畢業(yè)設計（論文）-CA6140車床主軸箱體的設計與工藝分析及鏜模（全套CAD圖紙）

1 畢 業(yè) 設 計 CAD 圖紙及工序卡，圖紙及工序卡，QQ153893706 設計題設計題目目：CA6140 車床主軸箱體的設計與車床主軸箱體的設計與 工藝分析及鏜模工藝分析及鏜模 系系 別別: 專專 業(yè)業(yè): 班班 級級: 姓姓 名名: 學學 號號: 設計設計小小組組: 指指導導教教師師: 完成完成時間時間: 2 摘要：摘要： 本設計要求“以質量求發(fā)展，以效益求生存” ，在保證零件加工質量的 前提下，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，是國內外現(xiàn)代機械加工工藝的主要發(fā) 展方面方向之一。通過對 60140 主軸箱體零件圖的分析及結構形式的了解，從而 對主軸箱體進行工藝分析、工藝說明及加工過程的技術要求和精度分析。然后再 對主軸箱體的底孔、軸承孔的加工進行夾具設計與精度和誤差分析，該工藝與夾 具設計結果能應用于生產(chǎn)要求。 Abstract This Paper requires that“ with quality beg development, with benefits seek to live on to store “, under the prerequisite of guaranteeing the quality of element processing , have raised productivity and reduced production cost, is one of mainly direction of domestic and international modern machining technology developing. Through knowing and analysis the configuration of the casing part drawing for WH212 gear reducer, so as to analysis the process, make process explanation and analysis the technical requirement and the precision of gear reducer. Then, carry out the design of clamping apparatus and analysis the precision and error for the processing of bearing hole and the base hole of the casing of gear reducer, this technology and the design result of clamping apparatus can apply in production requirement. 關鍵詞：關鍵詞： 主軸箱 加工工藝 定位 夾具設計 Key phrase: principal axis , processing technology , Fixed position ，Tongs design 3 前言前言 加工工藝及夾具畢業(yè)設計是對所學專業(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人員在技術革新中的一項重要任務。 課題背景及發(fā)展趨勢 材料、結構、工藝是產(chǎn)品設計的物質技術基礎，一方面，技術制約著設計； 另一方面，技術也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質基礎還 具有其本身的“功能”作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和 適當?shù)募庸すに嚕湍軌騽?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 潛在的“功能” 。 技術是產(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 結構，新的形態(tài)和新的造型風格。材料，加工工藝，結構，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。 夾具的基本結構夾具的基本結構及夾具設計的內容及夾具設計的內容 按在夾具中的作用,地位結構特點,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)； (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 夾具上還需要設有其它裝置及機構,例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。 4 專用夾具的設計主要是對以下幾項內容進行設計：（1）定位裝置的設計； （2）夾緊裝置的設計；（3）對刀-引導裝置的設計；（4）夾具體的設計； （5）其他元件及裝置的設計。 5 目錄 1 1.1 摘要1 1.2 前言.1 2 箱體加工工藝規(guī)程設計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 箱體加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施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 確定切削用量6 2.3 小結22 3 專用夾具設計23 3.1 加工左端平面鏜孔夾具設計23 3.1.1 定位基準的選擇23 3.1.2 切削力的計算與夾緊力分析23 3.1.3 夾緊元件及動力裝置確定24 3.1.4 鏜套、鏜套、鏜模板及夾具體設計25 3.1.5 夾具精度分析27 3.1.6 夾具設計及操作的簡要說明27 3.2 小結39 4結束語.40 參考文獻41 致謝28 6 2 2 主軸箱體加工工藝規(guī)程設計主軸箱體加工工藝規(guī)程設計 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 題目給出的零件是 C6140 主軸箱體，它的主要的作用是用來支承、固定的。 它的主要任務是將主電機傳來的旋轉運動經(jīng)過一系列的變速機構使主軸得到所需 的正反兩種轉向的不同轉速，同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。主軸 箱中的主軸是車床的關鍵零件。主軸在軸承上運轉的平穩(wěn)性直接影響工件的加工 質量，一旦主軸的旋轉精度降低，則機床的使用價值也將大打折扣。 2.1.2 零件的工藝分析 零件的材料為 HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。 傳動箱體需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分析如下： （1）主要加工面： 1）銑上下平面保證尺寸 100mm，平行度誤差為 0.03 2）銑側面保證尺寸 62 與 20 與下平面的平行度誤差為 0.02 3）鏜上、下面平面各孔至所要求尺寸，并保證各位誤差要求 4）鉆側面 4M6 螺紋孔 5）鉆孔攻絲底平面各孔 （2）主要基準面： 1）以下平面為基準的加工表面 這一組加工表面包括：傳動箱上表面各孔、傳動箱上表面 2）以下平面為基準的加工表面 這一組加工表面包括：主要是下平面各孔及螺紋孔 2.2 主軸箱體加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措 施 箱體的結構特點箱體的結構特點 箱體是機器和部件的基礎零件,由它將機器和部件中許多零件連接成一個整 體,并使之保持正確的相互位置,彼此能協(xié)調地運動.常見的箱體零件有:各種形式 的機床主軸箱.減速箱和變速箱等. 各種箱體類零件由于功用不同,形狀結構差別較大,但結構上也存在著相同的 特點 : 1.1.尺寸較大尺寸較大 7 箱體通常是機器中最大的零件之一,它是其他零件的母體,如大型減速箱體長 達 56m,寬 34m,重 5060 噸,正因為它是一個母體,所以它是機器整體的最大零件. 2.形狀復雜形狀復雜 其復雜程度取決于安裝在箱體上的零件的數(shù)量及在空間的相互位置,為確保 零件的載荷與作用力,盡量縮小體積.有時為了減少機械加工量或減輕零件的重量, 而又要保證足夠的剛度,常在鑄造時減小壁的厚度,再在必要的地方加筋板.凸臺.凸 邊等結構來滿足工藝與力的要求. 3.精度要求精度要求 有若干個尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔，這些平面和孔的加 工質量將直接影響機器的裝配精度，使用性能和使用壽命。 4有許多緊固螺釘定位箱孔。有許多緊固螺釘定位箱孔。 這些孔雖然沒有什么特殊要求。但由于分分布在大型零件上，有時給加工帶 來很大的困難。 由于箱體有以上共特點，故機械加工勞動量相當大，困難也相當大，例如減 速箱體在鏜孔時，要如何保證位置度問題，都是加工過程較困難的問題。 二箱體的材料、毛坯及熱處理二箱體的材料、毛坯及熱處理 1、 毛坯種類的確定。毛坯種類的確定。 常用毛坯種類有：鑄件、鍛件、焊件、沖壓件。各種型材和工程塑料件等。在確 定毛坯時，一般要綜合考慮以下幾個因素： （1）依據(jù)零件的材料及機械性能要求確定毛坯。例如，零件材料為鑄鐵， 須用鑄造毛坯；強度要求高而形狀不太復雜的鋼制品零件一般采用鍛件。 （2） 依據(jù)零件的結構形狀和外形尺寸確定毛坯，例如結構比較的零件采用 鑄件比鍛件合理；結構簡單的零件宜選用型材，鍛件；大型軸類零件一般都采用 鍛件。 （3） 依據(jù)生產(chǎn)類型確定毛坯。大批大量生產(chǎn)中，應選用制造精度與生產(chǎn)率 都比較高的毛坯制造方法。例如模鍛、壓力鑄造等。單件小批生產(chǎn)則采用設備簡 單甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型鑄造。 （4）確定毛坯時既要考慮毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)能力又要充分注意采用新工藝、 新技術、新材料的可能性。 本主軸箱體是大批量的生產(chǎn)，材料為 HT2040 用鑄造成型。 8 2毛坯的形狀及尺寸的確定：毛坯的形狀及尺寸的確定： 毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（對于外型尺寸）或減去（對內腔尺寸）加 工余量。毛坯的形狀盡可能與零件相適應。在確定，毛坯的形狀時，為了方便加 工，有時還要考慮下列問題： （1）為了裝夾穩(wěn)定、加工方便，對于形狀不易裝夾穩(wěn)固或不易加工的零件 要考慮增加工藝搭子。 （2）為了提高機械加工的生產(chǎn)率，有些小零件可以作成一坯多件。 （3）有些形狀比較特殊，單純加工比較困難的零件可以考慮將兩個甚至數(shù) 個合制成一個毛坯。例如連桿與連桿蓋在一起模鍛，待加工到一定程度再切割分 開。 在確定毛坯時，要考慮經(jīng)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(jù)此繪出毛坯圖。 3毛坯的材料熱處理毛坯的材料熱處理 長期使用經(jīng)驗證明，由于灰口鑄鐵有一系列的技術上（如耐磨性好，有一定 程度的吸震能力、良好的鑄造性能等）和經(jīng)濟上的優(yōu)點，通常箱體材料采用灰口 鑄鐵。最常用的是 HT2040，HT2547，當載荷較大時，采用 HT3054，HT3561 高強鑄鐵。 箱體的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件。當零件尺寸和重量很大無法采 用整體鑄件（受鑄造能力的限制）時，可以采用焊接結構件，它是由多塊金屬經(jīng) 粗加工后用焊接的方法連成一整體毛坯。焊接結構有鑄焊、鑄煅焊、煅 焊等。采用焊接結構可以用小的鑄造設備制造出大型毛坯，解決鑄造生產(chǎn)能力不 足的問題。焊前對各種組合件進行粗加工，可以部分地減輕大型機床的負荷。 毛坯未進入機械加工車間之前，為不消除毛坯的內應力，對毛坯應進行人工 實效處理，對某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進行時效處理。 毛坯鑄造時，應防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn)。特別是 主要加工面要求更高。重要的箱體毛坯還應該達到規(guī)定的化學成分和機械性能要 9 求。 2.2.1 確定毛坯的制造形式 零件的材料 HT200。由于年產(chǎn)量為 4000 件，達到大批生產(chǎn)的水平，而且零 件的輪廓尺寸較大，鑄造表面質量的要求高，故可采用鑄造質量穩(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、z、y、y、五個自由度。再以一面定位消 除 x、向自由度，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鉆箱體直徑 18 孔 工序 2鉆前端面各孔 工序 3鏜左平面各孔 工序 4鏜右平面各孔 工序 5粗,精銑上平面至尺寸 工序 6粗,精銑下平面 工序 7粗,精銑左端平面 工序 8粗,精銑右端平面 工序 9粗,精銑前端平面 工序 10粗,精銑后端平面 工序 11鉗工,去除銳邊毛剌 工序 12檢驗 表 2.2 工藝路線方案二 工序 1粗,精銑上平面至尺寸 工序 2粗,精銑下平面 工序 3粗,精銑左端平面 工序 4粗,精銑右端平面 10 工序 5粗,精銑前端平面 工序 6粗,精銑后端平面 工序 7鉆箱體直徑 18 孔 工序 8鉆前端面各孔 工序 9鏜左平面各孔 工序 10鏜右平面各孔 工序 11鉗工,去除銳邊毛剌 工序 12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銑各平面工序放到前面。加工完上下平面 再加工各孔與,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。 采用互為基準的原則，先加工上、下兩平面，然后以下、下平面為精基準再 加工兩平面上的各孔，這樣便保證了，上、下兩平面的平行度要求同時為加兩平 面上各孔保證了垂直度要求。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。如果選取 第二條工藝方案，先加工上、下平面，然后以這些已加工的面為精基準，加工其 它各孔便能保證孔的形位公差要求 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 主軸箱體的材料是 HT200，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。 由于本設計規(guī)定零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調整法加工，因此計算最大與 最小余量時應按調整法加工方式予以確定。 1）加工箱體的上下平面，根據(jù)參考文獻8表 4-35 和表 4-37 考慮 3mm， 粗加工 2mm 到金屬模鑄造的質量和表面的粗糙度要求，精加工 1mm， 2）加工的側面時，用銑削的方法加工兩側面。由于側面的加工表面有粗糙 11 度的要求，而銑削的精度可以滿足，故采取分二次的銑削的方式，粗1.6 a Rm 銑削的深度是 2mm，精銑削的深度是 1mm 3）鏜上、下平面各孔時，由于粗糙度要求，因此考慮加工余量1.6 a Rm 2.5mm?？梢淮未旨庸?2mm，一次精加工 0.5 就可達到要求。 6）加工 610 孔，根據(jù)參考文獻8表 4-23 考慮加工余量 1.2mm。可一次 鉆削加工余量 5mm，就可達到要求。 7）加工 230 底孔時，根據(jù)參考文獻8表 4-23 考慮加工余量 15mm?？?一次鉆削加工余量 5mm，第二次擴孔就可達到要求。 8）加工上平面 2-18孔，粗加工 10mm 到金屬模鑄造的質量和表面粗糙度要 求，精加工 4mm，可達到要求。 2.2.5 確定切削用量 工序 1：粗、精銑傳動箱體下平面 （1）粗銑下平面 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 3034 刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀） ，材料：， ，齒數(shù)15YT100Dmm ，此為粗齒銑刀。8Z 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度： p a2 p amm 每齒進給量：根據(jù)參考文獻3表 2.4-75，取銑削速度：參照 f a0.12/ f amm ZV 參考文獻7表 3034，取。1.33/Vm s 機床主軸轉速： 式（2.1）n 1000V n d 式中 V銑削速度； d刀具直徑。 由式 2.1 機床主軸轉速：n 10001000 1.33 60 254 /min 3.14 100 V nr d 按照參考文獻3表 3.1-74 300 /minnr 實際銑削速度 ：v 3.14 100 300 1.57/ 10001000 60 dn vm s 進給量： f V0.12 8 300/604.8/ ff Va Znmm s 12 工作臺每分進給量： m f4.8/288/min mf fVmm smm ：根據(jù)參考文獻7表 2.4-81, a40amm （2）精銑下平面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床： X52K 立式銑床。 參考文獻7表 3031 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù) 12，此為15YT100Dmm 細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 銑削深度： p a1 p amm 每齒進給量：根據(jù)參考文獻7表 3031，取 f a0.08/ f amm Z 銑削速度：參照參考文獻7表 3031，取V0.32/Vm s 機床主軸轉速，由式（2.1）有：n 10001000 0.32 60 61 /min 3.14 100 V nr d 按照參考文獻7表 3.1-31 75 /minnr 實際銑削速度 ：v 3.14 100 75 0.4/ 10001000 60 dn vm s 進給量，由式（1.3）有： f V0.15 12 75/602.25/ ff Va Znmm s 工作臺每分進給量： m f2.25/135/min mf fVmm smm 粗銑的切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知， l315lmm 刀具切入長度： 1 l 22 1 0.5()(1 3)lDDa 22 0.5(10010040 )(1 3)7mm 刀具切出長度：取 2 lmml2 2 走刀次數(shù)為 1 機動時間： 1j t 12 1 31572 1.13min 288 j m lll t f 根據(jù)參考文獻5表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 1 1.04 f t 精銑的切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 l315lmm 刀具切入長度：精銑時 1 l 1 100lDmm 13 刀具切出長度：取 2 lmml2 2 走刀次數(shù)為 1 機動時間： 2j t 12 2 315 1002 1.09min 135 j m lll t f 根據(jù)參考文獻5表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 2 1.04 f t 銑下平面的總工時為：t=+=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min 1j t 2j t 1f t 2f t 工序 2：加工其它平面，各切削用量與加工上平面相近，因此省略不算，參 照工序 1 執(zhí)行。 工序 3：粗精銑左右端的側面： （1）粗銑左右端的側面 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 3034 刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀） ，材料：， ，齒數(shù)15YT100Dmm ，此為粗齒銑刀。8Z 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度： p a2 p amm 每齒進給量：根據(jù)參考文獻3表 2.4-75，取銑削速度：參照 f a0.12/ f amm ZV 參考文獻7表 3034，取。1.33/Vm s 由式 2.1 得機床主軸轉速：n 10001000 1.33 60 254 /min 3.14 100 V nr d 按照參考文獻3表 3.1-74 300 /minnr 實際銑削速度 ：v 3.14 100 300 1.57/ 10001000 60 dn vm s 進給量： f V0.12 8 300/604.8/ ff Va Znmm s 工作臺每分進給量： m f4.8/288/min mf fVmm smm ：根據(jù)參考文獻7表 2.4-81, a60amm 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知， l60lmm 刀具切入長度： 1 l 式（2.2） 22 1 0.5()(1 3)lDDa 14 22 0.5(10010060 )(1 3)1113mm 刀具切出長度：取 2 lmml2 2 走刀次數(shù)為 1 （2）精銑左右端側平面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床： X52K 立式銑床。 由參考文獻7表 3031 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù) 12，此為15YT100Dmm 細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 銑削深度： p a1.0 p amm 每齒進給量：根據(jù)參考文獻7表 3031，取 f a0.08/ f amm Z 銑削速度：參照參考文獻7表 3031，取V0.32/Vm s 機床主軸轉速，由式（2.1）有：n 10001000 0.32 60 61 /min 3.14 100 V nr d 按照參考文獻3表 3.1-31 75 /minnr 實際銑削速度 ：v 3.14 100 75 0.4/ 10001000 60 dn vm s 進給量，由式（2.3）有： f V0.15 12 75/602.25/ ff Va Znmm s 工作臺每分進給量： m f2.25/135/min mf fVmm smm 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 l210lmm 刀具切入長度：精銑時 1 l 1 100lDmm 刀具切出長度：取 2 lmml2 2 走刀次數(shù)為 1 根據(jù)參考文獻9： =249/(37.53)=2.21min。 1 t 根據(jù)參考文獻5表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 1 0.41 f t 精銑寬度為 20mm 的下平臺 根據(jù)參考文獻9切削工時：=249/(37.53)=2.21min 2 t 根據(jù)參考文獻5表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 2 0.41 f t 粗精銑寬度為 30mm 的下平臺的總工時： t= +=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min 1 t 2 t 1f t 2f t 15 工序：粗鏜 62H12 的孔 機床：臥式鏜床618T 刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：5YT 切削深度：，毛坯孔徑。 p a2.0 p amm 0 57dmm 進給量：根據(jù)參考文獻表 2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為fmm200 =2.0mm。因此確定進給量。 F a0.2/fmm r 切削速度：參照參考文獻3表 2.4-9 取V2.4/144/minVm sm 機床主軸轉速：n ， 10001000 144 804.56 / min 3.14 57 V nr d 按照參考文獻3表 3.1-41 取1000 /minnr 實際切削速度 ：v 3.14 57 1000 2.98/ 10001000 60 dn vm s 工作臺每分鐘進給量： m f0.2 1000200/min m ffnmm 被切削層長度 ：l35lmm 刀具切入長度： 1 l 1 2.5 (2 3)26.33 30 p r a lmm tgktg 刀具切出長度： 取 2 lmml53 2 mml4 2 行程次數(shù) ：i1i 機動時間： 1j t 12 1 356.334 0.227min 200 j m lll t f 查參考文獻1，表 2.5-37 工步輔助時間為：2.61min 精鏜下端孔 62H12 機床：臥式鏜床618T 刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：5YT 切削深度： p a0.5 p amm 進給量：根據(jù)參考文獻3表 2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為fmm200 =。因此確定進給量 F a0.5mm0.15/fmm r 切削速度：參照參考文獻3表 2.4-9，取V3.18/190.8/minVm sm 機床主軸轉速：n ，取 0 10001000 190.8 1029 / min 3.14 61 V nr d 1000 /minnr 16 實際切削速度 ，： v 3.14 61 1000 3.09/ 10001000 62 dn vm s 工作臺每分鐘進給量： m f0.15 1000150/min m ffnmm 被切削層長度 ：l35lmm 刀具切入長度： 1 l 1 0.5 (2 3)22.87 30 p r a lmm tgktg 刀具切出長度： 取 2 lmml53 2 mml4 2 行程次數(shù) ：i1i 機動時間： 1j t 12 1 352.874 0.279min 150 j m lll t f 所以該工序總機動工時0.2270.2790.506min j t 查參考文獻1，表 2.5-37 工步輔助時間為：1.86min 工序 5：粗鏜 80H12 的孔 機床：臥式鏜床618T 刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：5YT 切削深度：，毛坯孔徑。 p a2.0 p amm 0 75dmm 進給量：根據(jù)參考文獻表 2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為fmm200 =2.0mm。因此確定進給量。 F a0.2/fmm r 切削速度：參照參考文獻3表 2.4-9 取V1.92/115/ minVm sm 機床主軸轉速：n ， 10001000 115 488.32 / min 3.14 75 V nr d 按照參考文獻3表 3.1-41 取600 / minnr 實際切削速度 ：v 3.14 75 600 1.79/ 10001000 79 dn vm s 工作臺每分鐘進給量： m f0.2 600120/ min m ffnmm 被切削層長度 ：l65lmm 刀具切入長度： 1 l 1 2.0 (2 3)25.45 30 p r a lmm tgktg 刀具切出長度： 取 2 lmml53 2 mml4 2 行程次數(shù) ：i1i 機動時間： 1j t 12 1 655.454 0.496min 150 j m lll t f 17 查參考文獻1，表 2.5-37 工步輔助時間為：2.61min 精鏜下端孔到 80H12 機床：臥式鏜床618T 刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：5YT 切削深度： p a0.5 p amm 進給量：根據(jù)參考文獻3表 2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為fmm200 =。因此確定進給量 F a0.5mm0.15/fmm r 切削速度：參照參考文獻3表 2.4-9，取V2.86/171.72/ minVm sm 機床主軸轉速：n ，取 0 10001000 171.72 770.2 / min 3.14 71 V nr d 800 / minnr 實際切削速度 ，： v 3.14 61 800 3.09/ 10001000 72 dn vm s 工作臺每分鐘進給量： m f0.15 800120/ min m ffnmm 被切削層長度 ：l65lmm 刀具切入長度： 1 l 1 0.5 (2 3)22.87 30 p r a lmm tgktg 刀具切出長度： 取 2 lmml53 2 mml4 2 行程次數(shù) ：i1i 機動時間： 1j t 12 1 652.874 0.599min 120 j m lll t f 所以該工序總機動工時0.4960.5991.094min j t 查參考文獻1，表 2.5-37 工步輔助時間為：1.56min 工序 6：鉆下平在 2-18 工件材料為 HT200 鐵，孔的直徑為 18mm。加工機床為 Z535 立式鉆床，加工工序 為選用 18 的麻花鉆頭。 進給量：根據(jù)參考文獻5表 2.4-39，取frmmf/25. 0 切削速度：參照參考文獻5表 2.4-41，取VsmV/43. 0 由式（2.1）機床主軸轉速：n ，取 0 10001000 0.43 60 456 / min 3.14 18 V nr d 900 /minnr 18 實際切削速度： V 0 3.14 18 900 0.85/ 10001000 60 d n Vm s 被切削層長度 ：l45lmm 刀具切入長度： 1 l 1 5 (1 2)12023.5 22 r D lctgkctgmm 刀具切出長度： 2 l0 2 l 走刀次數(shù)為 1 被切削層長度 ：l45lmm 刀具切入長度： 1 l 1 4.5lmm 刀具切出長度： 2 l0 2 l 走刀次數(shù)為 1 機動時間： j t 12 453.5 0.118min 0.25 800 j lll t fn 根據(jù)參考文獻5表 2.5-41 可查得鉆削的輔助時間 1 1.77 f t 工序：加工 610 底孔 工件材料為 HT200 鐵，孔的直徑為 10mm。加工機床為 Z535 立式鉆床，加工工序 為選用 10 的麻花鉆頭。 進給量：根據(jù)參考文獻5表 2.4-39，取frmmf/25. 0 切削速度：參照參考文獻5表 2.4-41，取VsmV/43. 0 由式（2.1）機床主軸轉速：n ，取 0 10001000 0.43 60 821 / min 3.14 10 V nr d 900 /minnr 實際切削速度： V 0 3.14 10 900 0.47/ 10001000 60 d n Vm s 被切削層長度 ：l20lmm 刀具切入長度： 1 l 1 7 (1 2)12024.1 22 r D lctgkctgmm 刀具切出長度： 2 l0 2 l 走刀次數(shù)為 1 根據(jù)參考文獻5表 2.5-41 可查得鉆削的輔助時間 1 1.77 f t 工序：鉆 40 孔 工件材料為 HT200 鐵，孔的直徑為 40mm，表面粗糙度。加工機3.2 a Rm 19 床為 Z535 立式鉆床，加工工序為锪鉆，加工刀具為：鉆孔40mm 小直徑鉆。 1）確定切削用量 確定進給量 根據(jù)參考文獻7表 28-10 可查出，f0.25 0.31/fmm r 表 由于孔深度比，故 0 /8/130.6l d 1.0 lf k 。查 Z535 立式鉆床說明書，取(0.25 0.31) 1.00.25 0.31/fmm r 表 。0.23/fmm r 根據(jù)參考文獻7表 28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進 1.75/fmm r 給機構允許的軸向力（由機床說明書查出） ，根據(jù)參考文獻7表 max 15690FN 28-9，允許的進給量。 “ 1.8/fmm r 由于所選進給量遠小于及，故所選可用。f f “ ff 確定切削速度 、軸向力 F、轉矩 T 及切削功率 根據(jù)表 28-15，由插v m P 入法得： ，17/minvm 表 4732FN 表 ，51.69TN M 表 1.25 m PkW 表 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。 由參考文獻7表 28-3，故0.88 Mv k0.75 lv k 17/min 0.88 0.7511.22(/min)vmm 表 0 10001000 11.22/ min 189 / min 40 vmm nr dmm 表 查 Z535 機床說明書，取。實際切削速度為195 /minnr 0 30195 / min 18.37/ min 10001000 d nmmr vm 由參考文獻7表 28-5，故1.0 MFMT kk 47321.04732()FNN 51.691.051.69TN mN m 校驗機床功率 切削功率為 m P /) mMMm PPn n k 表 （ 1.25(195/298) 1.00.82kWkW 機床有效功率 4.50.813.65 EEm PPkWkWP 故選擇的鉆削用量可用。即 ， 0 40dmm0.23/fmm r195 /minnr7.35/minvm 相應地 20 ， 4732FN51.69TN m0.82 m PkW 工序 9：校驗 （5）鉆 20 孔 加工條件： 工件材料：HT200，金屬模鑄造， 機床：Z535 立式鉆床 刀具：高速鋼鉆頭 20，被切削層長度 ：l20lmm 刀具切入長度： 1 l 1 7 (1 2)12024.1 22 r D lctgkctgmm 刀具切出長度： 2 l0 2 l 走刀次數(shù)為 1 機動時間： j t 12 12.54.1 0.07min 0.25 900 j lll t fn 根據(jù)參考文獻5表 2.5-41 可查得鉆削的輔助時間 1 1.77 f t 锪鉆 20 階梯的工時 锪鉆孔進給量，機床主軸轉速，0.23/fmm r195 /minnr 被切削層長度 ：l12lmm 刀具切入長度： 1 l 1 20 (1 2)120210.2 22 r D lctgkctgmm 刀具切出長度： 2 l0 2 l 走刀次數(shù)為 1 機動時間： j t 12 3 10.2 0.27min 0.25 195 j lll t fn 由參考文獻5表 2.5-41 可查得鉆削的輔助時間 1 1.77 f t t=+ j t f t t=0.27+1.77=2.04min 該工序的總工時為： 2.04+0.07+0.05+1.77+1.77=5.7min 所以該方案滿足生產(chǎn)要求。 2.3 小結 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)。 21 3 3 專用夾具設計專用夾具設計 鏜床夾具又稱鏜模它主要用于加工相體，支架等工件上的單孔或孔系。鏜模 不僅廣泛用于一般鏜床和鏜孔組合機床上也可以用在一般車床、銑床和搖臂鉆床 上，加工有較高精度要求的孔或孔系。鏜床夾具，除具有定位元件、加緊機構和 夾具體等基本部分外，還有引導刀具的鏜套。而且還像鉆套布置在鉆模板上一樣， 鏜套也按照被加工孔或孔系的坐標位置，布置在一個或幾個專用的鏜孔的位置精 度和孔的幾何形狀精度。因此，鏜套、鏜模支架和鏜桿是鏜床夾具的特有元件。 夾具的結構類型夾具的結構類型 鏜床夾具按其結構特點，使用機床和鏜套位置的不同，有以下分類方法。 （一） 按使用機床類別分，可分為萬能鏜床夾具、多軸組合機床鏜床夾具、精 密鏜床夾具，以及一般通用機床鏜床夾具。 （二） 按夾具的結構特點分，可分為臥式鏜床夾具和立式鏜床夾具等。 （三） 按鏜套的位置分布，可分為單支承前引導的鏜床夾具，即鏜套為于被加 工孔的前方；單支承后引導的鏜床夾具。 本夾具屬于單支承后引導的鏜床夾具，本就加以說明介紹。 單支承后引導的鏜床夾具，既鏜套位于被加工孔的后方，介于工件與機床主 軸之間，主要用于加工 DD 的方式，則在加工這種較長的孔時，刀具的懸伸長 度 h 必然很大，起碼應大于 L.由于刀具懸伸長度大，所以刀具易引偏，嚴重時會 使鏜桿與鏜套蹩住，否則須增加鏜套長度，以保證足夠的導引剛度。但這樣將導 致整個鏜套部分的結構龐大。 上述兩種的單支承引導的鏜桿與機床主軸作剛性聯(lián)接，這樣，要使鏜套中心對準 機床主軸中心，不容易做到很準確，而且還需要技術水平較高的工人能勝 夾緊力大小的確定原則夾緊力大小的確定原則 夾緊力大小對于確定夾緊裝置的結構尺寸，保證夾緊可靠性等有很大影響。 夾緊力過大易引起工件變形，影響加工精度。夾緊力過小則工件夾不緊，在加工 過程中容易發(fā)生工件位移，從而破壞工件定位，也影響加工精度，甚至造成安全 事故。由此可見夾緊力大小必須適當。 計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)，然后根據(jù)工件受切削 力、夾緊力（大工件還應考慮重力，運動的工件還需考慮慣性）后處于靜力平衡 條件，求出理論夾緊力，為了安全起見再乘以安全系數(shù) K。 kWW 式中 W計算出的理論夾緊力； W實際夾緊力； K安全系數(shù)，通常 k=1.53.當用于粗加工時，k=2.53,用于精加工時 k=1.52. 這里應注意三個問題： （一）切削力在加工過程中往往方向、大小在變化，在計算機中應按最不利的加 工條件下求得的切削力或切削合力計算。如圖 2-1 所示切削方向進行靜力平衡， 求出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)即為實際夾緊力，圖中 W 為夾緊力， N1、N1為鏜孔各方向鏜削力，可按切削原理中求切削力。而 N1 切削力將使 夾緊力變大，在列靜平衡方程式時，我們應按不利的加工條件下，即 N1 時求夾 緊力。既KNKNW5 . 11 23 圖2-1 （二）在分析受力時，往往可以列出不同的工件靜平衡方程式。這時應選產(chǎn)生夾 緊力最大的一個方程，然后求出所需的夾緊力。如圖所示垂直方向平衡式為 W=1.5KN;水平方向可以列出：,f 為工件與定位件間的摩擦系數(shù)，一fKNW/5 . 1 般 0.15,即 W=10KN；對 o 點取矩可得下式 KN l llllllKN W 2 . 3 2 5 . 05 . 02 2222 比較上面三種情況，選最大值，既 W=10KN。 （三）上述僅是粗略計算的應用注意點，可作大致參考。由于實際加工中切削力 是一個變值，受工件材料性質的不均勻、加工余量的變動、刀具的鈍化等因素影 響，計算切削力大小的公式也與實際不可能完全一致，故夾緊力不可能通過這種 計算而得到結果。生產(chǎn)中也有根據(jù)一定生產(chǎn)實際經(jīng)驗而用類比法估算夾緊力的， 如果是一些關鍵性的重要夾具，則往往還需要通過實驗的方法來確定所需夾緊力。 本夾具主要用來鏜左端平面夾具， ，這個工藝孔有尺寸精度要求，表面粗糙 度要求，表面粗糙度為，與頂面垂直。并用于以后各面各孔加工中的1.6 a Rm 定位。其加工質量直接影響以后各工序的加工精度。本到工序為杠桿加工的第一 道工序，加工到本道工序時只完成了傳動箱體上表面的粗、精銑。因此再本道工 序加工時主要應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。 24 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與頂面垂直。為了保 證所鉆的孔與頂面垂直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，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑箱體的下表面工序的定位基準，以及設計 基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應選擇選用下平作為定位基準， 為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標準硬質合金鏜刀刀具對工藝孔進行粗 鏜削加工；然后采用硬質合金鏜刀對其進行精加工，準備采用手動夾緊方式夾緊。 3.1.2 切削力的計算與夾緊力分析 由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 6 . 08 . 0 26HBDfF 鏜削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10HBfDT 式中： 62Dmm232187255 3 1 255 3 1 minmaxmax HBHBHBHB 1 15 . 0 rmmf 0.80.6 26 25 0.152323755.2FN 1.90.80.6 10 250.1523226174TN mm 本道工序加工工藝孔時，工件的下平面與臺價臺靠緊。采用帶光面壓塊的壓 緊螺釘夾緊機構夾緊，該機構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： 式（3.1） 0 12 () Z QL W rtgr tg 式中： 單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N） ； 0 W 原始作用力（N） ；Q 作用力臂（mm） ；L 螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm） ； r 螺桿端部與工件間的摩擦角（） ； 1 螺紋中徑之半（mm） ； Z r 螺紋升角（） ； 螺旋副的當量摩擦角（） 。 2 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： 25 0 35 50 1895 4 (3109 50 ) WN 3.1.3 夾緊元件及動力裝置確定 由于傳動箱體的生產(chǎn)量很大，采用手動夾緊的夾具結構簡單，在生產(chǎn)中的應 用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊， 夾緊可靠，機構可以不必自鎖。 本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產(chǎn)生的 力通過光面壓塊將工件壓緊。 3.1.4 鏜套、襯套、鏜模板及夾具體設計 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（其結構 如下圖所示）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 主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構見夾具裝配圖 如上圖所示： 3.1.5 夾具精度分析 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系。因此在夾 具設計中，當結構方案確定后，應對所設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，又采用頂面為主 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 w d 孔尺寸 mm 及表面粗糙度。本道工序最后采用精鏜加工，選用 0.02 0.01 62 1.6 a Rm 標準硬質合金鏜刀，直徑為 mm，并采用鏜套，鏜刀導套孔徑為該工藝 0.02 0.01 62 孔的位置度應用的是最大實體要求。 工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步粗鏜精滿足。1.6 a Rm 影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示）： （1）鏜模板上裝襯套孔的尺寸公差：mm005 . 0 1 （2）兩襯套的同軸度公差：mm005 . 0 2 （3）襯套與鉆套配合的最大間隙： 3 25.03425.0120.022mm （4）鉆套的同軸度公差：mm005 . 0 4 （5）鏜套與鏜刀配合的最大間隙： 5 25.03925.0080.031mm 222222 12345 22 0.0390.0780.1 w dmmmm 所以能滿足加工要求。 26 3.1.6 夾具設計及操作的簡要說明 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，將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開，取出工件。 3.4 小結 對專用夾具的設計，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。 本夾具設計可以反應夾具設計時應注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結 構的剛度和強度、結構工藝性等問題。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計 4 總結 27 結結束束語語 通過近兩個月的畢業(yè)設計，使我們充分的掌握了一般的設計方法和步驟，不 僅是對所學知識的一個鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時也提高了自己運 用理論知識解決實際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設計的整個過程。 在整個設計過程中，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)上搜索一些相關的資料和相關產(chǎn)品信 息。這一次設計是大學四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設計，也是最難的一次。在 設計的時候不停的計算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血 和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有 xxx 老師的指導和幫助，才能 夠在設計中少走了一些彎路，順利的完成了設計。 本設計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如 下： （1）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有 一定的浪費。 （2）與夾具相關的刀具和量具的了解還不太清楚。 （3）系統(tǒng)的設計不太完善，在與計算機配合進行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上 還有一些不足。 （4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。 四川職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 參考文獻參考文獻 1 劉德榮，組合夾具結構簡圖的初步探討，組合夾具，1982. (1) 2 孫已德，機床夾具圖冊M，北京：機械工業(yè)出版社，1984：20-23。 3 貴州工學院機械制造工藝教研室，機床夾具結構圖冊M，貴陽：貴州任命出版社， 1983：42-50。 4 劉友才，機床夾具設計 ，北京：機械工業(yè)出版社，1992 。 5 孟少龍，機械加工工藝手冊第 1 卷M，北京：機械工業(yè)出版社，1991。 6 金屬機械加工工藝人員手冊修訂組，金屬機械加工工