K398-五檔變速叉加工工藝及鉆、鉸φ8孔夾具設(shè)計(jì)

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23 總結(jié) 25 參考文獻(xiàn) 26 25 1 緒 論 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其夾具設(shè)計(jì)是我們?nèi)跁?huì)貫通四年所學(xué)的知識(shí)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用訓(xùn)練，為我們即將走向自己的工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。 機(jī)械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法，是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)規(guī)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(jī)械加工工藝來(lái)體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時(shí)須保證其合理性、科學(xué)性、完善性。 而機(jī)床夾具是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時(shí)提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、降低生產(chǎn)成本而在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具有個(gè)正確的位置，并在加工過程中保持這個(gè)位置不變。它們的研究對(duì)機(jī)械工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產(chǎn)中，常采用專用夾具。 而本次對(duì)于五檔變速叉加工工藝及夾具設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是： ⑴ 完成五檔變速叉零件加工工藝規(guī)程的制定； ⑵ 完成專用夾具的設(shè)計(jì)。 通過對(duì)五檔變速叉零件的初步分析，了解其零件的主要特點(diǎn)，加工難易程度，主要加工面和加工粗、精基準(zhǔn)，從而制定出五檔變速叉加工工藝規(guī)程；對(duì)于專用夾具的設(shè)計(jì)，首先分析零件的加工工藝，選取定位基準(zhǔn)，然后再根據(jù)切銷力的大小、批量生產(chǎn)情況來(lái)選取夾緊方式，從而設(shè)計(jì)專用夾具。 1零件的分析 1.1 零件的作用 本次課程設(shè)計(jì)題目所給的是五檔變速叉，它位于發(fā)動(dòng)機(jī)變速機(jī)構(gòu)上，起到換擋作用。五檔變速叉底面與大頭孔上平面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽邊有平行度公差和對(duì)稱度公差要求等。因?yàn)槠涑叽缇?、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。 1.2 零件的工藝分析 依據(jù)零件加工面與非加工面分述如下： 1 φ22mm孔。 2 φ8mm孔。 3 叉頭φ22mm成形面 4 叉頭平面 5 叉口內(nèi)平面 6 φ8mm孔和φ22mm孔軸線在水平方向上23±0.25mm，φ8mm孔和φ 22mm孔軸線在豎直方向上78±0.25mm。 7 φ8mm孔兩軸線同軸度不大于0.2mm，φ8mm孔兩軸線對(duì)尺寸23mm的平面內(nèi)φ22mm的表面的平行度在長(zhǎng)度100mm上不大于0.2mm。 8 φ8mm孔兩軸線對(duì)尺寸78mm的平面的平行度在長(zhǎng)度100mm上不大于0.4mm。 9 φ8mm孔與φ15mm兩表面壁厚應(yīng)為2.5—4.0mm，其余應(yīng)不小于2.5mm。 1.3生產(chǎn)類型 大批量，通用機(jī)床，專用夾具。零件年產(chǎn)量：5000件。 ⑴ 由參考文獻(xiàn)[3]表2.1～12可以確定，平面的加工方案為：粗銑——精銑（），粗糙度為6.3～0.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。 ⑵ 由參考文獻(xiàn)[3]表2.1～11確定，孔的表面粗糙度要求為6.3，則選擇孔的加方案序?yàn)椋捍昼M——精鏜。 ⑶ 小頭孔加工方法： 加零件毛坯不能直接鑄出孔，只能鑄出一個(gè)小坑，以便在以后加工時(shí)找正其中心，但其表面粗糙度的要求為，所以選擇加工的方法是鉆——擴(kuò)——鉸。 ⑷ 孔加工方法： 因?yàn)榭椎谋砻娲植诙鹊囊蠖疾桓撸?，所以我們采用一次鉆————鉸的加工方法。 2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1 確定毛坯的制造形式 考慮零件在工作過程中所常受到交變及沖擊載荷，材料應(yīng)選45#鋼精密模鍛毛坯以使金屬纖維盡量不被剪斷，保證零件工作可靠，也可提高生產(chǎn)率。毛坯公差參考GB/T12362-2003鋼制模鍛件公差及加工余量。 3.3 確定定位基準(zhǔn) 3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： ⑴ 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對(duì)稱、少裝夾等。 ⑵ 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。 ⑶ 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 ⑷ 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉在整個(gè)加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從撥叉零件圖分析可知，主要是選擇加工撥叉底面的裝夾定位面為其加工粗基準(zhǔn)。 3.2.1精基準(zhǔn)選擇的原則 ⑴ 基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。 ⑵ 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來(lái)的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計(jì)和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 ⑶ 互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。例如：對(duì)淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 自為基準(zhǔn)原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時(shí)，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此外，像拉孔在無(wú)心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。 此外，還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉在整個(gè)加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從撥叉零件圖分析可知，它的底平面與小頭孔，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個(gè)平面和一個(gè)孔定位限制工件自由度不夠，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個(gè)加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。至于兩側(cè)面，因?yàn)槭欠羌庸け砻?，所以也可以用的孔為加工基?zhǔn)。 選擇精基準(zhǔn)的原則時(shí)，考慮的重點(diǎn)是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準(zhǔn)。 3.4工藝路線的擬訂 對(duì)于中批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。撥叉的加工的第一個(gè)工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔和面定位粗、精加工撥叉底面大頭孔上平面。 后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。 3.4.1工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： ⑴ 工序分散原則 工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對(duì)工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 ⑵ 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%～1.1%蘇打及0.25%～0.5%亞硝酸鈉溶液中進(jìn)行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。 3.4.2工序的集中與分散 制訂工藝路線時(shí)，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個(gè)不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 ⑴ 工序集中的特點(diǎn) 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 ⑵ 工序分散的特點(diǎn) 工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備，簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對(duì)工人的技術(shù)水平要求不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 工序集中與工序分散各有特點(diǎn)，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進(jìn)行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 由于近代計(jì)算機(jī)控制機(jī)床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點(diǎn)更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費(fèi)過多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟(jì)效果。 3.4.3加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，常把整個(gè)加工過程劃分為幾個(gè)階段： ⑴ 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準(zhǔn)，粗加工時(shí)能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報(bào)廢或修補(bǔ)，以免浪費(fèi)工時(shí)。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時(shí)，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級(jí)為IT11～I(xiàn)T12。粗糙度為Ra80～100μm。 ⑵ 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級(jí)為IT9～I(xiàn)T10。表面粗糙度為Ra10～1.25μm。 ⑶ 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達(dá)到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為IT6～I(xiàn)T7，表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對(duì)的。在實(shí)際生活中，對(duì)于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運(yùn)輸裝夾費(fèi)事的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個(gè)階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個(gè)加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準(zhǔn)面，在粗加工階段就要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。 2.3制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用夾具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工藝路線方案： 工序零 模鍛毛坯（正火處理） 工序一 鉆、擴(kuò)、鉸、φ22mm孔并倒角-----------以φ35圓柱下端面及外圓 輪廓為定位基準(zhǔn)，采用立式鉆床Z525和專用夾具。 工序二 銑叉口---------以孔端面及φ22mm孔為基準(zhǔn)，采用臥式銑床X62和 專用夾具。 工序三 鉆、鉸、φ8mm孔---------以φ22mm孔為主要定位精基準(zhǔn)及φ15mm 外圓輪廓為基準(zhǔn)，采用立式鉆床Z525和專用夾具。 工序四 銑叉頭成形面--------------以φ22mm孔為主要定位精基準(zhǔn)及側(cè)面（支 撐釘）為基準(zhǔn)，采用立式銑床X52和專用夾具。 工序五 銑叉頭平面--------以孔端面及φ22mm孔及側(cè)面為基準(zhǔn)，采用立式銑 床X52和專用夾具。 工序六 去毛刺-------------鉗工去所有銳邊毛刺。 工序七 中間檢驗(yàn)。 工序八 熱處理-------------φ22mm叉角表面淬火。 工序九 修正φ22mm、φ8mm孔。 工序十 校正23mm、78mm及25mm。 工序十一 清洗。 工序十二 終檢。 2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 零件材料為45鋼，硬度156～217HBS，生產(chǎn)類型為大批量，精密模鍛毛坯。 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下（加工余量采用經(jīng)驗(yàn)估算法或按照技術(shù)手冊(cè)等資料推薦的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)為基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定：工序尺寸采用“逆推法”）： 加工表面 加工內(nèi)容 加工余量 精度等級(jí) 基本尺寸 表面粗糙度 φ22mm孔 鉆 IT11 Φ20mm Ra12.5 擴(kuò) IT9 Φ21.7mm Ra6.3 鉸 IT7 φ22mm Ra3.2 φ8mm孔 鉆 IT11 Φ7.8mm Ra12.5 鉸 IT9 Φ8mm Ra3.2 銑叉頭φ22mm成形面 銑 IT9 φ22mm Ra3.2 銑叉口平面 銑 IT9 76mm Ra6.3 銑叉頭平面 銑 IT11 25mm Ra12.5 2.5確立切削用量及基本工時(shí) 正確的選用切削用量，對(duì)保證加工精度、提高生產(chǎn)率、降低刀具的損耗和合理使用機(jī)床都能起到很大的作用。由于工件材料、毛坯狀況、刀具材料及其幾何角度、機(jī)床的剛度等許多因素影響，切削用量應(yīng)結(jié)合相關(guān)資料，根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)確定。 1) 工序0：模鍛毛坯 2) 工序5：鉆、擴(kuò)、鉸、φ22mm孔并倒角-----------以φ35圓柱下端面及外圓輪廓為定位基準(zhǔn)。 刀具：錐柄麻花鉆φ20mm、錐柄擴(kuò)孔鉆φ21.7mm、硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀φ 22mm 機(jī)床：立式鉆床Z235 夾具：專用夾具 鉆孔： 查《切削手冊(cè)》：f=0.20~0.24mm/r 工件材料狀態(tài)系數(shù)Kw=0.9 則f=（0.20~0.24）X0.9=0.18~0.216mm/r，取f=0.20mm/r。 查《切削手冊(cè)》：取V=18m/min所以n=318r/min,根據(jù)機(jī)床規(guī)格取實(shí)際 n=335r/min 故實(shí)際V=18.94m/min。 鉆孔切削用時(shí)： 刀具行程L+L1+L2=44+2+6=52mm，則鉆孔用時(shí)Tz=0.78min 擴(kuò)孔： 查《切削手冊(cè)》：取f=0.40mm，v=17m/min, 所以n=249r/min 則實(shí)際切削速度v=18.54m/min 擴(kuò)孔切削工時(shí)： 刀具工作行程：L+L1+L2=44+2+2=48mm,則擴(kuò)孔工時(shí)為：Ta=0.44min 鉸孔： 查《切削手冊(cè)》：取取f=0.35mm，v=5m/min 所以 Ns=72.4 r/min 查機(jī)床說明書取 n=85 r/min 則實(shí)際切削速度 v=3.87m/min 鉸孔切削工時(shí): 刀具工作行程：L+L1+L2=44+4+28=76 mm，則鉸孔切削工時(shí)為：Tm=2.55 min 工序總切削工時(shí)：T總=0.78+0.44+2.55+3.77 min 3) 工序10 銑叉口‐‐‐‐‐‐以φ22mm孔及φ35圓柱下端面為定位基準(zhǔn)，采用臥式銑床X62和專用夾具； 刀具：直齒三面刃銑刀 外徑 D=φ100mm 厚度 L=10mm 機(jī)床：臥式銑床 X62 夾具：專用銑夾具 查《機(jī)械工人切削手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）得： 取 fz=0.02 mm/r ν=24m/min， 則 ns=121 r/min，根據(jù)機(jī)床說明書取 n=150r/min， 故實(shí)際切削速度為： v=29.7 m/min 當(dāng) nw=150 r/min 時(shí)， 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為： fm= fzznw=0.02×10×150=30mm/min 切削工時(shí)： 刀具工作行程：L+L1+L2=30 mm， 則切削工時(shí)為： Tm=1 min 4) 工序 15： 孔口倒角‐‐‐‐‐‐以外形輪廓面為定位基準(zhǔn) 刀具：錐柄錐面锪鉆 40×90° 機(jī)床：立式鉆床 Z525 夾具：通用夾緊裝置 根據(jù)《切削手冊(cè)》及機(jī)床說明書取 n=97r/min，手動(dòng)進(jìn)給 切削工時(shí)：兩邊倒角Tm=0.1 min 5) 工序 20： 鉆、鉸φ8mm 孔‐‐‐‐‐‐以φ22mm 內(nèi)孔、叉口角內(nèi)側(cè)面及外圓輪廓為定位基準(zhǔn) 刀具：錐柄長(zhǎng)麻花鉆φ7.8mm、硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀φ8H9 機(jī)床：立式鉆床 Z525 夾具：專用鉆床夾具 鉆孔： 查《切削手冊(cè)》得：f=0.15mm 得 v=16m/min 所以 ns=653 r/min ，根據(jù)機(jī)床說明書取 n=680r/min， 故實(shí)際切削速度為: v=16.66 m/min 鉆孔切削工時(shí)： 刀具工作行程：上部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2.5+1.5=13 mm，則叉口中間空檔部位 采用手動(dòng)進(jìn)給，下部位孔刀具行程L+L1+L2=13 mm，則鉆孔切削工時(shí)為：Tm=0.25 min 鉸孔：查《切削手冊(cè)》取 f=0.3mm/r，v=3m/min 所以 ns=119 r/min ， 查機(jī)床說明書取 n=140 r/min 則實(shí)際切削速度 v=3.52m/min 鉸孔切削工時(shí)： 刀具工作行程：上部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2+15=36 mm，則叉口中間空檔部位采用手動(dòng)，下部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2+15=36 mm，則鉸孔切削工時(shí)為： Tm=1.71 min 工序總切削工時(shí)：T 總=0.25+1.71=1.96 min 6) 工序 25： 銑叉頭成形面‐‐‐‐‐‐以φ22mm 內(nèi)孔、叉口內(nèi)側(cè)端面為定位基準(zhǔn) 刀具：直柄立銑刀φ8mm 機(jī)床：立式銑床 X52 夾具：專用銑夾具 查《切削手冊(cè)》得：v=20m/min 則 ns=795 r/min， 查機(jī)床說明書取 n=750r/min 利用專用銑夾具加工，采用手動(dòng)進(jìn)給。 7 ) 工序 30： 銑叉頭平面‐‐‐‐‐‐以φ22mm 內(nèi)孔、叉口內(nèi)側(cè)端面為定位基準(zhǔn) 刀具：錐柄立銑刀φ40 Z6 機(jī)床：立式銑慶 X52 夾具：專用銑床夾具 查《切削手冊(cè)》得：fz=0.08 mm/z 根據(jù)機(jī)床說明書取 n=190r/min， 故實(shí)際切削速度為: v=23.8 m/min 當(dāng) n=190r/min 時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為： fm=fzn=0.08×6×190=91.2mm/min 根據(jù)機(jī)床說明書工作臺(tái)縱向進(jìn)給量取 fm=95 mm/min 切削工時(shí)： 刀具工作行程：L+L1+L2=22+13+2=37 mm 則切削工時(shí)為：Tm=0.39 min 8) 工序 35： 去毛刺‐‐‐‐‐‐去所有加工面的銳邊毛刺 工具：平銼（中粗齒）10 寸 3 鉆、鉸φ8孔工序的夾具設(shè)計(jì) 3.1設(shè)計(jì)要求 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。本夾具將用于Z5125型鉆床,成批生產(chǎn)，零件年產(chǎn)量：5000件。任務(wù)為設(shè)計(jì)一鉆、鉸φ8孔。 本夾具無(wú)嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，精度不是主要考慮的問題。 3.2夾具設(shè)計(jì) 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對(duì)進(jìn)行加工，準(zhǔn)備采用手動(dòng)夾緊。 由零件圖可知：進(jìn)行加工前，底面進(jìn)行了粗、精銑加工，進(jìn)行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有： 方案：選底面平面、和側(cè)面和心軸定位夾緊方式用操作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的螺旋壓塊來(lái)夾緊。 為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。 3.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 鉆該孔時(shí)選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻(xiàn)[5]查表可得： 切削力公式： 式中 D=8mm 查表得： 其中： 即： 實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[5]表得： 有： 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)，見參考文獻(xiàn)[5]表 可得： 所以 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： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 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(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 夾緊力的確定 夾緊力方向的確定 夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。 夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。 (1) 夾緊力作用點(diǎn)的選擇 a. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。 b. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對(duì)加工精度的影響。 c. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面。 (3)夾緊力大小的估算 理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計(jì)算出。但實(shí)際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計(jì)算是個(gè)很復(fù)雜的問題，只能進(jìn)行粗略的估算。 估算的方法：一是找出對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 估算的步驟： a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。 b.實(shí)際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。 c.校核夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。 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(chǎng)合下，還無(wú)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(lái)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(lái)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(lái)夾緊的。 典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)： （1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)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。 查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有： 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得： 螺旋夾緊力： 該夾具采用夾緊機(jī)構(gòu)， 由上述計(jì)算易得： 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(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 3.3定位誤差的分析 為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： ⑴定位誤差 ： 本工序選用的工件以圓孔在間隙心軸上定位，心軸為垂直放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準(zhǔn)位移誤差。不過這時(shí)的徑向定位誤差不再只是單向的了，而是在水平面內(nèi)任意方向上都有可能發(fā)生，其最大值也比心軸水平放置時(shí)大一倍。見下圖。 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——心軸外圓直徑公差（mm）。 圖4.2 心軸垂直放置時(shí)定位分析圖 ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.4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(lái)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。 3.5 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(jiǎn)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?shī)A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?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。 3.6夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎(chǔ)件連接成一個(gè)有機(jī)整體。為了滿足加工要求，夾具體應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，同時(shí)結(jié)構(gòu)工藝性要好。 由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制，同時(shí)吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。 總結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)使我感受到了要做一名優(yōu)秀的工藝設(shè)計(jì)師不是一件容易的事，這需要我們把學(xué)到的各門知識(shí)有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)。經(jīng)歷了此次課程設(shè)計(jì)，我明白了首先要從全局著手，否則會(huì)弄得顧此失彼，辛辛苦苦做得方案到最后一步時(shí)才發(fā)現(xiàn)不合理于是又得從頭開始。這次設(shè)計(jì)課也鍛煉了我的查表的能力，因?yàn)檎麄€(gè)設(shè)計(jì)過程幾乎是一個(gè)查表的過程，總之不查表就無(wú)設(shè)計(jì)可言，因此每天就得翻閱各種設(shè)計(jì)手冊(cè)，這為我將來(lái)的工作打下了基礎(chǔ)。天氣變得寒冷起來(lái)為了能趕的上進(jìn)度所以每天要堅(jiān)持工作，這在無(wú)形中鍛煉了我的吃苦精神?？傊@次課程設(shè)計(jì)使我受益匪淺。 參考文獻(xiàn) 1. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)，趙家齊編.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.機(jī)械工業(yè)出版社，2000.10 2. 清華大學(xué)，王先逵主編.機(jī)械制造工藝學(xué)第2版.機(jī)械工業(yè)出版社，2006.1 3. 蔡安江、張麗等主編.機(jī)械工程生產(chǎn)實(shí)習(xí).機(jī)械工業(yè)出版社，2005.3 4. 張偉萍主編.機(jī)械制造工藝與裝備第二版。中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007 5. 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