底板座架加工工藝及鉆φ13孔夾具設計參考素材

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寧 底板座架加工工藝及夾具設計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘 要 本設計是基于底板座架零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。底板座架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擇以底板座架的輸入軸和輸出軸的孔作為粗基準，以端面與兩個工藝孔作為精基準。主要加工工序安排是先以孔系定位加工出端平面，再以端平面與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端平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面?？紫档募庸げ捎玫氖亲鴺朔ㄧM孔。整個加工過程均選用通用機床。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用手動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖，因此生產(chǎn)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：底板座架類零件；工藝；夾具； ABSTRACT The design is based on the body parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Body parts of the main plane of the surface and pore system. In general, the plane guarantee processing precision than that of holes machining precision easy. Therefore, this design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of holes to ensure machining accuracy. Datum selection box input shaft and the output shaft of the supporting hole as a rough benchmark, with top with two holes as a precision technology reference. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane, and then the top plane and the supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual processes are made of the top plane and technological hole location hole and plane processing. Supported hole processing using the method of coordinate boring. The whole process of processing machine combinations were selected. Selection of special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, institutions can not be locked, so the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements. Key words: box type parts process; fixture; 目 錄 摘 要 II ABSTRACT III 第1章 緒論 3 第2章 加工工藝規(guī)程設計 5 2.1 零件的分析 5 2.1.1 零件的作用 5 2.2 底板座架加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 5 2.2.1 孔和平面的加工順序 6 2.2.2 孔系加工方案選擇 6 2.3 底板座架加工定位基準的選擇 7 2.3.1 粗基準的選擇 7 2.3.2 精基準的選擇 7 2.4 底板座架加工主要工序安排 7 2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11 2.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 12 工序14：攻M10螺紋 22 第3章 鉆￠13孔夾具設計 23 3.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 23 3.2夾具的導向 24 3.3切削力及夾緊力的計算 24 3.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 28 3.5 鉆模板 29 3.6定位誤差的分析 29 3.7 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 30 3.8 確定夾具體結構和總體結構 32 3.9夾具設計及操作的簡要說明 34 總 結 35 參考文獻 36 致 謝 37 第1章 緒論 底板座架零件是機器或部件的基礎零件，它把有關零件聯(lián)結成一個整體，使這些零件保持正確的相對位置，彼此能協(xié)調地工作。因此，殼類零件的制造精度將直接影響機器或部件的裝配質量，而其決定因素就是如何保證在對殼類零件進行加工時能夠獲得足夠的精度要求，從而轉化為機械加工時機床的加工精度，以及夾具是否可靠[1]。 夾具是機械制造過程中最常用的一種工藝裝備。在機械制造過程中，它裝在機床上，使工件相對刀具與機床保待正確的位置，并能承受切削力。夾具的主要作用是保證加工精度、提高勞動生產(chǎn)率、擴大機床的使用范圍和保證生產(chǎn)安全，因此，機床夾具在機械制造中占有很重要的地位。 采用的機床夾具設計方法設計整體式殼類零件，設計過程可以在簡潔、明了的三維操作界面中進行，減少重復繪圖工作量。更重要的是最終可以自動生成夾具零件及裝配體的三維實體圖和二維工程圖。這種設計方法不僅可以把夾具設計技術人員從繁雜重復的設計勞動中解脫出來，更可縮短夾具的開發(fā)周期，提高其設計制造水平和質量，從而使夾具行業(yè)的整體勞動生產(chǎn)率得到提高[6]。 計算機輔助機床夾具設計是利用計算機輔助設計CAD技術來完成夾具設計的先進方法。由于夾具種類繁多，結構復雜，其設計過程涉及控制條件多，因此，用于夾具設計的專業(yè)軟件甚少，目前還沒有一種軟件系統(tǒng)能夠將夾具設計完全數(shù)字化。目前，計算機輔助夾具設計一般是采用二維CAD軟件進行。采用二維CAD軟件進行夾具設計，可以提高設計效率和質量，但是其缺點是設計人員首先要閱讀工件二維零件圖，了解零件的加工要求，并將二維零件圖在頭腦中三維實體化；再選擇或設計合適的定位、夾緊等元件和裝置；接下來將上述結構在頭腦中形成夾具三維實體，用二維圖表示，完成夾具的設計。在設計過程中，思維要在三維和二維模型中反復轉換，最終繪制二維的總裝圖。由于繪制三維實體效果的裝配圖難度大，效率低，一般不繪制三維裝配圖。這對夾具設計質量和效率，以及加工和裝配均有不利的影響。3D軟件是一個基于特征的參數(shù)化實體建模設計工具，該軟件完全采用Windows圖形用戶界面，易學易用。借助3D軟件平臺，可以創(chuàng)建三維實體模型；編輯零件裝配體并進行簡單的運動仿真；利用它的動畫功能不僅可以檢查夾具工作的可行性，還能得到夾具零部件裝配和運動過程的動畫文件。 計算機輔助設計（CAD）的功能在于能協(xié)助設計者完成產(chǎn)品設計各階段的工作。本文針對機床夾具進行計算機輔助設計，借助3D軟件平臺，將設計時所用標準零件建立實體模型庫；對于非標準零件，采用交互方式建模方法直接在設計平臺建模并建立非標準模型庫。 采用二維CAD軟件進行設計，它使我們甩掉了圖板，解決r使用繪圖板帶來的諸多弊端?，F(xiàn)在，大量三維實體造型軟件崛起，如PR0／E、UG、3D、SoIidedge等，推動了設計領域的新革命．由于這些三維軟件．不僅僅可創(chuàng)建三維實體模型，還可利用設計出三維模型進行模擬裝配和靜態(tài)干涉檢查、機構分析、動態(tài)干涉檢查、動力學分析、強度分析等，并且與其它軟件配合可進行零件的數(shù)控加工演示和數(shù)控代碼的生成。這些功能是以往的二維CAD無法比擬的。結合夾具設計的復雜性、高精度性等特點．采用了易學易懂的3D三維實體造型軟件來實現(xiàn)設計過程。 采用基于3D的機床夾具設計方法后，設計者在新的夾具設計時不需對標準零件進行建模，直接從標準零件庫選擇或調用即可。設計過程在簡潔、明了的三維操作界面中進行，減少了重復繪圖工作量。更重要的是最終可以自動生成夾具零件及裝配體的三維實體圖和二維工程圖。這種設計方法不僅可以把夾具設計技術人員從繁雜重復的設計勞動中解脫出來，更可縮短夾具的開發(fā)周期，提高其設計制造水平和質量，從而使夾具行業(yè)的整體勞動生產(chǎn)率得到提高[6]。 第2章 加工工藝規(guī)程設計 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 題目給出的零件是底板座架。底板座架的主要作用是用在固定其他零件，保證傳動件之間的中心距及平行度，并保證部之間正確安裝。因此底板座架零件的加工質量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。 2.1.2 零件的工藝分析 由底板座架零件圖可知。底板座架是一個軸類零件，它的外表面上有五個平面需要進行加工?？紫翟谇昂蠖嗣嫔?。此外各表面上還需加工一系列孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下： （1）以φ45h6外圓為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：φ45h6外圓的加工；有表面粗糙度要求為， （2）以φ13、φ18的孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：φ13、φ18的孔； （3）以φ22H7孔為主要加工平面的加工面；有表面粗糙度要求為。 （4）以φ36H7孔為主要加工孔的加工孔；有表面粗糙度要求為。 2.2 底板座架加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 由以上分析可知。該底板座架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，對于底板座架來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。 由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。 2.2.1 孔和平面的加工順序 底板座架類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工底板座架上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。底板座架的加工自然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調整，也有利于保護刀具。 底板座架零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，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。 2.2.2 孔系加工方案選擇 底板座架孔系加工方案，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應選擇價格最底的機床。 根據(jù)底板座架零件圖所示的底板座架的精度要求和生產(chǎn)率要求，當前應選用在組合機床上用鏜模法鏜孔較為適宜。 （1）用鏜模法鏜孔 在大批量生產(chǎn)中，底板座架孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設計制造的。當鏜刀桿通過鏜套的引導進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關鍵孔系的精度。 采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時加工。所以生產(chǎn)效率很高。但鏜模結構復雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。 （2）用坐標法鏜孔 在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且要求能夠實現(xiàn)大批量、多品種以及產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長，不大能適應這種要求，而坐標法鏜孔卻能適應這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時，鏜模板的加工也需要采用坐標法鏜孔。 用坐標法鏜孔，需要將底板座架孔系尺寸及公差換算成直角坐標系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標系中作精密運動的機床進行鏜孔。 2.3 底板座架加工定位基準的選擇 2.3.1 粗基準的選擇 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1）保證各重要孔的加工余量均勻； （2）保證裝入底板座架的零件與邊緣壁有一定的間隙。 為了滿足上述要求，應選擇的主要孔作為主要基準。即以底板座架的輸入軸和輸出軸的孔作為粗基準。也就是以前后端面上距端平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與邊緣壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與邊緣壁的相對位置。 2.3.2 精基準的選擇 從保證底板座架孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證底板座架在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從底板座架零件圖分析可知，它的端平面與各主要孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是底板座架的裝配基準，但因為它與底板座架的主要孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結構設計方面都有一定的困難，所以不予采用。 2.4 底板座架加工主要工序安排 對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。底板座架加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工端平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于端平面加工完成后一直到底板座架加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，端面上的螺孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系也應該在粗加工階段完成。對于底板座架，需要精加工的是孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工孔系，然后以孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。 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%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空液壓吹干凈。保證零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。 根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將底板座架加工工藝路線確定如下： 工藝路線一： 工序號 工序名稱 工 序 內 容 1 鑄造 鑄造 2 清砂 清砂 3 熱處理 人工時效 4 鉆 鉆中心孔 5 車 車端面，車退刀槽，粗車，半精車45h6的外圓至尺寸 6 鉆 以45h6的外圓定位，鉆M10的螺紋底孔 7 銑 以45h6外圓及M10螺紋底孔定位，銑36孔的兩端面 8 銑 銑45h6外圓，頭部50長缺口至尺寸 9 銑 銑右端面各臺階面至尺寸 10 鏜 以45h6外圓及M10螺紋底孔定位，粗鏜、半精鏜φ36H7孔至尺寸 11 鉆 鉆φ13通孔 12 擴 擴φ13孔至φ18 13 擴、鉸 擴φ22H7孔，至φ21.8，鉸φ22H7孔至尺寸 14 攻絲 攻M10螺紋 15 鉗 鉗工去毛刺 16 檢驗 根據(jù)圖紙檢驗零件各部尺寸 17 入庫 入庫 工藝路線二： 工序號 工序名稱 工 序 內 容 1 鑄造 鑄造 2 清砂 清砂 3 熱處理 人工時效 4 鉆 鉆中心孔 5 車 車端面，車退刀槽，粗車，半精車45h6的外圓至尺寸 6 鉆 以45h6的外圓定位，鉆M10的螺紋底孔 7 銑 以45h6外圓及M10螺紋底孔定位，銑36孔的兩端面 8 銑 銑45h6外圓，頭部50長缺口至尺寸 9 銑 銑右端面各臺階面至尺寸 10 鉆 鉆φ13通孔 11 擴 擴φ13孔至φ18 12 擴、鉸 擴φ22H7孔，至φ21.8，鉸φ22H7孔至尺寸 13 攻絲 攻M10螺紋 14 鏜 以45h6外圓及M10螺紋底孔定位，粗鏜、半精鏜φ36H7孔至尺寸 15 鉗 鉗工去毛刺 16 檢驗 根據(jù)圖紙檢驗零件各部尺寸 17 入庫 入庫 以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題， 方案二把底面的鉆孔工序調整到后面了，這樣導致銑削加工定位基準不足，特別鏜孔工序。 工序號 工序名稱 工 序 內 容 1 鑄造 鑄造 2 清砂 清砂 3 熱處理 人工時效 4 鉆 鉆中心孔 5 車 車端面，車退刀槽，粗車，半精車45h6的外圓至尺寸 6 鉆 以45h6的外圓定位，鉆M10的螺紋底孔 7 銑 以45h6外圓及M10螺紋底孔定位，銑36孔的兩端面 8 銑 銑45h6外圓，頭部50長缺口至尺寸 9 銑 銑右端面各臺階面至尺寸 10 鏜 以45h6外圓及M10螺紋底孔定位，粗鏜、半精鏜φ36H7孔至尺寸 11 鉆 鉆φ13通孔 12 擴 擴φ13孔至φ18 13 擴、鉸 擴φ22H7孔，至φ21.8，鉸φ22H7孔至尺寸 14 攻絲 攻M10螺紋 15 鉗 鉗工去毛刺 16 檢驗 根據(jù)圖紙檢驗零件各部尺寸 17 入庫 入庫 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片。綜合選擇方案一： 2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “底板座架”零件材料采用HT200制造。材料為HT200，硬度HB為170—241，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 （1）端面的加工余量。 根據(jù)工序要求，端面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2.27粗銑平面時厚度偏差取。 精銑：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.59，其余量值規(guī)定為。 （2）前后φ36H7孔。 根據(jù)工序要求，前后端面孔的加工分為粗鏜、精鏜兩個工序完成，各工序余量如下： 粗鏜：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.48,其余量值為； 精鏜：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.48,其余量值為； 2.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序4 鉆中心孔 機床：Z525鉆床 選用機床為Z525搖臂機床，刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆，《機械加工工藝手冊》第2卷。 根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進給量為0.20～0.35。 則取 確定切削速度，根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9 切削速度計算公式為 （3-20） 查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35 則 ==1.6 所以 ==72 選取 所以實際切削速度為=2.64 確定切削時間（一個孔） = 工序5 車端面，車退刀槽，粗車，半精車45h6的外圓至尺寸 所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。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，可在一次走刀內完成，故 =5 （3-1） ②.確定進給量 根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4 刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時， 進給量=0.5～1.0 按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知： =0.7 確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。 根據(jù)表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為： =950=1111.5 （3-2） 由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =125 這時實際切削速度為： == （3-5） ⑤.校驗機床功率 切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。 由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時， = 切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 （3-6） 根據(jù)表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為： =5，=，==，= 工序6：以45h6的外圓定位，鉆M10的螺紋底孔 表 高速鋼麻花鉆的類型和用途 標準號 類型 直徑范圍（mm） 用途 GB1436-85 直柄麻花鉆 2.0～20.0 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1437-85 直柄長麻花鉆 1.0～31.5 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1438-85 錐柄麻花鉆 3.0～100.0 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1439-85 錐柄長麻花鉆 5.0～50.0 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 選用Z525搖臂鉆床，查《機械加工工藝手冊》 孟少農 主編，查《機》表2.4-37鉆頭的磨鈍標準及耐用度可得，耐用度為4500，表10.2-5標準高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長，麻花鉆，則螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。 表3-6 標準高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度（摘自GB6137-85） mm 直徑范圍 直柄麻花鉆 l l1 >11.80～13.20 151 101 表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù)GB6137-85） （o） d (mm) β 2ф αf ψ 8.6～18.00 30 118 12 40～60 表3-8 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及耐用度 （1）后刀面最大磨損限度mm 刀具材料 加工材料 鉆頭 直徑d0（mm） ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 （2）單刃加工刀具耐用度T min 刀具類型 加工材料 刀具材料 刀具直徑d0（mm） 11～20 鉆頭（鉆孔及擴孔） 鑄鐵、銅合金及合金 高速鋼 60 鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min ①.確定進給量 查《機械加工工藝手冊》 孟少農 主編，第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進給量為f=0.25～0.65,根據(jù)表4.13中可知，進給量取f=0.60。 ②.確定切削速度 查《機械加工工藝手冊》 孟少農 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在KTH350-10（190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12，參考《機械加工工藝手冊》 孟少農 主編，表10.4-10鉆孔條件改變時切削速度修正系數(shù)K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17） 則 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150 則實際切削速度 = = =11.8 工序7：以45h6外圓及M10螺紋底孔定位，銑36孔的兩端面 機床：銑床X62W 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)[10] （1）粗銑 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工序8 銑45h6外圓，頭部50長缺口至尺寸 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 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：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工序9 銑右端面各臺階面至尺寸 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 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：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工序50：以45h6外圓及M10螺紋底孔定位，粗鏜、半精鏜φ36H7孔至尺寸 機床：鏜床T68 刀具：高速鋼刀具 切削深度： 進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66，取 機床主軸轉速：，取 實際切削速度： 工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間： 工序11：鉆φ13通孔 查《機械制造工藝設計手冊》表3-38，取 查《機械制造工藝設計手冊》表3-42，取 查表《機械制造工藝設計簡明手冊》4.2-15，機床為Z525，選擇轉速 實際切削速度： v== 切削工時帶入公式： 工序12、13：鉆φ13通孔，擴φ22H7孔，至φ21.8，鉸φ22H7孔至尺寸 工件材料為HT200，硬度200HBS。孔的直徑為22mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機床為Z525立式鉆床，加工工序為鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ19mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ21.7mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φ22mm標準高速鉸刀。選擇各工序切削用量。 （1）確定鉆削用量 1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z525立式鉆床說明書，取。 根據(jù)參考文獻[7]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據(jù)表28-9，允許的進給量。 由于所選進給量遠小于及，故所選可用。 2）確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得： ， ， 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。 由參考文獻[7]表28-3，，，故 查Z525機床說明書，取。實際切削速度為： 由表28-5，，故 3）校驗機床功率 切削功率為 機床有效功率 故選擇的鉆削用量可用。即 ，，， 相應地 ，， （2）確定擴孔切削用量 1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表28-31，。根據(jù)Z525機床說明書，取=0.57mm/r。 2）確定切削速度及 根據(jù)參考文獻[7]表28-33，取。修正系數(shù)： ， 故 查機床說明書，取。實際切削速度為 （3）確定鉸孔切削用量 1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表28-36，，按該表注4，進給量取小植。查Z525說明書，取。 2）確定切削速度及 由參考文獻[7]表28-39，取。由 參考文獻[7]表28-3，得修正系數(shù)， 故 查Z525說明書，取，實際鉸孔速度 （4）各工序實際切削用量 根據(jù)以上計算，各工序切削用量如下： 鉆孔：，，， 擴孔：，，， 鉸孔：，，， 工序14：攻M10螺紋 機床：組合攻絲機 刀具：釩鋼機動絲錐 進給量：由于其螺距,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： 由工序2可知： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 第3章 鉆￠13孔夾具設計 3.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 本夾具主要用于鉆￠13孔夾具設計 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(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。 螺旋夾緊機構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構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊。達到夾緊和定心作用。 3.2夾具的導向 在鉆床上加工孔時，大都采用導向元件或導向裝置，用以引導刀具進入正確的加工位置，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，導向裝置如同定位元件一樣，對于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。 導向元件包括刀桿的導向部分和導向套。 在這套鉆床夾具上用的導向套是鉆套。 鉆套按其結構可分為固定鉆套，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HRC113。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固定襯套。選取的標準件代號為12*18 GB2263-19134。材料仍選取T13A， 淬火HRC113。公差采用H7/p6的配合。 3.3切削力及夾緊力的計算 刀具：鉆頭φ13。 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)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： 安全系數(shù)K可按下式計算有：： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表可得： 所以有： 該孔的設計基準為中心軸，故以回轉面做定位基準，實現(xiàn)“基準重合”原則；　參考文獻，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關系F夾＝KF 軸向力：F夾＝KF （N） 扭距： Nm 在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內，安全系數(shù) 由資料《機床夾具設計手冊》查表可得： 切削力公式： 式（2.17） 式中 查表得： 即： 實際所需夾緊力：由參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表得： 安全系數(shù)K可按下式計算，由式（2.5）有：： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表 可得： 所以 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，決定選用螺旋夾緊機構。 3.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 鉆套的類型和特點: 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襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內，鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。 3、快換鉆套：當對孔進行鉆鉸等加工時，由于刀徑不斷增大，需要不同的導套引導刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。 4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標準鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。 鉆套下端面與工件表面之間應留一定的空隙C，使開始鉆孔時，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內孔，如圖4.3。 圖4.3 切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。 在本次夾具鉆模設計中考慮了多方面的因素，確定了設計方案后，選擇了C=8。因為此鉆的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。 3.5 鉆模板 在導向裝置中，導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、鉸鏈式鉆模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。 在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下，鉆螺栓緊固，鉆模精度較高。[4] 3.6定位誤差的分析 3) 夾具安裝誤差 因夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。 圖5-2中夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，=0. 4) 夾具誤差 因夾具上定位元件、對刀或導向元件、分度裝置及安裝基準之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差主要包括定位元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；定位元件相對于對刀或導向元件（包含導向元件之間）的尺寸或位置誤差；導向元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時，還存在分度誤差。以上幾項共同組成夾具誤差。 5) 加工方法誤差 因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項誤差影響因素多，又不便于計算，所以常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的1/3.計算時可設 。 2. 保證加工精度的條件 工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機變量，應用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是 即工件的總加工誤差應不大于工件的加工尺寸。 為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時，需留出一定的精度儲備量。因此將上式改寫為 或 當時，夾具能滿足工件的加工要求。值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項公差值確定得是否合理。 知此方案可行。 3.7 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 +0.013 +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 +0.013 ＞3.3～4 7 +0.019 +0.013 13 ＞4～5 8 11 ＞5～6 13 11 13 16 20 ＞6～8 +0.028 +0.011 12 +0.023 +0.012 15 ＞8～13 15 18 12 20 25 ＞13～12 +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 ＞42～48 113 66 ＞48～50 70 74 0.040 鉆模板選用固定鉆模板，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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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。 3.9夾具設計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)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，但面是經(jīng)加工過的面，定位是允許的。 總 結 加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。 完成了本次設計，通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎。 37 參考文獻 參考文獻 1.《機床夾具設計》 第2版 肖繼德 陳寧平主編 機械工業(yè)出版社 2.《機械制造工藝及專用夾具設計指導》 孫麗媛主編 冶金工業(yè)出版社 3.《機械制造工藝學》 周昌治、楊忠鑒等 重慶大學出版社 3. 《機械制造工藝設計簡明手冊》李益民 主編 機械工業(yè)出版社 3. 《工藝師手冊》 楊叔子主編 機械工業(yè)出版社 3. 《機床夾具設計手冊》　　　王光斗、王春福主編 上海科技出版社 7. 《機床專用夾具設計圖冊》南京市機械研究所 主編 機械工業(yè)出版社 8. 《機械原理畢業(yè)設計手冊》 鄒慧君主編 機械工業(yè)出版社 9.《金屬切削手冊》第三版 上海市金屬切削技術協(xié)會 上?？茖W技術出版社 13.《幾何量公差與檢測》第五版 甘永立 主編 上?？茖W技術出版社 11．《機械設計基礎》 第三版 陳立德主編 高等教育出版社 12．《工程材料》 丁仁亮主編 機械工業(yè)出版社 13．《機械制造工藝學畢業(yè)設計指導書》， 機械工業(yè)出版社 20．《機床夾具設計》 王啟平主編 哈工大出版社 13.《現(xiàn)代機械制圖》 呂素霞 何文平主編 機械工業(yè)出版社 致 謝 經(jīng)過了的很長時間，終于比較圓滿完成了設計任務。回顧這日日夜夜，感覺經(jīng)過了一場磨練，通過圖書、網(wǎng)絡、老師、同學等各種可以利用的方法，鞏固了自己的專業(yè)知識。對所學知識的了解和使用都有了更加深刻的理解。 此時此刻，我要特別感謝我的導師的精心指導，不僅指導我們解決了關鍵性技術難題，更重要的是為我們指引了設計的思路并給我們講解了設計中用到的實際工程設計經(jīng)驗，從而使我們設計中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學會綜合應用所學知識，提高分析和解決實際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。 同時也要感謝其他同學、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領導對我們畢業(yè)設計的重視和關心，為我們提供了作圖工具和場所，使我們能夠全身心的投入到設計中去，為更好、更快的完成畢業(yè)設計提供了重要保障。 43