機(jī)殼加工工藝及銑M68端面夾具設(shè)計(jì)（全套含CAD圖紙）
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三軸并聯(lián)銑床的功能仿真器
米洛斯Glavonjic和德拉甘米盧蒂諾維奇和莎莎Zivanovic
收稿日期：2007年7月12日 接稿日期：2008年6月27日 發(fā)表時間：2008年7月24日
施普林格出版社有限公司2008年倫敦
摘要：盡管許多實(shí)驗(yàn)室，許多人以并聯(lián)機(jī)床的運(yùn)動機(jī)為研究和發(fā)展的主題，，不幸的是，至今還是沒有個人有一定的成就。因此,利用低成本的但是功能強(qiáng)大的模擬器模擬三軸聯(lián)動銑床來獲取基本經(jīng)驗(yàn)。這個想法是基于這樣的模擬器可以由傳統(tǒng)的三軸數(shù)控機(jī)床的控制驅(qū)動基礎(chǔ)上進(jìn)行的。本文描述了一個包括相應(yīng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動學(xué)建模和編程算法的選擇模擬器的發(fā)展過程。功能模擬器的想法已經(jīng)被充分驗(yàn)證在標(biāo)準(zhǔn)化操作條件下，使得一些軟材料試件加工成功。
關(guān)鍵詞：并聯(lián)機(jī)床； 功能仿真器；模擬和測試
1簡介
在當(dāng)今世界上，教育和培訓(xùn)具有戰(zhàn)略上的重要性，特別是在技術(shù)和科學(xué)學(xué)科。這也適用于并行結(jié)構(gòu)機(jī)研究和開發(fā)這個世界性的話題。對并聯(lián)機(jī)床的基本知識的已經(jīng)出版很多書，許多不同的并行機(jī)制，3至6個自由度，包括三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平移正交，也有使用。今天，不幸的是，研究機(jī)構(gòu)，大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，和企業(yè)絕大多數(shù)沒有并聯(lián)機(jī)床。究其原因，很明顯，是教育和培訓(xùn)的新技術(shù)，如個人知識管理，成本高。為了有助于實(shí)現(xiàn)在造型，設(shè)計(jì)，控制，編程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的收購，以及個人知識管理，降低成本，可以使用新提出的三軸并聯(lián)銑床功能仿真器來實(shí)現(xiàn)。這個想法是基于這樣的模擬器可以由傳統(tǒng)的3軸數(shù)控機(jī)床的控制驅(qū)動基礎(chǔ)上進(jìn)行的。作為傳統(tǒng)的三軸數(shù)控機(jī)床的軸是相互正交，不同的三自由度正交平移關(guān)節(jié)空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，可用于生成模擬器。本文描述了模擬器發(fā)展，包括相應(yīng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動學(xué)建模和編程算法的選擇程序。功能模擬器應(yīng)經(jīng)被驗(yàn)證了在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化操作條件下成功加工一些軟質(zhì)材料。
2模擬器的概念
根據(jù)現(xiàn)在的知識,以系列運(yùn)動機(jī)器和可用的資源為其程序,模擬器看作一種混合的三軸驅(qū)動傳統(tǒng)數(shù)控銑床空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)。其中的一種功能仿真器的概念，如圖1所示。
完全平行的三自由度不斷支撐關(guān)節(jié)的長度和線性驅(qū)動機(jī)制，由傳統(tǒng)的三軸數(shù)控機(jī)床的控制。這個機(jī)制是基于線性三角，但與正交的線性驅(qū)動關(guān)節(jié)，促進(jìn)其用XM，YM和水平或垂直軸系列運(yùn)動機(jī)ZM連接。通用平臺，始終保持與基地的同時，使主軸在三個不同的正交XP中。在圖一中,始終如一的平行與地平行,使主軸的位置在三個不同的正交XP,YP,?ZP方向。在論文中。一些可能的配置的機(jī)制、其中的一個平臺被選中,因?yàn)樗贡阌诎惭b并聯(lián)機(jī)構(gòu)的機(jī)器在XM軸上。
其中的2個自由度被用來減少來自XM和YM軸的震動,除了選擇和調(diào)整引擎的機(jī)理與所選擇的串行機(jī),下面的過程，模型，算法，以及軟件必須定義和發(fā)展:
-對并聯(lián)機(jī)構(gòu)——運(yùn)動造型,即直接運(yùn)動學(xué)、矩陣, 運(yùn)動學(xué)和奇異性分析模型
-模擬工作空間分析和適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)參數(shù)的選擇
-模擬器的設(shè)計(jì)制造
3模擬器的機(jī)制作用
同時作為垂直和水平三軸數(shù)控機(jī)床的串行正交和驅(qū)動仿真器的軸，是最好的，如果三個自由度空間并聯(lián)，模擬器的機(jī)制以及正交平移的關(guān)節(jié)。與串行數(shù)控機(jī)床的軸耦合，這將是必不可少的，在一般情況下，至少有一個兩個自由度被動的去耦串聯(lián)機(jī)構(gòu)。數(shù)控機(jī)床模擬器與移動刀架和工作臺的是最方便的。在這樣的概念下兩三個軸的耦合，使其中一個自由度串聯(lián)他們的去耦和被動的模擬器驅(qū)動機(jī)制就足夠了。
如果沒有橫向和縱向的3軸數(shù)控機(jī)床運(yùn)動結(jié)構(gòu)的劃分，有三自由度正交平移關(guān)節(jié)，考慮和模擬器使用空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的一些例子，如圖2，他們的工作區(qū)的形狀也顯示在圖中。
該機(jī)制類似于上面的例子，在圖所示，基本運(yùn)動學(xué)的概念差異問題是可以解決的。自由度被動串行，用于分離駕駛一系列數(shù)控機(jī)床軸運(yùn)動機(jī)制的例子如圖所3示。在一些系列數(shù)控機(jī)床的概念中，其軸線可直接用作模擬的并行機(jī)制平移關(guān)節(jié)。在這種情況下，模擬器的一般概念的基礎(chǔ)上，如圖所示機(jī)制就可能被簡化了。
圖4顯示了沒有自己的關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)構(gòu)簡化模擬器的例子。數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動是一個臥式加工中心。相應(yīng)的機(jī)械接口連接與分離軸加工中心聯(lián)合組成一個平行四邊形。兩自由度串聯(lián)機(jī)構(gòu)加工中心分離出來Y和Z軸。
圖5顯示了一個簡化的立式數(shù)控銑床與兩個耦合軸模擬器的設(shè)計(jì)。模擬器的機(jī)制有一個自己的移動式，聯(lián)合兩自由度串聯(lián)機(jī)構(gòu)也是垂直軸數(shù)控銑床脫鉤使用方法。
4模擬器造型的例子
圖一中對模擬器詳細(xì)的運(yùn)動學(xué)分析是以圖六中的幾何模型為基礎(chǔ)的，由于機(jī)械本身特有的性質(zhì)，平臺和底座是平行的，因此，圖一中的每個空間平行四邊形由支柱表示。
連接底座和平臺的坐標(biāo)構(gòu)架{P}和{B}是平行的，同時平行于參考系列機(jī)器協(xié)調(diào)框架{ M }，這使得整個模擬器造型歸于普通化。這意味著分離并聯(lián)機(jī)構(gòu)的造型本身是可行的，并且不考慮其安裝在水平還是垂直的系列機(jī)器上，也不考慮其在平臺上的軸的位置。構(gòu)架{B}和{P}中的向量V分別用Bv 和 Pv.表示。
模擬器參數(shù)定義的向量：
移動平臺上的連接中心之間的中心點(diǎn)Ci的位置向量在構(gòu)架{P}被定義為PPCi;（i=1，2，3）
工具末端的位置向量在構(gòu)架{P}中被定義為PPT ; [xTP yTP zTP]t , where zTP=-h.
模擬器的驅(qū)動軸參考點(diǎn)Ri的位置向量被定義為BPRi; （i=1，2，3 ）連接坐標(biāo)向量
L=[l1 l2 l3]T, ,l1,l2, 和l3是系列CNC機(jī)器在lmin ≤li≤ lmax范圍內(nèi)提供動力和控制的標(biāo)量變數(shù)，而Bai是單位向量，,和領(lǐng)域坐標(biāo)向量：代表工具末端已編制好的位置向量，而代表平臺的位置，即連接在上面的坐標(biāo)構(gòu)架{P}的原操作。由于坐標(biāo)構(gòu)架{B}和{P}總是平行的，所以這兩個向量之間的關(guān)系是很明顯的，即
(1)
其它向量和參數(shù)的定義如圖六所示，其中Bwi和Bqi是單位向量，而C是相互連接的平行四邊形的固定長度。模擬器連接坐標(biāo)向量和 系列機(jī)器連接坐標(biāo)之間的關(guān)系如圖六所示，是
根據(jù)圖六中幾何關(guān)系，得出下列等式：
等式4中等號兩邊加以平方得出：
在等式3中應(yīng)用
運(yùn)動學(xué)造型便被簡化。為了滿足這個要求，人們已經(jīng)找到了具體的方法，即設(shè)置參考點(diǎn)Ri，
通過替代等式5中的機(jī)械參數(shù)，得到三個等式的方程組：
由這個方程組又得出：相反的運(yùn)動學(xué)等式如
和直接運(yùn)動學(xué)等式如
由以上等式得出：
如上所提，通過調(diào)整模擬器的機(jī)械參數(shù)，等式6，相反和直接運(yùn)動學(xué)的解大大被簡化了。為了滿足等式6中的條件，采用了六根指示長度的校準(zhǔn)支柱，如圖七，應(yīng)用通過校正支柱長度而得出的相反和正運(yùn)動學(xué)解，定義了sliders（不知道啥意思） Si, (i=1, 2, 3)的參照點(diǎn)位置，并通過校準(zhǔn)plain環(huán)固定，如圖七。
4.1 分析運(yùn)動學(xué)的正解和逆解
分析逆運(yùn)動學(xué)方差解，等式8，在給定平臺位置的情況下，不同的平行機(jī)械構(gòu)造有：
基本構(gòu)造，圖2a，在等式8中，在平方根之前的所有符號都是負(fù)號
可供選擇的構(gòu)造之一，圖2b，在等式8中，在平方根之前所有符號都是正的
其它可能的機(jī)械構(gòu)造，在等式8中，在平方根之前的符號是正負(fù)號用相同的方法，通過對運(yùn)動學(xué)正解分析，等式9，在驅(qū)動軸位置給定的情況下，建立不同的平行機(jī)械構(gòu)造：
基本構(gòu)造，圖2a，和實(shí)際情況一致，在等式9中，在平方根之前是正號
供選擇的構(gòu)造，圖2c和d，在等式9中，在平方根之前是負(fù)號，根據(jù)驅(qū)動系列機(jī)器的結(jié)構(gòu)可通過不同的方法實(shí)現(xiàn)圖2所示的基本的和供選擇的構(gòu)造。
4.2 雅可比矩陣和異常分析
鑒于PKM異常關(guān)系重大，這個問題已被細(xì)致分析，如圖2a中顯示的機(jī)械變型，這種機(jī)械變型可用來發(fā)展水平機(jī)器中心的模擬器，如圖1?？紤]時間的情況下區(qū)分等式8，得到的雅可比矩陣為：
由于方程組7中的等式有連接和領(lǐng)域坐標(biāo)的功能，根據(jù)它們的區(qū)別也可以得出雅可比矩陣：
其中
是正逆運(yùn)動學(xué)的雅可比矩陣，用這種方法，可以識別出三種不同形式的異常，比如，正逆運(yùn)動學(xué)異常和聯(lián)合異常。
仔細(xì)分析雅可比矩陣的決定因素，
正逆運(yùn)動學(xué)異常和聯(lián)合異常是顯而易見的。
通過適當(dāng)?shù)拿枋龊偷仁剑瑘D8中顯示了可能的模擬器異常構(gòu)造，從圖8中可以看出，所有的異常都處在理論上可獲得工作空間的臨界上，所以，通過足夠的設(shè)計(jì)解答和或機(jī)械限制可以輕松地避免這些異常，這就意味著可獲得的模擬器工作空間要比理論上的工作空間要小，理論上工作空間的界線是在半徑C的汽缸上，而半徑C的軸是從逆運(yùn)動學(xué)等式8中得出的XB, YB, ?ZB，同時半徑C的范圍是以圖8中的OB為中心的。
5 模擬器的實(shí)例
大家都知道，除了要選擇合適的運(yùn)動學(xué)布局，選擇正確的幾何維度也是非常重要的，因?yàn)橐紤]已定的用途，這是個困難的工作，開發(fā)PKM的設(shè)計(jì)工具仍然需要研究，調(diào)整圖1、4和5中的模擬器設(shè)計(jì)參數(shù)是為了在可用CNC機(jī)器運(yùn)作效果的基礎(chǔ)上獲得更多的模型和工作空間維度，其中制造的模擬器就是配給CNC機(jī)器的，這個程序必須要進(jìn)行重復(fù)，因?yàn)樵谶x擇基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)時，要考慮機(jī)構(gòu)因素可能的干擾和det(J) 與 det(J?1)決定因素的重要性（等式14、15和16中涉及）。
在圖6中模擬器變型的幾何模型中，可以看到工作空間維度主要受到平行四邊形長度C的影響，同時要達(dá)到圖8中D3, D3I2, 和 D3I1異常得出的機(jī)械距離。
對于配備模擬器的可用CNC機(jī)器，要用重復(fù)的程序?qū)ζ叫兴倪呅伍L度C和坐標(biāo)（l1,2,3min l1,2,3max）的重要結(jié)合進(jìn)行分析，在每次重復(fù)過程中，要注意潛在的設(shè)計(jì)限制、干擾以及det(J) 與 det(J?1)的重要性，即異常產(chǎn)生的距離。
用這種方法得到的參數(shù)在圖9中模擬器原型的詳細(xì)設(shè)計(jì)中得到輕微的糾正，長度C=850 mm、l1,2,3min=200 mm和l1,2,3max=550 mm的平行四邊形的形狀、體積和可獲得工作空間的位置如圖2a所示。
在采用這種構(gòu)想和設(shè)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了頭兩個模擬器，如圖9、10所示。
6 模擬器編程和測試
在PC平臺上以CAD–CAM environment標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)模擬器編程系統(tǒng)（圖11），幾何工作空間模型可以和其它系統(tǒng)交換，并且可以模仿工具軌跡，線性插值工具軌跡是從CL文件標(biāo)準(zhǔn)。
模擬器使用者可以選擇其它方式也能畫出工具軌跡，系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分是由developed and implemented postprocessor組成的，并且不用后處理器發(fā)電機(jī)，后處理器包括正逆運(yùn)動學(xué)（inverse and direct kinematics）、模擬器設(shè)計(jì)參數(shù)和模擬器工具途徑的運(yùn)算法則（圖12），模擬器工具途徑線性化是必要的，因?yàn)镃NC機(jī)器線性插值是被當(dāng)做模擬器聯(lián)合坐標(biāo)插值使用的，這樣的話，模擬器的工具軌跡仍在先定半徑的偏差范圍之內(nèi)，先定半徑是CL文件中點(diǎn)Tj?1 和點(diǎn) Tj之間，對于以這種方式獲得數(shù)控機(jī)床長節(jié)目傳送到數(shù)控機(jī)床，可以在空閑的模擬器運(yùn)行驗(yàn)證。對軸的運(yùn)動范圍已經(jīng)在處理器上檢查了。
該模擬器在這個階段的測試包括：核查的程序和通信系統(tǒng)，切割加工各種試件測試（圖13）。
7結(jié)束語
為了有助于實(shí)現(xiàn)在造型，設(shè)計(jì)，控制，編程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的收購，以及降低個人知識管理的成本，提出了三軸并聯(lián)銑床功能仿真。所開發(fā)的三維并聯(lián)數(shù)控銑床功能仿真器作為混合系統(tǒng)，現(xiàn)有的技術(shù)設(shè)備（數(shù)控機(jī)床的CAD - CAM的硬件和軟件）和并聯(lián)機(jī)制，為全面和復(fù)雜的教學(xué)提供了設(shè)施。關(guān)于功能模擬器的想法，為驗(yàn)證一些軟質(zhì)材料在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化測試操作條件下作出成功的決策。這個想法可能會進(jìn)一步用于模擬器的決策。致謝由塞爾維亞科技部支持，并提出的尤里卡計(jì)劃3239工作。
8
把車的改成銑的就行 加工那個側(cè)面M68,以面做夾具,把紅色橢圓的部分去掉,加一個U型槽和一個螺釘，老師是這樣說的，完了大概就這樣了
第2章 銑M68端面夾具設(shè)計(jì)
2.1研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來粗、精銑M68端面，該M68端面對中心線要滿足對稱度要求以及其M68端面兩邊的平行度要求。在銑此M68端面時，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。
2.2定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知：在對M68端面進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行了粗、精銑加工，底面孔進(jìn)行了鉆、擴(kuò)加工。因此，定位、夾緊方案有：
選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強(qiáng)的移動壓板來夾緊。
銑該M68端面時為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，采用一面兩銷的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。一面即底平面；
2.3 切削力及夾緊分析計(jì)算
刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式：
有：
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：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
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)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如2.1.
由表得：原動力計(jì)算公式
即：
由上述計(jì)算易得：
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)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
2.4 誤差分析與計(jì)算
該夾具以一面兩銷定位，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：
⑴ 兩定位銷的定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：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。
2.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用
2.5.1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5.1 定位銷
d
H
D
公稱尺寸
允差
12～18
16
15
～0.011
22
5
1
4
M12
4
2.5.2 定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖2.1 夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4：
表2.4 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
～0.012
～0.035
25
12
4
12
4.5
18
+0.019
5
對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖2.3所示：
圖2.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表5.5：
表2.5 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
2.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述，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，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費(fèi)時費(fèi)力。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。
5
XX大學(xué)
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品代號
零件圖號
零件名稱
機(jī)殼
材料
HT200
供應(yīng)狀態(tài)
毛坯種類
毛坯重量(kg)
每一毛坯可制零件數(shù)
零件重量(kg)
大批量
鑄件
1
工序號
工序名稱
設(shè)備
主要工藝裝備名稱及規(guī)格
名稱
型號
夾具
刀具
量具
輔具
10
鑄件毛坯，時效處理
20
粗銑、精銑底面
立式銑床
X5032
專用夾具
YT15 銑刀 D=50
游標(biāo)卡尺
30
精銑底面
立式銑床
X5032
專用夾具
YT15 銑刀 D=50
游標(biāo)卡尺
40
銑上端面
立式銑床
X5032
專用夾具
YT15 銑刀 D=50
游標(biāo)卡尺
50
銑左端面(M68X2端面)
立式銑床
X5032
專用夾具
YT15 銑刀 D=50
游標(biāo)卡尺
60
銑φ46孔上端臺階面
立式銑床
X5032
專用夾具
YT15 銑刀 D=50
游標(biāo)卡尺
70
銑φ46孔下端面
立式銑床
X5032
專用夾具
YT15 銑刀 D=50
游標(biāo)卡尺
80
車M68X2外圓及外螺紋
車床
CA6140
專用夾具
外圓車刀，螺紋車刀
游標(biāo)卡尺
90
車φ45孔、φ40孔內(nèi)孔及臺階
車床
CA6140
專用夾具
內(nèi)孔車刀
游標(biāo)卡尺
100
鉆孔攻絲M27X2
立式鉆床
Z5125A
專用夾具
麻花鉆 絲錐
游標(biāo)卡尺
110
鉆孔攻絲M39X2
立式鉆床
Z5125A
專用夾具
麻花鉆 絲錐
游標(biāo)卡尺
設(shè)計(jì)
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XX大學(xué)
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品代號
零件圖號
零件名稱
機(jī)殼
材料
HT200
供應(yīng)狀態(tài)
毛坯種類
毛坯重量(kg)
每一毛坯可制零件數(shù)
零件重量(kg)
大批量
鑄件
1
工序號
工序名稱
設(shè)備
主要工藝裝備名稱及規(guī)格
名稱
型號
夾具
刀具
量具
輔具
120
鉆擴(kuò)2-φ18孔
立式鉆床
Z5125A
專用夾具
麻花鉆 擴(kuò)刀
游標(biāo)卡尺
130
鉆擴(kuò)2-φ14孔
立式鉆床
Z5125A
專用夾具
麻花鉆 擴(kuò)刀
游標(biāo)卡尺
140
終檢入庫
設(shè)計(jì)
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XX大學(xué)
課程設(shè)計(jì)論文
機(jī)殼加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學(xué) 號
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘 要
機(jī)殼零件加工工藝及銑床夾具設(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；接著對零件各個工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個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
目 錄
摘 要 II
目 錄 III
第1章 序 言 5
第2章 零件的分析 6
2.1零件的形狀 6
2.2零件的工藝分析 6
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 7
3.1 確定毛坯的制造形式 7
3.2 基面的選擇 7
3.3 制定工藝路線 8
3.3.1 工藝路線方案一 8
3.3.2 工藝路線方案二 9
3.3.3 工藝方案的比較與分析 9
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 10
3.4.1 機(jī)床選用 10
3.4.2 選擇刀具 10
3.4.3 選擇量具 10
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11
3.6確定切削用量及基本工時 12
第4章夾具設(shè)計(jì) 32
總 結(jié) 38
參 考 文 獻(xiàn) 40
致謝 41
39
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)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(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國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
機(jī)殼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)行的一個全面的考核。正確地解決一個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)錯誤，敬請老師們批評指正。
第2章 零件的分析
2.1零件的形狀
題目給的零件是機(jī)殼零件，主要作用是起連接作用。
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，該材料為灰鑄造，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。
機(jī)殼零件主要加工表面為：1. 粗銑底面、半精銑，表面粗糙度值為3.2。2. 粗銑、半精銑上端面，表面粗糙度值3.2。3. 車M68X2外圓及外螺紋，表面粗糙度值3.2。4. 車φ45孔、φ40孔內(nèi)孔及臺階，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。
機(jī)殼共有兩組加工表面，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：外圓端面，Φ52內(nèi)圓，倒角鉆孔并攻絲。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).端面的加工表面：
這一組加工表面包括：端面，粗糙度為3.2；Φ70的端面，并帶有倒角；中心孔。其要求也不高，粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。其中，Φ55的孔或內(nèi)圓直接在上做鏜工就行了。
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
本機(jī)殼假設(shè)年產(chǎn)量為10萬臺，每臺車床需要該零件1個，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HT200，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鑄鐵鑄造。依據(jù)設(shè)計(jì)要求Q=100000件/年，n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率α和 廢品率β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+α)（1+β)=238595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?？紤]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，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇，對像機(jī)殼這樣的零件來說，選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的。對本零件來說，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，應(yīng)以這些不加工表面做粗基準(zhǔn)，若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對應(yīng)位置精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn))。
對于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，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 鑄件毛坯，時效處理
20 粗銑底面
30 半精銑底面
40 粗銑、半精銑上端面
50 粗銑、半精銑左端面(M68X2端面)
60 粗銑、半精銑φ46孔上端臺階面
70 粗銑、半精銑φ46孔下端面
80 車M68X2外圓及外螺紋
90 車φ45孔、φ40孔內(nèi)孔及臺階
100 鉆孔攻絲M27X2
110 鉆孔攻絲M39X2
120 鉆擴(kuò)2-φ18孔
130 鉆擴(kuò)2-φ14孔
140 終檢入庫
3.3.2 工藝路線方案二
10 鑄件毛坯，時效處理
20 車M68X2外圓及外螺紋
30 粗銑底面
40 半精銑底面
50 粗銑、半精銑上端面
60 粗銑、半精銑左端面(M68X2端面)
70 粗銑、半精銑φ46孔上端臺階面
80 粗銑、半精銑φ46孔下端面
90 車φ45孔、φ40孔內(nèi)孔及臺階
100 鉆孔攻絲M27X2
110 鉆孔攻絲M39X2
120 鉆擴(kuò)2-φ18孔
130 鉆擴(kuò)2-φ14孔
140 終檢入庫
3.3.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個方案的特點(diǎn)在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便，但是要更換多臺設(shè)備，加工過程比較繁瑣，而且在加工過程中位置精度不易保證。方案二減少了裝夾次數(shù)，但是要及時更換刀具，因?yàn)橛行┕ば蛟谲嚧采弦部梢约庸?，鏜、鉆孔等等，需要換上相應(yīng)的刀具。因此綜合工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下：
10 鑄件毛坯，時效處理
20 粗銑底面
30 半精銑底面
40 粗銑、半精銑上端面
50 粗銑、半精銑左端面(M68X2端面)
60 粗銑、半精銑φ46孔上端臺階面
70 粗銑、半精銑φ46孔下端面
80 車M68X2外圓及外螺紋
90 車φ45孔、φ40孔內(nèi)孔及臺階
100 鉆孔攻絲M27X2
110 鉆孔攻絲M39X2
120 鉆擴(kuò)2-φ18孔
130 鉆擴(kuò)2-φ14孔
140 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
①.工序是粗車、和精車。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臥式車床。參考根據(jù)《機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡明手冊》表4.2-7。
②.工序是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。
3.4.2 選擇刀具
①.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)。
②.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考《機(jī)械加工工藝手冊》（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.磨具的選用：磨具通常又稱為砂輪。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取決于磨具的磨料、結(jié)合劑、粒度、硬度、組織以及砂輪的形狀和尺寸。參考《簡明機(jī)械加工工藝手冊》（主編 徐圣群） 表12-47，選擇雙斜邊二號砂輪。
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
“機(jī)殼” 零件材料為HT200，查《機(jī)械加工工藝手冊》（以后簡稱《工藝手冊》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，灰鑄造的硬度HB為143～269，表2.2-23 灰鑄造的物理性能，HT200密度ρ=7.2～7.3（），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<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類型的主要特點(diǎn)要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟(jì)合理性，采用機(jī)器砂模造型鑄件。
表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級
鑄造方法
公差等級CT
灰鑄造
砂型手工造型
11~13
砂型機(jī)器造型及殼型
8~10
金屬型
7~9
低壓鑄造
7~9
熔模鑄造
5~7
根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。
3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值
鑄件基本尺寸
公差等級CT
大于
至
8
63
100
160
100
160
250
1.6
1.8
2.0
根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。
表3-4 鑄鐵件機(jī)械加工余量（JB2854-80）如下
鑄件基本尺寸
加工余量等級 6
澆注時位置
>120~250
6.0
4.0
頂、側(cè)面
底 面
鑄孔的機(jī)械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機(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
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?，F(xiàn)根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第三版，艾興、肖詩綱編，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，與《機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡明手冊》的表區(qū)別。
工序10：鑄造 時效處理無切削加工，無需計(jì)算
工序20、30：粗銑、半精銑底面
機(jī)床：銑床X5032
刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)。
單邊余量：Z=3mm
所以銑削深度：
精銑面余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣?
每齒進(jìn)給量：取取銑削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照文獻(xiàn)，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
：,取
切削工時
被切削層：由毛坯可知，
刀具切入：
刀具切出：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
機(jī)動時間：
所以該工序總機(jī)動時間
工序40：粗銑、半精銑上端面
機(jī)床：銑床X5032
刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)。
單邊余量：Z=2.2mm
所以銑削深度：
精銑面余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣?
每齒進(jìn)給量：取，取銑削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照文獻(xiàn)，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
：取
切削工時
被切削層：由毛坯可知，
刀具切入：
刀具切出：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
機(jī)動時間：
所以該工序總機(jī)動時間
工序50：粗銑、半精銑左端面(M68X2端面)
機(jī)床：銑床X5032
刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
單邊余量：Z=2.2mm
所以銑削深度：
精銑面余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣?
每齒進(jìn)給量：取取銑削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
：取
切削工時
被切削層：由毛坯可知，
刀具切入：
刀具切出：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
機(jī)動時間：
所以該工序總機(jī)動時間
工序60：粗銑、半精銑φ46孔上端臺階面
機(jī)床：銑床X5032
刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
單邊余量：Z=2.2mm
所以銑削深度：
精銑面余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣?
每齒進(jìn)給量：取取銑削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
：取
切削工時
被切削層：由毛坯可知，
刀具切入：
刀具切出：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
機(jī)動時間：
所以該工序總機(jī)動時間
工序70：粗銑、半精銑φ46孔下端面
機(jī)床：銑床X5032
刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
單邊余量：Z=2.2mm
所以銑削深度：
精銑面余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣?
每齒進(jìn)給量：取取銑削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
：取
切削工時
被切削層：由毛坯可知，
刀具切入：
刀具切出：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
機(jī)動時間：
所以該工序總機(jī)動時間
工序80：車M68X2外圓及外螺紋
已知加工材料灰鑄鐵
CA6140普通車床
所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。根
故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。
①.確定加工深度
一次走刀內(nèi)完成
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《加工手冊》可知
刀桿尺寸為，，進(jìn)給量=0.5～1.0
按進(jìn)給量在《工藝手冊》可知：
=0.7
CA6140進(jìn)給力=3530。
，，=時，
進(jìn)給力：=950。
實(shí)際進(jìn)給力為：
=950=1111.5 （1-2）
所選=可用。
③.選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)耐用度
根據(jù)《加工手冊》，最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定加工速度
故：
==63 （1-3）
===120 （1-4）
根據(jù)CA6140車床選擇
=125
這時實(shí)際速度為：
== （1-5）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
由《加工手冊》=～，，，加工速度時，
=
實(shí)際功率為： =1.7=1.2 （1-6）
在CA6140上進(jìn)行，最后用量為：
=3.75，=，==，=
精車加工
所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。
選刀桿尺寸=，刀片厚度為。
①.確定加工深度
可在一次走刀內(nèi)完成
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《加工手冊》可知
刀桿尺寸為，
進(jìn)給量=0.5～1.0
按CA6140進(jìn)給量 =0.7
CA6140進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
=950=1111.5故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《加工手冊》車刀后刀面磨損量，車刀壽命=。
④.確定加工速度
當(dāng)硬質(zhì)合金刀度200～219鑄件，
，，加工速度=。
==63
===120 （3-13）
根據(jù)CA6140車床=125
實(shí)際速度為：
== （3-14）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
由《加工手冊》加工速度時，
=
加工功率修正系數(shù)=0.73=0.9，
時間功率為：
=1.7=1.2
=1.25，=，==，=
工序90：車φ45孔、φ40孔內(nèi)孔及臺階
已知加工材料灰鑄鐵
CA6140普通車床
所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。根
故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。
①.確定加工深度
一次走刀內(nèi)完成
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《加工手冊》可知
刀桿尺寸為，，進(jìn)給量=0.5～1.0
按進(jìn)給量在《工藝手冊》可知：
=0.7
CA6140進(jìn)給力=3530。
，，=時，
進(jìn)給力：=950。
實(shí)際進(jìn)給力為：
=950=1111.5 （1-2）
所選=可用。
③.選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)耐用度
根據(jù)《加工手冊》，最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定加工速度
故：
==63 （1-3）
===120 （1-4）
根據(jù)CA6140車床選擇
=125
這時實(shí)際速度為：
== （1-5）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
由《加工手冊》=～，，，加工速度時，
=
實(shí)際功率為： =1.7=1.2 （1-6）
在CA6140上進(jìn)行，最后用量為：
=3.75，=，==，=
精車加工
所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。
選刀桿尺寸=，刀片厚度為。
①.確定加工深度
可在一次走刀內(nèi)完成
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《加工手冊》可知
刀桿尺寸為，
進(jìn)給量=0.5～1.0
按CA6140進(jìn)給量 =0.7
CA6140進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
=950=1111.5故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《加工手冊》車刀后刀面磨損量，車刀壽命=。
④.確定加工速度
當(dāng)硬質(zhì)合金刀度200～219鑄件，
，，加工速度=。
==63
===120 （3-13）
根據(jù)CA6140車床=125
實(shí)際速度為：
== （3-14）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
由《加工手冊》加工速度時，
=
加工功率修正系數(shù)=0.73=0.9，
時間功率為：
=1.7=1.2
=1.25，=，==，=
工序100：鉆孔攻絲M27X2
已知加工材料灰鑄鐵
CA6140普通車床
所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。根
故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。
①.確定加工深度
一次走刀內(nèi)完成
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《加工手冊》可知
刀桿尺寸為，，進(jìn)給量=0.5～1.0
按進(jìn)給量在《工藝手冊》可知：
=0.7
CA6140進(jìn)給力=3530。
，，=時，
進(jìn)給力：=950。
實(shí)際進(jìn)給力為：
=950=1111.5 （1-2）
所選=可用。
③.選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)耐用度
根據(jù)《加工手冊》，最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定加工速度
故：
==63 （1-3）
===120 （1-4）
根據(jù)CA6140車床選擇
=125
這時實(shí)際速度為：
== （1-5）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
由《加工手冊》=～，，，加工速度時，
=
實(shí)際功率為： =1.7=1.2 （1-6）
在CA6140上進(jìn)行，最后用量為：
=3.75，=，==，=
精車加工
所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。
選刀桿尺寸=，刀片厚度為。
①.確定加工深度
可在一次走刀內(nèi)完成
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《加工手冊》可知
刀桿尺寸為，
進(jìn)給量=0.5～1.0
按CA6140進(jìn)給量 =0.7
CA6140進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
=950=1111.5故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《加工手冊》車刀后刀面磨損量，車刀壽命=。
④.確定加工速度
當(dāng)硬質(zhì)合金刀度200～219鑄件，
，，加工速度=。
==63
===120 （3-13）
根據(jù)CA6140車床=125
實(shí)際速度為：
== （3-14）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
由《加工手冊》加工速度時，
=
加工功率修正系數(shù)=0.73=0.9，
時間功率為：
=1.7=1.2
=1.25，=，==，=
工序110：鉆孔攻絲M39X2
已知加工材料灰鑄鐵
CA6140普通車床
所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。根
故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。
①.確定加工深度
一次走刀內(nèi)完成
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《加工手冊》可知
刀桿尺寸為，，進(jìn)給量=0.5～1.0
按進(jìn)給量在《工藝手冊》可知：
=0.7
CA6140進(jìn)給力=3530。
，，=時，
進(jìn)給力：=950。
實(shí)際進(jìn)給力為：
=950=1111.5 （1-2）
所選=可用。
③.選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)耐用度
根據(jù)《加工手冊》，最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定加工速度
故：
==63 （1-3）
===120 （1-4）
根據(jù)CA6140車床選擇
=125
這時實(shí)際速度為：
== （1-5）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
由《加工手冊》=～，，，加工速度時，
=
實(shí)際功率為： =1.7=1.2 （1-6）
在CA6140上進(jìn)行，最后用量為：
=3.75，=，==，=
精車加工
所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。
選刀桿尺寸=，刀片厚度為。
①.確定加工深度
可在一次走刀內(nèi)完成
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《加工手冊》可知
刀桿尺寸為，
進(jìn)給量=0.5～1.0
按CA6140進(jìn)給量 =0.7
CA6140進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
=950=1111.5故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《加工手冊》車刀后刀面磨損量，車刀壽命=。
④.確定加工速度
當(dāng)硬質(zhì)合金刀度200～219鑄件，
，，加工速度=。
==63
===120 （3-13）
根據(jù)CA6140車床=125
實(shí)際速度為：
== （3-14）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
由《加工手冊》加工速度時，
=
加工功率修正系數(shù)=0.73=0.9，
時間功率為：
=1.7=1.2
=1.25，=，==，=
工序120 鉆擴(kuò)2-φ18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
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?；虿挥勉@模鉆孔
GB1437-85
直柄長麻花鉆
1.0～31.5
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
GB1438-85
錐柄麻花鉆
3.0～100.0
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
GB1439-85
錐柄長麻花鉆
5.0～50.0
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
選用Z525搖臂鉆床，查《機(jī)械加工工藝手冊》 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，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和溝槽長度（摘自GB6137-85） mm
直徑范圍
直柄麻花鉆
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） （o）
d (mm)
β
2ф
αf
ψ
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
刀具材料
加工材料
鉆頭
直徑d0（mm）
≤20
高速鋼
鑄鐵
0.5～0.8
（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）
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
①.確定進(jìn)給量
查《機(jī)械加工工藝手冊》 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。
②.確定切削速度
查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在灰鑄造（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》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-10鉆擴(kuò)鉸孔條件改變時切削速度修正系數(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
③.確定切削時間
查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-43，鉆孔時加工機(jī)動時間計(jì)算公式： T= （3-19）
其中 l= l=5 l=2～3
則： t= =9.13
工序130：鉆擴(kuò)2-φ14孔
機(jī)床：立式鉆床Z525
刀具：根據(jù)選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
⑴ 鉆孔
鉆孔時先鉆孔。
切削深度：
進(jìn)給量：取。
切削速度取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照文獻(xiàn)，取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時
被切削層：
刀具切入：
刀具切出： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
⑵ 擴(kuò)孔φ14
刀具：選擇擴(kuò)孔鉆頭（硬質(zhì)合金錐柄麻花材料）。
片型號：E403
切削深度：
進(jìn)給量：取。
切削速度：取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照文獻(xiàn)取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時
被切削層：
刀具切入有：
刀具切出： ，取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
第4章 銑M68端面夾具設(shè)計(jì)
4.1研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來粗、精銑M68端面，該M68端面對中心線要滿足對稱度要求以及其M68端面兩邊的平行度要求。在銑此M68端面時，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。
4.2定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知：在對M68端面進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行了粗、精銑加工，底面孔進(jìn)行了鉆、擴(kuò)加工。因此，定位、夾緊方案有：
選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強(qiáng)的移動壓板來夾緊。
銑該M68端面時為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，采用一面兩銷的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。一面即底平面；
4.3 切削力及夾緊分析計(jì)算
刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式：
有：
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：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
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)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如2.1.
由表得：原動力計(jì)算公式
即：
由上述計(jì)算易得：
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)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
4.4 誤差分析與計(jì)算
該夾具以一面兩銷定位，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：
⑴ 兩定位銷的定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：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。
4.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用
4.5.1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5.1 定位銷
d
H
D
公稱尺寸
允差
12～18
16
15
～0.011
22
5
1
4
M12
4
4.5.2 定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖2.1 夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4：
表2.4 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
～0.012
～0.035
25
12
4
12
4.5
18
+0.019
5
對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖2.3所示：
圖2.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表5.5：
表2.5 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
4.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述，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，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費(fèi)時費(fèi)力。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。
總 結(jié)
在設(shè)計(jì)過程中，我們讀到一些技術(shù)資料和設(shè)計(jì)手冊，在機(jī)械領(lǐng)域中的一些基本問題的探討。因此，這樣的設(shè)計(jì)不僅要加強(qiáng)自己的理解和知識，和他們的知識，拓寬。此外，該拉延工藝的設(shè)計(jì)，AutoCAD繪圖軟件的使用，并在同一時間，手繪，所有這些因素都使我們學(xué)到更多的知識，圖像識別和提高我們的繪圖能力。
本課題是機(jī)殼的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)，主要是確定的工藝設(shè)計(jì)的工藝路線，確定加工和切削參數(shù)，基本工時，本設(shè)計(jì)的零件工藝路線是正確合理的，定位和夾緊的夾緊機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)定位和夾緊的目的，可以保證工件的加工精度。在很多問題的設(shè)計(jì)過程中，假設(shè)出現(xiàn)不合理工藝路線，甚無法保證夾具設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。在夾具設(shè)計(jì)中，由于定位基準(zhǔn)的選擇不合理，出現(xiàn)了定位或不定位零件加工精度無法保證。在夾緊機(jī)構(gòu)由于尺寸的選擇，如不合理，但沒有達(dá)到夾緊的目的，也可能是由于位置的夾緊力和工件表面的作用所產(chǎn)生的營業(yè)額不合理。然而，在老師的細(xì)心指導(dǎo)的悉心指導(dǎo)下，經(jīng)過三個月的努力，這些問題都一一解決方案。在這一過程中，加工工藝及夾具設(shè)計(jì)知識和更深入的了解，提高了綜合專業(yè)知識的能力，我的專業(yè)知識，進(jìn)一步提高技能，為以后從事專業(yè)技術(shù)工作。然而，在老師的細(xì)心指導(dǎo)的悉心指導(dǎo)下，經(jīng)過努力，這些問題都一一解決方案。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 李 洪．工藝手冊[M] ．北京出版社，2006．1．
[2] 陳宏鈞．實(shí)用金屬切削手冊[M] ．機(jī)械工業(yè)出版社，2005．1．
[3] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會．金屬切削手冊[M]．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002．
[4] 楊叔子．機(jī)械加工工藝師手冊[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2000．
[5] 徐鴻本．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M] ．遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2003．10．
[6] 都克勤．機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)圖冊[M] ．貴州人民出版社，2003．4
[7] 胡建新．機(jī)床夾具[M] ．中國勞動社會保障出版社，2001．5．
[8] 馮 道．機(jī)械零件切削加工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊[M] ．安徽文化音像出版社，2003．
[9] 王先逵．機(jī)械制造工藝學(xué)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2000．
[10] 馬賢智．機(jī)械加工余量與公差手冊[M]．中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994．12．
[11] 劉文劍．夾具工程師手冊[M]．黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，2007
[12] 王光斗．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M]．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002．8．
致謝
本課題是在XX老師指導(dǎo)下完成，非常感謝XX老師的耐心指導(dǎo)幫助。課程設(shè)計(jì)是大學(xué)知識，相關(guān)的專業(yè)知識的綜合運(yùn)用，是知識在實(shí)踐中的應(yīng)用。通過本次課程設(shè)計(jì)，使我的專業(yè)知識得到鞏固和提高在原來的基礎(chǔ)上，就離不開老師和同學(xué)的幫助。設(shè)計(jì)的分析是在老師的指導(dǎo)下完成的，在分析過程中，老師給了我很大的鼓勵，在設(shè)計(jì)和分析使我覺得更多的設(shè)計(jì)思路，提高的學(xué)習(xí)能力，和討論的問題的分析，有一個更清楚的了解，使我受益不淺。
說實(shí)話，課程設(shè)計(jì)真是有點(diǎn)累了。然而，明確其自身的設(shè)計(jì)結(jié)果，課程設(shè)計(jì)仔細(xì)回味的旅程，一個罕見的成功立刻讓我昏昏欲睡。雖然這是我剛學(xué)的第一個走，一點(diǎn)在我的生命中的成功，但它讓我覺得更成熟了。通過這次的課程設(shè)計(jì)，我深深地感受到，做任何事都必須有耐心，細(xì)心。有時是不小心計(jì)算誤差，只能被無情地重做。但一想到老師教得比平時多，病人，認(rèn)為他們的社會責(zé)任感的未來，思想在世界上是因?yàn)橐恍┬″e誤，讓人觸目驚心的事故，我不能不提醒自己，要形成一個高度負(fù)責(zé)的好習(xí)慣，一絲不茍。發(fā)現(xiàn)自己的知識真的很差，他們的能力，用學(xué)到的知識是不夠的，幾年來學(xué)習(xí)很多課程，今天才知道自己和不使用。想到這里，我真的有點(diǎn)不耐煩。
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