CA6140車床撥叉加工工藝及工裝設計（鉆φ25H7孔的夾具）

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畢 業(yè) 設 計 題 目 CA6140車床撥叉加工工藝及工裝設計（鉆φ25H7孔的夾具） 所屬系部 所屬專業(yè) 所屬班級 學 號 學生姓名 指導教師 起訖日期 摘 要 本設計是基于撥叉零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。撥叉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度?；鶞蔬x擇以撥叉的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準，以頂面與兩個工藝孔作為精基準。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，再以頂平面與支承孔系定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。支承孔系的加工采用的是坐標法鏜孔。整個加工過程均選用組合機床。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用氣動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖，因此生產效率較高，適用于大批量、流水線上加工，能夠滿足設計要求。 關鍵詞：撥叉類零件；工藝；夾具； 31 Abstract This design is the special fixture for machining process of forked plectrum parts and process design based on. The main processing surface fork parts of the plane and a series of hole. In general, ensure the machining accuracy of plane than to ensure machining accuracy hole easily. Therefore, the design follows the surface after the first hole of the principle. And the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure the accuracy of the hole. The supporting hole of the input shaft and the output shaft of the benchmark by a shifting fork as a rough benchmark, the top two holes as a precision technology base. Main processing process arrangement is to support hole positioning processing the top plane, and then the top plane and the series of supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual processes are used in the top plane positioning technology and other processing Kong and plane. The supporting hole processing system using the method of coordinate boring. The whole process selection of combined machine tool. The special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, agencies can not self-locking, therefore the production efficiency is higher, suitable for high-volume, line processing, can meet the design requirements. Key Words: fork parts; technology; fixture; 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 IV 第1章 緒論 1 1.1 機械加工工藝概述 1 1.2機械加工工藝流程 1 1.3夾具概述 2 1.4機床夾具的功能 3 1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 3 1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀 3 1.5.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 4 第2章 零件的工藝性分析 5 2.1零件的作用 5 2.2零件的工藝分析 6 第3章 工藝規(guī)程設計 7 3.1確定毛坯的制造形成 7 3.2基準的選擇 8 3.3制定工藝路線 8 3.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 3.5確定切削用量及基本工時 11 第4章 鉆孔夾具設計 22 4.1設計要求 22 4.2夾具設計 25 4.2.1 定位基準的選擇 25 4.2.2 切削力及夾緊力的計算 25 4.3定位誤差的分析 29 4.4 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 30 4.5 確定夾具體結構和總體結構 31 4.6夾具設計及操作的簡要說明 32 結 論 33 參 考 文 獻 34 致 謝 35 第1章 緒論 1.1 機械加工工藝概述 機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據(jù)。 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。 機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。 技術人員根據(jù)產品數(shù)量、設備條件和工人素質等情況，確定采用的工藝過程，并將有關內容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣。 總的來說，工藝流程是綱領，加工工藝是每個步驟的詳細參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。 1.2機械加工工藝流程 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經審批后用來指導生產。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。 制訂工藝規(guī)程的步驟 1) 計算年生產綱領，確定生產類型。 2) 分析零件圖及產品裝配圖，對零件進行工藝分析。 3) 選擇毛坯。 4) 擬訂工藝路線。 5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。 6) 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和輔助工具。 7) 確定切削用量及工時定額。 8) 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。 9) 填寫工藝文件。 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內容進行調整，以提高經濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。 1.3夾具概述 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。 在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產率和產品的制造成本等，幫機床夾具設計在企業(yè)的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位。機床夾具設計是一項重要的技術工作。 “工欲善其事，必先利其器?！? 工具是人類文明進步的標志。自20世紀末期以來，現(xiàn)代制造技術與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質量、生產率和產品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 1.4機床夾具的功能 在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。 1．機床夾具的主要功能 機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。 （1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。 （2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 2．機床夾具的特殊功能 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。 （1）對刀 調整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。 （2）導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導其進行鉆削。導向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導向功能。 1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 隨著科學技術的巨大進步及社會生產力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀 國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工作品種已占工件種類總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為15%左右。特別是近年來，數(shù)控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本。 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。 3）適用于精密加工的高精度機床夾具。 4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具。 5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產率。 6）提高機床夾具的標準化程度。 1.5.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化四個方面。 精密化 隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達0.2～0.5μm。 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗）轉速為2600r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。 柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、拼裝、組合等方式，以適應可變因素的能力。可變因素主要有：工序特征、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機床夾具等。在較長時間內，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。 標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。在制訂典型夾具結構的基礎上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結構。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標準化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。 第2章 零件的工藝性分析 2.1零件的作用 題目給定的零件是CA6140撥叉（見附圖1）它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求進行工作。獲得所需要的速度和扭矩寬度為30mm的面寸精度要求很高，因為在撥叉撥動滑移齒輪時如果槽的尺寸精度不夠或間隙很大時，滑移齒輪得不到高的位置精度，所以寬度為30mm的面槽和滑移齒輪的配合精度要求很高。 2.2零件的工藝分析 分析零件圖可知，該撥叉形狀、結構比較簡單，通過鑄造毛坯可得到基本形狀，減少了工序加工，又節(jié)約了材料。除了撥叉上表面外，其余加工表面精度低，不需要高度機床加工，可通過銑削、鉆床等車床的粗加工就可以達到要求；而主要工作表面----撥叉上表面加工精度雖然較高，但也可以在正常的生產條件下，采用經濟的方法保質保量的加工出來。由此可見，該零件工藝性較好。 CA6140撥叉共有三組加工表面 （1） 零件兩端面，可以后端面加工精度高，可以先以后端面為粗基準加工右端面，再以前端面為精基準加工左端面； (2） 以花鍵中心線為基準的加工面：這一組面包括?25H7的六齒方花鍵孔、?22H12的花鍵底孔、兩端的2X150倒角和距花鍵中心線為22mm的上頂面； （3) 以工件右端面為基準的18H11mm的槽、上頂面的2-M8通孔和?5錐孔。 經上述分析可知， 對于后兩組加工表面，可先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面。 第3章 工藝規(guī)程設計 3.1確定毛坯的制造形成 （1）選擇毛坯 零件材料為HT200，灰鑄鐵生產工藝簡單，鑄造性能良好，考慮到零件加工表面少，精度要求不高，有強肋，且工作條件不差，既沒有變載荷，又屬間歇性工作，故選用金屬型鑄件，以滿足不加工表面的粗糙度要求及生產要求。 零件的形狀簡單，因此毛坯形狀需要與零件形狀盡量接近，又因內花鍵較小，因此不可直接鑄出。 （2)確定毛坯尺寸公差和機械加工余量 1.公差等級 由撥叉的功能和技術要求，確定該零件的公差等級為IT10 2.零件表面粗糙度 由零件圖可知，該撥叉各加工表面粗糙度Ra均大于等于1.6um 3.機械加工余量 由鑄件鑄造類型為金屬鑄造，因此加工余量等級選用F 機械加工余量為3 3.2基準的選擇 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基準的選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高，否則，加工工藝過程中將會出現(xiàn)很多問題，使生產無法進行。 （1）粗基準的選擇 因為要保證花間道中心線垂直于右端面，所以Φ40的外圓表面為粗基準。 （2）精基準的選擇 為保證定位基準和工序基準重合，加工2—M8、Φ5錐孔、18H11槽以零件的左端面和花鍵的中心線為精基準，銑上頂面以花鍵中心線為精基準。 3.3制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為中批生產的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外好應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 1、 工藝路線方案一 工序10：粗、精銑后端面； 工序20：鉆、擴花鍵底孔Φ22H12； 工序30：倒角1.5 X 15°； 工序40：粗、精銑上頂面； 工序50：粗、精銑18H11底槽； 工序60：鉆2—M8通孔并攻絲，鉆Φ5錐孔； 工序70：拉內花鍵Φ25H7； 工序80：挫圓角； 工序90：去毛刺，清洗； 工序100：終檢。 2、 工藝路線方案二 工序10：粗、精銑后端面； 工序20：鉆、擴花鍵底孔Φ22H12； 工序30：倒角1.5 X 15°； 工序40：拉內花鍵Φ25H7； 工序50：粗、精銑18H11底槽； 工序60：粗、精銑上頂面； 工序70：鉆2—M8通孔并攻絲，鉆Φ5錐孔； 工序80：挫圓角； 工序90：去毛刺，清洗； 工序100：終檢。 3、 兩套工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一把拉內花鍵Φ25H7放在粗、精銑18H11底槽之后，這樣后面的工序50、工序60、工序70很難對工件進行定位和夾緊。造成生產率的下降。而工藝路線二把花鍵底孔Φ22H12鉆削出來并倒角后緊接著就拉內花鍵Φ25H7。這樣后面的工序就很容易對工件進行定位和夾緊，即以花鍵中心線進行定位、進行螺旋夾緊。此方案定位精度高，專用夾具結構簡單、可靠。 通過以上兩種工藝路線的優(yōu)缺點分析。最后確定工藝路線二為該零件的加工路線，工藝過程詳見加工工序卡片。 3.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “CA6140撥叉（編號831003）”零件材料為HT200，毛坯重量約為0.84kg。生產類型為中批量生產。采用鑄造毛坯。 根據(jù)上述原始資料加工工藝，分別確定各個加工表面的機械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸如下： 1、后端面加工余量 后端面有3±0.8mm的加工余量，足以把鑄鐵的硬質表面層切除。后端面粗銑一次、精銑一次。粗銑加工余量2.8mm、工序經濟精度等級IT11、公差值0.22mm。精銑加工余量0.2mm、工序經濟精度等級IT7、公差值0.035mm、表面粗糙度Ra3.2um、工序基本尺寸80mm。 2、矩形花鍵底孔 要求以花鍵外徑定心，故先鉆中心孔。再擴最后拉削內孔尺寸為Φ22H12（見零件圖）。參照《金屬機械加工工藝人員手冊》表3—59確定孔加工余量的分配： 鉆孔Φ20mm。工序經濟加工精度等級IT11、公差值0.13mm； 擴孔Φ22H12mm、工序經濟加工精度等級IT10、公差值0.084mm、粗糙度Ra6.3um； 拉內花鍵，花鍵孔以外徑定心，拉削時加工余量參照《金屬機械加工工藝人員手冊》取2Z=1mm。 3、18H11底槽的加工余量 槽底面粗銑余量為35mm。槽側面的銑削余量為17.9mm、工序經濟精度等級為IT12、公差值0.25mm、槽底面表面粗糙度Ra6.3um。精銑的加工余量為側面余量0.1mm、工序經濟精度等級為IT9、公差值為0.021mm、側面粗糙度為Ra3.2um。 4、上頂面的加工余量 此工序為兩個工步：①、粗銑上頂面 ②、精銑上頂面 粗銑加工余量為2.8mm、工序經濟加工精度等級為IT11、公差值0.22mm； 精銑加工余量為0.2mm、工序經濟加工精度等級為IT7、公差值0.035mm、表面粗糙度Ra3.2um。 3.5確定切削用量及基本工時 工序10:以Φ40外圓為基準，粗、精銑后端面。 1、 加工條件： 工件材料：HT200， ,鑄造。 加工要求：粗、精銑后端面，尺寸保證80mm。 機床: 刀具材料：鑲齒銑刀 2. 計算切削用量： 工步1：粗銑 背吃刀量為 進給量的確定：機床的功率5～10Kw，工件夾具系統(tǒng)的剛度為中等條件，按《切削用量簡明手冊》中表3.3選取該工序的每齒進給量為。 銑削速度：參考《機械制造技術基礎畢業(yè)設計指導教程》得，選用鑲齒銑刀，其中在的條件下選取。銑削速度為。有公式 可以得到：。 由于手冊中的X51型立式銑床的主軸轉速為，所以，實際銑削速度為：。 基本時間t：根據(jù)面銑刀平面（對稱銑削、主偏角）的基本時間計算公式：。其中，，，取，。則有： 。 工步2：精銑 背吃刀量的確定。 進給量的確定：由《切削用量簡明手冊》中表3.3，按表面粗糙度為的條件選取，該工序的每轉進給量為。 銑削速度的計算：根據(jù)其他有關資料確定，按鑲齒銑刀，，的條件選取，銑削速度v為。由公式可以求得銑刀轉速。參照《機械制造技術基礎畢業(yè)設計指導教程》中4-15的X51立式銑床的主軸轉速，選取轉速為。再將此轉速代入上面公式?？梢郧蟮茫? 。 基本時間的確定：根據(jù)《機械制造技術基礎畢業(yè)設計指導教程》中表5-43中面銑刀銑平面（對稱銑削、主偏角）的基本時間公式，可以求得該工序的基本時間，其中，，取，，，得： 。 工序20：以Φ40mm外圓為基準鉆、擴花鍵底孔Φ22H12mm 1、加工條件： 工件材料：HT200， ,鑄造。 加工要求：鉆花鍵底孔，尺寸保證20mm。 機床： 刀具材料：高速鋼直柄麻花鉆Φ20mm、擴孔鉆Φ22mm 計算切削用量： 工步1：鉆Φ20mm花鍵底孔 背吃刀量： 進給量的確定：選取該工步的每齒進給量 。 切削用量的計算：因為該工件的材料為HT200，所以選取切削速度為。由式可以求得： 參照《機械制造技術基礎畢業(yè)設計指導教程》中表4-9所列的的主軸轉速。先取，再將n代入中，得到： 基本時間t： 其中，，，取。所以基本時間t為： 工步2：擴Φ20mm花鍵底孔至Φ22H12mm 背吃刀量確定 。 進給量的確定：由《切削用量簡明手冊》中表2.10的資料，選取該工件的沒轉進給量。 切削速度的確定：根據(jù)相關資料，確定： 由公式。可以得到： 按機床選取，得到切削速度 基本時間t： 其中，， 取。所以基本時間t為： 工序30：以Φ40mm外圓為基準，倒角1.5 X 15° 加工條件 工件材料：HT200, ,鑄造。 加工要求：倒角1.515° 機床： 刀具材料：專用刀具。 此工步使用到專用刀具與手動進給。 檢驗機床功率 按《切削用量簡明手冊》表 1.24 可以查出　當σｂ＝160～241HBS 工藝過程詳見加工工序卡片 按　車床說明書　主電機功率 可見比P小得多所以機床功率足夠所用切削用量符合要求 鉆削功率檢驗按《切削用量簡明手冊》表 2.21 當 查得轉矩 《切削用量簡明手冊》表由表2.32　得功率公式 按車床說明書　主電機功率 可見比小得多，所以機床功率足夠，所用切削用量符合要求。 工序40：拉內花鍵Φ25H7 1、加工條件： 工件材料：HT200，鑄件； 加工要求：花鍵底孔粗糙度Ra6.3μm，鍵槽側面粗糙度Ra3.2μm，鍵槽底面粗糙度Ra1.6μm，鍵槽尺寸6mm，偏差代號H9； 刀具：高速鋼拉刀；④切削液：乳化液； 機床：拉床。 ①確定齒升量：根據(jù)有關手冊，確定拉花鍵孔時花鍵拉刀的單面齒升量為0.06mm； ②切削速度：查有《切削簡明手冊》有切削速度為0.06m/s（3.6m/min）； ③切削工時： t=Zblηk/1000vfzZ 式中： 單面余量1.5mm(由Φ22mm拉削到Φ25mm)； 拉削表面長度，80mm； η 考慮校準部分的長度系數(shù)，取1.2； 考慮機床返回行程系數(shù)，取1.4 ； 拉削速度（m/min）； fz 拉刀單面齒升； Z 拉刀同時工作齒數(shù)，Z=l/p； P 拉刀齒距。 所以 因為拉刀同時工作齒數(shù)z=l/p=80/127所以其本工時 Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13min=7.8s 。 工序50：粗、精銑18H11底槽 加工條件 工件材料：HT200, ,鑄造。 加工要求：以花鍵中心線為基準粗、精銑18H11底槽、底面表面粗糙度、側面表面粗糙度。 機床：立式升降臺銑床（） 刀具材料：根據(jù)《實用機械加工工藝師手冊》表21-5選用高速鋼鑲齒三面刃銑刀。外徑160mm，內徑40mm，刀寬粗銑16mm，精銑18mm，齒數(shù)為24齒。 工步1、粗銑16槽 銑削深度： 每齒進給量：查《機械加工工藝手冊》表2.4-75，得，取。 銑削速度：查《機械加工工藝師手冊》表30-33，得 機床主軸轉速： 查《機械加工工藝手冊》表3.1-74取 實際切削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： =81mm 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)1次 機動時間： 工步2、精銑18槽 切削深度： 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,查《機械加工工藝手冊》表2.4-82得切削速度， 機床主軸轉速： ， 查《機械加工工藝手冊》表3.1-74取 實際切削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： =81mm 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 本工序機動時間 工序60：粗、精銑上頂面 機床：立式升降臺銑床 刀具：根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》表10-231，選用高速鋼錯齒三面刃銑刀，規(guī)格為：，齒數(shù)為12齒。 工步1、粗銑上端面 銑削深度： 每齒進給量：查《機械加工工藝手冊》表2.4-75，，取。 銑削速度：查《實用機械加工工藝師手冊》表11-94，得，取 機床主軸轉速： 查《機械加工工藝手冊》表3.1-74取 實際切削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： =82mm 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工步2、精銑上端面 切削深度： 根據(jù)《實用機械加工工藝師冊》表11-91查得：每齒進給量,取，根據(jù)《實用機械加工工藝師冊》表11-94 查得切削速度 機床主軸轉速： ， 按照《機械加工工藝手冊》表3.1-74取 實際切削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： =81mm 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 本工序機動時間 工序70：鉆孔并攻絲 機床：搖臂鉆床 刀具：根據(jù)參照《機械加工工藝手冊》表4.3-9硬質合金錐柄麻花鉆頭。 工序1、鉆孔 鉆孔前鑄件為實心，根據(jù)上文所的加工余量先鉆孔到再攻絲，所以。 鉆削深度： 進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-38，取 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-41，取 機床主軸轉速，有： ， 按照《機械加工工藝手冊》表3.1-31取 所以實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1，鉆孔數(shù)為2個 機動時間： 工序2、攻2-M8螺紋通孔 刀具：釩鋼機動絲錐 進給量：查《機械加工工藝手冊》表1.8-1得所加工螺紋孔螺距,因此進給量 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-105，取 機床主軸轉速：，取 絲錐回轉轉速：取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度：，加工數(shù)為2 機動時間： 本工序機動時間：。 第4章 鉆孔夾具設計 4.1設計要求 為為了提高勞動生產率，保證加工質量，減輕勞動強度，需要設計專用夾具。下面是鉆出花鍵的底孔夾具，此夾具將用于鉆Z525。 沒有嚴格的技術要求，夾具，因此，應主要考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度問題，精度不是主要考慮因素。 當工件的加工中，為了確保加工的要求，首先在道具和工具，以使相對于正確位置的工件，并且該位置是不會因外力而變化的過程中的影響。因此，在進行加工，第一名的好工件夾緊之前。 夾具組成 1，定位裝置，它的作用是占據(jù)工件在夾具的正確位置。 2，夾緊裝置，它的作用就是要牢牢夾緊工件夾緊，確保工件不受離開正確的位置向右曾先后被外力（剪切力等）的過程。 3，刀或導，其作用是確定刀具相對于所述定位元件的正確位置。 如圖4所示，原始的連接，其目的是確定在機器上的夾具的正確位置。 5，鉗鉗夾是機床夾具通過夾具作為一個整體連接的所有組件的基本部件，。 6，其他元件或設備指的是由于家用家具和設置的特殊需要的元件或器件。根據(jù)處理的需要，一些夾具分度裝置上設置，所述凸輪裝置;方便，定位準確，往往設置了預先定位裝置;對于大型燈具，往往設置升降組件。 以上的組件，定位元素，夾緊裝置和夾具是機床夾具的基本組成部分。 分級機 夾具種類繁多，從不同的角度燈具的分類。 通過使用夾具的特性可分為：通用夾具，專用夾具，可調夾具，組合夾具， 裝配夾具。 通過使用本機可分為：車床夾具，夾具銑，鉆夾具，坐標鏜床，齒輪治具，夾具數(shù)控機床，自動機床夾具，自動線托盤等夾具。 夾具的分類及其作用： （1）按專業(yè)程度劃分 1）通用夾具 通用夾具是指已經標準化的，在一定范圍內可用于加工不同工件的夾具。例如，車床上三爪卡盤和四爪單動卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉工作臺等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產，常作為機床附件提供給用戶。其特點是適應性廣，生產效率低，主要適用于單件、小批量的生產中。 2）專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設計的夾具。其特點是結構緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產效率，但設計制造周期較長、制造費用也較高。當產品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。只適用于產品固定且批量較大的生產中。 3）通用可調夾具和成組夾具 其特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調整，以適應不同零件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調夾具與成組夾具相比，加工對象不很明確，適用范圍更廣一些。 4）組合夾具 組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標準元件和部件組裝而成的夾具。由專業(yè)廠家制造，其特點是靈活多變，萬能性強，制造周期短、元件能反復使用，特別適用于新產品的試制和單件小批生產。 5）隨行夾具 隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與工件成為一體沿著自動線從一個工位移到下一個工位，進行不同工序的加工。 （2）按使用的機床分類 由于各類機床自身工作特點和結構形式各不相同，對所用夾具的結構也相應地提出了不同的要求。按所使用的機床不同，夾具又可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具和其他機床夾具等。 （3）按夾緊動力源分類 根據(jù)夾具所采用的夾緊動力源不同，可分為：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。 夾具的作用：1．縮短輔助時間，提高勞動生產率 夾具的使用一般包括兩個過程：其一是夾具本身在機床上的安裝和調整，這個過程主要是依靠夾具自身的定向鍵、對刀塊來快速實現(xiàn)，或者通過找正、試切等方法來實現(xiàn)，但速度稍慢；其二是被加工工件在夾具中的安裝，這個過程由于采用了專用的定位裝置(如V形塊等)，因此能迅速實現(xiàn)。 2．確保并穩(wěn)定加I精度，保證產品質量 加工過程中，工件與刀具的相對位置容易得到保證，并且不受各種主觀因素的影響，因而工件的加工精度穩(wěn)定可靠。 3．降低對操作工人的技術要求和工人的勞動強 由于多數(shù)專用夾具的夾緊裝置只需廠人操縱按鈕、手柄即可實現(xiàn)對工件的夾緊，這在很大程度上減少了工人找正和調整工件的時間與難度，或者根本不需要找正和調整，所以，這些專用夾具的使用降低了對工人的技術要求并減輕了工人的勞動強度。 按夾緊的動力源可分為：手動夾具，氣動夾具，液壓夾具，氣液增力夾具，電磁夾具以及真空夾具等。 有兩種類型的工件夾持方法： 直接在機床工作臺上或面板工件裝夾 工件夾緊家具 第一種方法使用夾緊效率低，一般需要在工件劃線的表面上按圖中，繪制的尺寸和加工表面的位置，當所述夾具與夾緊后針頭或面部對準點表。一般用于單件小批生產。大批量，用于工件的夾具。 使用工件夾具具有以下優(yōu)點： 一，確保準確，穩(wěn)定的加工質量 B，縮短輔助時間，提高勞動生產率 C，擴大利用機床，實現(xiàn)“一機多能?！? D，改善工人的工作條件，降低生產成本 本夾具無嚴格的技術要求，因此，應主要考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，精度不是主要考慮的問題。 4.2夾具設計 4.2.1 定位基準的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用液壓夾緊。 4.2.2 切削力及夾緊力的計算 刀具：鉆頭Φ22。 則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4 F=Cdfk……………………………………3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=( F=420 轉矩 T=Cdfk 式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8 T=0.206 功率 P= 在計算切削力時,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 T=17.34 N 切向方向所受力: F= 取 F=4416 F> F 所以,時工件不會轉動,故本夾具可安全工作。 根據(jù)切削力，夾緊力的影響因素，在夾緊不利狀態(tài)過程，該夾緊力的計算應該根據(jù)機械平衡原理來設計。最后，為了確保可靠夾緊，數(shù)值乘以安全系數(shù)實際所需夾緊力。 初步確定液壓缸參數(shù) 表5-1 按負載選擇工作壓力[1] 負載/ KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作壓力/MPa < 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5 表5-2 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力[1] 機械類型 機 床 農業(yè)機械 小型工程機械 建筑機械 液壓鑿巖機 液壓機 大中型挖掘機 重型機械 起重運輸機械 磨床 組合 機床 龍門 刨床 拉床 工作壓力/MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 由于鉆削力為4239N，往往要取大一些，在這取負載約為10000N，初選液壓缸的設計壓力P1=3MPa，為了滿足工作這里的液壓缸課選用單桿式的，并在快進時差動連接，則液壓缸無桿腔與有桿腔的等效面積A1與A2應滿足A1=2A2（即液壓缸內徑D和活塞桿直徑d應滿足：d=0.707D。為防止切削后工件突然前沖，液壓缸需保持一定的背壓，暫取背壓為0.5MPa，并取液壓缸機械效率。則液壓缸上的平衡方程 故液壓缸無桿腔的有效面積： 液壓缸直徑 液壓缸內徑： 按GB/T2348-1980，取標準值D=80mm；因A1=2A，故活塞桿直徑d=0.707D=56mm（標準直徑） 則液壓缸有效面積為： 2.缸體壁厚的校核 查機械設計手冊，取壁厚為10mm。則 根據(jù)時； （4-2） 可算出缸體壁厚為： <10mm 則液壓缸的外徑 式中 ————許用應力；（Q235鋼的抗拉強度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即缸體的強度適中），P-缸筒試驗壓力。 3.缸筒結構設計 缸筒兩端分別與缸蓋和缸底鏈接，構成密封的壓力腔，因而它的結構形式往往和缸蓋及缸底密切相關[6]。因此，在設計缸筒結構時，應根據(jù)實際情況，選用結構便于裝配、拆卸和維修的鏈接形式，缸筒內外徑應根據(jù)標準進行圓整。 活塞桿是液壓缸傳遞力的主要零件，它主要承受拉力、壓力、彎曲力及振動沖擊等多種作用，必須有足夠的強度和剛度。其材料取Q235鋼。 1.活塞桿直徑的計算[1] 由=2 可知活塞桿直徑： 按GB/T2348—1993將所計算的d值圓整到標準直徑，以便采用標準的密封裝置。圓整后得： d=56mm 按最低工進速度驗算液壓缸尺寸，查產品樣本，調速閥最小穩(wěn)定流量，因工進速度v=0.4m/min為最小速度，則由式 （4-3） 本例=78.5>1.25，滿足最低速度的要求。 2.活塞桿強度計算： <56mm （4-4） 式中 ————許用應力；（Q235鋼的抗拉強度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即活塞桿的強度適中） 3．活塞桿的結構設計 活塞桿的外端頭部與負載的拖動電機機構相連接，為了避免活塞桿在工作生產中偏心負載力，適應液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，應根據(jù)負載的具體情況，選擇適當?shù)幕钊麠U端部結構。 4.活塞桿的密封與防塵 活塞桿的密封形式有Y形密封圈、U形夾織物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等[6]。采用薄鋼片組合防塵圈時，防塵圈與活塞桿的配合可按H9/f9選取。薄鋼片厚度為0.5mm。為方便設計和維護，本方案選擇O型密封圈。 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用液壓缸夾緊機構。 4.3定位誤差的分析 制造誤差ZZ （1）中心線對定位件中心線位置精度 . 取. （2）內外圓同軸度誤差（查表P297） .故，. 則. 知此方案可行。 4.4 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 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（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。 為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。 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 13 10 16 20 ＞6～8 +0.028 +0.013 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 HT200 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 HT200 56 ＞30～35 +0.050 +0.025 48 52 ＞35～42 55 +0.039 +0.020 59 30 56 67 ＞42～48 62 66 ＞48～50 70 74 0.040 鉆模板選用固定式鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 4.5 確定夾具體結構和總體結構 對夾具體的設計的基本要求 （1）應該保持精度和穩(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，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。 （2）應具有足夠的強度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應有足夠的厚度，剛度可以適當加固。 （3）結構的方法和使用應該不錯 夾較大的工件的外觀，更復雜的結構，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應特別注意結構的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應能減小體積減輕重量，結構應該簡單。 （4）應便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產生更多的，一般應在夾具體上面。 （5）安裝應牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或實現(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應盡可能低，支撐面積應足夠大，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，識別特定的文件夾結構，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，產生沖擊和振動，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度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便于鐵屑。此外，夾點技術，經濟的具體結構和操作、安裝方便等特點，在設計中還應考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便排出鐵屑。 4.6夾具設計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產，主要考慮提高勞動生產率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉動自由度。此時雖然有過定位，但底面是經精銑的面，定位是允許的。 結 論 通過本次的畢業(yè)設計，使我能夠對書本的知識做進一步的了解與學習，對資料的查詢與合理的應用做了更深入的了解，本次進行工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過程的分析，對我們在大學期間所學的課程進行了實際的應用與綜合的學習提高了我了思考問題，解決問題的能力以及創(chuàng)新設計的能力，為以后的設計工作打下了堅實的基礎。 由于能力有限，設計中還有很多不足之處，懇請老師批評指導 參 考 文 獻 [1] 李 洪．機械加工工藝手冊[M] ．北京出版社，2006．1． [2] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊[M] ．機械工業(yè)出版社，2005．1． [3] 上海市金屬切削技術協(xié)會．金屬切削手冊[M]．上?？茖W技術出版社，2002． [4] 楊叔子．機械加工工藝師手冊[M]．機械工業(yè)出版社，2000． [5] 徐鴻本．機床夾具設計手冊[M] ．遼寧科學技術出版社，2003．10． [6] 都克勤．機床夾具結構圖冊[M] ．貴州人民出版社，2003．4 [7] 胡建新．機床夾具[M] ．中國勞動社會保障出版社，2001．5． [8] 馮 道．機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊[M] ．安徽文化音像出版社，2003． [9] 王先逵．機械制造工藝學[M]．機械工業(yè)出版社，2000． [10] 馬賢智．機械加工余量與公差手冊[M]．中國標準出版社，1994．12． [11] 劉文劍．夾具工程師手冊[M]．黑龍江科學技術出版社，2007 [12] 王光斗．機床夾具設計手冊[M]．上?？茖W技術出版社，2002．8． 致 謝 在畢業(yè)設計即將結束之際我向所有幫助過我的老師和同學說一聲，謝謝！我想沒有他們的幫助，畢業(yè)設計就會做得很困難。 這次畢業(yè)設計是在老師悉心指導下完成的。XX老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W風范、高度的責任感使我受益非淺。在做設計的過程中也遇到了不少的問題，XX老師給了我許多關懷和幫助，并且隨時詢問我畢業(yè)設計的進展情況、細心的指導我們，也經常打電話或者發(fā)電子郵件過來指導我的設計。 在論文工作中，得到了機電學院有關領導和老師的幫助與支持，在此表示衷心的感謝。 最后，在即將完成畢業(yè)設計之時，我再次感謝對我指導、關心和幫助過老師、領導及同學。謝謝了！