毕业论文-ca6140拨叉的工艺设计论文.doc

前言

在机械制造企业中，采用各种机械加工方法将毛坯加工成零件，再将这些零件装配成机器。为了使工艺过程满足“优质、高产、低成本”的要求，首先必须制定零件的机械加工工艺规程，然后按照所制定的工艺规程来进行机械加工和装配。
正确的符合规范的工艺规程是企业中一切有关人员都应该贯彻和执行的。在产品投产前，首先依据工艺规程作好技术准备和生产准备工作。在制造过程中按照工艺规程的规定来进行调度和生产。尤其是设计新厂或改建扩建旧厂时更需要有产品的全套工艺规程来作为决定设备，人员，车间面积和投资总额等依据。
通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如《公差于配合》、《机械零件设计》、《金属切削机床》、《机械制造工艺》等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！
在些次设计中我们主要是设计CA6140拨叉的铣床夹具。在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点。

摘 要

在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总长等）的质和量的状态发生直接变化的过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。
关键词：工序 工艺 工步 加工余量 定位方案 夹紧力

Abstract

In the production process, so that the production of objects (raw materials, rough, spare parts or length, etc.) the quality and quantity of direct changes in the status of the process, such as the rough manufacturing, machining, heat treatment, the assembly process are called. In the development process, it is necessary to determine the position the installation process and the need to work step-by-step process, processing of the processes of the locomotive and machine tool feed rate, cutting depth, spindle speed and cutting speed, the process of the fixture, tool and measuring, as well as taking a knife cutting the number and length, the final calculation of the basic processes of time, support time and effort to serve the time.
Key words: step-by-step process technology workers clamping force allowance program targeting

目 录

第一章 零件的分析 1
第一节 零件的作用 1
第二节 零件的工艺分析 1
第二章 工艺规程设计 1
第一节 确定毛坯的制造形成 1
第二节 基准的选择 4
第三章 制定工艺路线 6
第四章 工序尺寸计算 7
第一节 计算加工余量 7
第二节 计算切削用量 7
第三节 钻孔、扩孔、倒角 8
第四节 粗精铣端面 10
第五章 夹具设计 14
第一节 概述 14
第二节 问题的提出 24
第三节 夹具设计 24
参考文献 25
结束语 26
致 谢 27

iv

阳泉职业技术学院----毕业设计说明书

第一章 零件的分析

第一节 零件的作用

题目给定的零件是CA6140拨叉（见附图1）它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求进行工。宽度为30+0.0120mm的面尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为30+0.0120mm的面的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。

第二节 零件的工艺分析

CA6140拨叉共有两组加工表面
1.以花键孔的中心线为基准的加工面
这一组面包括Ø26+0.230mm的六齿方花键孔、Ø23+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为22mm的平面。
2.以工件右端面为基准的6+0.030 mm的花键经上述分析可知， 对于两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。

第二章 工艺规程设计

第一节 确定毛坯的制造形成

一、 毛坯的选择
选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法及其制造精度。毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺和费用，而且影响到零件机械加工工艺及其生产率与经济性。如选择高精度的毛坯，可以减少机械加工劳动量和材料消耗，提高机械加工生产率，降低加工的成本。但是，却提高了毛坯的费用。因此，选择毛坯要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑，以求得最佳。
二、 毛坯的种类效果
（1）铸件
铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。较常用的是沙形铸造。当毛坯精度要求低、生产较小时，采用木模手工造型法；当毛坯精度要求高、生产批量很大时，才用金属型机器制造法。铸件材料有铸铁、铸钢及铜、铝等有色金属。
（2）锻件
锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。自由锻毛坯精度低、加工余量小、生产率高，但成本也高，适用于中小型零件毛坯的大批量生产。
（3）型材
型材有热轧和冷轧两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷轧适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。
（4）焊接件
焊接件是根据需要将型材或钢板焊接而成的毛坯件，它简单方便，生产周期短。但需经时效处理后才能进行机械加工。
（5）冷冲压件
冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。但因冲压模具昂贵而仅用于大批量生产。
三、选择毛坯时应考虑的因素
（1）零件的材料及机械性能要求
由于材料的工艺特性，决定了其毛坯的制造方法，当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如材料为灰铸铁的零件必用铸造毛坯；对于重要的钢质零件，为获得良好的力学性能，应选用锻件，在形状较简单及性能要求不太高时可用型材毛坯；有色金属零件常用型材或铸造毛坯。
（2）零件的结构形状与大小
大型且结构较简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；结构复杂的毛坯多用铸造；小型零件可用于模锻件或压力铸造毛坯；板状钢质零件多用锻件毛坯；轴类零件的毛坯，如直径和台阶相差不大，可用棒料；如直径和台阶相差较大，则宜选择锻件。
（3）生产纲领的大小
当零件的生产批量较大时，应选用精度和生产率均较高的毛坯制造方法，如模锻，金属型机器造型铸造和精度铸造等。当单件小批生产时，则应选用木模手工造型铸造或自由锻造。
（4）现有生产条件
确定毛坯时，必须结合具体的生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。
（5）充分利用新工艺、新材料
为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精练、精锻、冷扎、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用，这样，可大大减少机械中的应用，这样可大大减少机械加工量，甚至不须要进行加工，大大提高经济效益。
四、 毛坯的形状与尺寸的确定
实现少切屑、无切屑加工，是现代机械制造技术的发展趋势之一。但是由于受毛坯制造技术的限制，加之对零件精度和表面质量的要求越来越高，所以毛坯上的某些表面仍需留有加工余量，以便通过机械加工来达到质量要求。这样毛坯尺寸与零件尺寸就不同，其差值称为毛坯加工余寸就不同，其差值称为毛坯加工余量，毛坯制造尺寸的公差称为毛坯公差，它们的值可参照加工余量的确定一节或有关工艺手册来确定。下面仅从机械加工工艺角度来分析在确定毛坯形状和尺寸时应注意的问题。
（1）为了加工时安装工件的方便，有些铸件毛坯需铸出工艺搭子，工艺搭子在零件加工完毕后一般应切除，如对使用和外观没有影响也可保留在零件上。
(2)装备后需要形成同一个工作表面的两个相关零件，为了保证加工质量并使加工方便，常将这些分离零件先做成一个整体毛坯，加工到一定阶段再切割分离。
（3）对于形状比较规则的小型零件，为了提高机械加工的生产率和便于安装，应将多件合成一个毛坯，当加工到一定阶段后在分离成单件。
由于零件的结构比较复杂，加工部位多，加工难度也较大，所以采用金属型机器造型法。工件的材料为铸钢，毛坯的尺寸精度要求为IT11—1零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。经查《金属机械加工工艺人员手册》表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为3±0.8mm。

第二节 基准的选择

基准的选择在选择定位基准时,主要考虑以下几点方面的要求:
1)保证加工面和不加工面之间的正确位置
2)保证加工面和待加工面之间的正确位置,使得待加工面加工时余量小而均匀
3)提高加工面与定位基准面之间的位置精度(包括其相关尺寸的精度)
4)装夹方便、定位可靠、装夹结构简单。
现将粗基准和精基准的具体原则分述如下:
一、粗基准的选择
(一)余量均匀原则
在很多工件上有一些重要的表面,加工这些表面时希望它们被切去均匀的余量。余量均匀则加工时的切削力和工艺系统的弹性变形也就比较均匀,不易发生振动,同时能保留毛坯制造时获得的较好的表面力学性能,有利于获得规定的形状精度和表面粗糙度。在开始加工时就应当选择这些要求加工余量均匀的重要表面为粗基准,以保证加工面与定位基准面之间有一正确的位置,在以后加工该表面时,余量就能均匀。
(二)保证不加工面位置正确的原则
工件上若有一些不加工的表面,它们与加工面之间也要求有一个正确的位置关系,这些位置关系有时并不直接标注在图样上,但是经过分析从图样上可以看出来,如果不注意它们,将会影响到零件的美观甚至零件的使用性能。例如零件外形上的对称、孔的壁厚均匀、箱体零件的内腔尺寸等都是这方面的例子。用不加工的表面作为粗基准,就能保证不加工面与加工面之间的位置比较正确。
(三)粗基准只能有效使用一次的原则
因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯表面,其精度和表面粗糙度都比较差,如果在某一个(或几个)自由度上重复使用粗基准,则不能保证两次装夹下工件与机床、刀具的相对位置一致,因而使得两次装夹下加工出来的表面之间位置精度降低。
(四)粗基准平整光洁,定位可靠的原则
粗基准虽然是毛坯表面,但应当尽量平整、光洁,无飞边,不应当选毛坯分型面或分摸面所在的表面为粗基准。
二、精基准的选择
(一)应当尽量定位基准与设计基准相重合,以避免因基准不重合而引起定位误差。
(二)基准统一原则
在零件加工的整个工艺过程中或者有关的某几道工序中尽可能采用同一个(或一组)定位基准来定位,成为基准统一原则。
采用基准统一原则，可以简化夹具的设计和制造工作,减少工件再加工过程中的翻转次数,再流水作业和自动化生产中应用十分广泛。有时为了得到合适的统一基准面，在工件上特地做出一些表面共定位用,如轴类零件上的顶尖孔及某些大型工件上的工艺凸台等,或者将工件上以有的表面提高精度要求作为定位基准,如将箱体零件上原有的紧固孔加工成H7的标准孔等。这些零件上本来没有或本来要求不高,而为了满足工艺要求专门加工出来的定位面称为辅助基准。
应当指出,基准统一原则是针对整个工艺过程或几道工序而言的,对于其中某些工序或某些加工要求,常会带来基准不重合的问题,必须针对具体情况认真分析。
(三)余量均匀原则
某些精加工工序,特别要求余量小而均匀,则应当以这些表面为精基准。如齿轮渗碳淬火后常以齿面为精基准磨内孔,在以孔定位磨齿面时,可以保证在齿面上切去小而均匀的余量,留下均匀的足够的渗碳淬硬层。
工件夹紧是否正确、迅速、方便、可靠，不变。
(四)便于装夹原则
所选择的精基准应能保证定位准确可靠,夹紧机构简单,操作方便。
三、 定位基准的拟定
工件定位时，用以确定工件在夹具中位置的表面（点，线），成为定位基准。当工件以回转表面（如孔，外圆等）定位时，我们称它的轴线为定位基准。定位基准的选择，一般应本着基准重合原则，即尽可能选用工序基准作为定位基准，这样就可以减少加工误差。
当工件以孔作为定位表面时，其实际基准要素多为孔实际内圆柱或内圆锥表面所体现的孔轴线，这个轴线往往是工件的某个设计基准，它是一个空间要素，既看不见又摸不着，只能以孔的实际内表面来体现。夹具上为工件的各类孔提供的常用定位元件主要有各类定位销、定位心轴、锥销及各类自动定心结构定位元件四个大类。
当工件以圆柱孔作为定位表面时，夹具定位元件最常用的就是各类圆柱形定位销。对于工件上尺寸较大的定位孔，圆柱销的尺寸及结构需要根据工件的定位要求及定位孔的尺寸公差带来具体确定，而对于常用尺寸范围的圆柱销，由于应用广泛，均已标准化，并简称定位销。根据尺寸范围不同定位销又可分为小定位销、固定式定位销、可换式定位销及定位插销。
1.粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以Φ40的外圆表面的粗基准。
2.精度基准的选择：为保证定位基准和工序基准重合，以零件的A面为精基准。

第三章 制定工艺路线

工艺路线的拟订：
工序I：
1.粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。
2. 以Ф40mm圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。
3.粗、精车B/C面
4.拉花键。以A面为基准，
5.以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具
6.开档，以花键的中心线为基准。
7.钻配作孔、螺纹孔
8.机械加工余量。
工序II：
1.粗、精铣左端面
2.以左端面为粗基准钻花键孔。倒15倒角。
3.以花键孔的中心线为基准拉花键。
4.以花键孔的中心线为基准粗、精垂直面
5.钻、扩、铰螺孔至M8
6.钻锥孔。
7.终检。
由于方案II在铣槽时以花键孔的中心线为基准可以保证槽与花键孔的垂直度故选用第二方案。

第四章 工序尺寸计算

CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kgσb =160MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。

第一节 计算加工余量

1.A面的加工余量
A面有3±0.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除
2.矩形花键底孔
要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为Φ23 0+0.28
参照《金属机械加工工艺人员手册》得：
钻孔Φ20mm 扩孔Φ21mm
拉花键 ：
花键孔要求以外径定心：
拉削时加工余量参照《金属机械加工工艺人员手册》取 2Ζ=1mm
3.B面的加工余量
此工序分2个工步 1、粗铣垂直面 2、精铣垂直面。
精加工余量为0.2mm
粗铣加工余量为2.8mm

第二节 计算切削用量

（1）已知长度方向的加工余量为3±0.8mm 。实际端面的最大加工余量为3.8mm 。故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差IT 12级 取-0.46 mm （入体方向）
（2）进给量
根据《切削简明手册》（第3版）表1.4 当刀杆尺寸为16mm×25mm,ａｅ≤3mm时，以及工件直径为Φ60mm时（由于凸台B面的存在所以直径取Φ60mm）
f=0.6-0.8mm/ｒ.
按C3163－1　车床说明书　取f=0.6 mm/n。
由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85 所以：实际进给量f=0.6×0.8=0.48 mm/ｒ
按C3163-1　车床说明书　f＝0.53ｍｍ／ｒ
(3）计算切削速度
按《切削简明手册》表1.27 ，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）刀具材料YG6
V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv
其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系数Ko见《切削手册》表1.28
kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81
∴Vc =158/( 600.2·20.15·0.53 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
=46.9(m/min)
（4）确定机床主轴转速
ns=1000vc/dw=229.8（r/min）
按C３１６３－１　车床说明书　ｎ＝200 r／min
所以实际切削速度V=40.8m/min

第三节 钻孔、扩孔、倒角

工序Ⅰ
（1）钻孔
钻头选择：见《切削用量简明手册》表2.2
钻头几何形状为（表2.1及表2.2）：双锥修磨具刃，钻头参数：
ｄ＝Ф20ｍｍ β=30°，2Φ=118°，2Φ=70°，bε=3.5mm ,ao=12°,
Ψ=55°,b=2mm，=4mm。
根据《切削用量简明手册》表2-9确定f=0.48
ａ、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9 ,当σb＝210MPa
ｄ0＝20.5mm 可确定f=0.75。
按C3163-1　车床说明书　　　取 f=0.62mm/n.
ｂ、 决定钻头磨钝标准及寿命 表2.21，当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6 寿命T=45min.
ｃ、切削速度　由《切削用量简明手册》，表2.15得
Ｖ=21m/min n=1000V/D=334.4 由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min 取n=280m/min. 实际Ｖ=17 m/min
ｄ、 基本工时，Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)
切入量及超切量由表2.29. 查出Ψ+△=10mm
所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)
（2）扩孔
刀具直径do=21mm；刀具几何参数同上。
由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n和f都不变，所以Tm同上 Tm=0.32
倒角刀具15°锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。
（3）倒角
刀具：专用刀具。
此工步使用到专用刀具与手动进给。
检验机床功率 按《切削用量简明手册》表 1.2４
可以查出　当σｂ＝160～245HBS ａｐ≤2.8ｍｍ　ｆ≤0.6ｍｍ／ｒ　
Ｖｃ≤41ｍ／min　　Ｐｃ＝3.4kw
按C３１６３－１　车床说明书　主电机功率Ｐ＝11ｋｗ
可见Ｐｃ比Ｐ小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求
钻削功率检验按《切削用量简明手册》表 2.21
当ｄｏ＝21 ｍｍ　ｆ＝0.64 ｍｍ 查得转矩Ｍ＝61.8　N.M
《切削用量简明手册》由表2-32　得功率公式
ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km
按C３１６３－１　车床说明书　主电机功率Ｐ＝11ｋｗ
可见ＰC比Ｐ小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要
工序Ⅱ
拉花键孔
单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为0.06mm,
拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)
切削工时 t=Zblηk/1000vfzZ
式中： Zb 单面余量1.5mm(由Φ21mm拉削到Φ25mm)；
L 拉削表面长度，80mm；
η 考虑校准部分的长度系数，取1.2；
k 考虑机床返回行程系数，取1.4 ；
v 拉削速度（m/min）；
fz 拉刀单面齿升；
Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p；
P 拉刀齿距。
P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm
∴拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12≈7
∴其本工时 Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min)

第四节 粗精铣端面
工序Ⅰ
加工要求：粗铣面，精铣面，Ra=3.2ｕｍ
用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量3mm
机床 ：Ｘ62W
加工工件尺寸：宽度：40mm 长度：28mm
1.粗铣
1)选择刀具
根据《切削用量简明手册》表3.1 铣削宽度ae≤5mm时。直径为do=50mm　故齿数Ｚ＝８，由于采用标准镶齿圆柱铣刀
铣刀几何参数（表3.2）rn=10°ao=16°
2) 切削用量
留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度ac＝2.8±0.8ｍｍ，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根据表3.5得每转进给量ｆ＝0.5～１mm/r就能满足要求，但考虑到Ｘ62W功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和Ｘ62W铣床说明书 所以每转进给量ｆ＝0.6mm/r
3)选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据《切削用量简明手册》表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm，刀具寿命 T=120min（表3.8）
4)决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》表3.9确定
Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8±0.8ｍｍ, fz=f/z=0.0750.1mm/z
Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)
Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12,
Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min
根据X62W型铣床说明书选n=160r/min
Vc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min
Vf=nf=160x0.6=96mm/min
选Vf=80mm/min 实际fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z
5) 机床功率：
根据《切削用量简明手册》表3.20
当Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw
切削功率的修正系数：
故Pct＜0.8,
根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.5×0.75=5.63kw
故Pcc＜Pcm 因此所决定的切削用量可以采用。
ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z
6) 基本工时根据 《切削用量简明手册》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/80=0.525（min） L1+△=14mm
2. 精铣
1）选择刀具
刀具与上道工步是同一把刀。
2）切削用量
精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度
ae＝0.2mm，ｆ＝0.6
3）决定切削速度Vc
可根据《切削用量简明手册》表3.9确定 ac=0.2mm,
Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min
n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min
根据X62W型铣床说明书选n=210r/min
Vf=nf=210x0.6=126mm/min
VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z
4）基本工时基本工时根据 《切削用量简明手册》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/125=0.336（min） L1+△=14mm
工序Ⅱ
铣削8+0.030mm槽。
加工工件尺寸：8+0.030mm , 长度L=40mm
加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8 用乳化液冷却
机床：X62W
1）选择刀具：由加工尺寸公差0-0.3 ,所以铣刀精度为精密级K8
铣刀参数：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15°ao=12°an=6°Z=16
2)选择切削量
由于槽的深度为8mm, 故一次走完，ae=8mm ap=8mm
由《切削用量简明手册》表3.3
确定f=0.15-0.3mm/r 现取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z
3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：
根据《切削用量简明手册》表3.7,得最大磨损量为0.5
由表3.8确定刀具寿命：T=100min
4) 决定切削速度Vc和每齿进给量Vf
由《切削用量简明手册》3.27的公式
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv
Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,
Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =82.86m/min
n=1000×Vc/do=1000×82.86/3.14×63=418.87r/min
根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min
实际速度Vc=donc/1000=74.2m/min 选Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min
根据X62W型铣床说明书选选Vf=110mm/min
fzc=110/375×16=0.018mm/z
5)机床功率：根据《切削用量简明手册》表3.28 公式
圆周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94
由表28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28
Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N
M=FCdo/2×103=15.9N•M
Pc=FcVc/1000=1.18km 根据X62W型铣床说明书，功率足够。
6) 基本工时基本工时根据 《切削用量简明手册》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+14)/110=0.49（min） L1+△=14mm
工序Ⅲ
铣宽为180+0.12mm槽
加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.12mm，长L=40mm，加工余量23mm
由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，ae=23，ap=10mm，
1)选择刀具
铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15°ao=12°an=6°Z=24
2)选择铣削用量
由于槽的宽度为18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm
由《切削用量简明手册》表3.3 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z
3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：
根据《切削用量简明手册》表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：T=100min
4）确定切削速度Vc和每齿进给量：
决定切削速度Vc和每齿进给量Vf
由《切削用量简明手册》3.27的公式
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv
Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,
Ksv=0.8,KTv=0.82,
Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =98.6m/min
n=1000×Vc/do=1000×98.6/3.14×100=314r/min
根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min
实际速度Vc=donc/1000=94.2m/min 选Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min
根据X62W型铣床说明书选选Vf=150mm/min
fzc=150/300×24=0.020mm/z
5）基本工时基本工时根据 《切削用量简明手册》表3.5
Tm=(L+L1+△)•i/Vf=(40+20)X2/150=0.8（min）
L1+△=20mm i=2(走两次)

第五章 夹具设计

第一节 概述

在机械制造的各个加工工艺过程中，必须使工件在工艺系统中处于正确的位置，以保证加工质量，并提高生产效率。为了使工件处于正确位置所使用的各种工艺装备，称为夹具。
专用夹具只是指专门为某一工件的某道工序的加工而设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等特点。专用夹具通常由使用厂家根据要求设计和制造，适用于产品固定且批量较大的生产中。
机床夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧，以接受加工的工艺装备。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能．因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位．
其归纳起来有以下几方面作用：
1．易于保证加工精度，并使加工精度稳定
夹具在机械加工中的基本作用就是保证工件的相对位置精度。由于夹具在机床上的安装位置和工件在夹具中的安装位置均已确定，所以工件在加工中的正确位置易于得到保证，且不受各种主观因素的影响，加工相度稳定。
2．缩短辅助时间，提高劳动生产率
使用夹具包括两个过程，一是在夹具机床上的安装与调整，二是工件在夹具中的安装。前者可以依靠夹具上的专门装置(如定位键、对刀块等)快速实现，或通过找正、试切等方法实现。工件在夹具中的安装由于有了专门定位用的元件〔如V形块、定位环等)，因此也能够迅速实现。
此外，专用夹具中还可以不同程度地采用高效率的多件、多位、快速、增力、机动等夹紧装置。这些都可以大幅度地缩短辅助时间，从而提高劳动生产率。
3．扩大机床工艺范围和改变机床用途
在单件小批量生产的条件下，工件的种类、规格多，而机床的数量品种却有限。为解决这种矛盾，可设计制造专用夹具，使机床“一机多用”。
4．降低对工人的技术要求和减轻工人的劳动强度
使用专用夹具安装工件，定位方便、迅速，所以降低了对工人的技术要求；采用增力、机动等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度。
一、 夹具的分类
1．按夹具的通用特性分类
按这一分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。它反映夹具在不同生产类型中的通用特性，因此是选择夹具的主要依据。
（1）通用夹具  通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。其特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。这类夹具已商品化，且成为机床附件。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。
（2）专用夹具  专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等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和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。它一般又分为通用可调夹具和成组夹具两种。通用可调夹具的通用范围大，适用性广，加工对象不太固定。成组夹具是专门为成组工艺中某组零件设计的，调整范围仅限于本组内的工件。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。
（4）成组夹具  这是在成组加工技术基础上发展起来的一类夹具。它是根据成组加工工艺的原则，针对一组形状相近的零件专门设计的，也是具有通用基础件和可更换调整元件组成的夹具。这类夹具从外形上看，它和可调夹具不易区别。但它与可调夹具相比，具有使用对象明确、设计科学合理、结构紧凑、调整方便等优点。
（5）组合夹具  组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点；因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。
（6）自动线夹具  自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。
2．按夹具使用的机床分类
这是专用夹具设计所用的分类方法。按使用的机床分类，可把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具等。
3．按夹具动力源来分类
按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。为减轻劳动强度和确保安全生产，手动夹具应有扩力机构与自锁性能。常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。
二、夹具的组成
机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为以下几个部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。
(1) 定位元件 
定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。夹具上的圆柱销、菱形销和支承板都是定位元件，通过它们使工件在夹具中