夾具體為鑄件結(jié)構(gòu)、鍛造結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座形等形狀。 上述各組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分。 6.2鉆主軸Ф29的夾具設計 6.2.1夾具方案分析 （1）定位基準 本工序選用外圓柱面為定位基準，深孔鉆床為臥式，結(jié)合主軸形狀分析采用V型塊為定位原件，以Ф60外圓柱面為基準。 下圖為常用V形塊的結(jié)構(gòu)形式。圖a用于較短的精基準定位；圖b用于較長的粗基準定位；圖c用于較長的精基準定位；當工件直徑較大且長度也大時，V形塊一般采用鑄鐵底座、鑲淬火鋼板結(jié)構(gòu)，如圖d所示。 除長短大小之分，V形塊還有固定式、活動式和調(diào)整式之分。固定式V形塊通過螺釘和銷釘直接安裝在夾具體上，安裝時，一般先將V形塊在夾具體上的位置調(diào)整好，用螺釘擰緊，再配鉆、鉸銷釘孔，然后安裝銷釘。 一般V形塊兩斜面間夾角有、、三種，在定位設計中多采用夾角為的V形塊。非標準V形塊設計時，其主要結(jié)構(gòu)尺寸可按下圖進行計算。 V形塊的主要結(jié)構(gòu)標注尺寸有： D––––V形塊檢驗心軸直徑，即定位工件的標準直徑，（mm）； H––––V形塊的高度，（mm）； α––––V形塊兩斜面夾角； T––––V形塊的標準定位高度，（mm）。 在對V形塊進行設計計算時，D為工件標準定位尺寸，N和H可以參照標準確定，也可由下式計算確定： (mm) 式中一般?。?a=(0.14～0.16)D （mm） 用于大直徑定位時：H≤0.5D 用于小直徑定位時：H≤1.2D 則T值的計算如下： 由圖中幾何關(guān)系T=H+OE=H+（OB－BE）可得： (mm) 當時： T=H+D-0.867N 當時： T=H+0.707D-0.5N 當時：T=H+0.578D-0.289N V形塊定位的優(yōu)點是：定位對中性好。即工件定位基準軸線總在V形塊對稱面上，不受工件定位面尺寸變化的影響；適應面廣，不但可用于粗基準定位，也可以用于精基準定位，不但可用于圓柱面定位，也可用于局部圓弧面定位；工件安裝方便。 （2）夾緊方案 分析后決定選用螺旋夾緊機構(gòu) 螺旋夾緊機構(gòu)是利用螺旋直接夾緊工件或其他原件或機構(gòu)組合夾緊工件的一種加緊機構(gòu)。 螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺桿，實際上相當于把斜楔繞在螺桿的圓柱上，因此，其作用原理與斜楔是相同的。不過這里是通過轉(zhuǎn)動螺桿，相當于使繞在圓柱上的斜楔高度發(fā)生改變來夾緊工件的。 為了避免壓壞工件表面和擰動螺桿時可能帶動工件偏移而破壞原有的定位，在螺桿頭部裝有可轉(zhuǎn)動的壓塊。夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如下圖所示： 光面壓塊用于壓緊加工過的工件表面，斷面帶有花紋的壓塊則用于壓緊未加工過的毛坯表面，本工序應用光面壓塊。 6.2.2定位誤差的分析計算 定位誤差是采用調(diào)整法加工一批工件時，由于定位不準而造成工序尺寸或位置要求可能變動的最大范圍。定位誤差由基準位置誤差和基準不重合誤差組成，即 基準位置誤差（）是由于定位副（工件的定位基準和定位元件工作表面）的制造誤差或定位方式，引起同批零件中的定位基準在夾具中的位置的最大變動量。 定位方式確定后，基準位置誤差就確定了。本工序在V形塊中以外圓柱面定位其基準位置誤差為 ---軸的直徑公差 ---V形塊兩斜面夾角 在標準V形塊中。夾角規(guī)定有、、三種。從減小基準位置誤差考慮角應選用最大的，但此時工件外圓與V形塊接觸的兩條母線相距較近，使定位穩(wěn)定性變差，為兼顧定位穩(wěn)定性及使基準位置誤差較小，一般常選的V形塊。 具體到本工序中 是否有基準不重合誤差，取決于工件的定位基準是否為工件加工尺寸的工序基準。本工序是V形塊定位，定位基準是外圓柱中心線。鉆通孔時的工序基準同樣也是外圓柱中心線，所以不存在基準不重合誤差。 故 6.2.3夾緊力的計算 實際所需夾緊力的計算是一個很復雜的問題，一般只能作粗略的計算。為了簡化計算，在設計夾緊裝置時，可只考慮切削力（矩）對夾緊的影響。并假設工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過程穩(wěn)定不變。 6.2.3.1鉆削切削力的計算 （1）切削扭矩M D---鉆頭直徑（mm） s---每轉(zhuǎn)進給量（mm） ---修正系數(shù) （2）切削力P 6.2.3.2所需夾緊力的計算 （1）防止工件轉(zhuǎn)動的力 μ---摩擦系數(shù) （取0.16） k---安全系數(shù) （取2.33） α---V形塊兩斜面間夾角 R---定位基準的外圓半徑 （2）防止工件移動的力