機床斜床身平面上M8螺紋孔加工的夾具設(shè)計

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沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文I摘 要畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容是零件圖的工藝分析，包括零件的結(jié)構(gòu)分析，技術(shù)條件分析，材料及切削特性的分析，零件的工藝性分析等；毛坯的設(shè)計，包括毛坯種類的確定，毛坯的工藝要求，毛坯的余量和公差以及毛坯零件圖繪制；工藝規(guī)程設(shè)計，包括定位基準(zhǔn)的選擇、工藝路線的制定，工序尺寸的計算，各加工表面的加工方法及表面質(zhì)量和加工精度的保證方法，熱處理工序和輔助工序的安排，工時計算以及繪制工藝流程圖。夾具為鉆床夾具，鉆床夾具的設(shè)計內(nèi)容是關(guān)于平面上 M8 螺紋孔加工的夾具設(shè)計。包括其設(shè)計方案，總體說明，夾具的構(gòu)造特點及原則；夾具定位、夾緊方案的選擇及設(shè)計，誤差計算，夾緊力計算以及夾具裝配圖和夾具體零件圖的繪制。關(guān)鍵詞： 機械加工；機床床身；加工工藝規(guī)程；夾具設(shè)計；定位誤差 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文IIAbstractThe main content of this graduation shows the process of part drawing, including structure analysis of parts, analysis of technical condition, materials and cutting characteristics, and technological analysis of parts; the design of blank,decision of class blank, technological requirement of blank, the allowance and tolerance of blank, and drawing of parts; the design of process schedule, including the formulation of technological line and process dimension, production method of main surface, the assurance method of surface quality and dimensional accuracy, the arrangement of heat treatment between working procedures and auxiliary process, the calculation of working hours, and the drawing of process flow diagram.The fixture is for drilling jig. The design’s content is about processing the jig with some M8 threaded holes on the parts, including its scheme design, global statement, construction features and the principles of fixture, positioning fixture, the choice and design of clamping, the calculation of error and clamping force, and portraying of fixture assembling and detail drawing.Key words: Mechanical processing；Machine tool body；Processing technology；Design of fixture；Location error沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文III目 錄1 緒論 12 機床床身加工工藝規(guī)程 .22.1 零件圖工藝分析 .22.1.1 零件的作用 .22.1.2 零件的技術(shù)條件分析 .32.1.3 機床斜床身材料及切削加工性 .52.1.4 熱處理檢驗 .52.1.5 零件的工藝性分析 .52.2 毛坯的設(shè)計 .62.2.1 毛坯種類的確定 .62.2.2 毛坯的工藝要求 .62.2.3 毛坯余量和公差 .72.3 工藝規(guī)程的設(shè)定 .82.3.1 工藝路線的制定 82.3.2 工藝路線的分析 132.3.3 工序尺寸的確定 152.3.4 機床、夾具、刀具、量具的選用 .152.3.5 確定切削用量 .162.3.6 時間定額計算 .183 機床夾具設(shè)計 .223.1 夾具的設(shè)計方案 .223.2 夾具總體設(shè)計及說明 .223.3 夾具構(gòu)造特點及原理 .233.3.1 定位裝置設(shè)計 .233.3.2 夾緊裝置設(shè)計 .24沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文IV3.3.3 定位零件的設(shè)計和選擇 .243.4 夾具體外輪廓尺寸的設(shè)計 .253.5 操作說明 .253.6 夾具的定位誤差 .253.6.1 產(chǎn)生定位誤差的原因 .253.6.2 定位誤差的計算 .263.7 工件夾緊力 .263.7.1 鉆削力的計算 .273.7.2 夾緊力的計算 .274 機床床身的經(jīng)濟性分析 .28總結(jié) .29致謝 .30參考文獻 .31附錄 A32附錄 B53沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文０緒論本次畢業(yè)設(shè)計是在學(xué)習(xí)了機械相關(guān)課程之后結(jié)合我們綜合所學(xué)專業(yè)知識，在老師的指導(dǎo)下進行系統(tǒng)、全面的一次綜合性生產(chǎn)實踐的檢驗。設(shè)計說明書概括性的介紹了設(shè)計過程,對設(shè)計中各部分內(nèi)容作了重點的說明、分析、論證和必要的計算、系統(tǒng)性整理、表達了在機械加工工藝設(shè)計過程中涉及到的專業(yè)知識和基本要求，有條理的表達了自己對工藝規(guī)程作用的獨到見解。這次設(shè)計的是機床床身，首先要熟悉零件，了解了該零件的作用。接下來根據(jù)零件的性質(zhì)和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機械加工余量，我們再根據(jù)定位基準(zhǔn)先確定精基準(zhǔn)，后確定粗基準(zhǔn)。然后確定工藝流程，一個較為合理的工藝流程，可以以最少的消耗、最低的成本和最高的生產(chǎn)效率加工工件。最后，設(shè)計某一道工序的工裝夾具。機床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件的加工面與定位面以及加工表面相互之間的位置精度，提高生產(chǎn)率，降低成本。我國斜床身數(shù)控車床從 20 世紀(jì) 70 年代初進入市場，至今通過各大機床廠家的不懈努力，通過采取與國外著名機床廠家的合作、合資、技術(shù)引進、樣機消化吸收等措施，使得我國的機床制造水平有了很大的提高，其產(chǎn)量在金屬切削機床中占有較大的比例。目前，國產(chǎn)數(shù)控車床的品種、規(guī)格較為齊全，質(zhì)量基本穩(wěn)定可靠，已進入實用和全面發(fā)展階段。根據(jù)不同的市場定位和需求，數(shù)控車床可分為經(jīng)濟型數(shù)控車床和全功能型數(shù)控車床。沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文１2 機床床身加工工藝規(guī)程2.1 零件圖工藝分析該畢業(yè)設(shè)計主要設(shè)計的是機床斜床身，其 3 維模型如下：圖 1.1 斜床身 3 維模型圖 2.1 斜床身示 3 維示意圖2.1.1 零件的作用機床設(shè)計的目標(biāo)是滿足加工性能要求，高速數(shù)控機床要實現(xiàn)高速度高精度加工的性能就必須使機床的整機特性滿足其加工的要求。機床的整機特性包括靜動態(tài)特性和熱特性。其中床身由于結(jié)構(gòu)較大并起到支撐其他部件的作用，其結(jié)構(gòu)性能對整機特性影響很大；床身的結(jié)構(gòu)特性好壞關(guān)系到整機的加工精度和零件的加工質(zhì)量，以及整機的運行穩(wěn)定性和工作壽命，必須對其結(jié)構(gòu)性能進行研究。斜床身數(shù)控車床是一種高精度、高效率的自動化機床。配備多工位刀塔或動力刀塔，機床就具有廣泛的加工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋、槽、蝸桿等復(fù)雜工件，具有直線插補、圓弧插補各種補償功能，并在復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮了良好的經(jīng)濟效果。沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文２圖 2.2 斜床身示意圖2.1.2 零件的技術(shù)條件分析由機床斜床身的 3 維模型和 2 維零件圖可知該零件有多個表面及孔需要加工，分析如下：1.零件的表面粗糙度由零件各個試圖可得，該零件所有錐銷孔表面粗糙度要求 Ra=1.6。零件最左側(cè)端面表面粗糙度要求 Ra=6.3，A 表面粗糙度要求 Ra=1.6，F(xiàn) 表面粗糙度 Ra=1.6，B 表面粗糙度為 3.2，C 表面粗糙度為 3.2，D 表面粗糙度為 3.2，E 表面粗糙度為 6.3，G 表面粗糙度為 3.2，H 表面粗糙度為 1.6，K 表面粗糙度為 1.6，L 表面粗糙度為 1.6，M 表面粗糙度為 1.6，N 表面粗糙度為 1.6，V 表面粗糙度為 1.6。圖 2.3 零件部分剖視圖沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文３2.表面間位置精度A 表面與基準(zhǔn) A 的平行度：N 表面直線度和 X 表面與基準(zhǔn) A 的垂直度：V 表面直線度和 Z 表面與 B 基準(zhǔn)的平行度和 Z 表面與 A 基準(zhǔn)的垂直度：F 表面與 A 基準(zhǔn)的平行度：L 表面的直線度：H 表面與 A 基準(zhǔn)的平行度和 H 表面與 B 基準(zhǔn)的垂直度：K 表面與 A 基準(zhǔn)的垂直度和 K 表面與 B 基準(zhǔn)的平行度：// 0.01 A— 0.01⊥ 0.01 A— 0.01⊥ 0.01 A// 0.01 B// 0.01 A— 0.01// 0.01 A⊥ 0.01 B⊥ 0.01 A// 0.01 B沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文４2.1.3 機床斜床身材料及切削加工性機床床身材料選用 HT300標(biāo)準(zhǔn)：GB9439 —88HT300 為珠光體類型的灰鑄鐵。其強度高，耐磨性好，但白口傾向大，鑄造性能差，需進行人工時效處理。用于機械制造中重要鑄件，如床身導(dǎo)軌、車床、沖床及受力較大的床身、主軸箱齒輪等；還可用作高壓油缸、泵體、閥體等以及鐓模、冷沖模和需經(jīng)表面淬火的零件。由于灰口鑄鐵含碳量高，接近于共晶成分，故熔點比較低，流動性良好，收縮率小，因此適宜于鑄造結(jié)構(gòu)復(fù)雜或薄壁鑄件。另外，由于石墨使切削加工時易于形成斷屑，所以灰口鑄鐵的可切削加工性優(yōu)于鋼 [1]。2.1.4 熱處理過程床身類鑄件產(chǎn)品作為一種大型鑄件必須要經(jīng)過熱處理才能提高本身的使用性能，改善鑄鐵鑄件的內(nèi)在質(zhì)量。熱處理的目的：提高工件的機械性能，改善材料的可加工性，消除前一工序的殘余內(nèi)應(yīng)力。該零件采用退火處理來降低鑄件硬度，改善切削加工性，消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向，使其能夠被更便利的加工。2.1.5 零件的工藝分析根據(jù)零件圖分析可知，該床身有多個個面需要加工，還有數(shù)個大小不一的光孔和螺紋孔需要加工?？煞?5 組來加工：第 1 組：加工導(dǎo)軌安裝表面，包括平面、倒角。第 2 組：加工 H 表面，包括平面、螺紋孔、倒角。第 3 組：加工 F，K 表面，包括平面、螺紋孔、錐銷孔、倒角。第 4 組：加工 W 表面，包括平面、螺紋孔、光孔、倒角。第 5 組：加工與 W 表面垂直的左側(cè)端面。為保證加工精度，對所有加工的部位均應(yīng)采用粗、半精、精加工分開的原則。沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文５2.2 毛坯的設(shè)計由于該機床床身零件較大且零件較為復(fù)雜，所以采用鑄件。2.2.1 毛坯種類確定毛坯采用鑄件，鑄件是采用鑄造方法獲得的有一定形狀、組織和性能的金屬件。鑄件有優(yōu)良的機械、物理性能，它可以有各種不同的強度、硬度、韌性配合的綜合性能，還可兼具一種或多種特殊性能，如耐磨、耐高溫和低溫、耐腐蝕等 [4]采用灰鑄鐵作為材料，按照要求選用 HT300。優(yōu)先采用樹脂砂型機器造型鑄造，主要原因是砂型鑄造較之其它鑄造方法成本低、生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)周期短且樹脂砂型剛度好，澆注初期砂型強度高這就有條件利用鑄鐵凝固過程的石墨化膨脹，有效地消除縮孔、縮松缺陷，實現(xiàn)灰鑄鐵件的少冒口、無冒口鑄造。按照 CT8 級的鑄件尺寸公差和機械加工余量為 G 級計算。2.2.2 毛坯的工藝要求1、分模面的確定分模面是指分開模具取出產(chǎn)品和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能一個或兩個以上的分模面，分模面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜。該機床床身采用三箱鑄造，分模面垂直與水平面，由于零件內(nèi)部有空腔，且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，所以零件內(nèi)部使用砂芯，便于清理及降低成本。2、圓角半徑因為零件的毛坯為鑄件，根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄件各表面相交的轉(zhuǎn)角處都應(yīng)做成圓角。鑄造圓角可防止鑄件澆鑄時轉(zhuǎn)角處的落砂現(xiàn)象及避免金屬冷卻時產(chǎn)生縮孔和裂紋。適合的圓角半徑，對鑄件質(zhì)量，鑄件出模，提高鑄模壽命等方面都是有利的。國家對圓角半徑大小有明確規(guī)定（Q/ZB157-73）。圓角分為外圓角和內(nèi)圓角。外圓角的大小與表面最小邊尺寸，外圓角度有關(guān)，通過這兩項，可以根據(jù) Q/ZB157-73 可以查出外圓角大小。本設(shè)計鑄造圓角 R5～R10。沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文６3、鑄造斜度鑄造斜度指的是拔模斜度，在造型時，為方便取模而又不會損害砂型，又保證鑄件尺寸而加的斜度。由于鑄件需要拔模部分尺寸較大，所以斜度應(yīng)小，根據(jù) Q/ZB158-73 可知，一般情況下，斜度為 1： 20，角度為不大于 2°[1]。4、技術(shù)要求及說明據(jù)上述三個條件及零件的要求，安排了毛胚的技術(shù)要求如下：（1）鑄造斜度為不大于 2 度。（2）未注圓角 R5～R10 。（3）鑄件不許有裂紋、氣孔、砂眼、縮松、夾渣等鑄造缺陷，澆口、冒口、結(jié)疤、粘砂應(yīng)清除干凈。（4）鑄件應(yīng)在機械加工前應(yīng)經(jīng)時效處理。2.2.3 毛坯余量和公差1.余量的確定零件的加工表面在設(shè)計鑄件時應(yīng)留有機械加工余量。加工余量根據(jù)鑄件材料，鑄件最大輪廓尺寸來選取。在某些情況下，可以根據(jù)機械加工工藝條件，可以增大或減小標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的加工余量的數(shù)值。由于鑄件的材料為球灰鑄鐵，生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)，工藝方法為砂型。按照GB/T6414-1999 的規(guī)定，查表 1.1 知，金屬型球灰鑄鐵的機械加工余量等級為CT8～CT10，選用 CT8，因此按照 CT8 級的鑄件尺寸公差和機械加工余量為 G 級計算。表 2.1 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級（GB/T 6414-1999）鑄件材料生產(chǎn)類型工藝方法 鑄鋼 灰鑄鐵球墨鑄鐵 可鍛鑄 銅合金 鋅合金輕金屬合金成批和大量生產(chǎn)砂型機器造型 H10-8G?108G?108G97?沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文７根據(jù)上面確定的鑄件尺寸公差和機械加工余量等級，查表 1.2，其相應(yīng)的機械加工余量數(shù)值按表選取。表 2.2 鑄件的機械加工余量（GB/T 6414 1999）（單位：mm ）大于 0 100 160 250 400 630 1000 1600尺寸公差等級CT加工余量等級RMA基本尺寸 至 100 160 250 400 630 1000 1600 2500單側(cè)8 G加工余量數(shù)值 雙側(cè)2.52.03.02.54.03.55.04.55.55.06.56.07.56.58.57.52.公差的確定可知機床床身鑄造需要較高的精度所以選用 8 級公差等級，尺寸公差帶數(shù)值按下表選?。罕?2.3 鑄件尺寸公差數(shù)值（GB/T 6414 1999） （單位：mm ）大于 10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600基本尺寸 至 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500公差等級 CT8 1.1 1.2 1.3 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.6 2.8 3.2 3.83.毛胚尺寸的確定毛胚的尺寸當(dāng)中，非加工面由零件圖決定，加工面則需要在零件的尺寸上再加上鑄造尺寸公差和機械加工余量。2.3 工藝規(guī)程的設(shè)定2.3.1 工藝路線的制定擬訂機械加工工藝路線的主要工作包括選擇定位基準(zhǔn)、確定加工方法、劃分加工階段、決定工序的集中與分散程度、加工順序的安排以及安排熱處理、檢驗及其他輔助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影響加工的質(zhì)量和效率，而且影響工人的勞動強度、設(shè)備投資、車間面積、生產(chǎn)成本等。對多種工藝方案進行比較、優(yōu)化、確定出最優(yōu)的工藝方案 [3]。考慮到零件的不對稱性，不使用車床加工。主要使用銑床、刨床和鉆床機床加工。一般來說，銑削屬于粗加工和半精加工范疇。通常銑削加工的公差等級一般為沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文８IT9～IT8，表面粗糙度 Ra 值為 6.3～1.6。精銑時表面粗糙度 Ra 值可達 3.2～1.6，兩平行平面之間的尺寸精度可達 IT9～IT7 ，直線度可達 0.08mm/m～0.12mm/m。鉆孔的加工精度一般在 IT10 以下，表面粗糙度 Ra 值為 12.5 左右。擴孔的加工尺寸公差一般為 IT10～IT9 ，表面粗糙度 Ra 值為 6.3～3.2。擴孔可以校正孔的軸線偏差，并使其獲得正確的幾何形狀。擴孔的加工余量為 0.5mm～4mm。鉸孔是對經(jīng)過鉆削后的孔經(jīng)行精加工的一種常用方法。鉸削加工余量小，鉸后孔的精度可達 IT6～IT7 ，表面粗糙度 Ra 值可達 1.6～0.4 [2]。在制定工藝路線時，還應(yīng)該考慮以下幾點：1、加工方法的選擇加工方法的選擇原則一般為：（1）根據(jù)表面的尺寸精度和表面粗糙度進行選擇；（2）根據(jù)表面所在零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小選擇；（3）根據(jù)零件熱處理情況選擇；（4）根據(jù)零件材料的性能選擇；（5）根據(jù)零件的批量選擇。選擇合理的加工方法，可以獲得最高的生產(chǎn)率和最好的經(jīng)濟效益。2、階段的劃分工藝規(guī)程編制時，由于零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度高，通常劃分加工階段，劃分加工階段有利于保證零件的加工質(zhì)量,，有利于合理使用設(shè)備，便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，便于熱處理工序的安排，有利于保護加工表面。本課題分為三個加工階段，粗加工階段，半精加工階段、精加工階段。3、各加工階段的加工性質(zhì)和作用（1）粗加工階段：此階段的主要任務(wù)是切除大部分余量以去除毛刺外皮，校正毛坯制造中的誤差，為半精加工作好準(zhǔn)備。同時粗加工切削用量大，切削力，切削熱，加緊力都比較大，雖然精度不高，但可以提高生產(chǎn)率。如：所有的加工表面都先粗加沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文９工一遍。（2）半精加工階段：此階段主要任務(wù)是達到零件大部分的技術(shù)要求，非重要表面的最終加工階段。如：表面 V,N,B,M 都在次完成最終加工。（3）精加工階段：此階段主要任是達到零件的全部技術(shù)要求。主要表面達到最終技術(shù)要求。由于在此階段加工余量小，加工精度高，所以這個階段的主要問題是保證質(zhì)量。如：孔的加工表面。4、基準(zhǔn)的選擇機械零件表面之間的相對位置包括兩方面的要求 一方面是表面間的位置尺寸精度；另一方面是相對位置精度。而表面間的尺寸精度和位置精度要求是離不開參考依據(jù)的基準(zhǔn)。根據(jù)基準(zhǔn)的功用不同，可分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)又可分為定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)、調(diào)刀基準(zhǔn)。在加工中，我們需要考慮定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)是在加工中使工件在夾具上占有正確位置所采用的基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)又可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。選擇合理的定位基準(zhǔn)可以提高加工效率，改善加工質(zhì)量，取得更好的經(jīng)濟效益。在次零件加工過程中首先選擇機床床身底面，作為粗基準(zhǔn)，把其作為重要表面加工其他表面，符合粗基準(zhǔn)選擇原則。其次選擇機床床身側(cè)面作為精基準(zhǔn)來進行鉆孔、銑削、刨削平面符合設(shè)計基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合的原則。5、熱處理工序的安排因為工件材料為灰鑄鐵，HT300，工件為機床床身，是要求綜合機械性能較高的零件。所以采用退火處理。機械加工過程中需要時效、退火處理。6、輔助工序安排輔助工序指不直接加工，也不改變工件的尺寸和性能的工序，它對保證加工質(zhì)量起著相當(dāng)重要的作用，在工藝路線中也占有相當(dāng)?shù)谋壤Ｃ恳坏拦ば蚨紤?yīng)按規(guī)定提出工序圖或技術(shù)要求說明。（1）檢驗工序特種檢驗：用于檢驗工件內(nèi)部質(zhì)量，表面缺陷的無損探傷工序，本工藝規(guī)程即將其安排在精加工之前，如發(fā)現(xiàn)零件損壞即可不用后續(xù)加工，避免造成資源浪費。沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文１０最終檢驗：工件全部完成后，進行的尺寸，位置精度檢驗。檢驗合格后，即可包裝入庫。（2）去毛刺、清洗、涂漆在鑄造之后，清洗黏在工件上的砂土。在不加工表面涂漆，防止生銹、被腐蝕，在工件加工完成后，當(dāng)產(chǎn)品的數(shù)量較大時，工件的毛刺較多時，應(yīng)專門安排去毛刺工序；當(dāng)去毛刺很困難時，也應(yīng)單獨安排去毛刺加工工序。去毛刺是一項必須進行的工作，是否專門列為工序，應(yīng)根據(jù)具體情況，制定工藝路線時應(yīng)予考慮。清洗工序，主要是在檢驗之前應(yīng)給予安排，清洗掉工件表面殘留的金屬削和油漬，避免由于這些導(dǎo)致檢驗不合格，在清洗之前應(yīng)將毛刺去掉。綜合以上的技術(shù)條件，安排工藝線路如下：方案一：表 2.4 工藝路線工序 工序名稱 內(nèi)容說明0 鑄造 砂型鑄造5 清理 清理冒口等10 檢驗 檢驗鑄造缺陷15 熱處理 退火處理20 清潔 噴砂處理（清潔度 Sa2.5 級）25 噴漆 噴防銹底漆30 粗刨底面 粗刨床身 105x1644,200x1644,105x1644 底面35 粗刨平面 刨削 C、D、L 平面40 粗銑平面 粗銑 A、H 平面45 粗銑平面 粗銑 E、G 平面50 粗銑平面 粗銑 F、K 平面55 粗銑平面 粗銑 V、N 平面60 粗銑平面 粗銑 B、M 平面65 退火 消除內(nèi)應(yīng)力70 半精刨底面 半精刨床身 105x1644,200x1644,105x1644 底面75 半精刨平面 刨削 C、D、L 平面80 半精銑平面 半精銑 A、H 平面85 半精銑平面 半精銑 E、G 平面90 半精銑平面 半精銑 F、K 平面95 半精銑平面 半精銑 V、N 平面100 半精銑平面 半精銑 B、M 平面沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文１１105 精刨底面 精刨床身 105x1644,200x1644,105x1644 底面110 精刨底面 刨削 L 平面115 精銑平面 精銑 A、H 平面120 精銑平面 精銑 F、K 平面125 鉆 L 面孔攻螺紋 先鉆直徑 6.8 的孔然后用 M8 絲錐攻螺紋130 鉆 A 面孔攻螺紋 鉆直徑 24.5 的孔然后用直徑 25 的鉸刀鉸孔，鉆直徑 17.5 的孔然后用 M20 絲錐攻螺紋135 鉆 H 面孔攻螺紋 鉆直徑 15.5 的孔然后用直徑 16 的鉸刀鉸孔，鉆直徑 14 的孔然后用M16 絲錐攻螺紋140 鉆 F 面孔攻螺紋 鉆直徑 7.5 的孔然后用直徑 8 的鉸刀鉸孔，鉆直徑 6.8 的孔然后用M8 絲錐攻螺紋，鉆直徑 1.2 的孔然后用 M12 絲錐攻螺紋145 鉆 E 面和 E 傍邊面孔攻螺紋 鉆直徑 9.7 的孔然后用直徑 10 的鉸刀鉸孔，鉆直徑 6.8 的孔然后用M8 絲錐攻螺紋150 檢驗 檢驗主要尺寸和位置方案二：表 2. 5 工藝路線工序 工序名稱 內(nèi)容說明0 鑄造 砂型鑄造5 清理 清理冒口等10 檢驗 檢驗鑄造缺陷15 熱處理 退火處理20 清潔 噴砂處理（清潔度 Sa2.5 級）25 噴漆 噴防銹底漆30 粗刨底面 粗刨床身 105x1644,200x1644,105x1644 底面35 粗刨平面 刨削 C、D、L 平面40 粗銑平面 粗銑 A、H 平面45 粗銑平面 粗銑 E、G 平面50 粗銑平面 粗銑 F、K 平面55 粗銑平面 粗銑 V、N 平面60 粗銑平面 粗銑 B、M 平面65 退火 消除內(nèi)應(yīng)力70 半精刨底面 半精刨床身 105x1644,200x1644,105x1644 底面75 半精刨平面 刨削 C、D、L 平面80 半精銑平面 半精銑 A、H 平面85 半精銑平面 半精銑 E、G 平面90 半精銑平面 半精銑 F、K 平面95 半精銑平面 半精銑 V、N 平面100 半精銑平面 半精銑 B、M 平面沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文１２105 鉆 L 面孔攻螺紋 先鉆直徑 6.8 的孔然后用 M8 絲錐攻螺紋110 鉆 A 面孔攻螺紋 鉆直徑 24.5 的孔然后用直徑 25 的鉸刀鉸孔，鉆直徑 17.5 的孔然后用 M20 絲錐攻螺紋115 鉆 H 面孔攻螺紋 鉆直徑 15.5 的孔然后用直徑 16 的鉸刀鉸孔，鉆直徑 14 的孔然后用M16 絲錐攻螺紋120 鉆 F 面孔攻螺紋 鉆直徑 7.5 的孔然后用直徑 8 的鉸刀鉸孔，鉆直徑 6.8 的孔然后用M8 絲錐攻螺紋，鉆直徑 1.2 的孔然后用 M12 絲錐攻螺紋125 鉆 E 面和 E 傍邊面孔攻螺紋 鉆直徑 9.7 的孔然后用直徑 10 的鉸刀鉸孔，鉆直徑 6.8 的孔然后用M8 絲錐攻螺紋130 精刨底面 精刨床身 105x1644,200x1644,105x1644 底面135 精刨底面 刨削 L 平面140 精銑平面 精銑 A、H 平面145 精銑平面 精銑 F、K 平面150 檢驗 檢驗主要尺寸和位置由于半精加工后，鉆、擴、鉸孔，然后在精加工可能會影響刀具加工表面的精度，所以把孔加工放到了精銑平面之后，即方案一符合要求，選擇方案一。2.3.2 工藝路線的分析毛坯采用砂型鑄件，各工序分析：工序 0：鑄造出毛坯件。工序 5：本工序主要為了清理鑄造的冒口等。工序 10：檢驗鑄造缺陷，避免加工廢品。工序 15：退火處理。消除殘余應(yīng)力。工序 20：本工序為噴砂處理，這樣可以使毛胚的表面清潔。工序 25：在非加工表面涂防銹漆，避免加工過程中非加工表面生銹。工序 30：以非加工表面為基準(zhǔn)，粗刨底面，把機床床身底面加工成為下道工序的基準(zhǔn)。工序 35：以機床床身底面為基準(zhǔn)加工其余表面，達到其尺寸要求。粗刨 C，L 平面，達到其尺寸要求。工序 40：以機床床身底面為基準(zhǔn)加工其余表面，達到其尺寸要求。粗銑 A，H 平面，達到其尺寸要求。工序 45：以機床床身底面為基準(zhǔn)加工其余表面，達到其尺寸要求。粗銑 E，G 平 面，達到其尺寸要求。沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文１３工序 50：以機床床身底面為基準(zhǔn)加工其余表面，達到其尺寸要求。粗銑 F，K 平 面，達到其尺寸要求。工序 55：以機床床身底面為基準(zhǔn)加工其余表面，達到其尺寸要求。粗銑 V，N 平面，達到其尺寸要求。工序 60：以機床床身底面為基準(zhǔn)加工其余表面，達到其尺寸要求。粗銑 B，D,M平面，達到其尺寸要求。工序 65：退火處理，來消除粗加工大切削用量所帶來的內(nèi)應(yīng)力。工序 70：以加工面為基準(zhǔn)，半精刨機床床身底面，達到其尺寸要求。工序 75：以機床床身底面為基準(zhǔn)加工其余表面，達到其尺寸要求。半精刨 C，L 平面，達到其尺寸要求。工序 80：以機床床身底面為基準(zhǔn)加工其余表面，達到其尺寸要求。半精銑 A，H 平面，達到其尺寸要求。工序 85：以機床床身底面為基準(zhǔn)加工其余表面，達到其尺寸要求。半精銑 E，G 平面，達到其尺寸要求。工序 90：以機床床身底面為基準(zhǔn)加工其余表面，達到其尺寸要求。半精銑 F，K 平面，達到其尺寸要求。工序 95：以機床床身底面為基準(zhǔn)加工其余表面，達到其尺寸要求。半精銑 V，N平面，達到其尺寸要求。 工序 100：以機床床身底面為基準(zhǔn)加工其余表面，達到其尺寸要求。半精銑 B，D,M 平面，達到其尺寸要求。工序 105：以加工面為基準(zhǔn)，精刨機床床身底面，達到其尺寸要求。工序 110：以機床床身底面為基準(zhǔn)加工其余表面，達到其尺寸要求。精刨 L 平面，達到其尺寸要求。工序 115：以機床床身底面為基準(zhǔn)加工其余表面，達到其尺寸要求。精銑 F 平面，達到其尺寸要求。工序 120：以機床床身底面為基準(zhǔn)加工其余表面，達到其尺寸要求。精銑 A,H 平面，達到其尺寸要求。工序 125：以機床床身底面為基準(zhǔn)鉆孔，達到其尺寸要求。鉆 L 面直徑 6.8 的孔然后用M8 絲錐攻螺紋。工序 130：以機床床身底面為基準(zhǔn)鉆孔，達到其尺寸要求。鉆 A 面直徑 24.5 的孔然后沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文１４用直徑 25 的鉸刀鉸孔，鉆直徑 17.5 的孔然后用 M20 絲錐攻螺紋。工序 135：以機床床身底面為基準(zhǔn)鉆孔，達到其尺寸要求。鉆 H 面直徑 15.5 的孔然后用直徑 16 的鉸刀鉸孔，鉆直徑 14 的孔然后用 M16 絲錐攻螺紋。工序 140：以機床床身底面為基準(zhǔn)鉆孔，達到其尺寸要求。鉆 F 面直徑 9.7 的孔然后用直徑 10 的鉸刀鉸孔，鉆直徑 6.8 的孔然后用 M8 絲錐攻螺紋，鉆直徑 1.2 的孔然后用 M12 絲錐攻螺紋工序 145：以機床床身底面為基準(zhǔn)鉆孔，達到其尺寸要求。鉆 E 旁邊面直徑 7.5 的孔然后用直徑 8 的鉸刀鉸孔，鉆 E 面和 E 傍邊面直徑 6.8 的孔然后用 M8 絲錐攻螺紋工序 150：檢驗，最后的成品檢驗，主要是對腰座零件的主要表面的尺寸進行檢驗，避免假廢品的出現(xiàn)造成浪費，避免廢品入庫。工序 155：入庫，對合格的零件進行防銹油封處理，最后封裝在用油布包裝的木 箱里并入庫。2.3.3 工序尺寸的確定如加工平面 A，需要粗銑、半精銑、精銑加工，各尺寸如下：表 2. 6 銑平面 A 的工序尺寸工序名稱 工序余量 工序經(jīng)濟加工精度 工序基本尺寸 工序尺寸及偏差+0.022精銑 0.6 IT8 10 100+0.043半精銑 1.4 IT9 10.4 10.40+0.11粗銑 7 IT11 11.5 11.50毛坯 3.8 CT8 18.5 18.5±1.92.3.4 機床、夾具、刀具、量具的選用1、機床的選擇合理的選擇機床設(shè)備是一件很重要的工作，他不但直接影響工件的加工質(zhì)量，而且還影響工件的加工效率和制造成本。選擇機床應(yīng)考慮以下因素 [3-4]：（1）機床切削工作精度與工序精度相適應(yīng)。沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文１５（2）機床工作區(qū)的尺寸應(yīng)與工作的輪廓尺寸相適應(yīng)。（3）機床功率與剛度應(yīng)與工作性質(zhì)和合理的切削用量相適應(yīng)。（4）機床的生產(chǎn)效率應(yīng)與工作的生產(chǎn)計劃相適應(yīng) 龍門刨床 B2020A：最大刨削寬度×長度=2000×6000。龍門銑床 XQ2010：主軸轉(zhuǎn)速范圍 75-480r/min,主電機功率 7.5kw。搖臂鉆床 Z3040：最大鉆孔直徑 40mm，主軸行程 315mm，主軸轉(zhuǎn)速范圍 50-2500r/min，主電機功率 3kw。2、夾具選擇銑削平面專用夾具，刨削平面專用夾具，鉆削平面專用夾具。3、刀具選擇刨刀—硬質(zhì)合金寬刃刨刀。銑刀—d=100 圓柱銑刀，d=2 、18、25 直柄立銑刀。鉆頭—Φ5.5、 Φ7.5、Φ9、Φ9.7、Φ13、Φ15.5 、Φ16、Φ24.5 麻花鉆,Φ6、Φ11.75、Φ13.75、Φ16.75 擴孔鉆。鉸刀—Φ6.6、 Φ8、Φ10、Φ14、Φ16、Φ17.4 、Φ25 鉸刀。絲錐—M8、M12、M16 、 M20。4、量具選擇游標(biāo)卡尺，塞規(guī)。2.3.5 確定切削用量1、工序 30 粗刨平面1）切削深度 ： =7mmpa2) 進給量 f：f=2.5mm3) 切削速度 v： v=34m/min每分鐘雙行程次數(shù)：n= （2.1）)1(0KL?式中：K=0.4—0.5 取 0.5L=l+l4+l5=1844沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文１６帶入公式（2.1）得n= = =12.3)1(v0KL?）（ 5.01843?2、工序 60 粗銑平面 B、M1）切削深度 ： =7mmpa2) 進給量 f： =0.2,f=Z =10×0.2=2mmzz3) 切削速度 v：v =129m/min機床主軸轉(zhuǎn)速 n= =410.8r/min （2.2）d10π查參考文獻[3] ，取實際轉(zhuǎn)速為 480r/min則實際切削速度為：v =150.7m/min3、工序 120 鉆 E,L 面孔，攻螺紋機床：搖臂鉆床 Z3040刀具：高速鋼麻花鉆，d=5.5mm、擴孔鉆 d=6mm，鉸刀 d=6.6mm(1) 鉆孔1) 進給量 f：f=0.20mm2) 切削速度 v：v =15m/min機床主軸轉(zhuǎn)速 n= =868.6r/mindπ10查參考文獻[6] ，取實際轉(zhuǎn)速為 800r/min則實際切削速度為：v =13.8m/min(2) 擴孔1) 進給量 f：f=0.20mm2) 切削速度 v：v =20m/min機床主軸轉(zhuǎn)速 n= =1061.6r/mindπ10查參考文獻[6] ，取實際轉(zhuǎn)速為 1250r/min則實際切削速度為：v =23.6m/min沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文１７(3) 鉸孔1) 進給量 f：f=0.6mm2) 切削速度 v：v =25m/min機床主軸轉(zhuǎn)速 n= =1206.3r/mindπ10查參考文獻[6] ，取實際轉(zhuǎn)速為 1250r/min則實際切削速度為：v =25.9m/min（4）攻螺紋根據(jù)公式：v = （2.3）y0PtdCmxv式中 =6.2，x =1.2，y =0.9，m=0.6，t=30。v計算得 v=9.77m/min機床主軸轉(zhuǎn)速 n= =471.4r/mindvπ10查參考文獻[6] ，取實際轉(zhuǎn)速為 500r/min則實際切削速度為：v =10.4m/min2.3.6 時間定額計算1、工序 30 粗刨平面（1）基本時間 jt由式子： = （2.4）jtifnllB321?式中 B=410mm21?l03l求的 =42minjt（2）輔助時間 f沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文１８=0.15 =0.15×42=6.3minftjt（3）其他時間 Xb?=6%( + )=2.9minXbtjtf（4)單件時間 dj= + + =42+5.3+2.9=51.2mindjtftXbt?2、工序 60 粗銑平面 B、M（1）基本時間 jt由式子： = （2.5）jtiflMZ21?式中 =z n=960mm/minm)3~(a(1??edl 5~2?lMZfz= ×4=6minjBt96024?= ×4=6.9minjM1= + =6+6.9=12.9minjtBjt（2）輔助時間 ft=0.15 =0.15×12.9=1.94minftj（3）其他時間 Xbt?=6%( + )=0.89minXbtjf（5)單件時間 dj= + + =12.9+0.89+1.94=15.73mindjtftXbt?3、工序 120 鉆 E,L 面孔，攻螺紋沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文１９(1)單孔基本時間 jt1）鉆 Φ5.5mm 孔=2.75mm,鉆盲孔時 =0， =16mm,則m)2~1(cot2??rkDl 2ll= min=0.11min （2.6）fnljt 80.756?51 =51×0.11=5.61min鉆jt2)鉆擴 Φ6mm 孔=（ ）mm=2.25m)2~1(cot2d-11??rkDl 245cot.-6?。=2mm， =16mm,則l= =0.08minfnj21t?150.26?51 =51×0.08=4.08min擴jt3)鉸 Φ6.6mm 孔= =2.6mm1l245cot6-.?。= =0.03minfnljt?10.6?51 =51×0.03=1.53min鉸jt4）攻 M8 螺紋= =0.33minfnlj1t??50.6?51 =51×0.33=16.83min攻jt(2)輔助時間 f1)鉆 Φ5.5mm 孔沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文２０=0.15 =0.15×5.61=0.84min鉆ft鉆jt2)擴 Φ6mm 孔=0.15 =0.15×4.08=0.62min擴ft擴jt3)鉸 Φ6.6mm 孔=0.15 =0.15×1.53=0.23min鉸ft鉸jt4)攻 M8 螺紋孔=0.15 =2.52min攻ft攻jt(3)其他時間=6%（ ）=0.06×（5.61+4.08+1.53+0.84+0.62+0.23+2.52+16.83 ）xbt?fjt=1.94min(4)單件時間 djt= + + + + + + + + =34.2mindjt鉆 擴j鉸j鉆ft擴f鉸ft攻j攻ftxbt?沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文２１3 機床夾具設(shè)計夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段 [6]。3.1 夾具的設(shè)計方案該夾具設(shè)計為鉆床夾具，該鉆床夾具主要針對工藝路線中，工序 120 的鉆孔設(shè)計專用夾具。夾具使用支撐板，支撐釘作為定位元件。采用螺旋壓板機構(gòu)作為的夾緊裝置。3.2 夾具總體設(shè)計說明由于被加工零件表面是斜床身表面，是與底面夾角為 45°。為了是零件被加工表面垂直與立式機床主軸，所以采用 V 型塊加支撐釘定位，為了減少 V 型塊磨損在內(nèi)表面加兩塊支撐板。示意圖如下：圖 3.1 夾具裝配 3 維示意圖沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文２２3.3 夾具構(gòu)造特點及原理夾具是由不同的元件構(gòu)成的，根據(jù)元件的作用，可以分為：定位元件：用來確定工件在夾具中的位置。夾緊元件：用來夾緊元件，使定位好的元件在加工過程中不致松動。對刀元件：用來調(diào)整銑刀相對夾具的位置。引導(dǎo)元件：引導(dǎo)鉆頭加工，用來確定刀具相對夾具的位置。夾具體：用來連接夾具上的各個零件使之成為一個整體。其他元件：如連接元件，分度機構(gòu)，傳動裝置等等。該夾具為鉆孔專用夾具，需要支撐板，支撐釘定位，螺旋壓板機構(gòu)夾緊，鉆模板，鉆模 [6]。3.3.1 定位裝置設(shè)計該夾具為鉆孔專用夾具，為保證鉆孔的位置精度，需要限制 x、y 、z 方向的移動自由度，x、z 方向的轉(zhuǎn)動自由度即可。選用支撐板和支撐釘為定位元件，如圖所示：圖 3.2 零件定位夾緊示意圖底部兩側(cè)各采用支撐板定位，共同限制了 x，z 方向移動自由度和 y，z 方向轉(zhuǎn)動自由度。沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文２３側(cè)面采用支撐釘限制了工件 y 方向移動自由度。3.3.2 夾緊裝置設(shè)計該夾具采用螺旋壓板機構(gòu)夾緊，該夾緊結(jié)構(gòu)簡單，夾緊可靠。需要螺母，轉(zhuǎn)動螺桿，壓塊。圖 3.3 夾緊機構(gòu)示意圖3.3.3 定位零件的設(shè)計和選擇1 固定支承板 A200×220（JB/T 8029.1-1999）JB/T 8029.1-1999材料：T8。熱處理：HRC55-60。其他技術(shù)條件按 JB/T 8044-1999 的規(guī)定。2 支撐釘 A100×75 （JB/T 8029.2-1999）材料：T8。熱處理：HRC55-60。其他技術(shù)條件按 JB/T 8044-1999 的規(guī)定。3.4 夾具體外輪廓尺寸的設(shè)計將各個部件裝配起來，結(jié)構(gòu)如下圖：沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文２４圖 3.4 夾具體零件示意圖3.5 操作說明本加工工序?qū)儆阢@孔攻螺紋。加工時，操作過程如下：1.用吊車把零件吊起，然后讓其里面一側(cè)貼到 V 型塊支撐板上，讓其滑到底端。2.夾緊工件3.用吊車將鉆模板放到夾具體上按上訴操作夾緊定位后就開始鉆孔、擴孔、攻絲等操作。3.6 夾具的定位誤差3.6.1 產(chǎn)生誤差原因1）該夾具設(shè)計為鉆孔專用夾具，設(shè)計時該夾具的定位基準(zhǔn)與工件的設(shè)計基準(zhǔn)不重合所產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差。2）由于工件以平面定位即夾具的調(diào)刀基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，所以該誤差不存在。3.6.2 定位誤差計算由公式已知： =dw△ jwjb△△ ?式中： —定位誤差；△—基準(zhǔn)不重合誤差；jb△—基準(zhǔn)位移誤差；jw△沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文２５由于工件都是靠平面定位所以基準(zhǔn)位移誤差不存在 =0，所以 = 。jw△ dw△ jb△如果將定位基準(zhǔn)到設(shè)計基準(zhǔn)間的尺寸稱為聯(lián)系尺寸，則基準(zhǔn)不重合誤差就等于聯(lián)系尺寸的公差。因為絲杠中心為此工序的設(shè)計基準(zhǔn)，所以首先求出絲杠中心到底面和側(cè)面的尺寸e,b。a=257 ，c=21 ±0.04。22有：b=257 -21 ±0.04=236 ±0.04。2同理求出絲杠中心到底面的距離 e=914.6±0.04。= =0.04cos45°+0.04sin45°=0.057dw△ aTbsincoe?有 0.057＜ ×0.2，滿足要求，所以合格。313.7 工件夾緊力由于在該工序加工過程中，鉆削時切削用量最大，所以工件夾緊力大于鉆孔時的鉆削力即可。3.7.1 鉆削力的計算高速鋼鉆頭鉆削不同材料的切削用量，知材料為灰鑄鐵，鉆頭直徑為 Φ5.5 的切削速度為 v=15m/min，進給量 f=0.2mm/r。已知計算公式軸向力 F，轉(zhuǎn)矩 M，功率 P。， ， （3.1）yzkfdC0?軸 MyZkfdC0?03dvm?N （3.2）FyzFf0軸 64512.5481?=1.72N/m （3.3）MZkd?06?=0.16kw03dPvm5.7?根據(jù)力矩平衡條件 , ,由已知條件分析得 ， 。帶??F??0zMzF