機(jī)床搖塊工藝與夾具設(shè)計（全套含CAD圖紙）
機(jī)床搖塊工藝與夾具設(shè)計（全套含CAD圖紙）,機(jī)床,工藝,夾具,設(shè)計,全套,cad,圖紙
夾具夾緊力的優(yōu)化及對工件定位精度的影響
B.Li 和 S.N.Mellkote
布什伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院，佐治亞理工學(xué)院，格魯吉亞，美國研究所
由于夾緊和加工，在工件和夾具的接觸部位會產(chǎn)生局部彈性變形，使工件尺寸發(fā)生變化，進(jìn)而影響工件的最終加工質(zhì)量。這種效應(yīng)可通過最小化夾具設(shè)計優(yōu)化，夾緊力是一個重要的設(shè)計變量，可以得到優(yōu)化，以減少工件的位移。本文提出了一種確定多夾緊夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工部位的最佳夾緊力的新方法。該方法采用彈性接觸力學(xué)模型代表夾具與工件接觸，并涉及制定和解決方案的多目標(biāo)優(yōu)化模型的約束。夾緊力的最優(yōu)化對工件定位精度的影響通過3-2-1式銑夾具的例子進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：彈性 接觸 模型 夾具 夾緊力 優(yōu)化
前言
定位和夾緊的工件加工中的兩個關(guān)鍵因素。要實現(xiàn)夾具的這些功能，需將工件定位到一個合適的基準(zhǔn)上并夾緊，采用的夾緊力必須足夠大，以抑制工件在加工過程中產(chǎn)生的移動。然而，過度的夾緊力可誘導(dǎo)工件產(chǎn)生更大的彈性變形 ，這會影響它的位置精度，并反過來影響零件質(zhì)量。所以有必要確定最佳夾緊力，來減小由于彈性變形對工件的定位誤差，同時滿足加工的要求。在夾具分析和綜合領(lǐng)域上的研究人員使用了有限元模型的方法或剛體模型的方法。大量的工作都以有限元方法為基礎(chǔ)被報道[參考文獻(xiàn)1-8]。隨著得墨忒耳[8]，這種方法的限制是需要較大的模型和計算成本。同時，多數(shù)的有限元基礎(chǔ)研究人員一直重點關(guān)注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒有得到充分討論，也有少數(shù)的研究人員通過對剛性模型[9-11]對夾緊力進(jìn)行了優(yōu)化，剛型模型幾乎被近似為一個規(guī)則完整的形狀。得墨忒耳[12，13]用螺釘理論解決的最低夾緊力，總的問題是制定一個線性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個定位點調(diào)整夾緊力強(qiáng)度的法線接觸力。接觸摩擦力的影響被忽視，因為它較法線接觸力相對較小，由于這種方法是基于剛體假設(shè)，獨特的三維夾具可以處理超過6個自由度的裝夾，復(fù)和倪[14]也提出迭代搜索方法，通過假設(shè)已知摩擦力的方向來推導(dǎo)計算最小夾緊力，該剛體分析的主要限制因素是當(dāng)出現(xiàn)六個以上的接觸力是使其靜力不確定，因此，這種方法無法確定工件移位的唯一性。
這種限制可以通過計算夾具——工件系統(tǒng)[15]的彈性來克服，對于一個相對嚴(yán)格的工件，該夾具在機(jī)械加工工件的位置會受夾具點的局部彈性變形的強(qiáng)烈影響。Hockenberger和得墨忒耳[16]使用經(jīng)驗的接觸力變形的關(guān)系（稱為元功能），解決由于夾緊和準(zhǔn)靜態(tài)加工力工件剛體位移。同一作者還考察了加工工件夾具位移對設(shè)計參數(shù)的影響[17]。桂 [18] 等 通過工件的夾緊力的優(yōu)化定位精度彈性接觸模型對報告做了改善，然而，他們沒有處理計算夾具與工件的接觸剛度的方法，此外，其算法的應(yīng)用沒有討論機(jī)械加工刀具路徑負(fù)載有限序列。李和Melkote [19]和烏爾塔多和Melkote [20]用接觸力學(xué)解決由于在加載夾具夾緊點彈性變形產(chǎn)生的接觸力和工件的位移，他們還使用此方法制定了優(yōu)化方法夾具布局[21]和夾緊力[22]。但是，關(guān)于multiclamp系統(tǒng)及其對工件精度影響的夾緊力的優(yōu)化并沒有在這些文件中提到 。
本文提出了一種新的算法，確定了multiclamp夾具工件系統(tǒng)受到準(zhǔn)靜態(tài)加載的最佳夾緊力為基礎(chǔ)的彈性方法。該法旨在盡量減少影響由于工件夾緊位移和加工荷載通過系統(tǒng)優(yōu)化夾緊力的一部分定位精度。接觸力學(xué)模型，用于確定接觸力和位移，然后再用做夾緊力優(yōu)化，這個問題被作為多目標(biāo)約束優(yōu)化問題提出和解決。通過兩個例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對定位精度的影響，例子涉及的銑削夾具3-2-1布局。
1． 夾具——工件聯(lián)系模型
1．1 模型假設(shè)
該加工夾具由L定位器和帶有球形端的c形夾組成。工件和夾具接觸的地方是線性的彈性接觸，其他地方完全剛性。工件——夾具系統(tǒng)由于夾緊和加工受到準(zhǔn)靜態(tài)負(fù)載。夾緊力可假定為在加工過程中保持不變，這個假設(shè)是有效的，在對液壓或氣動夾具使用。在實際中，夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布，然而，這種模式的發(fā)展，假設(shè)總觸剛度（見圖1）第i夾具接觸力局部變形如下：
(1) 其中（j=x，y，z）表示，在當(dāng)?shù)刈幼鴺?biāo)系切線和法線方向的接觸剛度
第 19 頁 共 15 頁
圖1 彈簧夾具——
工件接觸模型。
表示在第i個
接觸處的坐標(biāo)系
（j=x，y，z）是對應(yīng)沿著xyz方向的彈性變形，分別 （j= x，y，z）的代表和切向力接觸 ，法線力接觸。
1．2 工件——夾具的接觸剛度模型
集中遵守一個球形尖端定位，夾具和工件的接觸并不是線性的，因為接觸半徑與隨法線力呈非線性變化 [23]。由于法線力接觸變形作用于半徑和平面工件表面之間，這可從封閉赫茲的辦法解決縮進(jìn)一個球體彈性半空間的問題。對于這個問題， 是法線的變形，在[文獻(xiàn)23 第93頁]中給出如下：
（2）
其中式中 和是工件和夾具的彈性模量，、分別是工件和材料的泊松比。
切向變形沿著和切線方向）硅業(yè)切力距有以下形式[文獻(xiàn)23第217頁]
（3）
其中、 分別是工件和夾具剪切模量
一個合理的接觸剛度的線性可以近似從最小二乘獲得適合式 （2），這就產(chǎn)生了以下線性化接觸剛度值：在計算上述的線性近似，
（4）
(5)
正常的力被假定為從0到1000N，且最小二乘擬合相應(yīng)的R2值認(rèn)定是0.94。
2．夾緊力優(yōu)化
我們的目標(biāo)是確定最優(yōu)夾緊力，將盡量減少由于工件剛體運(yùn)動過程中，局部的夾緊和加工負(fù)荷引起的彈性變形，同時保持在準(zhǔn)靜態(tài)加工過程中夾具——工件系統(tǒng)平衡，工件的位移減少，從而減少定位誤差。實現(xiàn)這個目標(biāo)是通過制定一個多目標(biāo)約束優(yōu)化問題的問題，如下描述。
2.1 目標(biāo)函數(shù)配方
工件旋轉(zhuǎn)，由于部隊輪換往往是相當(dāng)小[17]的工件定位誤差假設(shè)為確定其剛體翻譯基本上，其中 、、和 是 沿，和三個正交組件（見圖2）。
圖2 工件剛體平移和旋轉(zhuǎn)
工件的定位誤差歸于裝夾力，然后可以在該剛體位移的范數(shù)計算如下：
（6）
其中表示一個向量二級標(biāo)準(zhǔn)。
但是作用在工件的夾緊力會影響定位誤差。當(dāng)多個夾緊力作用于工件，由此產(chǎn)生的夾緊力為,有如下形式：
（7）
其中夾緊力是矢量，夾緊力的方向矩陣，是夾緊力是矢量的方向余弦，、和 是第i個夾緊點夾緊力在、和方向上的向量角度（i=1、2、3...,C）。
在這個文件中，由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差，被假定為受的作用力是法線的，接觸的摩擦力相對較小，并在進(jìn)行分析時忽略了加緊力對工件的定位誤差的影響。意指正常接觸剛度比，是通過（i=1，2…L）和最小的所有定位器正常剛度相乘，并假設(shè)工件、、取決于、、的方向，各自的等效接觸剛度可有下式計算得出（見圖3），工件剛體運(yùn)動，歸于夾緊行動現(xiàn)在可以寫成：
(8)
工件有位移，因此，定位誤差的減小可以通過盡量減少產(chǎn)生的夾緊力向量 范數(shù)。因此，第一個目標(biāo)函數(shù)可以寫為：
最小化 （9）
要注意，加權(quán)因素是與等效接觸剛度成正比的在、和 方向上。通過使用最低總能量互補(bǔ)參考文獻(xiàn)[15，23]的原則求解彈性力學(xué)接觸問題得出A的組成部分是唯一確定的，這保證了夾緊力和相應(yīng)的定位反應(yīng)是“真正的”解決方案，對接觸問題和產(chǎn)生的“真正”剛體位移，而且工件保持在靜態(tài)平衡，通過夾緊力的隨時調(diào)整。因此，總能量最小化的形式為補(bǔ)充的夾緊力優(yōu)化的第二個目標(biāo)函數(shù)，并給出：
最小化 （10）
其中代表機(jī)構(gòu)的彈性變形應(yīng)變能互補(bǔ)，代表由外部力量和力矩配合完成，是遵守對角矩陣的， 和是所有接觸力的載體。
如圖3 加權(quán)系數(shù)計算確定的基礎(chǔ)
內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）
2.2 摩擦和靜態(tài)平衡約束
在（10）式優(yōu)化的目標(biāo)受到一定的限制和約束，他們中最重要的是在每個接觸處的靜摩擦力約束。庫侖摩擦力的法律規(guī)定（是靜態(tài)摩擦系數(shù)）,這方面的一個非線性約束和線性化版本可以使用，并且[19]有：
（11）
假設(shè)準(zhǔn)靜態(tài)載荷，工件的靜力平衡由下列力和力矩平衡方程確保（向量形式）：
(12)
其中包括在法線和切線方向的力和力矩的機(jī)械加工力和工件重量。
2.3界接觸力
由于夾具——工件接觸是單側(cè)面的，法線的接觸力只能被壓縮。這通過以下的的約束表（i=1，2…,L+C） （13）
它假設(shè)在工件上的法線力是確定的，此外，在一個法線的接觸壓力不能超過壓工件材料的屈服強(qiáng)度（）。這個約束可寫為：
（i=1，2，…,L+C） (14)
如果是在第i個工件——夾具的接觸處的接觸面積，完整的夾緊力優(yōu)化模型，可以寫成：最小化 (15)
3．模型算法求解
式（15）多目標(biāo)優(yōu)化問題可以通過求解約束[24]。這種方法將確定的目標(biāo)作為首要職能之一，并將其轉(zhuǎn)換成一個約束對。該補(bǔ)充（）的主要目的是處理功能，并由此得到夾緊力（）作為約束的加權(quán)范數(shù)最小化。對為主要目標(biāo)的選擇，確保選中一套獨特可行的夾緊力，因此，工件——夾具系統(tǒng)驅(qū)動到一個穩(wěn)定的狀態(tài)（即最低能量狀態(tài)），此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權(quán)范數(shù)。 的約束轉(zhuǎn)換涉及到一個指定的加權(quán)范數(shù)小于或等于，其中是 的約束，假設(shè)最初所有夾緊力不明確，要確定一個合適的。在定位和夾緊點的接觸力的計算只考慮第一個目標(biāo)函數(shù)（即）。雖然有這樣的接觸力，并不一定產(chǎn)生最低的夾緊力，這是一個“真正的”可行的解決彈性力學(xué)問題辦法，可完全抑制工件在夾具中的位置。這些夾緊力的加權(quán)系數(shù)，通過計算并作為初始值與比較，因此，夾緊力式（15）的優(yōu)化問題可改寫為:
最小化 （16）
由： (11)–(14) 得。
類似的算法尋找一個方程根的二分法來確定最低的上的約束, 通過盡可能降低上限，由此產(chǎn)生的最小夾緊力的加權(quán)范數(shù)。 迭代次數(shù)K，終止搜索取決于所需的預(yù)測精度和，有參考文獻(xiàn)[15]：
（17）
其中表示上限的功能，完整的算法在如圖4中給出。
圖4 夾緊力的優(yōu)化算法（在示例1中使用）。 圖5 該算法在示例2使用
4． 加工過程中的夾緊力的優(yōu)化及測定
上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負(fù)載作用于工件的載體的最佳夾緊力，然而，刀具路徑隨磨削量和切割點的不斷變化而變化。因此，相應(yīng)的夾緊力和最佳的加工負(fù)荷獲得將由圖4算法獲得，這大大增加了計算負(fù)擔(dān)，并要求為選擇的夾緊力提供標(biāo)準(zhǔn)， 將獲得滿意和適宜的整個刀具軌跡 ，用保守的辦法來解決下面將被討論的問題，考慮一個有限的數(shù)目（例如m）沿相應(yīng)的刀具路徑設(shè)置的產(chǎn)生m個最佳夾緊力，選擇記為， ， …,在每個采樣點，考慮以下四個最壞加工負(fù)荷向量：
(18)、和表示在、和方向上的最大值，、和上的數(shù)字1，2，3分別代替對應(yīng)的和另外兩個正交切削分力，而且有：
雖然4個最壞情況加工負(fù)荷向量不會在工件加工的同一時刻出現(xiàn)，但在每次常規(guī)的進(jìn)給速度中，刀具旋轉(zhuǎn)一次出現(xiàn)一次，負(fù)載向量引入的誤差可忽略。因此，在這項工作中，四個載體負(fù)載適用于同一位置，（但不是同時）對工件進(jìn)行的采樣 ，夾緊力的優(yōu)化算法圖4，對應(yīng)于每個采樣點計算最佳的夾緊力。夾緊力的最佳形式有：
(i=1,2,…,m) (j=x,y z,r) (19)
其中是最佳夾緊力的四個情況下的加工負(fù)荷載體，(C=1，2，…C)是每個相應(yīng)的夾具在第i個樣本點和第j負(fù)荷情況下力的大小。是計算每個負(fù)載點之后的結(jié)果，一套簡單的“最佳”夾緊力必須從所有的樣本點和裝載條件里發(fā)現(xiàn)，并在所有的最佳夾緊力中選擇。這是通過在所有負(fù)載情況和采樣點排序，并選擇夾緊點的最高值的最佳的夾緊力，見于式 （20）：
（k=1，2，…，C） （20）
只要這些具備，就得到一套優(yōu)化的夾緊力，驗證這些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則，會出現(xiàn)更多采樣點和重復(fù)上述程序。在這種方式中，可為整個刀具路徑確定“最佳”夾緊力 ，圖5總結(jié)了剛才所描述的算法。請注意，雖然這種方法是保守的，它提供了一個確定的夾緊力，最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法。
5．影響工件的定位精度
它的興趣在于最早提出了評價夾緊力的算法對工件的定位精度的影響。工件首先放在與夾具接觸的基板上，然后夾緊力使工件接觸到夾具，因此，局部變形發(fā)生在每個工件夾具接觸處，使工件在夾具上移位和旋轉(zhuǎn)。隨后，準(zhǔn)靜態(tài)加工負(fù)荷應(yīng)用造成工件在夾具的移位。工件剛體運(yùn)動的定義是由它在、和方向上的移位和自轉(zhuǎn)（見圖2），
如前所述，工件剛體位移產(chǎn)生于在每個夾緊處的局部變形，假設(shè)為相對于工件的質(zhì)量中心的第i個位置矢量定位點，坐標(biāo)變換定理可以用來表達(dá)在工件的位移，以及工件自轉(zhuǎn)如下: (21)
其中表示旋轉(zhuǎn)矩陣,描述當(dāng)?shù)卦诘趇幀相聯(lián)系的全球坐標(biāo)系和是一個旋轉(zhuǎn)矩陣確定工件相對于全球的坐標(biāo)系的定位坐標(biāo)系。假設(shè)夾具夾緊工件旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)很小，故也可近似為：
（22）
方程（21）現(xiàn)在可以改寫為： （23）
其中是經(jīng)方程（21）重新編排后變換得到的矩陣式，是夾緊和加工導(dǎo)致的工件剛體運(yùn)動矢量。工件與夾具單方面接觸性質(zhì)意味著工件與夾具接觸處沒有拉力的可能。因此，在第i裝夾點接觸力可能與的關(guān)系如下：
（24）
其中是在第i個接觸點由于夾緊和加工負(fù)荷造成的變形，意味著凈壓縮變形，而負(fù)數(shù)則代表拉伸變形; 是表示在本地坐標(biāo)系第i個接觸剛度矩陣，是單位向量. 在這項研究中假定液壓/氣動夾具，根據(jù)對外加工負(fù)荷，故在法線方向的夾緊力的強(qiáng)度保持不變，因此，必須對方程（24）的夾緊點進(jìn)行修改為：
（25）
其中是在第i個夾緊點的夾緊力，讓表示一個對外加工力量和載體的6×1矢量。并結(jié)合方程（23）—（25）與靜態(tài)平衡方程，得到下面的方程組：
（26）
其中，其中表示相乘。由于夾緊和加工工件剛體移動，q可通過求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見圖6），
現(xiàn)在可以計算如下： （27）
其中是考慮工件中心加工點的位置向量，且
6．模擬工作
較早前提出的算法是用來確定最佳夾緊力及其對兩例工件精度的影響例如：
1．適用于工件單點力。
2．應(yīng)用于工件負(fù)載準(zhǔn)靜態(tài)銑削序列
如左圖7 工件夾具配置中使用的模擬研究 工件夾具定位聯(lián)系; 、和全球坐標(biāo)系。
3-2-1夾具圖7所示，是用來定位并控制7075 - T6鋁合金（127毫米×127毫米×38.1毫米）的柱狀塊。假定為球形布局傾斜硬鋼定位器/夾具在表1中給出。工件——夾具材料的摩擦靜電對系數(shù)為0.25。使用伊利諾伊大學(xué)開發(fā)EMSIM程序[參考文獻(xiàn)26] 對加工瞬時銑削力條件進(jìn)行了計算，如表2給出例（1），應(yīng)用工件在點（109.2毫米，25.4毫米，34.3毫米）瞬時加工力，圖4中表3和表4列出了初級夾緊力和最佳夾緊力的算法 。該算法如圖5所示 ，一個25.4毫米銑槽使用EMSIM進(jìn)行了數(shù)值模擬，以減少起步（0.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）和結(jié)束時（127.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）四種情況下加工負(fù)荷載體，
（見圖8）。模擬計算銑削力數(shù)據(jù)在表5中給出。
圖8最終銑削過程模擬例如2。
表6中5個坐標(biāo)列出了為模擬抽樣調(diào)查點。最佳夾緊力是用前面討論過的排序算法計算每個采樣點和負(fù)載載體最后的夾緊力和負(fù)載。
7．結(jié)果與討論
例如算法1的繪制最佳夾緊力收斂圖9，
圖9
對于固定夾緊裝置在圖示例假設(shè)（見圖7），由此得到的夾緊力加權(quán)范數(shù)有如下形式：.結(jié)果表明，最佳夾緊力所述加工條件下有比初步夾緊力強(qiáng)度低得多的加權(quán)范數(shù)，最初的夾緊力是通過減少工件的夾具系統(tǒng)補(bǔ)充能量算法獲得。由于夾緊力和負(fù)載造成的工件的定位誤差，如表7。結(jié)果表明工件旋轉(zhuǎn)小，加工點減少錯誤從13.1％到14.6％不等。在這種情況下，所有加工條件改善不是很大，因為從最初通過互補(bǔ)勢能確定的最小化的夾緊力值已接近最佳夾緊力。圖5算法是用第二例在一個序列應(yīng)用于銑削負(fù)載到工件，他應(yīng)用于工件銑削負(fù)載一個序列。最佳的夾緊力，，對應(yīng)列表6每個樣本點，隨著最后的最佳夾緊力，在每個采樣點的加權(quán)范數(shù)和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖10，在每個采樣點的加權(quán)范數(shù)的，，和繪制。
結(jié)果表明，由于每個組成部分是各相應(yīng)的最大夾緊力，它具有最高的加權(quán)范數(shù)。如圖10所示，如果在每個夾緊點最大組成部分是用于確定初步夾緊力，則夾緊力需相應(yīng)設(shè)置，有比相當(dāng)大的加權(quán)范數(shù)。故是一個完整的刀具路徑改進(jìn)方案。上述模擬結(jié)果表明，該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對于初始夾緊力的強(qiáng)度，這種做法將減少所造成的夾緊力的加權(quán)范數(shù)，因此將提高工件的定位精度。
圖10
8．結(jié)論
該文件提出了關(guān)于確定多鉗夾具，工件受準(zhǔn)靜態(tài)加載系統(tǒng)的優(yōu)化加工夾緊力的新方法。夾緊力的優(yōu)化算法是基于接觸力學(xué)的夾具與工件系統(tǒng)模型，并尋求盡量減少應(yīng)用到所造成的工件夾緊力的加權(quán)范數(shù)，得出工件的定位誤差。該整體模型，制定一個雙目標(biāo)約束優(yōu)化問題，使用-約束的方法解決。該算法通過兩個模擬表明，涉及3-2-1型，二夾銑夾具的例子。今后的工作將解決在動態(tài)負(fù)載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化，其中慣性，剛度和阻尼效應(yīng)在確定工件夾具系統(tǒng)的響應(yīng)特性具有重要作用。
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目 錄
1 引言 1
2 零件的分析 2
2.1 零件的作用和結(jié)構(gòu) 2
2.2 零件的工藝分析 2
2.3 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 3
3 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計 4
3.1 零件表面加工方法的選擇 4
3.2 制定機(jī)械加工工藝路線 4
3.3 工藝方案的比較與分析 5
3.4 工序尺寸的確定 7
3.5 加工余量的確定 8
3.6 選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備 9
3.7 切削用量及基本時間的確定 11
4 專用夾具介紹 28
4.1 問題的提出 28
4.2 夾具的特點 28
4.3 零件工藝性分析 29
4.4 定位誤差分析 31
4.5 夾具設(shè)計及簡要的說明 32
結(jié)束語 33
致謝 34
參考文獻(xiàn) 35
35
1 引言
機(jī)械制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產(chǎn)方式、生活方式、經(jīng)營管理模式乃至社會的組織結(jié)構(gòu)和文化。生產(chǎn)的發(fā)展和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，對生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量提出了越來越高的要求，也就對機(jī)械加工工藝等提出了要求[1]。自新中國成立以來，我國的制造技術(shù)與制造業(yè)得到了長足發(fā)展，一個具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的機(jī)械工業(yè)體系基本形成。改革開放二十多年來，我國制造業(yè)充分利用國內(nèi)國外兩方面的技術(shù)資源，有計劃地推進(jìn)企業(yè)的技術(shù)改造，引導(dǎo)企業(yè)走依靠科技進(jìn)步的道路，使制造技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和水平及經(jīng)濟(jì)效益發(fā)生了顯著變化，為推動國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。盡管我國制造業(yè)的綜合技術(shù)水平有了大幅度提高，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，仍存在階段性差距。進(jìn)入二十一世紀(jì)，我國發(fā)展經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)仍然是制造業(yè)，特別是在我國加入世貿(mào)組織后，世界的制造中心就從發(fā)達(dá)國家遷移到了亞洲，我國有廉價的勞動力和廣大的消費(fèi)市場，因此，我國工業(yè)要想發(fā)展，就需要有相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備來支持[2]。
工藝設(shè)計是在學(xué)習(xí)機(jī)械制造技術(shù)工藝學(xué)及機(jī)床夾具設(shè)計后，在生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用所學(xué)相關(guān)知識對零件進(jìn)行加工工藝規(guī)程的設(shè)計和機(jī)床夾具的設(shè)計，根據(jù)零件加工要求制定出可行的工藝路線和合理的夾具方案，以確保零件的加工質(zhì)量[3]。
據(jù)資料所示，機(jī)床搖塊是牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的小零件，其主要作用是把從電動機(jī)傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過偏心輪杠桿使機(jī)床搖塊繞其軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)工作臺的自動進(jìn)給。在設(shè)計機(jī)床搖塊機(jī)械加工工藝過程時要通過查表法準(zhǔn)確的確定各表面的總余量及余量公差，合理選擇機(jī)床加工設(shè)備以及相應(yīng)的加工刀具，進(jìn)給量，切削速度、功率，扭矩等用來提高加工精度，保證其加工質(zhì)量[4]。
在實際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、形狀、尺寸和技術(shù)要求等條件不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機(jī)床上用某一種加工方法就能完成的，而是需要經(jīng)過一定的工藝過程。因此，我們不僅要根據(jù)零件具體要求，選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，一步一步地把零件加工出來，直到零件最后加工成型[5-6]。
本畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容是B6065刨床機(jī)床搖塊工藝規(guī)程及特定鉆夾具設(shè)計，詳細(xì)討論機(jī)床搖塊從毛坯到成品的機(jī)械加工工藝過程，分析總結(jié)機(jī)床搖塊零件的結(jié)構(gòu)特點、主要加工表面，并制定相應(yīng)的機(jī)械加工工藝規(guī)程；針對機(jī)床搖塊零件的主要技術(shù)要求，設(shè)計鉆孔夾具的專用夾具。
2 零件的分析
2.1 零件的作用和結(jié)構(gòu)
該零件為機(jī)床搖塊，是牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的零件，φ32mm孔安裝在進(jìn)給絲杠軸，靠近φ32mm孔左端處裝一棘輪。在棘輪上方即為φ16mm孔裝棘爪。φ16mm孔通過銷與杠連接。把從電動機(jī)創(chuàng)來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，通過偏心輪杠桿使零件繞φ32mm軸心線擺動。同時，撥動棘輪，使絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)工作臺自動進(jìn)給。
2.2 零件的工藝分析
由零件毛坯圖2.1可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件，根據(jù)零件加工要求制定出可行的工藝路線和合理的夾具方案，以確保零件的加工質(zhì)量。零件的加工質(zhì)量，要可靠地達(dá)到了圖紙所提出的技術(shù)條件，并盡量提高生產(chǎn)率和降低消耗同時還盡量降低工人的勞動強(qiáng)度，使其有良好的工作條件。機(jī)床搖塊主要作用是把從電動機(jī)傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過偏心輪杠桿使機(jī)床搖塊繞其軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)工作臺的自動進(jìn)給。在設(shè)計機(jī)床搖塊機(jī)械加工工藝過程時要通過查表法準(zhǔn)確的確定各表面的總余量及余量公差，合理選擇機(jī)床加工設(shè)備以及相應(yīng)的加工刀具，進(jìn)給量，切削速度、功率，扭矩等用來提高加工精度，保證其加工質(zhì)量。
由零件圖可知，φ32mm、φ16mm的中心線是主要的設(shè)計基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)。該零件的主要加工面可分為兩組：
(1)φ32mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ32mm的兩個端面及孔和倒角，φ16mm的兩個端面及孔和倒角。
(2)以φ16mm孔為加工表面
這一組加工表面包括，φ16mm的端面和倒角及內(nèi)孔φ10mm、M8-6H的內(nèi)螺紋，φ6.6mm的孔。
這兩組的加工表面有著一定的位置要求，主要是：
(1)φ32mm孔內(nèi)與φ16mm中心線垂直度公差為0.10；
(2)φ32mm孔端面與φ16mm中心線的距離為12mm。
零件毛坯圖如圖2.1所示
圖2.1 零件毛坯圖
由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻(xiàn)[2]中有關(guān)面和孔加工精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。
2.3 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
N=Qn（1+a+b） (2.1)
其中，產(chǎn)品的年產(chǎn)量Q=4000臺/年，每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量n=1件/臺，零件備品率a=4%，零件的廢品率b=1%。
N=4000×1×（1+4%+1%）=4200件/ 年
從此結(jié)果可知，該零件為中批生產(chǎn)。
3 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計
3.1 零件表面加工方法的選擇
零件各表面的加工方法和方案選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，另外還要考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)方面的要求，在選擇時，應(yīng)根據(jù)各種加工方法的特點及經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度，結(jié)合零件的特點和技術(shù)要求，應(yīng)慎重決定。
3.1.1 基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要設(shè)計之一，基準(zhǔn)的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，使生產(chǎn)無法進(jìn)行?；鶞?zhǔn)的選擇正確，可以使加工質(zhì)量得到保證，否則，加工過程會出現(xiàn)很多問題，更有甚者，還會造成零件批報廢，包括廢品和撞刀等事故。粗基準(zhǔn)是機(jī)械加工工序中的第一道工序中用未經(jīng)加工過的毛坯作為定位基準(zhǔn)，在隨后的工序中，用加工過的表面作為定位基準(zhǔn)，則成為精基準(zhǔn)[7-8]。
(1)粗基準(zhǔn)的選擇
對于一般的軸類零件來說，以外圓作為基準(zhǔn)是合理的，按照有關(guān)零件粗基準(zhǔn)的選擇原則：當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)選擇這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)，當(dāng)零件有很多個不加工表面時，則應(yīng)當(dāng)選擇與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)。
(2)精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問題。選擇加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)重合的原則。采用基準(zhǔn)重合原則可以避免由定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合引起的基準(zhǔn)不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準(zhǔn)統(tǒng)一，先選擇φ32mm的孔和φ16mm的孔作為精基準(zhǔn)[9-10]。
3.2 制定機(jī)械加工工藝路線
制定工藝路線得出發(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)已確定的情況下,可以考慮采用通用機(jī)床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產(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[11]。
(1)工藝路線方案一：
工序I 粗銑φ32mm孔右端面
工序Ⅱ 銑φ16mm孔左端面，銑φ32mm孔左端面
工序Ⅲ 銑φ16mm孔右端面，精銑φ32mm右端面
工序Ⅳ 銑深9.5mm寬6mm的槽
工序Ⅴ 銑φ16mm孔下端面
工序Ⅵ 鉆φ10mm孔，鉆φ16mm孔，鉆φ6.6mm底孔
工序Ⅶ 鉆、粗精鉸φ32mm孔，倒角45°
工序Ⅷ 鉆、粗精鉸φ16mm,倒角45°
工序Ⅸ 絲錐攻絲M8-6H
(2)工藝路線方案二：
工序I 粗銑φ32mm右端面
工序Ⅱ 銑φ16mm孔左端面，φ32mm孔左端面
工序Ⅲ 銑φ16mm孔右端面，精銑φ32mm右端面
工序Ⅳ 鉆、粗精鉸φ32mm孔，倒角45°
工序Ⅴ 鉆、粗精鉸φ16mm,倒角45°
工序Ⅵ 鉆φ10mm孔和φ16孔，鉆φ6.6mm底孔
工序Ⅶ 銑φ16mm孔下端面
工序Ⅷ 鉆φ6mm的孔，锪120°的錐孔
工序Ⅸ 銑深9.5mm寬6mm的槽
工序Ⅹ 絲錐攻絲M8-6H
以上工藝過程詳見“機(jī)械加工工藝過程卡綜合片”
3.3 工藝方案的比較與分析
上述前兩個工藝方案的特點在于：兩個加工方案都是按先加工面再加工孔的原則進(jìn)行加工的。方案一是先鉆Φ10mm孔和鉆、粗精鉸Φ16mm的孔，然后以孔的中心線為基準(zhǔn)距離12mm鉆、粗精鉸Φ32mm的孔，倒角45°。而方案二卻與此相反，先鉆Φ32mm的孔，倒角45°，然后以孔的中心線為基準(zhǔn)鉆φ16mm孔，兩種方案通過分析比較可以看出，先加工Φ32mm的孔，以孔作為基準(zhǔn)加工φ16mm的孔，然后再以Φ32mm的孔作定位基準(zhǔn)加工Φ10mm孔，Φ16mm孔和鉆φ6.6mm的底孔，這時的垂直度容易保證，并且定位和裝夾都很方便，并且方案二的加工孔是在鉆床Z535上加工的，這樣避免了不必要的拆卸、搬動和裝夾，節(jié)約了工時，提高了生產(chǎn)效率。因此，選用方案二是比較合理的。
最后確定工藝方案如下表3.1:
表 3.1 加工工藝路線
工序號
工序內(nèi)容
簡要說明
10
一箱多件沙型鑄造
20
進(jìn)行人工時效處理
消除內(nèi)應(yīng)力
30
涂漆
防止生銹
40
粗銑φ32mmm孔右端面
先加工面
50
銑φ16mm孔左端面，銑φ32mm孔左端面
60
銑φ16mm孔右端面，精銑32mmm孔右端面
70
鉆、粗精鉸φ32mm孔，倒角45°
80
鉆、粗精鉸φ16mm孔,倒角45°
90
鉆φ10mm孔，鉆φ16mm孔，鉆底孔φ6.6mm
100
銑16mm孔下端面
110
鉆φ6mm的孔，锪120°的錐孔
120
銑深9.5mm寬6mm的槽,倒角45°
130
M8絲錐攻絲
140
檢驗
150
入庫
3.3 工序基準(zhǔn)的選擇
工序是在工序圖上以標(biāo)定被加工表面位置尺寸和位置精度的基準(zhǔn)。所標(biāo)定的位置尺寸和位置精度分別稱為工序尺寸和工序技術(shù)要求，工序尺寸和工序技術(shù)要求的內(nèi)容在加工后應(yīng)進(jìn)行測量，測量時所用的基準(zhǔn)稱為測量基準(zhǔn)。通常工序基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)重合。
工序基準(zhǔn)的選擇應(yīng)注意以下幾點：
(1)選設(shè)計基準(zhǔn)為工序基準(zhǔn)時，對工序尺寸的檢驗就是對設(shè)計尺寸的檢驗，有利于減少檢驗工作量。
(2)當(dāng)本工序中位置精度是由夾具保證而不需要進(jìn)行試切，應(yīng)使工序基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合。
(3)對一次安裝下所加工出來的各個表面，各加工面之間的工序尺寸應(yīng)與設(shè)計尺寸一致。
3.4 工序尺寸的確定
根據(jù)加工長度為50mm，毛坯的余量為4mm，粗加工的余量為2mm。根據(jù)《機(jī)械工藝手冊》表2.3-21加工的長度為50mm，經(jīng)粗加工后的加工余量為0.5mm。
(1)φ32mm的孔
毛坯為空心，通孔，孔內(nèi)要求精度介于IT7～I(xiàn)T8之間。查《機(jī)械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆孔：φ31mm. 2z=0.85mm
粗鉸：φ31.85mm 2z=0.15mm
精鉸：φ32H7
(2)φ16mm的孔
毛坯為實心，不沖孔，孔內(nèi)要求精度介于IT7～I(xiàn)T8之間。查《機(jī)械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆孔：φ15mm. 2z=0.85mm
擴(kuò)孔：φ15.85mm 2z=0.1mm
粗鉸：φ15.95mm 2z=0.05mm
精鉸：φ16H7
(3)φ16mm的孔
毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8～I(xiàn)T9之間。查《機(jī)械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆孔：φ15mm 2z=0.95mm
粗鉸：φ15.95mm 2z=0.05mm
精鉸：φ16H8
(4)鉆螺紋底孔φ6.6mm的孔
毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8～I(xiàn)T9之間。查《機(jī)械工藝
手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆孔：φ6.6mm 2z=1.4mm
精鉸：φ8H7
(5)鉆φ6mm孔
毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8～I(xiàn)T9之間。查《機(jī)械工藝
手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆孔：φ5.8mm 2z=0.02mm
精鉸：φ6H7
3.5 加工余量的確定
根據(jù)零件材料確定毛坯為灰鑄鐵，通過計算和查詢資料可知，毛坯重量約為0.72kg。生產(chǎn)類型為中小批量，可采用一箱多件砂型鑄造毛坯。由于φ32mm的孔需要鑄造出來，故還需要安放型心。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效進(jìn)行處理。
根據(jù)零件圖資料，分別確定各加工表面的機(jī)械余量及毛胚尺寸。
由參考文獻(xiàn)可知，查得該鑄件的尺寸公差等級CT為8～10級，加工余量等級MA為G級，故CT=10級，MA為G級。用查表法確定各加工表面的總余量如表3.1所示：
表3.1 加工表面的總余量表
加工表面
基本尺寸
加工余量等級
加工余量數(shù)值
說明
φ27的端面
92
H
4.0
頂面降一級，單側(cè)加工
φ16的孔
φ16
H
3.0
底面，孔降一級，雙側(cè)加工
φ50的外圓端面
45
G
2.5
雙側(cè)加工（取下行值）
φ32的孔
φ32
H
3.0
孔降一級，雙側(cè)加工
φ35的兩端面
20
G
2.5
雙側(cè)加工（取下行值）
φ16的孔
φ16
H
3.0
孔降一級，雙側(cè)加工
由參考文獻(xiàn)[3]可知，鑄件主要尺寸的公差如表3.2所示：
表3.2 尺寸的公差表
主要加工表面
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
公差CT
φ27的端面
92
4.0
96
3.2
φ16的孔
φ16
6
φ10
2.2
φ50的外圓端面
45
5
50
2.8
φ32的孔
φ32
6.0
φ26
2.6
φ35的兩端面
20
5
25
2.4
φ16的孔
φ16
6
φ10
2.2
3.6 選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備
3.6.1 機(jī)床的選擇
工序40 粗銑φ32mmm孔右端面，考慮工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計等問題，成批生產(chǎn)要求不高的生產(chǎn)效率。故選用臥銑，選擇XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標(biāo)卡尺。
工序50 銑φ16mm孔左端面和銑φ32mm孔左端面，考慮工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計等問題，因定為基準(zhǔn)相同，成批生產(chǎn)要求不高的生產(chǎn)效率。故選用臥銑，選擇XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標(biāo)卡尺。
工序60 銑φ16mm孔右端面，精銑φ32mmm孔右端面，宜采用臥銑，選擇XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標(biāo)卡尺。
工序70 鉆粗、精鉸φ32mm，倒角45°。選擇Z535立式鉆床，專用鉆夾具和游標(biāo)卡尺。
工序80 鉆粗、精鉸φ16mm孔,倒角45°。選用Z535立式鉆床，專用鉆夾具和內(nèi)徑千分尺 。
工序90 鉆φ10mm孔，鉆φ16mm孔，鉆M8底孔φ6.6mm。選用Z535立式鉆床，專用鉆夾具和游標(biāo)卡尺。
工序100 銑16mm孔下端面。選用XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標(biāo)卡尺 。
工序110 鉆φ6.6mm的孔，锪120°的錐孔。選用Z5215A搖臂鉆床加工，專用鉆夾具和游標(biāo)卡尺。
工序120 銑深9.5mm寬6mm的槽,倒角45°。選用XA6132臥式銑床加工，專用銑夾具和游標(biāo)卡尺。
工序130 M8絲錐攻絲，機(jī)用絲錐，選用量具為螺紋塞規(guī)。
3.6.2 夾具的選擇
本零件除粗銑及鉆孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。
3.6.3 刀具的選擇
(1)銑刀依據(jù)參考文獻(xiàn)資料[1]，選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=60mm，齒數(shù)z=10，及直徑為d=50mm，齒數(shù)z=8及切槽刀直徑d=6mm。
(2)鉆φ32mm的孔選用高速鋼復(fù)合鉆頭。
(3)鉆φ10mm孔，鉆φ16mm和鉆底孔φ6.6mm，選用高速鋼麻花鉆鉆頭。
(4)鉆φ16mm孔。選用選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，d=φ16mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角＝120°，45°車刀。
(5)攻絲M8-6H ，選用M8絲錐。
3.6.4 量具的選擇
本零件屬于中批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點，參考相關(guān)資料，選擇如下：
(1)選擇加工面的量具
用分度值為0.05mm的游標(biāo)卡尺測量，以及讀數(shù)值為0.01mm，測量范圍100mm～125mm的外徑千分尺。
(2)選擇加工孔量具
因為孔的加工精度介于IT7～I(xiàn)T9之間，可選用讀數(shù)值0.01mm，測量范圍50mm～125mm的內(nèi)徑千分尺即可。
(3)選擇加工槽所用量具
槽經(jīng)粗銑、精銑兩次加工。槽寬及槽深的尺寸公差等級為：粗銑時均為IT14;精銑時，槽寬為IT13，槽深為IT14。故可選用讀數(shù)值為0.02mm，測量范圍0mm～150mm的游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量。
3.7 切削用量及基本時間的確定
3.7.1 工序Ⅰ的設(shè)計
本工序為粗銑φ32mm孔右端面。已知工件材料為HT200，選擇高速鋼圓柱銑刀直d=60mm，齒數(shù)。根據(jù)參考文獻(xiàn)文獻(xiàn)[1]選擇銑刀的基本形狀,r=10°，a=12°，β=45°已知銑削寬度a=2.5mm，銑削深度a=50mm故機(jī)床選用XA6132臥式銑床。
(1)確定每齒進(jìn)給量
根據(jù)參考文獻(xiàn)文獻(xiàn)[2]資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為7.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查得每齒進(jìn)給量=0.16 mm/z～0.24mm/z、現(xiàn)取=0.16mm/z。
(2)選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)文獻(xiàn)[2]資料所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為1.5mm，銑刀直徑D=60mm，耐用度T=180min。
(3)確定切削速度
根據(jù)參考文獻(xiàn)文獻(xiàn)[2]資料所知，依據(jù)銑刀直徑d=60mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度a=2.5mm，銑削深度a=50mm，耐用度T=180min時查?。?8mm/s，=439r/min, =490mm/s。根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，=300r/min, =475mm/s。
則實際切削：
= (3.1)
==56.52m/min
實際進(jìn)給量：
= (3.2)
==0.16mm/z
(4)校驗機(jī)床功率
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當(dāng)=0.16mm/z, a=50mm,a=2.5mm, =490mm/s時由切削功率的修正系數(shù)k=1，則P= 3.5kw P=0.8kw。
根據(jù)XA6132型立式銑床說明書可知，機(jī)床主軸主電動機(jī)允許的功率
P= P×P (3.3)
P=7.5×0.8=6＞P= 3.5kw
因此機(jī)床功率能滿足要求。
(5)基本時間
t= (3.4)
t==4.6min
3.7.2 工序Ⅱ的設(shè)計
本工序為銑φ16mm孔左端面，銑φ32mm孔左端面，由參考文獻(xiàn) [1]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5得由銑刀直徑，銑刀齒數(shù)。
(1)銑φ16mm孔左端面
(a)確定每齒進(jìn)給量
根據(jù)參考文獻(xiàn)文獻(xiàn)[2]資料所知，查得每齒進(jìn)給量=0.20 mm/z～0.30mm/z、現(xiàn)取=0.20mm/z。由于加工余量不大，可以在一次走刀內(nèi)切完，故取銑削深度a=3.5mm。
(b)選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.80mm，耐用度T=180min。
(c)確定切削速度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，依據(jù)上述參數(shù)，查?。?3mm/s，=350r/min, =390mm/s。根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，=150r/min, =350mm/s。
則實際切削：
=
==23.6m/min
實際進(jìn)給量：
=
==0.23mm/z
(d)校驗機(jī)床功率
依據(jù)上道工序校驗的方法，根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，切削功率的修正系數(shù)k=1，則P= 2.3kw，P=0.8 kw，P=7.5可知機(jī)床功率能夠滿足要求。
(e)基本時間
t=
t==4.3 min
(2)銑φ32mm孔左端面
由參考文獻(xiàn)[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表得：， ；由銑刀直徑，銑刀齒數(shù)。
(a)確定每齒進(jìn)給量
查閱查閱《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》，由選擇高速鋼圓柱銑刀直徑D=60mm，齒數(shù)。已知銑削寬度a=2.5mm，故機(jī)床選用XA6132臥式銑床。根據(jù)參考文獻(xiàn)文獻(xiàn)[2]資料所知，查得每齒進(jìn)給量=0.20 mm/z～0.30mm/z、現(xiàn)取=0.20mm/z。由于加工余量不大，可以在一次走刀內(nèi)切完，故取銑削深度a=3.5mm。
(b)選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.40mm，耐用度T=90min。
(c)確定切削速度
根據(jù)XA6132型立式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，當(dāng)=60mm，, a≤10 mm, ≤0.20mm/z時，＝4.5 m/min，=350r/min, =23 mm/min。
各修正系數(shù)：
故 (m/min) (3.5)
(r/min) (3.6)
(mm/min) (3.7)
按機(jī)床選?。? 75r/min，= 35mm/min，則切削速度和每齒進(jìn)給量為：
(m/min)
=== 0.05(mm/z)
(d)校驗機(jī)床功率
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.22，當(dāng)≤27mm，= 0.10 mm/z～0.15mm/z，≤10mm，≤132mm/min。查得P=1.1kw，根據(jù)銑床XA6132說明書，機(jī)床主軸允許功率為：P= 9.125×0.75kw = 6.84kw，故P＜P，因此，所選擇的切削用量是可以采用的，即=2.0mm，=35mm/min，= 75r/min，= 14.2m/min，= 0.05mm/z。
(e)計算基本工時
(3.8)
式中，，mm，查《切削用量簡明手冊》表2.29，mm，所以，(mm)，
min
3.7.3 工序Ⅲ的設(shè)計
本工序為銑φ16mm孔右端面,精銑φ32mm孔的右端面。已知工件材料為HT200，選擇高速鋼圓柱銑刀直徑D=60mm，齒數(shù)。根據(jù)參考文獻(xiàn)文獻(xiàn)[1]選擇銑刀的基本形狀,r=10°，a=12°，β=45°已知銑削寬度a=2.5mm，銑削深度a=50mm，故機(jī)床選用XA6132臥式銑床。
(1)銑φ16mm孔右端面
(a)確定每齒進(jìn)給量
根據(jù)參考文獻(xiàn)文獻(xiàn)[2]資料所知，查得每齒進(jìn)給量=0.20 mm/z～0.30mm/z，現(xiàn)取=0.20mm/z。由于加工余量不大，可以在一次走刀內(nèi)切完，故取銑削深度a=3.5mm。
(b)選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.80mm，耐用度T=180min。
(c)確定切削速度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，依據(jù)上述參數(shù)，查取＝73mm/s，=350r/min, =390mm/s。根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，=150r/min, =350mm/s。
則實際切削：
=
==23.6m/min
實際進(jìn)給量：
=
==0.23mm/z
(d)校驗機(jī)床功率
依據(jù)上道工序校驗的方法，根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，切削功率的修正系數(shù)k=1，則P= 2.3kw，P=0.8 kw，P=7.5可知機(jī)床功率能夠滿足要求。
(e)基本時間
根據(jù)資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為：
t=
t==4.3 min
(2)精銑φ32mm孔的端面
查閱《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》，由銑削寬度= 2.5mm，選擇= 60mm的圓柱銑刀，故齒數(shù)。機(jī)床選擇臥式銑床XA6132。精加工，余量很小，故取= 1.0mm。
(a)每齒進(jìn)給量
查《切削用量簡明手冊》表3.2及根據(jù)機(jī)床的功率為7.5kw，得= 0.2mm/z ～0.3mm/z，故取= 0.2mm/z。
(b)確定銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具磨鈍壽命
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.25mm，由銑刀直徑= 60mm，查《切削用量簡明手冊》表3.8，故刀具磨鈍壽命T = 90min。
(c)切削速度和每分鐘進(jìn)給量
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.14，當(dāng)mm，，≤10mm，≤0.20mm/z時，m/min，r/min，mm/z。
各修正系數(shù)：
故 (m/min) (3.9)
(r/min) (3.10)
(mm/min) (3.11)
按機(jī)床選取：= 300r/min，= 39mm/min，則切削速度和每齒進(jìn)給量為：
(m/min)
=== 0.013 (mm/z)
(d)檢驗機(jī)床功率
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.3，當(dāng)≤3mm，= 0.10 mm/z ～0.15mm/z，≤10mm，≤132mm/min。查得P=1.1kw，根據(jù)銑床XA6132說明書，機(jī)床主軸允許功率為：P= 9.125×0.75kw = 6.84kw，故P＜P，因此，所選擇的切削用量是可以采用的，即
=1.0mm，=42.5mm/min，= 300r/min，= 303m/min，= 0.013mm/z。
(e)計算基本工時
(3.12)
式中，，mm，查《切削用量簡明手冊》表3.26，mm，所以，(mm)，
min
3.7.4 工序Ⅳ的設(shè)計
本工序為鉆﹑粗鉸、精鉸φ32mm孔，倒角45°。刀具選用高速鋼復(fù)合鉆頭，直徑D=32mm，使用切削液，故選用Z535立式鉆床。
(1)確定進(jìn)給量
根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]《機(jī)械加工工藝手冊》，由于孔徑和深度都很大，查《切削手冊》， 所以， 。
(2)選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]《機(jī)械加工工藝手冊》表5-130，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm，耐用度T=50min。
(3)確定切削速度和每齒進(jìn)給量
由表5-132，查《切削用量簡明手冊》 修正系數(shù) ，σ=670MPa的HT200的加工性為5類，根據(jù)表5-127，進(jìn)給量=0.48mm/r，
查《切削手冊》機(jī)床實際轉(zhuǎn)速為
故實際的切削速度
根據(jù)以上計算確定切削用量如下：
鉆孔：d=31mm, =0.48mm/r, =452r/min, =12.77m/min
粗鉸：d =31.85mm, =0.4mm/r, =400r/min, =29.7m/min
精鉸：d =31.95mm, =0.2mm/r, =630r/min, =15m/min
(4)校驗扭矩功率
所以
故滿足條件，校驗成立。
(5)鉆、粗鉸、精鉸φ32mm孔基本時間
(a)鉆φ32mm孔基本工時
根據(jù)參考文獻(xiàn)資料所知高速鋼復(fù)合鉆頭基本時間為：
(b)粗鉸孔基本工時：
l= (3.13)
L=27.5mm, =400r/min, =0.4 mm/z,取=3mm, =4mm,
(3.14)
(c)精鉸孔基本工時：
l=
取=0.2mm/r, =630r/min, =15m/min，l1=4mm, l2=2mm，l=27.5mm
(3.15)
3.7.5 工序Ⅴ的設(shè)計
本工序為鉆、粗鉸、精鉸φ16mm的孔，倒角45°。刀具：選鉸刀選用φ15.95的標(biāo)準(zhǔn)高速鋼鉸刀，鉸孔擴(kuò)削用量，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝120°。
(1)確定進(jìn)給量
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表10.4-7查出表=0.5～1.4.按該表注釋取較小進(jìn)給量，按按該表注釋取較小進(jìn)給量，按Z525機(jī)床說明書，取=0.3。查《切削用量簡明手冊》，， 所以，，按鉆頭強(qiáng)度選擇，按機(jī)床強(qiáng)度選擇。最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量=0.3， 經(jīng)校驗，校驗成功。
(2)鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
查《切削用量簡明手冊》，后刀面最大磨損限度為0.5 mm～0.8mm，壽命。
(3)確定切削速度
根據(jù)表10.4-39取,切削速度的修正系數(shù)可按表10.4-10查出，kmv=1。
查《切削用量簡明手冊》 修正系數(shù)
(3.16)
故K=0.87
故V’=14.2×0.87×1=12.35m/min
N’= (3.17)
根據(jù)Z525機(jī)床說明書選擇=275r/min.這時實際的鉸孔速度為：
=
根據(jù)以上計算確定切削用量如下：
鉆孔： d=15mm, =0.3mm/r, =400r/min, =18m/min
粗鉸： d =15.85mm, =0.5mm/r, =574r/min, =25.8m/min
精鉸： d =15.95mm, =0.72mm/r, =275r/min, =13.65m/min
(4)校驗扭矩功率
所以
故滿足條件，校驗成立。
(5)鉆、粗鉸、精鉸φ16孔基本時間
(a)鉆孔基本工時：
t =
式中，=400, =0.3,l=27.5mm,l1=l2=5mm
T=
(b)粗鉸孔基本工時：
l=
L=27.5mm, =530r/min, =0.5mm,取l1=3mm, l2=4mm
t=
(c)精鉸孔基本工時：
l=
取l1=4mm, l2=2mm，l=27.5mm
t=
3.7.6 工序Ⅵ的設(shè)計
本工序為鉆φ10mm和鉆φ16mm孔,以φ32mm孔為定位基準(zhǔn)，鉆M8 螺紋底孔φ6.6mm。選擇高速鋼麻花鉆鉆頭D=10mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝120°，45°車刀。
(1)鉆φ10mm孔
(a)確定進(jìn)給量
查《切削用量簡明手冊》，，所以按鉆頭強(qiáng)度選擇 ，按機(jī)床強(qiáng)度選擇。最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量，經(jīng)校驗 校驗成功。
(b)選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
查《切削用量簡明手冊》，后刀面最大磨損限度為0.5 mm～0.8mm，壽命。
(c)確定切削速度
查《切削手冊》 修正系數(shù)
故
查《切削用量簡明手冊》機(jī)床實際轉(zhuǎn)速為
故實際的切削速度
(d)校驗扭矩功率
所以
故滿足條件，校驗成立。
(e)基本時間
(2)鉆φ16mm孔
(a)確定進(jìn)給量
查《切削用量簡明手冊》，，所以，按鉆頭強(qiáng)度選擇，按機(jī)床強(qiáng)度選擇。最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量，經(jīng)校驗 校驗成功。
(b)選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
查《切削用量簡明手冊》后刀面最大磨損限度為0.5～0.8mm，壽命。
(c)確定切削速度
查《切削用量簡明手冊》 修正系數(shù)
故
查《切削用量簡明手冊》機(jī)床實際轉(zhuǎn)速為
故實際的切削速度
(d)校驗扭矩功率
所以
故滿足條件，校驗成立。
(e)基本時間
(3)鉆M8底孔φ6.6mm
(a)確定進(jìn)給量
查《切削用量簡明手冊》， 所以，由于孔徑和深度都不大， 。按鉆頭強(qiáng)度選擇，按機(jī)床強(qiáng)度選擇，最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量，經(jīng)校驗 校驗成功。
(b)鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
查《切削用量簡明手冊》，后刀面最大磨損限度為0.5 mm～0.8mm，壽命。
(c)確定切削速度
查《切削用量簡明手冊》由表5-132，=670MPa的HT200的加工性為5類,修正系數(shù) 故。
查《切削用量簡明手冊》機(jī)床實際轉(zhuǎn)速為
故實際的切削速度
(d)校驗扭矩功率
所以
故滿足條件，校驗成立。
(e)基本時間
3.7.7 工序Ⅶ的設(shè)計
本工序為銑φ16mm的下端面，工件材料為HT200,選用XA6132臥式銑床。選用高速鋼圓柱銑刀,深度ap<=3mm, ,故據(jù)《切削用量簡明手冊》,取刀具直徑D=60mm。
(1)確定每齒進(jìn)給量
每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為7.5kw。查《切削用量簡明手冊》=0.14 mm/z～0.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量=0.14 mm/z。
(2)選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
查《切削用量簡明手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0 mm～1.5mm,壽命T=180min。
(3)確定切削速度和每齒進(jìn)給量
計算切削速度 按《切削用量簡明手冊》，查得＝98mm/s，=439r/min, =490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇=475r/min, =475mm/s,則實際切削：
=3.14×60×475/1000=119.3m/min
實際進(jìn)給量為=/z=475/(300×10)=0.16mm/z
(4)校驗機(jī)床功率
校驗機(jī)床功率查《切削用量簡明手冊》Pcc=2.3kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc，故校驗合格。
最終確定： ap1=1.8mm，ap2=0.2mm，=475r/min，=119.3m/min，=0.16mm/z。
(5)基本時間
t=
t==3.8min
3.7.8 工序Ⅷ的設(shè)計
本工序為鉆φ6mm的孔，锪120°倒角，選用Z5215A搖臂鉆床加工,刀具采用選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，φ6mm高速鋼麻花鉆，鉆頭采用雙頭刃磨法，使用切削液，后角αo＝120°。
(1)確定進(jìn)給量
查《切削用量簡明手冊》， ，所以由于孔徑和深度均很小，。按鉆頭強(qiáng)度選擇 ，按機(jī)床強(qiáng)度選擇。最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗， 校驗成功。
(2)選用鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
查《切削用量簡明手冊》，根據(jù)表5-130，后刀面最大磨損限度為0.5 mm～0.8mm，壽命。
(3)確定切削速度
查《切削用量簡明手冊》 修正系數(shù)
故
查《切削用量簡明手冊》機(jī)床實際轉(zhuǎn)速為由表5-132，=670MPa的HT200的加工性為5類，據(jù)表5-127
故實際的切削速度
(4)校驗扭矩功率
所以
，故滿足條件，校驗成立。
(5)基本時間
3.7.9 工序Ⅸ的設(shè)計
本工序為銑深9.5mm,寬6mm的槽。所選刀具為圓柱銑刀，銑刀直徑d=6mm，根據(jù)資料選擇銑刀的基本形狀r0=10°，a0=20°，已知銑削寬度ae=6mm，銑削深度ap=9.5mm，故機(jī)床選用XA6132臥式銑床。
(1)確定每齒進(jìn)給量
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，用切槽銑刀加工鑄鐵，查得每齒進(jìn)給量=0.52 mm/z～0.10mm/z，現(xiàn)取=0.52mm/z。
(2)選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，用切槽銑刀加工鑄鐵，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.20mm，耐用度T=60min。
(3)確定切削速度和每齒進(jìn)給量
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，依據(jù)銑刀直徑D=6mm，銑削寬度ae=3mm，銑削深度ap =9mm，耐用度T=60min時查?。?8mm/s，=439r/min, =490mm/s。根據(jù)XA6132銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，=300r/min, =475mm/s。
則實際切削：
=
==8.49m/min
實際進(jìn)給量：
=
==0.16mm/z
(4)校驗機(jī)床功率
據(jù)參考文獻(xiàn)資料可知，切削功率的修正系數(shù)k=1，則P= 2.8kw，P=0.8 kw，可知機(jī)床功率能滿足要求。
(5)基本時間
根據(jù)參考文獻(xiàn)資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為：
t=
t==2.75min
3.7.10 工序Ⅹ的設(shè)計
本工序為M8絲錐攻絲，工件材料，HT200, 選用機(jī)用絲錐，根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，銑削深度ap=10mm，刀具選用M8絲錐，量具選用螺紋塞規(guī)。
(1)確定進(jìn)給量
查《切削用量簡明手冊》，由于孔徑和深度都不大，由表查5-132可知得。
(2)確定切削速度
查《切削用量簡明手冊》，由表5-132，選取=0.1m/s=6m/min,=238r/min。根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，按機(jī)床選取=195r/min，則=4.9m/min。
(3)基本時間
根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]表5-131查得，機(jī)動工時=19mm，1=3mm，1=3mm
t=
t==0.2min
4 專用夾具介紹
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。
專用夾具是為了適應(yīng)某一工件的某一工序加工的要求而專門設(shè)計制造的,其功用主要有下列幾個方面：
(1)保證工件被加工表面的位置精度,例如與其他表面間的距離精度,平行度,同軸度等。對于外行比較復(fù)雜,位置精度要求比較高的工件,使用通用夾具進(jìn)行加工往往難以達(dá)到精度要求。
(2)縮短了工序時間,從而提高了勞動生產(chǎn)率。進(jìn)行某一工序所需要的時間,其中主要包括加工工件所需要的機(jī)動時間和裝卸工件等所需要的輔助時間兩部分。按夾具的應(yīng)用范圍分類有通用夾具、專用夾具、成組夾具、組合夾具等，按夾具上的動力源分類有手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具、切削力及離心力夾具等。機(jī)床夾具由定位元件、夾緊裝置、對刀及導(dǎo)引元件、連接元件、夾具體、其他裝置或元件組成,定位元件、夾緊裝置和夾具體是夾具的基本組成部分。在設(shè)計的過程當(dāng)中，應(yīng)深入生產(chǎn)實際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計方案，在進(jìn)行具體設(shè)計[12]。
4.1 問題的提出
本夾具主要用來鉆φ16mm孔，以φ32mm孔作為定位基準(zhǔn)，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵就是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。
4.2 夾具的特點
在機(jī)床上加工工件時,我們可以看到兩種不同的情況：一種是用劃針或指示表等量具,按工件的某一表面,或者按工件表面上所劃的線進(jìn)行找正,使工件在機(jī)床上處于所需要的正確位置,然后夾緊工件進(jìn)行加工;另一種是把工件安裝字夾具上進(jìn)行加工。為了在工件的某一部位上加工出符合規(guī)定技術(shù)要求的表面,一般都按工件的結(jié)構(gòu)形狀,加工方法和生產(chǎn)批量的不同,采用各種不同的裝置將工件準(zhǔn)確,方便的而可靠地安裝在機(jī)床上,然后進(jìn)行加工。這種用來安裝的工件以確定工件與切削刀具的相對位置并將工件夾緊的裝置稱為機(jī)床夾具。在實際的生產(chǎn)中,例如活塞,連桿的生產(chǎn)線上,幾乎每道工序中都采用了夾具。十分明顯,如果不采用夾具,不但工件的加工精度難以保證,而且加工生產(chǎn)率也會大大降低,有時甚至?xí)斐蔁o法加工的情況。除了機(jī)床加工時需要使用夾具外,有時在檢驗,裝配等的工序中也要用到夾具,因之在這種場合中用到的夾具可分別稱為檢驗夾具和裝配夾具。機(jī)床夾具通常是指裝夾工件用的裝置,至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱為輔助工具。輔助工具有時也廣義地包括在機(jī)床夾具的范圍內(nèi)。按照機(jī)床夾具的應(yīng)用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調(diào)整式夾具等[13][14]。
4.3 零件工藝性分析
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。在給定的零件中，由于公差要求較低，因此本步的重點應(yīng)在加緊的方便與快速性上。
本工序的加工條件為Z525鉆床，Φ16mm高速鋼復(fù)合鉆頭，工件其他部位均已達(dá)到設(shè)計圖樣的要求。未淬硬毛坯上鉆孔的經(jīng)濟(jì)加工精度未IT11-IT12，表面粗糙度為Ra3.2，在鉆床夾具上加工時適當(dāng)控制切削用量，可以保證孔的尺寸精度和表面粗糙度要求。因此，在本工序加工中，應(yīng)主要考慮孔軸線的位置要求。
4.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇
出于定位簡單和快速的考慮，選擇孔Φ32mm和端面為基準(zhǔn)定位，側(cè)面加定位銷輔助定位，使工件完全定位，再使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行卡緊。本工序采用孔φ32mm和端面為基準(zhǔn)定位，使加工基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)統(tǒng)一，能很好的保證定位的精度，使加工更好的保證位置精度[15]。
4.3.2 定位方案的選擇
根據(jù)該工序加工要求，工件在夾具中的定位方案以Φ32+0.027 0孔為主要定位基準(zhǔn)，限制5個自由度，以支撐釘為止推基準(zhǔn)，限制一個自由度?？紤]到當(dāng)在加工φ16mm時，需要足夠的自由空間，其上方應(yīng)該是沒有干涉的，所以該工件的定位支撐只能安排在其他部位，若安排在φ16mm的外端面，用V型塊支撐，而工件上存在兩處強(qiáng)度不足的地方，加工時容易振動和機(jī)械變形，而且整個夾具會進(jìn)一步增大，為工件裝卸帶來麻煩，通過以下方法來夾緊：
(1)夾緊機(jī)構(gòu) 工件的夾緊是擰動螺母，通過開口墊圈將工件夾緊在定位銷軸上。
(2)分度裝置 分度是由固定在定位銷的轉(zhuǎn)盤來實現(xiàn)的。當(dāng)分度定位銷分別插入轉(zhuǎn)盤的兩個分度定位套時，工件獲得2個位置。分度時，扳動手柄，可以松開轉(zhuǎn)盤，拔出分度定位銷，由轉(zhuǎn)盤帶動工件轉(zhuǎn)過180°，將定位銷插入另一個分度定位套中，然后順時針扳動手柄，將工件夾緊，便可加工。
3.4.1問題的提出
在給定的零件中，對本序加工的主要考慮M18x1.5螺紋孔的位置相關(guān)尺寸。
3.4.2卡具設(shè)計
3.4.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
出于定位簡單和快速的考慮，選擇一端面和孔φ32和孔φ32為定位基準(zhǔn)面，保證加工基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)重合，再使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行卡緊。
3.4.2.2切削力和卡緊力計算
本步加工按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。
鉆削軸向力 ：
扭矩
卡緊力為
取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
則實際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=24.1N
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。
4.3.2 切削力和夾緊力計算
本步加工按鉆削估算夾緊力，實際效果可以保證可靠的夾緊。
鉆削軸向力 ：
(4.2)
扭矩 (4.3)
夾緊力為 (4.4)
取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
則實際夾緊力為 F’=S1×S2×S3×S4×F=16.77N (4.5)
4.4 定位誤差分析
該夾具以φ32 mm內(nèi)孔和端面為定位基準(zhǔn)，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)定的工序公差。
φ16mm孔軸線與左側(cè)面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，由參考資料《互換性與技術(shù)測量》表可知：
?。ㄖ械燃墸┘?：尺寸偏差為
由資料[10]《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》可得：
(1)定位誤差：
(2)夾緊安裝誤差:
(4.6)
(4.7)
(4.8)
(3)磨損造成的加工誤差：通常不超過
(4)夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
4.5 夾具設(shè)計及簡要的說明
工件以φ32 mm孔和端面為定位基準(zhǔn)。為工件裝夾可靠，采用了輔助支承。如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費(fèi)時費(fèi)力。由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式即螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中有廣泛的應(yīng)用。
裝配總圖上應(yīng)該將定位心軸、鉆模板與夾具體的連接結(jié)構(gòu)表達(dá)清楚。在上述定位，引導(dǎo)，夾緊方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計夾具體，夾具體的底面作為安裝基面。此方案安裝穩(wěn)定、剛性好，重量輕，取材容易、成本低，將各個部分連接成一個整體，并繪制出夾具圖。
結(jié)束語
根據(jù)機(jī)床搖塊工藝規(guī)程及夾具設(shè)計要求，在本設(shè)計中制定的工藝規(guī)程是比較合理的，它保證了零件的加工質(zhì)量，可靠地達(dá)到了圖紙所提出的技術(shù)條件，并盡量提高生產(chǎn)率和降低消耗同時還盡量降低工人的勞動強(qiáng)度，使其有良好的工作條件。同時依據(jù)夾具設(shè)計原理和相關(guān)資料可以了解到該設(shè)計中的夾具設(shè)計也是合理可行的，該夾具確保了工件的加工質(zhì)量，不僅工藝性好結(jié)構(gòu)簡單而且使用性好、操作省力高效，同時定位及夾緊快速準(zhǔn)確，提高了生產(chǎn)率，降低了制造成本。因此，可知此次畢業(yè)設(shè)計是成功的，通過本次的畢業(yè)設(shè)計，使我能夠?qū)镜闹R做進(jìn)一步的了解與學(xué)習(xí)，對資料的查詢與合理的應(yīng)用做了更深入的了解，本次進(jìn)行工件的工藝路線分析、工藝卡片的制定、工藝過程的分析、鉆夾具的設(shè)計與分析，使理論與實踐得到綜合的運(yùn)用，通過本次的畢業(yè)設(shè)計，使我能夠?qū)镜闹R做進(jìn)一步的了解與學(xué)習(xí)，對資料的查詢與合理的應(yīng)用做了更深入的了解，本次進(jìn)行工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過程的分析、鉆夾具的設(shè)計與分析，對我們在大學(xué)期間所學(xué)的課程進(jìn)行了實際的應(yīng)用與綜合的學(xué)習(xí)。
致 謝
首先感謝母校，是她給我一個難得的學(xué)習(xí)機(jī)會，讓我在即將畢業(yè)之際學(xué)到了很多知識，經(jīng)過這幾個月的緊張的畢業(yè)設(shè)計，使我在理論和實踐能力上都有了進(jìn)一步的提高。
我的畢業(yè)設(shè)計主要在吳晟老師指導(dǎo)下,讓我對所學(xué)的知識進(jìn)行系統(tǒng)性的復(fù)習(xí),并根據(jù)畢設(shè)要求查閱有關(guān)資料。在設(shè)計過程中受到吳晟老師無微不至的關(guān)心與耐心指導(dǎo)，使我的畢業(yè)設(shè)計得以順利的進(jìn)展。在吳晟老師幫助下我解決了很多以前解決不了的問題,在此我向您表示衷心的感謝！
作為一名即將完成學(xué)業(yè)，離開學(xué)校生活的我，我要感謝母校，是她給我創(chuàng)造了一個學(xué)習(xí)的機(jī)會，創(chuàng)造了美好的學(xué)習(xí)生活環(huán)境，讓我在這里學(xué)到了很多知識；感謝各位老師，是他們傳授給我的知識；感謝各位同學(xué)和朋友，是他們讓我的學(xué)習(xí)和生活充滿樂趣，感謝你們！在這里特別要感謝吳晟老師，在設(shè)計期間幫助我理清設(shè)計思路，提出有效的改進(jìn)方案，他淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕田L(fēng)、誨人不倦的態(tài)度的使我受益終生！
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 孟少農(nóng).
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