课程设计说明书夹具.doc

第一部分第一节 序 言 本次课程设计的任务是针对生产实际中的一个零件东方红75推土机铲臂右支架，制定其机械生产加工工艺规程。该零件的工艺过程总共包括了十四道工序，可分类为铣平面、镗内孔、钻孔、扩孔、攻螺纹、倒角、铣开、去毛刺等工序。由于所加工的推土机铲臂右支架是带孔的零件，55mm孔不但是精度要求最高的孔，而且也是该零件的设计基准、装配基准与测量基准，所以加工此孔时需要经过粗镗、半精镗、精镗三道工序加工而成，而其他表面的加工都为粗加工，经一道工序即可完成。本次课程设计从机械加工工艺分析对零件进行制造和研究，用二维CAD制图软件夹具的总装配图，并手工绘制夹具体零件图。第二节 零件图的工艺分析一、零件的功用分析 题目所给的零件是东方红75推土机铲臂右支架5.它位于推土机的前部，其作用是用来支撑铲臂上油缸3的支座，如图2-1所示。推土机在工作过程中，其铲臂1应能绕其回转中心上下摆动。摆动的动力是由油缸3 提供的。通过油缸油腔的进油与出油，可使得油缸活塞杆2伸出与缩回，从而实现铲臂1的上下摆动。同时，油缸3和活塞杆2本身亦需做微幅摆动。活塞杆2伸出端与铲臂1铰接，油缸3的尾部与轴线固定的轴4铰接。右支架5的作用是在轴4的一端对其进行固定.右支架5都分上盖和支架座两部分，每一部分都有一与轴接触的55mm半圆孔，上盖与支架座通过螺钉与轴4连接在一起。支架体上有轴线空间交叉成 4610的两个43.5mm的叉孔，叉孔与杆6焊死。杆6的另外一端与一块钢板7焊接在一起，钢板7与推土机底盘铆接，最终把轴4与底盘固定在一起。从零件的实际功用看，右支架5的主要作用是连接与紧固。1-铲臂 2-活塞杆 3-油缸 4-轴 5-右支架 6-杆 7-钢板图2-1 右支架功用是意图二、零件的工艺分析从零件图上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有平面、退刀槽、内孔等。其中，表面粗糙度要求最高的是55mm孔，公差等级达到IT8级，表面粗糙度为Ra1.6m。该孔是右支架的主要设计基准。从表面间的位置精度要求来看，A、B两端面（即前、后两端面）应与55mm孔轴线垂直，两个43.5mm孔的轴线应垂直与55mm孔轴线，且两43.5mm轴线的夹角应为4610，夹角顶点在55mm孔的轴线上。从工艺上看，43.5mm孔的轴线对55mm孔的轴线的垂直度要求为 0.2100，相当于公差等级10级，可以通过使用专用夹具来保证。55mm孔公差等级为IT8级，表面粗糙度为Ra1.6m，可通过精镗保证。平面A、B用于轴的轴向定位，小凸台C平面与B平面在同一平面上，在零件的工作过程中不起作用。由于工艺凸台C平面面积较小，为保证铸件质量，将B、C平面取为浇铸的底面位置，将A面作为浇铸时的顶面位置。 对右支架零件图进行工艺审核后，可知该零件图视图正确、完整、尺寸、公差及技术要求齐全，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。机械加工工序的安排一、确定零件的生产类型按设计任务书，东方红75推土机年产量为4500台/年，其上有左、右支架各一件。若右支架备品率为8%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为4500（1+8+1）件/年=4905件/年 （3-1）可见，右铲臂支架的年生产量为4905件。推土机铲臂支架可看成独立的一部分，属轻型机械。因此，根据表，有生产纲领与生产类型的关系可确定该零件的生产为中批生产，其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现中批生产的工艺特点，如多采用通用设备配以专用的工艺装备等。二、确定毛坯制造形式 由该零件的功用及推土机的工作状况知，铲臂支架与连接支架上盖与支架座的螺钉承受的都是冲击性载荷，故要求该支架材料应具备较高的强度与抗冲击能力。因此，原设计单位选用了既满足要求，价格有相对低廉的铸钢材料ZG310-570，因此可以确定毛坯的制造形式为铸造。一般工程用铸钢的特性和应用见表。由于该支架为成批生产，由表可知，选择砂型机器造型，铸钢件的公差等级为CT9级。该零件的形状不是十分复杂，因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。由于在55mm孔的轴线方向上还有一个49mm孔，从减少加工余量考虑，此处的毛坯孔可以与55mm的毛坯孔一起铸成阶梯孔。2个43.5mm孔径也较大，因此在铸造时也应铸成出毛坯孔。三、选择定位基准定位基准的选择是工艺规程制定中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类、提高生产率。 精基准的选择精基准的选择原则为：基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则、自为基准原则。可根据以上原则进行精基准的选择。右支架是带孔的零件。55mm孔不但是精度要求最高的孔，而且也是零件的设计基准。装配基准与测量基准。为避免由于基准不重合而产生的误差，保证加工精度，应选55mm孔为基准，即遵循“基准重合”的原则。同时为了定位可靠，使加工过程稳定、减小振动，还可选B、C平面为精基准。即选55mm孔及地面B、工艺凸台面C所构成的组合平面作为精基准，以一个长孔与一个大端面定位。为了避免过定位可采用55mm孔一段短孔与端面的组合，或采用55mm孔长孔与 55mm孔一小部分端面的组合。考虑到该零件精度不是太高以及加工时的稳定性，最终选底面B和工艺凸台C作为第一定位基准，限制三个自由度，55mm短孔作为第二定位基准，限制二个自由度。为了限制右支架绕55mm孔中心线的旋转自由度，还可选二个43.5mm孔之一的外缘表面作为第三定位基准，在此设置一个挡销。在右支架的加工过程中，该组合表面还可作为大部分工序的定位基准，加工其他的次要表面，体现了“基准统一”的选择原则。2 粗基准的选择粗基准的选择原则为：合理分配加工余量的原则、保证相互位置的要求的原则、便于装夹的原则。55mm孔为重要表面，加工时要求余量小而均匀，因此应选择该55mm长孔为粗基准。但此时的定位、夹紧装置结构复杂。考虑到该零件精度要求不是太高，可选底面B与工艺凸台面C的组合表面作为粗基准，这样可使定位和加紧方便、可靠。由于采用机械造型，铸件有一定的精度，基本可以保证55mm孔的加工余量均匀。由上可看出，粗、精基准选择结果基本上是一致的，均选择了底面B与工艺凸台面C所构成的组合表面。四、选择加工方法 平面的加工平面的加工方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。对于本支架，面A与面B的粗糙度要求Ra12.5m，其距离尺寸100mm为未注公差尺寸。由表5-11，根据 GB/T1804-2000规定，选用中等级m，相当于IT13级，故可考虑粗车或粗端铣，但车削加工底面的工艺凸台C时会出现断续车削，冲击较大，故选择端铣加工方式。 孔及退刀槽的加工孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。对于已铸出55mm孔和49mm孔的阶梯型毛坯，可采取在车床上镗孔的方式。原因之一是该零件的结构紧凑，重量也不大，适用于车削加工；原因之二是该零件精度不是很高，使用车床镗孔较为经济。对于49mm孔，其公差等级为IT14，退刀槽属未注公差尺寸，两孔都可一次镗出。55mm孔的公差等级为IT8级，表面粗糙度要求为Ra1.6m，可采取 粗镗半精镗精镗的加工方式。对于右支架座上四个M20mm螺纹底孔及6个20mm孔，都属于未注公差尺寸，可在实体上一次钻出。对于二个43.5mm孔，要求其轴线与55mm孔轴线垂直，且二个43.5孔轴线夹角成4610，考虑到毛坯上已有预铸孔，可采取一次扩孔实现。加工方法有两种：用麻花钻扩孔； 用扩孔钻扩孔。在实际生产中常用经修磨的麻花钻当扩孔钻使用。由表5-12知钻孔的公差等级为IT12IT13，可以满足加工要求，故这里使用锥柄麻花钻进行扩孔。 螺纹加工右支架座上4个M20mm螺纹孔应采取攻螺纹的方式。在攻螺纹工序之前应设置一道倒角工序，或在本工序中应先设一道倒角工步，以避免折断丝锥，使攻螺纹顺利进行。 零件的剖开右支架最终要分成上盖与支架座两部分，剖分面表面粗糙度要求为Ra12.5m，中心面应通过55mm孔的轴线。可利用心轴定位将其一次或分两次在铣床上用锯片铣刀铣开。为使定位方便及使夹具的结构简单采取在一个工序中分两次安装铣开的方法，即在卧铣刀杆上装有两把锯片铣刀，分别用于铣开右支架的一半。五、制定工艺路线1）右支架零件的生产类型是中批量生产，其工艺特点是尽量选用通用机床并配以专用夹具。在安排本零件工艺路线的过程中主要考虑了以下几个方面：底面B与55mm孔一部分短孔为精基准，同时底面B也是粗基准，根据“先面后孔”和“基面先行”的原则，最先开始加工顶面A与底面B，底面B与工艺凸台面C属于同一平面，装卡后一次加工。右支架加工表面中55mm孔精度最高,一切工序都是围绕保证该孔的精度开安排。根据“先主后次”的原则，55mm孔应安排在工艺路线的前部进行，但又不能一次加工到设计要求，否则在后续的工序中利用该表面定位加工一些次要表面时，有可能损伤该表面。“先粗后精”是针对整个工艺路线而言的，而并非只对某一表面而言。对于55mm孔，它是其他次要表面的基准，必须先加工出来。在具体处理时可将 55mm孔半精加工后作为统一的精基准来加工其他次要表面，待这些次要表面加工完成之后在对其精加工至图样要求。2）工艺路线安排如何安排工艺路线，一定要根据现场实际情况，具体情况具体分析。最终的工艺路线安排如下：工序05：粗铣顶面A 定位基准：底面B、工艺凸台C面。工序10：粗细底面B、工艺凸台C面 定位基准：顶面A。工序15：粗镗49mm孔（工步一）及退刀槽356mm（工步二） 定位基准：底面B、工艺凸台C面及55mm毛坯孔。工序20：粗镗55mm孔（工步一）及倒角C2（工步二） 定位基准：顶面A及49mm孔。工序25：半精镗55mm孔 定位基准：顶面A及49mm孔。工序30：扩243.5mm孔 定位基准：底面B、工艺凸台C面、55mm孔及43.5mm孔外缘。工序35: 243.5mm倒角C2 定位基准：底面B、工艺凸台C面、55mm孔及43.5mm孔外缘。工序40：钻620mm孔 定位基准：底面B。工艺凸台C面。55mm孔及一个43.5mm孔。工序45：钻4M202螺纹底孔18mm 定位基准：底面B、工艺凸台C面、55mm孔及一个20mm孔。工序50：精镗55mm孔（工步一）及倒角C2（工步二） 定位基准：顶面A及49mm孔。工序55；铣开（两次安装） 安装一：铣开零件一侧 定位基准：底面B、工艺凸台C面、55mm孔及一个20mm孔。 安装二：铣开零件另一侧 定位基准：底面B、工艺凸台C面、55mm孔及铣开的切口。工序60：扩上盖621mm孔 定位基准：剖分面、55mm半圆孔及一端面。工序65：4M202底孔倒角（工步一）、攻4M202支架座螺纹（工步二） 定位基准：55mm半圆孔、端面及一个20mm孔。工序70：去毛刺、清洗、检验。六、确定毛坯余量及毛坯尺寸（一）确定加工余量该支架材料为ZG310-570，屈服强度=310MPa，抗拉强度=570MPa,采用砂型机器造型，且为成批生产。由表5-2知，铸钢件采用砂型机器造型时，铸件尺寸公差为CT8CT12级，此处选为CT9级。由表5-3选择加工余量为H级，根据机械加工后铸件的最大轮廓尺寸有表5-4可查的各加工表面加工余量，如下表所示： 右支架各加工表面加工余量加工表面单边余量/mm双边余量/mm备注55mm孔、 49mm孔3.06.0基本尺寸取孔轴向长度尺寸101mm顶面A因铸造顶面，故加大取4.0面A、面B为双侧均加工，并考虑铸造情况，基本尺寸为101mm底面B3.02个43.5mm孔3.06.0基本尺寸为孔深尺寸68mm 零件重量约为7.4kg,加上加工余量，经过估算，毛坯重量约为9.5kg。（二）确定毛坯基本尺寸 加工表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上相应的加工余量即可，所得毛坯尺寸如下表所示:右支架毛坯尺寸零件尺寸/mm单边加工余量/mm毛坯尺寸/mm101顶面A为4，底面B为3108553494934343.5337.5(三）确定毛坯尺寸公差由表5-3查得各铸件加工尺寸公差如表4-3所示：表4-3 右支架铸件加工尺寸公差毛坯尺寸/mm公差/mm按“对称”标注结果/mm1082.51.251081.25492.01491432.0143137.51.80.937.50.9（四）绘制毛坯简图 右支架毛坯简图七、工序设计（一）加工设备与工艺设备的选择1、选择加工设备 选择加工设备即选择机床类型。其经济精度应与零件表面的设计要求相适应，初步选定各工序机床如下：工序05、10铣平面：XA5032立式升降台铣床，主要技术参数见表5-13；工序15、20、25、50镗孔：由于加工的零件外轮廓尺寸不大，故宜在车床上镗孔，选择常用的CA6140卧式车床。同时，由于使用时间长短的不同，各机床的精度也不同，在选择机床进行粗、精加工工序时应不同；工序30、35扩孔、倒角：Z35摇臂钻床，主要参数见表5-14；工序40、45 、60、65钻孔、攻螺纹：Z3025摇臂钻床，主要技术参数见 表5-14；工序55铣开：XA6132卧式铣床，主要技术参数见表5-13；2、 选择夹具对于成批生产的零件，大多数采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，亦可部分采用通用夹具。本机械加工工艺规程中所有工序均采用了装用机床夹具，需专门设计、制造。3、选择刀具在右支架的加工中，采用了铣、镗、钻、扩、攻螺纹等多种加工方式，与之相对应，初选道具的情况如下： 铣刀 工序05、10中顶面A、底面B采用端铣刀来进行加工。工序05中要求铣削深度为=4mm，工序10要求铣削深度为=3mm，铣削宽度均为=94mm。根据表5-15，选用高速钢镶齿套式端铣刀。由表5-16知所需铣刀直径为110130mm。查表5-17知，满足加工要求的铣刀直径d=125mm，孔径D=40mm，宽L=40mm，齿数z=14。工序55中铣开加工所用铣刀，根据工件尺寸，由表5-18知，选用中齿锯片铣刀（GB6120-1996）,直径d=160mm，孔径D=32mm，宽L=5mm，齿数z=48。 镗刀 在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金刀具。加工钢制零件可采用YT类硬质合金，粗加工时用YT5，半精加工时用YT15精加工时用YT30，且均可采用=45，直径为20mm的圆形镗刀进行加工。 钻头 从零件要求和加工经济性考虑，采用锥柄麻花钻头（GB 1438-2008）完成加工工序。工序30中，采用麻花钻扩孔，由表5-19知，选用d=43.5mm的高速钢锥柄麻花钻；工序35中，采用锪钻进行倒角；工序40中，选用20mm的麻花钻钻6个20mm孔；工序45中，由表5-20知，钻M20mm螺纹底孔的钻头直径为18mm，由表5-84知，选用d=18mm的高速钢锥柄麻花钻。 丝锥 根据表5-21可知，选用M202细柄机用丝锥（摘自GB 3464-2007）完成攻螺纹工序。4、 选择量具 选择连狙的原则是根据被测量的对象的要求，在满足测量精度的前提下，尽量选用操作方便、测量效率高的量具。本零件属于成批生产，一般采用通用量具。（2） 确定工序尺寸确定工序尺寸时，对于加工加工精度较低的表面，只需粗加工工序就能保证设计要求，将设计尺寸作为工序尺寸即可，上下偏差也按设计规定。当加工表面精度较高时，往往要经过数道工序才能达到要求。对于右支架的加工要求可知，只有55mm的孔加工表面精度要求比较高，其他表面只需经粗加工工序就能保证设计要求。因此只需计算55mm孔的工序尺寸、余量及公差。55mm孔的加工需要经过三道工序，并且定位基准与工序基准重合。由前知其总加工余量为6mm，其公差等级为IT8级。参考卧式铣镗床的切削用量和加工精度参数，由5-24和表5-25知精镗时直径上切深=0.61.2mm表面粗糙度为Ra6.31.6m，孔径公差带为H6H8；半精镗时，=1.53mm、Ra2512.5m，孔径公差带为H8H9；粗镗时=58mm、Ra25m，孔径公差带为H10H12。按照上述方法，确定55mm孔的工序加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度如下表： 55mm孔加工各工序要求加工表面：55mm孔精镗半精镗粗镗毛坯工序双边余量/mm0.51.54工序尺寸及公差/mm550.02491表面粗糙的/m1.66.3258、 确定切削用量和基本时间 切削用量包含切削速度、进给量及背吃刀量三项，确定的方法是先确定背吃刀量，进给量f，而后确定切削速度v。不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的。因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也有所不区别。（一）工序05（粗铣顶面A）切削用量及其基本时间的确定切削用量本道工序是粗细端面，已知加工材料为ZG310-570,=570MPa,铸件无外皮，机床为XA5032型立式铣床，所选刀具为高速钢镶齿套式面铣刀，其参数：直径d=125mm，孔径D=40mm，宽L=40mm，齿数z=14.根据表5-26确定铣刀角度，选择前角=20，后角=12，主偏角，螺旋角。已知铣削宽度aw=94mm，铣削背吃刀量=4mm。 确定每齿进给量 根据表5-13知XA5032型立式铣床的主电动机功率为7.5kW，查表5-27知当工艺系统刚性中等、镶齿端铣刀加工钢料时，每齿进给量=0.080.15mm/z。由于本工序背吃刀量和铣削宽度较大，选择最小的吃进给量=0.08mm/z. 选择铣刀钝磨标准和耐用度 根据表5-28，用高速钢镶齿端铣刀粗加工钢料时，选择铣刀后刀面磨损极限为1.8mm，已知铣刀直径d=125mm，查表5-29经插值的端铣刀的合理耐用度T=150min。 确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据表5-30知，高速钢铣削速度1525m/min， 38.263.7r/min根据XA5032型立式铣床转速表，选择n=60r/min=1r/s，则实际切削速度v：=23.55m/min工作台每分钟进给量为：=zn=0.081460=67.2mm/min根据XA5032型立式铣床工作台进给量表5-13，选择标准纵向进给量，选取=60mm/min，则实际的每齿进给量为：=0.071mm/z 校验机床功率根据表5-31和5-32的计算公式，铣削时的功率（kw）和切削力的计算公式为： (kW) （5-1-2） （N） （5-1-3）式中：所以切削力为：切削时的功率为：kW=1.31kWXA5032铣床主电动机功率为7.5kW，故所选切削用量合适。最后所确定的切削用量为：。 基本时间根据表5-33知，90的端铣刀对称铣削的基本时间为： 其中：L工件铣削部分长度，单位mm；切入行程长度，单位mm ，2） 切出行程长度，单位mm，=13工作台每分钟进给量，单位mm/min。已知：=60mm/min，=94mm，=1mm，=0.5（125-+（12）=25mm，+=26mm；所以：=2min。（二）工序15（粗镗49mm孔及退刀槽356mm）切削用量及基本时间的确定 本工序为粗镗及切退刀槽，已知条件与工序05相同，机床采用最常用的CA6140卧式车床，工步1采用YT5硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料由表5-35、表5-36得刀具参数为主偏角、前角、刃倾角、刀尖圆弧半径。选用杆部直径为20mm得圆形镗刀。由表5-40知镗刀的钝磨标准为1.4mm，镗刀合理耐用度为T=60min。工步2采用高速钢内孔切槽加工完成。1 确定粗镗49mm孔的切削用量 确定背吃刀量: 由前述可知粗镗是双边加工余量为6mm，粗镗后孔直径为49mm，故单边余量为3mm，即=3mm。 确定进给量: 根据表5-41，当粗镗钢料，镗刀杆直径为20mm，=3mm，镗刀伸出长度为100mm时，=0.150.25mm/r。按CA6140车床的进给量（表5-57），选择=0.20mm/r。 确定切削速度v ： 根据表5-43的计算公式确定切削速度 式中，m=0.20。因本例中的加工条件与公式条件不完全相同，故需根据表5-32对镗削速度进行修正：根据刀具耐用度T=60min，得修正系数=1.0；根据工件材料MPa，得修正系数；根据毛坯表面状态得修正系数为=1.0；刀具材料为YT5，的修正系数=0.65；此处为镗孔，经插值得修正系数=0.765；主偏角，得修正系数=1.0。所以m/min=88.1m/min查表5-44，根据CA6140机床上的主轴转速n=560r/min,则实际切削速度为 检验机床功率： 由表2-10查得切削力和切削功率计算公式如下： (N) （5-3-2） （kW） （5-3-3）其中，=2650，=1.0，=0.75，=-0.15，由表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数=1.0；与工件材料有关的修正系数=0.92；经插值得镗孔相对于外圆纵车时的修正系数=1.04；与主偏角有关的修正系数=1.0；与前角有关的修正系数=1.04。因此总的修正系数为=1.00.921.041.01.04=1.0所以，切削力为N=1214.06N切削功率为kW=1.45kW根据表5-55知：CA6140机床主轴电动机功率=7.5kW，因，故上述切削用量可用。最后确定的切削用量为：=3mm，=0.2mm/r，=88.1m/min(n=560r/min)。2 确定加工退刀槽的切削用量选用高速钢切槽刀，采用手动进给，选择主轴转速n=40r/min,切削速度为：3 基本时间由表2-24得镗孔的基本时间为 式中，切削加工长度，单位为mm； 刀具切入长度，单位为mm，3）； 刀具切出长度，单位为mm，=（35）mm； 单件小批生产时的试切长度，单位为mm； 进给次数。已知=9mm，=mm=5.5mm，=4mm，=0，=0.2mm/r,n=560r/min,=1。所以，基本时间为=0.165min三）工序20（粗镗55mm孔及倒角C2）切削用量及基本时间的确定 本工序为粗镗及倒角C2，机床采用最常用的CA6140卧式车床，两个工步采用YT5硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料由表5-35、表5-36得刀具参数为主偏角、前角、刃倾角、刀尖圆弧半径。选用杆部直径为20mm得圆形镗刀。由表5-40知镗刀的钝磨标准为1.4mm，镗刀合理耐用度为T=60min。1 确定粗镗55mm孔的切削用量 确定背吃刀量: 由前述可知粗镗是双边加工余量为4mm，粗镗后孔直径为53mm，故单边余量为2mm，即=2mm。 确定进给量: 根据表5-41，当粗镗钢料，镗刀杆直径为20mm，=2mm，镗刀伸出长度为100mm时，=0.150.30mm/r。按CA6140车床的进给量（表5-42），选择=0.20mm/r。 确定切削速度v ： 根据表5-43的计算公式确定切削速度 （5-4-1）式中，m=0.20。因本例中的加工条件与公式条件不完全相同，故需根据表5-32对镗削速度进行修正：根据刀具耐用度T=60min，的修正系数=1.0；根据工件材料MPa，得修正系数=1.18；根据毛坯表面状态得修正系数为=1.0；刀具材料为YT5，的修正系数=0.65；此处为镗孔，经插值得修正系数=0.765；主偏角，得修正系数=1.0。所以m/min=93.6m/min查表5-44，根据CA6140机床上的主轴转速n=560r/min,则实际切削速度为 检验机床功率： 由表2-10查得切削力和切削功率计算公式如下： (N) （5-4-2） （kW） （5-4-3）其中，=2650，=1.0，=0.75，=-0.15，由表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数=1.0；与工件材料有关的修正系数=0.92；经插值得镗孔相对于外圆纵车时的修正系数=1.04；与主偏角有关的修正系数=1.0；与前角有关的修正系数=1.04。因此总的修正系数为=1.00.921.041.01.04=1.0所以，切削力为N=802.99N切削功率为kW=1.25kW根据表5-46知：CA6140机床主轴电动机功率=7.5kW，因，故上述切削用量可用。最后确定的切削用量为：=2mm，=0.2mm/r，=93.2m/min(n=560r/min)。2 确定加工倒角切削用量因为该工序中的倒角主要是为了装配方便，故在实际生产过程中，加工倒角时并不需要详细的计算，切削用量与粗镗55mm孔的相同即可。3 基本时间由表2-24得镗孔的基本时间为 （5-4-4）式中，切削加工长度，单位为mm； 刀具切入长度，单位为mm，3）； 刀具切出长度，单位为mm，=（35）mm； 单件小批生产时的试切长度，单位为mm； 进给次数。已知=91mm，=mm=4.5mm，=4mm，=0，=0.2mm/r,n=560r/min,=1。所以，基本时间为=0.89min（四）工序25（半精镗55mm孔）切削用量及基本时间的确定 本工序为半精镗55mm孔，机床采用最常用的CA6140卧式车床，采用YT15硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料由表5-35、表5-36得刀具参数为主偏角、前角、刃倾角、刀尖圆弧半径。选用杆部直径为20mm得圆形镗刀。由表5-40知镗刀的钝磨标准为1.4mm，镗刀合理耐用度为T=60min。1 确定半精镗55mm孔的切削用量 确定背吃刀量: 由前述可知粗镗是双边加工余量为1.5mm，半精镗后孔直径为54.5mm，故单边余量为0.75mm，即=0.75mm。 确定进给量: 对于半精加工，根据表5-57，按CA6140机床的进给量（表5-42），选择=0.10mm/r。 确定切削速度v ： 根据表2-8的计算公式确定切削速度 （5-5-1）式中，m=0.20。因本例中的加工条件与公式条件不完全相同，故需根据表5-32对镗削速度进行修正：根据刀具耐用度T=60min，的修正系数=1.0；根据工件材料MPa，得修正系数=1.18；根据毛坯表面状态得修正系数为=1.0；刀具材料为YT5，的修正系数=0.65；此处为镗孔，经插值得修正系数=0.765；主偏角，得修正系数=1.0。所以m/min=191.7m/min查表5-44，根据CA6140机床上的主轴转速n=900r/min,则实际切削速度为 检验机床功率： 由表2-10查得切削力和切削功率计算公式如下： (N) （5-5-2） （kW） （5-5-3）其中，=2650，=1.0，=0.75，=-0.15，由表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数=1.0；与工件材料有关的修正系数=0.92；经插值得镗孔相对于外圆纵车时的修正系数=1.04；与主偏角有关的修正系数=1.0；与前角有关的修正系数=1.04。因此总的修正系数为=1.00.921.041.01.04=1.0所以，切削力为N=166N切削功率为kW=0.43kW根据表5-46知：CA6140机床主轴电动机功率=7.5kW，因，故上述切削用量可用。最后确定的切削用量为：=0.75mm，=0.1mm/r，=154m/min(n=900r/min)。2 基本时间由表5-47得镗孔的基本时间为 式中，切削加工长度，单位为mm； 刀具切入长度，单位为mm，3）； 刀具切出长度，单位为mm，=（35）mm； 单件小批生产时的试切长度，单位为mm； 进给次数。已知=91mm，=mm=3.25mm，=4mm，=0，=0.1mm/r,n=900r/min,=1。所以，基本时间为=1.14min（五）工序45（钻4M20螺纹底孔18mm）切削用量及基本时间的确定 本工序为钻4个M20mm孔，所用机床为Z3025摇臂钻床。根据表5-19知选取d=18mm，L=228mm，莫氏圆锥号为2号的莫氏锥柄麻花钻作为刀具。根据表5-84选择的钻头参数，2=118，=50，。由表5-48知，当20mm时，选择钻头刀面磨损极限为0.8mm，耐用度T=45min。1 确定钻4M20螺纹底孔18mm的切削用量 确定背吃刀量： 钻孔时,=9mm。 确定进给量： 按照加工要求决定进给量。钻头直径=18mm，工件材料为铸钢且=570MPa时，根据表5-50，进给量取值范围为0.35-0.43mm/r。由于钻孔后要用丝锥螺纹，需乘上系数0.5，又由于钻孔深度大于3倍直径，需乘上修正系数。由于，经插值得=0.95。综上得进给量的取值范围=（0.350.43）0.50.95mm/r=(0.1660.204)mm/r。根据Z3025机床标准进给量，查表5-51，选取=0.2mm/r。 确定切削速度： 根据表5-52的计算公式确定切削速度 （m/min） 式中,=0.4，=0.7，m=0.2。因本例的加工条件与该公式应用条件不完全相同，故需要对切削速度进行修正。由表5-53得：根据刀具耐用度T=45min，得修正系数；工件材料=570MPa，得修正系数；钻孔时工件经过退火热处理，得修正系数=0.9；刀具材料为高速钢，得修正系数=1.0；钻头为标准刃磨形状，得修正系数=0.87；钻孔深度，得修正系数。所以=1.01.160.91.00.870.85=0.770.77=15.51m/min=274.4r/min根据Z3025机床标准主轴转速，由表5-54选取n=250r/min，实际转速为m/min 校验机床功率： 由表5-55知，查得转矩和切削功率计算公式如下： =(Nm) （5-9-2） （5-9-3）式中：=0.305，=2.0，=0.8，,由表5-56得：与加工材料有关的修正系数=0.88；与刃磨形状有关的修正系数=1.0；与刀具磨钝有关的修正系数=0.87。因此总的修正系数为：=0.881.00.87=0.77。所以扩孔时转矩为Nm=21Nm切削功率为kW由表5-14知，Z3025机床主轴最大转速=196.2Nm。主电动机功率=2.2kW。由于，故选择的切削用量可用。最后所确定的切削用量为=9mm，=0.2mm/r，=14.1m/min(n=250r/min)。 基本时间由表5-57得扩孔的基本时间 式中，工件切削部分长度，单位为mm； 刀具切入长度，单位为mm，+3； 刀具超出长度，单位为mm，=（24）mm；已知：=70mm，=8.4mm，=3mm，=0.2mm/r，n=250r/min。所以，加工4个孔所用的基本时间为六）工序50（精镗55mm孔及倒角C2）切削用量及基本时间的确定 本工序为精镗及倒角C2，机床采用最常用的CA6140卧式车床，两个工步采用YT30硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料由表5-35、表5-36得刀具参数为主偏角、前角、刃倾角、刀尖圆弧半径。选用杆部直径为20mm得圆形镗刀。由表5-40知镗刀的钝磨标准为0.6mm，镗刀合理耐用度为T=60min。1 确定精镗55mm孔的切削用量 确定背吃刀量: 由前述可知粗镗是双边加工余量为0.5mm，粗镗后孔直径为55mm，故单边余量为0.25mm，即=0.25mm。 确定进给量: 对于精加工，根据表5-42，按照CA6140车床的进给量，选择=0.08mm/r。 确定切削速度v ： 根据表5-43的计算公式确定切削速度 （5-10-1）式中，m=0.20。因本例中的加工条件与公式条件不完全相同，故需根据表5-32对镗削速度进行修正：根据刀具耐用度T=60min，的修正系数=1.0；根据工件材料MPa，得修正系数=1.18；根据毛坯表面状态得修正系数为=1.0；刀具材料为YT30，得修正系数=1.4；此处为镗孔，经插值得修正系数=0.765；主偏角，得修正系数=1.0。所以m/min=330.8m/min查表5-44，根据CA6140机床上的主轴转速n=1400r/min,则实际切削速度为 检验机床功率： 由表5-45查得切削力和切削功率计算公式如下： (N) （5-10-2） （kW） （5-10-3）其中，=2650，=1.0，=0.75，=-0.15，由表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数=1.0；与工件材料有关的修正系数=0.92；经插值得镗孔相对于外圆纵车时的修正系数=1.04；与主偏角有关的修正系数=1.0；与前角有关的修正系数=1.04。因此总的修正系数为=1.00.921.041.01.04=1.0所以，切削力为N=43.75N切削功率为kW=0.18kW根据表5-46知：CA6140机床主轴电动机功率=7.5kW，因，故上述切削用量可用。最后确定的切削用量为：=0.25mm，=0.08mm/r，=241.78m/min(n=1400r/min)。2 确定加工倒角切削用量因为该工序中的倒角主要是为了装配方便，故在实际生产过程中，加工倒角时并不需要详细的计算，切削用量与精镗55mm孔的相同即可。3 基本时间由表5-47得镗孔的基本时间为 （5-10-4）式中，切削加工长度，单位为mm； 刀具切入长度，单位为mm，3）； 刀具切出长度，单位为mm，=（35）mm； 单件小批生产时的试切长度，单位为mm； 进给次数。已知=91mm，=mm=2.75mm，=4mm，=0，=0.08mm/r,n=1400r/min,=1。所以，基本时间为=0.87min（七）工序55（铣开工序）的切削用量及其基本时间的确定 本工序将支架零件铣开成上盖和支架座两个部分。沿55mm孔中心线铣断，分两次安装。第一次先铣开一侧。采用的机床为常见的XA6132卧式铣床，由表5-13知其主电动机功率为7.5kW。刀具为=160mm，D=32mm，L=6mm，z=48mm的锯片铣刀。已知铣削宽度=43mm，背吃刀量=5mm。1 切削用量 选择铣刀钝磨标准和耐用度： 查表5-28，选择后刀面磨损量极限为0.2mm，由表5-29经插值得铣削耐用度T=186min。 确定每齿进给量： 根据表5-74知XA6132型立式铣床的主电动机功率为7.5kW，已知当工艺系统刚性中等、切断铣刀加工钢料时，每齿进给量=0.020.01mm/z。由于本工序背吃刀量和铣削宽度较大，选择最小的吃进给量=0.016mm/z 确定切削速度v和工作台每分钟进给量及每齿进给量： 由表5-30知，高速钢铣刀铣削铸钢的切削速度v为1525m/min则所需铣床主轴转速：29.8549.67r/min由于本工序铣削深度和宽度较大，切断工况恶劣，故选择最小的主轴转速纵向进给量。根据XA6132卧式铣床的标准株洲转速和标准纵向进给量，（见表5-13）选取主轴转速n=30r/min，工作台纵向进给速度vf=23.5mm/min。则实际切削速度为：=15.1m/min工作台每齿进给量为：= 校验机床功率： 根据表2-18的计算公式，铣削时的功率（kw）和切削力的计算公式为： (kW) （N） 式中：与工件材料有关的修正系数为0.92，因此=0.92，所以切削力为切削时的功率为：kW=0.59kWXA6132铣床主电动机功率为7.5kW，故所选切削用量合适。最后所确定的切削用量为： 。 基本时间 其中：L工件铣削部分长度，单位mm；切入行程长度，单位mm ，； 切出行程长度，单位mm，=13 工作台每分钟进给量，单位mm/min。已知：=23.5mm/min，=100mm，=0.5160=80mm，=1mm，+=8所以：=15.4min。（八）工序65（倒角底孔并攻支架体螺纹4M202）切削用量及基本时间的确定 本工序为倒角底孔并攻支架体螺纹4M202，所用机床为Z3025摇臂钻床。根据表5-58知工步1采用90锥柄锥面锪钻加工，d=40mm，L=150mm，莫氏圆锥号为3号。由表5-49知，刀具耐用度为T=50min。工步2采用M202细柄机用高速钢丝锥，由表5-21知=37mm，L=112mm，由表5-59知工件材料为中碳钢时，取丝锥前角，后角。刀具耐用度T=90min。 确定倒角的切削用量 确定进给量： 按照加工要求决定进给量。根据表5-60，进给量取值范围为0.080.15mm/r。根据Z3025机床标准进给量，查表5-63，选取=0.12mm/r。 确定切削速度： 根据表5-60知锪钻加工的切削速度为2326m/min,则所需铣床主轴转速范围为183.1207r/min根据Z3025机床标准主轴转速，由表5-54选取n=200r/min，实际转速为m/min最后所确定的切削用量为：=0.12mm/r；m/min（n=200r/min）。2 确定攻螺纹的切削用量 确定背吃刀量： =1mm。 确定进给量： 等于工件螺纹的螺距，即=2mm/r。 确定切削速度： 根据表5-61的计算公式确定切削速度 （m/min） 式中,=1.2，=0.5，m=0.9。工件材料=570MPa，得修正系数；刀具材料修正系数=1.0；螺纹公差等级修正系数=1.0；丝锥芯部直径=（0.40.5），其中d为丝锥大径，取=0.5d=0.520=10。所以：=1.01.01.0=11.0=12.7m/min=202.2r/min根据Z3025机床标准主轴转速，由表5-62选取n=200r/min，实际转速为m/min 校验机床功率： 由表5-61知，查得转矩和切削功率计算公式如下： =(Nm) 式中：=0.264，=1.4，=1.5，=1.0，则转矩为： Nm=18.76Nm切削功率为kW由表5-14知，Z3025机床主轴最大转速=196.2Nm。主电动机功率=2.2kW。由于，故选择的切削用量可用。最后所确定的切削用量为=1mm，=2mm/r，=12.56m/min(n=200r/min)。3 基本时间 工步1的基本时间： 根据表5-57知锪倒角的基本时间为：式中，工件切削部分长度，单位为mm； 切入量，单位为mm，=（1.53）mm已知=2mm，取为2mm。所以，加工四个孔所用的基本时间为min=0.67min 工步2的基本时间： 选取丝锥退出的转速比攻螺纹时的转速高一等级，根据表2-24知=250r/min，则根据表5-62，机用丝锥攻螺纹的机动时间计算公式为： 式中， =27mm，P=2mm，n=200r/min，=250r/min，为工件每转进给量，等于工件螺纹的螺距，即=2mm/r，=（13）P=2P=4mm，=0。则：又因再次道工序中要攻制4个相同的螺纹孔，所以4次攻螺纹所用的基本时间为：=0.56min(九）工序70：去毛刺、清洗、检验。第二部分专用夹具的设计一、 接受设计任务、明确加工要求本次专用机床夹具设计任务是设计用于加工东方红75推土机铲臂右支架二个43.5mm孔的钻模,具体设计内容和要求应以机械制造工艺学课程设计任务书和右铲臂支架机械加工工艺规程为依据。有关零件功用、工作条件方面的内容可参照零件图样和机械工艺规程制订部分。由零件图样和课程设计任务书中能得到的本工序加工要求如下： 2个mm尺寸公差等级要求为IT13级。 2个mm孔表面粗糙度要求为Ra12.5m。 2个mm孔深均为62mm。 2个mm轴线对55mm孔轴线的垂直度公差为0.2/100。 2个mm孔轴线夹角为4610，两孔轴线关于主视图中的竖直中心线对称且夹角顶点在55mm孔的轴线上。 零件毛坯材料为ZG310570。 产品生产纲领：4905件/年。扩2个mm孔在整个机加工工艺规程中为第六道工序（工序30），加工之前55mm孔已进行半精加工，其加工后尺寸为54.5H9（）mm，表面粗糙度为Ra12.5m；A面及B和C面以加工完毕，表面粗糙度为Ra12.5m。A、B和C面与55mm孔虽在不同工序中加工，但位置精度较高。本零件毛坯为砂型机器造型，加工前退火处理，硬度为156217HBW。铸造分型面在主视图投影的最大轮廓线上，铸件公差等级为CT9级。按毛坯的供应状态，分型面处毛刺又已经磨平，零件外部未加工表面基本平整光滑，被加工孔处单边加工余量为3mm。二、 确定定位方案、选择定位元件 确定定位方案在钻模的设计中，工件的定位方案与定位基准面的选择一般应与该工件的机械加工工艺规程一致。若工艺规程中的定位方案与定位基准面的选择确有问题时，可重新进行考虑和确定。由零件图样和该零件的机械加工工艺规程可知工件上2个43.5mm孔与 55mm孔轴线有垂直度的要求，且2个43.5孔轴线的交点与55mm孔轴线重合，这表明2个43.5mm孔的工序基准为55mm孔，在定位基准面与定位方案选择上应该以55mm孔为定位基准，以避免由于基准不重合带来的加工误差。有零件的加工要求可知，用“调整法”加工2个43.5mm孔时必须限制6个自由度，若选55mm孔为第一定位基准只能限制4个自由度，还必须另选定位基准面来满足定位要求。由有前面分析可知，还可利用的表面有已加工好的A、B平面。若选任一平面为为第二定位基准面，这时限制3个自由度，共限制了7个自由度，其中两个自由度被重复限制。此外，长心轴和平面的定位方式中，还有一个绕55mm轴线转动的自由度未被限制，故应以2个43.5mm孔之一的外援作为第三定位基准限制其转动自由度。为了解决过定位的问题，可以采取两种途径： 减少定位心轴的长度，改长定位心轴为短定位心轴，55mm孔由第一定位基准变为第二定位基准，所限制的自由度数由4个变为2个，第一定位基准则为B、C构成的平面； 提高工件上55mm孔与B、C构成平面的垂直度要求，同时提高夹具上定位心轴与其端面的垂直度要求。这样，此种定位方式表面上看是过定位，但实际上并不会出现定位所造成的一批工件定位不统一、装卡困难、工件和定位元件发生变形等恶果。经综合分析比较，最终选择B、C构成的平面作为第一定位基准，限制3个自由度。55mm孔作为第二定位基准，限制2个自由度。2个43.5mm孔之一的外缘作为第三定位基准，限制1个自由度。结果与右支架机械加工工艺规程中的定位方案一致。1 选择定位元件工件的定位是通过定位基准面与定位元件接触来实现的，故定位元件的选取应与定位方案和工件定位表面相适应。因此对于此工件的定位元件选择为： 第一定位基准：55mm短心轴台肩与分度盘所构成的大平面。 第二定位基准：55mm短心轴。 第三定位基准：挡销。三、确定夹紧方案、设计夹紧机构根据工件的形状特点和定位方案，可采取以下两种夹紧方案：一种为手动螺