中北大學機械制造技術基礎課程設計說明書

中北大學課 程 設 計 說 明 書學生姓名： 學 號： 學 院： 機械工程與自動化學院 專 業(yè)： 工業(yè)工程 題 目： 指導教師： 溫海駿 職稱: 講師 2013年 06 月 03 日 中北大學課程設計任務書 20122013 學年第 二 學期學 院： 機械工程與自動化學院 專 業(yè)： 工業(yè)工程 學 生 姓 名： 學 號： 課程設計題目：起 迄 日 期： 06 月03 日06月09 日 課程設計地點： 中北大學 指 導 教 師： 溫海駿 系 主 任： 李瑞琴 目 錄序言2一、計算生產綱領，確定生產類型2二、零件分析31、零件的作用32、零件的工藝分析3三、確定毛坯的制造方法，初步確定毛坯形狀4四、工藝規(guī)程設計41.定位基準的選擇42.零件表面加工方法的選擇53.制定工藝路線54.確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸85.確定切削用量與基本用時13五、夾具設計271、問題的提出272、夾具設計的有關計算283、夾具結構設計及操作簡要說明23六、小結31七、致謝32八、參考文獻32序 言這次的機械制造技術課程設計是我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各門課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，是對我們所學過的知識的一次初步的整體性檢驗，讓我們對所學的專業(yè)課得以復習、鞏固及應用，在理論與實踐上實現(xiàn)有機的結合，因此，它在我們四年的大學生活學習中占有重要的地位。本次設計題目為設計CA6140車床撥叉零件的機械加工工藝規(guī)程及相關工序的專用夾具，即主要內容為零件的加工工藝規(guī)程和專用夾具的設計。機床夾具設計是工藝準備工作的重要內容之一，夾具設計的質量，對生產效率、加工成本以及生產安全等都有直接的影響。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析、解決問題的能力，為今后參加企業(yè)工作、社會建設打下一個良好的基礎。由于能力所限以及經驗上的欠缺，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予批評指正。1、 計算生產綱領，確定生產類型該零件是CA6140車床上的撥叉，該零件的年產量為4000件。設其備品率為4%，機械加工廢品率為1%，則該零件的年生產綱領為：N=Qn(1+)=40001(1+4%+1%)= 4200(件/年)CA6140車床上的撥叉年產量為4200件，根據(jù)生產類型與生產綱領之間的關系可知該產品為中批量生產。二、零件分析1、零件的作用我們小組選定的零件是CA6140撥叉（圖3，編號為0403）。撥叉是一種輔助零件，通過撥叉控制滑套與旋轉齒輪的接合?；咨厦嬗型箟K，滑套的凸塊插入齒輪的凹位，把滑套與齒輪固連在一起，使齒輪帶動滑套，滑套帶動輸出軸，將動力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動撥叉可以控制滑套與不同齒輪的結合與分離，達到換檔的目的。分析這種動力聯(lián)接方式可知，換檔時要減速，這樣可以減少滑套與齒輪之間的沖擊，延長零件的使用壽命。寬度為18mm的槽要求精度較高，假如精度不夠，會使滑移齒輪與槽的配合過大或過小，會造成較大齒輪沖擊，降低使用壽命。2、零件的工藝分析 此零件共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求：（1）以25mm軸線為中心的加工表面這一組加工表面包括：端面15倒角，22mm的花鍵底孔，25mm的花鍵孔，鍵槽上表面，寬18H11mm槽底平面。（2）以左端面為基準加工的表面這一組加工表面包括：2M8螺紋孔，5mm的錐孔，以及寬18H11mm槽的兩側面。它們的位置要求是：上端面與25mm的中心線的平行度公差為0.10mm，寬18mm槽的倆側面與25mm的中心線的垂直度公差為0.08mm。三、確定毛坯的制造方法，初步確定毛坯形狀零件材料為HT200，即灰鑄鐵，考慮到零件需加工表面少，精度要求不高，有強肋，且工作條件較好既無交變載荷，又屬于間歇工作，故選用金屬型鑄件，以滿足不加工表面的粗糙度及生產綱領要求。零件形狀簡單，因此毛坯形狀需與零件的形狀盡量接近，又因內孔很小，不可鑄出。四、工藝規(guī)程設計（一）定位基準的選擇定位基準選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產無法正常進行。（1）粗基準的選擇 粗基準選擇的表面應盡可能平整光潔、無飛邊、無毛刺、無缺陷；按照保證不加工表面與加工表面互為基準原則，選取相對精度較高的不加工表面作為粗基準。以零件主視圖的最頂面（三點定位），限制了X、Y方向的旋轉和Z向的移動；C面（二點定位）限制了X向的移動和Z向的旋轉；E面（一點定位）限制了Y向的移動（在左視圖中，孔的右向為Y正向，螺紋孔往上為Z正向，紙面向里為X的正向），這樣就可以達到了完全定位了。（2）精基準的選擇主要應考慮基準重合問題，當設計基準與工序基準不重合時，應進行尺寸換算。上表面對25mm花鍵孔軸線有平行度要求，槽18H11mm的兩個側面對25mm花鍵孔軸線有垂直度要求，所以應以25mm花鍵孔的軸線和左端面D面作為精基準。（二）零件表面加工方法的選擇本零件的加工面為D面、花鍵底孔、花鍵、槽、A面、內螺紋、15倒角等。零件材料為HT200，硬度為HBS170240。參考機械制造工藝設計簡明手冊表1.4-6，1.4-7，1.4-8，1.4-14，1.4-17等，其加工方法選擇如下：（1） 加工D面 公差等級為IT13，表面粗糙度為Ra=6.3m。采用粗車半精車的加工方法（表1.4-6）（2） 加工22mm的花鍵底孔公差等級為IT11，表面粗糙度為Ra=6.3m。毛坯為實心，未沖出孔?？刹捎勉@擴孔的加工方法（表1.4-7）。（3） 加工寬18H11mm的槽公差等級為IT11，兩側面粗糙度Ra=3.2m，底面粗糙度Ra=6.3m。宜采用粗銑半精銑的加工方法（表1.4-8）。（4） 加工上表面未注尺寸公差，取經濟公差等級為IT11，表面粗糙度為Ra=3.2m。采用粗銑半精銑的加工方法（表1.4-8）。（5） 加工25mm花鍵要求以花鍵底孔為外徑定心，表面粗糙度Ra=3.2m，經濟公差度為IT9。采用拉削加工（表1.4-17）。（6） 加工15的倒角D端面倒角采用車削方法來加工，E端面用锪鉆的辦法來加工。（7） 加工M8的螺紋孔、5mm錐孔精度等級為中等，表面粗糙度為Ra=6.3m，采用鉆底孔攻螺孔的加工方法（表1.4-7）。錐孔為配做，先鉆最小孔徑5mm后待使用時再進行加工。（三）制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質量等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為中批量生產的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。經過全體組員討論商議，總共提出了四種不同加工工藝路線方案：（1）工藝路線方案一:工序：粗銑半精銑D端面、鉆擴22mm的花鍵底孔、 車D端面花鍵底孔15倒角；工序：粗銑半精銑18H11mm的槽；工序：粗銑半精銑A表面；工序：鉆螺紋孔26.8mm、攻螺紋2M8；工序：锪鉆E面花鍵底孔15的倒角；工序：拉花鍵孔；工序：去毛刺終檢。（2）工藝路線方案二：工序：粗車半精車D端面、鉆擴22mm的花鍵底孔、車D端面花鍵底孔15倒角；工序：粗銑半精銑A表面；工序：鉆螺紋孔26.8mm、攻螺紋2M8；工序：粗銑半精銑18H11mm的槽；工序：锪鉆E面花鍵底孔15倒角；工序：拉花鍵孔；工序：去毛刺終檢。（3）工藝路線方案三：工序：粗銑半精銑A表面；工序：粗車半精車D端面、鉆擴22mm的花鍵底孔、 車D端面花鍵底孔15倒角；工序：鉆螺紋孔26.8mm、攻螺紋2M8；工序：粗銑半精銑18H11mm的槽；工序：锪鉆E面花鍵底孔15倒角；工序：拉花鍵孔；工序：去毛刺終檢。（4）工藝路線方案四：工序：粗車半精車D端面、鉆擴22mm的花鍵底孔、 車D端面花鍵底孔15倒角；工序：锪鉆E面花鍵底孔15倒角工序：拉花鍵孔；工序：粗銑半精銑A表面；工序：鉆螺紋孔26.8mm、攻螺紋2M8；工序：粗銑半精銑18H11mm的槽；工序：去毛刺終檢。各加工工藝路線方案的比較：A、工藝路線方案的思路：1、各主要尺寸都以左端面D面及25mm花鍵孔軸線為基準，加工時應以此為精基準。由于使用的毛坯為金屬型鑄件，其尺寸滿足一定的工藝要求。故粗基準可直接選取，因而第一道加工工序就是精基準的確定。2、為了方便在同一車床上換刀，減少加工時間，提高加工效率，故將D端面22花鍵底孔倒角的加工安排在鉆擴22mm花鍵底孔之后。3、先銑上表面，再鉆攻螺紋孔，可保證螺紋孔對上端面的垂直度，并且可以減小在加工上表面時內應力對螺紋孔精度的影響，同時加工螺紋孔的工時變短。4、拉花鍵孔之前，應先加工好D面和E面的底孔15倒角。B、工藝方案的比較： 上述四種工藝方案的特點在于：方案一：先加工D端面，鉆擴花鍵底孔，車D端面花鍵底孔15倒角，并以D端面、22mm花鍵底孔軸線作為精基準進行后續(xù)的加工。但根據(jù)前述定位基準選擇的要求，22mm花鍵底孔軸線并不能作為精基準，而是以25花鍵孔軸線作為精基準。而且方案一對D端面加工的方法是銑削，在第二道工序是對花鍵底孔加工，是在車床上進行，第一步工序選擇銑削加工的方法不便于第二道工序的換刀。還有，方案一先加工18H11槽，考慮到后續(xù)加工精基準的選擇以及槽兩邊的受力可能會變形（因為槽兩邊壁厚較薄）的問題，因此方案一不可取。方案二：先加工D端面和A端面，后續(xù)工序則以D面和A面為精基準進行加工，在最重要的精基準25mm花鍵孔軸線還沒有加工出來的情況下，先加工A面并以其為基準不能保證25mm花鍵孔軸線與槽兩側面的垂直度誤差。方案三選用A端面作為精基準先后加工D端面以及螺紋和錐孔，顯然第一道工序的定位基準選擇已經出現(xiàn)錯誤，所以很難保證后序工序的精度要求。方案四選擇了在加工完D端面、鉆好花鍵底孔后直接拉花鍵孔，并以其軸線為精基準進行后序加工，這顯然是符合設計要求的，因為其表面精度最高，且和A面、18H11mm槽兩側面均有位置精度要求。且槽在最后加工，保證了槽兩側面不會因為夾具以及加工過程中的受力情況而產生變形等情況，保證了精度要求。綜上所述，選擇方案四更為合理。具體的工藝加工過程如下：工序：粗車半精車左端面D面。以兩短V型塊卡住與肋板端接觸的半圓（限制X、Z方向的旋轉與平移）和E端面一點（支撐塊：限制Y方向的平移）為粗基準。工序：鉆擴22mm花鍵底孔，加工D面花鍵底孔倒角。以兩短V型塊卡住與肋板端接觸的半圓（限制X、Z方向的旋轉與平移）和E端面一點（支撐塊：限制Y方向的平移）為粗基準。工序：锪鉆E面花鍵底孔倒角。以D面三點（支撐板：限制X、Z的旋轉，Y的平移）和D端面花鍵底孔（短銷：限制X、Z的平移）為基準。工序：拉花鍵孔。以花鍵底孔（拉刀：限制限制X、Z的旋轉與平移）、D端面一點（支撐塊：限制Y平移）及A端面一點（支撐塊：限制Y旋轉）為基準。工序：粗銑半精銑A表面。 以花鍵孔（花鍵軸：限制X、Z的旋轉與平移）和D端面一點（支撐塊：限制Y的平移）為精基準及C端面一點（支撐塊：限制Y旋轉）為粗基準。 工序：鉆螺紋孔、攻螺紋。以花鍵孔（花鍵軸：限制X、Z的旋轉與平移）和D端面一點（支撐塊：限制Y的平移）及A端面一點（支撐塊：限制Y旋轉）為精基準。工序：粗銑半精銑18H11mm的槽。以花鍵孔（花鍵軸：限制X、Z的旋轉與平移）和A端面一點（支撐塊：限制Y旋轉）為精基準。工序：去毛刺終檢。（四）確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸1、灰鑄鐵鑄造的機械加工余量根據(jù)國家標準來確定。確定時，根據(jù)零件重量來初步估算零件毛坯的重量（約1.2-1.8kg）。2、確定工序余量、工序尺寸及公差 確定工序尺寸的一般方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸為零件圖的標注。當無基準轉換時，同一表面多次加工工序尺寸只與工序加工余量有關。當尺寸鏈不重合時，工序尺寸按工藝尺寸鏈解算。本零件的工藝路線已確定。各加工表面的加工余量除粗加工余量之外，其余工序加工余量可根據(jù)工藝手冊中有關數(shù)據(jù)表確定，粗加工的余量由加工總余量減去后續(xù)各工序加工余量總和。本零件各表面的工序的經濟精度、表面粗糙度除了最后工序按零件要求確定外，其余按工藝手冊中有關數(shù)據(jù)表來確定。公差等級確定后得出公差值，按入體原則標注上下偏差。具體數(shù)據(jù)來源如下：D端面：毛坯：金屬型鑄造；由工藝手冊表2.2-5取尺寸公差等級CT=9，加工余量等級MA為F；由工藝手冊表2.2-4得加工余量Z=2.5mm；由工藝手冊表2.2-1得公差為2.2mm；這里采用上下偏差對稱分布的方法，取毛坯的基本尺寸及其公差為82.5+0.11 -0.11mm。半精車：由工藝手冊表2.3-2取加工余量Z=1mm；由工藝手冊表1.4-8取經濟精度IT=9；再由工藝手冊表1.4-24得公差為0.87mm；按入體原則，工序尺寸及其公差為：mm。粗車：由Z=得粗車加工余量Z=1.7mm；由工藝手冊表1.4-8取IT=13，Ra=6.3m；由工藝手冊表1.4-24得公差為0.54mm；按入體原則，工序基本尺寸及其公差為：81 mm。22mm的花鍵底孔：毛坯：實體；鉆孔： 參照工藝手冊表2.3-8，取2Z=20mm；由工藝手冊表1.4-7得Ra=12.5m，取IT=13；根據(jù)工藝手冊表1.4-24得公差為0.33mm；按入體原則，得工序尺寸及其公差為：20mm。擴孔：由Z=得擴孔2Z=22-20=2mm；由工藝手冊表1.4-7取IT=11；由工藝手冊表1.4-24得公差為0.13mm；選用基軸制配合，取工序尺寸及其公差為：22mm。25mm花鍵孔：（在22mm花鍵底孔的基礎上加工）得2Z=25-22=3mm；由工藝手冊表1.4-7取IT=9；由工藝手冊表1.4-24得公差為0.052mm；由基軸制配合，得工序尺寸及其公差為：25mm。上平面：毛坯：金屬型鑄造；由工藝手冊表2.2-5取CT=9，MA為F；由工藝手冊表2.2-4得Z=2.5mm，基本尺寸為74.5mm。但需加工面的高度為75mm，可取Z=3mm；由工藝手冊表2.2-1得公差為2.2mm；取毛坯的基本尺寸及其公差為75+1.1 -1.1mm。半精銑：由工藝手冊表2.3-21取Z=1mm；由工藝手冊表1.4-8取IT=11；由工藝手冊表1.4-24得公差為0.19mm；按入體原則，工序尺寸及其公差為：mm。粗銑：由Z=得粗銑Z=2mm；由工藝手冊表1.4-8取IT=13，Ra=6.3m；由工藝手冊表1.4-24得公差為0.46mm；按入體原則，得工序尺寸及其公差為：mm。2M8的螺紋孔：鉆底孔：由工藝手冊表2.3-20，取麻花鉆直徑d=6.8mm，即2Z=6.8mm；由工藝手冊表1.4-7得Ra=12.5m，取IT=12；由工藝手冊表1.4-24得公差為0.15mm；按入體原則，得工序尺寸及其公差為：6.8mm。攻螺紋：由Z=得攻螺紋2Z=8-6.8=1.2mm；由工藝手冊表1.4-14取公差帶為5H；由工藝手冊表1.4-17取Ra=3.2m；由工藝手冊表1.4-24得公差為0.006mm；按入體原則，得工序尺寸為：M8。銑18mm的槽：由工藝手冊表2.3-22初選左右側半精銑2Z=3mm，則粗銑為Z=15mm。而查閱工藝手冊表3.1-29沒有d=15mm的刀具，可取d=16mm。即粗銑Z=16mm，左、右側半精銑為Z=1mm。粗銑：由工藝手冊表1.4-8取IT=13，Ra=6.3m；由工藝手冊表1.4-24得公差為0.27mm；按入體原則，得工序尺寸及其公差為：16mm；左半精銑：由工藝手冊表1.4-8取IT=11；由工藝手冊表1.4-24得公差為0.11mm；按入體原則，得工序尺寸及其公差為：17mm；右半精銑：由工藝手冊表1.4-8取IT=11；由工藝手冊表1.4-24得公差為0.11mm；按入體原則，得工序尺寸及其公差為：18mm；將上面所得的數(shù)據(jù)填入下表：此表可以清楚地表達出零件整個加工過程的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。注：在工序經濟精度中，毛坯的公差等級為CT9。加工表面工序名稱工序余量工序基本尺寸工序經濟精度工序尺寸及其公差表面粗糙度公差等級公差D端面毛坯Z=2.582.5CT92.282.5+0.11 -0.11粗車Z=1.780.8IT130.5481Ra=6.3半精車Z=0.880IT90.087Ra=3.2A平面毛坯Z=375CT92.275+1.1 -1.1粗銑Z=273IT130.46Ra=6.3半精銑Z=172IT110.19Ra=3.2銑18H11的槽毛坯實心粗銑2Z=1616IT130.2716Ra=6.4半精銑左面Z=117IT110.1117Ra=3.2半精銑右面Z=118IT110.1118Ra=3.222底孔毛坯實心鉆孔2Z=2020IT130.3320Ra=12.5擴孔2Z=222IT110.1322Ra=6.3拉花鍵2Z=325IT90.05225Ra=1.6M8螺紋孔毛坯實心鉆底孔2Z=6.86.8IT120.156.8Ra=12.5攻螺紋2Z=1.2M8IT50.006M8Ra=3.2（五）確定切削用量與基本用時（機動時間）在工藝文件中要進一步確定每一步的切削用量背吃刀量（即切削深度）、進給量f及切削速度。確定方法是：先確定切削深度（由工序或工步的余量確定切削深度半精加工全部余量是在一次走刀中去除的，而粗加工全部余量也最好在一次走刀中去除）和進給量（根據(jù)工序或工步的加工表面粗糙度確定進給量，對于粗加工的工步，根據(jù)加工表面粗糙度初選進給量后還要校驗進給機構的強度），再確定切削速度（可用查表法和計算法得出切削速度），再用公式換算出，根據(jù)在機床實際的主軸轉速表中先取接近的主軸轉速，再由算出填入工藝文件中。對于粗加工，確定實際切削速度、實際進給量和背吃刀量后，還要驗證機床的功率是否足夠等，才能作為最后的切削量填入工藝文件中。工序 粗車半精車D端面1、確定車削深度，車削寬度Ae：粗車時：=1.8mm；精車時：=1mm；Ae=40mm。2、選擇車床和刀具由切削用量簡明手冊表1.3D，選擇C620-1臥式車床，根據(jù)工藝設計簡明手冊表3.1-1，選擇端面車刀：根據(jù)切削用量簡明手冊表1.1，因為C620-1臥式車床的中心高為：200mm（查切削用量簡明手冊表1.31），故選刀桿尺寸：BH=16mm25mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)切削用量簡明手冊表1.2，粗車硬度小于220HBS的灰鑄鐵。選擇YG6牌號硬質合金。根據(jù)切削用量簡明手冊表1.3，選擇平面帶倒棱型前刀面，主偏角=45，副偏角=10，后角=6，前角=12，刃傾角= -10，刀尖圓弧半徑=0.6mm，倒棱前角= -10，倒棱寬度=0.5。一、粗車D端面1、確定進給量f 根據(jù)切削用量手冊表1.4，在車鑄鐵，刀桿尺寸為BH=16mm25mm，車削深度3mm.，以及工件長度為75mm，寬度為40mm時： f=0.81.2mm/r； 按照C620-1臥式車床說明書，選擇 f=1mm/r；2、車刀磨鈍量及刀具耐用度： 由切削用量簡明手冊表1.9，取車刀后面最大磨損量為：1mm，車刀壽命：T=60min。3、確定切削速度 根據(jù)切削用量簡明手冊表1.11，得： =63m/min； 根據(jù)切削用量簡明手冊表1.28，切削速度得修正系數(shù)為： kTv=1.0，kMv=0.89，ksv=0.85，ktv=1.0，kv=1.0；所以 =6310.890.8511.0=47.7(m/min)；=202.45(r/min)；查切削用量簡明手冊表1.30，按照C620-1臥式車床的轉速，有： =230r/min；實際切削速度為： 54.2(m/min)；4、檢驗機床功率： 根據(jù)切削用量簡明手冊表1.25，當灰鑄鐵HBS=170240，2.8mm，1.2mm/r，59m/min，切削功率=2.4kW。 根據(jù)切削用量簡明手冊表1.28和1.29，切削功率的修正系數(shù)為： krFc=1.0，krPc=1.0，koFc=koPc=1.0故實際功率為： =2.41.01.01.0=2.4(kW) 查切削用量簡明手冊表1.30，有C620-1臥式車床功率： =5.9kW 因為<，所以所選擇的切削用量可用。5、計算工時根據(jù)工藝手冊表6.2-1，得： ，；所以： 0.206(min)二、半精車D端面1、確定進給量f根據(jù)切削用量手冊表1.4，車鑄鐵，刀桿尺寸為：BH=16mm25mm，3mm，以及工件長度為75mm，寬度為40mm時： f=0.81.2mm/r 按照C620-1臥式車床說明書，選擇 f=0.8mm/r2、車刀磨鈍量及刀具耐用度 由切削用量簡明手冊表1.9，取車刀后面最大磨損量為0.8mm，車刀壽命T=60min。3、確定切削速度 根據(jù)切削用量簡明手冊表1.11，得： =80m/min； 根據(jù)切削用量簡明手冊表1.28，切削速度得修正系數(shù)為： kTv=1.0，kMv=1.0，ksv=0.85，ktv=1.0，kv=1.0所以 =801.01.00.851.01.0=68(m/min)=288.6(r/min)查切削用量簡明手冊表1.30，按照C620-1臥式車床的轉速,有： =305r/min實際切削速度為： 71.8(m/min)4、檢驗機床功率 根據(jù)切削用量簡明手冊表1.25，當灰鑄鐵HBS=170210，2.8mm，0.750.96mm/r，84m/min，切削功率=2.9kW。 根據(jù)切削用量簡明手冊表1.28和1.29，切削功率的修正系數(shù)為： krFc=1.0，krPc=1.0，koFc=koPc=1.0故實際功率為： =2.91.01.01.0=2.9(kW)； 查切削用量簡明手冊表1.30，有C620-1臥式車床功率： =5.9kW；因為<，所以所選擇的切削用量可用。5、計算工時根據(jù)工藝手冊表6.2-1，得： ，；所以： 0.191(min)。工序 鉆花鍵底孔22mm、擴花鍵底孔、車D端面花鍵底孔 倒角 一、鉆孔1、刀具選擇由工藝手冊表3.1-5選擇d=20mm高速鋼直柄麻花鉆。由切削用量簡明手冊表2.1及2.2，選雙錐修磨橫刃，=30，=118，=70，=3.5mm，=12，=55，b=2mm，l=4mm。2、切削用量選擇由切削用量簡明手冊表2.7，進給量f=0.430.53mm/r。由切削用量簡明手冊表2.8，鉆頭允許進給量為1.75mm/r。取f=0.53mm/r。根據(jù)切削用量簡明手冊表2.19查得軸向力=5100N，軸向修正系數(shù)為1.0，所以=5100N。根據(jù)切削用量簡明手冊表1.30，得C620-1臥式車床的橫走刀最大抗力為：5100N。因為<，故f=0.53mm/r可用。由切削用量簡明手冊表2.12得鉆頭最大磨損量為0.8mm，鉆頭壽命為T=60min。3、確定切削速度由切削用量簡明手冊表2.15，得切削速度：=16m/min；由切削用量簡明手冊表2.31，得各修正系數(shù)：kTv=1.0，kMv=0.88，ktv=1.0，kxv=1.0，kLV=0.85 =161.00.881.01.00.85=11.97(m/min)因此：=190.6r/min；根據(jù)切削用量簡明手冊表1.30取n=230r/min；4、校驗機床功率查切削用量簡明手冊表2.23，由d=20mm，f=0.53mm/r，=11.97m/min得：<1.0kW；根據(jù)切削用量簡明手冊表1.30查得C620-1臥式車床的額定功率=5.9kW；因此<，符合要求。5、 計算基本工時 根據(jù)工藝手冊表6.2-1，得：，L=+y+；由切削用量簡明手冊表2.29得：y+=10mm； 0.738(min)；二、擴孔：由工藝手冊表3.1-8和3.1-9選擇22mm硬質合金錐柄擴孔鉆。由切削用量簡明手冊表2.10得： f=0.60.7mm/r；加工強度及硬度較低的材料采用較大值，取 f=0.7mm/r；由切削用量簡明手冊表2.30得公式，公式中的系數(shù)和指數(shù)分別為：=68.2，=0.4，=0.15，=0.45，m=0.4；由切削用量簡明手冊表2.31得修正系數(shù)：kTv=1.0，kMv=0.88，kWv=1.0，kLv=0.85；故 kv=1.00.881.00.85=0.748；由切削用量簡明手冊表2.12得T=40min，切削深度=1mm， =0.748=47.15(m/min)； 682.5(r/min)。由切削用量簡明手冊表3.30取n=770r/min， 計算基本工時： 0.167(min)3、 車倒角 采用手動車，選用YG6硬質合金端面車刀，為避免在調速上花費不必要的時間，故采用上一步的車床轉速，即n=770r/min，基本工時約為4.5秒，即0.075min。工序 锪鉆E面花鍵底孔倒角锪鉆22mm內孔的倒角選用立式鉆床Z525，工件裝夾在專用夾具上。1、刀具選擇參考工藝手冊表3.1-13，定做=150 錐柄錐面锪鉆。鉆頭尺寸參數(shù)取d=40mm，L=150mm，l=35mm，齒數(shù)為z=8。2、確定進給量和轉速本工序宜采用手動進給，參照工藝手冊表4.2-15取平均進給：f=0.2mm/r，取機床轉速n=195r/min。 3、確定進給長度參考工藝手冊表6.2-5，取l=2mm，=1mm，故3mm。4、基本工時鉆一倒角所用時間為：0.077(min)。工序 拉22mm花鍵孔選用L6110臥式內拉床，使用專用夾具，此工件要求拉削面的表面粗糙度為1.63.2m，故一次拉削即可。1、刀具選擇選擇高速鋼花鍵拉刀，根據(jù)現(xiàn)代制造工藝設計方法表1.2-17確定拉刀的單面齒升為0.08mm，表1.2-18取拉削速度為v=3.6m/min。根據(jù)工藝手冊由于花鍵孔為25H7mm，內22mm底孔鍵寬6H9mm，所以選擇齒數(shù)z=6，拉刀總長L=760mm。2、基本工時（見工藝手冊表6.2-15）；其中-單面加工余量，1.5mm； l-拉削表面長度，80mm； -考慮標準部分的長度系數(shù)，取1.2； k-考慮機床返回行程系數(shù)，取1.4； v-拉削速度(m/min)； -拉刀每齒進給量（mm/z）；z-拉刀同時工作的齒數(shù)，z=l/P；P-拉刀齒距（mm）。P=(1.251.5) =13mm； 拉刀同時工作齒數(shù)： z=l/P=80/13=6；基本工時： 。工序 粗銑半精銑A表面一、粗銑1、選擇刀具與銑床由切削用量簡明手冊表3.30選XA6132型萬能銑床，根據(jù)工藝手冊表3.1-27選用端銑刀，再參考切削用量簡明手冊表3.1及3.16選用do=80mm、z=10的YG6硬質合金端銑刀。由表3.8得刀具壽命T=180min。銑刀的幾何形狀：由于HT200的硬度為170210HBS(由機械制造基礎表1-8)，所以=60，=30，=5，=8，=10，= -20，=0。2、確定每齒進給量銑床額定功率為7.5kW，根據(jù)切削用量簡明手冊表3.5得：=0.140.24 mm/z，再參考切削用量簡明手冊表3.16取=0.13mm/z，=3.5mm，=40mm。3、銑刀磨鈍量及刀具耐用度由切削用量簡明手冊表3.7得銑刀刀齒后刀面的粗銑最大磨損量為1.8mm，精加工為0.5mm。由切削用量簡明手冊表3.16得耐用度T=180min。4、確定切削速度和每分鐘進給量由切削用量簡明手冊表3.16得：=97m/min，n=387r/min，=433mm/min；修正系數(shù)：kMv=kMn=kMvf=0.89，ksv=ksn=ksvf=0.8，kaev=kaen=kaevf=0.89；所以=970.890.80.89=61.47(m/min)；n=3870.890.80.89=245.23r/min； =4330.890.80.89=274.38(mm/min)。根據(jù)切削用量簡明手冊表3.30，選擇n=300r/min，=300mm/min；從而實際切削速度和每齒進給量為：； 5、校驗機床功率由切削用量簡明手冊表3.24得：當=0.13mm/z，42mm，3.5mm時，1.9kW。因為機床最大功率=7.50.75=5.63 kW，故<，所以機床滿足功率要求，能夠正常工作。6、計算基本工時；L=+y+ 由切削用量簡明手冊表3.26得入切量及超切量為：y+=12mm，=80mm； 所以： 0.307min)。二、半精銑1、選擇刀具 改變速度或者進給量時刀具與上道工步可以是同一把刀。2、切削用量由切削用量簡明手冊表3.5得每轉進給量為f0.51.0mm/r，因為z=10，取=0.1mm/z，半精銑的加工余量為1.5mm，所以本道工步的切削深度 1.5mm，切削寬度40mm；由切削用量簡明手冊表3.16得：n=494 r/min， =395mm/min； 4940.890.80.89=313.04(r/min)；=3950.890.80.89=250.3(mm/min)；根據(jù)切削用量簡明手冊表3.30，取：n=375r/min，=300mm/min。切削速度：。切削時間：0.307(min)。工序 鉆26.8mm孔、攻螺紋2M8、鉆5mm孔本道工序全部選用Z525立式鉆床加工，使用專用夾具。1、 鉆孔26.8mm查工藝手冊表3.1-6，選用6.8mm高速鋼硬質合金錐柄麻花鉆。參考切削用量簡明手冊表2.7和工藝手冊表4.2-16，取=0.22mm。查切削用量簡明手冊表2.15，取切削速度=16m/min。 748.96(r/min)查切削用量簡明手冊表2.35，取=960r/min，所以實際切削速度為： 20.51m/min鉆兩個孔的基本工時：按工藝手冊表6.2-5的公式計算，l=9.5mm，取=2mm，=1.5mm。 0.123min二、攻螺紋2M81、刀具選擇查工藝手冊表3.1-47，選擇M8高速鋼機用絲錐。2、擇切削用量進給f等于工件螺紋的螺距P（見工藝手冊表3.1-47），即 f=1.25 mm/r。切削速度按工藝方法1.2-29選取=8mm/min?？傻脵C床主軸轉速為： 318.31(r/min)；按Z525機床說明書（見工藝手冊表4.2-15）選取=392r/min。實際切削速度為： 3、算基本工時查工藝手冊表6.2-14，取l=9.5mm，=(13)P=2.5mm，=(23)P=2.5mm。攻兩個螺紋的總時間： 0.059(min)。 三、鉆孔5mm查工藝手冊表3.1-6，選用5mm高速鋼硬質合金錐柄麻花鉆。參考切削用量簡明手冊表2.7和工藝手冊表4.2-16，取=0.22mm。查切削用量簡明手冊表2.15，取切削速度=16m/min。 1018.6(r/min)查切削用量簡明手冊表2.35，取=960r/min，所以實際切削速度為： 15.08m/min基本工時：按工藝手冊表6.2-5的公式計算，l=9.5mm，取=2mm，=1.5mm。 0.062min工序 粗銑半精銑18H11mm的槽一、粗銑1、刀具選擇：查工藝手冊表3.1-27，選用直齒三面刃銑刀，材料為：高速鋼硬質合金。由于槽寬為18mm，加工余量需2mm，查表3.1-2.8和表3.1-39，可選刀具直徑為=16mm，D=32mm，L=16mm，齒數(shù)Z=20。查切削用量簡明手冊表3.2加工材料為HT200，可以得到刀具前角=8，周齒后角=16，端齒后角=6；2、確定切削用量a確定切削深度和切削寬度根據(jù)切削用量簡明手冊表3.17取=8mm，分5次走刀粗銑（最后一次銑削3mm）。兩邊各余下的1mm作為半精銑的加工余量。因為在實體上切槽，故為銑刀寬度，即=16mm。b確定進給量參考切削用量簡明手冊表3.3，再根據(jù)切削用量簡明手冊表3.17取每齒進給量=0.2mm/z。c選擇刀具磨鈍標準及耐用度查切削用量簡明手冊表3.7，銑刀后刀面最大磨損限度為0.150.20mm；查切削用量簡明手冊表3.8，銑刀的耐用度T=120min。d確定切削速度和工作臺每分鐘進給量（即進給速度）查切削用量簡明手冊表3.17，可取切削速度=75m/min， =235r/min，=952mm/min；因為加工條件沒有變化，所以n=235mm/min。查切削用量簡明手冊表3.30，取n=235r/min，=950mm/min，則實際的每齒進給量=950/(20235)=0.202(mm/z)。實際切削速度：73.83(m/min)；e檢驗機床功率根據(jù)切削用量簡明手冊表3.28中的的切削力公式：式中各系數(shù)為：=30，=1.0，=0.65，=0.83，=1.0。取=1.0，則 168.4(N)；0.27(kW)；XA6132銑床主動電機的功率為7.5kW，故切削用量可以采用。最后確定的粗銑切削用量為：=16mm，=8mm，=0.2mm/z，=950mm/min，3、計算基本工時根據(jù)工藝手冊表6.2-7，立銑刀銑槽的基本時間為： ；式中=40mm，=0.5d+(12)mm，=100mm，=13mm，=950mm/min，=5，=42mm，=3mm；所以 5=0.511(min)。二、半精銑1、刀具選擇查工藝手冊表3.1-27，選用直齒三面刃銑刀，材料為：涂層硬質合金。由于槽寬為18mm，加工余量需2mm，查表3.1-2.8和表3.1-39，可選刀具直徑為=100mm，D=32mm，L=18mm，齒數(shù) Z=20。查切削用量簡明手冊表3.2加工材料為HT200，可以得到刀具前角=8，周齒后角=16，端齒后角=6；2、確定切削用量a確定切削深度和切削寬度由于預留的每邊加工余量為1mm，故取=2mm；由于槽的深度為35mm，采取一次走刀，即=35mm。b確定進給量參考切削用量簡明手冊表3.5，由于為半精銑，要求表面粗糙度=3.2m，故取每轉進給量=1mm/r。 =1/20=0.05(mm/z)c選擇刀具磨鈍標準及耐用度查切削用量簡明手冊表3.7，銑刀后刀面磨損限度為0；查切削用量簡明手冊表3.8，銑刀的耐用度T=120min。d確定切削速度和工作臺每分鐘進給量（即進給速度）根據(jù)切削用量簡明手冊表3.27中的公式：；式中各系數(shù)為：=24.4，=0.25，=0.2，=0.2，=0.3，=0.1，=0.2；查切削用量簡明手冊表3.16取=0.72，所以：11.48(m/min)；則機床轉速 36.54(r/min)查切削用量簡明手冊表3.30，取機床轉速=37.5r/min， 0.052037.5=37.5mm/min查表3.30取 =37.5mm/mine最后確定的半精銑切削用量為：=2mm，=35mm，=0.05mm/z，=37.5mm/min，=37.5r/min，=11.78m/min。3、計算基本工時根據(jù)工藝手冊表6.2-7，立銑刀銑槽的基本時間為： ；式中=40mm，=0.5d+(12)mm，d=16mm，=13mm，=75mm/min，=2，=52，=3；五、夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動成本，需要設計專用夾具。經過與指導老師討論，決定設計第、道工序銑寬18H11深35mm的槽的銑床夾具。本夾具將用于XA5032立銑床，刀具為高速鋼直柄立銑刀，對工件俯槽進行加工。1、問題的提出本夾具主要用于第道工序粗銑半精銑寬18H11深35mm的槽，此槽兩側面對花鍵孔軸線有垂直度要求，由于本道工序先粗銑后半精銑對如何提高勞動生產率、降低勞動強度、保證槽的形位精度和側面、底面的表面粗糙度都有較高的要求。2、夾具設計的有關計算1、定位基準的選擇由零件圖可知，18H11的槽對花鍵孔軸線有垂直度要求，其設計基準為花鍵孔中心線和D面。為了使定位誤差為零，應該選擇以花鍵孔和D面為加工精基準并以A面輔助定位。因為是中批量生產，我們可以采用手動加緊裝置。2、切削力及夾緊力計算刀具：標準型高速鋼直柄立銑刀；F=（見切削手冊表3.28）；根據(jù)銑削時的計算結果有：F=430.5N；水平分力：FH=1.1F實473.5(N)；垂直分力：FV=0.3F實142.1(N)。在計算切削力時，必須安全系數(shù)考慮在內，安全系數(shù)即為：K=K0K1K2K3K4K5K6根據(jù)機床夾具設計手冊表1-2-1得：K0=1.3-基本安全系數(shù)；K1=1.2-加工性質系數(shù)；K2=1.3-刀具鈍化系數(shù)；K3=1.0-切削特點系數(shù)；K4=1.3-夾緊力穩(wěn)定系數(shù)；K5=1.0-手動加緊手柄位置系數(shù)；K6=1.0-接觸情況系數(shù)；K=1.31.21.311.311=2.7；F=KFH=2.7473.5=1183.8(N)；為克服水平切削力，實際夾緊力N應為：N(f1+f2)=KFH ；N=KFH/(f1+f2)；其中f1及f2為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)。由現(xiàn)代制造工藝設方法第134頁，取f1=0.15，f2=0.25，則： N=KFH/(f1+f2)=1183.8/(0.15+0.25)=2959.5(N)。取定位心軸螺栓預緊力=3000N；螺紋：1、45#鋼，=355MPa，=600MPa，=250340MPa， =190250MPa。 2、M12為粗螺紋：=10.106mm； 螺栓等級：5.6； 螺母選擇GB/T41，M12，e=20<22mm，所需預緊力：F=3192.75N，取：=3500N，48.7MPa； 故可用M12螺紋連接來夾緊工件。 開口墊圈：A型，45#鋼，GB851 12-40，D=40mm，H=8mm，b=14mm。3、定位誤差分析：定位元件及公差的確定。工件是以內孔在心軸上定位，D面靠在定位塊上，該定位心軸的尺寸及公差規(guī)定為與零件內孔有相同的公差，即22mm。圖樣規(guī)定18H11mm的槽與定位心軸的垂直度為0.08mm。因為加工此槽時是以定位心軸為基準，即基準重合，不存在基準誤差，而寬為18H11mm的槽表面的單邊最大偏偏移量為0.11/2=0.055mm，小于槽表面與定位心軸的垂直度要求，故垂直度誤差要求可以得到保證。因為夾緊與原定位達到了重合，能較好地保證了銑槽所得到的尺寸和花鍵孔中心線的尺寸和公差要求。3、夾具結構設計及操作簡要說明：如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率，但同時要考慮到實際情況，由于是中批量生產，因此，我們可以采用手動夾緊。本道工序的銑床夾具就選擇手動夾緊方式。在螺母加緊時采用開口墊圈，以方便裝卸。夾具體底面上的一對定位件可以使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置，以利于銑削加工。夾具上有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件加工之前方便對刀。操作簡要說明：將零件傾斜著放到心軸上，保證不碰到定位銷。然后擰緊螺釘，將零件固定在心軸上。