CA6140車床杠桿831009零件加工工藝裝備及鉆25孔夾具設計【SW夾具三維】
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摘 要
本設計是CA6140杠桿零件的加工工藝規程及一些工序的專用夾具設計。CA6140杠桿零件的主要加工表面是平面及孔。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。因此，本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔的加工精度?；鶞实倪x擇以杠桿外圓面作為粗基準，以孔及其下表面作為精基準。先將底面加工出來，然后作為定位基準，在以底面作為精基準加工孔。整個加工過程選用組合機床。在夾具方面選用專用夾具?？紤]到零件的結構尺寸簡單，夾緊方式多采用手動夾緊，夾緊簡單，機構設計簡單，且能滿足設計要求。
關鍵詞 杠桿零件，加工工藝，夾具，定位，夾緊
I
ABSTRACT
ABSTRACT
This paper is to design the craft processes of making the CA6140 lever spare parts and some specialized tongs in the process. The CA6140 lever spare part primarily processes the surface and bores. Generally speaking, to guarantee the accuracy of the flat surface process is easier than that of the bore. Therefore, this design follows the principle that surface first and then the bore, and definitely divides the process of flat surface and bore into coarse processes and precise processes to guarantee the bore processes. The basic choice is to consider 45 outside circle as rough basis and to consider 25 bore and its next surface as precise basis. The bottom is first processed out to be fixed position basis, and process the bore using the bottom as the precise basis. The whole processes choose the machine bed. In the aspects of tongs choosing, specialized tongs are used. In consideration of the simple construction size of the spare parts, clipping by hands is adopted. It is simple, and the organization design is simple, and can satisfy the design request.
Key Words Lever spare parts, craft proces , tongs, fixed position, tight clip
II
目錄
摘 要 Ⅰ
ABSTRSCT Ⅱ
1 緒論 1
1.1課題背景及發展趨勢 1
1.2 夾具的基本結構及設計內容 1
2 杠桿加工工藝規程設計 3
2.1零件的分析 3
2.1.1零件的作用 3
2.1.2零件的工藝分析 3
2.2杠桿加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 4
2.2.1確定毛坯的制造形式 4
2.2.2基面的選擇 4
2.2.3確定工藝路線 4
2.2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5
2.2.5確定切削用量 6
2.2.6確定基本工時 17
2.3小結 22
3 專用夾具設計 23
3.1加工工藝孔Φ25夾具設計 23
3.1.1定位基準的選擇 23
3.1.2切削力的計算與夾緊力分析 23
3.1.3夾緊元件及動力裝置確定 24
3.1.4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 25
3.1.5夾具精度分析 27
3.1.6夾具設計及操作的簡要說明 27
3.2粗精銑寬度為30mm的下平臺夾具設計 28
3.2.1定位基準的選擇 28
3.2.2定位元件的設計 28
3.2.3定位誤差分析 29
3.2.4銑削力與夾緊力計算 29
3.2.5夾具體槽形與對刀裝置設計 30
3.2.6夾緊裝置及夾具體設計 32
3.2.7夾具設計及操作的簡要說明 33
3.3鉆M8螺紋孔夾具設計 33
3.3.1定位基準的選擇 33
3.3.2定位元件的設計 34
3.3.3定位誤差分析 35
3.3.4鉆削力與夾緊力的計算 35
3.3.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 36
3.3.6夾緊裝置的設計 38
3.3.7夾具設計及操作的簡要說明 38
3.4小結 39
4 總結 40
參考文獻 41
致 謝 42
42
1 緒論
1 緒論
加工工藝及夾具設計是對所專業知識的一次鞏固，是在進行社會實踐之前對所各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是理論聯系實際的訓練。
機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設計和使用是促進生產發展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業生產的不斷發展,機床夾具的改進和創造已成為廣大機械工人和技術人員在技術革新中的一項重要任務。
1.1課題背景及發展趨勢
材料、結構、工藝是產品設計的物質技術基礎，一方面，技術制約著設計；另一方面，技術也推動著設計。從設計美的觀點看，技術不僅僅是物質基礎還具有其本身的“功能”作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和適當的加工工藝，就能夠創造出實用，美觀，經濟的產品，即在產品中發揮技術潛在的“功能”。
技術是產品形態發展的先導，新材料，新工藝的出現，必然給產品帶來新的結構，新的形態和新的造型風格。材料，加工工藝，結構，產品形象有機地聯系在一起的，某個環節的變革，便會引起整個機體的變化。
工業的迅速發展，對產品的品種和生產率提出了愈來愈高的要求，使多品種，對中小批生產作為機械生產的主流，為了適應機械生產的這種發展趨勢，必然對
機床夾具提出更高的要求。
1.2 夾具的基本結構及夾具設計的內容
按在夾具中的作用,地位結構特點,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類:
(1)定位元件及定位裝置；
(2)夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機構)；
(3)夾具體；
(4)對刀,引導元件及裝置(包括刀具導向元件,對刀裝置及靠模裝置等)；
(5)動力裝置；
(6)分度,對定裝置；
(7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連接用的緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等)；
每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設有其它裝置及機構,例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。
專用夾具的設計主要是對以下幾項內容進行設計：（1）定位裝置的設計；（2）夾緊裝置的設計；（3）對刀-引導裝置的設計；（4）夾具體的設計；（5）其他元件及裝置的設計。
2 桿桿加工工藝規程設計
2 杠桿加工工藝規程設計
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
題目給出的零件是CA6140的杠桿。它的主要的作用是用來支承、固定的。要求零件的配合要符合要求。
2.1.2零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產工藝簡單，鑄造性能優良，但塑性較差、脆性高，為此以下是杠桿需要加工表面以及加工表面的位置要求。現分析如下：
（1）主要加工面：
1）小頭鉆Φ以及與此孔相通的Φ14階梯孔、M8螺紋孔；
2）鉆Φ錐孔及銑Φ錐孔平臺；
3）鉆2—M6螺紋孔；
4）銑杠桿底面及2—M6螺紋孔端面。
（2）主要基準面：
1）以Φ45外圓面為基準的加工表面
這一組加工表面包括：Φ的孔、杠桿下表面
2）以Φ的孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：Φ14階梯孔、M8螺紋孔、Φ錐孔及Φ錐孔平臺、2—M6螺紋孔及其倒角。其中主要加工面是M8螺紋孔和Φ錐孔平臺。
杠桿的Φ25孔的軸線合兩個端面有著垂直度的要求?，F分述如下：
本套夾具中用于加工Φ25孔的是立式鉆床。工件以Φ25孔下表面及Φ45孔外圓面為定位基準，在定位塊和V型塊上實現完全定位。加工Φ25時，由于孔表面粗糙度為。主要采用鉆、擴、鉸來保證其尺寸精度。
本套夾具中用于加工杠桿的小平面和加工Φ12.7是立式銑床。工件以 孔及端面和水平面底為定位基準，在長銷、支承板和支承釘上實現完全定位。加工表面：包括粗精銑寬度為30mm的下平臺、鉆Ф12.7的錐孔，由于30mm的下平臺的表面、孔表面粗糙度都為。其中主要的加工表面是孔Ф12.7，要用Ф12.7鋼球檢查。
本套夾具中用于加工與Φ25孔相通的M8螺紋底孔是用立式鉆床。工件以孔及其下表面和寬度為30mm的下平臺作為定位基準，在大端面長圓柱銷、支承板和支承釘上實現完全定位。加工M8螺紋底孔時，先用Φ7麻花鉆鉆孔，再用M8的絲錐攻螺紋。
2.2杠桿加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施
2.2.1確定毛坯的制造形式
零件的材料HT200。由于年產量為4000件，達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，鑄造表面質量的要求高，故可采用鑄造質量穩定的，適合大批生產的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產率。
2.2.2基面的選擇
（1）粗基準的選擇 對于本零件而言，按照粗基準的選擇原則，選擇本零件的不加工表面是加強肋所在的肩臺的表面作為加工的粗基準，可用裝夾對肩臺進行加緊，利用一個V形塊支承45圓的外輪廓作主要定位，以限制z、z、y、y四個自由度。再以一面定位消除x、x兩個自由度，達到完全定位,就可加工Φ25的孔。
（2）精基準的選擇 主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用Φ25的孔作為精基準。
2.2.3確定工藝路線
表2.1工藝路線方案一
工序1
粗精銑Φ25孔下表面
工序2
鉆、擴、鉸孔使尺寸到達Фmm
工序3
粗精銑寬度為30mm的下平臺
工序4
鉆Ф12.7的錐孔
工序5
加工M8螺紋孔，锪鉆Ф14階梯孔
工序6
粗精銑2-M6上端面
工序7
鉆2-M6螺紋底孔孔，攻螺紋孔2-M6
工序8
檢查
表2.2工藝路線方案二
工序1
粗精銑Ф25孔下表面
工序2
鉆、擴、鉸孔使尺寸到達Фmm
工序3
粗精銑寬度為30mm的下平臺
工序4
鉆Ф12.7的錐孔
工序5
粗精銑2-M6上端面
工序6
鉆2-Ф5孔，加工螺紋孔2-M6
續表2.2
工序7
加工M8螺紋孔，锪鉆Ф14階梯孔
工序8
檢查
工藝路線的比較與分析：
第二條工藝路線不同于第一條是將“工序5鉆Ф14孔，再加工螺紋孔M8”變為“工序7粗精銑M6上端面”其它的先后順序均沒變化。通過分析發現這樣的變動影響生產效率。而對于零的尺寸精度和位置精度都沒有太大程度的幫助。
以Ф25mm的孔子外輪廓為精基準，先銑下端面。再鉆錐孔，從而保證了兩孔中心線的尺寸與右端面的垂直度。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第二條工藝路線而先上端面， 再“鉆Ф14孔，加工螺紋孔M8”不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非功過否重合這個問題。所以發現第二條工藝路線并不可行。
從提高效率和保證精度這兩個前提下，發現第一個方案也比較合理想。所以我決定以第一個方案進行生產。具體的工藝過程如表2.3所示。
表2.3 最終工藝過程
工序1
粗精銑杠桿下表面。保證粗糙度是3.2選用立式升降臺銑床X52K。
工序2
加工孔Φ25。鉆孔Φ25的毛坯到Φ22mm；擴孔Φ22mm到Φ24.7mm；鉸孔Φ24.7mm到Фmm。保證粗糙度是1.6采用立式鉆床Z535。采用專用夾具。
工序3
粗精銑寬度為30mm的下平臺，仍然采用立式銑床X52K，用組合夾具。
工序4
鉆Ф12.7的錐孔，采用立式鉆床Z535，為保證加工的孔的位置度，采用專用夾具。
工序5
加工螺紋孔M8，锪鉆Ф14階梯孔。用組合夾具，保證與垂直方向成10゜。
工序6
粗精銑M6上端面 。用回轉分度儀加工，粗精銑與水平成36゜的臺肩。用臥式銑床X52K，使用組合夾具。
工序7
鉆2-M6螺紋底孔、攻2-M6螺紋用立式鉆床Z535，為保證加工的孔的位置度，采用專用夾具
工序8
檢查
2.2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
杠桿的材料是HT200，毛坯的重量0.85kg，生產類型為大批生產。由于毛坯用采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下：
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規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及最小加工余量之分。
由于本設計規定零件為大批量生產，應該采用調整法加工，因此計算最大與最小余量時應按調整法加工方式予以確定。
毛坯與零件不同的尺寸有：(具體見零件圖)故臺階已被鑄出,根據參考文獻[14]的銑刀類型及尺寸可知選用6mm的銑刀進行粗加工,半精銑與精銑的加工余量都為0.5mm。
1）加工Φ25的端面，根據參考文獻[8]表4-35和表4-37考慮3mm，粗加工2mm到金屬模鑄造的質量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，同理上下端面的加工余量都是2mm。
2）對Φ25的內表面加工。由于內表面有粗糙度要求1.6?？捎靡淮未旨庸?.9mm，一次精加工0.1mm就可達到要求。
3）加工寬度為30mm的下平臺時，用銑削的方法加工臺肩。由于臺肩的加工表面有粗糙度的要求，而銑削的精度可以滿足，故采取分四次的銑削的方式，每次銑削的深度是2.5mm。
4）鉆錐孔Φ12.7時要求加工一半，留下的余量裝配時鉆鉸，為提高生產率起見，仍然采用Φ12的鉆頭，切削深度是2.5mm。
5）鉆Ф14階梯孔，由于粗糙度要求，因此考慮加工余量2mm。可一次粗加工1.85mm，一次精加工0.15就可達到要求。
6）加工M8底孔，根據參考文獻[8]表4-23考慮加工余量1.2mm。可一次鉆削加工余量1.1mm，一次攻螺紋0.1就可達到要求。
7）加工2-M6螺紋，根據參考文獻[8]表4-23考慮加工余量1.2mm。可一次鉆削加工余量1.1mm，一次攻螺紋0.1mm就可達到要求。
8）加工2-M6端面，粗加工2mm到金屬模鑄造的質量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可達到要求。
2.2.5確定切削用量
工序1：粗、精銑孔下平面
（1）粗銑孔下平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：X52K立式銑床。
查參考文獻[7]表30—34
刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=1.9mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻[7]表30—34，取。
機床主軸轉速： 式（2.1）
式中 V—銑削速度；
d—刀具直徑。
由式2.1機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1-74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據參考文獻[7]表2.4-81,
（2）精銑孔下平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床： X52K立式銑床。
參考文獻[7]表30—31
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數12，此為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=0.1mm
銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[7]表30—31，取
銑削速度：參照參考文獻[7]表30—31，取
機床主軸轉速，由式（2.1）有：
按照參考文獻[7]表3.1-31
實際銑削速度：
進給量，由式（1.3）有：
工作臺每分進給量：
工序2：加工孔Φ25到要求尺寸
工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。孔的直徑為25mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ22mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ24.7mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φ25mm標準高速鉸刀。選擇各工序切削用量。
（1）確定鉆削用量
1）確定進給量 根據參考文獻[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z535立式鉆床說明書，取。
根據參考文獻[7]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據表28-9，允許的進給量。
由于所選進給量遠小于及，故所選可用。
2）確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據表28-15，由插入法得：
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。
由參考文獻[7]表28-3，，，故
查Z535機床說明書，取。實際切削速度為：
由表28-5，，故
3）校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應地
，，
（2）確定擴孔切削用量
1）確定進給量 根據參考文獻[7]表28-31，。根據Z535機床說明書，取=0.57mm/r。
2）確定切削速度及 根據參考文獻[7]表28-33，取。修正系數：
，
故
查機床說明書，取。實際切削速度為
（3）確定鉸孔切削用量
1）確定進給量 根據參考文獻[7]表28-36，，按該表注4，進給量取小植。查Z535說明書，取。
2）確定切削速度及 由參考文獻[7]表28-39，取。由
參考文獻[7]表28-3，得修正系數，
故
查Z535說明書，取，實際鉸孔速度
（4）各工序實際切削用量 根據以上計算，各工序切削用量如下：
鉆孔：，，，
擴孔：，，，
鉸孔：，，，
工序3：粗精銑寬度為30mm的下平臺
（1）粗銑寬度為30mm的下平臺
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：X52K立式銑床。
查參考文獻[7]表30—34
刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻[7]表30—34，取。
由式2.1得機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1-74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據參考文獻[7]表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
式（2.2）
刀具切出長度：取
走刀次數為1
（2）精銑寬度為30mm的下平臺
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床： X52K立式銑床。
由參考文獻[7]表30—31
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數12，此為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[7]表30—31，取
銑削速度：參照參考文獻[7]表30—31，取
機床主軸轉速，由式（2.1）有：
按照參考文獻[3]表3.1-31
實際銑削速度：
進給量，由式（2.3）有：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數為1
工序4： 鉆Ф12.7的錐孔
工件材料為HT200鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?2.7mm，，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，鉆孔——Φ12mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ12.7mm標準高速鋼擴孔鉆。選擇各工序切削用量。
（1）確定鉆削用量
1）確定進給量 根據參考文獻[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z535立式鉆床說明書，取。
根據參考文獻[7]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據參考文獻[7]表28-9，允許的進給量。
由于所選進給量遠小于及，故所選可用。
2）確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據參考文獻[7]表28-15，由插入法得：
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。
由參考文獻[7]表28-3，，，故
查Z535機床說明書，取。實際切削速度為：
由參考文獻[7]表28-5，，故
3）校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應地
，，
（2）確定擴孔切削用量
1）確定進給量 根據參考文獻[7]表28-31，。根據Z535機床說明書，取=0.57mm/r。
2）確定切削速度及 根據參考文獻[7]表28-33，取。修正系數：
，
故
查機床說明書，取。實際切削速度為
工序5：鉆M8螺紋孔锪鉆Φ14階梯孔
（1）加工M8底孔
工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。孔的直徑為8mm。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆孔至Φ7，選用Φ7的麻花鉆頭。攻M8螺紋，選用M8細柄機用絲錐攻螺紋。
切削深度：
進給量：根據參考文獻[5]表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-41，取
由式（2.1）機床主軸轉速：
，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
攻M8×1.5的螺紋
機床：Z535立式鉆床
刀具：細柄機用絲錐（）
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-105，取
由式（2.1）機床主軸轉速：
，取
絲錐回轉轉速：取
實際切削速度：
（2）锪鉆Φ14階梯孔
工件材料為HT200鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?4mm，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為锪鉆，加工刀具為：锪鉆孔——Φ14mm小直徑端面锪鉆。
1）確定切削用量
確定進給量 根據參考文獻[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z535立式鉆床說明書，取。
根據參考文獻[7]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據參考文獻[7]表28-9，允許的進給量。
由于所選進給量遠小于及，故所選可用。
確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據表28-15，由插入法得：
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。
由參考文獻[7]表28-3，，，故
查Z535機床說明書，取。實際切削速度為
由參考文獻[7]表28-5，，故
校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應地
，，
工序6：粗精銑M6上端面
工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。要求粗糙度，用回轉分度儀加工，粗精銑與水平成36゜的臺肩。用立式銑床X52K，使用組合夾具。
（1）粗銑M6上端面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：X52K立式銑床。
查參考文獻[7]表30—34
刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻[7]表30—34，取
由式（2.1）機床主軸轉速：
按照參考文獻[7]表3.1-74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據參考文獻[7]表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數為1
（2）精銑M6上端面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床： X52K立式銑床。
參考文獻[7]表30—31
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數12，此為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[7]表30—31，取
銑削速度：參照參考文獻[7]表30—31，取
機床主軸轉速，由式（1.1）有：
按照參考文獻[3]表3.1-31
實際銑削速度：
進給量，由式（2.3）有：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數為1
工序7：鉆2-M6
工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。孔的直徑為6mm。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆孔至Φ5，選用Φ5的麻花鉆頭。攻M6螺紋，選用M6細柄機用絲錐攻螺紋。
切削深度：
進給量：根據參考文獻[5]表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-41，取
由式（2.1）機床主軸轉速：
，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
攻M6×1.5的螺紋
機床：Z535立式鉆床
刀具：細柄機用絲錐（）
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-105，取
由式（2.1）機床主軸轉速：
，取
絲錐回轉轉速：取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
工序8：校驗
2.2.6確定基本工時
（1）粗銑、精銑Φ25孔下平面
加工條件：
工件材料：HT200鑄鐵，200MPa
機床：X525K機床
刀具：高速鋼鑲齒套式面銑刀
粗銑的切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
精銑的切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
銑Φ25孔下表面的總工時為：t=+++=0.34+1.42+0.41+0.41=2.58min
（2）鉆孔
加工條件：
工件材料：HT200鑄鐵，200MPa
機床：Z535立式鉆床
刀具：鉆孔——標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——標準高速鉸刀
鉆孔工時：切入3mm、切出1mm，進給量，機床主軸轉速，
鉸孔：，，，
=（30+3+1）/0.43×195=0.41min
根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
擴孔工時：切入3mm、切出1mm，進給量，機床主軸轉速
=（30+3+1）/0.57×275=0.22min
根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
鉸孔工時：切入3mm、切出1mm，進給量，機床主軸轉速
=（30+3+1）/1.6×100=0.21min
根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
總工時：t=+++++=0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min
（3）粗精銑寬度為30mm的下平臺
工件材料：HT200，金屬模鑄造
加工要求：粗銑寬度為30mm的下平臺，精銑寬度為30mm的下平臺達到粗糙度3.2。
機床：X52K立式銑床
刀具：高速鋼鑲齒式面銑刀
計算切削工時
粗銑寬度為30mm的下平臺
根據參考文獻[9]進給量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度1.9mm，走刀長度是249mm。機床主軸轉速為37.5z/min。
切削工時：=249/(37.5×3)=2.21min。
根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
精銑寬度為30mm的下平臺
根據參考文獻[9]進給量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度0.1mm，走刀長度是249mm。機床主軸轉速為37.5z/min。
切削工時：=249/(37.5×3)=2.21min
根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
粗精銑寬度為30mm的下平臺的總工時：
t=+++=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min
（4）鉆錐孔Φ12.7
工件材料：HT200，金屬模鑄造，
加工要求：粗糙度要求，
機床：Z535立式鉆床
刀具：高速鋼鉆頭Φ12，
計算基本工時
用Φ12擴孔Φ12.7的內表面。根據參考文獻[9]進給量f=0.64mm/z，切削速度0.193m/s，切削深度是1.5mm，機床主軸轉速為195r/min。走刀長度是36mm。
基本工時：
=2×36/(0.64×195)=0.58 min。
根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
用Φ12.7擴孔Φ12.7的內表面。根據參考文獻[9]進給量f=0.64mm/z，切削速度0.204m/s，切削深度是0.5mm，機床主軸轉速為195r/min。走刀長度是36mm。
基本工時：
=2×36/(0.64×195)=0.58 min。
根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
總的基本工時：t=+++=4.7min。
（5）鉆M8底孔及锪鉆Φ14階梯孔
加工條件：
工件材料：HT200，金屬模鑄造，
機床：Z535立式鉆床
刀具：高速鋼鉆頭Φ7，M8絲錐，Φ14小直徑端面锪鉆
鉆M8底孔的工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
機動時間：
根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
攻M8螺紋的工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
機動時間：
根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
锪鉆Φ14階梯的工時
锪鉆孔進給量，機床主軸轉速，
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
機動時間：
由參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
t=+
t=0.19+1.77=1.96min
該工序的總工時為： 1.96+0.07+0.05+1.77+1.77=5.62min
（6）粗精銑2-M6上端面
工件材料：HT200，金屬模鑄造
加工要求：粗銑寬度為30mm的下平臺，精銑寬度為30mm的下平臺達到粗糙度3.2。
機床：X52K立式銑床
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數12，此為細齒銑刀。
粗銑2-M6上端面切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
精銑2-M6上端面切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
銑2-M6上端面切削總工時：t=+++=0.17+1.05+0.41+0.41=2.04min
（7）鉆2-M6螺紋孔
鉆錐孔2－Φ6到2－Φ5。用Φ5的鉆頭，走刀長度38mm，切削深度2.5mm，進給量0.2mm/z，切削速度0.51m/s，
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
機動時間：
根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
攻M6螺紋
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
機動時間：
根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
總工時為：t=2++=3.75min
根據該零件的生產綱量為每年產4000件。按一年360天，每天總工作時間為8小時。則每個零件所需的額定時間為：t=360×8×60÷4000=43.2min。
根據計算所得的機動時間加上每道工序間的輔助時間。所用是實際時間為：
所以該方案滿足生產要求。
2.3小結
機械加工工藝規程是規定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。對加工工藝規程的設計，可以了解了加工工藝對生產、工藝水平有著極其重要的影響。生產規模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現。
3 專用夾具設計
3 專用夾具設計
為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度。在加工杠桿零件時，需要設計專用夾具。
根據任務要求中的設計內容，需要設計加工工藝孔Φ25夾具、銑寬度為30mm的下平臺夾具及鉆M8底孔夾具各一套。其中加工工藝孔的夾具將用于組合鉆床，刀具分別為麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀對工件上的工藝孔進行加工。銑寬度為30mm的下平臺將用于組合銑床，刀具為硬質合金端銑刀YG8對杠桿的Φ25孔下表面進行加工。鉆M8底孔夾具采用立式鉆床，先用麻花鉆鉆孔，再用絲錐攻螺紋。
3.1加工工藝孔Φ25夾具設計
本夾具主要用來鉆、擴、鉸工藝孔Φ25。這個工藝孔有尺寸精度要求為+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度為，與頂面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工質量直接影響以后各工序的加工精度。本到工序為杠桿加工的第二道工序，加工到本道工序時只完成了杠桿下表面的粗、精銑。因此再本道工序加工時主要應考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產率，降低勞動強度。
3.1.1定位基準的選擇
由零件圖可知，工藝孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與頂面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據基準重合、基準統一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑Φ25下表面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應選擇選用Φ45外圓面作為定位基準，用V型塊定位限制4個自由度。再以Φ25下表面加3個支撐釘定位作為主要定位基面以限制工件的三個自由度。
為了提高加工效率，根據工序要求先采用標準高速鋼麻花鉆刀具對工藝孔Φ25進行鉆削加工；然后采用標準高速鋼擴孔鉆對其進行擴孔加工；最后采用標準高速鉸刀對工藝孔Φ25進行鉸孔加工。準備采用手動夾緊方式夾緊。
3.1.2切削力的計算與夾緊力分析
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠遠大于擴和鉸的切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由參考文獻[9]得：
鉆削力
鉆削力矩
式中：
本道工序加工工藝孔時，工件的Φ45外圓面與V形塊靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機構夾緊，該機構主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個普通螺旋夾緊。根據參考文獻[11]可查得夾緊力計算公式：
式（3.1）
式中： —單個螺旋夾緊產生的夾緊力（N）；
—原始作用力（N）；
—作用力臂（mm）；
—螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm）；
—螺桿端部與工件間的摩擦角（°）；
—螺紋中徑之半（mm）；
—螺紋升角（°）；
—螺旋副的當量摩擦角（°）。
由式（3.1）根據參考文獻[11]表1-2-23可查得點接觸的單個普通螺旋夾緊力：
3.1.3夾緊元件及動力裝置確定
由于杠桿的生產量很大，采用手動夾緊的夾具結構簡單，在生產中的應用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖。
本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產生的力通過光面壓塊將工件壓緊。帶光面壓塊的壓緊螺釘的結構如圖3.1所示。
圖3.1 帶光面壓塊的壓緊螺釘
3.1.4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計
工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據工藝要求：工藝孔Φ25mm分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ22mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ24.7mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φmm標準高速鉸刀。
根據參考文獻[11]表2-1-47可查得鉆套孔徑結構尺寸如圖3.2及表3.1所示。
圖3.2 快換鉆套
表3.1 鉸工藝孔鉆套結構參數如下表：
d
H
D
公稱尺寸
公差
22
25
30
+0.021
+0.008
46
42
12
5.5
18
18
29.5
55°
襯套選用固定襯套其結構如圖3.3所示。
圖3.3 固定襯套
襯套選用固定襯套其結構參數如表3.2所示。
表3.2 固定襯套的結構尺寸
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
30
+0.041
+0.020
25
42
+0.033
+0.017
1
3
根據參考文獻[11]表2-1-27固定V型塊的結構及主要尺寸如圖3.4及表3.3所示。
圖3.4 V型塊
表3.3 V型塊的主要尺寸
N
D
B
H
L
l
l
A
A1
d
d1
d2
h
b
42
45
52
20
68
20
14
26
22
10
11
18
10
12
注：T=L+0.707D-0.5N
鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及Φ45外圓面分別靠在夾具支架的定位快及V型塊上定位，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。
夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構見夾具裝配圖ZJZ-01所示。
3.1.5夾具精度分析
利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統。它們之間相互聯系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。
由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準與加工基準重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證工藝孔尺寸Φmm及表面粗糙度。本道工序最后采用鉸加工，選用標準高速鉸刀，直徑為Φmm，并采用鉆套，鉸刀導套孔徑為，外徑為同軸度公差為。固定襯套采用孔徑為，同軸度公差為。
該工藝孔的位置度應用的是最大實體要求。即要求：（1）各孔的實際輪廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為的理想圓柱面的控制。（2）各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸。（3）當各孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態，即其直徑偏離最大實體尺寸時可將偏離量補償給位置度公差。（4）如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態即其實際直徑為時，相對于最大實體尺寸的偏離量為，此時軸線的位置度誤差可達到其最大值。即孔的位置度公差最小值為。
工藝孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸滿足。
工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、鉸滿足。
影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示）：
（1）鉆模板上兩個裝襯套孔的尺寸公差：
（2）兩襯套的同軸度公差：
（3）襯套與鉆套配合的最大間隙：
（4）鉆套的同軸度公差：
（5）鉆套與鉸刀配合的最大間隙：
所以能滿足加工要求。
3.1.6夾具設計及操作的簡要說明
鉆鉸Φ25孔的夾具如夾具裝配圖ZJZ-01所示。裝卸工件時，先將工件放在定位塊上；再把工件向固定V行塊靠攏，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊；然后加工工件。當工件加工完后，將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開，取出工件。
3.2粗精銑寬度為30mm的下平臺夾具設計
本夾具主要用來粗精銑杠桿寬度為30mm的下平臺。由加工本道工序的工序簡圖可知。粗精銑杠桿寬度為30mm的下平臺時，杠桿寬度為30mm的下平臺有粗糙度要求，杠桿寬度為30mm的下平臺與工藝孔軸線分別有尺寸要求。本道工序是對杠桿寬度為30mm的下平臺進行粗精加工。因此在本道工序加工時，主要應考慮提高勞動生產率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質量。
3.2.1定位基準的選擇
由零件圖可知Φ25孔的軸線所在平面和右端面有垂直度的要求是10゜，從定位和夾緊的角度來看，右端面是已加工好的，本工序中，定位基準是右端面，設計基準是孔Φ25的軸線，定位基準與設計基準不重合，需要重新計算上下端面的平行度，來保證垂直度的要求。在本工序只需要確定右端面放平。
為了提高加工效率，現決定用兩把銑刀對杠桿寬度為30mm的下平臺同時進行粗精銑加工。同時為了采用手動夾緊。
3.2.2定位元件的設計
本工序選用的定位基準為一面兩銷定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面兩銷。因此進行定位元件的設計主要是對固定擋銷和帶大端面的短圓柱銷進行設計。
根據參考文獻[11]帶大端面的短圓柱銷的結構尺寸參數如圖3.5所示。
圖3.5 帶大端面的短圓柱銷
根據參考文獻[11]固定擋銷的結構如圖3.6所示。
圖3.6 固定擋銷
主要結構尺寸參數如下表3.4所示。
表3.4 固定擋銷的結構尺寸
12
18
14
26
4
12
4
3.2.3定位誤差分析
本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為：
銷與孔的配合0.05mm，銑/鉆模與銷的誤差0.02mm，銑/鉆套與襯套0.029mm
由公式e=(H/2+h+b)×△max/H
△max=(0.052+0.022+0.0292)1/2
=0.06mm
e=0.06×30/32=0.05625
可見這種定位方案是可行的。
3.2.4銑削力與夾緊力計算
本夾具是在銑\鉆床上使用的，用于定位螺釘的不但起到定位用，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產生振動，必須對“17”六角螺母和”11”螺母螺釘施加一定的夾緊力。由計算公式
Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) 式（3.2）
Fj－沿螺旋軸線作用的夾緊力
Fs－作用在六角螺母
L－作用力的力臂(mm)
d0－螺紋中徑(mm)
α－螺紋升角(゜)
ψ1－螺紋副的當量摩擦(゜)
ψ2－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角(゜)
r’－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當量摩擦半徑(゜)
根據參考文獻[6]其回歸方程為
Fj＝ktTs
其中Fj－螺栓夾緊力(N)；
kt－力矩系數(cm－1)
Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)；
Fj =5×2000=10000N
3.2.5夾具體槽形與對刀裝置設計
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺U形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩固性。
根據參考文獻[11]定向鍵的結構如圖3.7所示。
圖3.7 定向鍵
根據參考文獻[11]夾具U型槽的結構如圖3.8所示。
圖3.8 U型槽
主要結構尺寸參數如下表3.5所示。
表3.5 U型槽的結構尺寸
螺栓直徑
12
14
30
20
對刀裝置由對刀塊來實現，用來確定刀具與夾具的相對位置。
由于本道工序是完成杠桿寬度為30mm下平臺的粗精銑加工，所以選用直角對刀塊。根據GB2243—80直角對到刀塊的結構和尺寸如圖3.9所示。
圖3.9 直角對刀塊
塞尺選用平塞尺，其結構如圖3.10所示。
圖3.10 平塞尺
塞尺尺寸如表3.6所示。
表3.6 平塞尺結構尺寸
公稱尺寸H
允差d
C
3
-0.006
0.25
3.2.6夾緊裝置及夾具體設計
夾緊裝置采用移動的A型壓板來夾緊工件，采用的移動壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。
移動壓板的結構如圖3.11所示。
圖3.11 移動壓板
主要結構尺寸參數如表3.7所示。
表3.7 移動壓板結構尺寸
97
30
11
36
40
8
16
4
1.5
12
夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構夾具裝配圖ZJX-02所示。
3.2.7夾具設計及操作的簡要說明
本夾具用于在立式銑床上加工杠桿的小平面和加工Φ12.7。工件以孔及端面和水平面底為定位基準，在短銷、支承板和支承釘上實現完全定位。采用轉動A型壓板夾緊工件。當加工完一邊，可松開螺釘、螺母、支承釘來加工另一邊。一次加工小平面和加工Φ12.7，如夾具裝配圖ZJX-02
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SW夾具三維
CA6140
車床
杠桿
831009
零件
加工
工藝
裝備
25
夾具
設計
SW
三維
- 資源描述：
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CA6140車床杠桿831009零件加工工藝裝備及鉆25孔夾具設計【SW夾具三維】,SW夾具三維,CA6140,車床,杠桿,831009,零件,加工,工藝,裝備,25,夾具,設計,SW,三維
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