車床撥叉831007加工工藝及夾具工裝設計【鉆擴22和55孔氣動夾具】（含CAD及PDF圖紙）

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In order to ensure Φ20, Φ50 hole on the vertical datum tolerance, CNC machine tools to meet the processing requirements on their design of a special fixture, the fixture using automatic clamping device, clamping a reliable, easy to operate. Higher production efficiency, therefore, applicable to high-volume, the processing pipeline. Able to meet the design requirements. Keywords: NC machining process, positioning, clamping, special fixture 目 錄 摘要 1 ABSTRACT 2 目 錄 3 1 緒論 5 2 數控加工工藝概述 5 2.1 數控加工工藝分析的一般步驟與方法 5 2.2 機床的合理選用 5 2.3 數控加工零件工藝性分析 6 2.3.1 零件圖樣上尺寸數據的給出應符合編程方便的原則 6 2.3.2 零件各加工部位的結構工藝性應符合數控加工的特點 6 2.4 加工方法的選擇與加工方案的確定 6 2.4.1 加工方法的選擇 6 2.4.2 加工方案確定的原則 7 2.5 工序與工步的劃分及加工順序安排 7 2.5.1?工序的劃分 7 2.5.2 工步的劃分 7 2.5.3 加工順序安排 8 2.6 零件的安裝與夾具的選擇 8 2.6.1 定位安裝的基本原則 8 2.6.2 選擇夾具的基本原則 8 2.7 刀具的選擇與切削用量的確定 8 2.7.1 刀具的選擇 8 2.7.2 切削用量的確定 9 2.8 對刀點與換刀點的確定 9 2.9 加工路線的確定 9 3 撥叉零件數控加工工藝分析 10 3.1 撥叉零件的作用 10 3.2 撥叉零件的工藝分析 11 3.3 確定撥叉零件生產類型 11 3.4 確定撥叉零件毛坯類型 11 3.4.1 確定毛坯種類 11 3.4.2 確定鑄件加工余量及形狀 11 3.4.3 繪制鑄件零件圖 12 3.5 撥叉零件數控加工工藝規(guī)程設計 12 3.5.1 選擇定位基準 12 3.5.2 制定數控加工工藝路線 12 3.6 機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 13 3.6.1 圓柱表面工序尺寸 13 3.6.2 平面工序尺寸 14 3.6.3 確定切削用量及時間定額 14 4 夾具設計 23 4.1 問題的提出 23 4.2 夾具設計 23 4.2.1 定位基準選擇 23 4.2.2切削力及夾緊力計算 24 4.3定位誤差分析 24 4.3.1定位元件尺寸及公差的確定 24 4.3.2計算鉆套中心線與工作臺的垂直度誤差 24 4.3.3計算定位銷軸與工作臺的平行度誤差 25 4.4夾具設計及操作的簡要說明 25 5結束語 26 致謝 27 參考文獻 28 1 緒論 隨著我國現代制造技術的發(fā)展，數控機床的普及和從事數控加工人員的增多，數控加工越來越受到人們的重視。撥叉零件廣泛應用于我們的日常生活及生產當中，撥叉零件的制造精度能不能夠滿足技術要求,如何更大限度的降低機加工的基本勞動時間及提高單位時間內的生產率,都成為機械行業(yè)勢待解決的技術性問題。隨著數控技術的不斷發(fā)展及數控技術應用的不斷廣泛化、深入化，我們意識到，采用數控機床來加工撥叉零件既能夠提高零件的精度又能夠完成采用普通機床加工應運受限的瓶頸，對提高加工效率、以及降低勞動強度都有不可估量之好處。 隨著計算機科學、信息技術的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)已發(fā)生了十分顯著的變化，發(fā)達國家正進行由傳統(tǒng)的制造技術向現代制造技術的轉變，并提出了全新的制造模式。數控加工技術將逐步引航現代機械制造業(yè)的發(fā)展。數控機床的應用范圍日益擴大，其產生的經濟效益與社會效益十分明顯。 對傳統(tǒng)零件的數控加工技術也得到越來越廣泛的應用。面對新技術、新工藝的不斷出現，提高數控加工技術在傳統(tǒng)撥叉類零件的應用也受到越來越多的重視。如何使數控技術在加工這一類零件中表現出其高質量、高精度、高效率，都成為各國爭先要解決的問題。因此研究它對我國的制造行業(yè)很有借鑒作用。 2 數控加工工藝概述 2.1 數控加工工藝分析的一般步驟與方法 工作人員在進行工藝分析時，要有機床說明書、編程手冊、切削用量表、標準工具、夾具手冊等資料，根據被加工工件的材料、輪廓形狀、加工精度等選用合適的機床，制定加工方案，確定零件的加工順序，各工序所用刀具，夾具和切削用量等。 ?2.2 機床的合理選用 在數控機床上加工零件時，一般有兩種情況。第一種情況：有零件圖樣和毛坯，要選擇適合加工該零件的數控機床。第二種情況：已經有了數控機床，要選擇適合在該機床上加工的零件。無論哪種情況，考慮的因素主要有，毛坯的材料和類、零件輪廓形狀復雜程度、尺寸大小、加工精度、零件數量、熱處理要求等。概括起來有三點： （1）要保證加工零件的技術要求，加工出合格的產品； （2）有利于提高生產率； （3）盡可能降低生產成本(加工費用)。 2.3 數控加工零件工藝性分析 數控加工工藝性分析涉及面很廣，在此僅從數控加工的可能性和方便性兩方面加以分析。 2.3.1 零件圖樣上尺寸數據的給出應符合編程方便的原則 （1）零件圖上尺寸標注方法應適應數控加工的特點在數控加工零件圖上，應以同一基準引注尺寸或直接給出坐標尺寸。在保持設計基準、工藝基準、檢測基準與編程原點設置的一致性方面帶來很大方便。由于零件設計人員一般在尺寸標注中較多地考慮裝配等使用特性方面，而不得不采用局部分散的標注方法，這樣就會給工序安排與數控加工帶來許多不便。由于數控加工精度和重復定位精度都很高，不會因產生較大的積累誤差而破壞使用特性，因此可將局部的分散標注法改為同一基準引注尺寸或直接給出坐標尺寸的標注法。 （2）構成零件輪廓的幾何元素的條件應充分。在分析零件圖時，要分析幾何元素的給定條件是否充分。如圓弧與直線，圓弧與圓弧在圖樣上相切，但根據圖上給出的尺寸，在計算相切條件時，變成了相交或相離狀態(tài)。由于構成零件幾何元素條件的不充分，使編程時無法下手。遇到這種情況時，應與零件設計者協(xié)商解決。 2.3.2 零件各加工部位的結構工藝性應符合數控加工的特點 （1）零件的內腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸。這樣可以減少刀具規(guī)格和換刀次數，使編程方便，生產效益提高。 （2）內槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，因而內槽圓角半徑不應過小。零件工藝性的好壞與被加工輪廓的高低、轉接圓弧半徑的大小等有關。 （3）零件銑削底平面時，槽底圓角半徑r不應過大。 （4）應采用統(tǒng)一的基準定位。在數控加工中，若沒有統(tǒng)一基準定位，會因工件的重新安裝而導致加工后的兩個面上輪廓位置及尺寸不協(xié)調現象。因此要避免上述問題的產生，保證兩次裝夾加工后其相對位置的準確性，應采用統(tǒng)一的基準定位。零件上最好有合適的孔作為定位基準孔，若沒有，要設置工藝孔作為定位基準孔。若無法制出工藝孔時，最起碼也要用經過精加工的表面作為統(tǒng)一基準，以減少兩次裝夾產生的誤差。此外，還應分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保證、有無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸等。 2.4 加工方法的選擇與加工方案的確定 2.4.1 加工方法的選擇 加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結合零件的形狀、尺寸大小和熱處理要求等全面考慮。例如，對于IT7級精度的孔采用鏜削、鉸削、磨削等加工方法均可達到精度要求，但箱體上的孔一般采用鏜削或鉸削，而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱體孔選擇鉸孔，當孔徑較大時則應選擇鏜孔。此外，還應考慮生產率和經濟性的要求，以及工廠的生產設備等實際情況。常用加工方法的經濟加工精度及表面粗糙度可查閱有關工藝手冊。 2.4.2 加工方案確定的原則 零件上比較精密表面的加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。對這些表面僅僅根據質量要求選擇相應的最終加工方法是不夠的，還應正確地確定從毛坯到最終成形的加工方案。 確定加工方案時，首先應根據主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達到這些要求所需要的加工方法。例如，對于孔徑不大的IT7級精度的孔，最終加工方法取精鉸時，則在精鉸孔前通常要經過鉆孔、擴孔和粗鉸孔等加工。 2.5 工序與工步的劃分及加工順序安排 2.5.1?工序的劃分 在數控機床上加工零件，工序可以比較集中，在一次裝夾中盡可能完成大部分或全部工序。首先應根據零件圖樣，考慮被加工零件是否可以在一臺數控機床上完成整個零件的加工工作，若不能則應決定其中哪一部分在數控機床上加工，哪一部分在其他機床上加工，即對零件的加工工序進行劃分。一般工序劃分有以下幾種方式： （1）以一次安裝、加工作為一道工序。 （2）以同一把刀具加工的內容劃分工序。 （3）以加工部位劃分工序。 （4）以粗、精加工劃分工序。 2.5.2 工步的劃分 工步的劃分主要從加工精度和效率兩方面考慮。在一個工序內往往需要采用不同的刀具和切削用量，對不同的表面進行加工。為了便于分析和描述較復雜的工序，在工序內又細分為工步。下面以加工中心為例來說明工步劃分的原則： (1)同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分開進行。 (2)對于既有銑面又有鏜孔的零件，可先銑面后鏜孔。 (3)按刀具劃分工步。?? 總之，工序與工步的劃分要根據具體零件的結構特點、技術要求等情況綜合考慮。 2.5.3 加工順序安排 順序的安排應根據零件的結構和毛坯狀況，以及定位、安裝與夾緊的需要來考慮。順序安排一般應按以下原則進行： （1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序的也應綜合考慮； （2）先進行內腔加工，后進行外形加工； （3）以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復定位次數、換刀次數與挪動壓板次數； 2.6 零件的安裝與夾具的選擇 2.6.1 定位安裝的基本原則 （1）力求設計、工藝與編程計算的基準統(tǒng)一。 （2）盡量減少裝夾次數，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。 （3）避免采用占機人工調整式加工方案，以充分發(fā)揮數控機床的效能。 2.6.2 選擇夾具的基本原則 數控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要協(xié)調零件和機床坐標系的尺寸關系。除此之外，還要考慮以下四點： （1）當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具、可調式夾具及其他通用夾具，以縮短生產準備時間、節(jié)省生產費用。 （2）在成批生產時才考慮采用專用夾具，并力求結構簡單。 （3）零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停頓時間。 （4）夾具上各零部件應不妨礙機床對零件各表面的加工，即夾具要開敞其定位、夾緊機構元件不能影響加工中的走刀(如產生碰撞等)。 2.7 刀具的選擇與切削用量的確定 2.7.1 刀具的選擇 刀具的選擇是數控加工工藝中重要內容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質量。編程時，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內容、工件材料等因素。 與傳統(tǒng)的加工方法相比，數控加工對刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調整方便。這就要求采用新型優(yōu)質材料制造數控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數。 ?2.7.2 切削用量的確定 切削用量包括主軸轉速(切削速度)、背吃刀量、進給量。對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并應編入程序單內。 合理選擇切削用量的原則是，粗加工時，一般以提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合經驗而定。 2.8 對刀點與換刀點的確定 在編程時，應正確地選擇“對刀點”和“換刀點”的位置。“對刀點”就是在數控機床上加工零件時，刀具相對于工件運動的起點。由于程序段從該點開始執(zhí)行，所以對刀點又稱為“程序起點”或“起刀點”。 對刀點的選擇原則是： （1）所選的對刀點應使程序編制簡單； （2）對刀點應選擇在容易找正、便于確定零件加工原點的位置； （3）對刀點應選在加工時檢驗方便、可靠的位置； （4）對刀點的選擇應有利于提高加工精度。 加工過程中需要換刀時，應規(guī)定換刀點。所謂“換刀點”是刀架轉位換刀時的位置。該點可以是某一固定點(如加工中心機床，其換刀機械手的位置是固定的)，也可以是任意的一點(如車床)。換刀點應設在工件或夾具的外部，以刀架轉位時不碰工件及其它部件為準。其設定值可用實際測量方法或計算確定。、 2.9 加工路線的確定 在數控加工中，刀具刀位點相對于工件運動的軌跡稱為加工路線。編程時，加工路線的確定原則主要有以下幾點： （1）加工路線應保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率較高。 （2）使數值計算簡單，以減少編程工作量。 （3）應使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空刀時間。? 如加工圖a所示零件上的孔系。b圖的走刀路線為先加工完外圈孔后，再加工內圈孔。若改用c圖的走刀路線，減少空刀時間，則可節(jié)省定位時間近一倍，提高了加工效率。 a)零件圖樣 b)路線1 c)路線2 圖1 最短走刀路線的設計 3 撥叉零件數控加工工藝分析 3.1 撥叉零件的作用 圖2是CA6140車床上的撥叉零件，它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的Φ20孔與操縱機構相連，二下方的Φ50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。 3.2 撥叉零件的工藝分析 零件的材料HT200其生產工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削。以下是撥叉需要加工的表面及加工表面之間的位置要求： （1）小頭孔Φ20以及與此孔相通的Φ8的錐孔、M6螺紋孔。 （2）大頭半圓孔Φ50。 （3）撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm，小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為0.05mm。 分析可知，可以粗加工撥叉下端面，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。由于撥叉零件的加工工序較多，形狀較復雜，考慮到工序集中所以采用數控機床來進行加工。 3.3 確定撥叉零件生產類型 已知此撥叉零件的生產綱領為5000件/年，零件的質量是1.0Kg/個，查《機械制造工藝設計簡明手冊》第2頁表1.1-2，可確定該撥叉生產類型為中批生產，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設備以數控機床為主，大量采用專用工裝。 圖2 831007撥叉零件圖 3.4 確定撥叉零件毛坯類型 3.4.1 確定毛坯種類 零件材料為HT200。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產類型為中批生產，故選擇木摸手工砂型鑄件毛坯。查《機械制造工藝設計簡明手冊》第41頁表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級為CT-12。 3.4.2 確定鑄件加工余量及形狀 查《機械制造工藝設計簡明手冊》第41頁表2.2-5，選用加工余量為MA-H級，并查表2.2-4確定各個加工面的鑄件機械加工余量，鑄件的分型面的選用及加工余量，如下表所示： 表1 各加工表面的加工余量 簡 圖 加工面代號 基本 尺寸 加工余量等級 加工 余量 說 明 D1 20 H 1.02 孔降一級雙側加工 D2 50 H 3.52 孔降一級雙側加工 T2 30 H 5 單側加工 T3 12 H 5 單側加工 T4 12 H 5 單側加工 3.5 撥叉零件數控加工工藝規(guī)程設計 3.5.1 選擇定位基準 （1）粗基準的選擇：以零件的小頭上端面為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。 （2）精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩個小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準。 3.5.2 制定數控加工工藝路線 根據零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用數控機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。查《機械制造工藝設計簡明手冊》第20頁表1.4-7、1.4-8、1.4-11，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 工序01 粗銑、精銑Φ20、Φ50下端面，以T2為粗基準，采用立式數控銑床加專用夾具； 工序02 粗銑、精銑Φ20上端面，以T4為定位基準，采用立式數控銑床加專用夾具；粗銑、精銑Φ50上端面，以T4為定位基準，采用立式數控銑床加專用夾具； 工序03 鉆、擴Φ20孔，粗鉸、精鉸Φ20孔；以Φ32外圓和T2為基準，采用立式數控鉆床加專用夾具；粗鏜、半精鏜Φ50孔，以D1為定位基準，采用臥式數控鏜床加專用夾具； 工序04 銑斜肩，以D1和T2為定位基準，采用立式數控銑床加專用夾具； 工序05 精銑Φ50端面，以D1為基準，采用立式數控銑床加專用夾具； 工序06 鉆、鉸Φ8錐孔，以T1和零件中線為基準，采用立式數控鉆床加專用夾具； 工序07 鉆M6底孔，攻螺紋，以T1和零件中線為基準，采用立式數控鉆床并采用專用夾具； 工序08 銑斷，以D1為基準，采用臥式數控銑床加專用夾具； 工序09 去毛刺； 工序10 終檢。 3.6 機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 3.6.1 圓柱表面工序尺寸 前面已初步確定工件各面的總加工余量，現在確定各工序的加工余量如下： 表2 圓柱表面加工余量 加工 表面 加工 內容 加工余量 精度 等級 工序 尺寸 表面粗糙度 工序余量 最小 最大 φ50IT12 （D2） 鑄 件 7.0 CT12 粗 鏜 4.0 IT12 6.3 0.95 6.8 半精鏜 3.0 IT10 3.2 2.9 3.25 φ20IT7 （D1） 鉆 18 IT11 17.89 18 擴 1.8 IT10 6.3 1.716 1.910 粗 鉸 0.14 IT8 3.2 0.107 0.224 精 鉸 0.06 IT7 1.6 0.039 0.093 3.6.2 平面工序尺寸 表3 平面加工余量 工序號 工序內容 加工余量 基本 尺寸 經濟 精度 工序尺寸偏差 工序余量 最小 最大 鑄 件 5.0 CT12 01 粗銑φ20孔下端面 4.0 36.0 12 1.5 7.75 02 粗銑φ20孔上端面 4.0 32.0 12 1.5 7.75 03 粗銑φ50孔上端面 4.0 14.0 12 1.8 6.38 07 精銑φ20孔下端面 1.0 31.0 8 0.75 1.283 08 精銑φ20孔上端面 1.0 30.0 8 0.75 1.283 10 精銑φ50孔端面 1.0×2 12.0 8 0.951 1.016 3.6.3 確定切削用量及時間定額 工序01 粗銑、精銑Φ20、Φ50下端面，以T2為粗基準，采用立式數控銑床加專用夾具 （1） 粗銑Φ20、Φ50下端面，以T2為粗基準。 1） 加工條件 工件材料：HT200, σb =170~240MPa，鑄造；工件尺寸：H=40mm，L=176mm; 加工要求：粗銑Φ20孔下端面，加工余量4mm; 機床：X51立式數控銑床； 刀具：YG6硬質合金端銑刀。銑削寬度ae≤90，深度ap≤6，齒數z=12，故根據《機械制造工藝設計簡明手冊》（后簡稱《簡明手冊》）表3.1，取刀具直徑d0=125mm。根據《切削用量手冊》（后簡稱《切削手冊》）表3.16，選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃傾角：λs=－10°,主偏角Kr=60°，過渡刃Krε=30°，副偏角Kr’=5°。 (2) 切削用量 1) 確定切削深度ap 因為余量較小，故選擇ap=4mm，一次走刀即可完成。 2) 確定每齒進給量fz 由于本工序為粗加工，尺寸精度和表面質量可不考慮，從而可采用不對稱端銑，以提高進給量提高加工效率。根據《切削手冊》表3.5，使用YG6硬質合金端銑刀加工，機床功率為4.5kw（據《簡明手冊》表4.2-35，X51立式銑床）時： fz=0.09~0.18mm/z 故選擇：fz=0.18mm/z。 3) 確定刀具壽命及磨鈍標準 根據《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直徑d0=125mm，故刀具使用壽命T=180min（據《簡明手冊》表3.8）。 4) 計算切削速度vc和每分鐘進給量vf 根據《切削手冊》表3.16，當d0=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z時，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計算公式為： 其中 ，，，，，，，，，，，，，將以上數據代入公式： 確定機床主軸轉速： 。 根據《簡明手冊》表4.2-36，選擇nc=300r/min，vfc=390mm/min，因此實際進給量和每分鐘進給量為： vc==m/min=118m/min f zc=v fc/ncz=390/300×12 mm/z=0.1mm/z 5)校驗機床功率 根據《切削手冊》表3.24，近似為Pcc=3.3kw，根據機床使用說明書，主軸允許功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校驗合格最終確定：ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。 6)計算基本工時 tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，l=176mm. 查《切削手冊》表3. 26，入切量及超切量為：y+Δ=40mm，則： tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.81min. （2）精銑Φ20、Φ50下端面，以T2為粗基準。 刀具：YG6硬質合金端銑刀； 機床：X51立式數控銑床； 查《切削手冊》表3.5，進給量為：，取為0.5mm/r 參考有關手冊，確定，采用YG6硬質合金端銑刀，，則： 現采用X51立式數控銑床，根據《簡明手冊》表4.2-36，取，故實際切削速度： 當時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/min 本工序切削時間為： min 工序02 粗銑、精銑Φ20上端面，以T4為定位基準，采用X51立式數控銑床加專用夾具；粗銑、精銑Φ50上端面，以T4為定位基準，采用X51立式數控銑床加專用夾具 （1） 粗銑Φ20、Φ50上端面，以T4為定位基準。 切削用量和時間定額及其計算過程同工序01。 （2） 精銑Φ20上端面，以T1為定位基準。 切削用量同工序01； 精銑時； 基本工時：。 （3）粗銑Φ50上端面，以T4為定位基準。 刀具：YG6硬質合金端銑刀， 機床：X51立式銑床 根據《切削手冊》查得，。根據《簡明手冊》表4.2-36查得，?。?，故實際切削速度： 當時，工作臺每分鐘進給量應為： 查說明書，取 計算切削基本工時： 因此， 工序03 鉆、擴Φ20孔；粗鉸、精鉸Φ20孔；以Φ32外圓和T2為基準；采用Z525立式數控鉆床加專用夾具；粗鏜、半精鏜Φ50孔，以D1為定位基準，采用T616臥式數控鏜床加專用夾具 （1） 鉆、擴Φ20孔，以Φ32外圓和T2為基準。 1） 選擇鉆頭 根據《切削手冊》表2.1.2.2，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=18mm，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角αo＝12°，二重刃長度bε=3.5mm,橫刀長b=2mm,寬l=4mm,棱帶長度，°，° 2） 選擇切削用量 ① 確定進給量 按加工要求確定進給量：查《切削手冊》，，由《切削手冊》表2.7,系數為0.5,則： 按鉆頭強度選擇:查《切削手冊》表2.8,鉆頭允許進給量為：； 按機床進給機構強度選擇：查《切削手冊》表2.9，機床進給機構允許軸向力為8330N時，進給量為。以上三個進給量比較得出，受限制的進給量是工藝要求，其值為：0.215~0.265mm/r。根據《簡明手冊》表4.2-16,最終選擇進給量。 根據《切削手冊》表2.19查出,鉆孔時軸向力Ff=2500N，軸向力修正系數為1.0，故Ff=2500N。根據Z525立式鉆床使用說明書，機床進給機構允許的最大軸向力為8830N﹥Ff，故所選進給量可用。 ② 確定鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.6mm，壽命． ③ 切削速度 查《切削手冊》表2.30，切削速度計算公式為： （m/min） 其中，，，，，，，，，查得修正系數：，，，故實際的切削速度： ④ 檢驗機床扭矩及功率 查《切削手冊》表2.20，當f≤0.26, do≤19mm時，Mt=31.78N?m，修正系數均為1.0，故MC=31.78 Nm。 查機床使用說明書：Mm =144.2 Nm。 查《切削手冊》表2.23,鉆頭消耗功率：Pc=1.3kw。 查機床使用說明書，。 由于，，故切削用量可用，即： ，， 3） 計算工時 4） 擴孔至Φ19.8 查《切削手冊》表2.10，擴孔進給量為：，并由機床使用說明書最終選定進給量為：。 根據資料，切削速度 ，其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實心孔時的切削速度，故：，，根據機床使用說明書選?。?。 基本工時： （3）粗鉸、精鉸Φ20孔；以Φ32外圓和T2為基準。 1） 粗鉸至 刀具：專用鉸刀 機床：Z525立式鉆床 根據有關手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量為0.8～1.2mm/z,進給量取0.81mm/r，機床主軸轉速取為=140r/min，則其切削速度為： 。 機動時切削工時，=38mm， 2） 精鉸至 刀具： 機床：Z525立式數控鉆床 根據有關手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量取0.48mm/r，機床主軸轉速取為：=140r/min，則其切削速度為： 機動時切削工時，=38mm 機床：X51立式數控銑床 刀具：硬質合金立銑刀（鑲齒螺旋形刀片），由《切削手冊》表3.6查得：，,即27m/min，因此， 現采用X51立式銑床，取 ，工作臺每分鐘進給量應為：， 查機床使用說明書，取 。 銑削基本工時： （3） 粗鏜、半精鏜Φ50孔，以D1為定位基準 1） 粗鏜Φ50孔，以D1為定位基準。 機床：T60臥式數控鏜床 單邊余量 可一次切除，則 。根據《簡明手冊》4.2-20查得，取 。根據《簡明手冊》4.2-21查得，?。?。 計算切削基本工時： 2） 半精鏜Φ50孔，以D1做定位基準。 單邊余量,可一次切除，則 。 由《切削手冊》表1.6查得，進給量取為0.27mm/r。由《切削手冊》表1.1查得，，則： 查《簡明手冊》表4.2-20，取為630r/min。 加工基本工時： 工序04 銑斜肩，以D1和T2為定位基準 刀具：硬質合金三面刃銑刀 機床：X51立式銑床 根據《簡明手冊》查得：。根據《切削手冊》查得：因此： 現采用X51立式銑床，?。?，故實際切削速度為： 當時，工作臺每分鐘進給量應為： 根據《切削手冊》表4.2-37查得,?。?。 計算切削基本工時： 因此： 工序05 精銑Φ50端面，以D1為基準，采用X51立式數控銑床加專用夾具 機床：X51立式數控銑床 刀具：硬質合金立銑刀（鑲齒螺旋形刀片），由《切削手冊》表3.6查得：，,即27m/min，因此， 現采用X51立式銑床，取 ，工作臺每分鐘進給量應為：， 查機床使用說明書，取 。 銑削基本工時： 工序06 鉆、鉸Φ8錐孔，以T1和零件中線為基準 刀具：專用刀具 機床：Z525立式鉆床 確定進給量：根據《切削手冊》表2.7查得，，查Z525機床使用說明書，現取。查《切削手冊》表2.15，，計算機床主軸轉速： 按機床選取，所以實際切削速度為： 計算切削基本工時： 工序07 鉆M6底孔，攻螺紋，以T1和零件中線為基準 （1） 鉆螺紋底孔mm 機床：Z525立式鉆床 刀具：高速鋼麻花鉆 根據《切削手冊》查得，進給量為0.18～0.22mm/z,現取f=0.22mm/z，v=17m/min，則： 查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為： 計算切削基本工時： （2） 攻螺紋M6 機床：Z525立式鉆床 刀具：絲錐M6，P=1mm 切削用量選為：，機床主軸轉速為：，按機床使用說明書選?。海瑒t ；機動時，，計算切削基本工時： 工序08 銑斷，以D1為基準 選擇鋸片銑刀，d=160mm，l=4mm，中齒，Z=40 采用X61臥式銑床 查《切削手冊》，選擇進給量為：,切削速度為：，則： 根據《簡明手冊》表4.2-39，取，故實際切削速度為： 此時工作臺每分鐘進給量應為： 查《切削手冊》表4.2-40，剛好有。 計算切削基本工時： 4 夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。并設計工序03——鉆、擴Φ22孔，粗鉸、精鉸Φ22孔;粗鏜、半精鏜Φ55孔；刀具為高速鋼麻花鉆。 4.1 問題的提出 本夾具主要用來鉆Φ22、Φ55底孔，該孔為通孔，跟撥叉的上下底面有垂直度的技術要求要求，在加工時應保證孔的垂直度要求分別為0.05、0.07。此外在本工序加工時還應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，所以為了滿足該要求，在進行夾緊撥叉工件時采用了氣缸自動裝置來進行裝夾工件，并采用快換鉆套提高鉆孔的速度，能夠提高加工效率。 4.2 夾具設計 4.2.1 定位基準選擇 由零件圖可知，孔Φ22、Φ55為通孔，跟撥叉的上下底面有垂直度的技術要求，為使定位誤差為零，應該選擇撥叉下底面為定位基準保證該垂直度要求。此外，還應以Φ22孔外圓柱面為基準，從而保證孔在精度要求。 為了提高加工效率，現決定采用自動夾緊裝置，并采用快換鉆套以利于在鉆底孔后進行精鉸或精鏜。 4.2.2切削力及夾緊力計算 刀具：硬質合金麻花鉆， （1）鉆Φ22時的夾緊力 由實際加工的經驗可知,鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于工作臺,查《切削手冊》表2.3，切削力計算公式為： 其中：，，，，，，與加工材料有關,取0.94；與刀具刃磨形狀有關,取1.33；與刀具磨鈍標準有關,取1.0，則： 在Φ22孔兩個端面只需要采用開口墊圈和六角螺母適當夾緊后本夾具即可安全工作. （2）鉆Φ55孔時的夾緊力 取鉆頭直徑 有上述公式可得： 4.3定位誤差分析 4.3.1定位元件尺寸及公差的確定 夾具的主要定位元件為兩個定位銷，這兩個定位銷的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時與其相匹配軸的尺寸與公差相同，即。此外，這兩定位銷共同保證加工孔的垂直度。 4.3.2計算鉆套中心線與工作臺的垂直度誤差 鉆套外徑與襯套孔的最大間隙為： 襯套外徑與鉆模板孔的最大間隙為： 則鉆套中心與工作臺平面的垂直度誤差為：0.026-0.005=0.021。 4.3.3計算定位銷軸與工作臺的平行度誤差 定位銷軸與夾具體孔的最大間隙為： 4.4夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該考慮提高勞動生產率。為此，設計采用了快換裝置。拆卸時，松開夾緊螺母1~2扣，拔下開口墊圈，實現工件的快換。 圖4 裝備圖 5結束語 經過了兩個多月的學習，我終于完成了《撥叉零件數控加工工藝及工裝設計》的畢業(yè)論文。從開始接到論文題目到系統(tǒng)的實現，再到論文文章的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學期間獨立完成的最大的項目。在這段時間里，我學到了很多知識也有很多感受，從對數控工藝一無所知，對數控工藝加工很不了解的狀態(tài)，我開始了獨立的學習和試驗，查看相關的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來，每一次改進都是我學習的收獲，每一次試驗的成功都會讓我興奮好一段時間。從中我也充分認識到了數控加工技術在我們的生活生產中將扮演越來越重要的角色，更是我們以后工作的首選目標。因此學好它、用好它不論是現在還是在以后工作學習當中都有無可估量的作用。 這次做論文的經歷也會使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學習的過程和研究的過程，沒有學習就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經歷能讓我在以后學習中激勵我繼續(xù)進步。 參考文獻 [1] 趙家奇. 機械制造工藝學課程設計指導書(2版). 北京：機械工業(yè)出版社,2006. 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[20]徐圣群主編，簡明加工工藝手冊。上?？茖W技術出版社，1991. 致謝 本文作為一名本科生的畢業(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 本文是在老師的教誨和精心指導下完成的。老師淵博的知識和對學生認真負責的態(tài)度、嚴謹的科學研究方法、敏銳的學術洞察力、勤勉的工作作風以及勇于創(chuàng)新、勇于開拓的精神是我永遠學習的榜樣。在此，謹向杜老師致以深深的敬意和由衷的感謝。 其次，還要感謝大學幾年來所有指導過,教育過我的老師們，正是你們不倦的教誨,使我打下了扎實的專業(yè)基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵，此次畢業(yè)設計才會順利完成。 29