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第 １７ 頁 共 17 頁
畢業(yè)設計說明書
設計題目溜板工藝極其掛架式雙引導鏜床夾具
學生姓名
指導教師 張 良 職稱 講 師
評閱教師 ________________ 職稱_______
______________ 職稱_______
年 月 日
目錄
前言 ------------------------------------------------- 3
第一章 零件的分析 ---------------------------------- 4
1.1 零件的工藝分析 ------------------------------------------ 4
1.2 零件的安裝過程 ----------------------------------------- 4
第二章 確定零件毛坯的制造形式------------------------- 6
第三章 制定工藝路線 ------------------------------ 6
3.1 各主要表面的工序安排 ------------------------------- 6
3.2 確定工藝路線 -------------------------------------------- 6
3.3 零件加工工藝過程分析 ------------------------------------ 8
3.4 擬定工藝路線 -------------------------------------------- 9
第四章 夾具設計 ----------------------------------- 13
4.1 對夾具機構的具體分析 -------------------------------------- 13
4.2 鏜孔的夾具設計方案------------------------------------------- 15
4.3 計算夾緊力并確定螺桿直徑 -------------------------------- 15
第五章 致謝 ----------------------------------------- 16
第六章 參考文獻 ------------------------------------- 17
前言
畢業(yè)設計是在完成了制造工藝學(含機床夾具設計)和大部分專業(yè)課,并進行了生產實習的基礎上進行的一個重要環(huán)節(jié).這次設計使我能夠綜合的運用機械制造工藝學中的基本理論,并結合生產實習中學道的實踐理論知識,獨立地分析和解決工藝問題,初步具備了設一個中等復雜程序的工藝規(guī)程能力和運用夾具設計的基本原理和方法.擬訂夾具設計方案,完成夾具結構設計的能力,也是熟悉和運用有關手冊,圖表等技術資料及編寫技術文件等技能的 一次全面實踐的機會,為今后從事的工作打下良好的基礎
由于我能力所限,經驗不足,設計中還有許多不足之處,敬請各位老師多多指教.
第一章 零件的分析
1.1 零件的工藝分析
由圖可知，零件的材料為HT20-40，該材料總的來說比具有同類型基體的灰口鑄鐵或可鍛鑄鐵具有更高的機械性能，特別是球墨鑄鐵的拉伸屈服極限是較高的，這是其寶貴的性能，球墨鑄鐵也具有灰口鑄鐵的許多優(yōu)點，（如鑄造性好、減磨性好、切削加工性好，缺口敏感性……等）并且某些性能優(yōu)于灰口鑄鐵或鍛鋼。如疲勞強度比灰口鑄鐵大0.5-1倍以上，而與中碳鋼相近，耐磨性比灰口鑄鐵好，而大大優(yōu)于表面淬火鋼。在經濟方面則比鋼顯著優(yōu)越。此外，球墨鑄鐵還比普通灰口鑄鐵有較好的熱處理工藝性，鋼的各種熱處理到達都能適用于球墨鑄鐵，并能獲得顯著效果。
該零件的主要加工為：溜板上的孔45H9、φ42H9、φ56mm、φ70mm和臺階面。
1.2 零件的安裝過程
先將工件下平面A置于鏜床工作臺上，再將鏜模放在工件H面上，挪正相對位置后，將兩定位銷4分別插入工件兩定位孔φ62H7中。擰緊四個螺釘9，使鏜模固定于工件上，此時必須檢查兩定位銷4在孔φ62H7和φ62H7的槽中能否輕輕轉動，如果任何一定位銷不能轉動，說明工件安裝時移位，必須重新調整。
工件安裝后，需找正鏜模支架上的校正面G，使其與鏜床主軸平行，再用壓板將工件固定在回轉工作臺上。由于工件同軸上的四孔間距較大，為縮短鏜桿長度，采用調頭鏜鉸的方式加工。
1、 孔的加工
溜板大小有空的加工是溜板加工中的關鍵工序，尤其是大頭孔的加工是溜板個部位加工中要求最高的部位，直接影響溜板成品的質量，一般先加工小頭孔，后加工大頭孔，合裝后再同時精加工大、小孔，小頭孔小，鍛坯上不鍛出預孔，所以小頭孔首道工序為鉆削加工。加工方案多為：鉆—擴（拉）--鏜（鉸）
無論采用整體鍛還是分開鍛，大頭孔都會鍛出預孔。因此大頭孔首選工序都是粗鏜（或）擴，大頭孔的加工方案多為：（擴）粗鏜—半精鏜—精鏜
在大、小頭孔的加工中，鏜孔是保證精度的主要方法。因為鏜孔能夠修正毛坯和上道工序造成的孔的歪斜，易于保證空與其它孔或平面的相互位置精度，雖然鏜桿尺寸受到孔徑大小的限制，但是溜板的孔徑一般不會太小，且孔深與孔徑比皆在1左右，這個范圍鏜孔工藝性最好，鏜桿懸伸短，剛性也好。
2、 臺階面的加工
溜板的兩端面是溜板加工過程中最主要的定位基準面，而且在許多工序中使用，所以應該先加工它，而且隨著工藝過程的進行要逐漸精化其幾轉，以提高其定位精度。大批大量生產多采用拉削和磨削加工；成批生產多采用銑削和磨削。
銑兩端時，為保證兩端面對稱于桿身軸線，應以桿身定位。銑削時候多采用下面銑削方法：一種是在專用銑床上裝兩把硬質合金端銑刀盤，工件裝夾在回轉工作臺上做低速回轉進給運動，粗精銑同時進行，只是切深不同，加工完另一個面，轉過180度再加工另一端面；另一種銑削方法是在專用的四軸龍門銑床上用四把端銑刀從兩端方向同時銑削大、小頭兩端面。
兩端面的磨削加工，一般在立軸平面磨床上用砂輪端面進行磨削，生產率較高。在大量生產中，可采用雙端面磨床進行磨削，以保證兩端面懂得平行度和高的生產率。
第二章 確定零件毛坯的制造形式
由于溜板要求有較高的強度和剛度，以及良好的耐磨性和疲勞強度，材料選為球墨鑄鐵。因為球墨鑄鐵，價格較低，容易加工，同時保證良好的化學成分和機械性能，均勻性及表面質量，塑性和韌性都比較高。
由于溜板在工作中承受沖擊性的動載荷，為了使金屬纖維盡量不被切斷，非加工表面對稱均勻，使零件工作可靠。所以應選擇鍛件。由于該零件的輪廓尺寸不大，生產類型為大量生產，又考慮到零件的加工條件要求較高。為了保證加工質量、提高生產率、降低成本、減少工人的勞動強度，確定采用模鍛成型。
第三章 制定工藝路線
3.1 各主要表面的工序安排
1) 兩端面：粗銑、精銑、磨。
2) 小頭孔：鉆孔、粗鏜、半精鏜、精鏜。
3) 大頭孔：粗鏜兩次、半精鏜、精鏜、珩磨。
4) 螺栓孔：鉆、擴、鉸、推。
3.2 確定工藝路線
序號
工序名稱
1、
鍛造、調質、酸洗、探傷
2、
粗銑大小頭兩端面
3、
精銑大小頭兩端面
4
鉆鏜小頭孔、锪小頭孔倒角
5
銑大頭孔兩側定位面
6
粗銑螺栓臺面
7
精銑螺栓臺面
8
檢查
9
切開本體和蓋及打字頭
10
粗鏜大頭孔及單面倒角
11
去毛刺及去磁
12
鉆、擴、鉸螺栓孔
13
螺栓孔倒角
14
清洗、檢查
15
裝配工藝螺栓
16
磨大頭端面
17
半精鏜大頭孔
18
大頭孔倒角
19
鉆小頭油孔
20
精鏜小頭孔及半精鏜大頭孔
21
松開螺栓，消除內應力
22
去毛刺，壓裝銅套
23
精鏜銅套孔及大頭孔
24
滾壓小頭孔
25
珩磨大頭孔
26
檢查
27
卸下工藝螺栓，裝配成品螺栓
28
稱重量分組配對及打印字頭
29
人工清理，成品檢查
此種方案具有以下特點：
安排工藝過程時把各主要的粗、精加工工序分開，即把粗加工安排在前，半精加工安排在之間，精加工安排在后面，這樣避免了由于粗加工工序切削余量大，切削力、夾緊力必然大，加工后容易產生變形，如：內應力引起的變形；夾緊力較大引起的變形；切削溫度過高引起的變形；工藝系統(tǒng)的熱變形等的影響。粗、精加工分開后，粗加工產生的編寫可以在半精及精加工中達到修正，就能最后達到零件的技術要求。同時，還能合理的使用設備，保證加工質量。在粗加工各表面后可以及早的發(fā)現毛坯缺陷。避免損失更多的工時和費用。
定位基準的選擇：
溜板加工作為精基準的邊面是大端面、小頭空以及兩側定位面，而作為精基準的邊面應該提前加工完。在選擇粗基準時候考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面的尺寸、位置符合圖紙要求。因此按照粗基準來加工兩端面——精基準。溜板大、小頭端面與同側小頭端面不在一個平面上，用這樣的不等高作定位基準，必然會產生定位誤差，制定工藝時候，可以先把大小頭作成一樣厚度，這樣避免了上述缺點，而且由于定位面積大，使得定位更加可靠。而到加工的最后階段才銑出這個接替面。在溜板的加工過程中定位基準滿足基準重合原則，減少了因基準不重合而產生的定位誤差，提高了定位精度。定位基準的選擇還滿足基準統(tǒng)一原則，簡化了工藝過程的制定，使夾具的設計、制造簡單、降低成本。
3.3 零件加工工藝過程分析
（一） 加工階段的劃分和加工工序的劃分
（二） 溜板本身的剛度比較低，在外力作用下容易變形；溜板是木煅件，孔的加工余量比較大，切削加工時易產生殘余應力，有殘余應力存在，就會有變形的傾向，因此安排加工工序時，應把個表面的粗，精加工表面分開。這樣粗加工的變形就可以安排在半精加工中得到修正；半精加工中的變形就可以在精加工中得到修正，最后達到零件的技術要求。如大頭孔進行粗鏜加工原則，溜板和體加工后半精鏜大頭孔，在工序安排上先加工基準，去端面的銑，磨工序放在加工過程的前面。
（三） 溜板加工工藝可分為以下三個階段：
1. 粗加工階段
粗加工階段有是合并前的加工階段，基準面的加工，包括輔助基準面加工，準備溜板體及蓋合并所進行的加工，如兩者對口面的銑，磨等。
2. 半精加工階段
半精加工階段也是溜板體和蓋合并的加工，如精磨兩平面，半精鏜大頭孔幾孔口的倒角等，總之，是為精加工大小，小頭孔做準備的階段。
3. 精加工階段
精加工階段重要是保證最終溜板體重要表面—大，小頭孔全部達到圖紙要求的階段，如珩磨大頭，精鏜小頭孔等。
3.4 擬定工藝路線
溜板的加工過程中，各加工工序的組合基本上是按照工序分散的原則進行的，由于溜板的形狀復雜，要加工表面不便于集中加工，為了適應大批量生產的快節(jié)奏，必須在各工序采用高效率的專用機床和夾具，以提高生產率，保證加工質量。使各工序的時間趨于平衡，按一定的節(jié)拍組織流水生產。雖然現代生產的發(fā)展趨于工序集中，但工序分散在大批量生產中仍應用廣泛。
五、確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸
溜板的材料為球墨鑄鐵，毛坯重量為6.95K g
機械加工余量對工藝過程有一定的影響，余量不夠，不能保證零件的加工質量。余量過大，不但增加機械加工的勞動量，而且增加了材料、刀具、能源的消耗，從而增加了成本。所以必須合理的安排加工余量。
本設計采用查表法確定各表面的加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸。
（1） 大頭孔加工余量及工序尺寸的確定
由[1]表5——69 珩磨a=0.08mm
由表5——68 精鏜a=0.4mm
由[1]表5——60及[2]表1——31參考取
粗鏜 a=3 mm 半精鏜ai=2mm a2=0.52mm
工序名稱
工序間余量
最小極限尺寸
工序尺寸及偏差
珩磨
0.08
81
81+0.0210
精鏜
0.4
70.92
70.92+0.0220
半精鏜
0.52
70.52
70.52+0.054
半精鏜
2
70
70+0.14
粗鏜
3
78
78+0.35
毛坯孔
75
以上各序公差等級由[2]表2——1查的
（2）小頭孔余量及工序尺寸的確定
由[2]表5——68 精鏜a=0.2mm
半精鏜參考工廠取a=1.8mm
工序尺寸及公差的計算；
工序名稱
工序間余量
最小極限尺寸
工序尺寸及偏差
精鏜
0.2
20
20+0.030
半精鏜
1.8
19.8
19.8+0.12
鉆孔
18（盲孔）
毛坯孔
（2） 大、小頭端面的加工余量及工序尺寸的確定
由[2]表1——52查總余量A=2.75-2=5.5mm
[1]表5——72精磨a=0.2mm
精銑 a=1.0mm
粗銑 大頭 A－2×0.2－2 ×1.0=3.1 取 a=3.6 mm 小頭
A －2 ×1.0=3.5mm 取 a=3.5mm
工步1.鏜小頭孔至φ20+0.0230 Vw=3.14×53×90/60×1000=0.25m/s
a)刀具:YT15鏜刀
b)量具:塞規(guī)
c)切削用量:ap=0.9mm
f=0.4mm/r<表3-123>
v=0.95m/s<表3-123>
ns=60*1000*0.95/3.14*54.8=331.25r/min
按專用機床選取
nw=330r/min
vw=3.14*54.8*330/60*1000=0.95m/s
工序2.锪小頭孔倒角
(1)機床:立式磚床z235
(2)夾具:專用夾具
(3)刀具:56*60锪鉆w18cr4v
(4)切削用量:f=0.3mm/r(表3-38)
v=0.25m/s(表3-42)
n=60*1000*0.25/3.14*56=90.13r/min
表查4-5-1
取nw=100r/min
vw=3.14*56*100/60*1000=0.29m/s
工序3.銑大頭兩側面
(1) 機床:臥銑x62w
(2) 夾具:專用夾具
(3)量具:卡板
(4)刀具:鑲齒套式面銑刀yt15,d=100 z=6
(5)切削用量:ap=1.735mm 表3-25
af=0.1mm/z 表3-28
v=1.5m/s 表3-30
n=1000*60*1.5/3.14*100=286r/min
按機床取nw=300r/min表4-17-1
vw=3.14*100*300/60*1000=1.57m/s
fm=af.z.nw=0.1*6*300=180mm/min
工序4.粗銑螺栓臺面
(1) 機床:臥銑x62w
(2) 夾具:專用夾具
(3) 量尺:卡板
(4) 刀具:硬合金三面刃銑刀yt15,d=100,z=8
(5)切削用量:ap=2.25mm
af=0.20mm/z
v=1.8m/s
n=1000*60*1.8/3.14*100=1.96m/s
工作臺進給速度fm=af.z.nw=0.2*8*375=600mm/min
工序5.精銑螺栓臺面
(1)機床:臥銑x62w
(3) 夾具:專用夾具
(4) 量板:卡板
(5) 切削用量:
ap=0.5mm
af=0.13mm/z
v=1.8m/s
n=1000*60*1.8/3.14*100=343r/min
按機床選取
nw=375r/min表4-17-1
vw=3.14*1000*375/60*1000=1.96m/s
工作臺進給速度:fm=af.z.nw=0.13*8*375=390mm/min
工序6.切開本體和蓋及打字頭
(1) 機床:臥式銑床x62w
(2) 夾具:專用夾具
(3) 量具:卡板
(4) 刀具:切口銑刀160*4w18cr4vz=50
(5) 切削用量:ap=4mm
af=0.08mm/z表3-28
v=1.2m/s表3-30
n=1000*60*1.2/60*1000=143.3r/min
按機床取
nw=150r/min表4-17-1
vw=3.14*160*150/60*1000=1.25m/s
fm=af.z.nw=0.08*50*150=600mm/min
工序7.粗鏜大頭孔及單面倒角
(1) 機床:大頭孔粗鏜床
(2) 夾具:專用夾具
(3) 量具:塞尺
(4) 刀具:鏜刀yt15
(5) 切削用量:ap=1.5mm
f=0.4mm/r
v=1.2m/s
n=1000*60*1.2/3.14*88=260.56m/s
根據機床取
nw=260r/min
vw=3.14*88*260/60*1000=1.2m/s
工序8.鉆,擴,鉸螺栓孔
(1) 機床:五工位組合機床
夾具:專用夾具
量具:塞尺16.5*27測棒
刀具:16.5鉆14.7鉆頭14.5鉆頭15.8擴鉆16+0.027絞刀
切削用量:鉆2-10.5孔
ap=8.25mm
f=0.30mm/r
v=0.25m/s
n=1000*60*0.25/3.14*16.5=289.5m/s
根據機床取
nw=290r/min
vw=3.14*16.5*290/60*1000=0.25m/s
鉆2-11孔
ap=7.35mm
f=0.30mm/r
nw=290r/min
vw=3.14*14.7*290/60*1000=0.22m/s
鉆2-11.5孔
ap=7.25mm
f=0.30mm/r
nw=290r/min
vw=3.14*14.5*290/60*1000=0.22m/s
擴2-12.5孔
ap=0.65mm
f=0.30mm/r
v=(1/2-1/3)v鉆=0.1m/s
n=1000*60*0.1/3.14*15.8=120.9m/s
取nw=290/2=145r/min
vw=3.14*15.8*145/60*1000=0.12m/s
鉸2-12孔
ap=0.1mm
f=0.30mm/r
nw=290r/min
vw=3.14×16×290/60×1000=0.25/
第四章 夾具設計
4.1 夾具機構的具體分析
1、開口墊圈的技術要求.
(1) 銳角倒鈍
(2) 表面發(fā)藍或其他防銹處理
(3) 熱處理 20滲碳 0.8—1.2mm 淬火HRC50—55
2、對刀塊采用圓形對刀塊
(1) 材料:20 按GB699—65<<優(yōu)質碳素結構鋼鋼號和一般技術要求>>
(2) 熱處理 :滲碳深度 0.8—1.2mm HRC58—64
(3) 其他技術條件按GB2259—80<<機床夾具零件及部件技術要求>>
3、調整螺釘
(1) 材料:45 按GB699—65<<優(yōu)質碳素結構鋼鋼號和一般技術條件>>
(2) 熱處理 HRC40—50
(3) 其他技術條件按GB2259—80<<機床夾具零件及部件技術要求>>
4、定位銷
材料：T10A。按GB1298-77《碳素工具鋼技術要求》
熱處理：T10A。HRC60—64，
20，滲碳深度0.8—1.2HRC60-64
其他技術要求按GB2259—80《機床夾具零件及部件技術要求》
4.2 鏜孔的夾具設計方案
方案1.
采用一面兩銷定位,一個圓柱銷和一個削邊銷可以限制六個(自由度即一面兩孔定位)這種定位方式簡單,夾具結構也很簡單,夾緊比較方便, 削邊銷還可消除過定位帶來的危害,這種方法只增大連心線方向的間隙,不增大關鍵的轉角誤差,因而定位精度高,
所以選用這種方案較好.
方案 2.
采用雙V塊夾兩個耳朵,可以限制五個自由度，這種方案從原理上分析是合理的,但是雙V塊所夾的都是非加工表面,這樣定位精度不高,影響加工精度,故不宜采用這種方案.
4.3 計算夾緊力并確定螺桿直徑
因夾具的夾緊力與切削力方向大體相同,
實際所需的夾緊力F夾與切削力F之間的關系為
F夾=KF
式中K為安全系數，
由于夾緊力與主切削力方向一致，所以取K=2
由前面的公式可知F=1452N，
所以F夾=1452*2=2904N，
由于有兩個壓板同時壓緊，
所以每個壓板承受F夾=1452N，
又因為每個壓板是對稱分布，
所以F=F夾/2，=1452/2=726N，
根據參考文獻[3]表1—24，
從強度考慮，因一個M10的螺釘能承受3924N的許用應力，
所以用M10的螺釘完全能滿足強度要求 ，
因此，選用M10的螺釘。
根據參考文獻[3]表1-10-6。取襯套與夾具體模板的配合為H7/r6；
致謝
我能順利完成這次畢業(yè)設計我要感謝我的指導老師張良，他在我做畢業(yè)設計的過程中給了我很多幫助，原本他的事情就多，但他還是在百忙中抽出空余時間來指導我。正是由于他的悉心指導和耐心的教導才使我這么順利地完成這次畢業(yè)設計，因此我要對他說一聲“感謝”。
對于班級的同學我也要向他們說一聲謝謝，是他們在我遇到困難時給我無償的提供幫助，我能這么順利地完成畢業(yè)設計多虧了他們的幫助。
通過這次畢業(yè)設計我的各方面的能力都得到了提高，這對我以后找工作非常有幫助。
參考文獻
1、 李洪主編《機械加工工藝手冊》，北京：北京出版社 1990
2、 徐圣群主編《簡明機械加工工藝手冊》，上海科學技術出版社、1990
3、 《機床夾具設計手冊》，上?？茖W技術出版社、2002
4、 林建榕 主編 《機械制造基礎》，上海交通出版社
5、機械制造工藝學課程設計指導用書（第二版） 機械工業(yè)出版社，1994
趙家齊 主編
6、《機床夾具設計》 上海：上?？茖W技術出版社，1983
哈爾濱工業(yè)大學，上海工業(yè)大學主編