杠桿(CA1340自動車床)零件的加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)
杠桿(CA1340自動車床)零件的加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì),杠桿,ca1340,自動,車床,零件,加工,工藝,規(guī)程,夾具,設(shè)計(jì)
遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 22
一、零件工藝性分析
1.1、零件的作用
題目給定的零件是CA1340自動車床杠桿，它位于自動車床的自動機(jī)構(gòu)中，與靈活器配合使用，起制動的作用。經(jīng)查資料得知，此零件用于機(jī)床當(dāng)中，并且還承受著沖擊載荷，因此就要求該零件的材料具有足夠的剛度和強(qiáng)度同時還要有足夠的塑性和韌性。
1.2、零件的工藝分析
分析零件圖可知，該杠桿的左，右端面及上下端面精度要求并不太高，其粗糙度在Ra3.2以上，故可用銑削加工。Φ20H7mm的孔的粗糙度為Ra1.6，所以采用鉆-擴(kuò)-粗鉸-精鉸的工藝過程在鉆床上加工。30mm內(nèi)孔對精度要求較高，由于端面為平面，可防止鉆頭鉆偏以保證加工精度。該零件除了內(nèi)孔之外，其他加工表面精度要求均不高，因此以車床和銑床的粗加工就可達(dá)到要求。30mm內(nèi)孔較長，需以多步驟加工實(shí)現(xiàn)。
杠桿共有四組加工表面，它們之間有一定的位置要求，現(xiàn)分述如下：
1、以Φ8H7mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：兩個Φ8H7mm的孔，粗糙度為Ra1.6；尺寸為26mm且與兩個孔Φ8H7mm相垂直的兩個平面，尺寸為30mm且與兩個孔Φ8H7mm相垂直的兩個平面，粗糙度為Ra6.3；還有有一M4的螺紋孔，其孔軸線與Φ8H7mm的孔軸線垂直。其中，主要加工表面為兩個Φ8H7mm的孔和尺寸為26mm且與兩個孔Φ8H7mm相垂直的兩個平面。
2、以Φ20H7mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：一個Φ20H7mm的孔及其倒角，粗糙度為Ra1.6；兩個與Φ20H7mm孔垂直的兩個平面，粗糙度為Ra3.2；一個中心軸線與Φ20H7mm孔中心軸線平行且相距11.5mm的圓弧油槽；還有一個與Φ20H7mm的孔軸線成45°的油孔Φ3mm，并锪沉頭孔。其中，Φ20H7mm孔及兩端面為主要加工面，并且Φ20H7mm的孔粗糙度為Ra1.6、兩平面的粗糙度為Ra3.2。
3、以Φ8H8mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：一個Φ8H8mm的孔；以Φ8H8mm的孔軸線為軸線的Φ20mm的圓；M5的螺紋孔的軸線與Φ8H8mm的孔軸線相互垂直；還有一個是與Φ8H8mm的孔軸線相互垂直的下端面，其粗糙度為Ra6.3。其中，下端面為主要加工表面。
4、以M10mm螺紋孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：M10的螺紋孔及與其軸線相互垂直的左右端面，其中左端面的粗糙度為Ra6.3。其中左端面為主要加工表面。
1.3、 生產(chǎn)類型
由題目知產(chǎn)量五萬件以上，計(jì)算其年生產(chǎn)綱領(lǐng)：
N—零件年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件|年）
Q—產(chǎn)品年產(chǎn)量（臺，輛|年）
m—每臺（輛）產(chǎn)品中零件的數(shù)量（件|臺，輛）
a%—備品率
b%—廢品率
Q=50000臺|年，
m=1件—|臺
a取3%，b取0.5%
計(jì)算得 N=51757.5
該偏心套的生產(chǎn)類型屬于大量生產(chǎn)。
二、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖
2.1、確定毛坯的制造形成
? ?該零件材料為球墨鑄鐵QT50-1.5、考慮到零件結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，在工作過程中受力不大及沒有經(jīng)常承受交變載荷，因此，應(yīng)該選用鑄件。由于零件年產(chǎn)量為50000件，以達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，重量在12kg以下，從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮，也應(yīng)選用鑄件，從而使零件有較好的力學(xué)性能，保證零件的工作可靠。經(jīng)查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表2-1和表2-3確定毛坯的公差等級CT7級，尺寸公差為1.2mm。由表2-4可查得加工余量為2.0mm。這從提高生產(chǎn)效率保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。
2.2、確定毛坯尺寸
毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量值即可
三、選擇加工方法，制定工藝路線
3.1、定位基準(zhǔn)的選擇制定工藝路線
3.1.1.基面的選擇
? ? 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
3.1.2.粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇：按有關(guān)基準(zhǔn)的選擇原則，即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作粗基準(zhǔn)?，F(xiàn)以零件的側(cè)面為主要的定位粗基準(zhǔn)。
3.1.3.精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇：精基準(zhǔn)選擇的原則有基準(zhǔn)重合原則、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、互為基準(zhǔn)原則和自為基準(zhǔn)原則。在選擇時，主要應(yīng)考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。
3.2、零件表面加工方法的選擇
（1）左右下及四周端面 公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra3.2，需進(jìn)行半精銑。
（2）Φ8H7mm孔 公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra1.6，需要進(jìn)行鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸。
（3）Φ8H8mm孔 公差等級為IT8，表面粗糙度為Ra3.2，需進(jìn)行鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸。
（4）Φ20mm孔 公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra1.6，需進(jìn)行鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸。
（5）Φ3mm孔 公差等級為IT9，表面粗糙度為Ra6.3，需鉆和擴(kuò)。
（6）攻螺紋M4、M5與攻螺紋M10深18
（7）銑800。2mm槽 公差等級為IT9，表面粗糙度為Ra6.3。
3.3、制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(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。
1、工藝路線方案一
工序1 粗銑、半精銑、精銑Φ20H7mm孔端面A。
工序2 粗銑、半精銑Φ8H7mm孔的四個端面及Φ20H7mm孔端面B，精銑端面B。
工序3 鉆Φ3油孔。
工序4 同時鉆Φ8H8mm，Φ8H7mm孔和R3mm圓弧油槽。
工序5 粗鉸Φ8H8mm，Φ8H7mm，Φ20H7mm三孔。
工序6 車Φ20H7mm孔兩端倒角。
工序7 粗銑、精銑槽。
工序8 鉆M4 、M5螺紋底孔。
工序9 攻M10螺紋孔。
工序10 精鉸Φ8H8mm，Φ8H7mm，Φ20H7mm三孔。
工序11 終檢。
2、工藝路線方案二
工序1 粗銑、半精銑、精銑Φ20H7mm孔端面A。
工序2 粗銑、半精銑、精銑Φ8H7mm孔的四個端面及Φ20H7mm孔的B端面。
工序3 鉆R3mm圓弧油槽。
工序4 同時鉆Φ8H7mm，Φ8H8mm兩孔和擴(kuò)Φ20H7mm孔。
工序5 粗鉸Φ8H7mm，Φ8H8mm，Φ20H7mm三孔。
工序6 精鉸Φ8H7mm，Φ8H8mm，Φ20H7mm三孔。
工序7 車Φ20H7mm孔兩端倒角。
工序8 鉆Φ3mm油孔。
工序9 鉆M4 、M5螺紋底孔。
工序10 攻M10mm螺紋孔。
工序11 粗銑、精銑槽。
工序12 終檢。
3、工藝方案的比較與分析
上述兩個方案的特點(diǎn)在于：方案一與方案二在1~2兩道工序相同，只是方案一先加工油槽，然后用它可以限制一個轉(zhuǎn)動的自由度。另外，精鉸孔置于最后加工。而方案二卻不同，精鉸孔置于粗鉸孔之后，可以用它作為精準(zhǔn)來加工其它表面，提高精度要求，但從兩方案比較可以看出，它們在位置精度上的要求仍不易保證，并且在一道工序中同時鉆幾個孔，只能選用專門設(shè)計(jì)的組合機(jī)床（但在成批生產(chǎn)時，在能保證加工精度的情況下，應(yīng)盡量不選用專用組合機(jī)床）加工，這樣便增加了加工設(shè)備的要求，經(jīng)濟(jì)花費(fèi)會相應(yīng)提高，因此，綜合以上兩個方案及零件的技術(shù)要求，可以先加工Φ20H7mm孔的兩端面，以它為精基準(zhǔn)面，Φ35mm外圓面及R12mm圓弧面輔助定位來鉆R3mm的圓弧油槽（精度要求可以不考慮），擴(kuò)、鉸Φ20H7mm的孔，然后再以Φ20H7mm孔端面及其孔為精基準(zhǔn)面，R12mm圓弧面輔助定位來加工Φ8H8mm，Φ8H7mm孔及部分端面和槽，這樣基準(zhǔn)重合與統(tǒng)一，不僅可以保證尺寸精度，還可以保證位置精度。而油孔及螺紋孔，它們的精度要求不高，可以放于最后加工，仍以Φ20H7mm孔端面及其孔與Φ8H8(Φ8H7)mm孔定位。由于加工過程中夾緊也比較方便，于是，最后的加工路線確定如下：
工序Ⅰ：粗銑左右下及四周端面。
工序Ⅱ：鉆R2油槽×1.5深。
工序Ⅲ：鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸φ8H7mm孔。
工序Ⅳ：鉆、擴(kuò)、粗鉸φ8H8mm孔。
工序Ⅴ：鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸φ20mm孔。
工序Ⅵ：鉆、擴(kuò)φ3mm孔。
工序Ⅶ：攻螺紋M4、M5。
工序Ⅷ：攻螺紋M10深18。
工序Ⅸ：銑800。2mm槽。
工序Ⅹ：清洗。
工序Ⅺ：終檢
3.4、選擇加工設(shè)備與工藝裝備
工序號
設(shè)備
工 藝 裝 備
工序Ⅰ
Ｘ61W萬能升降臺銑床
高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀、游標(biāo)卡尺、專用卡具
工序Ⅱ
Z525立式鉆床
高速鋼長麻花鉆、游標(biāo)卡尺、專用卡具
工序Ⅲ
四面組合鉆床
擴(kuò)孔鉆、鉸刀、卡尺、塞規(guī)、專用卡具
工序Ⅳ
四面組合鉆床
擴(kuò)孔鉆、鉸刀、卡尺、塞規(guī)、專用卡具
工序Ⅴ
四面組合鉆床
擴(kuò)孔鉆、鉸刀、卡尺、塞規(guī)、專用卡具
工序Ⅵ
四面組合鉆床
擴(kuò)孔鉆、游標(biāo)卡尺、專用卡具
工序Ⅶ
立式銑床X525
絲錐、游標(biāo)卡尺
工序Ⅷ
立式銑床X525
絲錐、游標(biāo)卡尺
工序Ⅸ
X61W銑床
高速鋼直齒精密級三面刃銑刀、游標(biāo)卡尺、量塊、專用卡具
工序Ⅹ
清洗機(jī)
工序Ⅺ
塞規(guī)、百分表、卡尺等
四、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“C1340半自動車床杠桿”零件材料為QT50-1.5,生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn),采用機(jī)器造型,金屬模鑄造毛坯.
根據(jù)上述原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
1.φ8孔外端面的加工余量(加工余量的計(jì)算成本長度為)
加工余量計(jì)算表如下:
工序
加工尺寸及公差
鑄件毛坯
(φ8二端面尺寸)
粗銑二端面
半精銑床兩端面
精銑床兩端面
加工前尺寸
最大
77
69
67
最小
73
68.4
66.81
加工后尺寸
最大
77
69
67
66
最小
73
68.7
66.81
65.8
加工余量（單邊）
2
最大
2
1
0.30
最小
1
0.4
0.12
加工公差（單邊）
-0.312
-0.1912
-0.212
(1)按照《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表12-2，取毛坯的單邊加工余量Z=2mm,鑄件尺寸精度等級為7，故偏差為±1.2。
（2）精銑余量：單邊為0.5,精銑偏差即零件偏差.
(3)半精銑余量:單邊為Z=1mm，（見《簡明機(jī)械加工工藝手冊》表1-22），加工精度等級為IT11，所以本工序加工偏差為（入體方向）
（4）粗銑加工余量：分兩次走刀，單邊加工余量為Z=2mm, （《簡明機(jī)械加工工藝手冊》表1-22），加工精度等級為IT12，所以加工偏差為（入體方向）
2.φ8二孔外端面的加工余量
(1) 按照《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表12-2，取毛坯的單邊加工余量Z=2mm,鑄件尺寸精度等級為7，故偏差為±0.5。
(2)半精銑加工余量:單邊為Z=0.7mm見《簡明機(jī)械加工工藝手冊》表1-22），加工精度等級為IT11，即本工序加工偏差為
（3）粗銑加工余量： 單邊為=2-0.7=1.3mm,分兩次走刀，故每次加工余量為Z=/2=0.65mm,加工精度等級為IT12，所以加工偏差為。
3. φ8孔的加工余量，孔的精度要求為IT7，《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表13-14，確定工序尺寸及余量為
鉆孔： φ7.8mm
粗鉸： φ7.96mm Z=0.16mm
精鉸： φmm Z=0.04mm
4. φ8孔的加工余量，孔的精度要求為IT7，《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表13-14，確定工序尺寸及余量為
鉆孔： φ7.8mm
粗鉸： φ7.96mm Z=0.16mm
精鉸： φmm Z=0.04mm
5. φ20孔的加工余量，孔的精度要求為IT7，《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表13-14，確定工序尺寸及余量為
毛坯孔： φ18mm
擴(kuò)孔： φ19.8mm Z=1.8mm
粗鉸： φ19.94mm Z=0.14mm
精鉸： φmm Z=0.05mm
6. 槽的加工余量，參照《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表13-14，確定工序尺寸及余量為
粗銑 ： 6mm
半精銑 8mm Z=2mm
由表可查得，800。2mm的槽精鉸余量a=0.30mm；粗銑槽加工之后槽的基本尺寸=7.7mm。查表可依次確定各工步尺寸的加工精度等級為精銑：IT9；銑：IT12；根據(jù)上述結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精銑：0.036mm；粗銑：0.15mm。
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，精銑：8+0.0360mm；粗銑： 8+0.150mm.
五、確定切削用量及基本時間
工序1 粗銑，半精銑，精銑Φ20H7mm孔的兩端面。選用機(jī)床：Ｘ61W萬能升降臺銑床。
1．粗銑Φ20H7mm孔的兩端面
零件材料為球墨鑄鐵QT50-1.5，故可用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀。查《簡明機(jī)械加工工藝手冊》（簡稱簡明手冊）表11-21和表12-22，取銑刀直徑d=125mm，粗齒，z=20齒。
由于粗銑加工單邊余量為3mm，小于5mm，故銑削寬度=3mm。
查《機(jī)械加工工藝人員手冊》（簡稱工藝手冊）表11-69可知， =0.06~0.12mm/z, 取=0.1 mm/齒。
查《工藝手冊》表14-77,取u=38m/min則：
=1000u/dπ=96（r/min）
根據(jù)機(jī)床使用說明書，查表3.29，取主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速=100r/min,則實(shí)際切削速度
=πd/1000=39.27（r/min）
當(dāng)=100r/min時，刀具每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
= Z=0.1×20×100=200(mm/min)
查機(jī)床說明書，取實(shí)際進(jìn)給速度=205mm/min,則實(shí)際進(jìn)給量
= /Z=0.1025(mm/Z)
切削工時：查《工藝手冊》表15-14，切入長度L1=1.7mm,超出長度L2=3 mm。于是行程長度為L0＋L1＋L2，則機(jī)動工時為
Tm= （L0＋L1＋L2）/=（32＋1.7＋3）/205=0.18(min)
2 半精銑φ20H7mm孔的端面
選用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀，細(xì)齒，d=125mm,z=20齒。
由于加工余量1mm，經(jīng)查手冊，只需一次半精銑，故銑削寬度=1mm
查《工藝手冊》表14-69，f=0.06∽0.12mm/齒,取f=0.08mm/z
查《工藝手冊》表14-77，取U=45m/min,則
=1000u/πd=114.6(r/min)
根據(jù)機(jī)床使用說明書,查表3.29,取主軸轉(zhuǎn)速=125r/min,則實(shí)際切削速度
Uc=πd/1000=49(m/min)
當(dāng)=125r/min時,工作合每分鐘進(jìn)給量為
=fz=1=0.08×20×125=200(mm/min)
查機(jī)床使用說明書,取刀具實(shí)際進(jìn)給速度為=205 mm/min,則實(shí)際進(jìn)給量為
f= /z=205/(20×125)=0.082(mm/z)
切削工時:由粗銑加工可知,刀具行程為L0＋L1＋L2，則機(jī)動工時
= （L0＋L1＋L2）/=（32+1.7+3）/205=0.18(min)
3.精銑φ20H7mm孔的端面
選用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀，細(xì)齒，d=125mm,z=20齒。
由于加工余量為0.5mm，只需一次精銑，故銑削寬度=0.5mm。
查《工藝手冊》表14-69，f=0.06∽0.12mm/齒,取f=0.06mm/齒。
查《工藝手冊》表14-77，取切削速度U=54m/min,則
=1000U/πd=137(r/min)
按機(jī)床使用說明書，取主軸轉(zhuǎn)速=125r/min,則實(shí)際切削速度
Uc=πd/1000=49(m/min)
當(dāng)=125r/min時，刀具每分鐘進(jìn)給量為
=fz=0.06×20×125=150(mm/min)
查機(jī)床說明書，取實(shí)際進(jìn)給速度為=166 mm/min,則進(jìn)給量為
f= / z=166/(20×125)=0.066(mm/z)
切削工時：由工步1可知，刀具行程為L0＋L1＋L2，則機(jī)動工時
= （L0＋L1＋L2）/=0.22(min)
工序2：鉆R2mm圓弧油槽，擴(kuò)φ20H7mm孔.選用Z525立式鉆床。
1. 鉆R2mm圓弧油槽,選高速鋼長麻花鉆,d=6mm.
單邊切削深度a=d/2=6/2=3mm。
查《簡明手冊》表11-10，f=0.18∽0.22mm/r,按機(jī)床試用說明書取f=0.22mm/r.
查《簡明手冊》表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,則
n=1000u/πd=1000×12/(π×6)=636.61(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=680r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×6×680/1000=12.82(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=2.4mm,L2=1.0mm,則鉆R2mm圓弧油孔的機(jī)動工時為：
T=(L+L1+L2)/f n=(80+2.4+1.0)/(0.22×680)=0.557(min)
2. 擴(kuò)Φ19.8mm孔,選用高速鋼擴(kuò)鉆,d=19.8mm.
單邊切削深度a=0.9mm.
根據(jù)有關(guān)資料介紹,利用擴(kuò)鉆進(jìn)行擴(kuò)孔時,其進(jìn)給量和切削速度與鉆同樣尺寸的實(shí)心孔時的進(jìn)給量和切削速度之關(guān)系為:
F=(1.2∽1.8)f鉆
U=(1/2 ∽1/3)U鉆
式中, f鉆、U鉆----加工實(shí)心孔的切削用量.
現(xiàn)已知
f鉆=0.5mm/r 《簡明手冊》
U鉆=0.35m/s=21m/min 《簡明手冊》
并令
f=1.5f鉆=1.5×0.5=0.75 (mm/r)
U=0.4U鉆=0.4×21=8.4 (mm/min)
n=1000u/πd=1000×8.4/(π×19.8)=135.04(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=140r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×19.8×140/1000=8.71(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》表15-8可得,L1=11.5mm,L2=3mm,則擴(kuò)鉆Φ19.8mm孔的機(jī)動工時為：
T=(L+L1+L2)/f n=(80+11.5+3)/(0.81×140)=0.83(min)
工序3: 粗鉸、 精鉸Φ20H7mm孔,車Φ20H7mm孔兩端倒角1×45°。選用Z5125立式鉆床。
1.粗鉸Φ19.94mm兩孔，選用硬質(zhì)合金鉸刀,d=19.94mm。
單邊切削深度a=Z/2=0.14/2=0.07mm。
查《工藝手冊》表14-60，f=1∽2mm/r，按機(jī)床使用說明書取f=1mm/r.
查《工藝手冊》表14-60，取U=45m/min,則
n=1000u/πd=1000×45/(π×19.94)=718(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=680r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×19.94×680/1000=42.60(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=1.10mm,L2=22mm,則粗鉸Φ19.94mm孔的機(jī)動工時為：
T=(L+L1+L2)/f n=(80+1.10+22)/(1×680)=0.152(min)
2.精鉸Φ20H7mm的孔，選用硬質(zhì)合金鉸刀,d=20H7mm。
單邊切削深度a=z/2=0.06/2=0.03mm。
查《工藝手冊》表14-60，，按機(jī)床使用說明書取f=1mm/r.
查《工藝手冊》表14-60，取U=60m/min,則
n=1000u/πd=1000×60/(π×20)=954.9(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=960r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×20×960/1000=60.3(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=1.05mm,L2=22mm,則精鉸Φ20H7mm孔的機(jī)動工時為：
T=(L+L1+L2)/f n=(80+1.05+22)/(1.0×960)=0.107(min)
3.車Φ20H7mm孔兩端倒角1×45°,選用Z5125立式鉆床，90°錐面锪鉆,d=25mm。
查《工藝手冊》表14-48，f=0.10∽0.15mm/r,按機(jī)床試用說明書取f=0.13mm/r.
為了縮短輔助時間，取锪沉頭孔的主軸轉(zhuǎn)速與鉸孔相同，即n=960r/min。
工序4：鉆、粗鉸、精鉸Φ8H7mm孔。選用Z5125立式鉆床。
1.鉆d=Φ7.8mm孔，選用高速鋼麻花鉆,d=7.8mm。
單邊切削深度a=d/2=7.8/2=3.9mm。
查《簡明手冊》表11-10，f=0.18∽0.22mm/r,按機(jī)床試用說明書取f=0.22mm/r.
查《簡明手冊》表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,則
n=1000u/πd=1000×12/(π×7.8)=489.7(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=545r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×7.8×545/1000=13.35(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=2.4mm,L2=1.0mm,則鉆Φ7.8mm孔的機(jī)動工時為：
T=2×(L+L1+L2)/f n=2×(12+2.4+1.0)/(0.22×545)=0.26(min)
2.粗鉸Φ7.95mm的孔，選用高速鋼鉸刀,d=7.95mm。
單邊切削深度a=z/2=0.15/2=0.075mm。
查《簡明手冊》，按機(jī)床使用說明書取f=0.81mm/r.
查《簡明手冊》表11-19，取U=0.173m/s=10.38m/min,則
n=1000u/πd=1000×10.38/(π×7.95)=415.6(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=392r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×7.95×392/1000=9.79(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=1.075mm,L2=11mm,則粗鉸Φ8H7mm孔的機(jī)動工時為：
T=2(L+L1+L2)/f n=2×(12+1.075+11)/(0.81×392)=0.15(min)
3.精鉸Φ8H7mm的孔，選用高速鋼鉸刀,d=8H7mm。
單邊切削深度a=z/2=0.05/2=0.025mm。
查《工藝手冊》，按機(jī)床使用說明書取f=0.81mm/r.
查《簡明手冊》表11-19，取U=0.22m/s=13.2m/min,則
n=1000u/πd=1000×13.2/(π×8)=525(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=545r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×8×545/1000=13.7(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=1.025mm,L2=11mm,則精鉸Φ8H7mm兩孔的機(jī)動工時為：
T=2(L+L1+L2)/f n=2×(12+1.025+11)/(0.81×545)=0.11(min)
工序5：
粗銑，半精銑，精銑Φ8H7mm孔的四個端面。選用機(jī)床：Ｘ61W萬能升降臺銑床。
1．粗銑Φ8H7mm孔的四個端面
查《簡明手冊》表11-21和表12-22，選用硬質(zhì)合金圓柱銑刀，取銑刀直徑d=40mm，Z=6，粗齒。
由于粗銑加工單邊余量為2.8mm，小于5mm，故銑削寬度=2.8mm
查《工藝手冊》表11-69可知， =0.08~0.12mm/z, 取=0.08 mm/齒。
查《簡明手冊》表11-28,U=0.75∽1.5m/s，取u=0.75m/s=45m/min,則
=1000u/dπ=1000×45/(40×π)=358.1（r/min）
根據(jù)機(jī)床使用說明書，查表3.29，取主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速=380r/min,則實(shí)際切削速度
=πd/1000=47.75（r/min）
當(dāng)=380 r/min時，刀具每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
= Z=0.08π6×380=182.4(mm/min)
查機(jī)床使用說明書，取實(shí)際進(jìn)給速度=205mm/min,則實(shí)際進(jìn)給量
= /Z=205/（6×380）=0.09(mm/Z)
切削工時：查《工藝手冊》表15-14，切入長度L1=10.5mm,超出長度L2=2mm。于是行程長度為L0＋L1＋L2，則粗銑四個端面的機(jī)動工時為
Tm= 4（L0＋L1＋L2）/= 4×（20＋10.5＋2）/205=0.64(min)
2．半精銑Φ6H7mm孔的四個端面
查《簡明手冊》表11-21和表12-22，選用硬質(zhì)合金圓柱銑刀，取銑刀直徑d=40mm，Z=8，細(xì)齒。
由于半精銑加工單邊余量為0.7mm，故銑削寬度=0.7mm
查《工藝手冊》表11-69可知，f =1.0~1.6mm/r, 取f=1.0mm/r。
查《簡明手冊》表11-28,U=0.75∽1.5m/s，取u=1m/s=60m/min,則
=1000u/dπ=1000×60/(40×π)=477.46（r/min）
根據(jù)機(jī)床使用說明書，查表3.29，取主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速=490r/min,則實(shí)際切削速度
=πd/1000=61.58（r/min）
當(dāng)=490r/min時，刀具每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
= f=1.0×380=490(mm/min)
查機(jī)床使用說明書，取實(shí)際進(jìn)給速度=510mm/min,則實(shí)際進(jìn)給量
f= /=510/490=1.04(mm/r)
切削工時：查《工藝手冊》表15-14，切入長度L1=10.5mm,超出長度L2=2mm。于是行程長度為L0＋L1＋L2，則粗銑四個端面的機(jī)動工時為
Tm= 4（L0＋L1＋L2）/= 4×（20＋10.5＋2）/510=0.26(min)
工序6: 鉆、粗鉸、精鉸Φ8H7mm及Φ8H8孔。選用Z5125立式鉆床。
1.鉆d=Φ7.8mm兩孔，選用高速鋼麻花鉆,d=7.8mm。
單邊切削深度a=d/2=7.8/2=3.9mm。
查《簡明手冊》表11-10，f=0.22∽0.26mm/r,按機(jī)床試用說明書取f=0.22mm/r.
查《簡明手冊》表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,則
n=1000u/πd=1000×12/(π×7.8)=489.7(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=545r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×7.8×545/1000=13.36(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=3.4mm,L2=1.0mm,則鉆Φ7.8mm兩孔的機(jī)動工時為：
T=2×(L+L1+L2)/f n=2×(11+3.4+1.0)/(0.22×545)=0.27(min)
2.粗鉸Φ7.96mm的兩孔，選用高速鋼鉸刀,d=7.96mm。
單邊切削深度a=z/2=0.16/2=0.08mm。
查《簡明手冊》，按機(jī)床試用說明書取f=0.81mm/r.
查《簡明手冊》表11-19，取U=0.22m/s=13.2m/min,則
n=1000u/πd=1000×13.2/(π×7.96)=527.85(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=545r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×7.96×545/1000=13.63(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=1.08mm,L2=11mm,則粗鉸Φ8H7mm兩孔的機(jī)動工時為：
T=2(L+L1+L2)/f n=2×(11+1.08+11)/(0.81×545)=0.105(min)
3.精鉸Φ8H7mm的兩孔，選用高速鋼鉸刀,d=8H7mm。
單邊切削深度a=z/2=0.04/2=0.02mm。
查《簡明手冊》，按機(jī)床試用說明書取f=0.81mm/r.
查《簡明手冊》表11-19，取U=0.278m/s=16.68m/min,則
n=1000u/πd=1000×16.68/(π×8)=663.68(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=680r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×8×680/1000=17.1(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=1.02mm,L2=11mm,則精鉸Φ8H7mm兩孔的機(jī)動工時為：
T=2(L+L1+L2)/f n=2×(11+1.02+11)/(0.81×680)=0.084(min)
工序7：鉆Φ3mm油孔。選用Z5125立式鉆床與專用夾具。
1.鉆Φ3mm的油孔，選用高速鋼麻花鉆,d=3mm。
單邊切削深度a=d/2=3/2=1.5mm。
查《簡明手冊》表11-10，f=0.08∽0.13mm/r,按機(jī)床試用說明書取f=0.13mm/r.
查《簡明手冊》表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,則
n=1000u/πd=1000×12/(π×3)=1273.8(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=960r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×3×960/1000=9.04(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=2mm,L2=1.0mm,則鉆Φ3mm孔的機(jī)動工時為：
T=(L+L1+L2)/f n=(7+1.5+1.0)/(0.13×960)=0.076(min)
工序8：鉆M4mm、M5螺紋底孔，攻M10mm螺紋孔。選用Z5125立式鉆床與專用夾具。
1.鉆M4mm的螺紋底孔Φ3mm，選用高速鋼麻花鉆,d=3mm。
單邊切削深度a=d/2=3/2=1.5mm。
查《簡明手冊》表11-10，f=0.08∽0.13mm/r,按機(jī)床試用說明書取f=0.1mm/r.
查《簡明手冊》表11-12，取U=0.15m/s=9m/min,則
n=1000u/πd=1000×9/(π×3)=955(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=960r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×3×960/1000=9.05(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=2mm,L2=1.0mm,則鉆Φ4mm孔的機(jī)動工時為：
T=(L+L1+L2)/f n=(7+2+1.0)/(0.1×960)=0.09(min)
2. 鉆M5mm的螺紋底孔Φ4mm，選用高速鋼麻花鉆,d=4mm。
單邊切削深度a=d/2=4/2=2mm。
查《簡明手冊》表11-10，f=0.08∽0.13mm/r,按機(jī)床試用說明書取f=0.1mm/r.
查《簡明手冊》表11-12，取U=0.15m/s=9m/min,則
n=1000u/πd=1000×9/(π×4)=716.6(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=960r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×4×960/1000=12.1(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=2mm,L2=1.0mm,則鉆Φ5mm孔的機(jī)動工時為：
T=(L+L1+L2)/f n=(7+2+1.0)/(0.1×960)=0.09(min)
2.攻M10mm的螺紋底孔。
查《工藝手冊》表11-49，選用M10絲錐，螺距P=0.7mm，則進(jìn)給量f=0.7mm/r。
查《工藝手冊》表11-94，取U=6.8m/min,則
n=1000u/πd=1000×6.8/(π×4)=541(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=490r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×4×490/1000=6.16(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=2mm,L2=1.4mm,則攻M10mm螺紋孔的機(jī)動工時為：
T=(L+L1+L2)/f n=(6+2+1.4)/(0.7×490)=0.055(min)
工序9： 粗銑，半精銑槽。選用機(jī)床：Ｘ61W萬能升降臺銑床。
1．粗銑槽，選用高速鋼直齒三面刃銑刀，直徑d=100mm，寬度為7mm，Z=20，粗齒。
查《工藝手冊》表11-69可知， =0.06~0.12mm/z, 取=0.08mm/齒。
查《工藝手冊》表14-77,取u=38m/min則：
=1000u/dπ=1000×38/（100×π）=120.9（r/min）
根據(jù)機(jī)床使用說明書，查表3.29，取主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速=125r/min,則實(shí)際切削速度
=πd/1000=（π×100×125）/1000=39.27（r/min）
當(dāng)=125r/min時，每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
= Z=0.08×20×125=200(mm/min)
查機(jī)床說明書，取實(shí)際進(jìn)給速度=205mm/min,則實(shí)際進(jìn)給量
= /Z=205/（20×125）=0.082(mm/Z)
切削工時：查《工藝手冊》表15-14，切入長度L1=37.4mm,超出長度L2=3.0 mm。于是行程長度為L0＋L1＋L2，則機(jī)動工時為
Tm= （L0＋L1＋L2）/=（22.88＋37.4＋3.0）/205=0.31(min)
2． 半精銑槽，選用高速鋼直齒三面刃銑刀，直徑d=100mm，寬度為8mm，Z=20，細(xì)齒。
精銑的單邊切削寬度a=0.5mm.
查《工藝手冊》表14-69，f=0.06∽0.12mm/齒,取f=0.06mm/z
查《工藝手冊》表14-77，取U=45m/min,則
=1000U/πd=1000×45/（π×100）=143(r/min)
根據(jù)機(jī)床使用說明書,查表3.29,取主軸轉(zhuǎn)速=125r/min,則實(shí)際切削速度
Uc=πd/1000=39(m/min)
當(dāng)=125r/min時,工作合每分鐘進(jìn)給量為
=fz=1=0.06×125×20=150(mm/min)
查機(jī)床使用說明書,取刀具實(shí)際進(jìn)給速度為=166 mm/min,則實(shí)際進(jìn)給量為
f= /z=166/(20×125)=0.0664(mm/z)
切削工時:由粗銑加工可知,刀具行程為L0＋L1＋L2，則機(jī)動工時
= L0＋L1＋L2/=（22.8+37.4+3.0）/166=0.39(min)
六、 夾具設(shè)計(jì)
夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。
6.1.提出問題
（1）怎樣限制零件的自由度；V形塊加小平面限制5個自由度，定位銷限制1個自由度。
（2）怎樣夾緊；設(shè)計(jì)夾具由螺旋夾緊配合V形塊夾緊工件。
（3）設(shè)計(jì)的夾具怎樣排削；此次加工利用拉刀拉削，通過下底面排削。
（4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。
6.2.設(shè)計(jì)思想
設(shè)計(jì)必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機(jī)構(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)計(jì)的夾具完全符合要求。
本夾具主要用來對Φ20mm孔進(jìn)行加工，這個孔尺寸精度要求為IT8，表面粗糙度Ra6.3。刀具為莫氏錐柄麻花鉆或錐柄機(jī)用鉸刀來對工件進(jìn)行加工，考慮到提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度，采用三次鉆鉸完成。
6.3、夾具設(shè)計(jì)
零件的中部分為圓柱型，根據(jù)這個特點(diǎn)采用V型塊、平面的夾具來定位。
6.3.1、定位分析
1. （1）定位基準(zhǔn)的選擇
據(jù)《夾具手冊》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。由零件圖可知孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是Ф20孔的一端面，且此工序之前Ф8孔已加工好，所以可用V型塊，平面定位，以孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工藝基準(zhǔn)，做到了基準(zhǔn)統(tǒng)一。
（2）定位誤差的分析
定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為V形塊與定位塊，因?yàn)樵摱ㄎ辉亩ㄎ换鶞?zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合△B=0，由于存在間隙，定位基準(zhǔn)會發(fā)生相對位置的變化即存在基準(zhǔn)位移誤差。
△Y=0.707δd=0.707×0.025mm=0.0177mm
6.3.2、切削力及夾緊力計(jì)算
(1)鉆孔工步
1、背吃刀量的確定
ap=7.8mm
2、進(jìn)給量的確定
由表5-22,選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.1mm/r
3、切削速度的計(jì)算
由表5-22,按工件材料為45的條件選取,切削速度v可取為22m/min.由公式n=1000v/πd可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=897.6r/min參照表4-9所列四面組合鉆床的主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速n=960r/min.再將此轉(zhuǎn)速帶入公式(5-1),可求出該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=960r/min×π×7.8mm/1000=23.5m/min.
(2)粗鉸工步
1、背吃刀量的確定
ap=0.16mm
2、進(jìn)給量的確定
由表5-31,選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.4mm/r
3、切削速度的計(jì)算
由表5-31,按工件材料為45的條件選取,切削速度v可取為2m/min.由公式n=1000v/πd可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=80r/min參照表4-9所列四面組合鉆床的主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速n=97r/min.再將此轉(zhuǎn)速帶入公式(5-1),可求出該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=97r/min×π×7.96mm/1000=2.4m/min.
(3)精鉸工步
1、背吃刀量的確定
ap=0.04mm
2、進(jìn)給量的確定
由表5-31,選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.3mm/r
3、切削速度的計(jì)算
由表5-31,按工件材料為45的條件選取,切削速度v可取為4m/min.由公式n=1000v/πd可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=159.2r/min參照表4-9所列四面組合鉆床的主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速n=195r/min.再將此轉(zhuǎn)速帶入公式(5-1),可求出該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=195r/min×π×8mm/1000=4.86m/min.
6.3.3、夾具操作說明
如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時,應(yīng)該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用開口墊圈,以便裝卸。
七.體會與展望
三周的課程設(shè)計(jì)就快結(jié)束，本作品也接近尾聲，回想整個設(shè)計(jì)過程感覺收獲滿滿的，我們終于走出了課本能夠真正的自己動手設(shè)計(jì)充分的實(shí)現(xiàn)了理論與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，感覺很不容易但還是成功的完成了任務(wù)。本次設(shè)計(jì)要非常感謝老師大力支持和熱心的幫助，您的幫助我們看在眼里記在心里，在此對老師說聲您辛苦了。
機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)是機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程教學(xué)的一個不可或缺的輔助環(huán)節(jié)。它是我全面地綜合運(yùn)用本課程及其有關(guān)先修課程的理論和實(shí)踐知識進(jìn)行加工工藝及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一次重要實(shí)踐。培養(yǎng)了自己編制機(jī)械加工工藝規(guī)程和機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的能力，為以后搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)和去工廠從事工藝與夾具設(shè)計(jì)做了一些必要的準(zhǔn)備。通過本課程設(shè)計(jì)自己的收獲如下：
1 培養(yǎng)了自己綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)及相關(guān)專業(yè)課程（工程材料與熱處理、機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性與測量技術(shù)、金屬切削加工及裝備等）的理論知識，結(jié)合金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，獨(dú)立地分析和解決機(jī)械加工工藝問題，初步具備設(shè)計(jì)一個中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力
2 根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，學(xué)會了擬訂夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
3 使自己提高了應(yīng)用有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)、圖表等技術(shù)資料的能力，掌握了從事工藝設(shè)計(jì)的方法和步驟。
4 進(jìn)一步培養(yǎng)了自己機(jī)械制圖、設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和編寫技術(shù)文件等的基本技能。。
5 培養(yǎng)了自己解決工藝問題的能力，為今后進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)和去工廠從事工藝與夾具設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。
所以，非常感謝學(xué)校能夠給我們提供這樣的機(jī)會，在這樣的條件下我想我們的動手能力會越來越強(qiáng)，但由于本人的能力有限本次設(shè)計(jì)終會有一些不足之處希望老師給與修改點(diǎn)評，再次表示感謝。
八．參考文獻(xiàn)
1、朱淑萍主編. 機(jī)械加工工藝及裝備.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999
2、李益民主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994
3、孫本緒、熊萬武編.機(jī)械加工余量手冊.北京：國防工業(yè)出版社，1999
4、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社
5、趙家齊主編.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2000
6、田春霞主編.數(shù)控加工工藝.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006
7、吳拓、方瓊珊主編. 機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005
8、黃云清主編.公差配合與測量技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001
9、梁炳文主編，機(jī)械加工工藝與竅門精選，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001
10、楊峻峰主編，機(jī)床及夾具，清華大學(xué)出版社，2005
收藏