KCSJ-14 曲柄加工工藝及鉆Φ10孔夾具設(shè)計(jì)【版本2】【含三維SW】

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The process design is divided into material selection of parts, allowance, processing sequence, processing accuracy, etc. for holes with diameter of 10, the precision and roughness are carefully analyzed. The process steps are: drilling expanding reaming. The special fixture is designed to drill and ream the diameter of 10 mm, mainly with the mandrel and cutting pin as positioning elements, which belongs to the precise datum positioning, and draw CAD drawings and SolidWorks 3D drawings. The open washer and nut are clamping devices and belong to a single screw clamping mechanism. The drilling template is a fixed drilling template, because it involves large and medium-sized batch production, the accuracy is Ra1.6, and the quick change drill sleeve is used as the guide device. The clamp specific and drill template material is HT200. This manual mainly includes three parts: the first part is the introduction, the formulation of box machining process specification, the second part is the design of special fixture, and the third part is the summary and experience, thanks and references Key words: Handle、process fixture、diameter of 10 mm、mass production、guide device. - V - 目 錄 摘 要 II ABSTRACT III 目 錄 IV 第一章 緒論 1 1.1 手柄介紹 1 1.2 夾具和工藝的介紹 1 1.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1 第二章 零件的分析 2 2.1 零件的介紹 2 2.2 工藝分析 3 第三章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4 3.1 確定毛坯的制造形式 4 3.2 確定生產(chǎn)類(lèi)型 5 3.3 確定毛坯尺寸 5 3.4確定重要部位加工定位方式 6 3.5 制定工藝路線(xiàn) 7 3.6 定位基準(zhǔn)的選擇 7 3.7 工序尺寸及加工方式 8 3.8 加工工序內(nèi)容 9 第四章 切削用量及工時(shí)計(jì)算 10 第五章 鉆夾具設(shè)計(jì) 13 5.1 設(shè)計(jì)任務(wù)分析 13 5.2 工件定位、夾緊方案的確定 13 5.3 定位誤差分析與計(jì)算 13 5.4 夾緊力的計(jì)算 15 5.5 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) 16 5.6 夾具體的設(shè)計(jì)及與機(jī)床的聯(lián)接 16 5.7 安裝與拆卸 17 總結(jié) 18 參考文獻(xiàn) 19 致 謝 20 第一章 緒論 1.1 手柄介紹 手柄是一種機(jī)械配件方便工人操作機(jī)械。按照工藝分析，有幾點(diǎn)需要注意： 1、測(cè)量手柄尺寸是否嚴(yán)格按照行業(yè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)加工(重點(diǎn)看安裝尺寸)。 2、手柄螺絲部分是挫制螺紋還是機(jī)床板牙套出來(lái)的，這里要重點(diǎn)區(qū)分，搓出來(lái)的螺絲精準(zhǔn)度、硬度都不是很好并且表面粗糙。 3、手柄表面處理是否光滑無(wú)毛刺，防銹處理工藝是否過(guò)關(guān)。 4、看手柄安裝部位、螺絲的精準(zhǔn)度及整體手柄尺寸是否完全按照機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)加工。 5、手柄表面是否粗糙、有砂眼。 6、手柄表面處理是否光滑無(wú)毛刺，防銹工藝是否過(guò)關(guān) 1.2 夾具和工藝的介紹 工藝工裝夾具，在生產(chǎn)中有著的作用，具有廣泛的應(yīng)用是在機(jī)械加工中?？傊哂幸韵绿攸c(diǎn)： 1. 保證工件的加工精度 2. 擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍和改變機(jī)床用途 3. 改善勞動(dòng)條件和保證生產(chǎn)安全 1.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 第一階段：查閱資料，寫(xiě)任務(wù)書(shū)，開(kāi)題報(bào)告 第二階段：分析零件的工藝，制定工藝過(guò)程卡 第三階段：根據(jù)工藝路線(xiàn)制定工序卡 第四階段：設(shè)計(jì)夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，設(shè)計(jì)夾具方案 第五階段：繪制夾具裝配圖和夾具零件圖 第六階段：寫(xiě)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第七階段：寫(xiě)夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 - 21 - 第二章 零件的分析 2.1 零件的介紹 本課題零件見(jiàn)圖2.1所示，屬于連桿類(lèi)零件，材料為HT200，整體為規(guī)則的圖形，大圓體與小圓體的距離為100mm和70mm，大圓體和小圓體的高度為17mm，整體結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，要求大批量生產(chǎn)。該零件尺寸Φ18mm和Φ10mm孔的精度較高，加工工序?yàn)殂@擴(kuò)鉸，其余粗加工即可。 圖2.1 零件二維工程圖 圖2.2 零件3D圖 2.2 工藝分析 由零件圖可知，手柄的直徑30mm，直徑20mm的兩個(gè)端面的粗糙度要求為Ra1.6，Φ18和Φ10孔表面粗糙度Ra1.6，并達(dá)到IT10級(jí)精度。三個(gè)外圓的凸臺(tái)端面和凸臺(tái)直徑4mm孔的表面粗糙度Ra12.5，一次加工完成。 該零件為手柄，為整體鑄造，制坯和加工困難，但是裝配精度高。其形狀復(fù)雜，具有較復(fù)雜的截面形狀和加強(qiáng)肋；具有一定形狀，它們?cè)诒砻娲植诙?、形位公差、尺寸精度要求高，并且直接影響手柄的裝配精度和使用性能。  第三章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 確定毛坯的制造形式 手柄零件HT200、HT200的材質(zhì)具有良好的鑄造性，批量生產(chǎn)的鑄造，鑄件毛坯采用方法生產(chǎn)，不僅可以率，而且可以提高和小的余量。 在加工過(guò)程中，通常根據(jù)零件的批量生產(chǎn)確定具有相應(yīng)精度的鑄坯。通過(guò)查閱《材料成型技術(shù)基礎(chǔ)》、《工程材料與成型工藝》，比較各種毛坯鑄造方法優(yōu)缺點(diǎn)之后，最后決定采用金屬型鑄造。與砂鑄相比，金屬鑄件具有更高的尺寸精度，更低的表面粗糙度和更快的導(dǎo)熱速度。另外，金屬型鑄件的表面質(zhì)量和力學(xué)性能好于砂型鑄件，表面粗糙度可以達(dá)到Ra12.5，尺寸精度能夠達(dá)到IT12。金屬型鑄造可實(shí)現(xiàn)“一模多鑄”，促進(jìn)機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)的效率提高。這種鑄造方法主要適用于大批量生產(chǎn)。鑄造后，應(yīng)進(jìn)行人工時(shí)效處理，減少坯料內(nèi)部應(yīng)力和變形程度。 為了使模樣方便從鑄型取出，制造模樣的時(shí)候應(yīng)該設(shè)置一定的斜度，即拔模斜度。設(shè)置拔模斜度為1°。值得注意的是，設(shè)計(jì)鑄件的時(shí)候，要考慮到圓弧過(guò)渡，可以防止鑄件轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生黏砂和由于鑄造應(yīng)力太大產(chǎn)生裂紋，還能避免鑄型尖角損壞而產(chǎn)生砂眼的缺陷Error! Reference source not found.。 圖3.1 毛坯圖 3.2 確定生產(chǎn)類(lèi)型 根據(jù)設(shè)計(jì)主題：Q=2500臺(tái)/年，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，備件率為2%，廢品率為0.3%。替代指南中的公式（1--1）給出N=2500×1×（1+4.5%）×（1+0.7%）=2630.7件/年，則杠桿的生產(chǎn)類(lèi)型為中批量生產(chǎn)。 圖3.2 生產(chǎn)類(lèi)型規(guī)范 3.3 確定毛坯尺寸 表3.1 毛坯尺寸 加工面 加工方式 加工余量 毛坯尺寸 粗銑φ30的底端面 粗銑 2.8mm Φ30×17+2.8 粗銑φ30的頂端面 粗銑 2.8mm Φ30×17+2.8 精銑φ30的底端面 精銑 0.2mm Φ30×17+0.2 精銑φ30的頂端面 精銑 0.2mm Φ30×17+0.2 鉆擴(kuò)鉸Φ18的孔 鉆--擴(kuò)--鉸 實(shí)心 實(shí)心 粗銑長(zhǎng)度100處Φ20的兩端面 粗銑 2.8mm Φ20×17+2.8 精銑長(zhǎng)度100處Φ20的兩端面 精銑 0.2mm Φ20×17+0.2 鉆擴(kuò)鉸長(zhǎng)度100處Φ10的孔 鉆--擴(kuò)--鉸 實(shí)心 實(shí)心 粗銑長(zhǎng)度70處Φ20的兩端面 粗銑 2.8mm Φ20×17+2.8 精銑長(zhǎng)度70處Φ20的兩端面 精銑 0.2mm Φ20×17+0.2 鉆擴(kuò)鉸長(zhǎng)度70處Φ10的孔 鉆--擴(kuò)--鉸 實(shí)心 實(shí)心 銑長(zhǎng)度100處Φ9的端面 粗銑 3mm Φ9×11+3 銑長(zhǎng)度70處Φ9的端面 粗銑 3mm Φ9×11+3 銑大圓處Φ9的端面 粗銑 3mm Φ9×16+3 鉆長(zhǎng)度100處Φ4的孔 鉆 實(shí)心 實(shí)心 鉆長(zhǎng)度70處Φ4的孔 鉆 實(shí)心 實(shí)心 鉆大圓處Φ4的孔 鉆 實(shí)心 實(shí)心 3.4確定重要部位加工定位方式 表3.2 加工定位方式 粗銑 以頂端面和外圓為粗基準(zhǔn) 粗銑 以底端面和外圓為精基準(zhǔn) 精銑 以頂端面和外圓為精基準(zhǔn) 精銑 以底端面和外圓為精基準(zhǔn) 鉆擴(kuò)鉸Φ18的孔 鉆--擴(kuò)--鉸 以一端面和外圓為精基準(zhǔn) 粗銑長(zhǎng)度100mm處Φ20的 粗銑 以一端面和內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 精銑長(zhǎng)度100mm處Φ20的 精銑 以一端面和內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 鉆擴(kuò)鉸長(zhǎng)度100處Φ10的孔 鉆--擴(kuò)--鉸 以一端面和內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 粗銑長(zhǎng)度70mm處Φ20的兩個(gè)端面 粗銑 以一端面和內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 精銑長(zhǎng)度70mm處Φ20的兩個(gè)端面 精銑 以一端面和內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 鉆擴(kuò)鉸長(zhǎng)度70處Φ10的孔 鉆--擴(kuò)--鉸 以一端面和內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 銑長(zhǎng)度100處Φ9的端面 粗銑 以一端面和內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 銑長(zhǎng)度70處Φ9的端面 粗銑 以一端面和內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 銑大圓處Φ9的端面 粗銑 以一端面和內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 鉆長(zhǎng)度100處Φ4的孔 鉆 以一端面和內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 鉆長(zhǎng)度70處Φ4的孔 鉆 以一端面和內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 鉆大圓處Φ4的孔 鉆 以一端面和內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 3.5 制定工藝路線(xiàn) 表3.3 工藝路線(xiàn) 1 鑄造 鑄造 2 處理 時(shí)效處理 3 銑 粗銑φ30的底端面 4 銑 粗銑φ30的頂端面 5 銑 精銑φ30的底端面 6 銑 精銑φ30的頂端面 7 鉆 鉆擴(kuò)鉸Φ18的孔 8 銑 粗銑長(zhǎng)度100處Φ20的兩端面 9 銑 精銑長(zhǎng)度100處Φ20的兩端面 10 鉆 鉆擴(kuò)鉸長(zhǎng)度100處Φ10的孔 11 銑 粗銑長(zhǎng)度70處Φ20的兩端面 12 銑 精銑長(zhǎng)度70處Φ20的兩端面 13 鉆 鉆擴(kuò)鉸長(zhǎng)度70處Φ10的孔 14 銑 銑長(zhǎng)度100處Φ9的端面 15 銑 銑長(zhǎng)度70處Φ9的端面 16 銑 銑大圓處Φ9的端面 17 鉆 鉆長(zhǎng)度100處Φ4的孔 18 鉆 鉆長(zhǎng)度70處Φ4的孔 19 鉆 鉆大圓處Φ4的孔 20 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 21 入庫(kù) 入庫(kù) 3.6 定位基準(zhǔn)的選擇 a：精基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)的時(shí)候，要盡量保證了保證加工的精度以及裝夾的準(zhǔn)確方便。查閱《機(jī)械制造工藝學(xué)》工藝過(guò)程設(shè)計(jì)部分可知，精基準(zhǔn)的選擇原則有四個(gè)，分別是“基準(zhǔn)重合”原則、“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則、“自為基準(zhǔn)”原則和“互為基準(zhǔn)”原則。 對(duì)于該手柄的零件，選擇直徑30mm的底端面，直徑18mm的孔和長(zhǎng)度為100mm的直徑10mm孔作為精基準(zhǔn)，即一面兩孔，符合“基準(zhǔn)重合”原則、“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。 b：粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)于分配各加工面的加工余量、不加工面與加工面之間的位置度都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。查閱《機(jī)械制造工藝學(xué)》定位基準(zhǔn)的選擇部分可知，粗基準(zhǔn)的選擇原則包括：以不加工平面作為粗基準(zhǔn)；保證重要平面余量均勻，以該平面作為粗基準(zhǔn)；粗基準(zhǔn)平面應(yīng)平整；粗基準(zhǔn)只能用一次，不能夠重復(fù)使用。結(jié)合以上原則，分析零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，直徑30mm的外圓和直徑20mm的外圓為未加工表面，表面平整，無(wú)澆口、冒口、飛邊等缺陷。作為粗基準(zhǔn)能夠保證加工余量和位置要求。所以，通過(guò)以上分析，選擇零件的直徑30mm的外圓和直徑20mm的外圓作為粗基準(zhǔn)。 3.7 工序尺寸及加工方式 a：工序直徑30mm的上下端面 粗銑直徑30mm的上下端面：Φ30×17+（1.8×2）=Φ30×20.6 精銑直徑30mm的上下端面：Φ30×20.6+（0.2×2）=Φ30×21 b：工序直徑20mm的上下端面（兩處） 粗銑直徑20mm的上下端面：Φ20×17+（1.8×2）=Φ20×20.6 精銑直徑20mm的上下端面：Φ20×20.6+（0.2×2）=Φ20×21 c：直徑18mm的孔 直徑18mm的孔實(shí)心鑄造，加工方式為鉆孔直徑17mm，擴(kuò)孔直徑17.5mm，鉸孔直徑18mm。 d：直徑10孔（兩處） 直徑10mm的孔實(shí)心鑄造，加工方式為鉆孔直徑9mm，擴(kuò)孔直徑10.5mm，鉸孔直徑10mm。 e：外圓凸臺(tái)端面 粗加工直徑9mm，一次加工完成。 f：直徑4mm的孔 粗加工，鑄造實(shí)心。 3.8 加工工序內(nèi)容 （1）機(jī)床的選擇 對(duì)于機(jī)床選擇的時(shí)候，應(yīng)該遵循：機(jī)床的加工范圍與零件外形尺寸相匹配；機(jī)床的精度可以達(dá)到工序加工要求的精度；機(jī)床的生產(chǎn)效率要適應(yīng)零件的生產(chǎn)類(lèi)型；要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，充分利用現(xiàn)有設(shè)備；合理選擇先進(jìn)制造裝備。 查閱《機(jī)械制造工藝學(xué)》各種生產(chǎn)類(lèi)型的特點(diǎn)和要求可知，由于該零件是大批生產(chǎn)，應(yīng)當(dāng)采用專(zhuān)用設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，所以機(jī)床選用專(zhuān)用機(jī)床。 （2）夾具的選擇 夾具的選擇，同機(jī)床的選擇一樣，也要和零件的生產(chǎn)類(lèi)型相適應(yīng)，由于該零件是大批生產(chǎn)，各道工序所采用的機(jī)床夾具，主要采用手動(dòng)的專(zhuān)用機(jī)床夾具。 （3）刀具的選擇 刀具的選擇要從各道工序采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件的材料、所要求的表面粗糙度和加工精度、生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)性等因素進(jìn)行綜合的考量?，F(xiàn)對(duì)指定工序進(jìn)行刀具選擇。 銑端面使用面銑刀，鉆孔使用麻花鉆，擴(kuò)刀和鉸刀。 （4）量具的選擇 常用量具主要有游標(biāo)卡尺、百分尺、百分表等。對(duì)于該零件來(lái)說(shuō)，其生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，宜采用極限量規(guī)、高生產(chǎn)率的專(zhuān)用檢具。 第四章 切削用量及工時(shí)計(jì)算 在選擇切削用量的時(shí)候，要保證零件的加工精度以及表面粗糙度；要盡量提高生產(chǎn)效率；要充分發(fā)揮機(jī)床的性能；要讓刀具保證恰當(dāng)?shù)氖褂脡勖，F(xiàn)在，對(duì)指定13道工序的切削用量進(jìn)行選擇，以及計(jì)算各道工序的機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速。 工序：粗銑直徑30mm的底端面 背吃刀量ap的確定：查閱《簡(jiǎn)明金屬機(jī)械加工工藝手冊(cè)》P421可知，背吃刀量選擇1.8mm。 進(jìn)給量的確定：查閱《機(jī)械加工工藝簡(jiǎn)明速查手冊(cè)》表6.26硬質(zhì)合金端銑刀、盤(pán)銑刀加工平面和臺(tái)階時(shí)的進(jìn)給量fz可知，fz=0.14mmz。進(jìn)給量可按下式進(jìn)行計(jì)算： fm=fz?z （2.3） 式中 fm—每轉(zhuǎn)進(jìn)給量； fz—每齒進(jìn)給量； z—銑刀齒數(shù)。 由公式（2.3）可知進(jìn)給量為： fm=fz?z ＝0.14×12 ＝1.68（mmr） 切削速度vc的確定：查閱《簡(jiǎn)明金屬機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表7-31各種常用工件材料的銑削速度推薦范圍可知，由于該工件材料為灰鑄鐵，且為粗銑。所以選擇切削速度為1ms。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的確定： 查閱《機(jī)床制造工藝及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》P21可知，主軸轉(zhuǎn)速公式如下： ns=1000vcπdw （2.4） 式中 ns—主軸轉(zhuǎn)速； vc—切削速度； dw—銑刀直徑。 由公式（2.4）可知主軸的轉(zhuǎn)速為： ns=1000vcπdw =1000×60π×40 ≈ 500（rmin） 工序：鉆、擴(kuò)、鉸2×Φ10孔 背吃刀量ap的確定：查閱《機(jī)械加工工藝簡(jiǎn)明速查手冊(cè)》表8.4鉆銷(xiāo)要素可知： ap=d02 （2.5） 式中 ap—背吃刀量； d0—鉆頭直徑。 由公式（2.5）可知： ap=d02 =92 =4.5（mm） 進(jìn)給量和鉆削速度的確定：查閱《機(jī)械加工工藝簡(jiǎn)明速查手冊(cè)》表8.6硬質(zhì)合金的鉆削速度vc和進(jìn)給量f可知，選擇鉆削速度為1ms，進(jìn)給量0.5mmr。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的確定： 由公式（2.4）可知主軸的轉(zhuǎn)速為： ns=1000vcπdw =1000×30π×9 ≈ 1000（rmin） 工序：銑Φ20的端面 背吃刀量ap的確定：查閱《簡(jiǎn)明金屬機(jī)械加工工藝手冊(cè)》P421可知，背吃刀量選擇1.8mm。 進(jìn)給量的確定：查閱《機(jī)械加工工藝簡(jiǎn)明速查手冊(cè)》表6.26硬質(zhì)合金端銑刀、盤(pán)銑刀加工平面和臺(tái)階時(shí)的進(jìn)給量fz可知，fz=0.15mmz。 由公式（2.3）可知進(jìn)給量為： fm=fz?z ＝0.15×10 ＝1.5（mmr） 切削速度vc的確定：查閱《簡(jiǎn)明金屬機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表7-31各種常用工件材料的銑削速度推薦范圍可知,選擇切削速度為1.5ms。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的確定： 由公式（2.4）可知主軸的轉(zhuǎn)速為： ns=1000vcπdw =1000×1.5×60π×30 ≈ 955（rmin）  第五章 鉆夾具設(shè)計(jì) 5.1 設(shè)計(jì)任務(wù)分析 生產(chǎn)類(lèi)型決定著生產(chǎn)率、夾具結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)性。在本次設(shè)計(jì)中，生產(chǎn)類(lèi)型為大批大量生產(chǎn)，故需要采用專(zhuān)用夾具。設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具的時(shí)候，要仔細(xì)研究零件圖和工序圖。在本次設(shè)計(jì)中，指定工序：鉆擴(kuò)鉸直徑10mm的孔，進(jìn)行專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)，這套夾具應(yīng)該從夾緊的方向考慮來(lái)提高效率。對(duì)于此工序來(lái)說(shuō)，主要是鉆擴(kuò)鉸直徑10mm的孔，需要保證孔的垂直度要求和表面粗糙度等要求，合理安排鉆套的形式、鉆模板的布置形式，以及如何引刀。 5.2 工件定位、夾緊方案的確定 分析工序簡(jiǎn)圖可知，采用的定位方案為一面兩銷(xiāo)定位。定位基準(zhǔn)面為直徑30mm的一個(gè)端面，直徑18mm的孔和長(zhǎng)度100mm處直徑10mm的孔。直徑30mm底端面限制三個(gè)自由度，其中心軸外圓限制兩個(gè)自由度，菱形定位銷(xiāo)限制一個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)工件定位精確。平面定位元件選擇了心軸端面，一方面是該元件所定位的底端面是已經(jīng)加工過(guò)的平面。 夾緊動(dòng)力裝置一般分為手動(dòng)夾緊和機(jī)動(dòng)夾緊，其中機(jī)動(dòng)夾緊又分為氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)等方式。由于在本次設(shè)計(jì)中工件是大批生產(chǎn)，在選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)選用機(jī)動(dòng)夾緊中的手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，這是因?yàn)槭謩?dòng)夾緊的夾緊力基本穩(wěn)定；夾緊動(dòng)作迅速，能夠減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率；操作方便而且操作省力，可以極大的減工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 5.3 定位誤差分析與計(jì)算 在本次鉆床夾具設(shè)計(jì)中，工件在夾具中采用一面兩孔定位，工件底端面（為第一定位基準(zhǔn)，工件上的兩個(gè)定位孔分別為第二和第三定位基準(zhǔn)。由于工件在夾具中定位時(shí)，底端作為第一定位基準(zhǔn)面，工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，沒(méi)有基準(zhǔn)位置誤差；因?yàn)槎ㄎ豢妆容^淺，所以由內(nèi)孔與底面垂直度誤差而引起其內(nèi)孔中心線(xiàn)的基準(zhǔn)位置誤差也可忽略不計(jì)。但是兩個(gè)定位孔由于與定位銷(xiāo)的配合間隙及兩孔、兩銷(xiāo)中心距誤差引起的基準(zhǔn)位置誤差不能忽略，需要計(jì)算出來(lái)。此時(shí)產(chǎn)生的定位誤差應(yīng)該包括兩方面：一是工件在兩定位孔連心線(xiàn)上的位置誤差，二是兩定位孔連心線(xiàn)上的轉(zhuǎn)角誤差Error! Reference source not found.。 如圖5.2所示，位置誤差產(chǎn)生的原因是定位孔與定位銷(xiāo)為間隙配合，孔的中心線(xiàn)與銷(xiāo)的中心線(xiàn)不會(huì)重合，所以工件會(huì)發(fā)生移動(dòng)。由于圓柱銷(xiāo)孔的配合間隙會(huì)一直小于菱形銷(xiāo)的削邊量，而工件在兩孔連心線(xiàn)上的基準(zhǔn)極限位置，只會(huì)受到圓柱銷(xiāo)孔配合間隙的限制。 圖5.2 位置誤差示意圖 所以位置誤差可采用如下公式： δ位置=TD1+Td1+?1min （5.1） 式中 TD1—工件內(nèi)孔O1的公差； Td1—夾具上圓柱銷(xiāo)的公差； ?1min—工件上定位孔O1與圓柱銷(xiāo)的最小配合間隙。 定位銷(xiāo)的尺寸為Φ18-0.027-0.016mm ，定位孔是按7級(jí)精度加工出來(lái)的，其尺寸為Φ10 0+0.018mm，所以由公式（3.1）可知δ位置=0.018+0.011+0.016=0.045mm。而工件上兩定位孔中心距的尺寸為100±0.08mm，其公差為0.16mm。該位置誤差小于工件兩定位孔中心距尺寸公差的1/3，滿(mǎn)足該工序的加工精度要求。 如圖5.3所示，轉(zhuǎn)角誤差產(chǎn)生的原因是工件兩定位孔的中心連線(xiàn)會(huì)繞著Z軸旋轉(zhuǎn)，這同樣是是由孔銷(xiāo)的配合間隙所導(dǎo)致的。 圖3.2 轉(zhuǎn)角誤差示意圖 所以轉(zhuǎn)角誤差可采用如下公式： δ角度=2tan-1TD1+Td1+?1min+TD2+Td2+?2min2L （5.2） 式中 TD1—工件內(nèi)孔O1的公差； TD1—夾具上圓柱銷(xiāo)的公差； ?1min—工件上定位孔O1與圓柱銷(xiāo)的最小配合間隙。 TD2—工件內(nèi)孔O2的公差； Td2—夾具上菱形銷(xiāo)的公差； ?2min—工件上定位孔O2與菱形銷(xiāo)的最小配合間隙。 由公式（5.2）可得： δ角度=2tan-1TD1+Td1+?1min+TD2+Td2+?2min2L =2tan-10.018+0.011-0.005+0.018+0.011-0.0052×140 =36″ 工件上兩定位孔中心距尺寸的轉(zhuǎn)動(dòng)公差為5′。該轉(zhuǎn)角誤差小于工件兩定位孔中心距尺寸轉(zhuǎn)角公差的1/3，滿(mǎn)足該工序的加工精度要求。 5.4 夾緊力的計(jì)算 夾緊力的計(jì)算需要先確定計(jì)算麻花鉆進(jìn)給時(shí)的鉆削力，查閱《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)冊(cè)》表1-2-3鉆削力的計(jì)算公式可知，切削力Fc的計(jì)算公式為 Fc=902ts0.75Kp （5.3） 式中 t—切削深度； s—每轉(zhuǎn)進(jìn)給量； Kp—修正系數(shù)。 其中修正系數(shù)Kp可由公式（3.4）計(jì)算。 Kp=KmpKφpKγpKλpKΥp （5.4） 式中 Kmp—考慮工件材料機(jī)械性能的系數(shù)； Kφp、Kγp、Kλp、KΥp—考慮刀具幾何參數(shù)的系數(shù)。 查閱《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-4Kmp值、表1-2-5指數(shù)n值、表1-2-6系數(shù)Kφp、Kγp、Kλp、KΥp值，結(jié)合公式（3.4）進(jìn)行修正系數(shù)Kp的計(jì)算。 Kp=KmpKφpKγpKλpKΥp = 2001500.4×1×1.1×1×1 =1.23 由公式（5.3）得 Fc=902ts0.75Kp =902×0.20.75×1.2×1.23 =399.5（N） 根據(jù)《機(jī)械制造工藝及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》可知夾緊力計(jì)算公式為 P=KFcμ1+μ2 （5.5） 式中 K—安全系數(shù)，一般K=1.5~3； μ1—夾緊元件與工件間的摩擦系數(shù)； μ2—工件與定位面間得到摩擦系數(shù)。 查閱《現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》（第二版）表4-21典型夾緊形式實(shí)際所需的夾緊力的計(jì)算可得，K=2，μ1=0.2，μ2=0.16。則所需夾緊力為 P=KFcμ1+μ2 =2×399.50.2+0.16 = 2219.4（N） 5.5 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) 本道工序設(shè)計(jì)的夾具為鉆床夾具，所以需要設(shè)計(jì)鉆模板，來(lái)引導(dǎo)鉆頭保證被加工這個(gè)孔的位置精度。 鉆套分為固定鉆套，可換鉆套和快換鉆套，本道工序選用快換鉆套直徑10mm。 5.6 夾具體的設(shè)計(jì)及與機(jī)床的聯(lián)接 夾具體是夾具中最大、最復(fù)雜的基礎(chǔ)件，夾具體上的重要表面要有的精度和尺寸穩(wěn)定性。由于該零件為大批生產(chǎn)，所以?shī)A具體的毛坯結(jié)構(gòu)采用鑄造結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)在于工藝性好，具有良好的抗振、抗壓性能。為了減輕重量，夾具體采用框性薄壁結(jié)構(gòu)，壁厚均勻。由于承受力較大，在夾具體內(nèi)部相應(yīng)位置設(shè)置加強(qiáng)筋。放置楔塊的位置為夾具體內(nèi)部凸臺(tái)，其下部需要設(shè)置加強(qiáng)筋提高剛度。該凸臺(tái)可以通過(guò)活塊鑄造的方式鑄造出來(lái)。對(duì)于夾具體表面上放置鉆模支架等零件的地方，設(shè)置了小凸臺(tái)。這樣的做的目的是，可以減少加工面積，降低加工時(shí)間，還能保證其平面度。 為了提高效率，減少輔助時(shí)間。其找正方式不是在夾具體上設(shè)置找正基面，而是通過(guò)樣棒。樣棒不僅可以保證同軸度，還可以輔助鉆模的安裝。另外，由于夾具體質(zhì)量較大，所以我設(shè)置了吊環(huán)螺釘，方便夾具體的吊裝。 由于采用了專(zhuān)用機(jī)床，所以?shī)A具體與機(jī)床的聯(lián)接方式是螺紋聯(lián)接以及兩銷(xiāo)釘進(jìn)行定位。該銷(xiāo)釘不采用菱形銷(xiāo)的原因是：夾具體為單件生產(chǎn)，安裝一次，而且銷(xiāo)釘配作。 5.7 安裝與拆卸 安裝：首先，把心軸通過(guò)螺母固定到夾具體上，加上削邊銷(xiāo)，然后，把工件直徑30mm的端面和心軸的端面重合，工件直徑18mm的內(nèi)孔和心軸的直徑18mm外圓，通過(guò)過(guò)度配合放到心軸上，最后用開(kāi)口墊圈和螺母夾緊工件。鉆模板為固定鉆模板，有兩個(gè)內(nèi)六角螺釘夾緊，有兩個(gè)圓柱銷(xiāo)定位位置，由于大中批量生產(chǎn)和精度高，所以使用快換鉆套，一一安裝在夾具體上。 拆卸順序?yàn)椋簩?dǎo)向裝置，固定式鉆模板，夾緊裝置，工件，心軸和削邊銷(xiāo)。 總結(jié) 寫(xiě)到這個(gè)部分時(shí)候，意味著本次畢業(yè)設(shè)計(jì)即將進(jìn)入尾聲。在這一個(gè)學(xué)期中，我認(rèn)認(rèn)真真的做畢業(yè)設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)了不足的地方，也收獲了很多干貨，同時(shí)也對(duì)這四年所學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行了一次全面的鞏固，大抵算得了一次小小的鍛煉。 在剛開(kāi)始接觸畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，很多東西都不了解，心里是慌張的，尤其是當(dāng)老師拿出那一堆零件圖。當(dāng)我拿到我的零件圖時(shí)，真的是苦笑不得，圖紙的年齡和我年齡也差不多。剛看到零件的時(shí)候，覺(jué)得圖紙比較復(fù)雜，心里總是害怕完不成完成任務(wù)，感覺(jué)很難。經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo)，漸漸的熟悉了設(shè)計(jì)思路。其實(shí)，只要我們按照老師的指導(dǎo)，把畢業(yè)設(shè)計(jì)分解成一個(gè)又一個(gè)的子任務(wù)，每周把每周的任務(wù)認(rèn)認(rèn)真真的按時(shí)做完，到最后，就能完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，發(fā)現(xiàn)了很多的不足之處。在考慮問(wèn)題的時(shí)候，不夠全面。在進(jìn)行夾具的設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有考慮到后面的加工工藝性沒(méi)有給夾具體上放置鉆模支架、對(duì)刀塊支架處，設(shè)置凸臺(tái)，直接加工整個(gè)平面的話(huà)，精度低，成本高。比如，在設(shè)計(jì)偏心讓刀機(jī)構(gòu)的時(shí)候，沒(méi)有考慮軸向定位，使兩個(gè)偏心輪的位置固定。還有就是對(duì)以前所學(xué)習(xí)的知識(shí)，掌握的不夠牢靠。有時(shí)候蘇老師提出問(wèn)題后，我卻無(wú)法回答，可以說(shuō)是很慚愧了。這些不足之處的指出，會(huì)激勵(lì)我繼續(xù)向前，同時(shí)不斷補(bǔ)充完善這些不足之處。 必須承認(rèn)的是，畢業(yè)設(shè)計(jì)真的很鍛煉人，它讓我提高了查閱資料和學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)的能力，同時(shí)可以將以前的知識(shí)相互聯(lián)系起來(lái)，還讓我更多的考慮細(xì)節(jié)問(wèn)題。哪怕是以前再怎么對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的不了解，來(lái)回的查閱、交流、討論會(huì)讓你熟悉起來(lái)，大抵是“最熟悉的陌生人”吧。比如在我們的專(zhuān)業(yè)設(shè)置中，對(duì)于鑄造相關(guān)的知識(shí)講的很少，通過(guò)在圖書(shū)查閱相關(guān)書(shū)籍，豐富了我的知識(shí)和眼界。另外，還應(yīng)該擺正學(xué)習(xí)態(tài)度，不能只知道玩，這是對(duì)自己的不負(fù)責(zé)任。 參考文獻(xiàn) [1] 許曉旸, 專(zhuān)用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì)[M]. 重慶: 重慶大學(xué)出版社, 2003. 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[14] 李慶壽, 機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計(jì)適用手冊(cè)[M]. 銀州: 寧夏人民出版社, 1991 致 謝 在手柄的工藝夾具設(shè)計(jì)中，我收獲頗多，雖然在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到許多困難，但是通過(guò)自己不懈的努力和他人的熱心幫助，順利完成了課題的研究與設(shè)計(jì)。在此，我想能夠幫助我順利完成學(xué)業(yè)的人們表示衷心的感謝！ 其次，要感謝一直對(duì)本課題指導(dǎo)和修改的老師。春風(fēng)育桃李，秋果謝恩情，教誨如春風(fēng)，師恩似海深。在設(shè)計(jì)中，我偶爾會(huì)遇到問(wèn)題從而導(dǎo)致課題停滯不前，通過(guò)不斷的向各位老師請(qǐng)教，通過(guò)老師不斷的耐心講解，終于打開(kāi)了思路，明確了方向，掌握了方法，得到了解答。通過(guò)老師對(duì)自己的繪圖指導(dǎo)，我的AutoCAD繪圖技術(shù)有明顯提高。百年樹(shù)人，不忘初心，感謝老師的傳道、授業(yè)與解惑，從老師那里不僅學(xué)到了更多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還學(xué)到了分析問(wèn)題的思路和方法，明白了萬(wàn)變不離其宗，并且找到了自己喜歡的專(zhuān)業(yè)與發(fā)展方向。懂得了做人做事的道理，變通、踏實(shí)、無(wú)畏、一絲不茍、認(rèn)認(rèn)真真。天涯海角有盡處，只有恩師無(wú)窮期，感謝您，老師！ 最后，要感謝我的家人、朋友和同學(xué)。特別感謝父母對(duì)我的關(guān)愛(ài)和照顧，他們是我完成學(xué)習(xí)研究和設(shè)計(jì)的堅(jiān)強(qiáng)后盾。學(xué)習(xí)與研究的道路上缺少不了朋友的陪伴，當(dāng)我對(duì)理論和公式有不理解之處，通過(guò)與朋友一起討論，總是能夠想到求解方法和求解思路，使我對(duì)工藝夾具設(shè)計(jì)有了很好的出發(fā)點(diǎn)。在圖形設(shè)計(jì)與論文格式方面也得到了許多啟發(fā)和幫助。另外，同學(xué)在設(shè)計(jì)過(guò)程中更是給我很大幫助，能夠發(fā)現(xiàn)我的錯(cuò)誤并且能夠悉心給我講解錯(cuò)誤的原因并指導(dǎo)正確的方法和思路。在我遇到設(shè)計(jì)困難的時(shí)候都能夠及時(shí)的幫我分析，設(shè)計(jì)中我們討論夾具的設(shè)計(jì)方法，使我對(duì)工藝夾具的設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)，理論知識(shí)達(dá)到了新的高度！同學(xué)之間互相提供一些參考資料、書(shū)籍、成功人士的設(shè)計(jì)成果、重要數(shù)據(jù)等供設(shè)計(jì)選用，使研究課題節(jié)省了大量搜索資料的時(shí)間和精力。感謝你們及時(shí)的援助之手，感謝！