支架的機械加工工藝規(guī)程編制和專用夾具設計 作者：陳野 摘要：隨著機械制造業(yè)的不斷發(fā)展，社會對生產率的要求也越來越高，因此，大批量生產成為時代的需求，而組合機床就可以滿足這一需求，我們有必要來研究他。另外，支架是主要起支撐作用的構架，承受較大的力，也有定位作用，使零件之間保持正確的位置。因此支架加工質量直接影響零件加工的精度性能，我們有必要對其進行研究。 機械制造畢業(yè)設計涉及的內容比較多，它是基礎課、技術基礎課以及專業(yè)課的綜合，是學完機械制造技術基礎（含機床夾具設計）和全部專業(yè)課，并進行了實訓的基礎上進行的，是我們對所有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，因此，它在我們三年大學生活中占有重要的地位。 本次畢業(yè)設計使我們能綜合運用機械制造的基本理論，并結合生產實踐中學到的技能知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備設計一個中等復雜程度零件（支架）的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設計的基本原理和方法，擬定夾具設計方案，完成夾具結構設計的能力，也是熟悉和運用有關手冊、圖表等技術資料及編寫技術文件等基本技能的一次實踐機會。 關鍵字： 機械制造；畢業(yè)設計；零件； 一、 對零件進行工藝分析并畫零件圖 1.1 支 架的作用及結構特點 支架是起支撐作用的構架，承受較大的力，也具有定位作用，使零件之間保持正確的位置。 在支架高 20mm處兩個 R12mm寬 12mm的凸出部位之間相隔 2mm，其中一個上有螺紋孔，另一個上有通孔，則此處構造比較復雜，且在支架高 36mm處有 2mm寬的一個缺口，這兩部分剛度比較低。中間有 30mm 的孔，屬于套類結構，伸出部分為一平臺，上有螺紋盲孔，在端部有傾斜 60的凸出部分，起定位作用，此處應力教集中，強度要好。在平臺下面有增強其硬度的肋板。兩個 R12mm凸出， 2mm寬 36mm 高處缺口及 R10mm凸 出部分為復雜結構，其加工存在一定的難度，要求較高，防止其損壞，需要對其進行必要的熱處理。 1.2 零件的工藝分析 主要加工表面 30mm 中心孔及兩端倒角，上、下端面， M6 12 螺紋盲孔，右端部傾斜60凸出部分中間孔 8mm，左端兩個凸出部分外側面及其中間 M10螺紋孔和 11孔。 (1)選用灰鑄鐵 HT150，硬度 150 200HB，負荷低，磨損無關重要，變形很小，經過正火處理?；诣T鐵件的牌號和應用范圍如表 1-1所示。 （ 2）未標注圓角半徑為 R3mm。 （ 3）加工表面不應該有毛刺、裂縫、結疤、夾渣等缺陷，并應清理 清潔。 （ 4）所有加工表面應光潔，不可有裂縫、壓痕、毛刺、氣孔、凹痕以及非金屬夾雜物。 （ 5）上下表面應與中心孔軸線保持一定的垂直度 0.06mm和平面度 0.05mm，中心孔內表面表面粗糙度 Ra 1.6 m，左端兩個凸出部分外表面 Ra 6.3 m，右端部傾斜 60凸出部分中間孔內表面 Ra 1.6 m，為較高精度，且 8 015.00。 （ 6）在加工之前進行人工時效熱處理，對毛坯預備性熱處理，為降低零件硬度，在精加工階段的磨削加工前進行淬火處理，淬火后工件硬度提高且易變形。 表 1-1 灰鑄鐵件的牌號和應用范圍 牌號 硬度 HB 應用范圍 工作條件 用途舉例 HT100 170 （ 1）負荷極低 （ 2）磨損無關重要 （ 3）變形很小 蓋、外罩、油盤、手輪、手把、支架、坐板、重錘等形狀簡單、不重要的零件，這些鑄件通常不經試驗即被采用，一般不需要加工，或者只需經過簡單的機械加工。 HT150 150 200 （ 1）承受中等載荷的零件 （ 2）摩擦面間的壓力490KPa (1)一般機械制造中的鑄件，如支柱、坐板、齒輪箱、刀架、軸承座、軸承滑座、工作臺，齒面不加工的齒輪和鏈輪，汽車 、拖拉機的進氣管，排氣管、液壓泵進油管等； （ 2）薄壁（重量不大）零件，工作壓力不大的管子配件，以及壁厚 30mm 的耐磨軸套等； （ 3）圓周速度為 6 12m/s 的帶輪以及其他符合左列工作條件的零件。 HT200 170 220 (1)承受較大負荷的零件 （ 2）摩擦面間的壓力490KPa（大于 10t 的大型鑄件 1470 Kpa）或需經表面淬火的零件 （ 3）要求保持氣密性以及韌性的零件 （ 1）一般機械制造中較為中重要的鑄件，如氣缸、齒輪、鏈輪、棘輪、襯套、金屬切削機床床身、飛輪等； （ 2）汽車、拖拉機的汽缸 體、汽缸蓋、活塞、制動轂、聯(lián)軸器盤、飛輪、離合器外殼、分離器本體、左右半軸殼等； （ 3）承受 7840KPa以下中等壓力的液壓缸、泵體、閥體等； （ 4）汽油機和柴油機的活塞環(huán)； （ 5）圓周速度為 12 20m/s 的帶輪以及其他符合左列工作條件的零件。 HT250 190 240 1.3 支架的零件圖，見圖紙所示。 設計校核審核2010.3.142010.3.14比例 1:1數量重量1材料840 0 . 115226?1665 351060A1014R10A?60R3R12M10R10C1兩端?8+0.0150M6121 1830?70B1220.060?110.060 B0.050 B?30+0.0300A0.1 AR15技術要求：1 、 未 注 圓 角 均 為 R 2 3；2 、 加 工 表 面 涂 漆 ；3 、 線 性 未 注 公 差 為GB/T1804-m。支架HT1500.060 A36200.05060二、選擇毛坯的制造方式并繪制毛坯簡圖 2.1 選擇毛坯的制造方式 該零件加工要求高，加工面數量多，并且種類繁多，有車、磨 端面，鉆孔、擴孔、攻螺紋、車倒角、鉆斜孔等，位置、形狀、尺寸精度都各有要求。支架材料為灰鑄鐵 HT150，硬度為 150 200HB，承受中等載荷的零件，摩擦面間的壓力 490KPa,用于一般機械制造，薄壁（重量不大）零件，工作壓力不大的管子配件以及壁厚 30mm 的耐磨軸套等和圓周速度為 6 12m/s的帶輪以及其他符合表 1-1中條件的零件。 毛坯種類的確定是與零件的結構形狀、尺寸大小、材料的力學性能和零件的生產類型直接相關的，另外還和毛坯的具體生產條件相關。鑄件：包括鑄鋼、鑄鐵、有色金屬及合金的鑄件等。鑄件毛坯 的形狀可以相當復雜，尺寸可以相當大，且吸振性能好，但鑄件的力學性能差。 生產綱領為大批量生產，采用精度和生產率高的毛坯制造方法，如金屬型鑄造，可以使毛坯的形狀接近于零件的形狀，因此可以減少切削加工用量，從而提高材料的利用率，降低了機械加工成本。金屬型鑄造就是將熔融的金屬澆注到金屬模具中，依靠金屬自重充滿金屬模具型腔而獲得的鑄件，這種鑄件比砂型鑄造鑄件精度高，表面質量和力學性能好，生產效率也高，但需要專用的金屬型腔模，適用于大批量生產中的尺寸不大的有色金屬鑄件，綜合上述生產此支架零件選擇金屬型鑄造鑄件的方式。 2.2 確定毛坯的形狀、大小 （ 1）毛坯的特點，如表 2-1所示： 毛坯的特點及應用范圍 制造精度 加工余量 原材料 工件尺寸 工件形狀 適用生產 類型 生產成本 IT11 13 大 鑄鐵、鑄銅 為主 各種尺寸 復雜 各種生產 較低 （ 2）鑄件尺寸公差，如表 2-2所示：（ / m） 鑄件基本尺寸 公差等級 大于 至 11 12 13 14 25 40 3.6 5.0 7 9 40 63 4.0 5.6 8 10 63 100 4.4 6 9 11 100 160 5.0 7 10 12 （ 3）鑄件的機械加工余量，如表 2-3所示 :(/mm) 尺寸公差等級 CT 12 加工余量等級 MA F G H J 基本尺寸 加工余量數值 大于 至 - 100 4.0 4.5 5.0 6.0 2.5 3.0 3.5 4.5 100 160 5.0 5.5 6.5 7.5 3.5 4.0 5.0 6.0 （ 4）鑄造孔的最小尺寸 ,如表 2-4所示：（ /mm) 鑄造方法 合金種類 一般最小孔徑 特殊最小孔徑 金屬及砂型鑄造 全部 30 8 10 （ 5）機械加工余量， 工序尺寸確定 由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有誤差，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和最小加工余量之分。鑄件的機械加工余量見毛坯的制造表 2-3所示，尺寸公差等級為 12，加工余量等級 MA為 G，則可選取毛坯的加工余量有 4.5mm和 3.0mm兩種數值，及其他分析，確定毛坯的基本尺寸，畫出毛坯簡圖，如圖 2-5所示： 圖 2-5 三、制訂零件的機械加工工藝路線 由于零件是大批量生產，它的主要工藝特征是廣泛采用 專用機床、專用夾具及專用刀具、量具，機床按工藝路線排列組織流水生產。為減輕工人的勞動強度，留有進一步提高生產率的可能，該支架在工藝設計上采用了組合機床的流水線加工方式。 3.1 確定零件各孔、平面的加工方式 （ 1）孔的加工方式，如表 3-1所示： 表 3-1 孔的加工方案 序號 加工方案 經濟加工精度 等級（ IT） 加工表面粗糙 度 Ra/ m 適用范圍 1 鉆 11 12 12.5 加工未淬火鋼及鑄鐵的實心毛坯，也可用于加工非鐵金屬（但粗糙度稍高），孔徑 20mm。 2 鉆 -鉸 8 9 3.2 1.6 3 鉆 -粗鉸 -精鉸 7 8 1.6 0.8 4 鉆 -擴 11 12.5 6.3 加工未淬火鋼及鑄鐵的實心毛坯，也可用于加工非鐵金屬（但粗糙度稍高），孔徑 20mm。 5 鉆 -擴 -鉸 8 9 3.2 1.6 6 鉆 -擴 -粗鉸 -精鉸 7 1.6 0.8 7 鉆 -擴 -機鉸 -手鉸 6 7 0.4 0.1 8 鉆 -（擴） -拉（或推） 7 9 1.6 0.1 大批量生產的中、小零件的通孔 由表 3-1可以確定支架零件各孔的加工方案如下： A、加工孔 30 032.00，要求內表面粗糙度 Ra 6.3 m，則選擇鉆 -擴 -粗鉸 -精鉸的加工方式； B、加工 11，要求內表面 Ra 6.3 m，選擇鉆 -鉸的加工方式； C、加工 8 015.00，要求內表面 Ra 1.6 m，選擇鉆 -粗鉸 -精鉸的加工方式。 （ 2）平面的加工方式，如表 3-2所示： 表 3-2 平面的加工方案 序號 加工方案 經濟加工精度等級（ IT） 加工表面粗糙度Ra/ m 適用范圍 1 粗車 -半精車 8 9 6.3 3.2 端面 2 粗車 -半精車 -精車 6 7 1.6 0.8 3 粗車 -半精車 -磨削 7 9 0.8 0.2 4 粗刨（或粗銑） -精刨（或精銑） 7 9 6.3 1.6 一般加工不淬硬的平面（端銑表面粗糙度可較低） 5 粗刨（或粗銑） -精刨（或精銑） -刮研 5 6 0.8 0.1 精度要求較高的不淬硬平面，批量較大時，宜采用寬刃精刨方案 6 粗刨（或粗銑） -精刨（或精銑） -寬刃精刨 6 7 0.8 0.2 由表 3-2可以確定支架零件各面的加工方案如下： 分析零件的各部分技術要求，四處平面加工，精度要求都在表面粗糙度 Ra 6.3 1.6 m之間，結合零件形狀尺寸，選擇粗銑 -精銑的加工方式。 （ 3）機械加工的安排原則 1. 對于形狀復雜、尺寸較大的毛坯，或尺寸偏差較大的毛坯，應首先安 排劃線工序，為精基準加工提供找正基準； 2. 按“先基面后其他”的順序，首先加工精基準面； 3. 在重要表面加工前應對精基準進行修正； 4. 按“先主后次、先粗后精”的順序，對精度要求較高的各主要表面進行 精加工、半精加工和精加工； 5. 對于主要表面有位置精度要求的次要表面，應安排在主要表面加工之后 加工； 6. 一般情況，主要表面的精加工和光整加工應放在最后階段進行，對于 易出現(xiàn)廢品的工序， 精加工和光整加工可適當提前。 3.2 定位基準的選擇 工件在機床上用夾具進行夾緊加工時，用來決定工件相對于刀具的位置的工件上的這些表面稱為定位基準，定位基準分為粗基準和精基準。 1、粗基準的選擇 粗基準的選擇要重點考慮如何保證各個加工表面都能分配到合理的加工余量，保證加工面與非加工面的位置、尺寸精度，還同時要為后續(xù)工序提供可靠的精基準。 按照有關粗基準的選取原則（即當零件有非加工表面時，應以這些非加工表面作粗基準；若零件有若干個非加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的 不加工表面作粗基準）：加工 D 面時，選取 60 外表面外圓為粗基準，利用 V 型塊和一緊固螺釘以 60外圓定位夾緊，以限制四個自由度，再以 C面為次要粗基準，限制一個自由度，共限制五個自由度，可以滿足加工要求；加工 M10 和 11 以 R12 非加工表面外圓為粗基準；加工 8 015.00以 R10非加工表面外圓為粗基準。 2、精基準的選擇 選擇精基準時，重點考慮的是減少工件的定位誤差，保證零件的加工精度和加工表面之間的位置精度，同時也要考慮零件的裝夾方便、可靠、準確。結合零件形狀尺寸大小 、裝夾定位，取 D面為精基準，較好定位，且定位基準與設計基準重合。 3.3 制訂工藝路線 擬定工藝路線的出發(fā)點是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術要求能得到保證。工藝路線的擬定一般需要做兩個方面的工作：一是根據生產綱領確定加工工序和工藝內容，依據工序的集中和分散程度來劃分工藝；二是選擇工藝基準，即主要選擇定位基準和檢驗基準。在生產綱領已確定為批量生產的條件下，可以考慮采用萬能機床，組合機床和專用夾具，并盡量采用工序集中的原則，通過減少工件安裝的數量來提高生產率。除此之外，還應盡量考慮經濟精度以便 使生產成本盡量下降。 根據以上原則及前文分析，擬定如下工藝路線： 工序 1 鑄坯（鑄造） 工序 2 熱處理（人工時效，降低硬度） 工序 3 以所選基準，劃 C、 D、 E面加工線 工序 4 粗銑 -精銑 D面 工序 5 粗銑 -精銑 C、 E面 工序 6 鉆 M6 12螺紋底孔 工序 7 攻螺紋 M6 12 工序 8 粗銑 -精銑 F面 工序 9 鉆 M10 螺紋底孔 工序 10 攻螺紋 M10 工序 11 粗銑 -精銑 G面 工序 12 鉆 -鉸 11 工序 13 鉆 -擴 -粗鉸 -精鉸 30 032.00工序 14 倒角 30 032.00孔， C端面處 工序 15 倒角 30 032.00孔， D端面處 工序 16 鉆 -粗鉸 -精鉸 8 015.00工序 17 熱處理淬火，提高硬度， 150 200HB 工序 18 去毛刺 工序 19 終檢 工序 20 入庫 分析：為了提高效率，盡量減少零件的裝夾定位，如同一平面上孔加工在一次裝夾就完成加工要求，使工序集中，節(jié)約時間，提高了生產率，按機械加工安排原則，合 理的擬定工藝路線。 3.4 選擇各工序機床及工、夾具，刀具，加工余量及工序間尺寸與公差的確定 （ 1）工序 3，工件固定在平臺上，用劃線尺劃線找正； （ 2）工序 4，選擇 X6130A 萬能升降臺銑床，專用夾具，采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀225mm，量具卡板。 D面有 3mm加工余量，粗銑 2mm留 1mm余量，精銑，保證平面度 0.05mm； （ 3）工序 5，選擇 X6130A 萬能升降臺銑床，專用夾具，采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀225mm，量具卡板。 C、 E面有 4.5mm加工余量，粗銑 3.5mm留 1mm余量，精銑，相對 A基準 ，保證其垂直度度 0.06mm； （ 4）工序 6，選擇 X6130A萬能升降臺銑床，專用夾具。 5麻花鉆，螺旋角 =28，頂角 2K =118，后角。 =16，橫刃斜角 =4060，鉆孔深度 12mm 5盲孔， M10螺紋底孔，量具卡尺； 攻螺紋，絲錐 M6 1，螺紋量規(guī)，攻螺紋機 S4012A； （ 5）工序 8，選擇 X6130A 萬能升降臺銑床，專用夾具，采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀225mm，量具卡板。 F 面有 3mm 加工余量，粗銑 2mm 留 1mm 余量，精銑，相對于 B 面，保證平行度 0.06mm； （ 6）工序 9， 選擇 X6130A 萬能升降臺銑床，專用夾具， 9擴孔鉆（直柄擴孔鉆），擴鉆通孔 9， M10螺紋底孔，量具卡尺； 攻螺紋，絲錐 M10 1，螺紋量規(guī)，攻螺紋機 S4012A； （ 7）工序 11，選擇 X6130A萬能升降臺銑床，專用夾具，采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀225mm，量具卡板。 G 面有 3mm 加工余量，粗銑 2mm 留 1mm 余量，精銑，相對于 B 面，保證平行度 0.06mm； （ 8）工序 12，選擇 X6130A萬能升降臺銑床，專用夾具， 10.8擴孔鉆（直柄擴孔鉆），量具卡尺，加工此孔有 4mm（雙邊）余量，留 0.2mm精加工； 鉸刀 11H8，鉸孔，直柄機用鉸刀； （ 9）工序 13，選擇 X6130A萬能升降臺銑床，專用夾具， 29.8擴孔鉆（直柄擴孔鉆），量具卡尺，加工此孔有 10mm（雙邊）余量，留 0.2mm 精加工； 粗鉸到 29.93，直柄機用鉸刀； 精鉸到 30H7，直柄機用鉸刀； （ 10）工序 14、 15，倒角 30 032.00孔兩端面內孔，選用臥式車床 C620-1，專用夾具； （ 11）工序 16，選擇 X6130A萬能升降臺銑床，專用夾具，量具卡尺 7.8標準麻花鉆，鉆孔， 留 0.2mm余量； 粗鉸到 7.96mm，留 0.04mm余量，直柄機用鉸刀； 精鉸到 8H7，直柄機用鉸刀； 3.5 切削用量和時間定額的確定 （ 1）工序 4，粗銑 -精銑 D面，保證總高， fz =0.08mm/齒（參考切削手冊），切削速度：參考有關手冊，確定 V =0.45m/s。即 27m/min，采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀， dw =225mm，齒數 z=20，則 ns =dwv1000=225271000 =38r/min,現(xiàn)采用 X6130萬能升降 臺銑床，根據機床使用說明書，取 nw =37.5r/min,故實際切削速度為： V = dwnw/1000= 225 37.5/1000=26.5m/min 當 nw =37.5r/min時，工作臺的每分鐘進給量 fm應為： Fm =fzznw =0.08 20 37.5=60mm/min 查機床說明書，剛好有 fm=60mm/min,故直接選用該值，切削加工時，由于是粗銑 -精銑，利用作圖法，可得出行程刀刃口寬 20mm， L=22060 60mm=360mm，則機動加工時間為 ： Tm =L/fm =360/60min=6min (2)工序 5，粗銑 -精銑 C、 E 面，切削用量同上，銑刀行程 L=360mm 16 2mm=392mm，則機動加工時間為 Tm = L/fm =392/60min=6.53min （ 3）工序 6，鉆 M6 12 螺紋底孔，即鉆 5 盲孔，確定進給量 f：根據切削手冊，當材料 b 800MPa， d。 = 5mm 時， f =0.2 0.6mm/r，由于本零件在加工 5 孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘系數 0.75，則 f =（ 0.2 0.6） 0.75=0.15 0.45mm/r 根據 X6130機床說明書，取 f=0.1mm/r,切削速度，根據切削手冊，查得切削速度 V=18m/min，所以 Ns = 1000V/ dw =1000 18/3.14 5=1145r/min 根據機床說明書，取 nw=195r/min,故實際切削速度為 V = dwnw/1000 = 5 195/1000=3.06m/min 切削工時， L=12，則 Tm = L/nwf =12/195 0.1=0.62min (4)工序 7，攻螺紋 M6 12， V = 0.1m/s = 6m/min,即 ns =238r/min,按機床選取 nw =195r/min，則 V=4.9m/min,機動工時： L=12mm，則 Tm = 2L/nwf =12 2/195 1=0.13min (5)工序 8，粗銑 -精銑 F面，切削用量同工序 4， L=40 2=80mm,則機動工時為 Tm =L/fm =80/60min=1.33min (6)工序 9，鉆 M10螺紋底孔，即擴孔鉆 9的鉆頭對 8的孔進行擴孔，根據有關手冊的規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取 f=(1.2 1.8)f鉆 =(1.2 1.8) 0.65 0.75=0.585 0.87mm/r 根據機床說明書，選取 f=0.57mm/r,則 V=（ 1/2 1/3） V鉆 =（ 1/2 1/3） 12=6 4m/min 則主軸轉速為 n=51.6 34r/min,并按機床說明書取 nw =68r/min,實際切削速度為： V=dwnw/1000= 37 68/1000=7.9m/min 切削工時， L=12mm,Tm = L/nwf=12/68 0.57=0.31min (7)工序 10，攻螺紋 M10，切削用量同工序 7， L=12mm，則機動工時為： Tm = L/fm =12/60=0.2min (8)工序 11，粗銑 -精銑 G面，切削用量同工序 8，機動工時為： Tm=1.33min （ 9）工序 12，鉆 -鉸 11孔 用 10.8鉆頭對 8孔進行擴鉆，同工序 9，切削工時： Tm =0.31min 11H8鉸刀鉸孔，參考有關資料，取鉸刀的切削速度 Vc =0.3m/s=18m/min,由此計算出轉速為： n=1000V/ d=1000*18/ *11=573.25r/min 按機床實際轉速取 n=500r/min,則實際切削速度 Vc = dn/1000= *11*500/1000=15.7m/min=0.26m/s 切削工時： L=12mm， Tm =L/nVc =12/500*0.26=0.09min (10)工序 13，加工 30 032.00孔 用 29.8 鉆頭對 25 孔進行擴鉆，同工序 9，切削工時： L=71，則切削工時： Tm =L/nwf=71/68 0.57=1.83min 粗鉸 -精鉸 30 孔，參考有關資料，取鉸刀的切削速度 Vc =0.3m/s=18m/min,由此計算出轉速為： n=1000V/ d=1000*18/ *30=191.08r/min 按機 床實際轉速取 n=200r/min,則實際切削速度 Vc = dn/1000= *30*200/1000=18.84m/min=0.314m/s 切削工時： L=70mm， Tm =2L/nVc=2*70/200*0.314=2.23min （ 11）工序 14， 30 032.00內孔倒角 C1（ C 端面處），選臥式車床 C620-1，據手冊及機床取 f1 =0.08mm/r,當采用高速鋼車刀時，根據一般資料，確定切削速度 V=16m/min,則 ns =1000V/ d=1000*16/ *30=159.1r/min 按機床說明書取 nw =120r/min,則此時切削速度為： V = dnw/1000=11.3m/min 切削工時： L=2mm，則 Tm = L/nwf =2/120*0.08=0.21min （ 12）工序 15， 30 032.00內孔倒角 C1（ D端面處），同工序 14，切削工時： Tm =0.21min （ 13）工序 16，鉆 -粗鉸 -精鉸 8 015.00 7.8標準麻花鉆鉆孔，同工序 6，切削工時： L=10mm， Tm = L/nwf=10/195*0.1=0.51min 粗鉸 -精鉸 8，參考有關資料，取鉸刀的切削速度 Vc =0.3m/s=18m/min,由此計算出轉速為： n=1000V/ d=1000*18/ *8=716.56r/min 按機床實際轉速取 n=700r/min,則實際切削速度 Vc = dn/1000= *8*700/1000=17.58m/min=0.29m/s 切削工時： L=10mm ， Tm =2L/nVc =2*10/700*0.29=0.1min 3.6 機械加工工藝過程卡和工序卡 表 3-4 支架機械加工工藝主要工序卡 工序 工步 工序說明 機床 夾具或輔助工具 刀具 量具 走刀次數 切削深度 mm 進給量 mm/r 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 工時定額 min 4 1 粗銑 D面，留1mm 余量 X6130A 專用夾具 高速鋼鑲齒三面刃銑刀 卡板 1 2 60mm/min 37.5 26.5 3 2 精銑 D面 1 1 3 5 1 粗銑 C、E 面，留1mm 余量 X6130A 1 3.5 3.26 2 精銑 C、E 面 1 1 3.26 6 1 鉆 M612 螺紋底孔 X6130A 5 麻花鉆頭 卡尺 1 12 0.1 195 3.06 0.62 7 1 攻螺紋M6 12 S4012A 絲錐M6 1 螺紋量規(guī) 1 1.25 195 4.9 0.13 8 1 粗銑 F面，留1mm 余量 X6130A 高速鋼鑲齒三面刃銑刀 卡板 1 2 60mm/min 37.5 26.5 0.67 2 精銑 F面 1 1 0.67 9 1 鉆 M10螺紋底孔 X6130A 9 擴孔鉆頭 卡尺 1 12 0.57 68 7.9 0.31 10 1 攻螺紋 M10 S4012A 絲錐M10 1 螺紋量規(guī) 1 1.25 195 4.9 0.2 11 1 粗銑 G面，留1mm 余量 X6130A 高速鋼鑲齒三面刃銑刀 卡板 1 2 60mm/min 37.5 26.5 0.67 2 精銑 G面 1 1 0.67 12 1 擴鉆 8 孔 X6130A 10.8擴孔鉆頭 卡尺 1 12 0.57 68 7.9 0.31 2 精加工 鉸孔 11H8鉸刀 1 12 1.6 500 15.7 0.09 13 1 擴鉆 25 孔 X6130A 29.8擴孔鉆頭 1 71 0.57 68 7.9 1.83 2 粗鉸到29.93 29.93鉸刀 1 71 1.1 200 18.8 1.12 3 精鉸到 30H7 30H7 1 71 1.12 14 1 倒角30 內孔， C 端面處 C620-1 成型刀 具 樣板 1 0.08 120 11.3 0.21 15 1 倒角30 內孔， D 端面處 C620-1 成型刀 具 1 0.08 0.21 16 1 用7.8 鉆頭鉆 孔 X6130A 7.8麻花鉆 卡尺 1 10 0.1 195 3.06 0.51 2 粗鉸到 7.96 7.96鉸刀 1 10 1.7 700 17.6 0.05 3 精鉸到 8H7 8H7鉸刀 1 10 0.05 表 3-3 支架機械加工工藝過程卡 工序號 工序名稱 工序內容 工藝裝備 1 鑄造 鑄造 2 熱處理 人工時效熱處理 3 劃線 以毛坯外形找正劃主要加工線 鉗臺 4 銑 以 60外圓和 C面為粗基準，粗銑 D面，留 1mm余量，精銑 X6130A， 專用工裝 5 銑 以 D 面為精基準，粗銑 C、 E面，留 1mm余量，精銑 X6130A，專用工裝 6 鉆 用 5鉆頭鉆 M6 12 螺紋底孔 X6130A，專用工裝，鉆模 7 攻螺紋 攻螺紋 M6 12 S4012A,專用工裝 8 銑 以 D 面為精基準， B 面為粗基準，粗銑F面，留 1mm余量，精銑 X6130A，專用工裝 9 鉆 用 9鉆頭擴鉆 M10螺紋底孔 X6130A，專用工裝，鉆模 10 攻螺紋 攻螺紋 M10 S4012A,專用工裝 11 銑 以 D 面為精基準， B 面為粗基準，粗銑G面，留 1mm余量，精銑 X6130A，專用工裝 12 鉆 -鉸 用 10.8鉆頭擴鉆 8孔，精加工鉸孔 X6130A，專用工裝，鉆模 13 鉆 -鉸 用 29.8 鉆頭擴鉆 25 孔，粗鉸到29.93，精鉸到 30H7 X6130A，專用工裝，鉆模 14 倒角 倒角 30內孔， C端面處 C620-1,專用工裝 15 倒角 倒角 30內孔， D端面處 C620-1,專用工裝 16 鉆 -鉸 用 7.8 鉆頭鉆孔，粗鉸到 7.96，精鉸到 8H7 X6130A，專用工裝，鉆模 17 熱處理 淬火，提高硬度， 150 200HB 18 鉗工 去毛刺 鉗臺 19 終檢 按圖樣要求檢驗各部分尺寸 20 入庫 涂防銹油，入庫 四、 機床夾具設計計算和 結構設計 經過對支架零件的機械加工工藝規(guī)程分析設計，對零件有了全面的認知，選擇工序 13鉆 -擴 -粗鉸 -精鉸 30 032.00分析，并結合此工序，設計一套專用夾具。 4.1 確定夾具設計方案，繪制結構原理示意圖 （ 1）定位方案 加工 30 032.00孔，內孔表面粗糙度 Ra 1.6 m，以底面 D面為精基準，限 制三個自由度，以 11 孔軸線為定位基準，限制三個自由度，則對 Z 軸旋轉自由度形成過定位，增大誤差，必須消除過定位。此種情形可選擇削邊銷（棱形銷）即可消除過定位，再由夾緊裝置即可限制一個自由度，從而工件處于完全定位狀態(tài)，進行加工。 削邊銷尺寸標準如圖 4-1和表 4-2所示： 圖 4-1 表 4-2 削邊銷尺寸 D2 3 6 6 8 8 20 20 25 25 32 32 40 40 b 2 3 4 5 6 6 8 B D2-0.5 D2-1 D2-2 D2-3 D2-4 D2-5 (2)導向方案 為了能迅速、準確地確定刀具與夾具的相對位置，鉆夾具都應設置引導刀具的元件 鉆套，鉆套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，因工件批量大且經鉆 -粗鉸 -精鉸孔工序，加工精度高，所以此處選用固定式鉆模，鉆套選用快換鉆套，如圖 4-3所示： 圖 4-3 快換鉆套 （ 3）夾緊方案 由于零件加工工序較簡單，定位較容易，工件批量大，選取簡單的手動夾緊裝置，螺旋夾緊機構， 用于夾緊零件的螺釘選有帶手柄的螺冒，便于操作，使工件裝卸迅速，方便。由于螺釘與工件 60 外圓接觸并施加夾緊力，此處選用圓周線接觸。夾緊裝置見總裝配圖所示。 （ 4）夾具體的設計 結合零件的結構、加工要求及以上分析，初步設計夾具體的結構。 a、采用鑄造夾具體的鋼套鉆孔鉆模、定位心軸及鉆模板均按裝在夾具體上，夾具體底面為安裝基準面，此方案結構緊湊，安裝穩(wěn)定，剛性好，成本低，結構簡單，較合理。 b、采用型材夾具體的鉆模，夾具體由左側板、定位心軸、鉆模板安裝在底座上，夾具體底面為安裝基準面，此方案的夾具體為框 架式結構，結構復雜、質量較輕、鉆模剛性好，固定鉆模板螺釘受力比較大，易變形，但是由于零件為大批量生產，盡量減少生產成本，此方案不可取。 綜合上述，確定采用 a方案。 夾緊裝置是緊固螺釘與 V型塊組成，其 V型塊與夾具體連接為一體， V 型塊及尺寸見圖 4-4和表 4-5所示： 圖 4-4 表 4-5 V型塊尺寸 N D B H l b r 基本尺寸 極限偏差 f7 基本尺寸 極限偏差 f9 25 16 1.5 55 45 60 65 030.0060.0 20 020.0072.0夾具體的設計結構及各部分尺寸見夾具體圖紙所示： （ 5）夾具總裝配圖上的公差、技術要求的標注 活動配合公差選擇如表 4-7、表 4-8所示： 表 4-7 配合形式 精度要求 應用 定位銷與工件基準孔 一般要求 較高精度 定位元件與工件定位基準間 6H7h，67gH，67fH56hH，56gH，56fH表 4-8 鉆套名稱 加工方法及配合部位 配合種類及公差等級 可換鉆套或快換鉆套 鉆孔及擴孔 外徑與襯套 67gH，77fH刀具切削部分導向 67hF，67hG刀柄或刀桿導向 77fH，67gH粗鉸孔 外徑與襯套 67gH，6H7h內徑 67hG，6H7h精鉸孔 外徑與襯套 56gH，56hH內徑 56hG，56hH影響夾具在機床上安裝精度的尺寸和公差（ SA） 它們主要指夾具安裝基面與機床相應配合表面之間的尺寸、公差。夾具體的安裝基面與機床的配合，鉆模的安裝基面是平面，可不必標注。 影響夾具精度的尺寸和精度 鉆套與定位銷之間尺寸 40 0.1， V型塊的寬度 35.8 0.02，為影響夾具體的精度尺寸，誤差在規(guī)定范圍內。 夾具總圖上應標注的技術要求 夾具總圖上無法用符號標注而又必須說明的問題，可作為技術要求用文字寫在總圖的空白處。如夾具使用時的操作順序等。 夾具總圖上公差值的確定 夾具總圖上標注公差值的 原則是在滿足工件加工要求的前提下，盡量降低夾具的制造精度。夾具總圖上標注的第 2 5類尺寸的尺寸公差和位置公差均直接影響工件的加工精度，取 J =(1/5 1/2) k 式中： J 夾具總圖上的尺寸公差或位置公差； k -與 J 相應的工件尺寸公差或位置公差。 當工件批量大、加工精度低時， J 取小值，因為這樣可延長夾具使用壽命，又不增加夾具制造難度；反之取大值。此夾具總裝圖尺寸公差、位置公差均取相應工件公差的 1/3左右。對于直接影響工件加工精度的配合尺寸，在確定了配合性質后，應盡量選用優(yōu) 先配合。 工件的加工尺寸未注公差時，工件公差 k 視為 IT14 IT12,夾具上的相應尺寸公差按IT11 IT9標注；工件上的位置未注公差時，工件位置公差 k 視為 IT9 IT11,夾具上的相應尺寸公差按 IT7 IT9標注。 4.2 工件在夾具中加工的精度分析 （ 1）影響加工精度的因素 用夾具裝夾工件進行機械加工時，其工藝系統(tǒng)中影響工件精度的因素很多。與夾具有關的因素有定位誤差 D、對刀誤差 T、夾具在機床上的安裝誤差 A和夾具制造誤差 J等。在機械加工工藝系統(tǒng)中，因機床精度 、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差 C。上述各項誤差均導致刀具相對工件的位置不準確，而形成總的加工誤差 。 1) 定位誤差 D 加工尺寸（ 40 1.0 ） mm 的定位誤差 D =0。 對稱度 0.1mm的定位誤差為工件定位孔與定位心軸配合的最大間隙。工件定 位孔的尺寸為 11H7(),定位心軸的尺寸為 11f6（ ），則 D =Xmax =（ 0.018+0.027） mm =0.045mm 2）對刀誤差 T 因對刀時刀具相對于對刀塊或導向元件的位置不精確而造成的加工誤差，稱為對刀誤差。鉆頭與鉆套間的間隙，會引起鉆頭的位移或傾斜，造成加工誤差。由于鋼套壁厚較薄，可只計算鉆頭位移引起的誤差。鉆套導向孔尺寸為 29.8F7（ 108.0056.0），鉆頭尺寸為 29.80016.0mm。尺寸（ 40 1.0 ） mm 及對稱度 0.1mm 的刀具誤差均為鉆頭與導向孔的最大間隙。 T = Xmax =（ 0.108+0.016） mm=0.124mm 3）夾具的安裝誤差 A 因夾具上定位元件、對刀或導向元件及安裝基面三者間（包括導向元件與導向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。此夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差， A =0。 4）夾具誤差 J 因夾具上定位元件、對刀或導向元件及安裝基面三者間（包括導向元件與導向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤 差，稱為夾具誤差。夾具誤差的大小取決于夾具零件的加工精度和夾具裝配時的調整與修配精度。 影響尺寸（ 40 1.0 ） mm 的夾具誤差為導向孔對安裝基面 D 的垂直度 J3 =0.03mm，導向孔軸心線到定位端面的尺寸公差 J2 =0.06mm。 影響對稱度 0.1mm 的夾具誤差為導向孔對定位心軸的對稱度 J2 =0.03mm。 5）加工方法誤差 G 因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項誤差影響因素 多，又不便于計算，所以在設計夾具時常根據經驗為它留出工件公差的 1/3。計算時可設 G = k/3 (2)保證加工精度的條件 工件在夾具中加工時，總加工誤差 為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機變量，應用概率法疊加。因此，保證工件加工精度的條件為 =上述各項誤差的平方和的平方根 k 即工件的總加工誤差 應不大于工件的加工尺寸公差 k 。 為保證夾具有一定的使用 壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時，需留出一定的精度儲備量 JC 。因此將上式改寫為： k-JC 或 JC = k - 0 當 JC 0時，夾具能滿足工件的加工要求。 JC 值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項公差 J確定得是否合理。 鋼套鉆 29.8mm 孔時，加工精度的計算列于表 4-9所示： 表 4-9 誤差名稱 加工要求 （ 40 1.0 ） mm 對稱度 0.1mm D 0 0.045mm T 0.124mm 0.124mm A 0 0 J J2+ J3=（ 0.06+0.03） mm J2=0.03mm G (0.2/3)mm=0.067mm (0.1/3)mm=0.033mm 0.156mm 0.0194mm JC (0.2-0.156)mm=0.044mm 0 (0.1-0.0194)mm=0.0806mm 0 由表 4-9可知，該鉆模能滿足工件的各 項精度要求，且有一定的精度儲備。 4.3 計算夾緊力 （ 1） 由 4.1 中分析選擇點接觸式螺旋夾緊機構，計算此夾緊機構的夾緊力。單個螺旋夾緊產生的夾緊力按下公式計算： W0=QL/【 r tan 1+rztan（ + 2）】 （式中 W0 單個螺旋夾緊產生的夾緊力（ N）； Q 原始作用力（ N）； L 作用力臂（ mm）； r 螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（ mm），其值視為螺桿端部的結構形式而定； 1 螺桿端部與工件間的摩 擦角； 2 螺旋副的當量摩擦角（）； rz 螺紋中經之半（ mm）； 螺紋升角。） （ 2）計算公式中各項的值 確定原始作用力 Q的值： 由于是手動的簡單裝置，根據經驗選擇 Q =65N。 確定 L的值： 作用力臂即為螺釘上手柄的長度， L取為 100mm。 確定 r的值： 由于夾緊裝置是圓周線接觸式，則螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑查資料取為 6.9，即 r=6.9。 確定 1和 2的值： 螺桿端部與工件間的摩擦角 1和螺旋副的當量摩擦角 2取值如 4-10所示： 表 4-10 螺紋 形狀 三角螺紋 梯形螺紋 方牙螺紋 螺紋牙形半角 30 15 0 2 =arctan（ tan 2/cos 90 50 8 50 8 32 注： tan 2 =0.15， 2為螺旋副的摩擦角（）。 確定 rz和的值，由表 4-11 所示： 公稱直徑 /mm 螺距 P/mm 中經之半 rz/mm 升角 12 1.75 5.4315 2 26 1.5 5.513 2 29 1.25 5.594 2 2 1 5.675 1 36 14 2 6.3505 2 52 1.5 6.513 2 61 1 6.675 1 22 16 2 7.3505 2 29 1.5 7.513 1 49 1 7.675 1 11 注： =arctan（ nP/2 rz）， n為螺紋線數。 （ 3）計算夾緊力 由（ 1）和（ 2）可以計算出夾緊力： W0 = QL/【 r tan 1+rztan（ + 2）】 = 65 190/【 6.9 0.15+ 7.3505 tan（ 2 29 + 8 50）】 = 4928N 4.4 畫夾具裝配圖和零件圖 夾具裝配圖和 零件圖見圖紙所示。 100?50F7m6?60H7n6?11H7f62301501791662648設計校核審核2010.3.142010.3.14比例 1:1數量重量1夾具