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偏心支座機械加工工藝規(guī)程和鏜φ25H7孔夾具設(shè)計
摘要
夾具是零件加工的夾緊裝置，是加工零件的一種必不可少的裝置。夾具利用率高，經(jīng)濟(jì)性好，對功能組件的使用和數(shù)量少。隨著零件的尺寸變化，越來越多的夾具被淘汰了，因此，設(shè)計一套專用夾具是十分有必要的。在設(shè)計專用夾具時要考慮工件的定位方案，工件的夾緊方案和設(shè)計夾緊機構(gòu)，夾具的其他組成部分，夾具的結(jié)構(gòu)形式等。
本次設(shè)計的題目是偏心支座機械加工工藝規(guī)程和鏜φ25H7孔夾具設(shè)計，根據(jù)老師給的圖紙要求進(jìn)行工藝設(shè)計和夾具設(shè)計，在掌握零件作用的基礎(chǔ)上，對零件的工藝進(jìn)行分析。針對設(shè)計給定的題目，設(shè)計里面主要對機床夾具進(jìn)行設(shè)計。本夾具體是以保證加工精度，生產(chǎn)效率和便于工人操作為宗旨展開的設(shè)計。
設(shè)計之初我查閱相關(guān)數(shù)據(jù)及國內(nèi)外關(guān)于機床夾具的文獻(xiàn)，在看懂零件圖的同時對零件的結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行分析，明確粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇，確定零件的加工余量與毛坯的尺寸、從而確定零件的加工工藝過程、計算各工序的切削用量及工時。最終完成了本次設(shè)計所需的夾具。
關(guān)鍵詞：偏心支座；工藝規(guī)程； 夾具設(shè)計
Abstract
Fixture is the clamping device for machining parts, and it is an indispensable device for machining parts. The fixture has the advantages of high utilization rate, good economy and less use and quantity of functional components. With the change of the size of parts, more and more fixtures are eliminated. Therefore, it is necessary to design a set of special fixture. In the design of special fixture, we should consider the positioning scheme of workpiece, the clamping scheme of workpiece and the design of clamping mechanism, the other parts of the fixture, the structure of the fixture, etc..
The design of this topic is eccentric support machining process specification and boring hole 25H7 hole fixture design, according to the drawings given by the teacher requirements of process design and fixture design, on the basis of mastering the role of parts, the process of parts analysis. For the given design topics, the design of the main machine tool fixture design. This clip is designed to ensure the machining accuracy, production efficiency and easy operation for the purpose of the workers.
At the beginning of design I refer to the relevant data and literature at home and abroad on the fixture, structure and process of parts in the read parts map at the same time analysis, clear coarse and fine reference base selection, determine the machining allowance and the size of the blank, so as to determine the parts processing process, calculation of the process of cutting dosage and time. Finally, the fixture needed for the design is completed.
Key words: eccentric support; process specification; fixture design
目 錄
1.支承座零件分析 7
1.1支承座零件的作用 7
1.2支承座工藝要求 7
2.支承座加工工藝路線 8
2.1零件毛坯的選擇 8
2.2確定各表面的加工工藝方案 8
2.3 確定定位基準(zhǔn) 8
2.4 加工路線的擬定 8
3.機床、刀具、量具選擇 10
3.1毛坯余量及各加工工序余量、尺寸的相關(guān)計算 10
3.2切削用量的確定及工時定額 10
4.相關(guān)工序的夾具設(shè)計 18
4.1定位夾緊方案 18
4.2夾具體與鉆模板 18
4.3切削力與夾緊力的分析與計算 18
4.4誤差分析與計算 19
4.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明 19
結(jié)論 20
致謝 21
參考文獻(xiàn) 22
1.零件的分析
圖1 - 偏心支座
1.1 偏心支座零件的作用
偏心支座主要用于連接軸類零件，材料選用HT200，屬于鑄鐵，含碳量大于2.11%的鐵碳合金，力學(xué)性能比鋼差，但具有優(yōu)良的鑄造性、減震性、耐磨性等特點，加之價格低廉，生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單，其優(yōu)勢是鑄造性能優(yōu)異，最適合作為大型殼體類零件。
1.2 偏心支座的工藝要求
由于該零件結(jié)構(gòu)簡單，表面粗糙度要求不高，故在機械加工時，采用普通銑床加工即可完成零件表面的加工，采用普通鉆床完成工件10080端面上孔的加工，通過設(shè)計專用夾具來完成Ф25H7孔的加工。鑄件運用人工時效處理，鑄件表面不得有氣孔、砂眼、縮孔等缺陷。
2 偏心支座加工工藝路線
2.1 零件毛坯的選擇
零件材料為HT200，零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為11級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。
2.2確定各表面的加工工藝方案
1、 10080端面，采用立式銑床X52K，刀具選用端面銑刀，量具選擇游標(biāo)卡尺。
2、 3-Ф9孔，采用搖臂鉆床Z3025，刀具選擇麻花鉆，量具選擇錐柄圓柱塞規(guī)。
3、 3-Ф14沉孔，采用搖臂鉆床Z3025，刀具選擇锪孔鉆，量具選擇錐柄圓柱塞規(guī)。
4、 Ф40左端面，采用立式銑床X52K，刀具選擇立銑刀，量具選擇游標(biāo)卡尺。
5、 Ф40右端面，采用立式銑床X52K，刀具選擇立銑刀，量具選擇游標(biāo)卡尺。
6、 Ф25H7，采用臥式銑鏜床T616，刀具選擇鏜刀，量具選擇錐柄圓柱塞規(guī)。
2.3確定定位基準(zhǔn)
1、 粗基準(zhǔn)的的選擇 根據(jù)粗基準(zhǔn)的選擇原則，要亦非加工表面為粗基準(zhǔn)，且粗基準(zhǔn)只能使用一次，對本工件來說選擇Ф40端面、Ф25H7毛坯孔作為粗基準(zhǔn)是非常合理的。
2 、精基準(zhǔn)的選擇 主要考慮的是基準(zhǔn)的重合問題。當(dāng)設(shè)計與工序的基準(zhǔn)不重合時，因該進(jìn)行尺寸換算。以Ф9孔及10080端面作為精基準(zhǔn)。
2.4加工路線的擬定
制訂工藝路線的出發(fā)點，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)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用普通型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。
鑄造
人工時效處理
涂底漆
工序01：銑10080底面
工序02：鉆3-Ф9孔
工序03：锪Ф14沉孔
工序04：銑Ф40左端面
工序05：銑Ф40右端面
工序06：粗鏜——半精鏜——精鏜Ф25H7孔
去毛刺
涂漆
檢驗至圖紙要求并入庫
3機床、刀具、量具選擇
3.1 毛坯余量及各加工工序余量的計算
1、10080底面的加工余量
10080底面，表面粗糙度為Ra6.3，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-4得，單邊總余量Z=4.0，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8得，一步銑削即可滿足其精度要求。
2、Ф9孔的加工余量
因孔的尺寸不大，采用實心鑄造，表面粗糙度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。
3、Ф14孔的加工余量
因孔的尺寸不大，采用實心鑄造，表面粗糙度Ra12.5，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-7知，一步锪削即可滿足其精度要求。
4、Ф40左端面的加工余量
Ф40左端面，表面粗糙度為Ra6.3，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-4得，單邊總余量Z=4.0，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8得，一步銑削即可滿足其精度要求。
5、Ф40右端面的加工余量
Ф40右端面，表面粗糙度為Ra6.3，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-4得，單邊總余量Z=4.0，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8得，一步銑削即可滿足其精度要求。
6、 Φ25H7孔的加工余量
因孔的尺寸不大方，故采用鑄造，表面粗糙度Ra3.2，精度等級7H，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-7，需要鉆——粗鏜——精鏜方可滿足其精度要求。
鉆 單邊余量2Z=23mm
粗鏜 單邊余量2Z=24.8mm
精鏜 單邊余量2Z=0.2mm
7、 不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。
3.2 切削用量的確定及工時定額
鑄造
人工時效處理
涂底漆
工序01：銑10080底面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機床標(biāo)準(zhǔn)選取＝300
查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-37，得
3）計算工時
主偏角時
=0.04mm+0.36mm+1.5mm
=1.9mm
銑削輪廓的實際長度（mm),=100mm
工序02：鉆3-Ф9孔
確定進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-7，當(dāng)鋼的，時，。由于本零件在加工Φ9孔時屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘以系數(shù)0.75，則
根據(jù)Z3025機床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度
所以
根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，
則機動工時為
工序03：锪3-Ф14沉孔
1、加工條件
加工材料: HT200，硬度200~220HBS，鑄件。
工藝要求：孔徑d=14mm。沉孔，精度H12~H13,用乳化液冷卻。
機床：選用Z3025鉆床和專用夾具。
2、選擇鉆頭
選擇高速鋼锪刀，其直徑d=14mm
3．選擇切削用量
（1）選擇進(jìn)給量
按加工要求決定進(jìn)給量：根據(jù)《切削用量手冊》表2.7，當(dāng)鑄鐵硬度>200H
有。
（2）計算切削速度
根據(jù)《切削用量手冊》表2.15，當(dāng)鑄鐵硬度=200～220HBS時， f=0.35mm/r,
切削速度的修正系數(shù)為：，，，，
故
根據(jù)Z3025型鉆床技術(shù)資料（見《簡明手冊》表4.2-12）可選擇n=375r/mm， 。
4．計算基本工時
根據(jù)公式
式中，，l=11mm，入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出，計算得，
L=（11+2.5）mm=13.5mm
故有： t==0.309min
工序04：銑Ф40左端面
1. 選擇刀具
刀具選取立銑刀，刀片采用YG8,
，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機床標(biāo)準(zhǔn)選取＝300
查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-37，得
3）計算工時
主偏角時
=5.66mm+2mm
=7.66mm
銑削輪廓的實際長度（mm),=40mm
工序05：銑Ф40右端面
1. 選擇刀具
刀具選取立銑刀，刀片采用YG8,
，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機床標(biāo)準(zhǔn)選?。?00
查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-37，得
3）計算工時
主偏角時
=5.66mm+2mm
=7.66mm
銑削輪廓的實際長度（mm),=40mm
工序06：鉆——粗鏜——精鏜Ф25H7孔
工步一：鉆孔至Ф23
確定進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-7，當(dāng)鋼的，時，。由于本零件在加工Φ23孔時屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘以系數(shù)0.75，則
根據(jù)Z3025機床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度
所以
根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，
則機動工時為
工步二：粗鏜Ф23孔至Ф24.8
1．加工條件
加工要求：粗鏜Ф23孔至Ф24.8，單側(cè)加工余量Z=0.9mm。
機床：T616臥式銑鏜床和專用夾具。
刀具：硬質(zhì)合金單刃鏜刀。
2、選擇切削用量
（1）選擇切削深度
由于單側(cè)加工余量Z=0.9mm，故可在一次鏜去全部余量，則=0.9mm
(2)選擇進(jìn)給量
根據(jù)【6】《實用機械加工工藝手冊》（以下簡稱《工藝手冊》）表11-313，查得粗鏜時，硬質(zhì)合金刀頭，加工材料鑄鐵：
=40-80m/min f=0.3-1.0mm/r
選擇=40m/min
則
根據(jù)《簡明手冊》表4.2-20～4.2-61，選擇f=0.58mm/r，。
（3）計算基本工時
根據(jù)公式，式中，當(dāng)加工一個孔時l=80，，
L=（80+0.9+2）mm=82.9mm
故有=min=0.260min
工步三：精鏜Ф24.8孔至Ф25H7
1．加工條件
加工要求：粗鏜Ф24.8孔至Ф25，單側(cè)加工余量Z=0.1mm。
機床：T616臥式銑鏜床和專用夾具。
刀具：硬質(zhì)合金單刃鏜刀。
2、選擇切削用量
（1）選擇切削深度
由于單側(cè)加工余量Z=0.1mm，故可在一次鏜去全部余量，則=0.1mm
(2)選擇進(jìn)給量
根據(jù)【6】《實用機械加工工藝手冊》（以下簡稱《工藝手冊》）表11-313，查得粗鏜時，硬質(zhì)合金刀頭，加工材料鑄鐵：
=40-80m/min f=0.3-1.0mm/r
選擇=40m/min
則
根據(jù)《簡明手冊》表4.2-20～4.2-61，選擇f=0.58mm/r，。
（3）計算基本工時
根據(jù)公式，式中，當(dāng)加工一個孔時l=80，，
L=（80+0.1+2）mm=82.1mm
故有=min=0.258min
去毛刺
涂漆
檢驗至圖紙要求并入庫
4 相關(guān)工序的夾具設(shè)計
4.1 定位夾緊方案
本套夾具的定位基準(zhǔn)為Ф9孔及其10080端面，其中0080端面為第一定位基準(zhǔn)，與兩支承板相配合限制三個自由度，即X軸轉(zhuǎn)動、Y軸轉(zhuǎn)動和Z軸移動；Ф9孔為第二定位基準(zhǔn)，與A型固定式定位銷配合限制兩個自由度，即X軸移動、Y軸移動；另Ф9孔為第三定位基準(zhǔn)，與B型固定式定位銷相配合，限制一個自由度，即Z軸轉(zhuǎn)動，屬于完全定位；工件的夾緊則是由螺紋、移動壓板、和螺母等組成的夾緊機構(gòu)來實現(xiàn)。
4.2 夾具體
夾具體的基本要求：
1、 一定的形狀和尺寸（夾具的外形，取決于安裝在夾具體上的各種元件、機構(gòu)、裝置的形狀及它們之間的布置位置。）
2、 足夠的強度和剛度（目的是減小在加工過程中受到切削力、夾緊力等而發(fā)生變形或振動。當(dāng)剛度不夠時，可增設(shè)加強筋或用框形結(jié)構(gòu)。
3、 良好的結(jié)構(gòu)工藝性
4.3 切削力與夾緊力的分析與計算
1、鏜削力
由于本道工序主要完成工藝孔的鏜孔加工，鏜削力。由《切削手冊》得：
查《簡明機床夾具設(shè)計手冊》表3-3，，1.08，
，
2、 夾緊力
（2）夾緊力的計算
夾緊力計算公式：
單個螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算
——單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力，N
Q——原始作用力,N，見表3-16，Q=3924N
L——作用力臂，mm，L=57mm
——螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑，mm，其值視螺桿端部的結(jié)構(gòu)形式而定，見表3-13，=0
——螺桿端與工件間的摩擦角，（°）=0
——螺紋中徑之半徑，mm，=5mm
a——螺紋升角，（°），見表3-14,a=3°01′
——螺桿副的當(dāng)量摩擦角，（°）
其中為螺旋副的摩擦角，（°），為螺紋牙型半角，（°）見表3-15，=9°50′
=163682N
經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，
使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。
4.4 誤差分析與計算
1、移動時基準(zhǔn)位移誤差
（式4-1）
式中： ———— 定位銷孔的最大偏差
———— 定位銷孔的最小偏差
————定位銷孔與定位銷最小配合間隙
代入（式4-1）得： =0.021+0+0.02
=0.041（mm)
2、 轉(zhuǎn)角誤差
（式4-2）
式中： ———— A型定位銷的最大偏差
———— A型定位銷的最小偏差
———— A型定位銷與工件側(cè)邊最小配合間隙
———— A型定位銷的最大偏差
———— A型定位銷的最小偏差
———— A型定位銷定位孔與工件側(cè)邊最小配合間隙
其中：
則代入（式4-2）得：
則：≈0.0217°
4.5 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
本工件采用心軸定位，通過心軸和工件的過盈配合來固定工件，這樣操作更加簡單，迅速，特別適合大批量生產(chǎn)，總體來說這套夾具是非常不錯的。能滿足批量生產(chǎn)要求，裝配圖如4.5-1所示：
總 結(jié)
設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進(jìn)行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(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)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設(shè)計打下了好的基礎(chǔ)。
設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們踏入社會的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)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(fù)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(dǎo)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。
這次設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，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(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻(xiàn)
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2， 趙志修 主編 機械制造工藝學(xué) 北京： 機械工業(yè)出版社 1984，2
3， 孫麗媛 主編 機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo) 北京：冶金工業(yè)出版社 2002，12
4， 李洪 主編 機械加工工藝手冊 北京： 北京出版社 1990，12
5， 鄧文英 主編 金屬工藝學(xué) 北京： 高等教育出版社 2000
6， 黃茂林 主編 機械原理 重慶： 重慶大學(xué)出版社 2002，7
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16, 周永強等 主編 高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo) 北京： 中國建材工業(yè)出版社 2002,12
17，李益民等 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 1992，12
18，徐鴻本等 主編 切削手冊 北京： 機械工業(yè)出版社 2003，11