工艺技术_牵伸传动墙板的工艺及工装设计课程

前言 纺织机械就是把天然纤维或化学纤维加工成为纺织品所需要的各种机械设 备。 生产化学纤维的机械虽然包括多种化工机械， 现在已被认为是纺织机械的延 伸，属广义的纺织机械。纺织机械是纺织工业的生产手段和物质基础，它的技术 水平、质量和制造成本，都直接关系到纺织工业的发展。 工艺性、连续性、成套性；高速度、高效率、省维护;标准化、系列化、通 用化;低能耗、低噪声、低公害，是现代纺织机械的特点和方向。而纺织机械的 零件种类繁多，如双针筒圆袜机零件达 12001500 种，零件的加工工序多道多 样。 因此对纺织机械中零件的加工精度有较高的要求， 给零件设计合理的加工工 艺过程和工装就十分必要了。 牵伸传动墙板作为 FA506 型细纱机牵伸装置轮系的 支撑板， 其加工精度将直接影响到传动轮系的传动平稳性，在该零件的加工过程 中需要保证一定的精度， 这就需要合理的工艺过程和合适的装夹设备来实现这一 需求。 由于 FA506 细纱机的牵伸传动墙板零件的结构复杂，且零件尺寸较大， 在加 工是不仅加工效率低，而且工人的劳动强度大，安全性也较差。课题对牵伸传动 墙板进行工艺和工装设计， 就是为了解决这一问题，合理的加工工艺路线和机床 夹具能够降低工人劳动强度，提高生产率，从而也间接降低了生产成本 1 机床夹具概述 夹具最早出现在 1787 年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具 与人的结合。在工业发展初期，机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量 主要依赖劳动者个人的经验和手艺， 而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助 工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造行业的发展，夹具的门类才逐步 发展齐全。夹具的定位、加紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐渐发 展成为系统的主要装备之一； 第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会 生产力的迅速提高， 夹具在系统中占据相当重要的地位，这一阶段的主要表现为 夹具与机床的紧密结合。 1.1 夹具的现状及生产对其提出的新要求 现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争， 尽 管国际生产研究协会的统计表明，多品种生产的工件以占工件种类数的 85%左 右。然而，目前一般企业习惯于采用传统的专用夹具，在一个具有一定生产能力 的工厂中约拥有 1300015000 套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中， 约每隔 4 年就要更新 80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有 15%左右， 特别最近几年来柔性制造系统（FMS） 、数控机床（NC） 、加工中心（MC）和组成 加工（GT）等新技术被应用和推广，使中小批的生产率逐步趋近于大批量生产的 水平。 综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求： （1）能迅速方便地装备新产品，以缩短生产准备周期； （2）能装夹一组相似性特征的工件； （3）适用于精密加工的高精度的机床； （4）适用于各种现代化制造的新型技术； （5）采用液压泵站等为动力源的高效加紧装置，进一步提高劳动生产率。 1.2 现代夹具的发展方向 现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个 方面: （1）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提对夹具的精度要求。精密 化夹具的结构类型很多， 例如用于精密制造的多齿盘， 其分度精度可达0.1“； 用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5m。 （2）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动 生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹 具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效 率可提高 5 倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验 转速为 9000r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提 高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在 数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更 换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。 （3）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组 合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、 生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有： 组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现 代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专 用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的 主要方向。 （4）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具 零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991 以及各类通用夹具、组合夹具 标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准 备周期，降低生产总成本。 1.3 机床夹具及其功用 （1）机床夹具 夹具是装夹工件的一种工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加 工，热处理装配，焊接和检测等工艺过程中。 在金属切削机床时使用的夹具称为机床夹具，在现代生产过程中， 机床夹具 是一种不可缺少的工艺装备， 它直接影响着加工的精度，劳动生产率和产品的制 造成本等， 故机床夹具的设计在企业产品设计和制造以及生产技术装备中占有极 其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。 （2）机床夹具的功能 在机床上应用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。 机床夹具 的主要功能是装夹工件，使其定位和夹紧。 1）定位 工件在加工前，必须首先使它在机床活夹具中占有正确的位置，这就是 定位。定位的任务就是限制工件的自由度。 2）导向 如钻床夹具中的钻模板与钻套，能迅速的确定钻头的位置，并引导其进 行钻削，导向元件制成模板，故钻床夹具常称为钻模，镗床夹具（镗模）也具有 导向的功能。 1.4 机床夹具在机械加工中的作用 在机械加工中， 使用机床夹具的主要目的六个方面，然而在不同的生产条件 下，应该有不同的侧重点。夹具设计时应综合考虑加工的技术要求，生产成本和 个人操作方面的要求以达到预期的效果。 （1）保证加工精度 用夹具装夹工件时， 能稳定的保证加工精度，并减少对其他工作条件的依 赖性， 故在精密加工中广泛的使用机床夹具， 并且它还是全面质量管理的一个重 要环节。 （2）提高劳动生产率 使用夹具能使工件迅速的定位和夹紧， 并能够显著的缩短辅助时间和基本时 间，提高劳动生产率。 （3）改善工人的劳动条件 用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气压、液压等装夹工件时，可减 少工人的劳动强度，保证生产安全。 （4）保证工艺秩序 在生产过程中使用夹具可确保生产周期，生产强度等工艺秩序。 夹具设计也 是工程技术人员解决高难度零件加工的主要手段之一。 （5）降低生产成本 在批量生产中使用夹具时， 由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低 的工人操作，故可明显降低生产成本。 （6）扩大机床工艺范围 这是生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施，如车床上的拉削， 钻 孔加工等，也可用夹具装夹加工较复杂的成型面。 1.5 机床夹具的组成和分类 机床夹具的组成根据功用，可以把机床夹具分为以下几部分： （1）定位元件 （2）夹紧装置 （3）导向、对刀元件 （4）连接元件 （5）其他装置和元件 （6）夹具体 机床夹具的分类见图 11 （1）按夹具的通用特性分类 这是一种基本的分类方法， 主要反应夹具在不同生产类型中的通用特性，故 也是选择夹具的主要依据。目前，我国常用的夹具有通用夹具、专用夹具和自动 化生产夹具等五大类。 1）通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化，具有一定通用性的夹具，如三爪自定心 卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘等。其特点是使用性强， 不需要调整或稍加调整就可以装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件， 这类夹具 已商品化，且成为机床附件，采用这种夹具可缩短生产周期，减少夹具品种，从 而降低生产成本，其缺点是夹具的精度不高，生产效率也较低，且较难装夹形状 复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。 图 11 机床夹具分类图 机 床 夹 具 万能通用性夹 专用性夹具 可调夹具 专 用 夹 具 组 合 夹 具 拼装专用夹具 成 组 夹 具 通 用 可调夹 钻 床 夹 具 铣 床 夹 具 车 床 夹 具 磨 床 夹 具 镗 床 夹 具 其他机床夹具 手 动 夹 具 气 动 夹 具 液 压 夹 具 气 压 夹 具 电 动 夹 具 电 磁 夹 具 真 空 夹 具 其 他 按使用特点分类 按使用机床分类 按夹紧动力源分类 2）专用夹具 专用夹具是针对一个工序的要求而专门设计和制造的夹具， 其特点是针对性 强，没有通用性，在产品相对稳定，批量较大的生产中常用专用夹具。随着现代 多品种中小批量的发展，专用夹具在专用性和经济性方面已产生许多问题。 3）可调夹具 可调夹具是针对通用夹具与专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具， 对 不同类型和尺寸的工件， 只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件 便可使用。 它一般又称为可调夹具和组成夹具两种，前者的通用范围比通用夹具 更大，后者则是一种可调夹具，它按组成原理设计并能加工一组相似零件，故在 多品种中，中小批生产中有较好的经济效应。 4）组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具，标准的模块元件有较高的精度和耐磨度， 可 组装成各种夹具， 又可拆除留用组成新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产周 期，元件重复多次使用，并且又可减少专用夹具数量的优点，因此，组合夹具在 单件中小批量多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具， 组合夹具也已商 品化。 5）自动化生产专用夹具 自动化生产专用夹具主要分为线夹具和数控机床专用夹具两大类， 自动线夹 具有两种：一种是固定完成夹具，一种是随行夹具，数控机床专用夹具包括加工 中心夹具和柔性制造系统专用夹具，随着制造的现代化， 在企业中数控机床的夹 具比例正在增加，得以满足数控机床的加工要求。 （2）按夹具使用的机床分类 这是专用夹具设计使用的分类方法，如车床、铣床、刨床、钻床、数控车床 等夹具。设计专用夹具时机床的类别、组别、型别及主要参数均已确定。它们不 同点是机床切削成型运动不同， 故夹具与机床的连接方式不同，它们的加工精度 要求也各不相同。 1.6 机床夹具的设计特点 机床夹具设计与其他装备设计相比有较大的差别，主要表现在以下五个方 面： （1）要有较短的设计和制造周期，一般没有必要对夹具进行原理性实验和 复杂的计算工作; （2）夹具的精度一般比工件的精度变了三倍； （3） 夹具在一般情况下是单体制造的，通常要求的制造在投产时一次成功； （4）夹具和操作工人的关系非常密切，要求夹具与生产条件和操作密切结 合； （5）夹具的社会协作制造条件差，特别是商品化的元件较少，设计者要熟 悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺要求。 1.7 机床夹具的设计要求 设计夹具时，应满足下列四项基本要求 （1）保证工件的加工精度 （2）保证工人的操作安全 （3）达到加工制造的生产率要求 （4）满足夹具一定的使用寿命和经济效应 2 零件的分析 2.1 零件的作用 题目所给的零件是细纱机 FA506 的牵伸传动墙板，它是牵伸装置中整个牵 伸传动轮系的主要支撑体，起到支撑牵伸装置的作用。 2.2 零件的工艺分析 FA506 细纱机牵伸传动墙板有三个表面和两端的圆柱凸台面需要加工，还有 M6 与 M10 的螺纹孔要加工，具体如下： (1)如图 21 所示， A 面与 B 面为需要加工的表面， 加工 A 面时要注意尺寸， 控制距 40 0.05 尺寸中心 20， 加工 B 面时要控制距 40 0.05（40 0.05 厚薄差 0.06） ， 两端 2 105 圆柱凸台面也需加工，其中 A 面一端的圆柱凸台面加工时 控制距 A 面尺寸 30 05 . 0 15 . 0 ，B 面一端圆柱凸台面加工时应注意厚度 160 0 15 . 0 。 （2）如图 21 所示底面为需要加工的表面，加工时应注意 2- 7 72H 孔的 加工余量。 （3）如图 21 所示的两圆柱内孔内表面需加工到 7 72H ，外表面需加工 到 8 98h ，加工高度为 22。 （4）如图 21 所示的 M6 深 12 与 5-M6 深 12 的螺纹孔及图 2.23 所示的 2-M10 与 16-M6 深 12 的螺纹孔需要加工。 图 21 零件图 3 工艺规程设计 3.1 确定毛坯的制造形式 零件的材料为 HT200。考虑到零件在装置的运转过程中不受冲击力，且零件 的体积较大，因此应选用铸件毛坯。 3.2 基准的选择 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作。 基准需要选择的正确与合理可以 使加工质量得到保证，生产率得以提高。 （1）粗基准的选择 零件必需保证 A 面与 B 面的加工余量均匀，因此应选择 B 面为粗基准加工 A 面及 2 105 圆柱凸台面，以 A 面为基准加工 B 面及 2 105 圆柱凸台面。 （2）精基准的选择 选择精基准时，主要是解决两个问题：一是保证加工精度；二是装夹方便。 在选择精基准时应遵守“基准重合”与“基准统一”的原则，所选的基准应能保 证工件的装夹稳定可靠，夹具结构简单，操作方便。 3.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点是使零件的几何形状、 尺寸精度及位置精度等技术要 求能得到合理的保证， 在生产纲领以确定的情况下，可以考虑采用万能机床配以 专用夹具来提高生产率， 还应考虑经济效果， 以便降低生产成本。 工艺路线如下： 工序 1：下料，铸造毛坯 工序 2：粗铣 A 面及 A 面一端的 2 105 圆柱凸台面（见图 2.11） 工序 3：粗铣 B 面及 B 面一端的 2 105 圆柱凸台面（见图 2.11） 工序 4：划 2 72 孔中心连线及距孔中心线 170 0.1 的底面加工线 工序 5：铣底面 工序 6：镗 2 72 孔，车 98 外圆及精铣 A 面和两圆柱凸台面 工序 7：精铣 B 面 工序 8：划 2M10、5M6、M6 的螺纹孔位置线 工序 9：钻、攻 2M10、5M6、M6 的螺纹孔 工序 10：钻、攻 16M6 螺纹孔 工序 11：修全部毛刺，装箱 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 零件毛坯为铸件，材料为 HT200，根据参考资料分别确定各加工表面的机械 加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： （1）A 面与 B 面及两端的圆柱凸台面需粗精加工，查参考文献5表 96 可得零件两端面及圆柱凸台面得加工余量为 5.5mm，其中粗铣余量 3mm，精铣余 量 1.5mm。 （2） 4 98 外圆面需粗精车， 由参考文献5表 95 可得外圆加工余量为 2.5mm，其中粗车 2mm，精车 0.5mm。 （3）2 72 孔内表面为加工表面，分粗镗和精镗两步完成，则加工余量为 5mm，其中粗镗 3mm，精镗 2mm。 （4）其余表面没有粗糙度要求，直接铸造成形。 3.5 确定切削用量及基本工时 工序 2 简图如图 21 工步 1 粗铣 A 面，控制距 40 尺寸中心 21.5 （1）加工条件 工件材料：灰铸铁 HT200 机床：XD5042A 立式升降台铣床 刀具：硬质合金端铣刀 刀具直径 D=125mm 齿数 Z=8 （2）计算切削用量及工时 1）确定进给量 由机械加工工艺手册表 2.1 73 得进给量 af=0.250.38mm/z，由于铣 削材料为铸铁，硬度较小，可选用较大的进给量，故取 af=0.35mm/z ,则 f=afz=0.358=2.8mm/r 2）确定铣削速度 查参考文献1表2.1 96得切削速度v=55-95m/min,用机夹式硬质合金铣 刀 v 可取较大值，取 v=90m/min，则 ns= w d v 1000 = 125 90 1000 =229.29 r/min 查 参 考 文 献 1 表 2.1 2 取 nw=235r/min ， 故 切 削 速 度 vc= 1000 w w d n = mm 1000 235 125 =92.23m/min 3)计算切削时间 由参考文献1表 2.1101 得切入行程与切出行程之和为 17mm，即 2 1 l l + =17mm，则铣削时间 Tj= f n l l l w w 2 1 + + = min 8 . 2 235 17 620 + =0.96min 工步 2 粗铣 2105 圆柱凸台面，距 A 面尺寸 30 (1)加工条件 工件材料：灰铸铁 HT200 机床：XD5042A 立式升降台铣床 刀具：硬质合金端铣刀 刀具直径 D=125mm 齿数 Z=8 （2）计算切削用量及工时 1）确定进给量 由表参考文献12.1 73 得进给量 af=0.250.38mm/z，由工步 1 取 af=0.35mm/z ,则 f=afz=2.8mm/r 2）确定切削速度 查参考文献1表2.1 96得切削速度v=55-95m/min,用机夹式硬质合金铣 刀 v 可取较大值，取 v=90m/min，则 ns= w d v 1000 = 125 90 1000 =229.29 r/min 查 参 考 文 献 1 表 2.1 2 取 nw=235r/min ， 故 切 削 速 度 vc= 1000 w w d n = 1000 235 125 =92.23m/min 3)计算切削时间 由 参 考 文 献 1 表 2.1 101 得 2 1 l l + =27mm ， 故 铣 削 时 间 Tj=2 f n l l l w w 2 1 + + =2 8 . 2 235 27 268 + =0.90min 工序 3 简图见图 2.21 工步 1 粗铣 B 面，控制厚 43 （1）加工条件 工件材料：灰铸铁 HT200 机床：XD5042A 立式升降台铣床 刀具：硬质合金端铣刀 刀具直径 D=125mm 齿数 Z=8 （2）计算切削用量及工时 1） 、确定进给量 由参考文献1表 2.1 73 得进给量 af=0.250.38mm/z，由于铣削材料为 铸铁，硬度较小，可选用较大的进给量，故取 af=0.35mm/z , 则 f=afz=2.8mm/r 2）确定铣削速度 查参考文献1表2.1 96得切削速度v=55-95m/min,用机夹式硬质合金铣 刀 v 可取较大值，取 v=90m/min，则 ns= w d v 1000 = 125 90 1000 =229.29 r/min 查 参 考 文 献 1 表 2.1 2 取 nw=235r/min ， 故 切 削 速 度 vc= 1000 w w d n = mm 1000 235 125 =92.23m/min 3)计算切削时间 由参考文献1表 2.1101 得切入行程与切出行程之和为 17mm，即 2 1 l l + =17mm，则铣削时间 Tj= f n l l l w w 2 1 + + = 8 . 2 235 17 620 + =0.96min 工步 2 粗铣 2105 圆柱凸台面，距 A 面尺寸 30 （1）加工条件 工件材料：灰铸铁 HT200 机床：XD5042A 立式升降台铣床 刀具：硬质合金端铣刀 刀具直径 D=125mm 齿数 Z=8 （2）计算切削用量及工时 1）确定进给量 由表参考文献12.1 73 得进给量 af=0.250.38mm/z，由工步 1 取 af=0.35mm/z , 则 f=afz=2.8mm/r 2）确定切削速度 查参考文献1表2.1 96得切削速度v=55-95m/min,用机夹式硬质合金铣 刀 v 可取较大值，取 v=90m/min，则 ns= w d v 1000 = 125 90 1000 =229.29 r/min 查 参 考 文 献 1 表 2.1 2 取 nw=235r/min ， 故 切 削 速 度 vc= 1000 w w d n = mm 1000 235 125 =92.23m/min 3)计算切削时间 由 参 考 文 献 1 表 2.1 101 得 2 1 l l + =27mm ， 故 铣 削 时 间 Tj=2 f n l l l w w 2 1 + + =2 8 . 2 235 27 268 + =0.90min 工序 5 铣底面 工步 1 粗铣底面，注意 272 加工量 （1）加工条件 工件材料：HT200 机床：X6024A 卧式升降台铣床 刀具：YG8 硬质合金端铣刀 D=100mm Z=6 （2）计算切削用量及工时 1）确定进给量 由参考文献1表2.173得进给量f=0.250.38mm/z， 粗铣取f=0.35mm/z, 则 f=afz=2.1mm/r 2)确定切削速度 查参考文献1表 2.196 得切削速度 v=5595m/min 取 v=90m/min 则 ns= w d v 1000 = 100 90 1000 =286.6m/min 查 参 考 文 献 1 表 2.1 1 取 nw=296m/min ， 故 切 削 速 度 vc= 1000 w w d n = 1000 100 296 =93m/min 3)计算切削时间 查参考文献1表 2.1101 取 2 1 l l + =7mm Tj= f n l l l w w 2 1 + + = 1 . 2 328 507 =0.76min 工步 2 精铣底面 （1）加工条件 工件材料：HT200 机床：X6024A 卧式升降台铣床 刀具：YG8 硬质合金端铣刀 D=100mm Z=6 （2）计算切削用量及工时 1）确定进给量 由参考文献1表 2.173 得进给量 fr=0.51.0mm/r，取 f=0.6mm/r 2) 确定切削速度 查参考文献1表 2.196 得切削速度 v=5595m/min 精铣时为提高表面光 洁度，取 v=95m/min，则 ns= w d v 1000 = 100 95 1000 =302.5r/min 查 表 参 考 文 献 12.1 1 取 nw=373r/min ， 故 切 削 速 度 vc= 1000 w w d n = 1000 100 373 =96.1m/min 3) 计算切削时间 由参考文献1表2.1101得 2 1 l l + =7mm， 则Tj= f n l l l w w 2 1 + + = 5 . 0 373 507 =2.7min 工序 6 精铣镗加工面 工步 1 粗镗 272H7 孔，留加工量 （1）加工条件 工件材料：HT200 机床：HR5B 卧式加工中心 刀具：硬质合金可调节浮动镗刀 （2）计算切削用量及工时 1）确定进给量 由参考文献1表 1.233 得进给量 f=0.31.0mm/r，粗铣取 f=0.8mm/r 2) 确定切削速度 查参考文献1表 1.233 得切削速度 v=4080m/min，取 v=60m/min 则 ns= w d v 1000 = 70 60 1000 =272.97r/min 根 据 HR5B 卧 式 加 工 中 心 产 品 参 数 取 nw=247r/min ， 故 切 削 速 度 vc= 1000 w w d n = 1000 100 247 =77.5m/min 3) 计算切削时间 Tj=2 f n l l l w w 2 1 + + =2 8 . 0 247 2 70 160 + + =2.35min 工步 2 精铣 A 面，控制距 40 0.05 尺寸中心 20 （1）加工条件 工件材料：HT200 机床： HR5B 卧式加工中心 刀具：硬质合金端铣刀 D=125mm Z=8 （2）计算切削用量及工时 1）确定进给量 由参考文献1表 2.173 得进给量 f=0.51.0mm/r,取 f=0.6mm/r 2) 确定切削速度 查参考文献1表 2.196 得切削速度 v=5595m/min，精铣时为提高表面 光洁度，取 v=95m/min，则 ns= w d v 1000 = 125 95 1000 =242r/min 根据 HR5B 卧式加工中心产品技术参数取 nw=247r/min，故切削速度 vc= 1000 w w d n =94.8m/min 3) 计算切削时间 由参考文献1表 2.1101 得切入行程与切出行程之和 2 1 l l + =17mm 则铣削 时间 Tj= f n l l l w w 2 1 + + = min 6 . 0 247 17 620 + =4.3min 工步 3 精铣 2 105 圆柱凸台面 （1）加工条件 工件材料：HT200 机床： HR5B 卧式加工中心 刀具：硬质合金端铣刀 D=125mm Z=8 （2）计算切削用量及工时 1）确定进给量 由参考文献1表 2.173 得进给量 f=0.51.0mm/r 取 f=0.6mm/r 2) 确定切削速度 查参考文献1表 2.196 得切削速度 v=5595m/min，精铣时为提高表面 光洁度，取 v=95m/min，则 ns= w d v 1000 = 125 95 1000 =242r/min 根 据 HR5B 卧 式 加 工 中 心 技 术 参 数 取 nw=247r/min ， 故 切 削 速 度 vc= 1000 w w d n =94.8m/min 3) 计算切削时间 由 参 考 文 献 1 表 2.1 101 得 2 1 l l + =27mm ， 故 铣 削 时 间 Tj=2 f n l l l w w 2 1 + + =2 6 . 0 247 27 268 + =3.9min 工步 4 粗精车 2- 8 98h 外圆 （1）加工条件 工件材料：HT200 机床：HR5B 卧式加工中心 刀具：YG690o偏刀 （2）计算切削用量及工时 粗车 2- 8 98h 外圆 1）确定进给量 由参考文献1表 1.147 得进给量 f=0.91.2mm/r 取 f=1mm/r 2) 确定切削速度 查参考文献1表 1.148 得切削速度 v=100-120m/min，精铣时为提高表面 光洁度，取 v=100m/min，则 ns= w d v 1000 = 5 . 98 100 1000 =324.97r/min 根 据 HR5B 卧 式 加 工 中 心 技 术 参 数 取 nw=312r/min ， 故 切 削 速 度 vc= 1000 w w d n = 1000 5 . 98 312 =96.4m/min 3) 计算切削时间 根据参考文献2有车削时切入量 1 l =03mm，切出量 2 l =03mm，则切削时 间 Tj= 2 f n l l l w w 2 1 + + =2 1 247 8 . 1 2 22 + + =0.21min 精车 2- 8 98h 外圆 1）确定进给量 由参考文献1表 1.148 得进给量 f=0.250.40mm/r，取 f=0.30mm/r 2) 确定切削速度 查参考文献1表 1.148 得切削速度 v=100-120m/min，精铣时为提高表面 光洁度，取 v=110m/min，则 ns= w d v 1000 = 98 110 1000 =394r/min 根据 XH768 卧式加工中心产品说明书取 nw=312r/min，故切削速度 vc= 1000 w w d n = 1000 98 312 =96m/min 3) 计算切削时间 Tj= 2 f n l l l w w 2 1 + + =2 30 . 0 312 8 . 1 2 22 + + =0.55min 工步 5 精镗 272H7 孔 （1）加工条件 工件材料：HT200 机床：HR5B 卧式加工中心 刀具：硬质合金可调节浮动镗刀 （2）计算切削用量及工时 1）确定进给量 由参考文献1表 1.233 得进给量 f=0.150.50mm/r， 粗铣取 f=0.25mm/r 2) 确定切削速度 查参考文献1表 1.233 得切削速度 v=5080m/min 取 v=70m/min，则 ns= w d v 1000 = 72 70 1000 =309r/min 根 据 HR5B 卧 式 加 工 中 心 产 品 参 数 取 nw=312r/min ， 故 切 削 速 度 vc= 1000 w w d n = 1000 312 72 =70.5m/min 3) 计算切削时间 Tj=2 f n l l l w w 2 1 + + =2 25 . 0 312 2 . 1 72 160 + + =5.97min 工步 6 精铣 2 105 另一圆柱凸台面 （1）加工条件 工件材料：HT200 机床： HR5B 卧式加工中心 刀具：硬质合金端铣刀 D=125mm Z=8 （2） 、计算切削用量及工时 1） 、确定进给量 由参考文献1表 2.173 得进给量 f=0.51.0mm/r 取 f=0.6mm/r 2) 确定切削速度 查参考文献1表 2.196 得切削速度 v=5595m/min，精铣时为提高表面 光洁度，取 v=95m/min，则 ns= w d v 1000 = 125 95 1000 =242r/min 根 据 HR5B 卧 式 加 工 中 心 技 术 参 数 取 nw=247r/min ， 故 切 削 速 度 vc= 1000 w w d n =94.8m/min 3) 计算切削时间 由 参 考 文 献 1 表 2.1 101 得 2 1 l l + =27mm 故 铣 削 时 间 Tj=2 f n l l l w w 2 1 + + =2 6 . 0 247 27 268 + =3.9min 工步 7 粗精车 2- 8 98h 外圆，控制相关尺寸 （1）加工条件 工件材料：HT200 机床：HR5B 卧式加工中心 刀具：YG6 90 0 偏刀 （2）计算切削用量及工时 粗车 2- 8 98h 外圆 1）确定进给量 由参考文献1表 1.147 得进给量 f=0.91.2mm/r 取 f=1mm/r 2) 确定切削速度 查参考文献1表 1.148 得切削速度 v=100-120m/min，精铣时为提高表面 光洁度，取 v=100m/min，则 ns= w d v 1000 = 5 . 98 100 1000 =324.97r/min 根 据 HR5B 卧 式 加 工 中 心 技 术 参 数 取 nw=312r/min ， 故 切 削 速 度 vc= 1000 w w d n = 1000 5 . 98 312 =96.4m/min 3) 计算切削时间 根据参考文献2有车削时切入量 1 l =03mm，切出量 2 l =03mm，则切削时 间 Tj= 2 f n l l l w w 2 1 + + =2 1 247 8 . 1 2 22 + + =0.21min 精车 2- 8 98h 外圆 1）确定进给量 由参考文献1表 1.148 得进给量 f=0.250.40mm/r，取 f=0.30mm/r 2) 确定切削速度 查参考文献1表 1.148 得切削速度 v=100-120m/min，精铣时为提高表面 光洁度，取 v=110m/min，则 ns= w d v 1000 = 98 110 1000 =394r/min 根据 XH768 卧式加工中心产品说明书取 nw=312r/min，故切削速度 v= 1000 w w d n = 1000 98 312 =96m/min 3) 计算切削时间 Tj= 2 f n l l l w w 2 1 + + =2 30 . 0 312 8 . 1 2 22 + + =0.55min 工序 7 精铣 B 面 工步 1 精铣 B 面，控制尺寸 40 05 . 0 （1）加工条件 工件材料：HT200 机床：XD5042A 立式升降台铣床 刀具：硬质合金端铣刀 D=125mm Z=8 （2）计算切削用量及工时 1）确定进给量 由参考文献1表 2.173 得进给量 f=0.51.0mm/r,取 f=0.6mm/r 2) 确定切削速度 查参考文献1表 2.196 得切削速度 v=5595m/min 精铣时为提高表面光 洁度，取 v=95m/min，则 ns= w d v 1000 = 125 95 1000 =242r/min 查 参 考 文 献 1 表 2.1 2 取 nw=235r/min ， 故 切 削 速 度 vc= 1000 w w d n = 1000 125 235 = 92m/min 3) 计算切削时间 由参考文献1表 2.1101 得切入行程与切出行程之和 2 1 l l + =17mm， 则铣削 时间 Tj= f n l l l w w 2 1 + + = min 6 . 0 235 17 620 + =4.5min 工序 9 钻、攻各螺纹孔 工步 1 钻攻 2-M10 1 螺纹孔 （1）加工条件 工件材料：灰铸铁 HT200 机床：Z3025B10 摇臂钻床 刀具：9 麻花钻、M10 机用丝锥 （1）计算切削用量及工时 钻9 孔 1）确定进给量 由参考文献1表 3.420 得进给量 f=0.200.30mm/r，取 f=0.24mm/r 2）确定切削速度 查 机械加工工艺手册 表3.420得切削速度v=1225m/min， 取v=16m/min 则 ns= w d v 1000 = 8 . 8 16 1000 =579r/min 查参考文献1表2.14取nw=640r/min， 故切削速度vc= 1000 w w d n =17.68m/min 3) 计算切削时间 根据参考文献1， 1 l = 2 1 d D cot r +(12) 式中 D扩铰后孔径 d1扩铰前孔径 r 刀具主偏角 这里代入数据计算得 1 l =1.6mm 钻扩盲孔时 2 l =0 因此切削时间 Tj=2 f n l l l w w 2 1 + + =2 24 . 0 640 6 . 1 9 33 + + =0.56min 攻 2-M10 螺纹 1）确定进给量 查取 f=0.20mm/r 2) 确定切削速度 根据参考文献3表 10-167 得 v=12.8m/min，则 ns= w d v 1000 =407.6r/min 根据参考文献3表 6-19 取 nw=450r/min，故 vc= 1000 w w n d =14.13m/min 3) 确定切削时间 Tj=2 f n l l l w w 2 1 + + =1.05min 工步 2 钻攻 5-M6 螺纹孔 （1）加工条件 工件材料：灰铸铁 HT200 机床：Z3025B10 摇臂钻床 刀具：5 麻花钻 M6 机用丝锥 （2）计算切削用量及工时 钻5 孔 1）确定进给量 由参考文献3表 10-167 进给量 f=0.11-0.13mm/r， 取 f=0.13mm/r 2）确定切削速度 由参考文献3表 10-70 得切削速度 v=42m/min，则 ns= w d v 1000 =2786r/min 查参考文献3表 6-19 取 nw=2500r/min， 故切削速度 vc= 1000 w w d n =37.68m/min 3) 计算切削时间 根据参考文献1钻扩盲孔时 2 l =0， 1 l = 2 1 d D cot r +(12)=1.6 Tj= f n l l l w w 2 1 + + 5 =0.36min 攻 5-M6 螺纹 1）确定进给量 由参考文献3表 10-167 得进给量 f=0.15mm/r 2) 确定切削速度 根据参考文献3表 10-167 得 v=6.9m/min，则 ns= w d v 1000 =366.24r/min 根据参考文献3表 6-19 取 nw=450r/min，故 vc= 1000 w w n d =8.48m/min 3) 确定切削时间 Tj= f n l l l w w 2 1 + + 5 =1.69min 工步 3 钻、攻 M6 螺纹孔 （1）加工条件 工件材料：灰铸铁 HT200 机床：Z3025B10 摇臂钻床 刀具：5 麻花钻 M6 机用丝锥 （2）计算切削用量及工时 钻5 孔 1）确定进给量 由参考文献3表 10-167 进给量 f=0.11-0.13mm/r，取 f=0.13mm/r 2）确定切削速度 由参考文献3表 10-70 得切削速度 v=42m/min，则 ns= w d v 1000 =2786r/min 查参考文献3表 6-19 取 nw=2500r/min， 故切削速度 vc= 1000 w w d n =37.68m/min 3) 计算切削时间 根据参考文献1钻扩盲孔时 2 l =0， 1 l = 2 1 d D cot r +(12)=1.6mm Tj= f n l l l w w 2 1 + + =0.36min 攻 5-M6 螺纹 1）确定进给量 由参考文献3表 10-167 得进给量 f=0.15mm/r 2) 确定切削速度 根据参考文献3表 10-167 得 v=6.9m/min 则 ns= w d v 1000 =366.24r/min 根据参考文献3表 6-19 取 nw=450r/min 故 vc= 1000 w w n d =8.48m/min 3) 确定切削时间 Tj= f n l l l w w 2 1 + + =0.34min 工序 10 钻、攻 16-M6 螺纹孔 工步 1 钻攻 4 105 搭子面 16-M6 螺纹孔 （1）加工条件 工件材料：灰铸铁 HT200 机床：Z3025 摇臂钻床 刀具：5 麻花钻、M6 机用丝锥 （2）计算切削用量及工时 钻5 孔 1）确定进给量 由参考文献3表 10-167 进给量 f=0.11-0.13mm/r， 取 f=0.13mm/r 2）确定切削速度 由参考文献3表 10-70 得切削速度 v=42m/min，则 ns= w d v 1000 =2786r/min 查参考文献3表 6-19 取 nw=2500r/min， 故切削速度 vc= 1000 w w d n =37.68m/min 3) 计算切削时间 根据参考文献1， 1 l = 2 1 d D cot r +(12)=1.6，钻扩盲孔时 2 l =0，故切削 时间 Tj= f n l l l w w 2 1 + + 16 =1.152min 攻 16-M6 螺纹孔 1）确定进给量 由参考文献3表 10-167 进给量 f=0.15mm/r，查取 f=0.20mm/r 2) 确定切削速度 根据参考文献3表 10-167 得 v=6.9m/min，则 ns= w d v 1000 =366.24r/min 根据参考文献31表 6-19 取 nw=450r/min，故 vc= 1000 w w n d =8.48m/min 3) 确定切削时间 Tj= f n l l l w w 2 1 + + 16 =5.4min 4 夹具设计 需设计夹具的工序为工序二、工序三、工序六和工序十。 4.1 问题的提出 工序二和工序三均为在立式铣床上铣平面，待加工表面不仅有粗糙度要求， 其尺寸与其他的加工表面和非加工表面也有一定的联系， 而且零件的几何形状较 复杂，外形尺寸较大，因此设计夹具时应综合考虑各种因素，在保证加工要求的 前提下，要尽量是加工时操作简单，安全。工序六为加工中心用的夹具，由于该 工序一次装夹后，加工的面较多，工步较复杂，该工序的夹具设计时要确保各工 步能顺利加工。工序十为钻孔用辅具，在钳工中操作较简单，加工时切削力也不 大，该辅具的设计主要考虑保证加工精度及操作方便与否。 4.2 夹具设计 （1）选择定位基准 定位基准选择的是否合理， 将直接影响最终加工出来的零件的质量。基准选 择不当也会使工艺路线不合理， 从而导致夹具设计困难甚至达不到零件的加工精 度（特别是位置精度）要求。因此，应根据零件图的技术要求，从保证零件的加 工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有很高的技术要求，应优先考 虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，提高加工精度。零件 A 面和 B 面都经过 粗铣和精铣完成， 因此粗铣 A 面时以 B 面为定位基准，粗铣 B 面时以 A 面为定位 基准；在工序六中由于工步较多，定位基准选择一定要保证各工步的加工要求， 选择零件侧面加工过的底面作为定位基准。 （2）夹紧力的计算 1）计算工序二夹具所需夹紧力： 工序二夹具是靠螺杆端面压紧工件的， 由参考文献3表 7-18 知夹紧力计算 公式为： W= D d M 066 . 0 ) 35 6 tan( 2 2 + + 式中 W所需夹紧力 M作用扭矩 d2螺纹中径 螺纹升角 D螺杆与工件接触部位直径 由 参 考 文 献 1 表 2.1 2 得 机 床 功 率 P=7.5kw 则 作 用 扭 矩 M=T=9550 n P =9550 235 5 . 7 =304.8Nm d2=d-2 1 2 3 8 3 =7.625mm D=8mm 故夹紧力为 W= D d M 066 . 0 ) 35 6 tan( 2 2 + + = 8 066 . 0 ) 35 6 30 tan( 625 . 7 8 . 304 2 + + 10 3 =98534N 2）计算工序三夹具所需夹紧力： 该工序中夹具时靠螺栓压板压紧工件的，由参考文献3表 7-18 知夹紧力计 算公式为： W= Lf KM 式中 W夹紧力 M切削扭矩 L力作用点到工件几何中心的距离 K安全系数，一般取 1.53 f工件与接触面间的摩擦系数，