座體工藝課程設計f.doc

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第一章 畢業(yè)設計任務概述 第一節(jié) 簡述設計任務的主要內容 1、設計要求 1.保證零件加工質量 2.適合一般現(xiàn)場條件,能顯著提高生產效率 3.降低生產成本,適應性強 4.工藝合理,工藝資料齊全,說服力強 2、設計目標 從實際出發(fā),設計出一套合理，簡明，適應性強的工藝規(guī)程，并以保證質量為根本前提，實現(xiàn)最高效率，最低消耗。 第二節(jié) 畢業(yè)設計指導思想和設計原則 該零件是成批量生產,在降低生產成本的同時,保證零件的質量,同時得保證生產速度，這在成批生產中是非常重要,因此毛坯及其加工余量的選擇要合理、適當。 加工過程中的焦點： 1.零件質量的保證及優(yōu)化。 2.生產效率的提高 3.生產成本（物力，人力）的降低 第二章 零件的圖樣結構分析 第一節(jié) 零件結構特點 根據(jù)座體的零件圖分析： 零件的尺寸要求在IT8~IT12之間。零件的底面對φ80k7軸線的平行度為0.04/100，對于平行度的要求較高。并且對底面、零件左右兩端、6M8-7H的螺紋孔的表面粗糙度為6.3um，對φ80k7孔的表面粗糙度為1.6um，對4φ11，深3φ22孔及倒角 c1的表面粗糙度為25um，其余則是不去材料的方法取得。 第二節(jié) 材料分析 零件材料名稱：灰口鑄鐵 牌號：HT200 指的是最低抗拉強度為200MPa的灰口鑄鐵。由于片狀石墨破壞了基體的連續(xù)性，并在是默默的尖端處易產生應力集中，故灰口鑄鐵的抗拉強度、蘇醒和韌性都較差。但石墨對灰口鑄鐵的抗壓強度影響不大，所以灰口鑄鐵的抗壓強度與相同基體的鋼差不多。它的基體為珠光體，獲得強度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性也良好；鑄造性能較好。 它是承受中等載荷的重要零件，主要用來鑄造汽車發(fā)動機汽缸、汽缸套、車床床身、機座等承受壓力及振動部件。 它所適用的工作條件在： 1.承受較大應力的零件（彎曲應力<29.40MPa） 2.摩擦面間的單位面積壓力>0.49MPa（大于10t在磨損下工作的大型鑄件壓力>1.47MPa） 3.要求一定的氣密性或耐弱腐蝕性介質 對機座零件進行人工時效的熱處理即可：裝爐溫度≤200℃，升溫速度≤100℃，保溫溫度：500～550℃，保溫時間：4～6小時，冷卻速度：30℃，出爐溫度：≤200℃。 灰鑄鐵有很多優(yōu)良性能： 第一，鑄造性能好，灰鑄鐵熔點低、流動性好。 第二，減振性好，石墨割裂了基體，阻止了振動的傳播，并將振動能量轉變?yōu)闊崮芏А? 第三，切削加工性能好，片狀石墨割裂了基體，使切削容易脆斷，且石墨有減振的作用，減少了刀具的磨損。 第四，缺口敏感性低。 第三節(jié) 零件的總體分析說明 零件圖結構見下圖： 該零件需加工部位有底面零件的底面對φ80k7軸線的平行度為每100mm的平行度是0.04mm，底面屬于基準，并且需要保證底面與φ80k7軸線的距離是115mm，表面粗糙度為Ra6.3um，加工左端面時，保證尺寸10mm、右端面、兩內孔φ80k7的內圓面,保證中心線的位置、鉆4φ11的通孔及沉孔深3φ22且6M8-7H內螺紋，為了保證位置的準確，可以先鉗工畫線，倒角 C1的表面粗糙度為25um。此零件為鑄造件，未注鑄造的倒角為R3~R5。熱處理采用人工時效。 第三章 毛坯設計 第一節(jié) 毛坯選擇 3.1.1 機械零件常用毛坯的種類 1、型材 常用型材界面形狀有圓形、圓管形、方形、方管形、六角形和板等。型材有熱軋和冷拉兩種。熱軋型材尺寸范圍較大，精度較低，用于一般機器零件，價格便宜。冷拉型材尺寸范圍較小，精度較高，多用于制造毛坯精度要求較高的各種零件，價格較貴。 2.鑄造：把熔化的金屬澆注道具有零件形狀相適應的鑄造空腔中，待其凝固，冷卻后獲得毛坯或零件的方法。 鑄造方法有砂型鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心溶模鑄造和殼型鑄造等。 鑄造生產特點：（1）鑄造可以生產形狀復雜，特別是內腔復雜的毛坯，鑄造件的輪廓尺寸可以幾毫米至幾十米；重量可以從幾克道幾百噸，例如機床床身、閥體、箱體及壓機橫梁等毛坯鑄件。（2）鑄造可用各種合金來生產鑄件。（3）鑄件與零件的形狀、尺寸很接近，因而鑄件的加工余量小，可以節(jié)約金屬材料和加工工時。（4）鑄件成本低廉。（5）鑄造可單件生產，也可成批量生產。（6）鑄造工序繁多，易出現(xiàn)鑄造缺陷，使鑄件質量不穩(wěn)定。還有鑄件內部組織粗大、部均勻，其力學性能沒有鍛件高。 3、鍛件 適用于對力學性能有一定要求，形狀比較簡單的零件。鍛件毛坯由于經鍛造后可得到金屬纖維組織的緊密型、連續(xù)性和均勻性，從而提高了零件的強度，耐磨性等。鍛件有自由鍛、模鍛件和精鍛件三種。 4、焊接件 用焊接的方法而得到的組合件。適合于數(shù)量不多，結構復雜的框架類零件。焊接件的優(yōu)點是制造方便，生產周期短，生產周期短，省材省料，制造費用低廉。但其抗震性較差，易變性。一般需經時效處理后才能經行機械加工。 5、其它毛坯 其它毛坯類型包括沖壓、粉末冶金、冷擠、塑料壓制等毛坯。其它優(yōu)缺點各有千秋，可依據(jù)零件的具體結構與需要來選擇不同的加工方法。 3.1.2毛坯的選擇應考慮的因素 1．零件的材料及其力學性能。當零件的材料選定后，毛坯的類型大致就已經確定了。 2．零件的形狀和尺寸。形狀復雜的毛坯，常采用鑄造方法。 3．生產類型。大量生產應選精度和生產率都比較高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂貴費用可由材料消耗的減少和機械加工費用的降低來補償。 4．現(xiàn)有生產條件。確定毛坯的種類及制造方法，必須考慮具體的生產條件，如：毛坯制造的工藝水平、質量狀況、設備狀況、成本費用以及對外協(xié)作的可能性等。 5．充分考慮利用新工藝、新技術的可能性等。 第二節(jié) 毛坯尺寸的確定 參考《機械加工工藝手冊》及零件圖的分析，加工時，如果余量留得過大，不但浪費材料，而且增加機械加工勞動量和生產工時，使生產成本增高，降低生產率，余量留得過小，一方面使毛坯制造困難，另一方面在機械加工時，也常因余量留得過小而使用劃線找正確等方法，不僅增加了生產工時，而且還有可能制造廢品，因此，必須合理的選擇加工余量。 加工表面的余量如下所示： 主要尺寸 總余量 毛坯尺寸 底面 4.5 119.5 左右端面 4.5 264.5 內孔φ80 5.5 φ69 毛坯圖如下： 第四章 零件加工方案的優(yōu)化與確定 第一節(jié) 加工方案的制定 4.1.1生產類型與生產綱領 各種機械產品的結構、技術要求等差異很大，但它們的制造工藝則存在許多共同特征。這些特征取決于企業(yè)的生產類型，而企業(yè)的生產類型又由企業(yè)的生產綱領決定的。 生產類型一般分為大量生產、成批生產和單件生產三種類型。 （1）大量生產主要有汽車、拖拉機、自行車、手表的制造等。 （2）成批生產主要有機床、機車、電機和紡織機械的制造等。 按批量的多少，成批生產又可分為小批、中批和大批生產三種。 （3）單價生產主要有重型機械制造、專用設備制造。 生產綱領是指企業(yè)在計劃期內應當生產的產量和進度計劃。 零件的生產綱領要計入備品和廢品的數(shù)量，可按下式計算： N=Q n(1+α)(1+β) 其中 N—零件的年產量（件/年）； Q—產品的年產量（臺/年）； n—每臺產品中，該零件的數(shù)量（件/臺）； α—備品的百分率； β—廢品的百分率。 根據(jù)組隊分析，零件將采用成批生產。 生產類型的具體劃分，可根據(jù)生產綱領和產品及零件的特征或工作地每月?lián)摰墓ば驍?shù)。 生產類型和生產綱領的關系 生產類型 生產綱領/(臺/年或件/年) 工作地每月?lián)摰墓ば驍?shù) 小型機械或輕型機械 中型機械或中型零件 重型機械或重型零件 單件生產 ≦100 ≦10 ≦5 不作規(guī)定 小批生產 ＞100~500 ＞10~50 ＞5~100 ＞20~40 中批生產 ＞500~5000 ＞150~500 ＞100~300 ＞10~20 大批生產 ＞5000~50000 ＞500~5000 ＞300~1000 ＞1~10 大量生產 ＞50000 ＞5000 ＞1000 1 4.1.2 確定工序集中與工序分散的程度 工序集中就是將工件的加工集中在幾道工序內完成。每道工序的加工內容較多。工序集中的特點： （1）采用高效專用設備及工藝裝備，生產率高。 （2）工件裝夾次數(shù)減少，易于保證表面間位置精度，還能較少工序間運輸量，縮短生產周期。 （3）工序數(shù)目少，可減短機床數(shù)量、操作工人數(shù)和生產面積，還可簡化生產計劃和生產組織工作。 （4）因采用結構復雜的專用設備及工藝裝備，使投資大，調整和維修復雜，生產準備工作量大，轉換新產品比較費時。 工序分散就是將工件的加工分散在較多的工序內進行。每道工序的加工內容很少，最少時即將每道工序僅一個簡單工步。工序分散的特點： （1）設備及工藝裝備比較簡單，調整和維修方便，生產準備工作量少，易于平衡工序時間，易適應產品更換。 （2）可采用最合理的切削用量，減少基本時間。 （3）設備數(shù)量少，操作工人多，占用生產面積大。 工序集中與工序分散應根據(jù)生產類型、現(xiàn)有生產條件、工件結構特點和技術要求等進行綜合性分析后選用。 由于座體零件是采用成批量生產，因結構較復雜，需使用專用設備及專用夾具，為了保證精度，將選用工序集中。 4.1.3 工序的安排順序 （1）先加工基準面 選擇為精基準的表面，應該安排起始工序先進行加工，以便盡快為后續(xù)工序提供精基準。 這有利于保證加工精度。 （2）劃分加工階段 根據(jù)加工質量的要求常劃分為粗加工、半精加工、精加工。 由于工件的加工質量要求不是很高，所以劃分為粗粗加工、半精加工、精加工三個階段。 （3）先面后孔 對于箱體、支架和連桿等工件，應先加工面后加工孔。這是因為平面的輪廓平整，安放和定位比較穩(wěn)定可靠，若先加工好平面，就以平面定位孔，保證平面和孔的位置精度。此外，由于平面先加工好了，給平面上的孔加工也帶來方便，使刀具的初始切削條件能得到改善。 （4）次要表面穿插在各加工階段進行。 第二節(jié) 工藝路線的擬定 通過對零件的結構分析，可以了解到加工部位及加工精度。初步可以總結各加工表面加工階段的劃分： 在加工過程中，正確選擇加工方法，不但能提高生產效率，而且能降低生產成本。各加工表面加工階段劃分如下： 加工位置 加工階段劃分 銑底面 粗銑—精銑 鉆4φ11通孔 鉆 擴深3φ22孔 擴 車右端面 粗車—半精車 車左端面 粗車—半精車 鏜φ80k7孔 粗鏜—半精鏜—精鏜 鉆φ8孔 鉆 攻M8螺紋 攻螺紋 以上是初步了解加工內容以及通過設備的選擇。 4.2.1 加工方案比較分析 通過對機座的分析，可初步推出對機座的兩套加工方案。 方案一： 工序號 工序內容 設備 工序5 鑄造毛坯 砂型模具 工序10 清理鑄件 空氣壓縮機 工序15 檢驗 工序20 人工時效 加熱爐 工序25 鉗工劃線 工序30 銑底面 銑床 工序35 鉗工劃線 工序40 鉆4φ11通孔 鉆床 工序45 擴深3φ22孔 鉆床 工序50 車左端面,掉頭車右端面 車床 工序55 鏜φ80k7孔，倒角 鏜床 工序60 鉗工劃線 工序65 鉆φ8孔，攻M8螺紋 鉆床 工序70 終檢 工序75 入庫 方案二： 工序號 工序內容 設備 工序5 鑄造毛坯 砂型模具 工序10 清理鑄件 空氣壓縮機 工序15 檢驗 工序20 人工時效 加熱爐 工序25 鉗工劃線 工序30 銑底面 銑床 工序35 車左端面，調頭車右端面 車床 工序40 鏜φ80k7孔，倒角 鏜床 工序45 鉗工劃線 工序50 鉆4φ11通孔 鉆床 工序55 擴深3φ22孔 鉆床 工序60 鉆φ8孔，攻M8螺紋 鉆床 工序65 終檢 工序70 入庫 上述兩種方案都是遵守了基準先行、先主后次、先面后孔、次要表面穿插進行的原則來制定的?？紤]到加工成本和夾具的設計等問題，方案一更合理。方案二中雖然工序較為集中，但是加工比較復雜，分工也較多。由于工件屬于鑄造件，夾具都需要設計專用夾具，能夠從工件加工方便著手，方案一合理，然后在經濟方面，一次加工節(jié)省材料，方案二不大合理。因此方案一從實際情況考慮都具有很大的優(yōu)越性。 4.2.2 確定最優(yōu)的加工工藝路線 經過上述分析，故方案一是此次設計的最優(yōu)方案。該方案如下： 工序號 工序內容 設備 工序5 鑄造毛坯 砂型模具 工序10 清理鑄件 空氣壓縮機 工序15 檢驗 工序20 人工時效 加熱爐 工序25 鉗工劃線 工序30 銑底面 銑床 工序35 鉗工劃線 工序40 鉆4φ11通孔 鉆床 工序45 擴深3φ22孔 鉆床 工序50 車左端面，掉頭車右端面 車床 工序55 鏜φ80k7孔，倒角 鏜床 工序60 鉗工劃線 工序65 鉆φ8孔，攻M8螺紋 鉆床 工序70 終檢 工序75 入庫 第三節(jié) 工序分析 4.3.1 定位基準的選擇 精基準：在選擇定位基準時要遵循基準重合，基準統(tǒng)一，自為基準，互為基準保證工件定位精確，加緊可靠，操作方便的原則。 （1）基準重合：采用設計基準作為定位基準稱為基準重合。為避免基準不重合而引起的基準不重合誤差，保證加工精度應遵循基準重合原則。 （2）基準統(tǒng)一：在工件的加工過程中盡可能地采用統(tǒng)一的定位基準，稱為基準統(tǒng)一原則，遵循基準統(tǒng)一原則時，加工面之間的位置精度雖不如基準重合時那樣高，即增加一個由輔助基準到設計基準之間的不重合誤差，但是仍比基準多次轉換時的精度高，因為多次轉換基準會有多個基準不重合誤差。 （3）自為基準原則：當表面精加工要求加工余量小而均勻時，選擇加工表面本身為定位基準的原則。為了使加工面間有較高的位置精度，使加工余量小而均勻，可采用反復加工、互為基準原則。該零件在加工內孔時，都以下表面為基準，且眾多位置度要求都以它為精基準。這種方法遵從基準統(tǒng)一原則。 粗基準： （1）選擇粗基準時，主要考慮兩個問題：一是合理地分配各加工余量；二是保證加工面與不加工面的互相位置關系。具體選擇時考慮下列原則： （2）對于具有加工面與非加工面的弓箭，為了保證非加工表面與加工表面之間的位置要求，應選擇非加工表面作粗基準。 （3）對于具有較多加工表面的工件，選擇粗基準時，應考慮合理分配各表面之間的加工余量。若需要保證各主要加工表面都有足夠的余量，應選擇毛坯余量最小的表面作粗基準。若對于工件上的某些重要表面，為了盡可能使其加工余量均勻，則應選擇重要表面作粗基準。 （4）粗基準應避免重復表面使用。在同一尺寸方向上，粗基準通常只允許使用一次，一面產生較大的定位誤差。對于此零件，加工左端面時，選擇右端面作為粗基準。 （5）選作粗基準的表面應平整，沒有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便定位準確、加緊可靠。 （6）對于工件上的某些重要表面，為何盡可能的使加工余量均勻，應選擇重要表面為粗基準。 4.3.2 設備選擇 機床設備的選擇應根據(jù)零件的外形結構、外形尺寸、加工技術要求、生產類型和生產廠家自身的生產條件來確定，在保證加工精度要求和經濟效益的前提下選擇合理的機床設備。 加工設備的選擇：在選擇機床時，應考慮以下幾點： （1）所選用的機床精度應和工件的精度相適用。 （2）所選用的機床技術規(guī)格應與工件的外形尺寸相適應，即小零件選用小機床，加工大零件多選用大機床，做到合理選用。 （3）多選用的機床生產效率和自動化程度應與零件的生產綱領相適應。通常單件、小批生產選擇工藝范圍較廣的通常機床；而大批量生產時，往往選用生產率和自動化程度較高的專門化或專用機床。 （4）機床的選擇還應該結合現(xiàn)場的實際情況，充分利用現(xiàn)有設備。 加這一座體，所選用的設備有：CA6140、Z3025臺式鉆床、X6132。 根據(jù)該零件的形狀結構和技術要求，可選擇以下的機械設備進行加工。 CA6140型普通車床參數(shù)及配置表 名稱 技術參數(shù) 工件最大直徑 在床身上 400 在刀架上 210 頂尖間最大距離 650、900、1400、1900 加工螺紋范圍 米制螺紋 1-12 英制螺紋 2-24 模數(shù)螺紋 0.25-3 徑節(jié)螺紋 7-96 主軸 最大通過直徑 48 孔錐度 莫氏6# 正轉轉速級數(shù) 24 正轉轉速范圍 10-1400 反轉轉速級數(shù) 12 反轉轉速范圍 14-1580 進給量 縱向級數(shù) 64 縱向范圍 0.028-6.33 橫向級數(shù) 64 橫向范圍 0.014-3.16 滑板行程 橫向 320 縱向 650、900、1400、1900 刀架 最大行程 140 最大回轉角 90 刀架支承面到中心高距離 26 刀桿截面 2525 尾座 頂尖套最大移動量 150 橫向最大移動量 10 頂尖莫氏錐度 5 電機功率 主電機 7.5 總功率 7.84 外形尺寸 長 2148、2668、3168、3668 寬 1000 高 1267 工作精度 圓度 0.01 圓柱度 200：0.02 平面度 0.02/Φ300 表面粗糙度 1.6-3.2 Z3025型搖臂鉆床參數(shù)及配置表 名稱 技術參數(shù) 加工最大直徑 25 主軸中心線距立柱距離 350-1600 主軸端面至底座工作面距離 350-1250 主軸最大行程 315 主軸莫氏錐度 4 主軸轉速級數(shù) 16 主軸轉速范圍 25-2000 主軸進給量級數(shù) 16 主軸進給量范圍 0.04-3.2 主軸最大扭轉力矩 490 最大進給力 15680 主軸箱最大水平移動距離 1060 橫臂最大升降距離 650 橫臂最大回轉角度 360度 電動機總容量 6.19 主電動機功率 3 機床重量 3.5 機床外形尺寸：長 2490 寬 1060 高 2645 X6132型銑床參數(shù)及配置表 名稱 技術參數(shù) 工作臺尺寸（長寬） 1250320 工作臺最大行程：縱向 800 橫向 300 垂直 400 工作臺最大回轉角度 45度 T型槽數(shù) 3 主軸回轉級數(shù) 18 主軸回轉范圍 30-1500 主軸端孔錐度 7：24 主軸孔徑 29 主軸中心線到工作臺面間距離 30-430 主軸中心線到懸梁間距離 155 床身垂直導軌到工作臺面中心距離 215-515 刀桿直徑 27、22、32 進給量范圍： 縱向 10-1000 橫向 10-1000 垂直 3.3-333 快速進給量： 縱向與橫向 2300 垂直 766.6 主傳動電機： 功率 7.5 轉速 1450 進給傳動電機 功率 1.5 轉速 1410 機床外形尺寸： 長 1831 寬 2064 高 1718 4.3.3 工藝裝備選擇 夾具選擇: 對于中批、大批大量生產，為提高勞動生產率而采用高效夾具，小批生產應用成組技術時，可采用可調夾具和成組夾具。座體零件生產綱領為5000件每年，屬于中批生產，而由于結構相對復雜，用通用夾具，難以保證其加工精度，也不利于裝夾。因此，選用專用夾具生產加工。 在加工縱向孔時，設計專用鏜床夾具。 在加工端面螺紋孔時，設計專用鉆床夾具。 量具選擇: 單件小批量生產選用通用刀具，如游標卡尺、千分尺和百分尺表等：而在大批量生場中，則應盡量選擇效率較高的專用量具?？傊?，所選量具的量程和精度要與工件的尺寸和精度相適應。測量該零件所選用的量具有：0-300的游標卡尺、內徑千分尺等。 刀具選擇: 在特定的條件下，選用一把較好的刀具來進行切削加工可以達到優(yōu)質、高效、低耗的目的的刀具選用的基本原則： （1）切削效率高 能在最短的機動時間內完成零件的加工。 （2）加工質量好 能保證或提高零件的精度和光潔度。 （3）輔助時間少 刃磨方便、耐用。 （4）斷屑性能好 斷屑良好排屑順利。 （5）經濟效益高 刀具制造方便成本低，充分利用刀具切削部分材料。 一般情況下，應優(yōu)先選用標準刀具（特別是硬質合金可轉位刀具）。硬質合金是制造高速切削刀具的主要材料，其硬度高、耐磨性和耐熱性好，具有一定的使用強度，缺點是韌性差，性脆，但這缺點，可通過刃磨合理的幾何參數(shù)來彌補。所以，目前硬質合金是一種應用廣泛的刀具材料。該零件所用的刀具有：φ11的中心鉆、φ8的鉆頭、45?硬質合金車刀、YG3X鏜刀、φ10的鉆頭、面銑刀、機用絲錐等。 4.3.4 工序尺寸的確定 零件某一表層最后一道工序尺寸及其公差是零件的設計尺寸及公差，各中間工序的尺寸及公差是要通過計算確定。 當工序基準與設計基準重合時其工序尺寸及公差的確定較為簡單，只需要考慮各工序的加工余量和工序所達到的加工精度。計算順序是由最后一道工序開始往前推算，一直推算到毛坯尺寸的大小。當工序基準與設計基準不重合時，工序尺寸及公差的確定利用工藝尺寸鏈的原理來分析和計算。 必須注意在工序間安排檢查，如測量基準與基準不重合時，也應用尺寸鏈進行計算，以確定檢驗尺寸及公差。并注意防止產生假廢品。 4.3.5 切削用量與工時的確定 切削用量包括主軸轉速（切削速度）、被吃刀量、進給量和側吃刀量對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量。正確地選擇切削用量，對保證加工質量，提高生產效率，獲得良好的經濟效益，都有重大意義。 選擇時，優(yōu)先考慮被吃刀量，然后考慮進給量，最后考慮切削速度。 切削用量主要包括主軸轉速、進給速度和切削深度等，切削用量的參數(shù)都應在加工程序中反映，、其具體值可根據(jù)所有數(shù)控機床的工藝特性、參考切削用量手冊并結合實踐確定。 在機床夾具刀具和零件等的鋼度允許條件下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減少走到次數(shù)，提高生產效率。切削深度應根據(jù)工件的加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度來確定，粗加工時，除留下精加工、半精加工的余量外，盡可能一次走刀將粗加工余量切除：不能一次切除時，也應按先多后少的不等余量發(fā)加工。切除有硬皮的工件或切除不銹鋼等冷硬嚴重的材料時，應使切削深度不超過硬皮或冷硬層深度。精加工時，應根據(jù)粗加工與表層盡可能大的進給量；最后根據(jù)刀具的耐用度確定最佳的切削速度。 1. 粗加工時切削用量的選擇量或側吃刀量，其次確定進給速度，最后確定切削速度。 2.精加工時的切削用量的選擇原則。首先根據(jù)粗加工后的余量，定吃刀量：其次根據(jù)加工的表面的粗糙度要求，選取較小的進給量，最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。從刀具的耐用素出發(fā)，切削用量的選擇方法是：先選取背吃進給速度通常是根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙及刀具和材料進行選擇的。最大進給速度受機床伺服系統(tǒng)性能的限制，并與機床的脈沖當量有關。 1）當工件的質量要求能夠得到保證時，為提高生產效率，可選擇較高的進給速度。 2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀加工時，宜選擇較低的進給速度。 3）當加工精度要求較高時，進給速度應選小些，常20-50mm/min 4）進給速度應與主軸轉速和切削深度相適應。 查《機械加工工藝手冊》，根據(jù)以上原則，該座體的機械加工切削用量、進給量的確定選擇如下： 底面 粗加工 =3～4 mm，f=0.15～0.20 mm∕r 半精加工 =0.5～1mm，f=0.15 mm∕r 端面 粗加工 =3～5mm, f=0.5～0.8mm∕r 半精加工 =0.2～0.5mm, f=0.28 mm∕r 內孔 粗加工 =5～8mm， f=0.15～0.5mm∕min 半精加工 =1.5～3mm, f=0.3～1.0mm∕min 精加工 =0.6～1.2mm, f=0.15～0.5mm∕min 鉆孔 f=0.20～0.35mm∕r 擴孔 f=0.3～0.6mm∕r 攻螺紋 v=11～12m∕min 4.3.6 工時定額的計算 時間定額不僅是勞動生產率的指標，也是安排生產計劃、計算生產成本的重要依據(jù)，還是新建或擴建工廠（或車間）時計算設備和工人數(shù)量的依據(jù)。 為了正確地確定時間定額，通常把工序消耗的時間分為基本時間、鋪、時間、布置工作地時間、休息與生理需要時間、準備和終結時間組成。切削時間指切削時直接改變工件的尺寸、形狀形狀等工藝過程所需的時間，單位為min。它反映的是切削效率的一個指標。 計算切削速度：按《機械技工工藝手冊》表1.1-55，切削速度的計算公式 工序30 粗、精銑底面保證中心軸線到底面的尺寸為115mm，并達到表面精糙度 （1） 粗銑底面 根據(jù)參考有關手冊《切削手冊》得 每齒進給量：mm/齒 切削速度公式： T=240 得： ，即27m/min 采用硬質合金YT8圓柱形銑切，d =230mm,齒數(shù)Z=18 則： 現(xiàn)選用X6132臥式銑床，根據(jù)機床使用說明書取，故實際切削速度為： 當時，工作臺每分鐘進給量應為： 切削工時，由于粗銑，利用作圖法可得出銑切的行程 得機動工時為 精銑底面 參考有關文獻，切削手冊 表數(shù)據(jù)得： 每齒進給量： 切削速度v=36mm/min 根據(jù)X6132銑床說明書取=50r/min 故實際切削速度為： 每分鐘進給量 機動工時為： 工序40 鉆孔，根據(jù)查表得切削速度工式：刀具壽命T=60min 查得修正系數(shù)= 主軸轉速： 根據(jù)查表得：n=170r/min 實際切削速度 切削工時的計算： 工序45 擴孔 深3mm 刀具壽命 T=40 m=0.4 修正系數(shù) 主軸轉速 根據(jù)查表得 而實際切削速度 v=29.03m/min 切削工時的計算： 因加工4個孔 t=40.41=1.64min 據(jù)《機械加工工藝手冊》，當?shù)稐U尺寸為25mm325mm，ap≤3mm，以及工件直徑為110mm時 f=0.5～0.7(mm/r) 按CA6140車床說明書取f=0.51mm/r（參見書《機械制造工藝與機床夾具畢業(yè)設計》表3.9） 切削速度的計算公式，查表得：壽命選T=60min =158 m=0.2 所以，當進行粗車端面時： 確定機床轉速 相近時機床轉速為200r/min及250r/min，現(xiàn)選取250r/min 所以實際切削速度 計算切削工時： 當精車端面時： m=0.2 機床轉速： 根據(jù)機床轉速 實際切削轉速： 切削時間： 工序55 粗鏜孔 根據(jù)相關手冊，確定金剛鏜床的切削速度為v=80m/nin 由于金剛鏜床的主軸轉速為無極調速，故以上轉速為加工轉速 根據(jù)以上可算出半精鏜與精鏜的主軸轉速與切削時間 工序65 鉆孔并攻絲 機床：搖臂鉆床 刀具：根據(jù)參照《機械加工工藝手冊》表4.3-9硬質合金錐柄麻花鉆頭。 鉆孔 鉆孔前鑄件為實心，根據(jù)上文所的加工余量先鉆孔到再攻絲，所以。 鉆削深度： 進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-38，取 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-41，取v=21m/min 機床主軸轉速，有： 按照《機械加工工藝手冊》表3.1-31取 所以實際切削速度 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1，鉆孔數(shù)為2個 機動時間： 鉆十二個孔的時間 攻M8螺紋不通孔 刀具：釩鋼機動絲錐 進給量：查《機械加工工藝手冊》表1.8-1得所加工螺紋孔螺距,因此進給量 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-105，取 機床主軸轉速： ，取 絲錐回轉轉速：取 實際切削速度： =9m/min 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度：，加工數(shù)為2 機動時間： 所以攻十二個孔的絲時間min 所以本工序所需時間為6+2.06=8.06min 第四節(jié) 工藝過程卡（參見附錄3） 第五節(jié) 工序卡（參見附錄4） 第五章 機床夾具的組成 機械制造過程中，用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受制作或檢測的裝置,通稱為夾具。各種金屬切削機床上用于裝夾工件的工藝裝備，稱為機床夾具。 1、定位裝置 其作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。 2、夾緊裝置 其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力（切削力等）作用時不離開已經占據(jù)的正確的正確位置。 3、對刀或導向裝置 其作用是確定刀具相對定位元件的正確位置。 4、連接原件 其作用是確定夾具在機床上的正確位置。 5、夾具體 夾具體是機床夾具的基礎件，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。 6、其他元件或裝置 是指家家具中因特殊需要而設置的元件或裝置。根據(jù)加工需要，有些夾具上設置分度裝置、靠模裝置；為能方便、準確定位，常設置預定位裝置；對于大型夾具，常設置吊裝元件等。 以上各組成部分中，定位元件、夾緊裝置和夾具體是機床夾具的基礎組成部分。 機床夾具種類繁多，可以從不同的角度對機床夾具進行分類。 按夾具的使用特點可分為：通用夾具，專用夾具，可調夾具，組合夾具，拼裝夾具。 按使用機床可分為：車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具，齒輪機床夾具，數(shù)控機床夾具，自動機床夾具，自動線隨行夾具以及其他機床夾具。 按夾緊的動力源可分為：手動夾具，氣動夾具，液壓夾具，氣液增力夾具，電磁夾具以及真空夾具等。 工件裝夾的方法有兩種：將工件直接裝夾在機床的工作臺或花盤上；將工件裝夾在家具上 采用第一種方法裝夾的效率低，一般要求先按圖紙要求在工件的表面上劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時，用劃針或面分表找正后再夾緊。一般用于單件和小批生產。批量較大時，都采用夾具裝夾工件。 采用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點： （1）保證加工精度，穩(wěn)定加工質量。 （2）縮短輔助時間，提高勞動生產率。 （3）擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)“一機多能”。 （4）改善工人的勞動條件，降低生產成本。 第六章 工件的定位及夾緊 第一節(jié) 工件的定位及定位元件 6.1.1工件在夾具中的定位 1、工件的定位的基本原理： 六點定則：用合理分布的六個支承點限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，稱為“六點定位原則”，簡稱“六點定則”。 六點定則是工件定位的基本法則，用于實際生產時，起支承點作用的是一定形狀的幾何體，這些用來限制工件自由度的幾何體就是定位元件。 限制工件自由度與加工要求的關系： 工件定位時，影響加工要求的自由度必須限制；不影響加工要求的自由度，有時要限制，有時可不限制，視具體情況而定。習慣上，工件的六個自由度都限制了的定位稱為完全定位，工件限制的自由度少于六個，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。 在工件定位時，以下情況允許不完全定位：加工通孔或通槽時，沿貫通軸的位置自由度可不限制；毛坯（本工序加工前）是軸對稱時，繞對稱軸的角度自由度可不限制；加工貫通的平面時，除可不限制沿兩個貫通軸的位置自由度外，還可不限制繞垂直加工面的軸的角度自由度。 夾具上的定位元件重復限制工件的同一個或幾個自由度的定位稱為重復定位。重復定位分兩種情況：當工件的一個或幾個自由度被重復限制，并對加工產生有害影響的重復定位，稱為不可用重復定位。它將造成工件定位不穩(wěn)定，降低加工精度，使工件或定位元件產生變形，甚至無法安裝和加工。因此，不可用重復定位是不允許的。 當工件的一個或幾個自由度被重復限制，但仍能滿足加工要求，即不但不產生有害影響，反而可增強工件裝夾剛度的定位，稱為可用重復定位。在生產實際中，可用重復定位被大量采用。 2、基準、對定位元件的基本要求 定位基準的選擇： 定位基準的選擇，應盡量使工件的定位基準與工序基準相重合；盡量用精基準作為定位基準；遵守基準統(tǒng)一原則；應使工件安裝穩(wěn)定，加工中所引起的變形最??；應使工件定位方便，夾緊可靠。 對定位元件的基本要求： 足夠的精度、足夠的強度和剛度、耐磨性好、工藝性好、便于清理切削。 3、工件定位方式及其定位元件 （1）工件以平面定位。工件以平面作為定位基準時，所用定位元件一般可分為主要支承和輔助支承。主要支承用來限制工件的自由度，具有獨立定位的作用。輔助支承用來加強工件的支承剛性，不起限制工件自由度的作用。 （2）工件以圓柱孔定位。工件以圓柱孔為定位基準，如套類、齒輪、撥叉等此種定位方式所用的定位元件有圓柱定位銷、定位心軸和圓錐定位銷等。 （3）工件以外圓柱面定位。工件以外圓柱面定位時，常用的定位元件有：V形塊、定位套和半圓套。 6.1.2定位誤差的分析 造成定位誤差的原因有兩個：一是定位基準與工序基準不重合，由此產生 基準不重合誤差△b；二是定位基準與限制位基準不重合，由此產生基準位移誤 差△y 。 基準不重合誤差△b是一批工件逐個在夾具上定位時，定位基準與工序基準 不重合而造成的加工誤差，其大小為定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。 基準位移誤差△y是一批工件逐個在夾具上定位時，定位基準相對于限位基 準的最大變化范圍在加工尺寸方向上的投影。 第二節(jié) 工件的夾緊和夾緊裝置 工件定位后將其固定下來，稱為夾緊。在機械加工過程中，工件會受到切削力、離心力、慣性力和重力等的作用。為了保證在這些外力作用下，工件仍然在夾具中由定位元件確定加工位置，而不至于發(fā)生振動和位移，因此，夾具結構中都必須設置一定的夾緊裝置將工件可靠夾牢。 6.2.1 夾緊裝置的組成 1、夾緊裝置的種類繁多，綜合起來其結構均由兩部分組成。 （1）動力裝置 產生夾緊力。動力裝置是產生原始作用力的裝置。按夾緊力的來源，夾緊分手動夾緊和機動夾緊。手動夾緊是靠人力；機動夾緊是采用動力裝置。常用的動力裝置有液壓裝置、氣動裝置、電磁裝置、電動裝置、氣-液聯(lián)動裝置和真空裝置等。 （2）夾緊裝置 傳遞夾緊力。動力裝置所產生的力或人力要正確地作用到工件上，需有適當?shù)膫鲃訖C構。傳遞機構是把原動力傳遞給夾緊裝置。它由兩種構件組成，一是接受原始作用力的構件，二是中間傳力機構。 2、夾緊裝置的設計要求 夾緊裝置的設計和選用是否正確，都保證工件的精度、提高生產率和減輕工人勞動強度有很大的影響。因此，夾緊裝置應滿足以下要求： （1）夾緊過程中，不能破壞工件在定位時所處的正確位置。 （2）夾緊力的大小適當。保證工件在整個加工過程中的位置穩(wěn)定不變，夾緊可靠牢固，振動小，又不超出允許的變形。 （3）夾緊裝置的復雜程度應與工件的生產綱領相適應。工件生產批量越大，越應設計較復雜、效率較高的夾緊裝置。 （4）具有良好的結構工藝性。力求簡單，便于制造維修，操作安全方便，并且省力。 6.2.2 夾緊力的確定 1、夾緊力方向的確定： （1）夾緊力應朝向主要的定位基面。 （2）夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。 2、夾緊力作用點的選擇： （1）夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內。 （2）夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。 （3）夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。 夾緊力大小的估算： 理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構的傳遞效率等有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復雜的問題，只能進行粗略的估算。 估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 估算的步驟： a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。 b.實際需要的夾緊力FJ需，應考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。 c.校核夾緊機構的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需 。 第七章 鉆床夾具設計 第一節(jié).夾具設計的特點與功能 機床夾具作為一種重要的工藝裝備在機械制造工藝過程中起著重要的作用。具體表現(xiàn)在以下方面： 1.針對性強，設計人員必須掌握工藝和生產現(xiàn)場的實際情況。專用夾具是為某零件的某工序設計的，設計人員必須全面了解和掌握產品零件的要求，工藝過程的安排以及所使用的機床、刀具，輔助的具體情況才能提出合理可行的最佳方案，確定最合理的定位、夾緊裝置。 2.保證加工質量和勞動生產率是夾具設計的兩項主要任務，而保證加工質量又是第一位的。因此，設計時，應重點把握定位方案的確定和精度分析這兩道關。對于制造精度要求不高的零件，其夾具應重點保證提高勞動生產率和改善勞動條件。 3.夾緊機構對整個夾具結構起決定作用。夾緊裝置的結構形式和種類很多，選用的靈活性很大，特別是夾緊裝置中力源及傳動機構的設計對家具結構的影響最大。因此，在同樣能保證工序要求的情況下，每個人設計的結構可能大不相同。而不同復雜程度的夾具在不同的生產規(guī)模條件下其經濟效果也不一樣，設計人員必須使自己的設計與生產規(guī)模相適應，不可片面追求高精度而忽視了經濟性。 4.夾具的制造多屬于單件生產，因此，設計時應考慮采用組合加工、修配和調整等措施來保證夾具的制造精度，盡可能的考慮設置修配和調整環(huán)節(jié)，而不可能完全依靠用完全互換的辦法來保證制造精度。 5.設計周期短，一般不進行強度和剛度計算。夾具設計是直接為產品生產服務的生產技術準備工作，其設計周期要求短，因此設計時多采用參照或憑經驗確定的辦法來保證受力件的強度和剛度，通常不進行詳細計算，有時采用簡便公式或用圖表做為涉及參考。但是應注意，在設計一些具有較高精度要求的夾具時，應該對定位精度、夾緊力等應進行必要的計算和分析。 6.夾具可擴大機床的工藝范圍，做到一機多能。對于多數(shù)中小工廠（車間），由于生產的工件種類、規(guī)格多，而機床的品種、規(guī)格和數(shù)量有限，為了適應生產發(fā)展的需要，采用各種機床夾具來擴大機床的工藝范圍，達到一機多能。如在普通車床或銑床上應用鉆模夾具可以實現(xiàn)仿形加工，代替專門的仿形車床、仿形銑床。 7.減輕工人勞動強度，保證安全生產。采用夾具裝夾工件，基本上不用進行找正，特別對復雜或精密零件基本上不取決于個人的技術水平，而主要靠夾具，因此工人操作方便，并便于組織生產。夾具采用機械化夾緊裝置與裝卸裝置，可大大減輕工人的勞動強度。 8.機床夾具在新產品試制中縮短試制周期起著重要作用。機械制造業(yè)的激烈競爭，要求縮短產品的試制周期。而在新產品的開發(fā)試制過程中，可調整夾具、成組夾具、組合夾具的應用起著重要的作用。此外機床夾具還在平衡各工序時間以便組織流水線生產、自動化生產，以及在一些特殊零件的裝夾加工中起著主要作用。 第二節(jié).設計的基本要求 夾具設計的原則是經濟和適用，它可以概括為“好用、好造、好修”這6個字，其中好用是主要的，但好用也必須以不脫離生產現(xiàn)場的實際制造和維修水品為前提。具體要求為： a.夾具的構造應與其用途和生產規(guī)模相適應，正確處理好質量、效率，方便性與經濟性四者的關系。 b.保證工件精度。 c.保證使用方便，要便于裝卸、便于夾緊、便于調理、便于測量、便于觀察便于排屑排液、便于安裝運輸，保證安全第一。 d.注意結構工藝性，對加工、裝配、檢驗和維修等問題應通盤考慮，以降低制造成本 第三節(jié).工藝分析 1.工件加工要求 a.其中一個孔與C面和D面的距離都為20mm， b.兩孔的間距為130+0.2，距C面距離為20mm。 c.兩孔的加工精度2—Φ10H8. 2.工序基準 根據(jù)以上要求，工序基準為D面和C面，Φ10的中心線。 第四節(jié).擬定定位方案和選定定位元件 此夾具采用平口鉗似的夾緊方式再加上兩個支承套。本采用平口鉗夾緊就可以定位，但考慮到兩孔的精度要求，所以再加兩個支承套。這種定位方案可靠，夾緊也很方便。作為定位元件應該具有：（1）足夠的精度。由于工件的定位是通過定位副的接觸（或配合）實現(xiàn)的，定位元件上限位基面的精度直接影響工件的定位精度，因此限位基面應有足夠的精度，以適應工件的加工要求。（2）足夠的強度和剛度。定位元件不僅限制工件的自由度，還有支持工件，承受夾緊力的作用，因此，應有足夠的強度和剛度，以免使用中變形或損壞。（3）耐磨性好，工件的裝卸會磨損定位元件的限位基面，導致定位精度下降。定位精度下降到一定的精度時，定位元件必須更換，否則夾具不能繼續(xù)使用。因此，定位元件應該有較好的耐磨性。（4）工藝性好，定位元件的結構應要求簡單，合理，便于加工，裝配和更換。 第五節(jié).確定夾緊方案 工件定位之后，由于在加工過程中要受到切削力，慣性力和工件重力的作用，因此必須設計合理的機構將工件壓緊夾牢保證工件在加工過程中具有定位的穩(wěn)定性和生產的安全性。這種將工件壓緊夾牢的機構就是夾緊機構。 夾緊機構的組成形式雖然多種多樣，但是可以根據(jù)夾緊機構中各組成部分的作用和特點把夾緊機構分為3個組成部分： a.動力裝置：機動夾緊機構常用的動力裝置有汽缸油缸電力等生產。手動夾緊機構的動力由人力保證。 b.中間傳力機構：中間傳力機構是將動力裝置生產的力傳遞給夾緊元件的執(zhí)行機構，傳力機構具有改變夾緊方向，改變夾緊力的大小以及保證夾緊的可靠性和子鎖性。 c.夾緊元件：它是實現(xiàn)夾緊的最終執(zhí)行元件，通過它和工件直接接觸而完成夾緊動作。 夾緊力的確定。確定夾緊力的方向、作用點和大小時，要分析工件的結構特點、加工要求、切削力和其他外力作用工件的情況，以及定位元件的結構和布置方式。 夾緊力應朝向主要限位面。對工件只施加一個夾緊力，或施加幾個方向相同的夾緊力時，夾緊力的方向應盡可能的朝向主要限位面。 夾緊力的作用點應落在定位夾緊力的支承范圍內。 夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的方向和部位。這一原則對剛性差的工件特別重要。 夾緊力的作用點應靠近弓箭的加工表面。不僅提高了工件的裝夾剛性，還可減少加工時工件的振動。 夾緊力大小的估算：加工過程中，工件受到切削力、離心力、慣性力及重力的作用。理論上，夾緊力的作用與上述力的作用平衡；而實際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構的傳遞效率等有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復雜的問題，只能進行粗略的估算，估算時應找出對夾緊最不利的瞬間時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力。并只考慮主要因素在力系中的影響，省略去次要因素在力系中的影響。 為便于快速裝卸工件，本零件采用螺旋夾緊機構。 第六節(jié).夾具體的確定 此夾具體，采用鑄造夾具體。鉆模板安裝在夾具體上。鉆套能迅速、準確的確定刀具與夾具的相對位置，一般安裝在鉆模板上，鉆模板與夾具體連接鉆套與工件之間留有排屑空間。標準鉆套分為固定鉆套、可換鉆套和快換鉆套三種。固定鉆套結構簡單，鉆孔精度高，適用于單一鉆孔工序和小批生產?？蓳Q鉆套用于大批量生產時，為便于更換磨損的鉆套，快換鉆套適用于工件需鉆、擴、絞多工步加工，為了能快速更換不同孔徑的鉆套。因此處蓋板為小批量生產，固選用固定鉆套。鉆模板用于安裝鉆套，并確保鉆套在鉆模板上的正確位置，鉆模板分為：固定鉆模板、鉸鏈式鉆模板和可卸式鉆模板。在工件裝卸方便的情況下，盡可能選用固定式鉆模板。固，此處選用固定式鉆模板。 1.對夾具體的要求 1）正確的將工件對刀具定位。 2）加工時可靠地夾緊和牢固支承工件。 3）給予刀具導向。 4）夾具在機床上找正并固定。 5）刀具折斷最少，壽命長。 6）人為誤差的可能性最少。 7）便于技術等級不高的工人操作。 8）減少作業(yè)時間。 2. 有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀或導向元件的表面以及夾具體的安裝基面等，應有適當?shù)某叽绾托螤罹龋麄冎g適當?shù)奈恢镁取? 3. 有足夠的強度和剛度 加工過程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。為保證夾具體不產生不允許的變形和振動，夾具體應有足夠的強度和剛度。因此夾具體需要一定的壁厚，鑄造和焊接夾具體常設置加強肋，或在不影響工件裝卸的情況下采用框架式夾具體。 4. 結構工藝性好 夾具體應便于制造、裝配和檢驗。夾具體表面與工件應留有足夠的間隙，一般為4~15mm。夾具體結構型式應便于工件的裝卸。 5.