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畢業(yè)設(shè)計（論文）中文摘要
本文內(nèi)容包括到機械加工工藝的編制和機床鉆夾具的設(shè)計。首先對閥芯零件的加工要求分析。通過了解閥芯零件，選擇毛坯的材料以及制造形式。毛坯材料的選擇可以查閱資料得出。然后選擇零件在加工時的加工基準。接下來設(shè)計加工工藝規(guī)程。一條合理的加工工藝規(guī)程對于零件的加工時非常重要的一步。直接影響到閥芯零件的加工質(zhì)量。所以確定了工藝路線后，確定出每個工序中采用的裝備以及加工設(shè)備等。最后部分是鉆夾具的設(shè)計，夾具的設(shè)計要從多個方面進行考慮。然后設(shè)計出夾具中的各個組成部件。通過對夾具的各方面設(shè)計以及分析，分析其是否合理或者在哪方面存在不足，然后再在這個基礎(chǔ)上慢慢去改進。最終完成本次的畢設(shè)任務(wù)。
關(guān)鍵詞：閥芯、毛坯、工藝、工序、夾具
目錄
1 緒論 5
1.1 課題的背景 5
1.2 課題的研究目的和意義 6
2 零件的分析 7
2.1 零件的作用 7
2.2 零件的工藝分析 7
3 工藝規(guī)程設(shè)計 9
3.1 閥芯各表面加工方案分析 9
3.2 基準面的選擇 10
3.2.1 粗基準的選擇 10
3.2.2 精基準的選擇 10
3.3 毛坯的制造形式 10
3.4 工藝中加工階段的區(qū)分 10
3.5 制訂工藝路線 12
3.5.1 工藝路線一 12
3.5.2 工藝路線二 13
3.5.3 工藝方案的比較與分析 13
4 加工設(shè)備及工具的選擇 15
4.1 機床的選擇 15
4.2 刀具的選擇 15
4.3 量具的選擇 16
5 翻轉(zhuǎn)式鉆夾具設(shè)計 18
5.1 鉆削原理簡介 18
5.2 鉆床的選擇 19
5.2.1 臺式鉆床 19
5.5.2立式鉆床 20
5.2.3搖臂鉆床 21
5.3問題的提出 22
5.4 專用夾具的組成 23
5.5定位基準的選擇 23
5.6 切削力及夾緊力的計算 24
5.7鉆模體設(shè)計 25
5.8 夾具設(shè)計的簡單分析 26
結(jié) 論 28
致 謝 29
參 考 文 獻 30
3
1 緒論
1.1 課題的背景
機械制造業(yè)的進步與發(fā)展是推動我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要途徑之一。在我國北方，機械制造業(yè)的發(fā)展更為顯著。機械行業(yè)的發(fā)展與我國的經(jīng)濟發(fā)展，科技發(fā)展水平息息相關(guān)。如果一個國家想要在經(jīng)濟，科技，國防這些方面取得先進的水平，那就要機械行業(yè)也得有先進水平。機械制造業(yè)的水平是由機械加工設(shè)備等等這些來體現(xiàn)決定的。機械加工設(shè)備的水平?jīng)Q定了加工產(chǎn)品的精度，質(zhì)量等。良好的機械加工設(shè)備，可以生產(chǎn)出高質(zhì)量，高性能的產(chǎn)品。伴隨著目前科技水平的提高，人們對產(chǎn)品的形狀也多樣化。因此，在機械加工設(shè)備方面也要跟上時代發(fā)展的步伐，開發(fā)研究一些性價比高的機械設(shè)備，從而才能生產(chǎn)出一些適應(yīng)社會發(fā)展需求的產(chǎn)品。
在這幾年以來，我們國家在機械行業(yè)中的發(fā)展取得了一定的成就。主要是因為中國推進了重化工業(yè)進程。機械行業(yè)不但是用于科學技術(shù)、軍事以及道路等。它的發(fā)展也是為了能夠提高人們的生活質(zhì)量。由于人們對于高質(zhì)量生活的追求，所以機械行業(yè)的需求也逐漸增大。機械工業(yè)和產(chǎn)業(yè)有著一定的聯(lián)系，對一個國家的經(jīng)濟帶來促進作用。要想實現(xiàn)國民中的工業(yè)化、信息化以及現(xiàn)代化。那么在機械制造業(yè)中要有強大的機械裝備。就我國目前的機械制造業(yè)發(fā)展要加大結(jié)構(gòu)的調(diào)整力度。這樣才能夠使得國家在各個方面得到持續(xù)、穩(wěn)定地發(fā)展。目前的機械行業(yè)，由于需求量越來越大。所以在發(fā)展機械行業(yè)的過程中，也帶來了一定的環(huán)境污染問題。那么在機械制造業(yè)方面需要注意的是環(huán)保問題。在本世紀機械行業(yè)制造方面要做到一定的保證。設(shè)計的機械產(chǎn)品過程中控制其帶來的大污染，追求一些少污染或者無污染的機械產(chǎn)品。所以這些問題，需要機械工程們一起努力，慢慢去控制以及改變。機械行業(yè)造成的污染主要是體現(xiàn)在空氣污染和水污染。所以制造業(yè)要做到及時調(diào)查產(chǎn)生的污染情況是否符合環(huán)保局規(guī)定的程度下。這樣使得機械行業(yè)長期發(fā)展有著重要而深遠的意義。
機械行業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了非常長的一個發(fā)展過程，對生活起到了非常重要的作用。機械行業(yè)的發(fā)展主要是體現(xiàn)在于制造辦法、加工設(shè)備以及科學管理等方面。所以如今的機械制造技術(shù)將會追求高質(zhì)量、高效率以及高度自動化這些方向進行發(fā)展。在這些方向的發(fā)展過程中要主要環(huán)保問題。這些都是本世紀機械行業(yè)應(yīng)為追求的方向。機床是加工產(chǎn)品利用到的加工設(shè)備。其主要特點就是高效、高精。如今的機械行業(yè)產(chǎn)品加工，機床幾乎在其中占有非常重要的一部分。但由于成本的制作等方面，使得傳統(tǒng)的加工設(shè)備和如今的數(shù)控機床并存發(fā)展。從目前來看，加工機床的發(fā)展是目前和以后重要的加工設(shè)備。但又由于傳統(tǒng)的大型機械產(chǎn)品由于在空間以及能源方面的約束。所以如今的機械行業(yè)也在向微型機械方面發(fā)展。所以這些的發(fā)展將來需要機械制造業(yè)去面對和挑戰(zhàn)。
1.2 課題的研究目的和意義
本次的設(shè)計是在畢業(yè)之前進行的一項深入式總復習。復習于在學校期間所學習的全部課程，其中包括機械工藝基礎(chǔ)、機械技術(shù)基礎(chǔ)以及專業(yè)課所學的設(shè)計繪圖軟件等。讓我們把大學期間所學知識得到吸收，也檢查我們對所學專業(yè)知識綜合性的了解。讓我們能夠熟練運用機械相關(guān)資料以及查閱資料的能力。設(shè)計的過程中，利用到CAD繪圖軟件來進行對課題零件以及裝配圖等等的繪制。使得能夠提高自己的制圖能力，熟練使用設(shè)計軟件。
2 零件的分析
2.1 零件的作用
在對閥芯零件的加工工藝規(guī)程制定之前，要認真對閥芯的各個結(jié)構(gòu)和工藝要求的分析。要充分對閥芯的尺寸、公差、技術(shù)要求合理。見下面的圖為本次的閥芯。其結(jié)構(gòu)方面現(xiàn)狀相對比較簡單。但加工精度要求較高。
圖2.1閥芯
2.2 零件的工藝分析
閥芯加工零件，由圖2.1的分析可以知道。它的加工主要是為加工孔系以及加工零件各平面。一般情況下，要想做到加工孔和面的精度達到技術(shù)要求。那么它們兩者之間孔系的加工精度相對于平面的加工精度難。所以要想做到保證孔加工的尺寸精度以及位置精度能夠滿足要求。那么需要分為幾個階段來進行完成。然后處理好孔和面的位置關(guān)系。
在對閥芯的加工工藝規(guī)程制定之前，要充分對閥芯的尺寸、公差、技術(shù)要求合理。現(xiàn)把其分為如下加工表面。
（1） 加工工件外圓面
這個包括φ22mm外圓、φ18.3mm外圓
（2） 加工工件上端面
這個包括工件的兩端面
（3） 加工工件上孔
這個包括構(gòu)件上的φ2mm孔、φ3H7螺紋孔
3 工藝規(guī)程設(shè)計
設(shè)計加工工藝規(guī)程，那是因為可以更加有條理地對加工的工件進行一定順序的加工。能夠使得加工至零件的圖紙要求。在整個路線規(guī)程中設(shè)計不斷地去改變加工工件的形狀以及尺寸，從而使得加工的工件最終能夠符合圖紙的加工要求，變成成品進行使用。一條加工工藝規(guī)程是由多個工序進行組成。所以，加工工藝規(guī)程中的每一工序每一工步都會直接影響到加工工件的精度要求，所以制作一條合理的工藝規(guī)程，那么每一步工序每一工步都要做到詳細的說明書。在選擇工序加工的加工設(shè)備和加工裝備時，要根據(jù)實際情況進行挑選和對比。最終選擇合理的加工設(shè)備和裝備進行加工。而且，每一個工序要分清加工的粗精加工情況，根據(jù)要求進行分階段加工。不過，有的工序加工要求不高?？梢灾苯咏?jīng)過一次加工即可達到要求。對于要求精度比較高的加工面，要做到先進行粗加工，再進行精加工才能夠達到要求。做到每工序都能夠完成圖紙要求的尺寸公差范圍內(nèi)和粗糙度達到圖紙要求。
3.1 閥芯各表面加工方案分析
一個零件的的加工不僅僅是要達到設(shè)計的要求。還應(yīng)有一個好的加工工藝性。要設(shè)計零件在加工過程中的每個工序，工序中的每一步加工的加工設(shè)備以及加工工具的選擇。同時，還應(yīng)考慮到加工的效率以及制作成本。所以，對于閥芯這個零件來說，設(shè)計加工工藝要滿足各個加工面精度要求的加工辦法。考慮的因素要包括加工的精度、加工的效率以及經(jīng)濟成本。在滿足零件的精度和加工的效率基礎(chǔ)下，選擇價格值最低的加工方案。在加工各個表面以及孔時，要做到考慮以下這些因素進行：
（1） 加工過程中要做到考慮加工各個表面的技術(shù)要求，選擇的加工辦法根據(jù)加工技術(shù)要求進行挑選。有必要的時候可以分為幾次進行加工。
（2） 根據(jù)零件的生產(chǎn)類型來進行選擇加工設(shè)備。如果是單件零件的加工或者小批量零件的加工，則采用比較通常的加工設(shè)備來進行加工。如果是大批量零件的加工。則為了考慮加工的效率出發(fā)選擇高效率的專用設(shè)備進行加工。
（3） 選擇加工的材料要考慮其材質(zhì)是否符合零件的性能。要根據(jù)零件的加工要求進行挑選零件材料。
（4） 要根據(jù)實際的情況進行考慮。考慮現(xiàn)有的加工車間和加工設(shè)備。同時在這個基礎(chǔ)上不斷地進行對現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備改進以及引進新設(shè)備。提高加工的工藝水平。
（5）除了上面的介紹方面之外，還有其余的因素。綜合做到全面考慮。
3.2 基準面的選擇
零件加工中定位基準面的選擇是加工工藝規(guī)程路線中開始確定的工作。一個零件選擇基面是否合理，直接影響到加工工件的質(zhì)量以及工件加工的效率。所以，在選擇工件的定位基準時需要從多方面進行考慮。
3.2.1 粗基準的選擇
為了能夠保證均勻地去加工掉較少的余量，可以使得工件增加其耐磨性等方面。選擇加工余量值相對其他面最小的表面作為粗基準。因為這樣做的目的就是為了能夠保證該加工面有足夠的加工余量供應(yīng)。選擇的面應(yīng)為光潔、平齊以及表面應(yīng)為足夠大作為粗基準。因為這樣做的目的也就是為了保證定位準確以及工件夾緊可靠。選擇工件的兩端面作為粗基準面加工。
3.2.2 精基準的選擇
選擇的基準滿足統(tǒng)一原則。定位基準的選擇要做到都能夠統(tǒng)一一致。這樣的作用可以保證各個加工表面的精度。從而影響到工件加工的精度。選擇的基準滿足互為原則。有的工件會同時進行加工兩個加工面。有的加工工件需要保證加工面的加工余量小而且均勻。用夾具以四方外形作為定位，定位中間孔車出外圓面及端面，然后利用端面作為精基準定位加工加工工件上其余孔。
3.3 毛坯的制造形式
本次的設(shè)計制作零件為閥芯。它的材料選擇是45鋼。這個零件在工作過程中承受的是靜壓力。根據(jù)它的各個特點來確定零件的毛坯制造形式。由課題知道，該零件為大中批量生產(chǎn)的加工零件，而且其加工的輪廓尺寸不是很大。所以制造的毛坯形狀不算復雜，但考慮到加工的方便。所以選擇制造毛坯的形狀盡量和零件本體接近，閥芯是圓柱體零件，因此采用的是型材即可。因此毛坯采用的是型材來加工。
3.4 工藝中加工階段的區(qū)分
一個工件的加工。要想能夠使得加工達到圖紙的技術(shù)要求。對于加工精度要求高的加工表面，一般都要劃分為幾個階段來進行加工才能達到精度要求。這幾個階段的劃分可以分為的幾個階段為：
（1） 粗加工的階段
這個階段的加工，就是把加工工件的絕大部分金屬進行切掉。這個過程的加工切削量比較大。粗加工后的表面也是為了下一個精加工階段做好準備。粗加工切掉的工件表面，可以給半精加工或者精加工階段提供定位的基準。而且粗加工的過程還可以觀察毛坯的使用情況，如果發(fā)現(xiàn)制作的毛坯有一定的缺陷?？梢赃M行對其修補，嚴重的進行報廢處理。這樣有利于節(jié)省加工工時。已免于浪費加工的時間。
粗加工的階段，由于是切掉絕大多數(shù)的金屬。所以采用的機床選擇功率大、精度低而且剛性較好的加工機床。而且在操作過程中要選擇大的切削用量，這樣可以提高加工的效率。這一個階段的加工，需要的夾緊力大。因為加工過程中的切削力大，切削熱量也大。
（2） 半精加工的階段
工件在進行了粗加工的過程，已經(jīng)切削掉了工件的絕大部分金屬余量。但一些次要面的加工要進行半精加工來完成。給予精加工保證適合的加工余量，這一個階段的加工根據(jù)工件的實際情況出發(fā)，有的工件加工直接由粗加工階段后直接進入到精加工階段。
（3） 精加工的階段
這一個加工的階段就是對工件的少量余量進行切除。通過精加工階段的處理會使得加工工件的加工表面位置精度、尺寸精度和粗糙度程度達到圖紙的技術(shù)要求情況。
精加工采用的機床選擇高精度機床，這樣使得工序的變形小，而且有利于提高加工的精度。
（4）光整加工的階段
有的工件表面加工要求特別高。粗糙度值小，那么需要利用光整進行加工處理。這樣有效改善工件的表面粗糙度。這一個階段一般都是為了對工件進行加工后的誤差調(diào)整。
上面介紹的是工件進行加工時的各個不同階段加工。但在實際的生產(chǎn)過程中，不一定需要分為這么多階段進行對工件加工。要根據(jù)工件的實際要求點出發(fā)選擇。對應(yīng)一些剛性較好或者精度要求不高的工件，往往可以忽略分階段加工。直接進行加工可以得出。要滿足加工的質(zhì)量，一般的工件加工只需分為粗、精加工兩階段可以完成。所以，加工的工件每一步工序要根據(jù)圖紙的技術(shù)要求進行選擇加工的方式進行。
3.5 制訂工藝路線
工藝路線的制定，選擇的加工過程先后順序。首先要考慮的是主要表面的加工辦法，然后再對零件的次要加工表面進行設(shè)計。設(shè)計的加工工藝路線最好能夠設(shè)計幾條方案來進行對比，然后根據(jù)加工零件的加工表面精度以及其各個技術(shù)要求、加工成本和加工勞動力等一系列的條件選擇出最為符合要求的一條加工工藝路線。如下所示。
3.5.1 工藝路線一
工序10 備料
型材
工序20 檢查
檢查毛坯尺寸是否符合要求
工序30 鉆
鉆8-φ2mm孔至圖紙要求
工序40 鉆
鉆、攻2-φ3H7深6螺紋孔
工序50 車
粗車φ22mm外圓
工序60 車
掉頭，粗車φ18.3mm外圓及端面，保證尺寸為58mm
工序70 車
精車φ22mm外圓并倒角
工序80 車
精車φ18.3mm外圓并倒角
工序90 檢查
檢查是否符合圖紙要求
工序100 入庫
清洗，入庫
3.5.2 工藝路線二
工序10 備料
型材
工序20 檢查
檢查毛坯尺寸是否符合要求
工序30 車
粗車φ22mm外圓
工序40 車
掉頭，粗車φ18.3mm外圓及端面，保證尺寸為58mm
工序50 車
精車φ22mm外圓并倒角
工序60 車
精車φ18.3mm外圓并倒角
工序70 鉆
鉆8-φ2mm孔至圖紙要求
工序80 鉆
鉆、攻2-φ3H7深6螺紋孔
工序90 檢查
檢查是否符合圖紙要求
工序100 入庫
清洗，入庫
3.5.3 工藝方案的比較與分析
通過上面兩條加工工藝規(guī)程方案的對比可以知道,兩個方案的工序數(shù)都一樣。都做到了減少勞動力方面進行考慮設(shè)計。不過它們之間有著不同之處是加工工藝順序不一樣。方案一是先鉆閥芯工件上的各個孔，然后再車工件上各個外圓面。這樣的加工順序無法滿足加工孔的精度。而且定位很難找到。應(yīng)做到先面后孔的加工原則。先加工各個端面及外圓面。然后利用其來進行定位加工工件上的孔。由此得出，很明顯方案一不利于加工的精度要求。所以，本次的加工工藝規(guī)程設(shè)計路線選擇的是加工工藝規(guī)程方案二。見下所示為最終的加工工藝規(guī)程設(shè)計流程：
工序10 備料
型材
工序20 檢查
檢查毛坯尺寸是否符合要求
工序30 車
粗車φ22mm外圓
工序40 車
掉頭，粗車φ18.3mm外圓及端面，保證尺寸為58mm
工序50 車
精車φ22mm外圓并倒角
工序60 車
精車φ18.3mm外圓并倒角
工序70 鉆
鉆8-φ2mm孔至圖紙要求
工序80 鉆
鉆、攻2-φ3H7深6螺紋孔
工序90 檢查
檢查是否符合圖紙要求
工序100 入庫
清洗，入庫
4 加工設(shè)備及工具的選擇
4.1 機床的選擇
普通類型的機床加工的特點就是。加工工序較長，但其加工成本較低。并且在普通的機床上加工，很多工序上的具體加工情況都是由技術(shù)工人來完成，所以需要加工的技術(shù)人員要有很多的技術(shù)水平和經(jīng)驗值。閥芯工件的加工中，主要的加工工序包括鉆加工和車加工。因此閥芯的加工選擇的機床為鉆床和車床。其中在整個加工工序上，各個工序?qū)?yīng)的機床如下。
工序30 粗車φ22mm外圓
選擇的機床為CA6140車床
工序40 掉頭，粗車φ18.3mm外圓及端面，保證尺寸為58mm
選擇的機床為CA6140車床
工序50 精車φ22mm外圓并倒角
選擇的機床為CA6140車床
工序60 精車φ18.3mm外圓并倒角
選擇的機床為CA6140車床
工序70 鉆6-φ2mm孔至圖紙要求
選擇的機床為Z525鉆床
工序80 鉆、攻2-φ3H7深6螺紋孔
選擇的機床為Z525鉆床
4.2 刀具的選擇
機床選擇的刀具相對于要求高。這些方面主要是要求刀具的精度高、剛性好、耐用程度高、尺寸以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。除了這些的要求特征還應(yīng)有切削和排屑性能好。在考慮為了能夠滿足機床的加工效率，所以在安裝刀具方面應(yīng)做到方便。
在進行加工一個工件時，刀具是缺少不了的一部分。刀具的材料種類包括很多。如鋼、金剛石、陶瓷以及硬質(zhì)合金等等。在這些材料中，其中鋼一般是用于手工的刀具采用。因為它的特征是耐熱性差。目前的機械加工采用比較多的刀具材料類型為高速鋼以及硬質(zhì)合金。本次通過零件的加工工藝方面考慮，如下所示為本次的工藝對應(yīng)的刀具表。
表4.1 刀具表
加工工序
刀具名稱
粗車φ22mm外圓
車刀
掉頭，粗車φ18.3mm外圓及端面，保證尺寸為58mm
車刀
精車φ22mm外圓并倒角
車刀
精車φ18.3mm外圓并倒角
車刀
鉆6-φ2mm孔至圖紙要求
麻花鉆
鉆、攻2-φ3H7深6螺紋孔
麻花鉆、絲錐
4.3 量具的選擇
在進行加工工件的整個過程中，要做到保證加工工件的尺寸以及精度要求。那么要做到正確選擇量具。做到正確的測量。量具的種類很多，在加工不同工件，不同表面采用的量具都不一樣。由于本次的加工零件為閥芯，它的尺寸相對比較小。考慮到能夠量測達到精準。所以采用的量具應(yīng)該是千分尺、和游標卡尺。本次制造的毛坯時需要測量的尺寸精度不是很高，所以為了提高加工的效率和節(jié)省時間?？梢圆捎?00mm鋼直尺作為量具進行測量工件。游標卡尺和千分尺為比較常見的測量量具。用于其他各個加工工序的使用。
工序30 粗車φ22mm外圓
選擇的量具為游標卡尺
工序40 掉頭，粗車φ18.3mm外圓及端面，保證尺寸為58mm
選擇的量具為游標卡尺
工序50 精車φ22mm外圓并倒角
選擇的量具為游標卡尺
工序60 精車φ18.3mm外圓并倒角
選擇的量具為游標卡尺
工序70 鉆6-φ2mm孔至圖紙要求
選擇的量具為塞規(guī)
工序80 鉆、攻2-φ3H7深6螺紋孔
選擇的量具為游標卡尺、塞規(guī)
5 翻轉(zhuǎn)式鉆夾具設(shè)計
工件安裝在機床上進行加工，那么必須要做到的是工件于正確的位置。處于機床和刀具的準確位置，也就是給工件定位作用。給予工件定位后，要把工件進行固定于這個位置。那么要對其施加一定的夾緊力。也就是給工件夾緊的作用。這些操作的過程可以說是對工件進行安裝，對其安裝的工藝裝備，即為機床的夾具。普通夾具就是機床上比較通用的夾具。比如機床上的三爪卡盤、虎鉗等。因為這些夾具的規(guī)程以及其尺寸都有一定的固定值，所以使用比較局限。對于一些特殊的加工工序不能起到作用。因此，一些工序的加工要有自己的專用夾具來對應(yīng)加工。用于批量生產(chǎn)零件比較普遍存在，由工程師自行設(shè)計制造。在設(shè)計專用夾具的過程中，要考慮到很多方面，考慮設(shè)計是否會影響加工的精度、加工效率、成本等。還要考慮現(xiàn)有的加工設(shè)備，當然在這些基礎(chǔ)上要引進新技術(shù)，新設(shè)備來進行工作。所以，這些的考慮都是一個技術(shù)人員必須要掌握的機床知識以及更好地利用好它。
給予工件定位后，要把工件進行固定于這個位置。那么要對其施加一定的夾緊力。也就是給工件夾緊的作用。這些操作的過程可以說是對工件進行安裝，對其安裝的工藝裝備，即為機床的夾具。
5.1 鉆削原理簡介
鉆孔使用到的鉆削根據(jù)為鉆頭，鉆頭的種類很多。在加工的過程中選用的鉆頭要根據(jù)加工的工藝來進行選擇。一般把它分為扁鉆、復合階梯鉆、麻花鉆等。其中麻花鉆在實際的生產(chǎn)中采用比較多。
麻花鉆在實際加工中采用多的原因主要是它的排屑快，加工的效率高。精度也很高。扁鉆的特點就是制造簡單，結(jié)構(gòu)方面簡單。剛度較高。鉆孔徑很小。一般為（0.1~1mm）。但它的缺點相是沒有麻花鉆那樣的螺旋槽，使得加工過程中的屑排出較困難。在對一個零件的加工時，如進行對其鉆孔、鏜孔等的工藝。要采用到的是麻花鉆和扁鉆。尺寸小的扁鉆一般分為直柄和粗柄兩種，麻花鉆也是。直柄類型的鉆頭其柄部和工作部分的直徑都是一樣。粗柄類型的鉆頭其丙部的尺寸相對于工作部分的都要大。在車間工作上普遍存在著這類型的鉆頭。因為它的柄部相對比較大，可以利用彈簧進行夾頭，使得加工能夠平穩(wěn)可靠。
鉆孔工序的操作是在鉆床上進行。開始鉆孔工作，加工的工件一般都是與固定狀態(tài)于鉆床上。把加工鉆頭安裝于鉆床的主軸彈簧的內(nèi)部。安裝完畢后，開啟操作按鈕開始工作。使得鉆頭高速旋轉(zhuǎn)。切入到加工的工件進行鉆孔加工。然后排出鉆屑。切削運動情況，鉆削的運動是能夠?qū)︺@頭繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的運動。加工的鉆頭進行加工會沿著圓周來進行切削。使得鉆頭能夠切入到加工的工件，而且連續(xù)地進行鉆削。使得鉆頭上每一點的運動軌跡為螺旋線，從而鉆屑也形成了螺旋形。
在鉆床上利用加工的刀具鉆頭進行對工件加工出孔，稱為鉆孔。在對工件加工的過程中稱為鉆削。為了能夠保證鉆孔的正確位置，那么在進行鉆孔之前要對要加工孔位置做準備，那就是利用沖模在加工的工件表面上壓出沖坑。使得鉆頭對加工孔的位置能夠進行正確導向，從而提高鉆孔位置的精度。避免于在鉆孔的過程中使得孔出現(xiàn)偏斜情況?！?
5.2 鉆床的選擇
鉆床在加工零件中為比較常用的加工機床。它主要是對工件孔的加工。利用鉆床可以對工件進行鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲等等的加工。鉆床的類型比較多。不同的加工用途選擇不同的鉆床加工。鉆床一般分為立式鉆床、臺式鉆床、搖臂鉆床及其他專用鉆床等。在此進行簡單介紹幾種鉆床類型。
5.2.1 臺式鉆床
這一種類型的鉆床的簡稱為臺鉆。它的體積相對比較小，在加工的過程中簡便，一般都是用于加工小型孔。因此，臺鉆的鉆孔直徑一般小于13mm以下進行加工。在加工的過程中，需要變速加工，那么要改變鉆床上的三角帶在塔型帶輪上的位置來實現(xiàn)，采用的手動操作進行主軸進給。
圖5.1 臺式鉆床
5.5.2立式鉆床
這一種類型的鉆床可以完成立、臥的加工功能。它的進給方式可以手動進給，也可以進行自動進給方式。立式鉆床的功率和機構(gòu)強度都比較大，允許比較高的切削用量來進行鉆削加工。所以，立式鉆床能夠獲得較高的生產(chǎn)率以及加工精度。它能夠適應(yīng)的加工為鉆、鉸、攻等各種工藝的加工。還可以在其上安裝一套多軸傳動頭，這樣能夠同時進行鉆削多個加工孔。所以，立式鉆床一般用于批量生產(chǎn)的專用機床使用。下圖所示為立式鉆床的線描圖。
圖5.2 立式鉆床
5.2.3搖臂鉆床
這種類型的鉆床主要是用于單件或者小批量的生產(chǎn)中。而且加工的零件在于體積或者質(zhì)量比較大的情況下，選擇搖臂鉆床來進行加工孔。它的加工范圍比較廣泛，可用它來進行對螺釘孔或者油孔等的加工。搖臂鉆床的主要變型有兩種情況，它們分別為滑座式和萬向式?；筋愋偷膿u臂鉆床主要是以擴大加工的范圍來進行對零件加工?；筋愋偷膿u臂鉆床主要是對其進行各個方向的移動來加工，適用于加工零件上的各個部分。這樣就不用調(diào)整工件的位置，直接對鉆床進行調(diào)整可以加工各個位置。除了這兩種的搖臂鉆床外，還有一些車式、數(shù)字控制式搖臂機床等等。
在各種各樣的類型鉆床上，搖臂鉆床的操作主要是體現(xiàn)在于相比其他鉆床方便、靈活以及適用于加工體積重量較大的工件。在機械加工的車間上是比較常見的一種鉆床。
圖5.3 搖臂鉆床
本次設(shè)計的專用夾具是用于閥芯工件的鉆孔。由于孔比較小，而且綜合考慮各個鉆床的用途和性能。因此在此選擇的鉆床為立式鉆床類型，其型號為Z525.
5.3問題的提出
一個零件在加工的過程中，要想能夠保證零件的加工精度和提高加工的效率。那么需要設(shè)計工藝中工序的專用夾具設(shè)計。因為這樣有效地減少人工勞動力和提高加工效率。本次設(shè)計的專用夾具是用于閥芯工件的鉆孔。
一個夾具的設(shè)計對于加工起到非常重要的作用，所以設(shè)計夾具在加工中是非常廣泛的，對于夾具的設(shè)計的作用可以歸納為：
（1）能夠保證工件精度
在工件加工的過程中，因為夾具能夠起到定位作用。所以使得工件不起到外界條件的影響，如切削力或者地球引力等。這樣可以穩(wěn)定可靠地保證了加工的精度。
（2）提高效率和減低成本
因為專用夾具的設(shè)計，使得對工件進行安裝時起到了非常大的作用，減少安裝工件的時間。如果不是采用夾具來對工件進行輔助安裝，那么使得在對工件定位時，省去了劃線修正工件的時間。這樣的效率很明顯可以提高了加工效率，減少勞動力，從而降低成本。 采用加工的夾具，可以使得方便、安全以及省力等。因為安裝工件時，能夠快速、方便夾緊工件。所以這樣就可以減少了操作人員的勞動力，即起到了降低勞動力的作用。
5.4 專用夾具的組成
（1）定位裝置
這種類型的裝置是用于定位作用。其中也包括了定位元件。使得加工的工件能夠在定位裝置的作用下可以定位于夾具的正確位置。也就是說通過定位裝置可以把工件固定于相對于刀具正確的位置。代表元件有定位銷、V型塊、支撐釘、支撐板等。
（2）夾緊裝置
夾緊裝置的作用就是對加工工件的夾緊作用。因為工件在夾具中，由于切削力、地球引力等的外力作用下會產(chǎn)生位移。為了避免這些的發(fā)生，所以需要需要設(shè)計夾緊裝置對工件進行夾緊。讓工件在加工的過程中能夠保持正確的位置。同時，使得加工過程中減小加工機床帶來的振動。代表元件有壓板、夾爪等。
（3）引導裝置
這一裝置也可以說是對刀裝置。它的作用就是能夠把刀具于夾具中的正確位置。從而起到引導刀具進行對工件加工。代表元件有導塊、鉆套等。
（4）其他裝置以及元件
其他的元件和裝置的設(shè)計是對于特殊功能來設(shè)計的一種裝置。這個是根據(jù)夾具的需要來進行設(shè)計。代表有比如分度裝置、上下料裝置等。
（5）鉆模體
鉆模體在整個裝配圖夾具中最為基礎(chǔ)也是最為重要的一部分。它用來連接夾具中的各個元件或者裝置。這是一個整套夾具設(shè)計中不可缺少的一部分。而且可以連接于機床上的相關(guān)部位，以便于安裝夾具于機床的正確位置。
5.5定位基準的選擇
零件加工中定位基準的選擇是加工中開始確定的工作。一個零件選擇基面是否合理，直接影響到加工工件的質(zhì)量以及工件加工的效率。所以，在選擇工件的定位基準時需要從多方面進行考慮。要考慮到的問題包括：
（1）在工件加工時的精基面或者統(tǒng)一基準要選擇工件哪一個表面適合。才能夠保證工件加工的精度。
（2）選擇的粗基準和精基準是否考慮到加工的方便程度以及工件裝夾方面合理情況。
（3）在整個工藝中是否存在個別的工序需要特殊加工。如果有這樣的特殊情況，那么基準可以不用統(tǒng)一的基準。采用其它的面作為特殊工序選擇的基準面。
閥芯工件安裝于鉆床上加工。選擇的加工刀具為麻花鉆加工。閥芯以直徑為18.3mm外圓柱面及臺肩面在鉆模板內(nèi)孔及端面上定位，可以限制5個自由度。又以9.7H9端面槽邊定位，限制一個回轉(zhuǎn)自由度，實現(xiàn)完全定位。
5.6 切削力及夾緊力的計算
鉆孔選用機床：鉆床Z525
刀具：高速鋼鉆頭。
（1）切削力的計算
切削力公式：
其中
查得：
其中：
所以得出：
（2）夾緊力的計算
實際所需夾緊力：
有：
安全系數(shù)K：
式中：為各種因素系數(shù)，參閱文獻表得：
所以：
由上面計算出的夾緊力，得出夾緊力值不大。所以選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
取，，
夾緊力公式計算：
由參考文獻[5]可查得：
螺旋夾緊力：
所以得出：
由上面的查閱分析以及計算，本次夾緊機構(gòu)設(shè)計合理。
5.7鉆模體設(shè)計
夾具設(shè)計整體中最重要的是鉆模體，也是最基礎(chǔ)部分。鉆模體的設(shè)計不但和夾具的裝置有關(guān)，而且也和機床的連接有關(guān)。因此要多維度的去考慮鉆模體的設(shè)計。夾具的主體是鉆模體，加工時要承受引力，切削力，夾緊力等等。想要一個合理的鉆模體設(shè)計，其中要包含以下幾點：
（1） 要有足夠的剛度和強度
夾具的主體是鉆模體，要承受引力，切削力，夾緊力等等。設(shè)計鉆模體有足夠的剛度和強度。如果有需要的話，可以在必要的地方加上強筋，從而更加讓鉆模體結(jié)構(gòu)更加牢固。
（2） 要有尺寸的穩(wěn)定性
設(shè)計鉆模體的尺寸要根據(jù)其他元件或者裝置來進行。因此鉆模體上面要有固定的尺寸與這些元件、裝置進行固定好安裝。而且尺寸的精度要適當，這樣才能讓他們之間配合好。為了能夠符合尺寸穩(wěn)定性的要求，那就需要熱處理鉆模體。
（3） 要有良好的工藝性
由于夾具的主體是鉆模體，因此鉆模體的外形尺寸都比較大。加上要在鉆模體的表面安裝夾具的元件或者裝置等，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面是比較復雜的。而且要做到確保鉆模體的表面有高的尺寸精度和位置精度，所以在設(shè)計鉆模體的時候要留意它的工藝性，這樣才能讓夾具能夠輕松的裝卸，而且在后期的保修維護方面也比較方便。綜上所述，因此在設(shè)計鉆模體的時候，在保證不影響鉆模體的剛度和強度的情況下，要讓鉆模體的結(jié)構(gòu)和體積盡可能地簡單化。
（4） 要有排屑功能
鉆模體在整個夾具的底下。因為工件在進行不斷地銑削。會使得廢屑不斷積累。為了使得加工的方便以及操作安全。需要在鉆模體設(shè)計排屑功能。從而使得廢屑得到及時的排出。
根據(jù)上面的分析，要設(shè)計的鉆模體符合上面的要求。
圖5.4 鉆模體
5.8 夾具設(shè)計的簡單分析
鉆夾具的整體結(jié)構(gòu)相對簡單，有裝配圖圖紙可知，本夾具是用于鉆油泵閥芯上8-φ2mm孔。夾具的設(shè)計考慮它的成本，要做到盡可能讓它在操作上通俗易懂，結(jié)構(gòu)方面一定要簡單，這樣才能節(jié)約時間以及方便操作。讓夾具的性能比價值更高，因為它是一個結(jié)構(gòu)簡單緊湊壓力比較少的設(shè)計。在夾緊機構(gòu)方面設(shè)計的是手動方式，改夾緊機構(gòu)設(shè)計操作簡單、夾緊可靠。
結(jié) 論
本次課題是閥芯零件機械加工工藝與專用夾具設(shè)計，經(jīng)過十幾周的時間，在根據(jù)任務(wù)書的要求下查閱了大量的相關(guān)資料、對出現(xiàn)的問題進行深入研究的基礎(chǔ)之上，找到了解決本設(shè)計過程中出現(xiàn)問題的思路和方法，成功地完成了本次設(shè)計中所規(guī)定的內(nèi)容，實現(xiàn)了所要研究的目標。
通過查閱參考資料和指導老師的指導完成了對鉆夾具總體進行設(shè)計。對定位方案進行選擇，選取了定位銷額壓板對工件定位，并且通過分析計算夾具誤差滿足使用要求。在整體論文中主要是對閥芯工藝方面分析以及鉆夾具的設(shè)計。通過對夾具的各方面設(shè)計以及分析，分析其是否合理或者在哪方面存在不足，然后再在這個基礎(chǔ)上慢慢去改進。最終完成本次的畢設(shè)任務(wù)。
致 謝
有緣千里來相會，無緣對面不相識。感謝緣分讓我們相聚在這所大學的校園里，讓我與大家相識。借這個畢業(yè)設(shè)計的機會，對我的老師們表示衷心的感謝，感謝老師們對我們這些學生的諄諄教導，感謝老師對我們的付出，感謝指引我們前進的到路，讓我們不斷前進，不斷的成長。感謝學校讓我們相聚在這個充滿愛的校園，讓我度過一個美好的大學生活。感謝同學們在我大學幾年期間的陪伴，讓我越來越好，感恩一路上有你們，為我的人生增添了一筆豐富的色彩。
非常感謝老師在我們畢業(yè)之前給我們安排了一次系統(tǒng)、全面的畢設(shè)，讓我得到鍛煉，提高了自己的實踐能力。為我以后出去社會工作奠定了初步的基礎(chǔ)，非常感謝老師對這次畢業(yè)設(shè)計的課題進行分析與講解，感謝老師的耐心值，才能讓我順利的完成了這次畢業(yè)設(shè)計。
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