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密 級(jí)：
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
機(jī)油泵傳動(dòng)軸支架鉆孔加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
xxx
學(xué)院名稱
機(jī)電工程學(xué)院
專業(yè)名稱
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師
xxx
2010年
5月
25日
xxx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
摘要
本次設(shè)計(jì)是對(duì)機(jī)油泵傳動(dòng)軸支架零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計(jì)。機(jī)油泵傳動(dòng)軸支架零件的主要加工表面是平面及孔。由加工工藝原則可知，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。所以本設(shè)計(jì)遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度。基準(zhǔn)選擇以機(jī)油泵傳動(dòng)軸支架端面作為粗基準(zhǔn)，以上表面作為精基準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞 機(jī)械加工，加工工藝。
Abstract
As products become ever more diversified, their life cycles are becoming shorter. To reduce production costs, save the energy, increased production efficiency and mold process are prioities. Plastic injection mold process, which holds an important position, plastic products are widely us-
ed in various fields in people's life, due to their high specific properties such as low density, che-
mical stabilities, materials rich and low cost.
Keywords： crank, processing craft, jig design.
II
xxx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
目 錄
摘要 I
Abstract II
1 緒論 1
2機(jī)油泵傳動(dòng)軸支架加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2
2.1機(jī)械加工基準(zhǔn)介紹 2
2.2基準(zhǔn)的選擇 2
2.3 制定工藝路線 3
2.4選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具 4
2.4.1設(shè)備的選擇 4
2.4.2刀具量具的選擇 6
2.5加工工序設(shè)計(jì) 7
3 夾具設(shè)計(jì) 10
3.1定位方案的選定 11
3.2夾具夾緊裝置的確定 11
3.2.1夾緊力的方向和作用點(diǎn)的確定 11
3.2.2夾緊力大小的估算 12
3.3夾緊機(jī)構(gòu)及元件的選擇 13
3.4夾具體上排屑措施的確定 15
3.5鉆模的設(shè)計(jì) 15
3.5.1鉆套的選定 15
3.5.2鉆模板的設(shè)計(jì) 16
4夾具定位方案的分析 18
4.1工件定位自由度分析 18
4.2工件定位精度分析 19
參 考 文 獻(xiàn) 21
致謝 22
22
1 緒論
對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為了保證加工要求，首先要使工件相對(duì)于機(jī)床有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過(guò)程中不因外力的影響而變動(dòng)。為此，在進(jìn)行機(jī)械加工前，先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對(duì)于道具及機(jī)床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工極度趨于一致，穩(wěn)定的保證工件的加工精度。同時(shí)使用夾具裝夾工件方便、快捷，工件不需要?jiǎng)澗€找正，可顯著的減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切屑用量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。在批量生產(chǎn)中使用夾具后，由于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高、使用技術(shù)等級(jí)較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯得降低了生產(chǎn)成本。夾具制造成本分?jǐn)傇谝慌ぜ稀Ｃ總€(gè)工件增加的成本時(shí)極少的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于由于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率而降低的成本。工件批量愈大，使用夾具所取得的經(jīng)濟(jì)效益就愈顯著。
2機(jī)油泵傳動(dòng)軸支架加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1機(jī)械加工基準(zhǔn)介紹
基準(zhǔn)：基準(zhǔn)是用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。基準(zhǔn)根據(jù)其功用的不同可分別為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。
在工件工序圖中，用來(lái)確定本工序加工表面位置的基準(zhǔn)，加工表面與工序基準(zhǔn)之間一般有兩次核對(duì)位置要求：一是加工表面對(duì)工序基準(zhǔn)的距離要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面對(duì)工序基準(zhǔn)的形狀位置要求，如平行度，垂直度等。所以工件定位時(shí)，用以確定工件在夾具中位置的表面（或點(diǎn)，線）稱為定位基準(zhǔn)，定位基準(zhǔn)的選擇，一般應(yīng)本著基準(zhǔn)重合原則，盡可能選用工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，工件在定位時(shí)，每個(gè)工件的夾具中的位置是不確定的，一般是限制工件的六個(gè)自由度，分別是指：沿三坐標(biāo)軸的移動(dòng)自由度，和繞三坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要工作之一，基面選擇正確合理，可以使加工質(zhì)量的到保證，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，生產(chǎn)效率得到提高。否則，會(huì)使加工困難，甚至造成加工零件報(bào)廢。
2.2基準(zhǔn)的選擇
(1) 粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)選擇原則：選擇粗基準(zhǔn)，主要是選擇第一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。為了方便地加工出精基準(zhǔn)，使精基準(zhǔn)面獲得所需加工精度，選擇粗基準(zhǔn)，以便于工件的準(zhǔn)確定位。選擇粗基準(zhǔn)的的出發(fā)點(diǎn)是：一要考慮如何合理分配各加工表面的余量；二要考慮怎么樣保證不加工表面與加工表面間的尺寸及相互位置要求，一般應(yīng)按下列原則來(lái)選擇：
1) 若工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應(yīng)優(yōu)先選擇該表面為粗基準(zhǔn)。
2)若工件每個(gè)表面都有加工要求，為了保證各表面都有足夠的加工余量，應(yīng)選擇加工量最少的表面為粗基準(zhǔn)。
3)若工件必須保證某個(gè)加工表面與加工表面之間的尺寸或位置要求，則應(yīng)選擇某個(gè)加工面為粗基準(zhǔn)。
4)選擇基準(zhǔn)的表面應(yīng)盡可能平整，沒(méi)有鑄造飛邊，澆口，冒口或其他缺陷。粗基準(zhǔn)一般只允許使用一次。
基于上述的要求和考慮到安裝裝配面的精度要求和便于夾緊等實(shí)際情況，粗基準(zhǔn)選用前機(jī)體內(nèi)一個(gè)較大的非加工面在毛坯圖上已經(jīng)標(biāo)出。
(2) 精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)選擇原則：選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)從整個(gè)工藝過(guò)程來(lái)考慮如何保證工件的尺寸精度和位置精度，并要達(dá)到使用起來(lái)方便可靠。一般應(yīng)按下列原則來(lái)選擇：
1)基準(zhǔn)重合原則；應(yīng)選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。
2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中選用一組統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)來(lái)加工其他各表面，采用統(tǒng)一基準(zhǔn)原則可以避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換過(guò)程所產(chǎn)生的誤差，并可使各工序所使用的夾具結(jié)構(gòu)相同或相似，從而簡(jiǎn)化夾具的設(shè)計(jì)和制造。
3) 自為基準(zhǔn)原則；有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選擇加工表面本身來(lái)作為定位基準(zhǔn)。
4) 互為基準(zhǔn)原則；對(duì)于相互位置精度要求高的表面，可以采用互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的方法。
5) 可靠，方便原則；應(yīng)選擇定位可靠，裝夾方便的表面作為精基準(zhǔn)。
本零件是鑄造件，要用毛坯面定位先加工出一個(gè)精基準(zhǔn)。然后以精基準(zhǔn)定位，加工零件。精基準(zhǔn)放在工序最前面加工。以上表面毛坯面定位。詳見(jiàn)工藝卡片。
2.3 制定工藝路線
（1）熱處理工序的安排
加工工藝安排熱處理，因?yàn)榱慵纫筝^高HT200要鑄造完成要進(jìn)行時(shí)效處理，防止工件變形。
（2）定位基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)選擇下表面，則由非加工面為定位基準(zhǔn)，銑精基準(zhǔn)。
精基為上表面，則加工時(shí)穩(wěn)定性差一些，加工精度就受到了影響，角向定位也是這樣。
因此，擬訂工藝路線方案如下：
工序1：
清沙，去除非加工表面鑄造積瘤
工序2：
時(shí)效處理，去除內(nèi)應(yīng)力
工序3：
毛毛坯面定位，銑上表面，保證尺寸12及72.3+0.1/0
工序4：
鉆2-?8H7(+0.015/0) 沉孔Φ10x90°及3-?11孔
工序5：
以底面為基準(zhǔn)，粗鏜?32孔至?31.5
工序6：
以底面為基準(zhǔn)，精鏜?31孔至32H7(+0.015/0)
工序7：
以底面為基準(zhǔn)，銑端面，保證30°及11尺寸，工件總長(zhǎng)度250
工序8：
檢驗(yàn)
工序9：
入庫(kù)
2.4選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具
由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，加工設(shè)備易以通用機(jī)床為主，配以專用夾具，工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。
2.4.1設(shè)備的選擇
1) 搖臂鉆床 Z3040X16 主要參數(shù)：
最大鉆孔孔直徑 40 mm
主軸中心線至立柱母線距離 最大 1600 mm
最小 350 mm
主軸端面至底座工作面距離 最大 1250 mm
最小 350 mm
主軸行程 315 mm
主軸錐孔（莫氏） 4# No.
主軸軸轉(zhuǎn)速范圍 25-2000 r/min
主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 16
主軸進(jìn)給量范圍 0.04-3.20 mm/r
主軸進(jìn)給級(jí)數(shù) 16
工作臺(tái)尺寸 500×630 mm
主軸箱水平移動(dòng)距離 1250 mm
主電機(jī)功率 3 kw
機(jī)床重量 3500 kg
機(jī)床外型尺寸（長(zhǎng)×寬×高) 2500×1070×2840 mm
2)立式銑床 X52K 主要參數(shù)：
單 位 /X52K
工作面積 寬*長(zhǎng) mm 320*1250
承載重量 kg 500
T型槽數(shù)目 個(gè) 3
T型槽寬度 mm 18
T型槽間距 mm 70
X向（工作臺(tái)縱向）手動(dòng)/機(jī)動(dòng) mm 700/680
Y向（滑座橫向）手動(dòng)/機(jī)動(dòng) mm 255/240
Z向（升降臺(tái)垂向）手動(dòng)/機(jī)動(dòng) mm 370/350
最大回轉(zhuǎn)角度 deg ±45
轉(zhuǎn)速 r/min 30-1500
轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) Step 18
錐孔 . ISO7：24 NO.50
軸向移動(dòng)距離 mm 85
主軸端面至工作臺(tái)距離最小/最大 mm 45/415
主軸中心線至床身垂直導(dǎo)軌面距離 mm 350
切削進(jìn)給速度 mm/min X，Y：23.5-1180，Z：8-394
快速移動(dòng)進(jìn)給速度 mm/min X，Y：2300，Z：770
進(jìn)給級(jí)數(shù) Step 18
主軸電機(jī)功率 KW 7.5
進(jìn)給電機(jī)功率 KW 1.5
機(jī)床外形尺寸（長(zhǎng)*寬*高） mm 2272*1770*2094
機(jī)床凈重（約） kg 2800
4） 立式鉆床 Z5140 主要參數(shù):
工作臺(tái)尺寸（長(zhǎng)X寬） mm 450X500
工作臺(tái)行程 mm 300
主軸中心線至導(dǎo)軌面距離 mm 335
主軸端面至工作臺(tái)面距離 mm 0-750
主電機(jī)功率 kw 3.0
最大鉆孔直徑 mm 40
最大送刀抗力 N 16000
主軸最大輸送扭矩 N.m 350
主軸孔錐度 Morse 4
主軸變速級(jí)數(shù) 級(jí) 12
主軸變速范圍 r/min 31.5-1400
主軸行程 mm 250
主軸箱行程 mm 200
送刀級(jí)數(shù) 級(jí) 9
送刀范圍 mm/r 0.056-1.80
外形尺寸（長(zhǎng)X寬X高） mm 1080X810X2510
機(jī)床重量 kg 2000
2.4.2刀具量具的選擇
依據(jù)〈〈金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)〉〉所選量具公布如下：
測(cè)量范圍為：0～100的深度規(guī)
深度規(guī)用于精確測(cè)量凹臺(tái)和溝槽深度?！?
塞規(guī)具有獨(dú)特的導(dǎo)向圓柱體設(shè)計(jì)，方便、快、準(zhǔn)。適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。
測(cè)量范圍為10～30的內(nèi)槽卡鉗
內(nèi)槽卡鉗適用于測(cè)量各種筒形工件、管材內(nèi)徑以及凹槽尺寸。
2.5加工工序設(shè)計(jì)
1. 銑上表面，保證尺寸12及72.3
查參考文獻(xiàn)[3]表2.3-59，得平面加工余量為0.9mm，已知A面總余量為2mm，故粗加工余量=4-0.9=3.1mm。
查參考文獻(xiàn)[3]表2.4-73，取粗銑的每齒進(jìn)給量為，取精度銑的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量?=，粗銑走刀1次，=3.5mm，精銑走刀1次，=1.5mm。
查參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74，取粗銑的主軸轉(zhuǎn)速為，取精銑的主軸轉(zhuǎn)速為。又前面已選定銑刀直徑D為φ40mm，故相應(yīng)的切削速度為:
校核機(jī)床功率(只校核粗加工工序)：
切削功率為:=
取z=10個(gè)齒，則
代入式中得：
××××168×10×2.5×1=
由文獻(xiàn)[3]表得機(jī)床功率為7.5kw，取效率為0.85，則7.5×0.85=6.375kw<6.62kw
故重新選擇主軸轉(zhuǎn)速為，則：
帶入公式得：××××168×10××1≈5.2kw<6.375kw
故機(jī)床功率足夠。
2. 鉆2-?8H7(+0.015/0)
因φ8孔不是一次鉆出，故其鉆削余量為=11/2=5.5mm，φ8孔的精度較高，要分2次加工。
參考文獻(xiàn)[3]表2.4-41，用插入法求得鉆φ8孔的切削速度v=，由此算出轉(zhuǎn)速為：
n=1000v/πd=1000×26.7/3.14×11=
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=，則實(shí)際切削速度為：
v=3.14×11×630/1000=
參考文獻(xiàn)[3]表2.4-69，得：=9.81×42.7(N)
M=9.81×0.021(Nm)
分別求出鉆φ8孔和M如下：
=9.81×42.7×11××1=2427N
M=9.81×0.021×××1=15.63Nm
它們均小于機(jī)床的最大進(jìn)給力7840N和機(jī)床的最大扭轉(zhuǎn)力矩196Nm，故機(jī)床剛度足夠。
3．以底面為基準(zhǔn)，粗鏜?32孔至?31.5
取粗鏜的每齒進(jìn)給量為，，粗鏜走刀1次，=3.5mm
查參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74，取粗鏜的主軸轉(zhuǎn)速為。又前面已選定鏜刀直徑D為φ19mm，故相應(yīng)的切削速度為:
4．以底面為基準(zhǔn)，精鏜?31孔至32H7(+0.015/0)
取精鏜的每齒進(jìn)給量為，，粗鏜走刀1次，=1.5mm
查參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74，取精鏜的主軸轉(zhuǎn)速為。又前面已選定鏜刀直徑D為φ19mm，故相應(yīng)的切削速度為:
5. 以底面為基準(zhǔn)，銑端面，保證30°及11尺寸，工件總長(zhǎng)度1250取進(jìn)給量為f=0.7mm/r，則v=25.4m/min
n===622.2
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=650
則實(shí)際切削速度為:
v=3.14×13×650/1000=26.53
參考文獻(xiàn)[3]表2.4-41，得：
=98.1×42.7kF(N)
M=9.81×0.021kM(Nm)
分別求出11的和M如下：
=98.1×42.7×13××1=2616N
M=9.81×0.021×××1=16.73Nm
它們均小于機(jī)床的最大進(jìn)給力7840N和機(jī)床的最大扭轉(zhuǎn)力矩196Nm，故機(jī)床剛度足夠。
3 夾具設(shè)計(jì)
對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為了保證加工要求，首先要使工件相對(duì)于機(jī)床有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過(guò)程中不因外力的影響而變動(dòng)。為此，在進(jìn)行機(jī)械加工前，先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件有下列優(yōu)點(diǎn)：
1) 能穩(wěn)定的保證工件的加工精度 用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對(duì)于道具及機(jī)床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工極度趨于一致。
2) 能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 使用夾具裝夾工件方便、快捷，工件不需要?jiǎng)澗€找正，可顯著的減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切屑用量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
3) 能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍
4) 能降低成本 在批量生產(chǎn)中使用夾具后，由于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高、使用技術(shù)等級(jí)較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯得降低了生產(chǎn)成本。夾具制造成本分?jǐn)傇谝慌ぜ?。每個(gè)工件增加的成本時(shí)極少的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于由于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率而降低的成本。工件批量愈大，使用夾具所取得的經(jīng)濟(jì)效益就愈顯著。
夾具上的各種裝置和元件通過(guò)夾具體連接成一個(gè)整體。因此，夾具體的形狀及尺寸取決于夾具上各種裝置的布置及夾具于機(jī)床的連接。對(duì)于夾具體有以下幾點(diǎn)要求：
1) 有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽绾托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
2) 有足夠的強(qiáng)度和剛度 加工過(guò)程中，夾具體要承受較大的切屑力和夾緊力。為保證夾具體不產(chǎn)生不允許的變形和震動(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。
3) 結(jié)構(gòu)工藝性好 夾具體應(yīng)便于制造、裝配和檢驗(yàn)。鑄造夾具體上安裝各種元件的表面應(yīng)鑄出凸臺(tái)，以減少加工面積。夾具體結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于工件的裝卸。
4) 排屑方便 切屑多時(shí)，夾具體上應(yīng)考慮排屑結(jié)構(gòu)。
5) 在機(jī)床上安裝穩(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，重心越高則支撐面應(yīng)越大；夾具底面四邊應(yīng)凸臺(tái)，使夾具體的安裝基面與機(jī)床的工作臺(tái)面接觸良好。
3.1定位方案的選定
該零件的定位方案我選擇的是一孔一面定位方式。這種定位方式在箱體、杠桿、蓋板等類零件的加工中用的很廣。工件的定位面一般是加工過(guò)的精基面，定位方式如下圖：
3.2夾具夾緊裝置的確定
3.2.1夾緊力的方向和作用點(diǎn)的確定
(1) 夾緊力的方向，主要夾緊力的方向一般應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)，當(dāng)夾緊力和切削力，重力同方向時(shí)，需要的夾緊力最?。煌耆媚Σ亮?lái)克服切削力和重力時(shí)，所需的夾緊力最大。因此本設(shè)計(jì)的夾緊力方向應(yīng)正好和重力方向平行。
(2) 夾緊力的作用點(diǎn)，夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)在支承點(diǎn)上，或在幾個(gè)支承點(diǎn)所組成的平面內(nèi)。在多點(diǎn)夾緊時(shí)，如果平緊點(diǎn)在支承面之外，應(yīng)采用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，以保證各點(diǎn)的夾緊力同時(shí)均勻地作用到工件上。夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛性最好的部位，否則應(yīng)設(shè)置輔助支承，夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)靠近切削部位。
(3)夾緊力的大小，夾緊力的大小應(yīng)根據(jù)所需夾緊力最大時(shí)的加工位置來(lái)決定，并分析此時(shí)受力情況，然后進(jìn)行計(jì)算。為了安全應(yīng)將計(jì)算值的安全系數(shù)(一般取2~3)作為所需要的夾緊力。
3.2.2夾緊力大小的估算
加工過(guò)程中，工件受到切屑力、離心力、慣性力及重力的作用。理論上，夾緊力的作用應(yīng)與上述力的作用平衡；而實(shí)際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過(guò)程中是變化的，因此，夾緊力的計(jì)算是個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，只能進(jìn)行粗略的估算。估算時(shí)應(yīng)找出對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力。
由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》上提供的公式：
式中 --實(shí)際所需夾緊力（N）；
--在一定條件下，由靜力平衡計(jì)算出的理論夾緊力（N）；
K—安全系數(shù)。
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
取
則
確定:
根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P32表1-2-3
刀具材料為硬質(zhì)合金
Pz=902ts0.75Kp；
Py=530t0.9s0.75Kp；
Px=451ts0.4Kp；
式中，Pz——圓周切削分力（N）；
Py——徑向切削分力（N）；
Px——軸向切削分力（N）；
s--每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm）；
t—切削深度（mm）；
--考慮工件材料機(jī)械性能的系數(shù)；
--考慮刀具幾何參數(shù)的系數(shù)。
查表1-2-4，得，Kmp=（）n
Kmp——考慮工件材料機(jī)械性能的系數(shù)；
KmpKpKpKpKrp——考慮刀具幾何參數(shù)的系數(shù)；
計(jì)算Pz時(shí)，n取0.4；計(jì)算Py時(shí)，n取0.4； 計(jì)算Px時(shí)，n取0.4.
計(jì)算Pz時(shí)，Kp=1.0， Kp =1.0， Kp =1.0，， Krp=1.0；
計(jì)算Py時(shí)，Kp=1.0， Kp = 1.0， Kp=0.75， Krp=1.07；
計(jì)算Px時(shí)，Kp=1.0， Kp =1.0， Kp=1.07， Krp=1.07；
取s=1mm, t=1mm
算得： Pz = 991.4(N )
Py =467(N)
Px =397.8（N）
夾緊力一般為估算，考慮X、Y方向的摩擦，所以在Z方向的力約為：400（N）。
由公式，算得所要的夾緊力為1216（N）。
3.3夾緊機(jī)構(gòu)及元件的選擇
本零件夾緊采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，夾緊機(jī)構(gòu)如圖：
圖4.3
采用的螺母為六角螺母（GB56-76）
（1） 材料：45按《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)和一般技術(shù)條件》。
（2） 熱處理：HRC35～40。
（3） 細(xì)牙螺母的支承面對(duì)螺紋軸心線的垂直度按GB1184-80《形狀和位置公差》附錄一表3規(guī)定的9級(jí)公差。
（4） 其他技術(shù)條件按GB2259-80《機(jī)床夾具零件及技術(shù)條件》。
螺母規(guī)格：56-76-M12×1.5。
螺栓為活節(jié)螺栓，規(guī)格為：M16×240或M16×220（GB798-76）。
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》上對(duì)緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算，有：
根據(jù)上述計(jì)算，此夾緊方案符合要求。
3.4夾具體上排屑措施的確定
切屑多時(shí)，夾具體上應(yīng)考慮排屑結(jié)構(gòu)。排屑措施有兩種：
1）增加容納排屑空間。在夾具體上增設(shè)容屑溝或增大定位元件工作表面與夾具體之間的距離。適用于加工時(shí)產(chǎn)生的切屑不多的場(chǎng)合。如圖4.7所示。
圖4.7
2）采用切屑自動(dòng)排除結(jié)構(gòu)。在夾具體上專門設(shè)計(jì)排屑用的斜面和缺口，使切屑自動(dòng)由斜面處滑下而排至夾具體外。a圖是在夾具體上開(kāi)出排屑用的斜弧面，使鉆孔的切屑，沿斜弧面排出。b圖是在銑床夾具的夾具體內(nèi)，設(shè)計(jì)排屑腔，切屑落入腔內(nèi)后，沿斜面排出。適用于切屑較多的場(chǎng)合。
3.5鉆模的設(shè)計(jì)
3.5.1鉆套的選定
鉆模的導(dǎo)向元件是鉆套，鉆套用來(lái)引導(dǎo)刀具以保證被加工孔的位置精度和提高工藝系統(tǒng)的剛度，在加時(shí)可增強(qiáng)刀具剛性和防止偏斜。鉆套的結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可按工廠有關(guān)圖冊(cè)或參考有關(guān)夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)選用。
固定鉆套(JB/T 8045.1-1999)，如圖4.9。鉆套直接壓入鉆模板或夾具體上，其外圓與鉆模板采用H7/n6或H7/r6配合。磨損后不易更換。適用于中、小批生產(chǎn)的鉆模上或用來(lái)加工孔距甚小以及孔距精度要求較高的孔。為了防止切屑進(jìn)入鉆套孔內(nèi)，鉆套的上、下端應(yīng)稍突出鉆模板為宜，一般不能低于鉆模板。
帶肩固定鉆套主要用于鉆模板鉸薄時(shí)，用以保持必要的引導(dǎo)長(zhǎng)度，也可做為主軸頭進(jìn)給時(shí)軸向定程擋塊用。
通過(guò)兩種固定鉆套的對(duì)比，在加工孔時(shí)我選擇了無(wú)肩式鉆套。具體尺寸以及公差配合見(jiàn)圖紙。
圖4.9
可換鉆套(JB/T 8045.2-1999)，如圖4.10。鉆套1裝在襯套2中，而襯套則是壓配在夾具體或鉆模板3中。鉆套由螺釘4固定。以防止它轉(zhuǎn)動(dòng)。鉆套與襯套間采用F7/m6或F7/k6配合，以便于鉆套磨損后迅速更換。適于大批量生產(chǎn)。
圖4.10
3.5.2鉆模板的設(shè)計(jì)
鉆模板用于安裝鉆套，并確保鉆套在鉆模上的正確位置。經(jīng)過(guò)對(duì)零件的分析和夾具的整體設(shè)計(jì)，我選擇了可卸式鉆模板。在夾具體上為鉆模板設(shè)有定位裝置，以保持鉆模板準(zhǔn)確的位置精度。鉆孔精度較高。
可卸式鉆模板具有以下特點(diǎn)如圖4.11：
(1)適用于中批量生產(chǎn)中在鉆孔后繼續(xù)進(jìn)行其它工序或大型工件的局部加工；
(2)它由兩個(gè)定位套與夾具體上相對(duì)應(yīng)的二個(gè)定位銷（其中一個(gè)通常是菱形的）準(zhǔn)確定位，并在結(jié)構(gòu)上采取措施，防止鉆模板裝錯(cuò)方向；
(3)覆蓋式可卸鉆模板定位部分直接安裝在工件的定位部分，或鉆模體的定位件上，然后進(jìn)行夾緊；
(4)鉆模板應(yīng)盡量輕，以不超過(guò)8Kg為宜，以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)尺寸大的鉆模板可用鋁合金鑄件。
在設(shè)計(jì)尺寸的時(shí)候，我參照了鉆模板孔徑選擇表（圖4.12）。
圖4.12
在加工孔時(shí)我選擇了鉆模板孔直徑為，加工孔時(shí)我選擇鉆模板尺寸為。具體尺寸請(qǐng)查看圖紙。
4夾具定位方案的分析
4.1工件定位自由度分析
一個(gè)尚未定位的工件，其空間位置是不確定的，工件定位的實(shí)質(zhì)就是要限制對(duì)加工有不良影響的自由度。無(wú)論工件的形狀和結(jié)構(gòu)怎么不同，它們的六個(gè)自由度都可以用六個(gè)支撐點(diǎn)限制，只是六個(gè)支撐點(diǎn)的分布不同罷了。支撐點(diǎn)的分布必須合理，否則六個(gè)支撐點(diǎn)限制不了工件的六個(gè)自由度，或不能有效地限制工件的六個(gè)自由度。
工件的六個(gè)自由度都限制了的定位成為完全定位。工件被限制的自由度少于六個(gè)，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。工件定位時(shí)，影響加工要求的自由度必須限制;不影響加工要求的自由地，有時(shí)要限制，有時(shí)可不限制，視具體情況而定。按照加工要求確定工件必須限制的自由度，在夾具設(shè)計(jì)中是首要解決的問(wèn)題。
在工件定位時(shí)，一下幾種情況允許不完全定位：
1）加工通孔或者通槽時(shí)，沿貫通軸的位置自由度可不限制。
2）毛坯（本工序加工前）是軸堆成的，繞對(duì)稱軸的角度自由度可以不限制。
3）加工貫通平面時(shí)，除可不限制沿兩個(gè)貫通軸的位置自由度外，還可不限制繞垂直加工面的軸的角度自由度。
按照加工要求應(yīng)限制的自由度沒(méi)有被限制的定位成為欠定位。確定工件在夾具中的定位方案時(shí)，欠定位是決不允許發(fā)生的。因?yàn)榍范ㄎ槐ＷC不了工件的加工要求。重復(fù)定位分兩種情況：當(dāng)工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被重復(fù)限制，并對(duì)加工產(chǎn)生有害影響的重復(fù)定位，稱為不可重復(fù)定位，不可用重復(fù)定位是不允許的；當(dāng)工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被重復(fù)限制，但仍能滿足加工要求，即不但不產(chǎn)生有害影響，反而可增加工件裝夾剛度的定位，稱為可用重復(fù)定位。在生產(chǎn)實(shí)際中，可用重復(fù)定位被大量采用。
這次所要加工的零件定位角向分析如圖5.1。加工時(shí)前機(jī)體零件底面支靠在夾具定位平面上，這樣控制了X、Z、Y零件三個(gè)自由度；此外用圓柱定位銷及菱形銷對(duì)零件定位孔定位時(shí)，則控制了零件Z、Y、X三個(gè)自由度。因此，零件壓緊定位后，六個(gè)自由度都受到了控制，得到了準(zhǔn)確的加工。
4.2工件定位精度分析
一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，由于工件以及定位原件的公差，使得各個(gè)工件所占的位置完全一致，加工后形成加工尺寸的不一致，為加工誤差。這種只與工件定位有關(guān)的加工誤差，稱為定位誤差。造成定位誤差的原因有兩個(gè)：一個(gè)是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差；二是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)的位移誤差。本工件的定位精度分析如下：
1） 如圖所示，在定位銷A、B聯(lián)線上，夾具中心距離為
= 282.069
前機(jī)體定位孔中心距為：
= 282.069
兩者中心距差=0
2） 前機(jī)體定位孔為，夾具圓柱銷定位外徑為。
兩者配合間隙
= 0.037
= 0.005
故工件沿AB方向最大位移：
（“”表示向兩個(gè)方向的位移），此位移與1）中求出的中心距差合起來(lái)就會(huì)妨礙工件的第二定位孔在菱形銷上定位，正式這個(gè)原因，第二定位銷做成菱形。
3） 由于圓柱銷定位，工件在圓柱定位銷各個(gè)方向可能發(fā)生的位移都是（包括Y軸、Z軸方向）。工件另一定位孔在菱形定位銷沿AB方向的兩側(cè)最大位移也是，故工件定位時(shí)，可能發(fā)生角向偏差。
=
=
即：
這個(gè)定位準(zhǔn)確度對(duì)于零件主要三孔加工位置度要求（約為是完全足夠了；對(duì)于各螺釘安裝孔位置度精度影響要求為更為綽綽有余。各孔位置度極度影響因?yàn)樯杏袡C(jī)床精度，夾具在機(jī)床安裝精度，刀具安裝，使用極度等等，這里就不在做介紹了。
參 考 文 獻(xiàn)
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[18] 周永強(qiáng)，高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)，北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2002。
致謝
經(jīng)過(guò)將近三個(gè)月的忙碌，我基本上完成了機(jī)油泵傳動(dòng)軸機(jī)械加工工藝以及夾具設(shè)計(jì)。在這整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中我遇到了許多的問(wèn)題，但是通過(guò)查找資料、和同組的同學(xué)一起探討、請(qǐng)教指導(dǎo)老師來(lái)解決了這些問(wèn)題。從這次設(shè)計(jì)當(dāng)中我不但把以前學(xué)習(xí)到的知識(shí)運(yùn)用上來(lái)了，還學(xué)習(xí)了一些我們以前沒(méi)有學(xué)到的，可以說(shuō)是即學(xué)即用。這對(duì)于即將走上工作崗位的我來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的鍛煉，因?yàn)閰⒓庸ぷ髦筮€有很多的東西要學(xué)，我們就應(yīng)該具有這種即學(xué)即用的能力?？偟膩?lái)說(shuō)，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多知識(shí)，也深刻體會(huì)到畢業(yè)設(shè)計(jì)這一課在整個(gè)大學(xué)學(xué)習(xí)當(dāng)中的重要性。
在這次設(shè)計(jì)當(dāng)中，我得到了指導(dǎo)老師xxx教授的悉心指導(dǎo)，老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，都給予我悉心的指導(dǎo)和幫助?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有老師的悉心指導(dǎo)和幫助，我是不可能順利完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的。另外，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。因此，在這里我衷心地感謝明老師。同時(shí)也謝謝和我一組的成員。