扭桿搖臂機械加工工藝規(guī)程和鉆2-Φ10.5孔、锪平Φ20夾具設(shè)計

扭桿搖臂機械加工工藝規(guī)程和鉆2-Φ10.5孔、锪平Φ20夾具設(shè)計,搖臂,機械,加工,工藝,規(guī)程,以及,锪平,20,夾具,設(shè)計 扭桿搖臂機械加工工藝規(guī)程設(shè)計和專用工裝設(shè)計 摘 要 本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 扭桿搖臂工藝規(guī)程及其鉆扭桿搖臂鉆2-Φ10.5孔、锪平Φ20的工裝夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(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)計中注意改進。 關(guān)鍵詞：扭桿搖臂、切削用量 定位誤差。 Abstract The design content of the mechanical manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance matching and measurement of aspects of knowledge. Torsion bar rocker technical process and its drilling radial drill torsion bar is 2-10.5 hole, economic Φ20 jig design is including parts processing process design, process design and special fixture design three parts. Should first analyze the parts in the process design, understand parts of technology to design the structure of blank, and choose the good parts processing benchmark, design process of the parts; Then the parts size of each work step of the process, the key is to determine the process equipment for each process and cutting parameter; For the design of special fixture, then select design out of the component parts of the fixture, such as the positioning device, clamping device, led components, specific connection with machine parts and other parts; Calculated at the exit of fixture locating position error, analysis the rationality of the fixture structure and deficiency, and pay attention to the improvement in the later design. Key words : Torsion bar rocker arm, cutting dosage positioning error. 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 概述發(fā)展 1 1.1 機床夾具的主要功能 1 1.2 機床夾具的組成 1 1.3 夾具設(shè)計的步驟和基本要求 1 1.3.1 夾具設(shè)計的基本要求 1 1.3.2 夾具的設(shè)計步驟 2 1.3.3 夾具總圖上尺寸、公差與配合和技術(shù)條件的標注 3 1.3.4 夾具體設(shè)計 5 第2章 扭桿搖臂分析 7 2.1 扭桿搖臂材料分析 7 2.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析 7 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 8 3.1 定位基準的選擇 8 3.2 制定加工工藝路線 8 3.2.1 各表面加工方法選擇 8 3.2.2 加工工藝路線方案 9 3.3 選擇加工設(shè)備及工藝裝備 9 3.4 加工工序設(shè)計、工序尺寸計算 10 3.5 選擇切削用量、確定時間定額 10 第4章 鉆床夾具設(shè)計 17 4.1 專用夾具的提出 17 4.2 夾具總體方案設(shè)計 17 4.3 定位機構(gòu) 17 4.4 定位誤差分析 18 4.4.1 定位誤差 18 4.4.2 產(chǎn)生定位誤差的原因 18 4.4.3 定位誤差的計算 18 4.5 夾緊機構(gòu) 19 4.6 機床夾具的總體形式 21 致 謝 22 參考文獻 23 IV 第1章 概述發(fā)展 1.1 機床夾具的主要功能 機床夾具已成為機械加工時的重要裝備，同時是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)也正朝著高精、高效、模塊、組合、通用 、經(jīng)濟方向發(fā)展。機床夾具的主要功能是使工件定位夾緊，使工件相對于刀具及機床占有正確的加工位置，保證其被加工表面達到工序所規(guī)定的技術(shù)要求，工件定位后，經(jīng)夾緊裝置施力于工件，將其固定夾牢，使其在加工過程中不致因切削力、重力、離心力等外力作用而發(fā)生位置改變。為了適應不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。 安裝方法有找正法和用專用夾具，找正法用于單件、小批生產(chǎn)中，而專用夾具用于生產(chǎn)批量較大或特殊需要時。 1.2 機床夾具的組成 1.定位支承元件 確定工件在夾具中的正確位置并支承工件。 2.夾緊裝置 將工件夾緊不發(fā)生移動。 3.對刀或?qū)蛟?保證刀具與工件加工表面的正確位置。 4.夾具體 將夾具的所有組成部分組成一體，并保證它們之間的相對位置關(guān)系。 1.3 夾具設(shè)計的步驟和基本要求 1.3.1 夾具設(shè)計的基本要求 夾具在機械加工中起著重要的作用，它直接影響機械加工的質(zhì)量、工人的勞動強度、生產(chǎn)率和加工成本。因此對設(shè)計的夾具，提出以下幾點基本要求。 1.能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術(shù)要求。若工件達不到加工技術(shù)要求，成為廢品，則夾具設(shè)計是失敗的，該夾具不能用與生產(chǎn)。 2.操作簡單，便于工件安裝，減輕工人的勞動強度，節(jié)省工件安裝時間，降低輔助工時，保證高的生產(chǎn)效率。 3.具有良好的工藝性，便于制造，降低夾具制造成本，從而降低分攤在工件上的加工成本。 為保證上述基本要求，夾具的生產(chǎn)過程應按下面程序進行：夾具生產(chǎn)任務書—夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計—使用、制造部門會簽——夾具制造——夾具驗收——生產(chǎn)使用。 夾具生產(chǎn)任務書是由工藝人員在編制工藝規(guī)程時，根據(jù)生產(chǎn)需要而提出的。任務書中包含內(nèi)容有設(shè)計理由、使用車間、使用設(shè)備，該夾具所使用工件工序的工序圖并在工序圖上要標明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基準、夾緊點。這是設(shè)計夾具的依據(jù)，也是驗收制造夾具的依據(jù)。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計是設(shè)計人根據(jù)夾具設(shè)計任務書的加工要求，提出幾種可行方案、分析比較、進行誤差計算，以確定出合理方案，進行設(shè)計。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，要會同使用部門、制造部門就夾具的結(jié)構(gòu)合理性、結(jié)構(gòu)工藝性和經(jīng)濟性進行審核、會簽、交付制造。制成的夾具要同設(shè)計人員。工藝人員、使用部門、制造部門共同進行驗證。當確認夾具可保證工件該工序加工要求，能保證生產(chǎn)率、操作方便、安全，就可交付生產(chǎn)車間使用。 1.3.2 夾具的設(shè)計步驟 當接到夾具設(shè)計任務書后，按下面6個步驟，逐步設(shè)計。 1.明確設(shè)計任務，收集研究設(shè)計的原始資料。原始資料包括如下內(nèi)容。 A：加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過程，所設(shè)計夾具應有的工序圖，并了解該工序所使用的設(shè)備、刀具、量具、其他輔具以及該工序的加工余量、切削用量、加工要求、生產(chǎn)節(jié)拍等參數(shù)。 B：了解零件的生產(chǎn)類型，就是決定夾具采用簡單結(jié)構(gòu)或復雜結(jié)構(gòu)的依據(jù)。若屬大批量生產(chǎn)，則力求夾具結(jié)構(gòu)完善、生產(chǎn)率高 或是單件小批量生產(chǎn)或急于應付生產(chǎn)，則夾具結(jié)構(gòu)應簡單，以便迅速制造交付使用。 C：收集該夾具所用機床的資料，主要指與夾具連接部分的安裝尺寸。如銑床夾具要安裝在工作臺上，要收集工作如大小，工作如T形槽及槽距，以及機床的技術(shù)參數(shù)。 D：收集所使用刀具的資料如刀具的精度、安裝方式、使用要求及技術(shù)條件等。 E：收集國內(nèi)外同類型夾具資料，吸收其中先進而又能結(jié)合本廠情況的合理部分。 F：了解本廠制造夾具的能力和使用的條件，如夾具制造的條件及精度水平，有無壓縮空氣壓值等。 G：收集有關(guān)夾具部件的標準（包括國標、部標、企標、廠標），典型夾具結(jié)構(gòu)圖冊等。 2.確定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖，其主要內(nèi)容如下。 A：根據(jù)工件加工尺寸、要求和開關(guān)，確定工件的定位方式，選擇或設(shè)計定位元件，計算定位誤差。 B：確定刀具的引導方式及引導元件（指鉆夾具、鏜夾具）。 C：確定工件夾緊方式 ，選擇或設(shè)計夾緊機構(gòu)，計算夾緊力。 D：確定其他裝置（如分度裝置、頂出裝置）的結(jié)構(gòu)型式。 E：確定和設(shè)計其他結(jié)構(gòu)，如銑床夾具與機床的連接裝置、對刀裝置。 在確定夾具結(jié)構(gòu)的各組成部分時，可提出幾種不同方案，分別畫出草圖，進行分析比較，從中選擇出合理方案。 3.繪制夾具總圖。應注意以下幾點。 A：繪制夾具總圖，盡量按1：1繪制，以保證直觀性。 B：主視圖盡量符合操作者的正面位置。 C：工件輪廓用雙點畫線繪制，并視為假想透明體，不影響其他元件的繪制。 D：繪圖順序為：工件——定位元件——引導元件——夾緊裝置——其他裝置——夾具體。 4.標注總圖上的尺寸、公差與配合和技術(shù)條件。夾具總圖結(jié)構(gòu)繪制完成后，需標注五類尺寸和四類技術(shù)條件。 5.編寫零件明細表。明細表應包括零件序號、名稱、代號（指標準件代號或通用件代號 ）、數(shù)量、材料、熱處理、質(zhì)量等。 6.繪制總圖中非標準件的零件圖。 1.3.3 夾具總圖上尺寸、公差與配合和技術(shù)條件的標注 在夾具設(shè)計中，對于初設(shè)計者，在夾具總圖上如何標注尺寸及技術(shù)條件，往往是難點之一，以下對此作簡要闡述。 1.夾具總圖上應標注的五類尺寸 A：夾具外形輪廓尺寸——指夾具在長、寬、高三個方向上的最大極限尺寸。若有可動部分，則指運動部件在空間達到的極限位置的尺寸。標注夾具外形尺寸的目的是避免夾具與機床或刀具在空間發(fā)生干涉。 B：工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸——主要指工件定位面與定位元件工作面的配合尺寸或各定位元件的位置尺寸，它們直接影響工件加工精度，是計算工件定位誤差的依據(jù)。 C：夾具與刀具的聯(lián)系尺寸——主要指對刀元件或引導元件與夾具定位元件之間的位置尺寸、引導元件之間的位置尺寸或引導與導向部分的配合尺寸。 D：夾具與機床的連接部分尺寸——這類尺寸主要指夾具與機床主軸或工作如必須固定連接的平俱。如車床夾具要安裝在車床主軸上，要標注與車床主軸的連接尺寸，銑床夾具要安裝在工作臺上，要標注與工作如T形槽相配的定位鍵尺寸。 E：夾具內(nèi)容的配合尺寸——中心軸與夾具體孔的配合尺寸，鉆套與襯套、襯套與夾具體的配合尺寸，此類尺寸必須標注尺寸、配合性質(zhì)及配合精度，否則夾具精度無法保證。 2. 夾具總圖上應標注的四類技術(shù)條件 夾具中的技術(shù)條件主要指夾具裝配好后，各表面之間的位置精度要求。 A：定位元件之間的相互位置要求——這是指組合定位時多個定位元件之間的相互位置要求或多件裝夾時相同定位元件之間的相互位置要求。如兩端頂尖頂軸兩端中心孔，要求兩頂尖軸線同軸度，兩V形塊對稱線的同軸度。 B：定位元件與連接元件或夾具體底面的相位置要求——夾具的連接元件或夾具體底面是夾具與機床的連接部分，它決定了夾具與機床的相對位置，也就是決定了定位元件相對機床，或刀具的位置，即決定了工件相對機床或刀具的位置。 C：引導元件與連接元件或夾具體底面的位置要求 D：引導元件與定位元件之間的相互位置要求 3.五類尺寸、四類技術(shù)條件的分類 五類尺寸、四類技術(shù)條件根據(jù)是否與工序加工要求相關(guān)而分為兩類，其精度值大小和取法不同。 A：與工件加工要求無直接關(guān)系的 ① 尺寸公差與配合 這類尺寸公差與配合應按照元件在夾具中的功用和裝配要求，根據(jù)公差與配合國家標準或參閱有關(guān)資料來制定。 ② 技術(shù)條件 與工件加工要求無直接關(guān)系的夾具上技術(shù)條件。 B： 與加工要求直接相關(guān)的 這類尺寸和技術(shù)條件與工件上相應尺寸和技術(shù)條件直接對應，直接根據(jù)工件相應尺寸公差和相互位置允差的（1/5～1/2）的值選取。一般工件允差小，取大系數(shù)，工件允差大，則取小系數(shù)。 制定這類夾具尺寸公差時，要注意下列問題。 ① 應經(jīng)工件的平均尺寸作為夾具相應尺寸的基本尺寸，極限偏差按對稱雙向標注。 ② 應以工序尺寸（不一定是工件最終尺寸）作為夾具基本尺寸的設(shè)計依據(jù)。 4.夾具調(diào)刀尺寸的標注 當夾具設(shè)計完成，按要求標注尺寸后，對有些夾具如銑夾具，往往還要標注調(diào)刀尺寸（調(diào)刀尺寸一般是指夾具的調(diào)刀基準到對刀元件工作表面的位置尺寸），即刀具相對基準的尺寸，它與工件加工尺寸直接相關(guān)，也是夾具總圖上關(guān)鍵尺寸要求。 1.3.4 夾具體設(shè)計 夾具總體設(shè)計中最后完成的主要元件是夾具體。夾具體是夾具基礎(chǔ)件、組成夾具的各種元件、機構(gòu)、裝置都要安裝在夾具體上。在加工過程中，它還要承受切削力、夾緊、慣性力及由此而產(chǎn)生的振動和沖擊。所以，夾具體是夾具中一個設(shè)計、制造勞動量大，耗費材料多，加工要求高的零部件。在夾具成本中所占比重較大，制造周期也長，設(shè)計時，應給以足夠的重視。 1.夾具體和毛坯結(jié)構(gòu) 實際生產(chǎn)中所用夾具體常用的有三種結(jié)構(gòu)。 A：鑄造結(jié)構(gòu) 鑄造結(jié)構(gòu)夾具體的優(yōu)點如下： ① 可鑄出復雜的結(jié)構(gòu)形狀。 ② 鑄件抗壓強度大、抗振性好，特別適用于加工時振動大、切削負荷大的場合。 ③ 鑄件易于加工，價格低廉，成本低。但鑄件生產(chǎn)周期長，因存在鑄內(nèi)應力，易引起變形，影響夾具精度的保持性，因此，夾具體必須進行時效處理。 B：焊接結(jié)構(gòu)其優(yōu)點如下： ① 容易制造，周期短。 ② 采用鋼板、型材，如結(jié)構(gòu)合理，布置得當，可減小質(zhì)量。由于上述兩優(yōu)點，特別適用于新產(chǎn)品試制或臨時急用的場合，以縮短生產(chǎn)周期。此外，一些結(jié)構(gòu)簡單的小型夾具，如翻轉(zhuǎn)式鉆模、蓋板式鉆模、可缷式鉆模，采用焊接式結(jié)構(gòu)十分有利，因為這些夾具要頻繁拆缷翻轉(zhuǎn)，力求結(jié)構(gòu)輕巧耐磨。 但焊接結(jié)構(gòu)夾具體在焊接過程中的熱變形和殘余應力對夾具精度會有不得影響，因此，焊完后要進行退火處理；另外，為提高剛性需加加強筋。 C：裝配結(jié)構(gòu) 裝配夾具體是選用夾具專用標準毛坯或標準零件，根據(jù)使用要求組裝而成，可得到精確的外形和空間位置尺寸。標準毛坯和標準零件可組織專業(yè)化生產(chǎn)，這樣不但可以大大縮短夾具體的生產(chǎn)周期，還可降低生產(chǎn)成本。要使裝配夾具體在生產(chǎn)中得到廣泛使用，必須實行夾具零部件的標準化、系列化。 2.對夾具體的基本要求 A：一定的形狀和尺寸 夾具的外形，取決于安裝在夾具上的各種元件、機構(gòu)、裝置的形狀及它們之間的布置位置。設(shè)計時，只要將組成該夾具的所有元件、機構(gòu)和裝置的結(jié)構(gòu)尺寸都設(shè)計好并布置好它們在圖紙上的位置，就可以由此勾畫出夾具體的大致外形輪廓尺寸。因為是單件生產(chǎn)，一般不作復雜計算設(shè)計。通常參照類似的夾具結(jié)構(gòu)，按經(jīng)驗類比法估計確定。 確定夾具體尺寸時，可參考下面數(shù)據(jù)。 ① 鑄造結(jié)構(gòu)的夾具體，壁厚取8～25mm，過厚處挖空。 ② 焊接結(jié)構(gòu)用鋼板取6～10mm，剛度不夠時加筋板。 ③ 夾具體上不加工表面與工件表面之間應有一定間隙，以保證工件與夾具體之間不發(fā)生干涉。間隙大小按以下規(guī)定選?。? a:夾具體、工件都是毛面，間隙取8～15mm. b:夾具體是毛面，工件是光面，間隙取4～10mm. B：足夠的強度和剛度 目的是減小在加工過程中因受切削力、夾緊力等而發(fā)生變形或振動。當剛度不夠時，可增設(shè)加強筋或用框形結(jié)構(gòu)。若用加強筋，其壁厚取0.7～0.9倍壁厚，高度不大于壁厚5倍。 C：良好的結(jié)構(gòu)工藝性 以便于制造、裝配、并減少加工工時。如夾具體上大平面上要局部加工，可鑄出3～5mm凸臺；各加工表面，最好在同一平面內(nèi)或在同一回轉(zhuǎn)表面上，以便于加工；盡量減少加工表面面積。另外，對于切削量大的工件所使用夾具，要注意應能方便排屑，以免影響安裝精度；對于大而重的夾具體，要考慮起吊裝置，如吊環(huán)螺釘或起重螺栓。 第2章 扭桿搖臂分析 2.1 扭桿搖臂材料分析 題目給的零件是扭桿搖臂，扭桿搖臂是汽車轉(zhuǎn)向器中的重要組成元件，扭桿搖臂的材料為40Cr。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后用于制造承受中等負荷及中等速度工作的機械零件，如汽車的轉(zhuǎn)向節(jié)、后半軸以及機床上的齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂尖套等;經(jīng)淬火及中溫回火后用于制造承受高負荷、沖擊及中等速度工作的零件，如齒輪、主軸、油泵轉(zhuǎn)子、滑塊、套環(huán)等;經(jīng)淬火及低溫回火后用于制造承受重負荷、低沖擊及具有耐磨性、截面上實體厚度在25mm以下的零件，如蝸桿、主軸、軸、套環(huán)等;經(jīng)調(diào)質(zhì)并高頻表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而無很大沖擊的零件，如齒輪、套筒、軸、主軸、曲軸、心軸、銷子、連桿、 螺釘、螺帽、進氣閥等。此外，這種鋼又適于制造進行碳氮共滲處理的各種傳動零件，如直徑較大和低溫韌性好的齒輪和軸。 2.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析 零件的結(jié)構(gòu)的工藝性是指所設(shè)計的零件在滿足使用要求的前提下，制造的可行性與經(jīng)濟性。零件結(jié)構(gòu)工藝性審查如下所述： 1、 避免設(shè)置傾斜的加工面，以便減少裝夾次數(shù)。 2、 改為通孔或擴大中間孔可減少裝夾次數(shù)，保證孔的同軸度。 3、 被加工表面設(shè)置在同一平面，可一次走刀加工，縮短調(diào)整時間。 4、 避免內(nèi)表面、內(nèi)凹面的加工，利于提高效率，保證精度。 5、 加工螺紋時應留有退刀槽，或具有螺紋尾扣，以方便退刀。 6、 將支承面改為臺階式，將加工面鑄出凸臺、保留精加工面的必要長度，以減少加工面，提高效率，保證精度。 7、 避免在斜面上鉆孔，避免鉆頭單刃切削，防止刀具損壞和孔中心偏斜。 8、 避免深孔加工，改善排屑和冷卻條件。 9、 刀具應易于加工切削部位，避免采用接長鉆頭等非標準刀具。 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 定位基準的選擇 粗、精基準的選擇，對工件表面精度的影響至關(guān)重要，另外基準選擇合理，也簡化了夾具的設(shè)計和降低對員工技術(shù)的要求，提高生產(chǎn)效率。粗、精基準的選擇，對工藝規(guī)程的制定也相當重要，工藝過程是否合理，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。 1 、粗基準的選擇 選擇粗基準一般應滿足以下條件： ①保留足夠的加工余量 ②精定位基準，加工要符合要求 ③粗基準先面后孔，有不加工面，盡量選擇不加工面作為定位粗基準。 由上所述，再綜合扭桿搖臂零件圖，選扭桿搖臂頂面Φ45mm端面、Φ25mm端面、花鍵毛坯孔Φ30mm和Φ25mm外圓作為粗基準 2、 精基準的選擇 精基準選擇合理與否，直接關(guān)系的產(chǎn)品是否合格，為了降低廢品率，由扭桿搖臂零件圖知，底面Φ49mm端面、Φ25mm端面、Φ31.52mm孔和Φ10.5mm孔，其他加工表面都與它們有千絲萬縷的關(guān)系，故采用底面Φ49mm端面、Φ25mm端面、Φ31.52mm孔和Φ10.5mm孔作為定位精基準，也符合基準重合原則和基準統(tǒng)一原則。 3.2 制定加工工藝路線 3.2.1 各表面加工方法選擇 1、 扭桿搖臂底面Φ49mm端面、Φ25mm端面、Φ24mm端面，采用銑削加工，表面粗糙度Ra12.5，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即滿足其精度要求。 2、 扭桿搖臂頂面Φ45mm端面、Φ25mm端面，采用銑削加工，表面粗糙度Ra12.5，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。 3、扭桿搖臂花鍵；采用插削加工，表面粗糙度Ra3.2、Ra6.3，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-7知，兩步切削即擴——插方可滿足其精度要求。 擴Φ30孔至Φ31.52花鍵底孔、插花鍵。 4、扭桿搖臂2-Φ10.5孔，采用鉆削加工，表面粗糙度分別為Ra12.5，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-7知，一步鉆削即可滿足其精度要求。 5、扭桿搖臂寬5槽、8°斜面和Φ45外圓，采用車削加工，表面粗糙度Ra12.5，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8知，一步車削即可滿足其精度要求。 3.2.2 加工工藝路線方案 工序01：鍛造 工序02：熱處理HRC28-32 工序03：銑底面上Φ49端面、Φ24端面、Φ25端面 工序04：銑頂面Φ45端面、Φ25端面 工序05：擴Φ30孔至Φ31.52 工序06：鉆2-Φ10.5孔、锪平Φ20 工序07：車寬5槽、8°斜面及Φ45外圓 工序08：插花鍵 工序09：鉗工去毛刺 工序10：檢驗至圖紙要求 工序11：非加工表面涂漆TQ6 工序12： 包裝、入庫 3.3 選擇加工設(shè)備及工藝裝備 工序03：銑底面上Φ49端面、Φ24端面、Φ25端面，刀具：端面銑刀；量具：游標卡尺；夾具：專用夾具；機床：立式銑床X52K 工序04：銑頂面Φ45端面、Φ25端面；刀具：端面銑刀；量具：游標卡尺；夾具：專用夾具；機床：立式銑床X52K 工序05：擴Φ30孔至Φ31.52；刀具：擴孔鉆；量具：錐柄圓柱塞規(guī)；夾具：專用夾具；機床：數(shù)控鉆床ZX50C 工序06：鉆2-Φ10.5孔、锪平Φ20；刀具：麻花鉆、锪孔鉆；量具：錐柄圓柱塞規(guī)；夾具：專用夾具；機床：數(shù)控鉆床ZX50C 工序07：車寬5槽、8°斜面及Φ45外圓，刀具：切槽車刀、可轉(zhuǎn)位車刀；量具：游標卡尺；夾具：專用夾具；機床：臥式車床C620-1 工序08：插花鍵；刀具：花鍵插刀；量具：錐柄圓柱塞規(guī)；夾具：專用夾具；機床：插床B5020 3.4 加工工序設(shè)計、工序尺寸計算 該零件的材料是40Cr，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-25模鍛件內(nèi)外表面加工余量，鍛件重為0.58kg，在1600t熱鍛模壓力機上生產(chǎn)，零件無磨削加工工序，鍛件復雜系數(shù)為，長度為168mm，查出該零件余量是：厚度方向為1.5～2.0mm，水平方向為1.5～2.0mm。在這里選取厚度方向為2.0mm，水平方向也為2.0mm，再根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-24鑄件內(nèi)孔直徑的機械加工余量，花鍵毛坯孔取Φ30mm。2-10.5mm孔尺寸不大，故采用實心鍛造。 3.5 選擇切削用量、確定時間定額 工序01：鍛造 工序02：熱處理HRC28-32 工序03：銑底面上Φ49端面、Φ24端面、Φ25端面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀 ，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 按《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-36，立式銑床X52K標準選?。?00 當＝600r/min時 按《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-37，立式銑床X52K標準選取 3）計算工時 =0.5+(d-) =1~3 ——工作臺的水平進給量（mm/min） ——工作臺的垂直進給量（mm/min） ——銑削寬度（垂直于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸）（mm） ——銑削深度（平行于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸）（mm） d——銑刀直徑（mm） =0.5+(d-)=0.5+(60-)≈25.9mm 工序04：銑頂面Φ45端面、Φ25端面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀 ，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 按《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-36，立式銑床X52K標準選取＝600 當＝600r/min時 按《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-37，立式銑床X52K標準選取 3）計算工時 =0.5+(d-) =1~3 ——工作臺的水平進給量（mm/min） ——工作臺的垂直進給量（mm/min） ——銑削寬度（垂直于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸）（mm） ——銑削深度（平行于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸）（mm） d——銑刀直徑（mm） =0.5+(d-)=0.5+(60-)≈20.8mm 工序05：擴Φ30mm孔至Φ31.52mm 利用擴孔鉆將Φ30mm孔擴至Φ31.52mm，根據(jù)有關(guān)手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 ，根據(jù)參考文獻Ⅳ表4.2-13，取 則主軸轉(zhuǎn)速為，根據(jù)參考文獻Ⅳ表4.2-12，取 故實際切削速度為 切削工時：，，，走刀次數(shù)i=1 則機動工時為 工序06：鉆2-Φ10.5孔、锪平Φ20 工步一：鉆2-Φ10.5孔 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，Φ10.5mm時，。由于本零件在加工Φ10.5mm孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)加工中心說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度 所以 根據(jù)數(shù)控鉆床ZX50C說明書，取 故實際切削速度為 則機動工時為 工步二：锪平Φ20 1.選擇鉆頭 選擇高速鋼锪刀，其直徑d=20mm 2．選擇切削用量 （1）選擇進給量 按加工要求決定進給量：根據(jù)《切削用量手冊》表2.7，有。 （2）計算切削速度 根據(jù)《切削用量手冊》表2.15，熱處理HRC28-32，, 切削速度的修正系數(shù)為：，，，， 故 根據(jù)ZX50C型數(shù)控鉆床技術(shù)資料（見《簡明手冊》表4.2-12）可選擇n=600r/mm， 。 3．計算基本工時 工序07：車寬5槽、8°斜面及Φ45外圓 1、 切削用量 本工序為車寬5槽、8°斜面及Φ45外圓。已知加工材料為40Cr，鍛件，有外皮；機床為C620-1型臥式車床，工件裝卡在專用夾具中。 所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》第一部分表1.1，由于C620-1型臥式車床的中心高度為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表1.3，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧半徑。 1） 確定切削深度 由于單邊余量為2.0mm，可在一次走刀內(nèi)切完。 2） 確定進給量 根據(jù)表1.4，在粗車40Cr、刀桿尺寸為16mm×25mm、≤3mm、工件直徑為0～100mm時，=0.1～0.6mm/r 按C620-1型臥式車床的進給量（表4.2-9），選擇=0.25mm/r 確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗。 根據(jù)表1.30，C620-1機床進給機構(gòu)允許的進給力=3530N。 根據(jù)表1.21，當≤2mm,≤0.35mm/r，，=65m/min(預計)時，進給力=760N。 的修正系數(shù)為=0.1，=1.17（表1.29-2），故實際進給力為 =760×1.17N=889.2N 由于切削時的進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選的=0.25mm/r可用。 3） 選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度T=30min。 4） 確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出。現(xiàn)采用查表法確定切削速度。 根據(jù)表1.10，當用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鑄件，≤3mm，≤0.25mm/r，切削速度=125m/min。 切削速度的修正系數(shù)為=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0 (均見表1.28），故=1250.80.650.811.15m/min=60.6m/min =429r/min 按C620-1機床的轉(zhuǎn)速(表4.2-8），選擇=475r/min 則實際切削速度=58m/min 5） 校驗機床功率 由表1.24，≤3mm，≤0.25mm/r，≥46m/min時，=1.7KW。 切削功率的修正系數(shù)=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故實際切削時的功率為=0.72KW 根據(jù)表1.30，當=475r/min時，機床主軸允許功率=5.9KW。<，故所選的切削用量可在C620-1機床上進行。 最后決定的切削用量為=2.0mm，=0.25mm/r，=475r/min，=58m/min 2、 確定車寬5槽、8°斜面及Φ45外圓的基本時間 ， 式中 =17mm，=2.0mm，=4mm，=0mm，=0.65mm/r，=475r/min,=1 則 工序08：插花鍵 1. 選擇刀具 刀具選取花鍵插刀 ，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）計算工時 根據(jù)Y5020A型插齒機說明書，其功率為為0.6kw，中等系統(tǒng)剛度。 則機動工時為 L=B++ 本內(nèi)齒為直齒，故+=5～6 B為齒輪寬度mm h為全齒高mm 為插齒刀每雙行程的徑向進給量（mmm/雙行程） 為每雙行程的圓周進給量（mm/雙行程） 為插齒刀的每分鐘雙行程數(shù) d為工件分度圓直徑mm L=B++=35mm+5mm=40mm =17.4m/min ≈7.795min 工序09：鉗工去毛刺 工序10：檢驗至圖紙要求 工序11：非加工表面涂漆TQ6 工序12： 包裝、入庫 第4章 鉆床夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。 由指導老師的分配，決定設(shè)計工序06：鉆2-Φ10.5孔、锪平Φ20的夾具設(shè)計。 4.1 專用夾具的提出 本夾具主要用于鉆2-Φ10.5孔、锪平Φ20，與其他面沒有位置度要求，設(shè)計夾具時不用考慮位置度關(guān)系。 4.2 夾具總體方案設(shè)計 在廣泛收集和研究有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，著手擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案，主要包括以下內(nèi)容： 1、根據(jù)工藝的定位原理，確定工件的定位方式，選擇定位元件。 2、確定工件的夾緊方案和設(shè)計夾緊機構(gòu)。 3、確定夾具的其他組成部分，如分度裝置、對刀塊或引導元件、微調(diào)機構(gòu)等。 4、協(xié)調(diào)各元件、裝置的布局，確定夾具體的總體結(jié)構(gòu)和尺寸。 在確定方案的過程中，會有各種方案供選擇，但應從保證精度和降低成本的角度出發(fā)，選擇一個與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應的最佳方案。 4.3 定位機構(gòu) 在夾具設(shè)計中，定位方案不合理，工件的加工精度就無法保證。工作定位方案的確定是夾具設(shè)計中首先要解決的問題。 根據(jù)工序圖給出的定位元件方案，按有關(guān)標準正確選擇定位元件或定位的組合。在機床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選用標準定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機床夾具的維修和維護。 設(shè)計夾具是原則上應選該工藝基準為定位基準。無論是工藝基準還是定為基準，均應符合六點定位原理。 由于扭桿搖臂的加工是鉆2-Φ10.5孔、锪平Φ20，并以底面Φ49端面、Φ25端面、Φ31.52孔和Φ25外圓來定位，軸Φ50端面、襯套端面與扭桿搖臂底面相配合限制三個自由度（即X軸轉(zhuǎn)動、Y軸轉(zhuǎn)動、Z軸移動），固定式定位銷A型與Φ31.52孔相配合限制兩個自由度（即X軸移動、Y軸移動），可調(diào)式V型塊與Φ25外圓相配合限制一個自由度（即Z軸轉(zhuǎn)動），這樣扭桿搖臂六個自由度被完全限制，屬于完全定位。 4.4 定位誤差分析 4.4.1 定位誤差 工件的加工誤差，是指工件加工后在尺寸，形狀和位置三個方面偏離理想工件的大小，它是由三部分因素產(chǎn)生的： 1）工件在夾具中的定位、夾緊誤差。 2）夾具帶著工件安裝在機床上，夾具相對機床主軸（或刀具）或運動導軌的位置誤差，也稱對定誤差。 3）加工過程中誤差，如機床幾何精度，工藝系統(tǒng)的受力、受熱變形、切削振動等原因引起的誤差。 其中定位誤差是指工序基準在加工方向上的最大位置變動量所引起的加工誤差。 4.4.2 產(chǎn)生定位誤差的原因 1.基準不重合來帶的定位誤差： 夾具定位基準與工序基準不重合，兩基準之間的位置誤差會反映到被加工表面的位置上去，所產(chǎn)生定位誤差稱之為基準轉(zhuǎn)換誤差。 2.間隙引起的定位誤差 在使用心軸、銷、定位套定位時，定位面與定位元件間的間隙可使工件定心不準產(chǎn)生定位誤差。 3.與夾具有關(guān)的因素產(chǎn)生的定位誤差 1）定位基準面與定位元件表面的形狀誤差。 2）導向元件、對刀元件與定位元件間的位置誤差，以及其形狀誤差導致產(chǎn)生的導向誤差和對刀誤差。 3）夾具在機床上的安裝誤差，即對定誤差導致工件相對刀具主軸或運動方向產(chǎn)生的位置誤差。 4）夾緊力使工件與定位元件間的位置誤差，以及定位元件、對刀元件、導向元件、定向元件等元件的磨損。 4.4.3 定位誤差的計算 1、 基準位移誤差 由于定位副的制造誤差或定位副配合同間所導致的定位基準在加工尺寸方向上最大位置變動量，稱為基準位移誤差，用表示。 工件以Φ31.52孔在軸上定位鉆2-Φ10.5孔、锪平Φ20，如果工件內(nèi)孔直徑與軸外圓直徑做成完全一致，做無間隙配合，即孔的中心線與軸的中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實際上，軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差，于是工件套在軸上必然會有間隙，孔的中心線與軸的中心線位置不重合，導致這批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基準變動誤差，其變動量即為最大配合間隙。按下式計算 式中 ——基準位移誤差，mm ——孔的最大直徑，mm ——軸的最小直徑，mm =0.0545mm 2、 基準不重合誤差 加工尺寸h的基準是外圓柱面的母線上，但定位基準是工件圓柱孔中心線。這種由于工序基準與定位基準不重合導致的工序基準在加工尺寸方向上的最大位置變動量，稱為基準不重合誤差，用表示?；鶞什恢睾险`差為= 式中 ——基準不重合誤差，mm ——工件的最大外圓面積直徑公差，mm = 4.5 夾緊機構(gòu) 1.夾緊的目的：使工件在加工過程中保持已獲得的定位不被破壞，同時保證加工精度。 2 .夾緊力的方向的確定： 1）夾緊力的方向應有利于工件的準確定位，而不能破壞定位，一般要求主夾緊力應垂直于第一定位基準面。 2）夾緊力的方向應與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形。 3）夾緊力的方向盡可能與切削力、重力方向一致，有利于減小夾緊力。 3 .夾緊力的作用點的選擇： 1）夾緊力的作用點應與支承點“點對點”對應，或在支承點確定的區(qū)域內(nèi)，以避免破壞定位或造成較大的夾緊變形。 2）夾緊力的作用點應選擇在工件剛度高的部位。 3）夾緊力的作用點和支承點盡可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的剛度和抗振性。 4）夾緊力的反作用力不應使夾具產(chǎn)生影響加工精度的變形。 4. 選擇夾緊機構(gòu)： 設(shè)計夾緊機構(gòu)一般應遵循以下主要原則： 1)夾緊必須保證定位準確可靠，而不能破壞定位。 2)工件和夾具的變形必須在允許的范圍內(nèi)。 3)夾緊機構(gòu)必須可靠。夾緊機構(gòu)各元件要有足夠的強度和剛度，手動夾緊機構(gòu) 4)必須保證自鎖，機動夾緊應有聯(lián)鎖保護裝置，夾緊行程必須足夠。 5)夾緊機構(gòu)操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習慣。 6)夾緊機構(gòu)的復雜程度、自動化程度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應。 選用螺栓螺母夾緊機構(gòu)來對被加工工件進行夾緊。 螺栓螺母夾緊機構(gòu)的特點：①結(jié)構(gòu)簡單，制造方便加緊可靠施力范圍大；②自鎖性能好操；③擴力比80以上，行程S不受限制；④加緊工作慢，效力低。 5、夾緊力的計算： 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=10mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 4.6 機床夾具的總體形式 機床夾具的總體形式一般應根據(jù)工件的形狀、大小、加工內(nèi)容及選用機床等因素來確定。 夾具的組成歸納為： 1）定位元件及定位裝置 用于確定工件正確位置的元件或裝置。 2）夾緊元件及夾緊裝置 用于固定元件已獲得的正確位置的元件或裝置。 3）導向及對刀元件 用于確定工件與刀具相互位置的元件。 4） 動力裝置在成批生產(chǎn)中，為了減輕工人勞動強度，提高生產(chǎn)率，常采用氣動、液動等動力裝置。 5） 夾具體用于將各種元件裝置連接在一體，并通過它將整個夾具安裝在機床上。 6）其他元件及裝置 根據(jù)加工需要來設(shè)置的元件或裝置。 夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具上的各種裝置和無件通過夾具體連接成一個整體。故夾具體的形狀與尺寸取決于夾具上各種裝置的布置及夾具與機床的連接。 對夾具體的要求： 1、有足夠的強度與剛度，在加工過程中，夾具體在切削力、夾緊力的作用下，應不會產(chǎn)生不允許的變形和振動。 2、尺寸穩(wěn)定，為保證夾具加工后尺寸穩(wěn)定，對鑄造夾具體要進行時效處理；對焊接夾具體要進行退火處理，以削除內(nèi)應力。 3、對構(gòu)工藝性好，在保證強度和剛度的前提下，夾具體應力求結(jié)構(gòu)簡單，便于制造、裝配和檢驗；體積小、重量輕以便于操作。對于移動或翻轉(zhuǎn)夾具，其重量一般不宜超過10kg， 致 謝 這次畢業(yè)設(shè)計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。 這次畢業(yè)設(shè)計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參考文獻 1 陳鴻均 主編 實用機械加工工藝手冊 北京：機械工業(yè)出版社 2004.8 2 馮道 主編 機械零件切削加工工藝與技術(shù)標準實用手冊 北京：機械工業(yè)出版社 2003.9 3 李益民 主編 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 北京：機械工業(yè)出版社 2012.7 4 李洪 主編 機械加工工藝及夾具手冊 北京：北京出版社 1990.12 5 樂兌謙 主編 切削用量 北京：高等教育出版社 2000.7 6 徐鴻本 主編 機床夾具手冊 重慶：重慶大學出版社 2003.10 7 儲凱 許斌等主編 機械工程材料 重慶：重慶大學出版社 1997，12 8 廖念釗 主編 互換性與技術(shù)測量 北京：中國計量出版社 2000，1 9 樂兌謙 主編 金屬切削刀具 北京：機械工業(yè)出版社 1992，12 10 李慶壽 主編 機床夾具設(shè)計 北京：機械工業(yè)出版社 1983，4 11 陶濟賢 主編 機床夾具設(shè)計 北京：機械工業(yè)出版社 1986，4 12 周永強等 主編 高等學校畢業(yè)設(shè)計指導 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