矩形齒花鍵套工藝夾具設(shè)計(jì)及花鍵拉刀設(shè)計(jì)【鉆8-Φ13孔】【含CAD圖紙、工序卡、說明書】

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近年來中國(guó)制造業(yè)快速發(fā)展，中國(guó)機(jī)械行業(yè)發(fā)展得也非常好，急切需要工藝裝備方面的人才。根據(jù)工廠實(shí)際情況，要求工藝技術(shù)人員能制定合理的工藝規(guī)程，并設(shè)計(jì)出符合產(chǎn)品技術(shù)要求的花鍵拉刀。工藝規(guī)程的制定與花鍵拉刀設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生得到機(jī)械專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)鍛煉。首先，看懂加工零件的零件圖需要機(jī)械制圖和互換性與測(cè)量技術(shù)兩門課的知識(shí)；其次制定工藝規(guī)程需要機(jī)械制造工藝學(xué)的知識(shí)；花鍵拉刀設(shè)計(jì)需要機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的知識(shí)；最后還要畫出花鍵拉刀圖總裝圖和重要零件的零件圖。國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì):1.國(guó)外研究現(xiàn)狀目前,單件、小批量生產(chǎn)正逐漸成為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)新的生產(chǎn)模式。在這種模式中,要求加工機(jī)床和花鍵拉刀裝備具有更好的柔性,以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、降低生產(chǎn)成本,所以,按單一品種設(shè)計(jì)專用花鍵拉刀的方法已不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求,而組合花鍵拉刀正是適應(yīng)這一生產(chǎn)模式的柔性工裝設(shè)備。它對(duì)縮短工藝裝備的設(shè)計(jì)、制造周期,以及產(chǎn)品換型后對(duì)原有工裝花鍵拉刀延續(xù)使用起到至關(guān)重要的作用。國(guó)外為了適應(yīng)這種生產(chǎn)模式,也把柔性制造系統(tǒng)作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段,并將其作為機(jī)械制造業(yè)的主要發(fā)展?；ㄦI拉刀的設(shè)計(jì)包括三個(gè)步驟:設(shè)備規(guī)劃、花鍵拉刀規(guī)劃和花鍵拉刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。目前,Joneja以及Ferreira等人在進(jìn)行CAPP 方面的研究中對(duì)設(shè)備規(guī)劃有詳細(xì)論述。計(jì)算機(jī)輔助花鍵拉刀設(shè)計(jì)(CAFD) 就花鍵拉刀方面也作了一些工作:Chou YC ,Chandru V9 等人提出的自動(dòng)花鍵拉刀定位和夾緊的一種方法;De Meter EC提出的利用機(jī)械杠桿原理進(jìn)行定位和夾緊位置選擇的一種算法;Markus A11 等人提出的針對(duì)棱柱形工件進(jìn)行組合花鍵拉刀設(shè)計(jì)的基于規(guī)則的系統(tǒng)。目前,關(guān)于工件花鍵拉刀的自動(dòng)化配置方面的工作,自動(dòng)花鍵拉刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)( AFCD) 中很少提及。TrappeyAJC等人提出了一個(gè)二維組合花鍵拉刀元件的配置算法。幾乎所有的AFCD 研究者都承認(rèn),在一個(gè)成功的AFCD 系統(tǒng)中, 工件的幾何形狀是一個(gè)關(guān)鍵因素。Nnaji B ,Alladin S13 等人也對(duì)具有復(fù)雜幾何形狀的工件進(jìn)行嘗試研究然而其結(jié)果也僅僅適用于特定的幾何體,比如多邊形棱柱。Brost 和Goldberg 提出了一個(gè)“完整”的算法用來分析多邊形工件的組合花鍵拉刀設(shè)計(jì)。并開發(fā)出一個(gè)組合花鍵拉刀設(shè)計(jì)系統(tǒng),針對(duì)一個(gè)任意存在的工件,能自動(dòng)產(chǎn)生所有可行的花鍵拉刀設(shè)計(jì)。并且采用力球分析的方法對(duì)產(chǎn)生的方案進(jìn)行優(yōu)化。以后的許多研究者大多借鑒了Brost 和Goldberg 的算法。組合花鍵拉刀在動(dòng)力學(xué)方面的研究也取得了一定的進(jìn)步,Yu and Goldberg 的花鍵拉刀加載規(guī)劃方案是把花鍵拉刀的加載問題看作基于傳感器的集成問題并給了一個(gè)規(guī)劃算法。Cai 等提出了一種指導(dǎo)花鍵拉刀設(shè)計(jì)的方法,此方法是縮小由于工件表面與花鍵拉刀安裝誤差所帶來的定位誤差。Hockenberger 與DeMter 提出的模式是在工件加工期間工件的靜態(tài)分析,這種方法是一種定性分析并且是在抓緊或夾緊物體的最壞的情況下的偏差,這種情況是由于在單位扭球的干涉扭矩。2.國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)于80 年代末開始對(duì)組合花鍵拉刀元件的設(shè)計(jì)與管理進(jìn)行了研究和開發(fā),在總結(jié)和吸取我國(guó)應(yīng)用和發(fā)展槽系花鍵拉刀經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械加工特征及花鍵拉刀的發(fā)展趨勢(shì),研制了新一代孔系組合花鍵拉刀系統(tǒng)。此系統(tǒng)發(fā)揮了槽系平移可調(diào)性和孔的旋轉(zhuǎn)可調(diào)性的優(yōu)勢(shì),可直接組裝獲得任何直線尺寸和角度尺寸。此系統(tǒng)把大中小三個(gè)系列的元件有機(jī)融為一體,可在一塊多花鍵拉刀基礎(chǔ)板上,既能組裝單個(gè)大工件花鍵拉刀,又能組裝多個(gè)中小零件花鍵拉刀,有利于裝花鍵拉刀基礎(chǔ)板長(zhǎng)期固定在機(jī)床工作臺(tái)上,此系統(tǒng)還設(shè)有孔系和槽系過渡元件,便于實(shí)現(xiàn)孔、槽系花鍵拉刀元件混合使用。北京工商大學(xué)麻建東和劉璇開發(fā)的組合花鍵拉刀元件庫,元件庫模塊的核心程序用ObjectARX SDK2. 02工具包開發(fā),界面程序用AU TOCAD 提供的對(duì)話框控制語言DCL (Dialog Cont rol Language) 語言開發(fā),在VC + + 6. 0 下編譯和聯(lián)接,生成的ARX 可執(zhí)行程序在AU TOCADR14 下直接加載運(yùn)行。元件庫可為使用者提供7 類組合花鍵拉刀元件三維圖形的瀏覽以及交互設(shè)計(jì)功能,并生成三維組合花鍵拉刀構(gòu)形圖,在CAD 環(huán)境中可進(jìn)行修改或刪除山東工業(yè)大學(xué)的徐志剛在“廣義映射原理”的指導(dǎo)下,開發(fā)了支持“top - down”風(fēng)范的花鍵拉刀設(shè)計(jì)軟件自動(dòng)化系統(tǒng)。吳玉光博士在這個(gè)領(lǐng)域取得了較大的突破。提出孔系基礎(chǔ)板組合花鍵拉刀設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方法。該方法利用連桿機(jī)構(gòu)原理自動(dòng)確定由直線和圓弧組成定位邊界的零件的全部候選定位方案。并提出定位銷可見概念和定位銷轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)的概念,進(jìn)行定位方案的裝卸方便性分析。進(jìn)一步提出瞬心三角形和同向邊的概念,對(duì)工件進(jìn)行可夾緊性分析,確定工件邊界的可夾緊范圍。其理論水平在國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)開拓了新的局面。尚待研究的問題:矩形花鍵套工藝分析矩形花鍵套花鍵拉刀草圖的確定花鍵拉刀方案的方案論證主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 繪制裝配圖的基本規(guī)范 繪制零件圖的基本規(guī)范 設(shè)計(jì)計(jì)算的說明書的編寫二、完成任務(wù)的研究思路和方案研究思路:確定加工順序和工序內(nèi)容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段，這項(xiàng)工作與生產(chǎn)綱領(lǐng)有密切關(guān)系，具體可以根據(jù)生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等。生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序次數(shù)；如批量小時(shí)可采用在通用機(jī)床上工序集中原則，批量大時(shí)即可按工序分散原則，組織流水線生產(chǎn)，也可利用高生產(chǎn)率的通用設(shè)備，按工序集中原則組織生產(chǎn)。課題研究的主要方案：(1)搜集資料，了解并掌握矩形齒花鍵套主要零件加工工藝結(jié)構(gòu)和工作原理。(2)確定設(shè)計(jì)大體思路，撰寫開題報(bào)告，要求完成具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容及計(jì)算。(3)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，熟悉相關(guān)軟件AutoCAD，確定設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。按要求完成完整的設(shè)計(jì)計(jì)劃及預(yù)期達(dá)到的結(jié)果，進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)及計(jì)算。(4)對(duì)所設(shè)計(jì)花鍵拉刀設(shè)計(jì)相關(guān)校核，準(zhǔn)備相關(guān)資料。(5)對(duì)設(shè)計(jì)說明書初稿進(jìn)行相關(guān)格式修改，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙并進(jìn)行修改。3、 其它需要的條件 需要準(zhǔn)備一臺(tái)電腦，繪圖軟件CAD還有WORD等辦公軟件。借閱機(jī)械制圖、金屬工藝學(xué)、互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料應(yīng)用基礎(chǔ)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械制造裝備技術(shù)、數(shù)控技術(shù)以及CAD、pro-E、UG等軟件的一些基本操作，能獨(dú)立完成一些專業(yè)基礎(chǔ)課的課程設(shè)計(jì)，并能進(jìn)行一些具有實(shí)踐性的分析。四、課題工作的總體安排及進(jìn)度 第一周到第四周 收集資料，閱讀文獻(xiàn)；第五周 編制開題報(bào)告；第六周 外文翻譯；第七周 總體方案設(shè)計(jì)；第八周 進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的計(jì)算；第九周 進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的計(jì)算；第十周 進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的計(jì)算；第十一周 進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的計(jì)算；第十二周 根據(jù)計(jì)算結(jié)果畫出要求的圖紙草圖；第十三周 根據(jù)計(jì)算結(jié)果畫出要求的圖紙草圖；第十四周 根據(jù)計(jì)算結(jié)果畫出要求的圖紙草圖；第十五周 整理說明書；第十六周 整理說明書；第十七周 編寫計(jì)算說明書，形成畢業(yè)設(shè)計(jì)全部文件，準(zhǔn)備答辯； 第十八周 畢業(yè)答辯；五、指導(dǎo)教師評(píng)語注：建議填寫內(nèi)容：對(duì)學(xué)生提出的方案給出評(píng)語，明確是否同意開題，提出學(xué)生完成上述任務(wù)的建議、注意事項(xiàng)等。可自行加頁指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日六、院系意見： 院系（蓋章） 年 月 日學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)矩形花鍵套零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱矩形花鍵套零件名稱矩形花鍵套共5頁第1頁車間工序號(hào)工序名稱材 料 牌 號(hào)機(jī)加工30車45毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每 臺(tái) 件 數(shù)鍛造11設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)CA6140臥式車床11夾具編號(hào)夾具名稱切削液1專用夾具普通乳化液工位器具編號(hào)工位器具名稱工序工時(shí) (分)準(zhǔn)終單件22工步號(hào)工 步 內(nèi) 容工 藝 裝 備主軸轉(zhuǎn)速切削速度進(jìn)給量切削深度進(jìn)給次數(shù)工步工時(shí)/sr/minm/smm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1粗車、半精車外圓120mm、外圓70mm及端面專用夾具，高速鋼刀具，游標(biāo)卡尺5001.270.8311510 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字 日 期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字 日 期學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)矩形花鍵套零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱矩形花鍵套零件名稱矩形花鍵套共5頁第頁車間工序號(hào)工序名稱材 料 牌 號(hào)機(jī)加工40車45毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每 臺(tái) 件 數(shù)鍛造11設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)CA6140臥式車床11夾具編號(hào)夾具名稱切削液1專用夾具普通乳化液工位器具編號(hào)工位器具名稱工序工時(shí) (分)準(zhǔn)終單件22工步號(hào)工 步 內(nèi) 容工 藝 裝 備主軸轉(zhuǎn)速切削速度進(jìn)給量切削深度進(jìn)給次數(shù)工步工時(shí)/sr/minm/smm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1粗車另一端面，粗車、半精車外圓45mm專用夾具，高速鋼刀具，游標(biāo)卡尺5001.270.8311510 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字 日 期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字 日 期學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)矩形花鍵套零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱矩形花鍵套零件名稱矩形花鍵套共9頁第3頁車間工序號(hào)工序名稱材 料 牌 號(hào)機(jī)加工50鉆45毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每 臺(tái) 件 數(shù)鍛造11設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)鉆床Z52511夾具編號(hào)夾具名稱切削液1專用夾具普通乳化液工位器具編號(hào)工位器具名稱工序工時(shí) (分)準(zhǔn)終單件22工步號(hào)工 步 內(nèi) 容工 藝 裝 備主軸轉(zhuǎn)速切削速度進(jìn)給量切削深度進(jìn)給次數(shù)工步工時(shí)/sr/minm/smm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1鉆擴(kuò)鉸19mm孔專用夾具，鉆頭，鉸刀，游標(biāo)卡尺5001.270.8311510 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字 日 期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字 日 期學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)矩形花鍵套零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱矩形花鍵套零件名稱矩形花鍵套共5頁第4頁車間工序號(hào)工序名稱材 料 牌 號(hào)機(jī)加工60拉45毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每 臺(tái) 件 數(shù)鍛造11設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)臥式拉床L612011夾具編號(hào)夾具名稱切削液1專用夾具普通乳化液工位器具編號(hào)工位器具名稱工序工時(shí) (分)準(zhǔn)終單件22工步號(hào)工 步 內(nèi) 容工 藝 裝 備主軸轉(zhuǎn)速切削速度進(jìn)給量切削深度進(jìn)給次數(shù)工步工時(shí)/sr/minm/smm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1拉花鍵孔專用夾具，拉刀，游標(biāo)卡尺5001.270.8311510 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字 日 期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字 日 期學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)矩形花鍵套零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱矩形花鍵套零件名稱矩形花鍵套共5頁第5頁車間工序號(hào)工序名稱材 料 牌 號(hào)機(jī)加工70鉆45毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每 臺(tái) 件 數(shù)鍛造11設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)鉆床Z52511夾具編號(hào)夾具名稱切削液1專用夾具普通乳化液工位器具編號(hào)工位器具名稱工序工時(shí) (分)準(zhǔn)終單件22工步號(hào)工 步 內(nèi) 容工 藝 裝 備主軸轉(zhuǎn)速切削速度進(jìn)給量切削深度進(jìn)給次數(shù)工步工時(shí)/sr/minm/smm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1鉆加工8-13mm孔專用夾具，鉆頭，游標(biāo)卡尺80012.70.5211510 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字 日 期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字 日 期表二 機(jī)械加工工藝過程卡片機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱矩形花鍵套零件名稱矩形花鍵套共1頁第1頁材 料 牌 號(hào)45毛 坯 種 類鍛造毛坯外形尺寸每毛坯件數(shù)1每 臺(tái) 件 數(shù)1備 注工序號(hào)工序名稱 工 序 內(nèi) 容車 間 工 段設(shè) 備工 藝 裝 備 工 時(shí) 準(zhǔn)終 單件10鍛造鍛造出毛坯20熱處理毛坯熱處理，時(shí)效處理30車粗車、半精車外圓120mm、外圓70mm及端面機(jī)二臥式車床CA6140 專用夾具，高速鋼刀具，游標(biāo)卡尺40車粗車另一端面，粗車、半精車外圓45mm機(jī)二臥式車床CA6140專用夾具，高速鋼刀具，游標(biāo)卡尺50鉆鉆擴(kuò)鉸19mm孔機(jī)二鉆床Z525 專用夾具，鉆頭，鉸刀，游標(biāo)卡尺60拉拉花鍵孔機(jī)二 臥式拉床L6120專用夾具，拉刀，游標(biāo)卡尺70鉆鉆加工8-13mm孔機(jī)二鉆床Z525 專用夾具，鉆頭，游標(biāo)卡尺80去毛刺去毛刺90終檢終檢入庫 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字 日 期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字日 期 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）矩形齒花鍵套機(jī)械加工工藝及花鍵拉刀設(shè)計(jì)院 系 ：XX學(xué)院專 業(yè)：XXX年級(jí)（班級(jí)）：2013級(jí)（X）班姓 名：XX學(xué) 號(hào):XX指導(dǎo)教師：劉職 稱：副教授完成日期：2016年6月20日摘 要矩形齒花鍵套機(jī)械加工工藝及花鍵拉刀設(shè)計(jì) 是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)、花鍵拉刀三部分。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33AbstractRectangular tooth spline bushing machining process and spline broach design includes parts manufacturing process design and special fixture design, spline broaches three parts. In the process design to first analyze the parts to understand parts of the process and then design a rough structure, and select the machining datum good parts, design parts of the process line; then the part of each step of the process to calculate the size of a key is to determine the technical equipment and cutting the amount of each step; then dedicated fixture design, select the individual components to design a fixture, such as positioning element, clamping element, the guide element, clamp connecting the machine parts and other components; positioning errors in the calculation of the fixture, analyze rationality and shortcomings of the fixture structure and attention to improving future designs.Keywords: technology, process, cutting the amount of clamping, positioning error目 錄第1章 序 言1第2章 零件的分析22.1零件的形狀22.2零件的工藝分析2第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)43.1 確定毛坯的制造形式43.2定位基準(zhǔn)的選擇零件表面加工方法的選擇43.3 制定工藝路線53.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備63.4.1 機(jī)床選用63.4.2 選擇刀具63.4.3 選擇量具63.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定6第4章 確定切削用量及基本時(shí)間94.1 工序切削用量的及基本時(shí)間的確定94.2 工序II車另一端面，粗車、半精車外圓45mm114.3 鉆擴(kuò)鉸19mm孔114.4 拉鍵槽134.5 工序切削用量及基本時(shí)間的確定14第5章 加工8X13mm孔夾具設(shè)計(jì)175.1 研究原始質(zhì)料175.2 定位、夾緊方案的選擇185.3 切削力及夾緊力的計(jì)算185.4 誤差分析與計(jì)算205.5定位銷選用215.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用215.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)235.8夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明24第6章 矩形花鍵拉刀設(shè)計(jì)256.1 被加工零件材料的選擇256.2 設(shè)計(jì)步驟25總 結(jié)32致 謝33參 考 文 獻(xiàn)34形齒花鍵套機(jī)械加工工藝及花鍵拉刀設(shè)計(jì)第1章 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)。矩形齒花鍵套零件加工工藝及夾具設(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。第2章 零件的分析2.1零件的形狀題目給的零件是矩形齒花鍵套零件，主要作用是起連接作用。它主要用于軸與軸之間的連接，以傳遞動(dòng)力和轉(zhuǎn)矩。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45#，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。矩形齒花鍵套零件主要加工表面為：1.車外圓及端面，表面粗糙度值為3.2。2.車外圓及端面，表面粗糙度值3.2。3.車裝配孔，表面粗糙度值3.2。4.半精車側(cè)面，及表面粗糙度值3.2。5.兩側(cè)面粗糙度值6.3、12.5，法蘭面粗糙度值6.3。矩形齒花鍵套共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(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，45外圓，倒角鉆孔。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。而鉆工沒有精度要求，因此一道工序就可以達(dá)到要求，并不需要擴(kuò)孔、鉸孔等工序。(2).右端面的加工表面： 這一組加工表面包括：右端面；120的外圓，粗糙度為1.6；120的外圓并帶有倒角其要求也不高，粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)本矩形齒花鍵套假設(shè)年產(chǎn)量為10萬臺(tái)，每臺(tái)車床需要該零件1個(gè)，備品率為19%，廢品率為0.25%，每日工作班次為2班。該零件材料為45#，考慮到零件在工作時(shí)要有高的耐磨性，所以選擇鍛造。依據(jù)設(shè)計(jì)要求Q=100000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=2XQn(1+)（1+)=238595件/年3.1 確定毛坯的制造形式零件材料為45#，考慮到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用鍛造，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，可以采用鍛造，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定位基準(zhǔn)的選擇零件表面加工方法的選擇待加工的兩零件是盤狀零件，孔是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（也是裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)），為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。具體而言，即選19mm的孔及其一端面作為精基準(zhǔn)。由于待加工的兩零件全部表面都需加工，而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)先進(jìn)行加工，對(duì)主動(dòng)端而言，應(yīng)選面積較大的外圓及其端面為粗基準(zhǔn)；對(duì)從動(dòng)端而言，應(yīng)選面積較大120mm的外圓及其端面為粗基準(zhǔn)。待加工的兩零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、鍵槽、錐孔，材料為30CrMnSi鋼。以公差等級(jí)和表面粗糙度要求，參考相關(guān)資料，其加工方法選擇如下。（1）45mm的外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 180079規(guī)定其公差等級(jí)按IT14,表面粗糙度為Ra25um，粗車即可（表5-14）。（2）120mm的外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 180079規(guī)定其公差等級(jí)按IT14,表面粗糙度為Ra6.3um，需進(jìn)行精車和半精車。（3）13mm的柱銷孔 為未注尺寸公差，根據(jù)GB 180079規(guī)定其公差等級(jí)按IT14,表面粗糙度為Ra6.3um，需進(jìn)行鉆孔。（4）端面 本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度的都要求不高，表面粗糙度為Ra25um,粗車即可。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，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(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 工藝路線方案一10鍛造鍛造出毛坯20熱處理毛坯熱處理，時(shí)效處理30車粗車、半精車外圓120mm、外圓70mm及端面40車粗車另一端面，粗車、半精車外圓45mm50鉆鉆擴(kuò)鉸19mm孔60拉拉花鍵孔70鉆鉆加工8-13mm孔80去毛刺去毛刺90終檢終檢入庫3.3.2 工藝路線方案二10鍛造鍛造出毛坯20熱處理毛坯熱處理，時(shí)效處理30車粗車、半精車外圓120mm、外圓70mm及端面40車粗車另一端面，粗車、半精車外圓45mm50鉆鉆加工8-13mm孔60鉆鉆擴(kuò)鉸19mm孔70拉拉花鍵孔80去毛刺去毛刺90終檢終檢入庫最終工藝路線方案：10鍛造鍛造出毛坯20熱處理毛坯熱處理，時(shí)效處理30車粗車、半精車外圓120mm、外圓70mm及端面40車粗車另一端面，粗車、半精車外圓45mm50鉆鉆擴(kuò)鉸19mm孔60拉拉花鍵孔70鉆鉆加工8-13mm孔80去毛刺去毛刺90終檢終檢入庫3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備3.4.1 機(jī)床選用.工序粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。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。.工序是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。 工序都為CA6140臥式車床。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉(zhuǎn)體，故宜在車床上鏜孔。由于要求的精度較高，表面粗糙度較小，需選用較精密的機(jī)床才能滿足要求，因此選用CA6140臥式車床（表5-55）。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“矩形齒花鍵套” 零件材料為45#，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，硬度HB為143269，表2.2-23 球墨鑄鐵的物理性能，密度=7.27.3（），計(jì)算零件毛坯的重量約為2。表3-1 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)生產(chǎn)類別同類零件的年產(chǎn)量件重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）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)510010200100500中批生產(chǎn)1003002005005005000大批生產(chǎn)30010005005000500050000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3050，毛坯重量21202506.04.0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。第4章 確定切削用量及基本時(shí)間切削用量包括背吃刀量a、進(jìn)給量f和切削速度v。確定順序是先確定a、f、再確定v。4.1 工序切削用量的及基本時(shí)間的確定4.1.1 切削用量 粗車、半精車外圓120mm、外圓70mm及端面所選刀具為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=。.確定切削深度由于單邊余量為3mm，可在一次走刀內(nèi)完成，故=3mm.確定進(jìn)給量根據(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)， 進(jìn)給量=0.51.0按CA6140機(jī)床進(jìn)給量（表4.29）在機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)可知： =0.7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130，CA6140機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。根據(jù)表1.21，當(dāng)強(qiáng)度在174207時(shí)，=時(shí)，徑向進(jìn)給力：=950。切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故實(shí)際進(jìn)給力為： =950=1111.5 （3-2）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。.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，車刀壽命=。.確定切削速度切削速度可根據(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200219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(shí)實(shí)際切削速度為： = （3-5）.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，=，切削速度時(shí)， =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： =1.7=1.2 （3-6）根據(jù)表1.30，當(dāng)=時(shí)，機(jī)床主軸允許功率為=，故所選切削用量可在CA6140機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為：=3.75，=，=，= 4.1.2 基本時(shí)間確定粗車基本時(shí)間。參考文獻(xiàn)1表2-24，車外圓基本時(shí)間為T式中，=40mm,3), 90，=2mm，=4mm,=0, f=0.65mm/r,n=0.77r/s,s4.2 工序II車另一端面，粗車、半精車外圓45mm切削用量的及基本時(shí)間的確定采用與工序30確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時(shí)間如下：可采用與工序相同的可轉(zhuǎn)位車刀。見表5-1表5-1 主動(dòng)端工序的切削用量及基本時(shí)間工步/mmf/mmr v/msn/rs/s粗車端面 2 0.52 0.38 1.5 113粗車外圓45#mm2.3 0.52 0.38 1.5 68 倒角 手動(dòng) 0.38 1.54.3 鉆擴(kuò)鉸19mm孔機(jī)床：立式鉆床Z525刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表4.39選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 鉆孔鉆孔時(shí)先采取的是鉆孔，再擴(kuò)到，所以。切削深度：進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.438，取。切削速度：參照參考文獻(xiàn)3表2.441，取。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，按照參考文獻(xiàn)3表3.131，取所以實(shí)際切削速度：切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度：刀具切入長(zhǎng)度： 刀具切出長(zhǎng)度： 取走刀次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間： 擴(kuò)孔刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表4.331選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花擴(kuò)孔鉆頭。片型號(hào)：E403因鉆孔時(shí)先采取的是先鉆到孔再擴(kuò)到，所以，切削深度：進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.452，取。切削速度：參照參考文獻(xiàn)3表2.453，取。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：按照參考文獻(xiàn)3表3.131，取所以實(shí)際切削速度：切削工時(shí)被切削層長(zhǎng)度：刀具切入長(zhǎng)度有：刀具切出長(zhǎng)度： ，取走刀次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間： 鉸孔刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表4.354，選擇硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀。切削深度：。進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.458，取。切削速度：參照參考文獻(xiàn)3表2.460，取。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：按照參考文獻(xiàn)3表3.131取實(shí)際切削速度：切削工時(shí)被切削層長(zhǎng)度：刀具切入長(zhǎng)度，刀具切出長(zhǎng)度： 取走刀次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間：該工序的加工機(jī)動(dòng)時(shí)間的總和是：4.4 拉鍵槽機(jī)床：臥式拉床L6120。刀具：查參考文獻(xiàn)9表1.3-1，選擇拉刀類型為矩形花鍵拉刀第三型號(hào)，該刀具特點(diǎn)：拉削長(zhǎng)度大于30mm，同時(shí)加工齒數(shù)不小于5。材料：W18Cr4V做拉刀材料，柄部采用40Cr材料（具體刀具設(shè)計(jì)見拉刀設(shè)計(jì)）。拉削過程中，刀具進(jìn)給方向和拉削方向一致，拉刀各齒齒升量詳見拉刀設(shè)計(jì)，拉削的進(jìn)給量即為單面的齒升量。查參考文獻(xiàn)5表2.4-118和2.4-119，確定拉削速度=0.1160.08，取。拉削工件長(zhǎng)度：；拉刀長(zhǎng)度：（見拉刀設(shè)計(jì)）；拉刀切出長(zhǎng)度=510mm，取。走刀次數(shù)一次。根據(jù)以上數(shù)據(jù)代入公式（計(jì)算公式由參考文獻(xiàn)5表2.5-20獲得），得機(jī)動(dòng)時(shí)間4.5 工序切削用量及基本時(shí)間的確定（1）鉆孔 鉆加工8-13mm孔本工序采用計(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2.020.0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1.031.5在各種機(jī)床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔GB1438-85錐柄麻花鉆3.0100.0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5.050.0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45#00，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,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。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直徑范圍直柄麻花鉆ll111.8013.20151101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)2f8.618.0030118124060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刀具材料加工材料鉆頭直徑d0（mm）20高速鋼鑄鐵0.50.8（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）1120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0.50.8mm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=0.250.65,根據(jù)表4.13中可知，進(jìn)給量取f=0.60。.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高速鋼鉆頭在球墨鑄鐵（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。 V=12=10.32 （3-17）則 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150則實(shí)際切削速度 = = =11.8.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= （3-19）其中 l= l=5 l=23則： t= =9.13確定鉆孔的切削用量鉆孔選用機(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)給量為0.200.35。 則取確定切削速度，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 （3-20）查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35則 =1.6所以 =72選取 所以實(shí)際切削速度為=2.64確定切削時(shí)間（一個(gè)孔） =第5章 加工8X13mm孔夾具設(shè)計(jì)5.1 研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來加工4X13mm孔，加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。一、機(jī)床夾具定位元件工件定位方式不同，夾具定位元件的結(jié)構(gòu)形式也不同，這里只介紹幾種常用的基本定位元件。實(shí)際生產(chǎn)中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。（一）工件以平面定位常用定位元件1支承釘 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式如圖6-1所示。平頭支承釘（圖a）用于支承精基準(zhǔn)面；球頭支承釘（圖b）用于支承粗基準(zhǔn)面；網(wǎng)紋頂面支承釘（圖c）能產(chǎn)生較大的摩擦力，但網(wǎng)槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基準(zhǔn)定位且要求產(chǎn)生較大摩擦力的側(cè)面定位場(chǎng)合。一個(gè)支承釘相當(dāng)于一個(gè)支承點(diǎn)，限制一個(gè)自由度；在一個(gè)平面內(nèi)，兩個(gè)支承釘限制二個(gè)自由度；不在同一直線上的三個(gè)支承釘限制三個(gè)自由度。圖6-1 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式2支承板 常用的支承板結(jié)構(gòu)形式如圖6-2所示。平面型支承板（圖a）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但沉頭螺釘處清理切屑比較困難，適于作側(cè)面和頂面定位；帶斜槽型支承板（圖b），在帶有螺釘孔的斜槽中允許容納少許切屑，適于作底面定位。當(dāng)工件定位平面較大時(shí)，常用幾塊支承板組合成一個(gè)平面。一個(gè)支承板相當(dāng)于兩個(gè)支承點(diǎn)，限制兩個(gè)自由度；兩個(gè)（或多個(gè)）支承板組合，相當(dāng)于一個(gè)平面，可以限制三個(gè)自由度。圖6-2 常用支承板的結(jié)構(gòu)形式3可調(diào)支承 常用可調(diào)支承結(jié)構(gòu)形式如圖6-3所示?？烧{(diào)支承多用于支承工件的粗基準(zhǔn)面，支承高度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整到位后用螺母鎖緊。一個(gè)可調(diào)支承限制一個(gè)自由度。圖6-3 常用可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件1定位銷 圖6-6是幾種常用固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)工件的孔徑尺寸較小時(shí)，可選用圖 a 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)孔徑尺寸較大時(shí)，選用圖 b 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)工件同時(shí)以圓孔和端面組合定位時(shí)，則應(yīng)選用圖c所示的帶有支承端面的結(jié)構(gòu)。用定位銷定位時(shí)，短圓柱銷限制二個(gè)自由度；長(zhǎng)圓柱銷可以限制四個(gè)自由度；短圓錐銷（圖d）限制三個(gè)自由度。圖6-6 固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式5.2 定位、夾緊方案的選擇由零件圖可知：在對(duì)加工前，平面進(jìn)行了粗、精銑加工，底面進(jìn)行了鉆、擴(kuò)加工。因此，定位、夾緊方案有：夾緊方式用操作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的鉸鏈移動(dòng)壓板來夾緊。為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，采用一面一銷的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。一面即底平面。5.3 切削力及夾緊力的計(jì)算刀具：鉆頭。則軸向力：見工藝師手冊(cè)表28.4F=Cdfk3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420轉(zhuǎn)矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在計(jì)算切削力時(shí),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(zhì)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(shí) T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),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(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)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(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即：安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)5表可得： 所以有： 該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則；參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力之間的關(guān)系F夾KF軸向力：F夾KF （N）扭距：Nm由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。5.4 誤差分析與計(jì)算該夾具以一銷定位，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)定的尺寸公差。與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻(xiàn)5可得：銷的定位誤差 ： 其中：， 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查5表1215有。 磨損造成的加工誤差：通常不超過 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取誤差總和：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。5.5定位銷選用本夾具選用一可換定位銷和棱形銷來定位，其參數(shù)如下表：表3.1 定位銷dHD公稱尺寸允差2016200.01122514M1245.6 鉆套、襯套、鉆模板設(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。 圖6.1 可換鉆套表dDD1Ht基本極限偏差F7基本極限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.0203034203645#222635+0.033+0.01739263042462545#563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040鉆模板選用鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。5.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求（1）應(yīng)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(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。（2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)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(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò)夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單。（4）應(yīng)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(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個(gè)過程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對(duì)切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。（5）安裝應(yīng)牢固、可靠夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)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(shí)別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，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(dòng)，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(qiáng)度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。5.8夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。第6章 矩形花鍵拉刀設(shè)計(jì)6.1 被加工零件材料的選擇 被加工零件如圖1.所示工件如圖2所示。材料為：45鋼；硬度HBS195 ；強(qiáng)度b = 600Mpa；工件長(zhǎng)度L=77mm。6.2 設(shè)計(jì)步驟6.2.1選擇拉刀材料 拉刀材料常用 W6Mo5Cr4V2高速工具鋼整體制造,一般不焊接柄部.由于拉刀制造精度高,技術(shù)要求嚴(yán),在刀具成本中加工費(fèi)用占的比重比較大,為了延長(zhǎng)拉刀壽命,所以生產(chǎn)上也用W25Mo Cr4VCo8和W6Mo5Cr4V2Al等硬度和耐磨性均較高的高性能高速鋼制造.但一般常用W6Mo5Cr4V2,故該拉刀材料選擇W6Mo5Cr4V2.6.2.2拉削方式 采用組合式的拉削方式,即在同一只拉刀上采用了兩種拉削方式的組合.它的粗精切削齒都不分組,粗切削齒上開圓弧形分削槽,槽寬略小于刃寬,前后刀齒上分削槽交錯(cuò)排列,故粗切削齒上齒升量較大,拉削表面質(zhì)量高,拉刀制造容易,適用于拉削余量較多的圓孔,是目前常用的一種拉削方式。6.3拉削余量 假設(shè)該矩形花鍵拉刀用來拉孔,則其拉削余量可用如下公式: =6.4幾何參數(shù) 拉刀的幾何參數(shù)主要指刀齒上的前角,后角和后刀面上的刃帶寬,為制造方便,其校準(zhǔn)齒上的前角通常與切削齒相同。 查表有: 切削齒: 前角= 后角=6.5齒升量fz 一般粗切齒應(yīng)切除拉削余量的80%以上,精切齒的齒升量按被拉削表面的質(zhì)量和精度來確定,通常可取0.0250.08,但不得小于0.025。 6.6確定切削齒齒距 查表有 故:取=10mm 6.7確定同時(shí)工作齒數(shù) 6.8 容屑槽形狀 為減少加工容屑槽的成形車刀和樣板的種類，應(yīng)盡量將容屑槽的形狀和尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，系列化。目前常用的容屑槽形狀有直線齒背型，曲線齒背型和直線齒背雙圓弧型三種. 直線齒背雙圓弧槽型槽型容削空間大，制造較簡(jiǎn)便，目前生產(chǎn)的拉刀大多采用這種槽型，適用于組合式及分塊式的拉削和齒升量大的拉刀上。，故應(yīng)選用直線齒背雙圓弧槽型6.9 確定容削系數(shù)K 容屑系數(shù)K是拉刀容屑槽的有效面積A與切削層面積Ad的比值，即K=A/ 由于A=*h*h/2 查表有 K=3.26.10計(jì)算容屑槽深 為保證拉刀有足夠的容削空間，設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足如下條件3.14*h*h/(4L*)=K, 故拉刀容屑槽深h1.136.11確定容屑槽尺寸 查拉刀容屑曹形狀尺寸表 有： p=10時(shí),取型.故,有:h=4mm, g=3.2mm, r=2mm6.12拉刀的分屑槽形狀及其尺寸 常用分屑槽的形狀有圓弧形和角度形兩種。圓弧形分屑槽主要用于輪切式拉刀的切削齒和組合式拉刀的粗切齒和過度齒上；角度形分屑槽用于同廓式拉刀的切削齒和組合式拉刀的精切齒上。 故 本設(shè)計(jì)若粗切齒時(shí)采用圓弧形分屑槽；若精切齒時(shí)采用角度形分屑槽. 查表可知:拉刀分屑槽數(shù): 粗切齒(圓弧型分屑槽):槽數(shù)=10 精切齒(角度型分屑槽):槽數(shù)=14 6.13粗算切削齒齒數(shù) 過度齒齒數(shù)=35,精切齒齒數(shù)=37,校準(zhǔn)齒齒數(shù)=37 根據(jù)選定的粗削齒齒升量和已知的加工余量,切削齒齒數(shù)可按下式估算 = 6.14確定校準(zhǔn)齒齒數(shù)和校準(zhǔn)齒直徑 有孔直徑公差0.025,查如下表一得拉削孔徑擴(kuò)張量=0 取=5 考慮到拉后孔徑可能產(chǎn)生擴(kuò)張或收縮,校準(zhǔn)齒直徑的基本尺寸為 =30.021-0=30.021(=0) 其中 -拉后孔徑的最大極限尺寸 -拉后孔徑的擴(kuò)張量或收縮量 615確定拉刀各刀齒直徑 由=-可知：=-=58.025-1.6=56.425 故d=+(12) 其具體結(jié)果見拉刀工作圖。 式中：-拉削后孔的最大直徑，單位：mm -拉削前預(yù)制孔的最小直徑，單位：mm6.16確定齒形狀及尺寸 具體的齒形與尺寸如圖3所示 圖3刀齒寬度 B=10mm。刃帶 f=0.80.2mm。刀刃長(zhǎng)度 l=3mm。6.17倒角刀齒的計(jì)算 已知B=5,6.18柄部結(jié)構(gòu)形式及尺寸 拉刀圓柱形前柄的結(jié)構(gòu)形式可分為型和型，型用于柄部直徑小于18mm的拉刀，型用于柄部直徑大于18mm的拉刀。型和型又可分為無周向定位面和有周向定位面。當(dāng)拉刀用于實(shí)現(xiàn)工作行程和返回行程的自動(dòng)循環(huán)時(shí)，需要有后柄結(jié)構(gòu)，后柄放置在拉刀后導(dǎo)部的后邊，后柄的結(jié)構(gòu)形式有型和型兩種，型為整體式，型為裝配式，一般在后柄直徑較大時(shí)采用。 故該拉刀選擇 型A-無周向定位面的圓柱形前柄型式，型圓柱形后柄型式. 查表知: 柄部尺寸為: 6.19頸部長(zhǎng)度頸部直徑可取與前柄直徑相同值,也可略小于前柄直徑.頸部長(zhǎng)度要保證拉刀第一個(gè)刀齒尚未進(jìn)入工件之前,拉刀前柄能被拉床的夾頭夾住.因此可得拉刀頸部長(zhǎng)度計(jì)算公式 取m=20mm, B=70mm, A=30mm6.20過度錐長(zhǎng)度 過度錐長(zhǎng)度根據(jù)拉刀直徑不同可取為10,15,20mm ,故取=20mm 故: =35+70+30-20=100mm 6.21前導(dǎo)部直徑,長(zhǎng)度 6.22后導(dǎo)部直徑,長(zhǎng)度 后導(dǎo)部直徑的基本尺寸等于拉后孔的最小直徑,長(zhǎng)度可取為工件長(zhǎng)度的1/22/3,但不得小于20 mm. 故取 故:取=40mm6.23柄部前端到第一齒長(zhǎng)度 = 6.24計(jì)算最大切削力 = 小于拉床額定拉力, 則: = 6.25拉床拉力校驗(yàn) 計(jì)算出的拉削力應(yīng)小于拉床的實(shí)際拉力,即 對(duì)于良好狀態(tài)的舊拉床, =0.8,其中L6110型拉床的公稱拉力=200 KN 故0.8=0.8200=160 KN,所以拉床拉力足夠.6.26拉刀強(qiáng)度校驗(yàn) 為防止拉刀拉斷,拉削時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力應(yīng)小于拉刀材料的許用應(yīng)力,即=/, 式中: -拉刀上的危險(xiǎn)截面積,一般在柄部或頸部. -拉刀材料的許用應(yīng)力,高速鋼的=343392 MPa 故=346.2 =/=3155.7/346.3=9.1MPa1215152020252530305050最大總長(zhǎng)度6008001000120013001500精密花鍵拉刀一般不超過206.28確定拉刀技術(shù)要求(GB3813-83) 拉刀熱處理 用W6Mo5Cr4V2高速工具鋼制造的拉刀熱處理硬度 刀齒和后導(dǎo)部 63 66HRC 前導(dǎo)部 60 66HRC 柄部 40 52HRC 允許進(jìn)行表面強(qiáng)化處理 拉刀表面粗糙度(見表三) 表三 拉刀主要表面粗糙度拉刀表面表面粗糙度拉刀表面表面粗糙度拉刀表面表面粗糙度刀齒圓柱刃帶表面粗切齒前面和后面中心孔工作錐面校準(zhǔn)齒前面和后面前導(dǎo)部外圓表面柄部外圓表面精切齒前面和后面后導(dǎo)部外圓表面 容屑槽槽底 拉刀粗切齒外圓直徑的極限偏差(見表四) 表四 拉刀粗切齒外圓直徑的極限偏差齒升量外圓直徑極限偏差相鄰齒齒升量允差0.30.005 0.007 0.0100.06 0.02矩形花鍵拉刀精切齒與外圓校準(zhǔn)齒外圓直徑的極限偏差(見表五) 表五 矩形花鍵拉刀精切齒與外圓校準(zhǔn)齒外圓直徑的極限偏差被加工孔的直徑偏差校準(zhǔn)齒與其尺寸相同的精切齒的外圓直徑的極限偏差其余精切齒的外圓直徑的極限偏差0.018 0.046 拉刀外圓表面對(duì)拉刀基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動(dòng)公差(見表六) 表六 矩形花鍵外圓表面對(duì)拉刀基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動(dòng)公差 對(duì)拉刀基準(zhǔn)軸線的徑向跳動(dòng)公差拉刀柄部與卡爪接觸的錐面對(duì)拉刀基準(zhǔn)軸線的斜向圓跳動(dòng)公差拉刀各部分的徑向圓跳動(dòng)應(yīng)在同一個(gè)方向校準(zhǔn)齒和校準(zhǔn)齒相同直徑的精切齒及后導(dǎo)部 其余部分 0.1拉刀全長(zhǎng)與其基本直徑的比值徑向圓跳動(dòng)公差不得超過表五中所規(guī)定的外圓直徑公差值 25 0.03 0.04 0.06拉刀前導(dǎo)部與后導(dǎo)部外圓直徑公差(按f7)拉刀全長(zhǎng)尺寸的極限偏差(見表七) 表七 拉刀全長(zhǎng)尺寸的極限偏差拉刀全長(zhǎng)尺寸長(zhǎng)度尺寸允許的極限偏差10001000 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)我們來說受益菲淺的，通過這次的設(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)上存在一些問題，不過我的指導(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