鉸鏈式鉆模板鉆床夾具設計【含CAD圖紙、說明書、工藝工序卡片】

摘 要本文是在變速箱上蓋的圖樣分析后進行變速箱上蓋的機械加工工藝路線的設計，同時按照其中的加工工序的要求設計夾具。變速箱上蓋的主要加工內容是表面和孔。其加工路線長，加工時間多，加工成本高，零件的加工精度要求也高。按照機械加工工藝要求，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?；鶞蔬x擇以底面作為粗基準，以底面與兩個工藝孔作為精基準，確定了其加工的工藝路線和加工中所需要的各種工藝參數。在零件的夾具設計中，主要是根據零件加工工序要求，分析應限的自由度數，進而根據零件的表面特征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應限自由度。確定了定位元件后還需要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結構形式。 關鍵詞:變速箱上蓋；加工工藝；工序；專用夾具AbstractThis article is in the gearbox cover pattern analysis machining process route design gearbox cover, but in accordance with the requirements of the design process in which the processing jig.The main content of the transmission and processing of the surface and cover the hole. Its processing line long processing times and more, high processing costs, machining precision parts is high. In accordance with the requirements of the machining process, follow the principle of surface after the first hole, and hole machining and the plane clearly divided into roughing and finishing stages in order to ensure accuracy. Select to the bottom surface of the base as a crude reference to the bottom surface of the hole as a fine reference both processes, determine the route of its processing technology and the various process parameters required for processing.In fixture design parts, the main part is based on the requirements of the processing step, the analysis should be limited to the number of degrees of freedom, and then depending on the surface characteristics of the part of the positioning element is selected, and then analyze whether the selected positioning element defines should limit freedom. Determine the positioning element after clamping elements also need to choose, it is to determine the final form of the structure of the special fixture.Keywords: transmission cover; processing; step; special fixture目錄摘 要IIAbstractIII第1章 序 言11.1 本課題的研究內容和意義11.2 國內外的發(fā)展概況21.3 本課題應達到的要求3第2章 零件的分析52.1零件的形狀52.2零件的工藝分析5第3章 工藝規(guī)程設計73.1 確定毛坯的制造形式73.2 基面的選擇73.3 制定工藝路線73.3.1 工藝路線方案一83.3.2 工藝路線方案二83.3.3 工藝方案的比較與分析93.4 選擇加工設備和工藝裝備103.4.1 機床選用103.4.2 選擇刀具103.4.3 選擇量具103.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定103.6確定切削用量及基本工時12第4章 鉸鏈式鉆模板鉆床夾具設計254.1概述254.2夾具的組成254.3定位方法及定位元件274.3.1定位的基本原理274.3.2 定位元件274.4對工件的夾緊設計294.5夾具體334.6專用夾具夾緊動力元件選用334.7鉆模板與導引元件的設計334.8夾具體的設計與夾具方案344.8.1夾具體設計344.8.2夾具體設計344.8.3夾緊力分析35結論36致謝37參考文獻38第1章 序 言1.1 本課題的研究內容和意義工裝工藝及夾具畢業(yè)設計是對所學專業(yè)課知識的一次鞏固，是在進行社會實踐之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是理論聯(lián)系實際的訓練。機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設計和使用是促進生產發(fā)展的重要工藝措施之一。機械加工工藝規(guī)程是生產準備工作的主要依據。根據它來組織原材料和毛坯的供應，進行機床調整，專用工藝裝備的設計與制造，編制生產作業(yè)計劃，調配勞動力，以及進行生產成本核算等。機械加工工藝規(guī)程也是組織生產、進行計劃調度的依據。有了它就可以制定生產產品的進度計劃和相應的調度計劃，并能做到各工序科學地銜接，使生產均衡、順利，實現(xiàn)優(yōu)質、高產和低消耗。機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。機械加工工藝過程卡片，是說明零件加工工藝過程的工藝文件。在單件、小批量生產中，以機械加工工藝過程卡片指導生產，過程卡的各個項目編制較為詳細。機械加工工序卡片是為每個工序詳細制定的，用于直接指導工人進行生產，多用于大批量生產的零件和成批生產中的重要零件。在機械行業(yè)中，如何去保證工件的高精度、加工的成本等實質性問題，一直是從事于機械行業(yè)人員研究的問題，其中在設計夾具的時候就要考慮以上問題，高效的夾具是工件高精度的保證，如何讓夾具更高效、更經濟，這是行業(yè)人急需要解決的。隨著社會的發(fā)展，科技的不斷提高，各種高科技技術逐漸滲透到各個行業(yè)，如何利用這些高科技為人類服務，如何充分利用這些高科技在機械行業(yè)中，這還需要機械行業(yè)人員不斷的努力，開拓創(chuàng)新。隨著科學技術的發(fā)展，和社會市場需要，夾具的設計在逐步的超向柔性制造系統(tǒng)方向發(fā)展。迄今為止,夾具仍是機電產品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已高度標準化,用戶只需要按品種、規(guī)格選用采購。而模具和夾具則和產品息息相關,產品一有變化就需重新制作,通常是屬于專用性質的工具,模具已發(fā)展成為獨立的行業(yè);夾具在國內外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小行業(yè)。 組合夾具不僅具有標準化、模塊化、組合化等當代先進設計思想,又符合節(jié)約資源的原則,更適合綠色制造的環(huán)境保護原理。所以是今后夾具技術的一個重要發(fā)展方向單位 。機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱為“輔助工具”。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內。按照機床夾具的應用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調整式夾具等。通過這次畢業(yè)設計，對自己所學的理論知識進行一次綜合運用，也是對四年的學習深度的一個檢驗。在這次設計過程中，充分挖掘自己分析問題，解決問題的潛力。并希望通過畢業(yè)設計能養(yǎng)成一種嚴謹，認真的態(tài)度，為以后參加工作打下一個良好的基礎。1.2 國內外的發(fā)展概況工裝的全稱是工藝裝備，工裝是指加工機床外而需保證零件加工質量的工藝裝備，是制造過程中所用的各種工具的總稱。它是各企業(yè)內除生產設備和工具外的為配合生產設備和人完成工藝制作要求的部分，大多工裝都是針對各自產品特點的。機械加工過程中用來固定和定位要加工的零件或毛坯件的裝置，即工裝的主要作用有：固定，定位，防止變形。夾具屬于工裝，工裝包含夾具，屬于從屬關系。不僅僅是焊裝用，在機加工方面也有用，許多時候，需要裝配幾個部件并保證其定位準確的時候就需要。設計工裝夾具要緊扣產品，因為工裝夾具是專門為某些產品特定的，要保證生產時無干涉現(xiàn)象、定位準確、操作工操作便捷等。簡單的說，就是用于工件裝夾的工具。夾具從產生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。由于現(xiàn)代加工的高速發(fā)展，對傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求，如快速、高效、安全等。要想達到這樣的生產要求，就必須計算加工工序零件在加工過程中由于切削力、重力、慣性力等所產生的切削力及切削力矩，按照夾具設計中所確定的夾緊方式進行夾緊力的計算，為了減小夾具的具體尺寸，就需要增大夾具的定位區(qū)間，增大由夾緊力而產生的摩擦力矩、正壓力及由此而產生的摩擦力，以達到夾具小巧而精用的目的。同時為了減少工人的勞動強度，提高工件裝夾效率，還需要對夾具的夾緊機構的行程進行設計，以期以最短的夾緊行程，達到最佳的夾緊效果。1.3 本課題應達到的要求通過實際調研和采集相應的設計數據、閱讀相關資料相結合，對變速箱上蓋的基本結構及作用有個大致的了解，在此基礎上，經過對金屬切削加工、金屬切削機床、機械設計與理論等相關知識充分掌握后，分析變速箱上蓋的加工工藝，確定變速箱上蓋各加工表面的加工方法，進而形成變速箱上蓋的機械加工工藝路線。并能根據變速箱上蓋的加工工序要求，分析變速箱上蓋的定位方式、金屬切削加工過程中的機床工作臺驅動、工件夾緊等方面的相關數據，結合機械機構設計的相關理論知識，完成工件的有效定位及夾緊，從而使整個變速箱上蓋的加工工藝路線經濟，工件定位方案合理，來達到產品的最優(yōu)化設計。針對實際使用過程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數確定及計算問題，綜合所學的機械理論設計與方法、機械加工工藝文件編制及實施等方面的知識，設計出一套適合于實際的變速箱上蓋加工工藝路線，從而實現(xiàn)適合于現(xiàn)代加工制造業(yè)、夾緊裝置的優(yōu)化設計。為提高鉆床夾具在機床上安裝的穩(wěn)固性，減輕其斷續(xù)切削可能引起的振動，夾具體不僅要有足夠的剛度和強度，其高度和寬度比也應恰當，一般有H/B11.25，以降低夾具重心，使工件加工表面盡量靠近工作臺面。第2章 零件的分析2.1零件的形狀題目給的零件是汽車變速箱蓋零件，主要作用是起連接作用。零件的實際形狀如上圖所示，從零件圖上看，該零件是典型的零件，結構比較簡單。具體尺寸，公差如下圖所示2-1。圖2-1 汽車變速箱蓋零件圖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，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨零件。汽車變速箱蓋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. 車外圓，表面粗糙度值3.2。4. 車內孔及圓弧，及表面粗糙度值3.2。5.兩側面粗糙度值6.3、12.5，面粗糙度值6.3。汽車變速箱蓋共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：(1)底部端面的加工表面： 這一組加工表面包括：端面，內圓，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到精度要求。而鉆工沒有精度要求，因此一道工序就可以達到要求，并不需要擴孔、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；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到精度要求。其中，內圓直接在車床上做鏜工就行了。第3章 工藝規(guī)程設計本汽車變速箱蓋假設年產量為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。依據設計要求Q=100000件/年，n=1件/臺；結合生產實際，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綱領N=2XQn(1+)（1+)=238595件/年3.1 確定毛坯的制造形式零件材料為HT200，鑄件的特點是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點是適應性強，即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件，也適用于不同的金屬，還特別適應制造形狀復雜的鑄件?？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2。年產量已達成批生產水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型鑄造，這從提高生產效率，保證加工精度，減少生產成本上考慮，也是應該的。3.2 基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產效率得以提高。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，使生產無法正常進行。粗基準的選擇，對像汽車變速箱蓋這樣的零件來說，選好粗基準是至關重要的。對本零件來說，如果外圓的端面做基準，則可能造成這一組內外圓的面與零件的外形不對稱，按照有關粗基準的選擇原則(即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面做粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對應位置精度較高的不加工表面做為粗基準) 3。對于精基準而言，主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復。3.3 制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為成批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。3.3.1 工藝路線方案一10鑄造鑄造20時效時效30涂底漆涂底漆40粗銑粗銑底部大端面 50精銑精銑底部大端面60粗銑粗銑頂部凸臺端面 70精銑精銑頂部凸臺端面 80銑削銑削M10螺紋孔端面 90鉆擴鉸鉆擴鉸底部8-12孔100鉆鉆內部3-12孔110鉆擴鉸鉆擴鉸底部19、21、26臺階孔120鉆擴鉸鉆擴鉸前端面10、12臺階孔130鉆孔攻絲鉆頂部凸臺端面M10孔螺紋孔140粗車粗車頂部SR20內部圓弧輪廓及倒角機加工150精車精車頂部SR20內部圓弧輪廓及倒角機加工160去毛刺去毛刺170檢查檢查3.3.2 工藝路線方案二10鑄造鑄造20時效時效30涂底漆涂底漆40粗銑粗銑底部大端面 50精銑精銑底部大端面60粗銑粗銑頂部凸臺端面 70精銑精銑頂部凸臺端面 80銑削銑削M10螺紋孔端面 140粗車粗車頂部SR20內部圓弧輪廓及倒角機加工150精車精車頂部SR20內部圓弧輪廓及倒角機加工90鉆擴鉸鉆擴鉸底部8-12孔100鉆鉆內部3-12孔110鉆擴鉸鉆擴鉸底部19、21、26臺階孔120鉆擴鉸鉆擴鉸前端面10、12臺階孔130鉆孔攻絲鉆頂部凸臺端面M10孔螺紋孔160去毛刺去毛刺170檢查檢查3.3.3 工藝方案的比較與分析上述兩個方案的特點在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便。方案二采用鏜床加工，需要要及時更換刀具，因為有些工序在車床上也可以加工，鏜、鉆孔等等，需要換上相應的刀具。因此綜合工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下：10鑄造鑄造20時效時效30涂底漆涂底漆40粗銑粗銑底部大端面 50精銑精銑底部大端面60粗銑粗銑頂部凸臺端面 70精銑精銑頂部凸臺端面 80銑削銑削M10螺紋孔端面 90鉆擴鉸鉆擴鉸底部8-12孔100鉆鉆內部3-12孔110鉆擴鉸鉆擴鉸底部19、21、26臺階孔120鉆擴鉸鉆擴鉸前端面10、12臺階孔130鉆孔攻絲鉆頂部凸臺端面M10孔螺紋孔140粗車粗車頂部SR20內部圓弧輪廓及倒角機加工150精車精車頂部SR20內部圓弧輪廓及倒角機加工160去毛刺去毛刺170檢查檢查3.4 選擇加工設備和工藝裝備3.4.1 機床選用.工序是粗車、和精車。各工序的工步數不多，成批量生產，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。參考根據機械制造設計工工藝簡明手冊表4.2-7。.工序是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。3.4.2 選擇刀具.在車床上加工的工序,一般選用硬質合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質合金車刀，它的主要應用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產率及經濟性,可選用可轉位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考機械加工工藝手冊（主編 孟少農），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數4。3.4.3 選擇量具本零件屬于成批量生產，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計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 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“汽車變速箱蓋” 零件材料為HT200，查機械加工工藝手冊（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143269，表2.2-23 灰鑄造的物理性能，HT200密度=7.27.3（），計算零件毛坯的重量約為2。表3-1 機械加工車間的生產性質生產類別同類零件的年產量件重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）輕型（零件重100kg）單件生產5以下10以下100以下小批生產510010200100500中批生產1003002005005005000大批生產30010005005000500050000大量生產1000以上5000以上50000以上根據所發(fā)的任務書上的數據，該零件的月工序數不低于3050，毛坯重量21202506.04.0頂、側面底 面鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機械加工余量選擇。根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、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、進給量及切削速度三項。確定方法是先是確定切削深度、進給量，再確定切削速度?，F(xiàn)根據切削用量簡明手冊（第三版，艾興、肖詩綱編，1993年機械工業(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，與機械制造設計工工藝簡明手冊的表區(qū)別6。工序10、20、30：鑄造 時效處理無切削加工，無需計算工序40、50：粗銑、精銑底部大端面機床：銑床X52K刀具：面銑刀(硬質合金材料)，材料：， ，齒數。單邊余量：Z=3mm所以銑削深度：精銑面余量：Z=1.0mm銑削深度：每齒進給量：?。喝°娤魉俣让魁X進給量：取取銑削速度機床主軸轉速： (3-1)按照文獻，取 實際銑削速度： (3-2)進給量： 工作臺每分進給量： ：,取切削工時被切削層：由毛坯可知， 刀具切入： (3-3)刀具切出：取走刀次數為1機動時間： (3-4)機動時間： (3-5)所以該工序總機動時間工序60、70：粗銑、精銑頂部凸臺端面機床：銑床X52K刀具：面銑刀(硬質合金材料)，材料：， ，齒數。單邊余量：Z=3mm所以銑削深度：精銑面余量：Z=1.0mm銑削深度：每齒進給量：?。喝°娤魉俣让魁X進給量：取，取銑削速度機床主軸轉速： (3-6)按照文獻，取 實際銑削速度： (3-7)進給量： 工作臺每分進給量： ：取切削工時被切削層：由毛坯可知， 刀具切入： (3-8)刀具切出：取走刀次數為1機動時間： (3-9)機動時間： (3-10)所以該工序總機動時間工序80：銑削M10.2螺紋孔端面機床：銑床X52K刀具：面銑刀(硬質合金材料)，材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀。單邊余量：Z=3mm所以銑削深度：精銑面余量：Z=1.0mm銑削深度：每齒進給量：?。喝°娤魉俣让魁X進給量：取取銑削速度機床主軸轉速： (3-11)按照，取 實際銑削速度： (3-12)進給量： (3-13)工作臺每分進給量： (3-14)：取切削工時被切削層：由毛坯可知， 刀具切入： (3-15)刀具切出：取走刀次數為1機動時間： (3-16)機動時間： (3-17)所以該工序總機動時間工序90：鉆擴鉸底部8-12孔機床：立式鉆床Z525刀具：根據選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 鉆孔鉆孔時先鉆孔。切削深度：進給量：取。切削速度取。機床主軸轉速：， (3-18)按照文獻，取所以實際切削速度： (3-19)切削工時 被切削層：刀具切入： (3-20)刀具切出： 取走刀次數為1機動時間： (3-21) 鉸孔12刀具：選擇擴孔鉆頭（硬質合金錐柄麻花材料）。片型號：E403切削深度：進給量：取。切削速度：取。機床主軸轉速： (3-22)按照文獻取所以實際切削速度： (3-23)切削工時被切削層：刀具切入有： (3-24)刀具切出： ，取走刀次數為1機動時間： (3-25)工序100：鉆內部3-12孔機床：立式鉆床Z525刀具：根據選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 鉆孔鉆孔時先鉆孔。切削深度：進給量：取。切削速度取。機床主軸轉速：， (3-26)按照文獻，取所以實際切削速度： (3-27)切削工時 被切削層：刀具切入： (3-28)刀具切出： 取走刀次數為1機動時間： (3-29) 鉸孔12刀具：選擇擴孔鉆頭（硬質合金錐柄麻花材料）。片型號：E403切削深度：進給量：取。切削速度：取。機床主軸轉速： (3-30)按照文獻取所以實際切削速度： (3-31)切削工時被切削層：刀具切入有： (3-32)刀具切出： ，取走刀次數為1機動時間： (3-33)工序130 鉆頂部凸臺端面M10孔螺紋孔本工序采用計算法7。表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途標準號類型直徑范圍（mm）用途GB1436-85直柄麻花鉆2.020.0在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔GB1437-85直柄長麻花鉆1.031.5在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔GB1438-85錐柄麻花鉆3.0100.0在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔GB1439-85錐柄長麻花鉆5.050.0在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔選用Z525搖臂鉆床，查機械加工工藝手冊 孟少農 主編，查機表2.4-37鉆頭的磨鈍標準及耐用度可得，耐用度為4500，表10.2-5標準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 標準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ll111.8013.20151101表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數的推存值（根據GB6137-85） （）d (mm)2f8.618.0030118124060表3-8 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及耐用度（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.確定進給量查機械加工工藝手冊 孟少農 主編，第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進給量為f=0.250.65,根據表4.13中可知，進給量取f=0.60。.確定切削速度 查機械加工工藝手冊 孟少農 主編8，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=12，參考機械加工工藝手冊 孟少農 主編9，表10.4-10鉆擴鉸孔條件改變時切削速度修正系數K=1.0，R=0.85。V=12=10.32 （3-34）則= =131 （3-35）查表4.2-12可知， 取 n = 150則實際切削速度 = = =11.8.確定切削時間查機械加工工藝手冊 孟少農 主編，表10.4-43，鉆孔時加工機動時間計算公式：T= （3-36）其中 l= l=5 l=23則： t= =9.13 （3-37）工序110：鉆擴鉸底部19、21、26臺階孔機床：立式鉆床Z525刀具：根據選高速鋼錐柄麻花鉆頭。先鉆孔。切削深度：進給量：取。切削速度取。機床主軸轉速： （3-38）按照文獻，取所以實際切削速度： （3-39）切削工時 被切削層：刀具切入： （3-40）刀具切出： 取走刀次數為1機動時間： （3-41） 擴孔刀具：選擇擴孔鉆頭（硬質合金錐柄麻花材料）。片型號：E403切削深度：進給量：取。切削速度：取。機床主軸轉速： （3-42）按照文獻取所以實際切削速度： （3-43）切削工時被切削層：刀具切入有： （3-44）刀具切出： ，取走刀次數為1機動時間： （3-45）工序140、150：粗車、精車粗車頂部SR20內部圓弧輪廓及倒角已知加工材料灰鑄鐵CA6140普通車床所可轉位車刀(YG6硬質合金材料)。根故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。.確定加工深度一次走刀內完成.確定進給量根據加工手冊可知刀桿尺寸為，進給量=0.51.0按進給量在工藝手冊可知： =0.7CA6140進給力=3530。，=時，進給力：=950。實際進給力為：=950=1111.5 （3-46）所選=可用。.選擇磨鈍標準耐用度根據加工手冊，最大磨損量取為，車刀壽命=。.確定加工速度故：=63 （3-47） =120 （3-48）根據CA6140車床選擇 =125這時實際速度為：= （3-49）.校驗機床功率由加工手冊=，加工速度時，=實際功率為：=1.7=1.2 （3-50）在CA6140上進行，最后用量為：=3.75，=，=，=精車加工所可轉位車刀(YG6硬質合金材料)。選刀桿尺寸=，刀片厚度為。.確定加工深度可在一次走刀內完成.確定進給量根據加工手冊可知刀桿尺寸為， 進給量=0.51.0按CA6140進給量 =0.7CA6140進給機構允許進給力=3530。 =950=1111.5故所選=可用。.選擇刀具磨鈍標準及耐用度根據加工手冊車刀后刀面磨損量，車刀壽命=。.確定加工速度當硬質合金刀度200219鑄件，加工速度=。=63 =120 （3-51）根據CA6140車床=125實際速度為： = （3-52）.校驗機床功率由加工手冊加工速度時， =加工功率修正系數=0.73=0.9，時間功率為：=1.7=1.2 =1.25，=，=，=第4章 鉸鏈式鉆模板鉆床夾具設計4.1概述本夾具使用在搖臂鉆床上，加工汽車變速箱上蓋10mm孔，锪12mm沉孔深2.5mm，鉆M10mm螺紋底孔8.4mm，锪平面保證尺寸32.50.1mm.專用機床夾具是為變速箱上蓋在鉆孔工序上的裝夾而設計和制造的夾具。專用夾具需要對變速箱上蓋定位準確、裝卸迅速。一個優(yōu)良的機床夾具必須滿足下列基本要求：（1）保證工件的加工精度 保證加工精度的關鍵，首先在于正確地選定定位基準、定位方法和定位元件，必要時還需進行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零部件的結構對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。（2）提高生產效率 專用夾具的復雜程度應與生產綱領相適應，應盡量采用各種快速高效的裝夾機構，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產效率。（3）工藝性能好 專用夾具的結構應力求簡單、合理，便于制造、裝配、調整、檢驗、維修等。專用夾具的制造屬于單件生產，當最終精度由調整或修配保證時，夾具上應設置調整和修配結構。（4）使用性能好 專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經濟適用的前提下，應盡可能采用氣動、液壓等機械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動強度。專用夾具還應排屑方便。必要時可設置排屑結構，防止切屑破壞工件的定位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來大量的熱量而引起工藝系統(tǒng)變形。（5）經濟性好 專用夾具應盡可能采用標準元件和標準結構，力求結構簡單、制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設計時應根據生產綱領對夾具方案進行必要的技術經濟分析，以提高夾具在生產中的經濟效益。 4.2夾具的組成夾具的組成：1、定位元件2、夾緊裝置3、對刀、導向元件4、夾具連接元件5、輔助元件及裝置6、夾具體4.3定位方法及定位元件4.3.1定位的基本原理一個自由剛體，在空間直角坐標系中，有6個方向活動的可能性，即沿著三個坐標軸方向移動和繞著三個坐標軸方向轉動。自由剛體在空間的不同位置，就是這6個方向活動的結果。一般把某個方向活動的可能性稱為一個自由度，一個自由剛體在空間共有6個自由度。工件在沒有采取定位的情況下，其位置有6個活動方向。要使工件在某個方向有確定的位置，就必須限制該方向的自由度。可以通過布置支撐點的方式來限制自由度，我們把在工件的適當位置，布置6個支撐點，限制工件的6個自由度，從而確定工件唯一確切位置的規(guī)則，稱為6點定位規(guī)則。4.3.2 定位元件定位元件的確定工件的準確位置的元件，且要經常與定位基準接觸，所以它必須滿足以下幾點要求：1、一定的精度2、良好的耐磨性3、足夠的剛性4、良好的工藝性（2）削邊銷在本次設計中，我在其中采用了一面兩銷的定位方法削邊銷作用：一面兩削定位方式中，“一面”完成軸向方向的定位，限制2個轉動、1個移動（3個自由度）。圓柱銷限制2個移動。削邊銷限制1個轉動。采用削邊銷是為了防止過定位。在“一面兩銷”定位方式中，由于垂直于連心線方向上第二銷直徑沒有減小，故對工件的轉角誤差沒有影響。安裝削邊銷時，削邊方向要垂直于連心線，為了保證削邊銷的強度，通常采用菱形結構。削邊銷的定義：兩孔定位中，為了增加兩孔連心線方向上的間隙，避免過定位，把第二銷碰到工件孔壁的部分削去，這樣就形成了削邊銷，只留下上下一部分圓柱面，也起到減小第二銷直徑的作用。削邊銷通過與變速箱上蓋零件6.7的配合實現(xiàn)了限制轉動。如下圖所示。圖 31（3）輔助支撐在定位設計中，我還加入了輔助支撐。為了使用裝夾變速箱上蓋方便，使夾具中擁有足夠的支撐，更好的限制工件的準確位置。輔助支撐需要足夠的剛性來保持定位時的穩(wěn)定性，能夠幫助工件承受切削力。輔助支撐的選擇。由于毛胚質量不高，而又以粗基準定位。這時若采用固定軸承，由于毛胚尺寸不穩(wěn)定，將引起工件上要加工表面的加工質量發(fā)生較大的變化。影響加工精度。所以選用浮動支承。浮動支撐在工件定位過程中，能自動調整位置的支承稱為自衛(wèi)支承。它是隨工件定位基準面位置的變化而自動與之相適應的。4.4對工件的夾緊設計夾緊的目的是保證變速箱上蓋在夾具中的定位，使變速箱上蓋不致因加工時的切削力，重力，或半生力的作用而產生移動或振動。夾緊裝置設計的優(yōu)劣對于提高夾緊的精度和工作效率，減輕勞動強度都有很大影響。設計夾緊裝置時，應滿足以下主要要求：（1）夾緊裝置在對工件夾緊時，不應當破壞工件的定位，為此，必須正確的選擇夾緊力的方向及作用特點。（2）夾緊力的大小應該可靠，適當，要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超出允許范圍。（3）夾緊裝置結構簡單合理，夾緊動作要迅速，操作方便，省力和安全。1夾緊力方向的確定 （1）夾緊力應朝向主要定位基準面。對工件只施加一個夾緊力或施加幾個方向相同的夾緊力時，夾緊力的方向應盡可能朝向主要定位基準面。 （2）夾緊力應有助于定位，而不應破環(huán)定位，在夾緊力的作用下工件不應該離開支承點。（3）夾緊力盡量與夾緊工件剛度最大的方向一致。（4）夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力相同。當夾緊力方向與工件重力方向和切削力方向都相同時，加工過程所需的夾緊力最小，從而能簡化夾緊裝置的結構便于操作，減小人工勞動強度。2夾緊力作用點的選擇 （1）夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內。 （2）夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位，這樣還可以防止或減少工件的變形對加工精度的影響。 （3）夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。在加工過程中，切削力一般容易引起工件的轉動和振動。作用點靠近被加工表面，始切削力對加工作用點的力變小，以減少工件轉動趨勢或變形。3基本夾緊裝置夾具的各種夾緊機構中，以斜楔、螺旋、偏心、鉸鏈機構以及它們組合而成的夾緊裝置最為普遍。 （1）斜楔夾緊機構 結構特點 a.斜楔的自鎖性。自鎖就是當外加的夾緊作用力一旦消失或撤消后，夾緊機構在純摩擦力的作用下仍能保持處于夾緊狀態(tài)而不松開。 b.斜楔具有改變夾緊作用方向的特點。當外加一個夾緊作用力時，則斜楔產生一個與夾緊力方向垂直的對工件的作用力。 c.斜楔具有增力的作用。 d.斜楔夾緊行程很小。 適用范圍 由于手動的斜楔夾緊機構夾緊工件時既費時又費力，效率極低，實際上很少采用。 （2）螺旋夾緊機構 由螺釘、螺母、墊圈、壓板等原件組成的加緊機構，稱為螺旋夾緊機構。 結構特點 a.螺旋夾緊機構結構簡單，容易制造。 b.螺旋夾緊機構有很大的增力作用，夾緊力與夾緊行程都很大。 c.由于纏繞在螺釘表面的螺旋線很長，升角又小，所以自鎖性能很好。 d.不足之處是夾緊速度慢，工件裝卸費時，增加輔助世間。 適用范圍 螺旋夾緊機構結構簡單,制造方便夾緊行程不受限制且夾緊可靠，所以在手動夾緊裝置中廣泛使用。偏心夾緊機構 ：偏心夾緊機構是指用偏心件直接或間接與其他原件組合來使用的實心夾緊工件的機構。適用范圍：圓偏心輪夾緊后，自鎖性能較差，只適用于切削力負荷較小又無很大振動的場合，又因結構尺寸不能太大，為滿足自鎖條件，夾緊行程受到限制，所以對夾緊面的尺寸公差要求嚴格。 鉸鏈夾緊機構： 鉸鏈夾緊機構是由鉸鏈杠桿組合而成的一種增力結構，其結構簡單，增力倍數大，摩擦損失小，但無自鎖性能。常與動力裝置連用，故在機械化裝置中廣泛應用。 聯(lián)動夾緊機構：利用一個原始作用力實現(xiàn)多件或單件的多點多向同時夾緊的機構稱為聯(lián)動夾緊機構。定心夾緊機構：定心夾緊機構是一種能夠同時實現(xiàn)定位和夾緊的特殊夾緊機構。它的定位原件也是夾緊原件，它將工件定位并夾緊以后，能使其定位面的中心或對稱中心固定在規(guī)定的位置。定心夾緊機構可以分為剛性定心夾緊機構和彈性定心夾緊機構。剛性定心夾緊機構定心精度不高，但夾緊行程大，常用在粗加工，彈性定心夾緊機構定位精度高，但夾緊行程小，常用與精加工。4.5夾具體夾具上的各個元件和裝置通過夾具體連成一個整體，安裝到機床上，通過夾具體它的結構形狀尺寸及大小，與變速箱上蓋零件息息相關，受切削力及重力的影響夾具毛坯的類型有鑄造夾具體、焊接夾具體、鍛造夾具體、裝配夾具體。在本次設計中，通過對各種夾具體的優(yōu)缺點分析，我選用鑄造夾具體。鑄造夾具體的優(yōu)點：工藝性好，可以鑄成許多復雜形體。具有較好的抗壓強度和剛度，以及切削性好。鑄造夾具體：但生產周期長，需要時效處理，以消除內應力。常用材料灰鑄鐵，要求強度高時用鑄鋼，要求重量輕時用鑄鋁。目前鑄造夾具體的應用最廣。夾具體應滿足的要求：（1）應有足夠的強度和剛度。在加工過程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。為保證夾具體不會產生不允許的變形或振動，夾具體應有足夠的驅動和剛度。（2）求結構簡單和裝卸方便。在保證強度和剛度的前提下。盡可能體積小重量輕。（3）構工藝性好，夾具體應便于制造、裝配、檢驗和維修。例如：鑄造夾具體上安裝各種元件的表面應鑄造出35mm凸臺。（4）排除，切屑要方便。（5）具體在機床上安裝穩(wěn)定可靠。（6）適當的精度和尺寸穩(wěn)定性。夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面，夾具體的安裝基面，應有適當的尺寸和形狀精度，它們之間還應有適當的位置精度。 4.6專用夾具夾緊動力元件選用為保證變速箱上蓋的使用要求，需加工變速箱上蓋同軸線的4mm孔、M8mm螺紋底孔6.7mm和锪沉孔8.5mm深2mm，從而設計氣動夾緊裝置，保證工件的加工精度和加工質量。4.7鉆模板與導引元件的設計鉆模板是供安裝鉆套用的。要求具有一定的強度和剛度，以防止由于變形而影響鉆套的位置精度和導向精度。鉆套即導引元件，在鉆模中的作用是保證被加工孔的位置精度，引導刀具防止其在加工過程中發(fā)生偏斜，提高刀具的剛性，防止加工時的振動。根據加工變速箱上蓋同軸線的4mm孔、M8mm螺紋底孔6.7mm和锪沉孔8.5mm深2mm的要求可以先鉆再擴，后用平頭鉆三次加工，也可以用鉆擴復合刀具一次加工獲得。本次設計利用復合刀具一次加工。但綜合考慮采用快換鉆套。鉆模板的設計如下圖：圖 32其中各個元件：1快換鉆套 2鉆模板 3襯套 4圓柱銷 5螺釘 更換鉆套時將鉆套缺口轉至螺釘處，即可取出鉆套。削邊的方向應考慮刀具的旋向，以免鉆套自動脫出。4.8夾具體的設計與夾具方案4.8.1夾具體設計夾具體的材料為HT200，為鑄件，應進行人工時效處理，技術要求和尺寸詳見夾具體零件圖。4.8.2夾具體設計根據變速箱上蓋形狀特點知應選擇軸向方向為夾緊的方向，變速箱上蓋的左端面及底面為被夾緊的兩面。并選擇氣動夾緊機構為夾緊機構。 轉動配氣閥手柄，壓縮空氣進入氣缸，活塞桿推動與活動接頭連接的壓板加緊工件，同時壓板推動柱銷前進，將工件端面牢固的壓在定位元件上。由以上各主要元件的設計，將各部分連成一整體，夠成鉆模板的裝配圖。如下圖所示：圖 334.8.3夾緊力分析夾緊力是滿足定位可靠，夾具可行的因素。夾緊力不能太小，否則加工時產生位移破壞定位，但也不能太大，否則工件易變形。本次加工孔徑較小，所需夾緊力也較小，所設計的夾緊機構能滿足加工要求我們采用氣動夾緊。結論在設計過程中，我們讀到一些技術資料和設計手冊，在機械領域中的一些基本問題的探討。因此，這樣的設計不僅要加強自己的理解和知識，和他們的知識，拓寬。此外，該拉延工藝的設計，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到更多的知識，圖像識別和提高我們的繪圖能力。本課題是汽車變速箱蓋的加工工藝及夾具設計，主要是確定的工藝設計的工藝路線，確定加工和切削參數，基本工時，本設計的零件工藝路線是正確合理的，定位和夾緊的夾緊機構可實現(xiàn)定位和夾緊的目的，可以保證工件的加工精度。在很多問題的設計過程中，假設出現(xiàn)不合理工藝路線，甚無法保證夾具設計的準確性。在夾具設計中，由于定位基準的選擇不合理，出現(xiàn)了定位或不定位零件加工精度無法保證。在夾緊機構由于尺寸的選擇，如不合理，但沒有達到夾緊的目的，也可能是由于位置的夾緊力和工件表面的作用所產生的營業(yè)額不合理。然而，在老師的細心指導的悉心指導下，經過三個月的努力，這些問題都一一解決方案。在這一過程中，加工工藝及夾具設計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，進一步提高技能，為以后從事專業(yè)技術工作。然而，在老師的細心指導的悉心指導下，經過努力，這些問題都一一解決方案。致謝本課題是在XX老師指導下完成，非常感謝XX老師的耐心指導幫助。畢業(yè)設計是大學知識，相關的專業(yè)知識的綜合運用，是知識在實踐中的應用。通過本次畢業(yè)設計，使我的專業(yè)知識得到鞏固和提高在原來的基礎上，就離不開老師和同學的幫助。設計的分析是在老師的指導下完成的，在分析過程中，老師給了我很大的鼓勵，在設計和分析使我覺得更多的設計思路，提高的學習能力，和討論的問題的分析，有一個更清楚的了解，使我受益不淺。說實話，畢業(yè)設計真是有點累了。然而，明確其自身的設計結果，畢業(yè)設計仔細回味的旅程，一個罕見的成功立刻讓我昏昏欲睡。雖然這是我剛學的第一個走，一點在我的生命中的成功，但它讓我覺得更成熟了。通過這次的畢業(yè)設計，我深深地感受到，做任何事都必須有耐心，細心。有時是不小心計算誤差，只能被無情地重做。但一想到老師教得比平時多，病人，認為他們的社會責任感的