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XX 學(xué)院 課程設(shè)計(jì) 論文 說(shuō)明書 作 者 學(xué) 號(hào) 系 部 專 業(yè) 題 目 杠桿臂加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者 評(píng)閱者 2014 年 11 月 課 程 設(shè) 計(jì) 論 文 中 文 摘 要 杠桿臂零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì) 工序 設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分 在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析 了解零 件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu) 并選擇好零件的加工基準(zhǔn) 設(shè)計(jì)出零件的工藝路 線 接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算 關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝 備及切削用量 然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì) 選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件 如 定位元件 夾緊元件 引導(dǎo)元件 夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件 計(jì)算 出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差 分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處 并在以后設(shè) 計(jì)中注意改進(jìn) 關(guān)鍵詞 工藝 工序 切削用量 夾緊 定位 誤差 I 課 程 設(shè) 計(jì) 論 文 外 文 摘 要 Title The deflector rod and the fixture design process Abstract The deflector rod parts processing technology and drilling fixture design is the design of process design including machining process design and fixture three In process design should first of all parts for analysis to understand part of the process to design blank structure and choose the good parts machining datum design the process routes of the parts then the parts of each step in the process to the size calculation the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design then the special fixture the fixture for the various components of the design such as the connecting part positioning devices clamping element a guide element fixture and machine tools and other components positioning error calculated by the analysis of fixture jig structure the rationality and the deficiency pay attention to improving and will design in Keywords process cutting dosage clamping positioning II 目 錄 目 錄 II 1 序 言 4 2 零件的分析 5 2 1 零件的形狀 5 2 2 零件的工藝分析 5 3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 6 3 1 確定毛坯的制造形式 6 3 2 基面的選擇 6 3 3 制定工藝路線 7 3 3 1 工藝路線方案一 7 3 3 2 工藝路線方案二 7 3 3 3 工藝方案的比較與分析 8 3 4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 9 3 4 1 機(jī)床選用 9 3 4 2 選擇刀具 9 3 4 3 選擇量具 9 3 5 機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9 3 6 確定切削用量及基本工時(shí) 11 4 鉆孔專用夾具設(shè)計(jì) 17 4 1 問(wèn)題的指出 17 4 2 定位基準(zhǔn)的選擇 17 4 3 夾具方案的設(shè)計(jì) 17 4 4 切削力和夾緊力計(jì)算 18 4 5 夾緊力的計(jì)算 18 4 6 定位誤差分析 19 5 零 部件的設(shè)計(jì)與選用 20 6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 22 總 結(jié) 24 致 謝 25 參 考 文 獻(xiàn) 26 4 1 序 言 機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品 并把它們裝備成機(jī)械 裝備的行業(yè) 機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用 也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提 供裝備 社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品 我們的生活離不開制造業(yè) 因此制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè) 是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支 柱 從某中意義上講 機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué) 技術(shù)水平的重要指標(biāo) 杠桿臂零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下 進(jìn)行的一個(gè)全面的考核 正確地解決一個(gè)零件 在加工中的定位 夾緊以及工藝路線安排 工藝尺寸確定等問(wèn)題 并設(shè)計(jì)出專用夾具 保證尺寸證零件的加工質(zhì)量 本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力 因此本次設(shè) 計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng) 涉及知識(shí)面廣 所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念 基本理論 又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要 只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合 才能很好的完成本次 設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)水平有限 其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤 敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正 2 零件的分析 2 1 零件的形狀 題目給的零件是杠桿臂零件 主要作用是起傳動(dòng)連接作用 零件的實(shí)際形狀如上圖所示 從零件圖上看 該零件是典型的零件 結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn) 單 具體尺寸 公差如下圖所示 2 2 零件的工藝分析 由零件圖可知 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 杠桿臂零件主要加工表面為 1 車端面 表面粗糙度 值為 3 2 2 車端面 aRm 表面粗糙度 值 3 2 3 車配合面 表面粗糙度 值 3 2 4 兩側(cè)面粗糙度aRm 6 aR值 12 5 法蘭面粗糙度 值 6 3 m aRm 杠桿臂共有兩組加工表面 他們之間有一定的位置要求 現(xiàn)分述如下 1 左端的加工表面 這一組加工表面包括 左端面 這一部份只有端面有 6 3 的粗糙度要求 其要求 并不高 粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求 2 右端面的加工表面 這一組加工表面包括 右端面 粗糙度為 12 5 其要求也不高 粗車可以達(dá)到 精度要求 3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 本杠桿臂來(lái)自假設(shè)年產(chǎn)量為 12000 臺(tái) 每臺(tái)需要該零件 1 個(gè) 備品率為 19 廢 品率為 0 25 每日工作班次為 1 班 該零件材料為 HT200 考慮到零件在工作時(shí)要有高的耐磨性 所以選擇鑄鐵鑄造 依據(jù)設(shè)計(jì)要求 Q 12000 件 年 n 1 件 臺(tái) 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際 備品率 和 廢品率 分別 取 19 和 0 25 代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng) N Qn 1 1 17850 件 年 3 1 確定毛坯的制造形式 零件材料為 HT200 鑄件的特點(diǎn)是液態(tài)成形 其主要優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng) 即適用于 不同重量 不同壁厚的鑄件 也適用于不同的金屬 還特別適應(yīng)制造形狀復(fù)雜的鑄件 考慮到零件在使用過(guò)程中起連接作用 分析其在工作過(guò)程中所受載荷 最后選用鑄件 以便使金屬纖維盡量不被切斷 保證零件工作可靠 年產(chǎn)量已達(dá)成批生產(chǎn)水平 而且 零件輪廓尺寸不大 可以采用砂型鑄造 這從提高生產(chǎn)效率 保證加工精度 減少生 產(chǎn)成本上考慮 也是應(yīng)該的 3 2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一 基面選擇的正確與合理 可以使加工 質(zhì)量得到保證 生產(chǎn)效率得以提高 否則 不但使加工工藝過(guò)程中的問(wèn)題百出 更有 甚者 還會(huì)造成零件大批報(bào)廢 使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行 粗基準(zhǔn)的選擇 對(duì)像杠桿臂這樣的零件來(lái)說(shuō) 選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的 對(duì)本零件 來(lái)說(shuō) 如果外圓的端面做基準(zhǔn) 則可能造成這一組內(nèi)外圓的面與零件的外形不對(duì)稱 按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則 即當(dāng)零件有不加工表面時(shí) 應(yīng)以這些不加工表面做粗基準(zhǔn) 若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí) 則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)應(yīng)位置精度較高的不加工 表面做為粗基準(zhǔn) 對(duì)于精基準(zhǔn)而言 主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題 當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí) 應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算 這在以后還要專門計(jì)算 此處不在重復(fù) 3 3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn) 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)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下 可以考慮采用萬(wàn)能 性機(jī)床配以專用夾具 并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率 除此以外 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 3 3 1 工藝路線方案一 3 3 2 工藝路線方案二 1 鑄造 木模 手工造型 2 冷作 清砂 澆冒口 3 熱處理 人工時(shí)效 4 油漆 非加工表面涂紅色底漆 5 車 1 夾 40 外圓 找正不加工表面 鉆擴(kuò)鉸 孔至圖紙要求 03 2 保證尺寸 1mm 倒角 C1 2 翻面車總長(zhǎng) 72mm 倒角至圖紙要求 6 銑 以 mm 孔和端面定位銑臺(tái)階 將尺寸 12mm 加工到圖紙要求03 7 鉆 以 mm 孔和端面定位 鉆鉸 10mm 孔至圖紙要求 8 銑 以 mm 孔 孔端面和 mm 孔定位銑 22 凸臺(tái) 將尺寸 40mm 加03 2 01 工到圖紙要求 9 銑 以 mm 孔 孔端面和 mm 孔定位銑寬為 8 的槽 將尺寸 32mm03 加工到圖紙要求 10 鉆 劃 5mm 孔位置線 鉆孔至圖紙要求 11 檢驗(yàn) 按圖紙要求檢驗(yàn)各部尺寸及形位公差 12 入庫(kù) 清洗 加工表面涂防銹油 入庫(kù) 8 3 3 3 工藝方案的比較與分析 上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于 方案一的定位和裝夾等都比較方便 但是要更換多臺(tái)設(shè) 備 加工過(guò)程比較繁瑣 而且在加工過(guò)程中位置精度不易保證 方案二減少了裝夾次 數(shù) 但是要及時(shí)更換刀具 因?yàn)橛行┕ば蛟谲嚧采弦部梢约庸さ鹊?需要換上相應(yīng)的 刀具 因此綜合兩個(gè)工藝方案 取優(yōu)棄劣 具體工藝過(guò)程如下 1 鑄造 木模 手工造型 2 冷作 清砂 澆冒口 3 熱處理 人工時(shí)效 4 油漆 非加工表面涂紅色底漆 5 銑 3 夾 40 外圓 找正不加工表面外圓端面 鉆擴(kuò)鉸 孔至圖03 2 紙要求 保證尺寸 1mm 倒角 C1 4 翻面銑總長(zhǎng) 72mm 40 外圓端面 倒角至圖紙要求 6 銑 以 mm 孔和端面定位銑臺(tái)階 將尺寸 12mm 加工到圖紙要求03 2 7 鉆 以 mm 孔和端面定位 鉆鉸 10mm 孔至圖紙要求 8 銑 以 mm 孔 孔端面和 mm 孔定位銑 22 凸臺(tái) 將尺寸 40mm 加03 01 工到圖紙要求 9 銑 以 mm 孔 孔端面和 mm 孔定位銑寬為 8 的槽 將尺寸 32mm03 2 加工到圖紙要求 10 鉆 劃 5mm 孔位置線 鉆孔至圖紙要求 11 檢驗(yàn) 按圖紙要求檢驗(yàn)各部尺寸及形位公差 12 入庫(kù) 清洗 加工表面涂防銹油 入庫(kù) 1 鑄造 木模 手工造型 2 冷作 清砂 澆冒口 3 熱處理 人工時(shí)效 4 油漆 非加工表面涂紅色底漆 5 車 5 夾 40 外圓 找正不加工表面 鉆擴(kuò)鉸 孔至圖紙要求 03 2 保證尺寸 1mm 倒角 C1 6 翻面車總長(zhǎng) 72mm 倒角至圖紙要求 6 銑 以 mm 孔和端面定位銑臺(tái)階 將尺寸 12mm 加工到圖紙要求03 2 3 4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 3 4 1 機(jī)床選用 工序 30 40 50 60 70 是粗車 精車 各工序的工步數(shù)不多 成批量生產(chǎn) 故選用臥式車床就能滿足要求 本零件外輪廓尺寸不大 精度要求屬于中等要求 選 用最常用的 CA6140 型臥式車床 參考根據(jù) 機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè) 表 4 2 7 工序 80 90 是鉆孔 選用 Z525 搖臂鉆床 3 4 2 選擇刀具 在車床上加工的工序 一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀 加工刀具選用 YG6 類硬質(zhì) 合金車刀 它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵 冷硬鑄鐵 高溫合金的精加工和半精加工 為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性 可選用可轉(zhuǎn)位車刀 GB5343 1 85 GB5343 2 85 鉆孔時(shí)選用高速鋼麻花鉆 參考 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 主編 孟少農(nóng) 第二卷 表 10 21 47 及表 10 2 53 可得到所有參數(shù) 3 4 3 選擇量具 本零件屬于成批量生產(chǎn) 一般均采用通常量具 選擇量具的方法有兩種 一是按計(jì) 量器具的不確定度選擇 二是按計(jì)量器的測(cè)量方法極限誤差選擇 采用其中的一種方 法即可 3 5 機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 杠桿臂 零件材料為 HT200 查 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 以后簡(jiǎn)稱 工藝手冊(cè) 表 2 2 17 各種鑄鐵的性能比較 灰鑄鐵的硬度 HB 為 143 269 表 2 2 23 灰鑄鐵的 物理性能 HT200 密度 7 2 7 3 計(jì)算零件毛坯的重量約為 2 3cmg kg 表 3 1 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì) 7 鉆 以 mm 孔和端面定位 鉆鉸 10mm 孔至圖紙要求03 2 8 銑 以 mm 孔 孔端面和 mm 孔定位銑 22 凸臺(tái) 將尺寸 40mm 加 01 工到圖紙要求 9 銑 以 mm 孔 孔端面和 mm 孔定位銑寬為 8 的槽 將尺寸 32mm03 2 加工到圖紙要求 10 鉆 劃 5mm 孔位置線 鉆孔至圖紙要求 11 檢驗(yàn) 按圖紙要求檢驗(yàn)各部尺寸及形位公差 12 入庫(kù) 清洗 加工表面涂防銹油 入庫(kù) 10 同類零件的年產(chǎn)量 件 生產(chǎn)類別 重型 零件重 2000kg 中型 零件重 100 2000kg 輕型 零件重 100kg 單件生產(chǎn) 5 以下 10 以下 100 以下 小批生產(chǎn) 5 100 10 200 100 500 中批生產(chǎn) 100 300 200 500 500 5000 大批生產(chǎn) 300 1000 500 5000 5000 50000 大量生產(chǎn) 1000 以上 5000 以上 50000 以上 根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù) 該零件的月工序數(shù)不低于 30 50 毛坯重量 2 120 250 6 04 0 頂 側(cè)面 底 面 鑄孔的機(jī)械加工余量一般按澆注時(shí)位置處于頂面的機(jī)械加工余量選擇 根據(jù)上述原始資料及加工工藝 分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量 工序尺寸及 毛坯尺寸 3 6 確定切削用量及基本工時(shí) 切削用量一般包括切削深度 進(jìn)給量及切削速度三項(xiàng) 確定方法是先是確定切削深 度 進(jìn)給量 再確定切削速度 現(xiàn)根據(jù) 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) 第三版 艾興 肖詩(shī)綱 編 1993 年機(jī)械工業(yè)出版社出版 確定本零件各工序的切削用量所選用的表格均加以 號(hào) 與 機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè) 的表區(qū)別 3 6 1 工序 5 夾 40 外圓 找正不加工表面 B 鉆擴(kuò)鉸 孔至圖紙要求 保證尺寸03 2 1mm 倒角 C1 翻面車總長(zhǎng) 45mm 倒角至圖紙要求 所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 根據(jù) 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) 表 1 1 由于 CA6140 機(jī)床的中心高為 200 表 1 30 故選刀桿尺寸 刀片mHB m2516 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 m5 4 0V0 主偏角 副偏角 刃傾角 刀尖圓弧半徑 06vK09 vK01s 0sr8 確定切削深度 pa 由于單邊余量可在一次走刀內(nèi)完成 確定進(jìn)給量 f 根據(jù) 切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè) 可知 表 1 4 刀桿尺寸為 工件直徑 400 之間時(shí) m1625 pam4 10 進(jìn)給量 0 5 1 0fr 按 CA6140 機(jī)床進(jìn)給量 表 4 2 9 在 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 可知 0 7f 確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求 故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表 1 30 CA6140 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力 3530 maxFN 根據(jù)表 1 21 當(dāng)強(qiáng)度在 174 207 時(shí) HBSp4 f75 0rmrK 時(shí) 徑向進(jìn)給力 950 045RFN 12 切削時(shí) 的修正系數(shù)為 1 0 1 0 1 17 表 1 29 2 故實(shí)際fFroFfKsFf krFfK 進(jìn)給力為 950 1111 5 3 f17 N 2 由于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力 故所選 可用 frm7 0 選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù) 切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè) 表 1 9 車刀后刀面最大磨損量取為 車刀5 1 壽命 Tmin60 確定切削速度 0V 切削速度可根據(jù)公式計(jì)算 也可直接有表中查出 根據(jù) 切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè) 表 1 11 當(dāng) 硬質(zhì)合金刀加工硬度 200 2196YG 的鑄件 切削速度 HBSpa4 frm75 Vmin3 切削速度的修正系數(shù)為 1 0 0 92 0 8 1 0 1 0 見表tvKvsvKTvKv 1 28 故 tVv 63 3 0 0 184 920 1 3 min48 120 3 nDc 1127 ir 4 根據(jù) CA6140 車床說(shuō)明書選擇 1250nmir 這時(shí)實(shí)際切削速度 為 cV 3 1cD 01257 min 5 校驗(yàn)機(jī)床功率 切削時(shí)的功率可由表查出 也可按公式進(jìn)行計(jì)算 由 切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè) 表 1 25 HBS160245pam3 f 切削速度 時(shí) rm75 0min50V CPKW7 1 切削功率的修正系數(shù) 0 73 0 9 故實(shí)際切削時(shí)間的功率為 krcPcr0 1 7 1 2 3 CP73 0 KW 6 根據(jù)表 1 30 當(dāng) 時(shí) 機(jī)床主軸允許功率為 故所nmi125r EPKW9 5C EP 選切削用量可在 CA6140 機(jī)床上進(jìn)行 最后決定的切削用量為 3 75 paf7 0ni125rsr08 Vmin0 倒角 為了縮短輔助時(shí)間 取倒角時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同 srn28 3 換車刀手動(dòng)進(jìn)給 計(jì)算基本工時(shí) 3 nflt 7 式中 m127Lly l 由 切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè) 表 1 26 車削時(shí)的入切量及超切量 y 則 m1 1278 3 8 mt7 01258 in46 工序 6 以 mm 孔和端面定位銑臺(tái)階 將尺寸 12mm 加工到圖紙要求03 2 已知工件材料為 HT200 選擇高速鋼圓柱銑刀直徑 d 60mm 齒數(shù) z 10 根據(jù)資 料選擇銑刀的基本形狀 r 10 a 12 45 已知銑削寬度 a 2 5mm 銑削深度 an0 e 50mm 故機(jī)床選用 X52K 立式銑床 P 1 確定每齒進(jìn)給量 f Z 根據(jù)資料所知 X52K 立式臥式銑床的功率為 7 5kw 工藝系統(tǒng)剛性為中 等 查得每齒進(jìn)給量 f 0 16 0 24mm z 現(xiàn)取 f 0 16mm z Z Z 2 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)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)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(shí)查取e P 14 Vc 98mm s n 439r min V f 490mm s 根據(jù) X52K 立式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取 n c 300r min Vfc 475mm s 則實(shí)際切削 Vc 10cnd Vc 56 52m min364 實(shí)際進(jìn)給量 f zcnvf f 0 16mm zzc103475 3 校驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)資料所知 銑削時(shí)的功率 單位 kw 為 當(dāng) f 0 16mm z a 50mm ZP a 2 5mm Vf 490mm s 時(shí)由切削功率的修正系數(shù) k 1 則 P e mpcc 3 5kw P 0 8 kw ct 根據(jù) X52K 型立式銑床說(shuō)明書可知 機(jī)床主軸主電動(dòng)機(jī)允許的功率 P cm P Pcmt P 7 5 0 8 6 P 3 5kwc 因此機(jī)床功率能滿足要求 基本時(shí)間 根據(jù)資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時(shí)間為 t mzcfnl 2 t 3 6min16 03 5 工序 7 以 mm 孔和端面定位 鉆鉸 10mm 孔至圖紙要求03 2 鉆孔選用機(jī)床為 Z525 搖臂機(jī)床 刀具選用 GB1436 85 直柄短麻花鉆 機(jī)械加工工 藝手冊(cè) 第 2 卷 根據(jù) 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 第 2 卷表 10 4 2 查得鉆頭直徑小于 10 的鉆孔進(jìn)給m 量為 0 20 0 35 rm 則取 rmf30 確定切削速度 根據(jù) 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 第 2 卷表 10 4 9 切削速度計(jì)算公式為 3 inkfaTdcvvyxpzv 20 查得參數(shù)為 刀具耐用度 T 3515 0 0 25 1 8 zcvvvv min 則 1 65 0125 0 2 337 min 所以 72n4 6ir 選取 mi120 所以實(shí)際切削速度為 2 64 7 3 vin 確定切削時(shí)間 一個(gè)孔 t s20 8 工序 10 劃 5mm 孔位置線 鉆孔至圖紙要求 本工序采用計(jì)算法 表 3 5 高速鋼麻花鉆的類型和用途 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 類型 直徑范圍 mm 用途 GB1436 85 直柄麻花鉆 2 0 20 0 在各種機(jī)床上 用鉆模 或不用鉆模鉆孔 GB1437 85 直柄長(zhǎng)麻花鉆 1 0 31 5 在各種機(jī)床上 用鉆模 或不用鉆模鉆孔 GB1438 85 錐柄麻花鉆 3 0 100 0 在各種機(jī)床上 用鉆模 或不用鉆模鉆孔 GB1439 85 錐柄長(zhǎng)麻花鉆 5 0 50 0 在各種機(jī)床上 用鉆模 或不用鉆模鉆孔 選用 Z525 搖臂鉆床 查 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編 查 機(jī) 表 2 4 37 鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度可得 耐用度為 4500 表 10 2 5 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的直 徑系列選擇錐柄長(zhǎng) 麻花鉆 則螺旋角 30 鋒交 2 118 后角 a 10 橫25 0 0f0 刃斜角 50 L 197mm l 116mm 01 表 3 6 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的全長(zhǎng)和溝槽長(zhǎng)度 摘自 GB6137 85 mm 16 直柄麻花鉆直徑范圍 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 d mm 2 f 8 6 18 00 30 118 12 40 60 表 3 8 鉆頭 擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 1 后刀面最大磨損限度 mm 鉆頭 直徑 d0 mm 刀具材料 加工材料 20 高速鋼 鑄鐵 0 5 0 8 2 單刃加工刀具耐用度 T min 刀具直徑 d0 mm 刀具類型 加工材料 刀具材料 11 20 鉆頭 鉆孔及擴(kuò) 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 確定進(jìn)給量 查 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編 第二卷表 10 4 高速鋼鉆頭鉆孔的進(jìn)給量 為 f 0 25 0 65 根據(jù)表 4 13 中可知 進(jìn)給量取 f 0 60 zm rm 確定切削速度 查 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編 表 10 4 17 高速鋼鉆頭在灰鑄鐵 190HBS 上鉆孔的切削速度軸向力 扭矩及功率得 V 12 參考 機(jī)械加工in 工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編 表 10 4 10 鉆擴(kuò)鉸孔條件改變時(shí)切削速度修正系數(shù) K 1 0 R 0 85 mvtv V 12 10 32 3 85 0 min 17 則 131 3 nir23 1 18 查表 4 2 12 可知 取 n 150 minr 則實(shí)際切削速度 11 8v實(shí) 確定切削時(shí)間 查 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編 表 10 4 43 鉆孔時(shí)加工機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算 公式 T 3 ifn llw1 19 其中 l l 5 l 2 3f2mdRKcot wm1m 則 t 9 13 s 4 鉆孔專用夾具設(shè)計(jì) 4 1 問(wèn)題的指出 由于生產(chǎn)類型為成批 大批生產(chǎn) 要考慮生產(chǎn)效率 降低勞動(dòng)強(qiáng)度 保證加工質(zhì) 量 故需設(shè)計(jì)專用夾具 由于對(duì)加工精度要求不是很高 所以在本道工序加工時(shí) 主要考慮如何降低降低 生產(chǎn)成本和降低勞動(dòng)強(qiáng)度 本次設(shè)計(jì)選擇設(shè)計(jì)是針對(duì)鉆 10 孔 它將用于 Z525 鉆床 4 2 定位基準(zhǔn)的選擇 該工序要求中心線與端面 有位置要求 因此可以得出該孔在兩個(gè)側(cè)面的正中心 上 并且還要求其孔為通孔 由于端面經(jīng)過(guò)精銑 精度比較高 因而工序基準(zhǔn)為端面 A 為了便于加工 選取適當(dāng)?shù)亩ㄎ换鶞?zhǔn) 保證其加工要求 夾具設(shè)計(jì)應(yīng)首先滿足這些 要求 在保證較高的生產(chǎn)效率的前提下 還應(yīng)考慮夾具體制造工藝性和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性 加工過(guò)程中夾具的操作應(yīng)方便 定位夾緊穩(wěn)定可靠 并且夾具體應(yīng)具有較好的剛性 據(jù) 夾具手冊(cè) 知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合 在同一工件的各道工序中 應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn) 定位基 準(zhǔn)的選擇必須合理 否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件 質(zhì)量 基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理 或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難 甚至達(dá)不到零件的加工精度 特別是位置精度 要求 因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技 術(shù)要求 從保證零件的加工精度要求出發(fā) 合理選擇定位基準(zhǔn) 此零件圖沒(méi)有較高的 0dn 0254 3 6 0573 18 技術(shù)要求 也沒(méi)有較高的平行度和對(duì)稱度要求 所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率 降低勞動(dòng)強(qiáng)度 提高加工精度 圓臺(tái)外圓及兩端面都已加工好 為了使定位誤差減小 選擇已加工好的端面作為定位精基準(zhǔn) 來(lái)設(shè)計(jì)本道工序的夾具 以已加工好的端面作 為定位夾具 4 3 夾具方案的設(shè)計(jì) 如圖所示 為了加工通孔 必須使其完全定位 因此初步的設(shè)計(jì)方案如下 方案 首先必須明確其加工時(shí)應(yīng)如圖所示 這樣水平放置 便于鉆床加工 那么要使其完 全定位 可以采用 一面加固定 V 型塊和滑動(dòng) V 型塊定位 這樣既簡(jiǎn)單又方便 如上圖 所示 一底面限制的自由度有 3 個(gè) 一個(gè)固定 V 型塊限制兩個(gè)自由度 一個(gè)滑動(dòng) V 型 塊限制限制一個(gè)自由度 為使定位可靠 加工穩(wěn)定 我所設(shè)計(jì)的定位方案 總共限制 了工件的全部 6 個(gè)自由度 屬于完全定位 在該定位方案中 一個(gè)支撐面頂住 限制了 z 軸的移動(dòng) z 軸的旋轉(zhuǎn) y 軸的旋轉(zhuǎn) 三個(gè)移動(dòng)自由度 一個(gè)固定 V 型塊限制了 y 軸的移動(dòng) x 軸的移動(dòng) 一個(gè)滑動(dòng) V 型塊限 制了 z 軸的旋轉(zhuǎn) 這樣 6 個(gè)自由度全部被限制 根據(jù)上面敘述選擇方案 4 4 切削力和夾緊力計(jì)算 1 刀具 刀具用高速鋼刀具鉆頭 機(jī)床 Z525 機(jī)床 切削力公式 1 2076f PFDfK 式中 D 10 mr 查表 得 821 0 75 36bp 其中 0 b 48K 即 95 fFN 實(shí)際所需夾緊力 由參考文獻(xiàn) 5 表 得 12 12KFW 有 120 7 6 安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算有 6543210K 式中 為各種因素的安全系數(shù) 見參考文獻(xiàn) 5 表 可得 60 12 10 56 所以 95086492 KfWFN 4 5 夾緊力的計(jì)算 選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由 FKfN 21 其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù) 取 25 01f F G G 為工件自重zP Nf4 321 夾緊螺釘 公稱直徑 d 20mm 材料鋁合金鋼 性能級(jí)數(shù)為 6 8 級(jí) MPaB06 MPaBs4801 螺釘疲勞極限 B9263 2 1 極限應(yīng)力幅 akma7 51li 許用應(yīng)力幅 MPSa3 li 螺釘?shù)膹?qiáng)度校核 螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 s s 2 5 4 取 s 4 得 Pa120 滿足要求 8 24cHdF MaNc153 經(jīng)校核 滿足強(qiáng)度要求 夾具安全可靠 使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊 調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置 即可指定可靠的夾緊力 4 6 定位誤差分析 1 定位元件尺寸及公差確定 20 夾具的主要定位元件為一平面和 V 型塊間隙配合 2 工件的工序基準(zhǔn)為孔心 當(dāng)工件孔徑為最大 定位銷的孔徑為最小時(shí) 孔心 在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷配合的最大間隙量 本夾具是用來(lái)在臥 式鏜床上加工 所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸 此時(shí)可求出孔 心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑公差多一半 工件的定位 基準(zhǔn)為孔心 工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同 則其定位誤 差為 Td Dmax Dmin 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差 一般可用下式表示 j MjjWDAZWj 由參考文獻(xiàn) 5 可得 兩 V 型塊定位誤差 11minDWd 1 21min2i DdJWarctgL 其中 10 52D 20D d 3d min min4 且 L 100mm 得 0 6DWm 32J 夾緊誤差 cos minaxyj 其中接觸變形位移值 1 9 62nHBZyRaZkNcl 查 5 表 1 2 15 有 10 4 0 42 0 7zKC cos8jym 磨損造成的加工誤差 通常不超過(guò)Mj 5 夾具相對(duì)刀具位置誤差 取AD01 誤差總和 0 85 3jwm 從以上的分析可見 所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求 5 零 部件的設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)如下圖所 示 以減少更換鉆套的輔助時(shí)間 尺寸表 d D D1 H t 基本 尺寸 極限 偏差 F7 基 本尺寸 極限 偏差 D6 0 1 3 0 010 0 004 6 1 1 8 4 7 1 8 2 6 5 8 6 9 2 6 3 0 016 0 006 3 3 3 6 0 016 0 008 9 3 3 4 7 10 4 5 8 11 8 12 16 5 6 0 022 0 010 10 0 019 0 010 13 6 8 12 15 10 16 20 8 10 0 028 0 013 15 18 10 12 0 034 18 0 023 0 012 22 12 20 25 0 008 22 12 15 22 26 15 18 0 016 26 30 16 28 36 18 22 30 0 028 0 015 34 22 26 35 39 20 36 鋁合 金 26 30 0 041 0 020 42 46 30 35 48 0 033 0 017 52 25 鋁合 金 56 35 42 55 59 42 48 62 66 0 012 48 50 0 050 0 025 70 0 039 0 020 74 30 56 67 0 040 鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板 用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上 6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 夾具體 夾具的定位 引導(dǎo) 夾緊裝置裝在夾具體上 使其成為一體 并能正確 的安裝在機(jī)床上 夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個(gè)整體的最大最復(fù)雜 的基礎(chǔ)件 夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機(jī)床的連接 而且在零件的加工過(guò)程中 夾具還要承受夾緊力 切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng) 因此夾具體必須具有必要的強(qiáng)度和剛度 切削加工過(guò)程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會(huì)落 在夾具體上 切屑積聚過(guò)多將影響工件的可靠的定位和夾緊 因此設(shè)計(jì)夾具體時(shí) 必 須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑 此外 夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性 經(jīng)濟(jì)性以及操作和裝拆的便捷 性等 在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)加以考慮 夾具體設(shè)計(jì)的基本要求 1 應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面 如安裝定位元件的表面 安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约?夾具體的安裝基面 應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁?為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定 鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理 焊接和鍛造夾具體要進(jìn) 行退火處理 2 應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 為了保證在加工過(guò)程中不因夾緊力 切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振 動(dòng) 夾具體應(yīng)有足夠的壁厚 剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋 3 應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 而且各表面間的相互位置精度要求高 因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性 應(yīng)做到裝卸工件方便 夾具維修方便 在滿足剛度和 強(qiáng)度的前提下 應(yīng)盡量能減輕重量 縮小體積 力求簡(jiǎn)單 4 應(yīng)便于排除切屑 在機(jī)械加工過(guò)程中 切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周圍 如不及時(shí)排除 切削熱量 的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度 切屑的拋甩可能纏繞定位元件 也會(huì)破壞定位精度 甚至發(fā)生安全事故 因此 對(duì)于加工過(guò)程中切屑產(chǎn)生不多的情況 可適當(dāng)加大定位元 件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間 對(duì)于加工過(guò)程中切削產(chǎn)生較多的情 況 一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽 5 在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠 夾具在機(jī)床上的安裝都是通過(guò)夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或 配合實(shí)現(xiàn)的 當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí) 夾具的重心應(yīng)盡量低 支承面積應(yīng)足夠 大 安裝基面應(yīng)有較高的配合精度 保證安裝穩(wěn)定可靠 夾具底部一般應(yīng)中空 大型 夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔 工件裝夾方案確定以后 根據(jù)定位元件及夾緊機(jī)構(gòu)所需要的空間范圍及機(jī)床工作 臺(tái)的尺寸 確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸 然后繪制夾具總圖 詳見繪制的夾具裝配圖 本章小結(jié) 如前所述 在設(shè)計(jì)夾具時(shí) 應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉 應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 便于操作 降低成本 提高夾具性價(jià)比 本道工序?yàn)殂姶矈A具選擇了壓緊螺釘夾緊方式 本工序?yàn)殂娪嗔啃?切削力小 所以一般的手動(dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求 本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊 夾具的夾緊力不大 故使用手動(dòng)夾緊 為了 提高生產(chǎn)力 使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 24 總 結(jié) 課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束了 時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我們來(lái)說(shuō)受益菲淺的 通過(guò)這次的 設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書本上的空理論 不再是紙上談兵 而是將理論和實(shí)踐相結(jié) 合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì) 使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng) 使我們更好的利用圖書館的資料 更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計(jì)手冊(cè)和 AUTOCAD 等制圖軟件 為我們踏入社會(huì)打下了好的基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到了只努力的學(xué)好書本上的知識(shí)是不夠的 還應(yīng)該更好的做到 理論和實(shí)踐的結(jié)合 因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo) 使我們學(xué)到了很多 也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì) 它將是我們課程設(shè)計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵 一步 致 謝 這次課程設(shè)計(jì)使我收益不小 為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ) 但是 查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊(cè)時(shí) 數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊 由于經(jīng) 驗(yàn)不足 在選取數(shù)據(jù)上存在一些問(wèn)題 不過(guò)我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出 寶貴的意見 在我遇到難題時(shí)給我指明了方向 最終我很順利的完成了課程設(shè)計(jì) 這次課程設(shè)計(jì)成績(jī)的取得 與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的 在此 我衷心感 謝我的指導(dǎo)老師 特別是每次都放下他的休息時(shí)間 耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些 難題 她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神 精益求精的工作作風(fēng) 深深地感染和激 勵(lì)著我 從題目的選擇到項(xiàng)目的最終完成 他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持 多少個(gè)日日夜夜 他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo) 同時(shí)還在思想 生活上給我以無(wú) 微不至的關(guān)懷 除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外 他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也 是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣 并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作 在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠(chéng) 摯的謝意和崇高的敬意 26 參 考 文 獻(xiàn) 1 東北重型機(jī)械學(xué)院 洛陽(yáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院 長(zhǎng)春汽車廠工人大學(xué) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手 冊(cè) M 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1980 2 張進(jìn)生 機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 機(jī)械工業(yè)出版社 1995 3 李慶壽 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 1991 4 李洪 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 北京出版社 1996 5 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì) 金屬切削手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2544 6 黃如林 劉新佳 汪群 切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 2544 7 余光國(guó) 馬俊 張興發(fā) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) M 重慶 重慶大學(xué)出版社 1995 8 周永強(qiáng) 高等學(xué)校課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) M 北京 中國(guó)建材工業(yè)出版社 2542 9 劉文劍 曹天河 趙維 夾具工程師手冊(cè) M 哈爾濱 黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社 1987 10 王光斗 王春福 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2542 11 東北重型機(jī)械學(xué)院 洛陽(yáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院 長(zhǎng)春汽車廠工人大學(xué) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手 冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1984 12 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 13 廖念釗 莫雨松 李碩根 互換性與技術(shù)測(cè)量 M 中國(guó)計(jì)量出版社 2540 9 19 14 王光斗 王春福 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) M 上海科學(xué)技術(shù)出版社 2540 15 樂(lè)兌謙 金屬切削刀具 機(jī)械工業(yè)出版社 2545 4 17