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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
法蘭盤84003加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
I
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要
法蘭盤零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文摘要
ABSTRACT
The fixture design of a certain type of motor armature bracket parts processing and drilling machine is design process design, including the parts processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then a special fixture, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in.
Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning,
II
目錄
１ 序言 4
2 工藝設(shè)計(jì) 5
2.1零件圖工藝性分析 5
2.1.1零件結(jié)構(gòu)功用分析 5
2.1.2零件技術(shù)條件分析 5
2.1.3零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 5
2.2毛坯選擇 6
2.3機(jī)加工工藝路線確定 7
2.4工序尺寸及其公差確定 8
2.5設(shè)備及其工藝裝備確定 11
2.6切削用量及工時(shí)定額確定 11
3 鉆3-Φ11孔夾具設(shè)計(jì) 18
3.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 18
3.2 夾具的導(dǎo)向 19
3.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 19
3.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 22
3.5 鉆模板 22
3.6定位誤差的分析 23
3.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 23
3.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 25
3.9 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 27
總 結(jié) 28
28
１ 序言
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
法蘭盤零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)行的一個(gè)全面的考核。正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。
2 工藝設(shè)計(jì)
2.1零件圖工藝性分析
2.1.1零件結(jié)構(gòu)功用分析
法蘭盤是可用于連接其他零件或可用于增加其他零件強(qiáng)度的一種零件。本法蘭盤是回轉(zhuǎn)面和平面的結(jié)合，內(nèi)部由階梯孔和螺紋孔組成，其要求有較高的耐磨性，較高的強(qiáng)度和回轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。
2.1.2零件技術(shù)條件分析
1）法蘭盤本身精度：
外圓φ80尺寸公差等級(jí)IT11，表面粗糙度Ra為1.6μm，φ52尺寸公差等級(jí)為IT6，表面粗糙度Ra為1.6μm，φ120尺寸公差等級(jí)IT14，表面粗糙度Ra為3.2μm，內(nèi)孔φ62公差等級(jí)為IT7，φ36尺寸公差等級(jí)IT6，φ65表面粗糙度Ra為1.6μm，距離φ36為34.5的平面公差等級(jí)IT13。
2）位置精度，內(nèi)孔φ62相對(duì)于基準(zhǔn)面A、B的跳動(dòng)量要求為0.04。
3）加工此零件時(shí)，應(yīng)盡量統(tǒng)一定位基準(zhǔn)，減少裝夾次數(shù)，這樣有利于保證零件的加
工精度。
2.1.3零件結(jié)構(gòu)工藝性分析
此法蘭盤是由回轉(zhuǎn)面和平面組成，由零件圖可知，該零件結(jié)構(gòu)較為簡單，但零件精度要求高，零件選用材料HT150，該材料用于強(qiáng)度要求不高的一般鑄件，不用人工實(shí)效，有良好的減振性，鑄造性能好。對(duì)法蘭盤的基本要求是高強(qiáng)度、高韌性、高耐磨性和回轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，因而安排法蘭盤加工過程應(yīng)考慮到這些特點(diǎn)。
本次設(shè)計(jì)的零件圖法蘭盤如下：
2.2毛坯選擇
2.2.1毛坯類型
1、根據(jù)零件材料HT150確定毛坯為鑄件，由于要加工與φ36的孔中心線距離分別為54和34.5的兩平面，若毛坯外型鑄成φ120的外圓，材料浪費(fèi)太嚴(yán)重，因此將兩平面直接鑄出。且3-φ11和3-φ16.5的內(nèi)孔不鑄出，均在鉆床上鉆出后加工。
2. 由于本零件要求生產(chǎn)批量為中批量生產(chǎn)，毛坯鑄造方法選用金屬型鑄造（查機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)資料 P4表1.2-1），鑄造的毛坯尺寸公差等級(jí)為8級(jí)（查機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)資料 P6表1.2-5），選擇錯(cuò)型值為0.7（查機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)資料 P6表1.2-4）。
2.2.2毛坯余量確定
對(duì)于批量生產(chǎn)的鑄件加工余量（查機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)資料 P7表1.2-7），初步將本零件的加工余量定為5mm，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得為1.8.
2.2.3毛坯－零件合圖草圖
2.3機(jī)加工工藝路線確定
2.3.1加工方法分析確定
該零件是法蘭盤，中批量生產(chǎn)。由于此零件較為簡單，但精度要求較高，為保證加工精度和表面粗糙度的要求，應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)，統(tǒng)一定位基準(zhǔn)，由于該法蘭盤是由回轉(zhuǎn)面和平面組成，根據(jù)具體需要初步確定的加工方法有車、銑、磨、鏜、鉆等。
2.3.2加工順序的安排
本著先粗后精、先主后次、基準(zhǔn)先行、先面后孔的原則安排加工順序，逐步提高加工精度，先以外圓φ80為粗基準(zhǔn)粗車φ52的外圓、長度方向?yàn)?5的右端面、長度方向?yàn)?0的右端面和φ120的外圓，調(diào)頭裝夾以φ52的外圓、長度方向?yàn)?5的右端面為基準(zhǔn)粗車φ80的外圓、長度方向?yàn)?0的左端面和長度方向?yàn)?5的左端面，再以粗車后的外圓φ80為精基準(zhǔn)半精車φ52的外圓、和φ120的外圓粗鏜，半精鏜φ36的內(nèi)孔，以φ52的外圓、長度方向?yàn)?5的右端面為基準(zhǔn)粗鏜φ62.4、φ62、φ65、及4X0.5的槽、φ58的內(nèi)孔，繼續(xù)半精鏜φ65、φ62、及4X0.5的槽，車出M64X1.5的螺紋，以外圓φ80為基準(zhǔn)粗銑長度為54的左端面和長度為34.5的兩平面，以φ36的內(nèi)孔、φ62.4內(nèi)孔和長度為60的右端面及34.5的平面定位鉆3-φ11和3-φ16.5的孔，然后擴(kuò)3-φ16.5的孔，然后在繼續(xù)鉆出φ18和φ4的孔，磨φ80的外圓和長度為60和15的左端面，磨φ52的外圓、長度方向?yàn)?5的右端面并切出3X0.5的槽然后倒角，以φ52的外圓、長度方向?yàn)?5的右端面為基準(zhǔn)精鏜φ62的孔，，以φ80的外圓為基準(zhǔn)精鏜φ36的內(nèi)孔，然后用浮動(dòng)鏜刀塊精鏜φ36的內(nèi)孔并加工出6X6的半圓槽。
2.3.3定位基準(zhǔn)選擇
先以φ80為基準(zhǔn)加工φ52的外圓、長度方向?yàn)?5的右端面和
φ120的外圓，再以φ52的外圓、長度方向?yàn)?5的右端面為基準(zhǔn)加工左端部分，再以外圓定位加工內(nèi)孔和螺紋，以φ36的內(nèi)孔、6X6的半圓槽和長度為60的右端面定位鉆孔、擴(kuò)孔。
2.3.4加工階段的劃分說明
加工階段分為：粗加工階段、半精加工階段、精加工階段。
2.4工序尺寸及其公差確定
φ52
工藝路線
基本尺寸
工序余量
工序精度
工序尺寸
鑄
φ57
1.8
φ571.8
粗車
φ54.2
2.8
0.046
φ54.7
半精車
φ52.4
1.8
0.019
φ52.9
磨削
φ52
0.4
0.019
φ52
φ80
工藝路線
基本尺寸
工序余量
工序精度
工序尺寸
鑄
φ85
1.8
φ851.8
粗車
φ80.4
4.6
0.22
φ80.4
磨削
φ80
0.4
0.19
φ80
φ120
工藝路線
基本尺寸
工序余量
工序精度
工序尺寸
鑄
φ125
1.8
φ1251.8
粗車
φ121.5
3.5
1
φ121.5
半精車
φ120
1.5
2
120
φ62
工藝路線
基本尺寸
工序余量
工序精度
工序尺寸
鑄
φ57
1.8
φ571.8
粗鏜
φ60
3
0.19
φ60
半精鏜
φ61.5
1.5
0.074
φ61.5
精鏜
φ62
0.5
0.03
φ62
φ65
工藝路線
工序余量
工序尺寸
鑄
φ57
粗鏜
7
φ64
半精鏜
1
φ65
φ62.4
工藝路線
工序余量
工序尺寸
鑄
φ57
粗鏜
5.4
φ62.4
φ36
工藝路線
基本尺寸
工序余量
工序精度
工序尺寸
鑄
φ31
1.8
φ311.8
粗鏜
φ33.1
2.1
0.16
φ33.1
半精鏜
φ34.6
1.5
0.1
φ34.6
精鏜
φ35.6
1
0.039
φ35.6
浮動(dòng)鏜刀塊精鏜
φ36
0.4
0.02
φ36
15
工藝路線
工序余量
工序尺寸
鑄
20
粗車
4.5
15.5
] 磨削
0.5
15
60
工藝路線
工序余量
工序尺寸
鑄
65
粗車
4.6
60.4
磨削
0.4
60
φ11
工藝路線
工序余量
工序尺寸
鉆
11
φ11
φ16.5
工藝路線
工序余量
工序尺寸
鉆
11
φ11
擴(kuò)
5.5
φ16.5
φ18
工藝路線
工序余量
工序尺寸
鉆
18
φ18
φ4
工藝路線
工序余量
工序尺寸
鉆
4
φ4
2.5設(shè)備及其工藝裝備確定
所用的設(shè)備有：CA6140、立式銑床、搖臂鉆床、清洗機(jī)、檢驗(yàn)臺(tái)、外圓磨床。
夾具有：三爪卡盤、虎鉗、鉆直孔專用夾具、鉆斜孔專用夾具、磨床專用夾具。
刀具有：90度車刀、車用鏜刀、銑刀、φ11、φ4、φ18、φ16.5鉆頭、砂輪、切斷刀。
量具有：千分尺、游標(biāo)卡尺、專用卡規(guī)、專用通規(guī)、止規(guī)。
2.6切削用量及工時(shí)定額確定
（1） 粗車φ52的外圓、長度方向?yàn)?5的右端面、長度為60的右端面、
φ120時(shí)：（T1=T輔 T2=T機(jī) T3=T工 T4=T休）（車刀刀桿尺寸BXH取20X30）
切削用量：ap=10.85
由表5.3-1得：f=0.9mm/r
由表5.3-20查得 v=46m/min
則n=318x46/57=256.63=257r/mm
工時(shí)定額：由表3.3-1得：裝夾工件時(shí)間為0.08min
由表3.3-2得：松開卸下工件時(shí)間為0.06min，
由表3.3-3得：操作機(jī)床時(shí)間為：
（0.02+0.03）X18+0.02+0.02+0.01+0.02=0.97 min
由表3.3-4得：測量工件時(shí)間為：0.1+0.15+0.08+0.1=0.43min
T1=0.08+0.06+0.97+0.43=1.54min
由表3.3-33得布置工作地、休息和生理時(shí)間分別為：T3=56min、T4=15min
T基=Ljz/nfap=497.6X5/257X0.9X10.85=1min
則T總=T1+T2+T3+T4+T基=73.84min
（2）粗車φ80的外圓、長度方向?yàn)?0的左端面和長度方向?yàn)?5的左端面：
切削用量：（車刀刀桿尺寸BXH取25X25）ap=4.6 ，由表5.3-1得f=0.8，由表5.3-20查得v=53m/min，則n=318v/d=318x53/85=198.3=198r/min
工時(shí)定額：
由表3.3-1得：裝夾工件時(shí)間為0.08min
由表3.3-2得：松開卸下工件時(shí)間為0.06min，
由表3.3-3得：操作機(jī)床時(shí)間為：
0.02+0.02X5+0.02+0.03+0.03X3+（0.03+0.02+0.03+0.02）X9=1.16min
由表3.3-4得：測量工件時(shí)間為：0.1+0.09+0.08=0.27min
T1=0.08+0.06+1.16+0.27=1.57min
由表5.4-1得機(jī)動(dòng)時(shí)間為：T2=（0.04+0.03）X3=0.21min
由表3.3-33得布置工作地、休息和生理時(shí)間分別為：T3=56min、T4=15min
T基=Ljz/nfap=460x5/198x0.8x4.6=3.16min
則T總=T1+T2+T基+T3+T4=75.94
（3）半精車φ52的外圓和φ120的外圓、粗鏜φ36的內(nèi)孔、半精鏜φ36的內(nèi)孔：
切削用量：（刀尖圓弧半徑取0.5）ap=3
由表5.3-2得：f=0.15mm/r
由表5.3-20得：v=100m/min
則n=318v/d=318x100/55=578.2=578r/min
工時(shí)定額：（同上）T1=1.2min T2=0.3min T3=56min T4=15min
T基=135x5/578x0.15x3=2.29min
T總1=T1+T2+T3+T4+T基=74.79min
粗鏜φ36的內(nèi)孔：
切削用量：
ap=2.1
由表5.3-3得f=0.3mm/r
由表5.3-20得v=110m/min
則n=318v/d=318x110/31=1129r/min
工時(shí)定額：（同上）T1=0.8 min T2=0.14 min T3=60 min T4=15 min
T基=lz/nfap=100x5/1129x0.3x2.1=0.7min
T總2=76.64min
半精鏜φ36的內(nèi)孔：
切削用量：ap=1.5
由表5.3-3得f=0.15mm/r
由表5.3-20 得v=115m/min
則n=318v/d=318x115/33=1108r/min
工時(shí)定額：（同上）T1=0.4 min T2=0.07 min T3=60 min T4=15 min
T基=lz/nfap=50x5/1108x0.15x1.5=1min
T總3=76.47min則T總=227.9min
(4) 粗鏜φ62.4、φ62、φ65、及4X0.5的槽、φ58的內(nèi)孔、半精鏜φ65、φ62及4X0.5的槽、車出M64X1.5的螺紋時(shí)：
切削用量： ap=7
由表5.3-3得f=0.5mm/r
由表5.3-20得v=67m/min
則n=318v/d=318x67/57=374r/min
工時(shí)定額：（同上）T1=2.3min T2=0.5min T3=60min T4=15min
T基=lz/nfap=145x5/374x0.5x7=0.55min
T總1=T1+T2+T3+T4+T基=78.35min
半精鏜φ65、φ62及4X0.5的槽時(shí)：
切削用量：ap=1.5
由表5.3-3得f=0.15mm/r
由表5.3-20得v=115m/min
則n=318v/d=318x115/62=590r/min
工時(shí)定額：（同上）T1=1.2min T2=0.3min T3=60min T4=15min
T基=100x5/590x0.15x1.5=3.77min
T總2=80.27min
車出M64X1.5的螺紋：
切削用量：ap=1.6 由表5.3-1得f=1.2mm/r 由表5.3-20得v=70m/min
則n=318v/d=318x70/62=359r/min
工時(shí)定額：
T1=0.74min T2=0.07min T3=56min T4=15min
T基= lz/nfap=50X5/359X1.2X1.6=0.36 min
T總3=71.83min 則T總=230.45min
(5) 粗銑長度為54的左端面和長度為34.5的兩平面：
切削用量：ap=2.5 由表6.3-2得f=0.25mm/r 由表6.3-21得v=120m/min
則n=318v/d=318x120/112=341r/min
工時(shí)定額：由表6.4-1得T2=Lw+L1+L2/vf=50+8+8/120X0.25=2.2 min
由表3.3-7得操作時(shí)間為0.5 min 由表3.3-8得測量工件時(shí)間為0.24min
T1=1.98min T3=51min T4=15min
T基=lz/nfap=300X5/341X0.25X2.5=7.04min
T總=75.02min
(6) 鉆3-φ11的孔：
切削用量：ap=15 由表7.3-1得f=0.6mm/r 由表7.3-11得 v=12m/min
n=318v/d=318x12/11=347r/min
工時(shí)定額：
T2=Lw+Lf+Lt/fn=15+9.35+0/0.6X347=0.12 min (Lf=dm/2cotkr=11/2cot120=9.35)
T基=15X11/347X0.6X15=0.05 min
由表3.3-9得裝夾工件的時(shí)間為0.17 min
由表3.3-10得松卸工件的時(shí)間為0.15 min
由表3.3-11得操作時(shí)間為0.4 min
由表3.3-12得測量工件的時(shí)間為0.04min
則T1=0.76 min T3=47 min T4=15 min
T總1=62.81min
擴(kuò)3-φ16.5的孔：
切削用量：ap=10 由表7.3-2得f=0.6mm/r 由表7.3-12得v=25.1m/min
則n =318v/d=318X25.1/16.5=484r/min
工時(shí)定額：由表7.4-1得T2=iw+lf+lt/fn=(10+1.62)/(0.6x484)=0.04min
【lf=(dm-dw)/2cotkr=(16.5-11/2cot120=1.62)】
由表3.3-9得裝夾工件時(shí)間為0.17min 由表3.3-10的松卸工件時(shí)間為0.15min
由表3.3-11得操作機(jī)床時(shí)間為0.42 min 由表3.3-12得測量工件時(shí)間為0.05min
T1=0.79min T3=47min T4=15min T基=10x16.5/484x0.6x10=0.06min
T總2=62.89 min T總=125.7 min
（7）鉆出φ18和φ4的孔
切削用量：ap=11 由表7.3-1得f=0.8mm/r 由表7.3-11得 v=13m/min
n=318v/d=318x13/18=230r/min
工時(shí)定額：
鉆φ18深2的孔：
T2=Lw+Lf+Lt/fn=2+5.29+0/0.8X230=0.04 min (Lf=dm/2cotkr=18/2cot120=5.29)
T基=2X18/230X0.8X2=0.1 min
鉆φ4深11的孔：
T2=Lw+Lf+Lt/fn=11+1.18+0/0.8X230=0.07 min (Lf=dm/2cotkr=4/2cot120=1.18)
T基=11X4/230X0.8X11=0.02 min
由表3.3-9得裝夾工件的時(shí)間為0.17 min
由表3.3-10得松卸工件的時(shí)間為0.15 min
由表3.3-11得操作時(shí)間為0.4 min
由表3.3-12得測量工件的時(shí)間為0.04min
則T1=0.76 min T3=47 min T4=15 min
T總=62.99min
（8）磨φ80的外圓和長度為60和15的左端面：
切削用量：ap=0.4 由表10.2-2得f=0.4mm/r v=22m/min
則n =318v/d=318X22/80=88r/min
工時(shí)定額：由表3.3-13得裝夾和松卸時(shí)間為0.05 min 0.03 min
由表3.3-15得操作時(shí)間為0.35min 由表3.3-16得測量工件時(shí)間為0.08min
T1=0.51min T3=60min T4=15min T基=108x0.4/88x0.4x0.4=3.09min
T總1=78.6min
磨φ52的外圓、長度方向?yàn)?5的右端面并切出3X0.5的槽然后倒角
切削用量：ap=0.4 由表10.2-2得f=0.4mm/r v=22m/min
則n =318v/d=318X22/52=135r/min
工時(shí)定額：由表3.3-13得裝夾和松卸時(shí)間為0.05 min 0.03 min
由表3.3-15得操作時(shí)間為0.35min 由表3.3-16得測量工件時(shí)間為0.21min
T1=0.64min T3=60min T4=15min T基=103x0.4/135x0.4x0.4=1.91min
T總2=77.55min T總=156.15min
(9) 精鏜φ62的孔：
切削用量：ap=0.5
由表5.3-3得f=0.15mm/r
由表5.3-20得v=115m/min
則n=318v/d=318x115/62=590r/min
工時(shí)定額：（同上）T1=1.2min T2=0.3min T3=60min T4=15min
T基=70x5/590x0.15x0.5=7.9min
T總=84.4min
(10) 精鏜φ36的內(nèi)孔：
切削用量：ap=1
由表5.3-3得f=0.15mm/r
由表5.3-20 得v=123m/min
則n=318v/d=318x123/36=1087r/min
工時(shí)定額：（同上）T1=0.4 min T2=0.07 min T3=60 min T4=15 min
T基=lz/nfap=50x5/1087x0.15x1=1.53min
T總=77min
(11) 用浮動(dòng)鏜刀塊精鏜φ36的內(nèi)孔切出6X6的半圓槽：
切削用量：ap=0.4
由表5.3-3得f=0.15mm/r
由表5.3-20 得v=140m/min
則n=318v/d=318x140/36=1237r/min
工時(shí)定額：（同上）T1=0.4 min T2=0.07 min T3=60 min T4=15 min
T基=lz/nfap=50x5/1237x0.15x0.4=3.37min
T總=78.84min
3 鉆3-Φ11孔夾具設(shè)計(jì)
3.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對(duì)工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。
夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動(dòng)和震動(dòng)，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過程中實(shí)現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動(dòng)源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機(jī)構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時(shí)的具體切削量決定采用手動(dòng)夾緊。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。
典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：
（1）結(jié)構(gòu)簡單；
（2）擴(kuò)力比大；
（3）自瑣性能好；
（4）行程不受限制；
（5）夾緊動(dòng)作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板，通過精確的圓弧定位，實(shí)現(xiàn)定心。此套移動(dòng)壓板制作簡單，便于手動(dòng)調(diào)整。通過松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng)，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對(duì)稱中心在規(guī)定位置上。
在這次夾具設(shè)計(jì)中，定位是采用一根心軸和一個(gè)定位插銷來定位水平方向的。在垂直方向，用兩個(gè)同心半圓環(huán)來定位。當(dāng)被加工零件放到夾具體同心圓環(huán)上后，用定位插銷把夾具上的鉆模板和零件通過先加工的孔進(jìn)行定位，把壓板壓緊，之后取出定位插銷。
3.2 夾具的導(dǎo)向
在鉆床上加工孔時(shí)，大都采用導(dǎo)向元件或?qū)蜓b置，用以引導(dǎo)刀具進(jìn)入正確的加工位置，并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過程中，導(dǎo)向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導(dǎo)向裝置如同定位元件一樣，對(duì)于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。
導(dǎo)向元件包括刀桿的導(dǎo)向部分和導(dǎo)向套。
在這套鉆床夾具上用的導(dǎo)向套是鉆套。
鉆套按其結(jié)構(gòu)可分為固定鉆套，可換鉆套，快換鉆套及特殊鉆套。
因此套鉆夾具加工量不大，磨損較小，孔距離精度要求較高，則選用固定鉆套。如圖4.2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。
圖4.2 鉆套
鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性，材料選擇20Mn2。淬火HRC110。相同的，為了防止定位銷與模板之間的磨損，在模板定位孔之間套上兩個(gè)固定襯套。選取的標(biāo)準(zhǔn)件代號(hào)為12*18 GB2263-19134。材料仍選取T10A， 淬火HRC110。公差采用H7/p6的配合。
3.3 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：鉆頭φ9。
則軸向力：見《工藝師手冊(cè)》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù)，1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
鉆削時(shí) T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
所以,時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]表可得：
所以有：
該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則； 參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF
軸向力：F夾＝KF （N）
扭距：
Nm
在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)
由資料《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表可得：
切削力公式： 式（2.17）
式中
查表得：
即：
實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算，由式（2.5）有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
3.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙
鉆套的類型和特點(diǎn):
1、固定鉆套：鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。
2、可換鉆套：主要用在大批量生產(chǎn)中，由于鉆套磨損大，因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個(gè)襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內(nèi)，鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。
3、快換鉆套：當(dāng)對(duì)孔進(jìn)行鉆鉸等加工時(shí)，由于刀徑不斷增大，需要不同的導(dǎo)套引導(dǎo)刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。
4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標(biāo)準(zhǔn)鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。
鉆套下端面與工件表面之間應(yīng)留一定的空隙C，使開始鉆孔時(shí)，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內(nèi)孔，如圖4.3。
圖4.3
切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。
在本次夾具鉆模設(shè)計(jì)中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)計(jì)方案后，選擇了C=8。因?yàn)榇算@的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。
3.5 鉆模板
在導(dǎo)向裝置中，導(dǎo)套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈?zhǔn)姐@模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動(dòng)鉆模板等。
在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時(shí)需從夾具體上裝上或卸下，鉆模板在夾具體上采用定位銷一面雙孔定位，螺栓緊固，鉆模精度較高。[4]
3.6定位誤差的分析
制造誤差ZZ
（1）中心線對(duì)定位件中心線位置精度
. 取.
（2）內(nèi)外圓同軸度誤差（查表P297）
.故，.
則.
3.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。
為了減少輔助時(shí)間采用可換鉆套，以來滿足達(dá)到孔的加工的要求。
表
d
D
D1
H
t
基本
極限
偏差F7
基本
極限
偏差D6
＞0～1
+0.016
+0.006
3
+0.010
+0.004
6
6
9
--
0.008
＞1～1.8
4
+0.016
+0.008
7
＞1.8～2.6
5
8
＞2.6～3
6
9
8
12
16
＞3～3.3
+0.022
+0.010
＞3.3～4
7
+0.019
+0.010
10
＞4～5
8
11
＞5～6
10
11
10
16
20
＞6～8
+0.028
+0.011
12
+0.023
+0.012
15
＞8～10
15
18
12
20
25
＞10～12
+0.034
+0.016
18
22
＞12～15
22
+0.028
+0.015
26
16
28
36
＞15～18
26
30
0.012
＞18～22
+0.041
+0.020
30
34
20
36
HT150
＞22～26
35
+0.033
+0.017
39
＞26～30
42
46
25
HT150
56
＞30～35
+0.050
+0.025
48
52
＞35～42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
＞42～48
110
66
＞48～50
70
74
0.040
鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。
3.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)
對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求
（1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性
在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。
（2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度
保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。
（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò)
夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。
（4）應(yīng)便于鐵屑去除
在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個(gè)過程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對(duì)切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。
（5）安裝應(yīng)牢固、可靠
夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識(shí)別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。
加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。
3.9 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此設(shè)計(jì)時(shí)，需要更換零件加工時(shí)速度要求快。本夾具設(shè)計(jì)，用移動(dòng)夾緊的大平面定位三個(gè)自由度，定位兩個(gè)自由度，用定位塊定位最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。此時(shí)雖然有過定位，但面是經(jīng)精銑的面，定位是允許的。
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計(jì)手冊(cè)和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會(huì)打下了好的基礎(chǔ)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到了只努力的學(xué)好書本上的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了很多，也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，它將是我們畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵一步。