矩形齒花鍵套機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書、工藝工序卡片】

武夷學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告學(xué) 院 屆 專 業(yè)學(xué)生姓名 學(xué) 號課題名稱 矩形齒花鍵套機(jī)械加工工藝及花鍵拉刀設(shè)計(jì)一、本課題的研究背景、意義，在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，尚待研究的問題本課題的研究背景、意義:通過進(jìn)行本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，全面系統(tǒng)地對學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)方法和研究方法的基本訓(xùn)練。要求學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的研究。學(xué)生能獨(dú)立進(jìn)行資料的收集、加工與整理，能綜合運(yùn)用科學(xué)的理論、知識和技能，鍛煉獨(dú)立解決設(shè)計(jì)問題的能力，圖紙繪制規(guī)范，符合國家標(biāo)準(zhǔn)，編寫符合要求的設(shè)計(jì)說明書并答辯，從而使學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，并掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法。 近年來中國制造業(yè)快速發(fā)展，中國機(jī)械行業(yè)發(fā)展得也非常好，急切需要工藝裝備方面的人才。根據(jù)工廠實(shí)際情況，要求工藝技術(shù)人員能制定合理的工藝規(guī)程，并設(shè)計(jì)出符合產(chǎn)品技術(shù)要求的花鍵拉刀。工藝規(guī)程的制定與花鍵拉刀設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生得到機(jī)械專業(yè)知識的系統(tǒng)鍛煉。首先，看懂加工零件的零件圖需要機(jī)械制圖和互換性與測量技術(shù)兩門課的知識；其次制定工藝規(guī)程需要機(jī)械制造工藝學(xué)的知識；花鍵拉刀設(shè)計(jì)需要機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的知識；最后還要畫出花鍵拉刀圖總裝圖和重要零件的零件圖。國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢:1.國外研究現(xiàn)狀目前,單件、小批量生產(chǎn)正逐漸成為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)新的生產(chǎn)模式。在這種模式中, 要求加工機(jī)床和花鍵拉刀裝備具有更好的柔性 ,以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間、降低生產(chǎn)成本,所以,按單一品種設(shè)計(jì)專用花鍵拉刀的方法已不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求,而組合花鍵拉刀正是適應(yīng)這一生產(chǎn)模式的柔性工裝設(shè)備。它對縮短工藝裝備的設(shè)計(jì)、制造周期,以及產(chǎn)品換型后對原有工裝花鍵拉刀延續(xù)使用起到至關(guān)重要的作用。國外為了適應(yīng)這種生產(chǎn)模式,也把柔性制造系統(tǒng)作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段 ,并將其作為機(jī)械制造業(yè)的主要發(fā)展。花鍵拉刀的設(shè)計(jì)包括三個步驟:設(shè)備規(guī)劃、花鍵拉刀規(guī)劃和花鍵拉刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。目前,Joneja 以及 Ferreira 等人在進(jìn)行 CAPP 方面的研究中對設(shè)備規(guī)劃有詳細(xì)論述。計(jì)算機(jī)輔助花鍵拉刀設(shè)計(jì)(CAFD) 就花鍵拉刀方面也作了一些工作:Chou YC ,Chandru V9 等人提出的自動花鍵拉刀定位和夾緊的一種方法;De Meter EC 提出的利用機(jī)械杠桿原理進(jìn)行定位和夾緊位置選擇的一種算法;Markus A11 等人提出的針對棱柱形工件進(jìn)行組合花鍵拉刀設(shè)計(jì)的基于規(guī)則的系統(tǒng)。目前,關(guān)于工件花鍵拉刀的自動化配置方面的工作,自動花鍵拉刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ( AFCD) 中很少提及。TrappeyAJC 等人提出了一個二維組合花鍵拉刀元件的配置算法。幾乎所有的AFCD 研究者都承認(rèn),在一個成功的 AFCD 系統(tǒng)中, 工件的幾何形狀是一個關(guān)鍵因素。Nnaji B ,Alladin S13 等人也對具有復(fù)雜幾何形狀的工件進(jìn)行嘗試研究然而其結(jié)果也僅僅適用于特定的幾何體,比如多邊形棱柱。Brost 和 Goldberg 提出了一個“完整”的算法用來分析多邊形工件的組合花鍵拉刀設(shè)計(jì)。并開發(fā)出一個組合花鍵拉刀設(shè)計(jì)系統(tǒng),針對一個任意存在的工件,能自動產(chǎn)生所有可行的花鍵拉刀設(shè)計(jì)。并且采用力球分析的方法對產(chǎn)生的方案進(jìn)行優(yōu)化。以后的許多研究者大多借鑒了 Brost 和Goldberg 的算法。組合花鍵拉刀在動力學(xué)方面的研究也取得了一定的進(jìn)步,Yu and Goldberg 的花鍵拉刀加載規(guī)劃方案是把花鍵拉刀的加載問題看作基于傳感器的集成問題并給了一個規(guī)劃算法。Cai 等提出了一種指導(dǎo)花鍵拉刀設(shè)計(jì)的方法 ,此方法是縮小由于工件表面與花鍵拉刀安裝誤差所帶來的定位誤差。Hockenberger 與DeMter 提出的模式是在工件加工期間工件的靜態(tài)分析, 這種方法是一種定性分析并且是在抓緊或夾緊物體的最壞的情況下的偏差,這種情況是由于在單位扭球的干涉扭矩。2.國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國于 80 年代末開始對組合花鍵拉刀元件的設(shè)計(jì)與管理進(jìn)行了研究和開發(fā), 在總結(jié)和吸取我國應(yīng)用和發(fā)展槽系花鍵拉刀經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械加工特征及花鍵拉刀的發(fā)展趨勢,研制了新一代孔系組合花鍵拉刀系統(tǒng)。此系統(tǒng)發(fā)揮了槽系平移可調(diào)性和孔的旋轉(zhuǎn)可調(diào)性的優(yōu)勢,可直接組裝獲得任何直線尺寸和角度尺寸。此系統(tǒng)把大中小三個系列的元件有機(jī)融為一體,可在一塊多花鍵拉刀基礎(chǔ)板上 ,既能組裝單個大工件花鍵拉刀,又能組裝多個中小零件花鍵拉刀 ,有利于裝花鍵拉刀基礎(chǔ)板長期固定在機(jī)床工作臺上,此系統(tǒng)還設(shè)有孔系和槽系過渡元件 ,便于實(shí)現(xiàn)孔、槽系花鍵拉刀元件混合使用。北京工商大學(xué)麻建東和劉璇開發(fā)的組合花鍵拉刀元件庫,元件庫模塊的核心程序用 ObjectARX SDK2. 02 工具包開發(fā) ,界面程序用 AU TOCAD 提供的對話框控制語言 DCL (Dialog Cont rol Language) 語言開發(fā),在 VC + + 6. 0 下編譯和聯(lián)接,生成的 ARX 可執(zhí)行程序在 AU TOCADR14 下直接加載運(yùn)行。元件庫可為使用者提供 7 類組合花鍵拉刀元件三維圖形的瀏覽以及交互設(shè)計(jì)功能, 并生成三維組合花鍵拉刀構(gòu)形圖,在 CAD 環(huán)境中可進(jìn)行修改或刪除山東工業(yè)大學(xué)的徐志剛在 “廣義映射原理”的指導(dǎo)下 ,開發(fā)了支持“top - down”風(fēng)范的花鍵拉刀設(shè)計(jì)軟件自動化系統(tǒng)。吳玉光博士在這個領(lǐng)域取得了較大的突破。提出孔系基礎(chǔ)板組合花鍵拉刀設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方法。該方法利用連桿機(jī)構(gòu)原理自動確定由直線和圓弧組成定位邊界的零件的全部候選定位方案。并提出定位銷可見概念和定位銷轉(zhuǎn)動支點(diǎn)的概念,進(jìn)行定位方案的裝卸方便性分析。進(jìn)一步提出瞬心三角形和同向邊的概念,對工件進(jìn)行可夾緊性分析, 確定工件邊界的可夾緊范圍。其理論水平在國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)開拓了新的局面。尚待研究的問題:矩形花鍵套工藝分析矩形花鍵套花鍵拉刀草圖的確定花鍵拉刀方案的方案論證主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算繪制裝配圖的基本規(guī)范繪制零件圖的基本規(guī)范設(shè)計(jì)計(jì)算的說明書的編寫二、完成任務(wù)的研究思路和方案研究思路:確定加工順序和工序內(nèi)容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段，這項(xiàng)工作與生產(chǎn)綱領(lǐng)有密切關(guān)系，具體可以根據(jù)生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等。生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序次數(shù)；如批量小時可采用在通用機(jī)床上工序集中原則，批量大時即可按工序分散原則，組織流水線生產(chǎn)，也可利用高生產(chǎn)率的通用設(shè)備，按工序集中原則組織生產(chǎn)。課題研究的主要方案：(1)搜集資料，了解并掌握矩形齒花鍵套主要零件加工工藝結(jié)構(gòu)和工作原理。(2)確定設(shè)計(jì)大體思路，撰寫開題報(bào)告，要求完成具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容及計(jì)算。(3)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，熟悉相關(guān)軟件 AutoCAD，確定設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。按要求完成完整的設(shè)計(jì)計(jì)劃及預(yù)期達(dá)到的結(jié)果，進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)及計(jì)算。(4)對所設(shè)計(jì)花鍵拉刀設(shè)計(jì)相關(guān)校核，準(zhǔn)備相關(guān)資料。(5)對設(shè)計(jì)說明書初稿進(jìn)行相關(guān)格式修改，對設(shè)計(jì)圖紙并進(jìn)行修改。3、其它需要的條件需要準(zhǔn)備一臺電腦，繪圖軟件 CAD 還有 WORD 等辦公軟件。借閱機(jī)械制圖 、 金屬工藝學(xué) 、 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) 、 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì) 、 機(jī)械工程材料應(yīng)用基礎(chǔ) 、 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 、 機(jī)械制造裝備技術(shù) 、 數(shù)控技術(shù)以及 CAD、pro-E、UG 等軟件的一些基本操作，能獨(dú)立完成一些專業(yè)基礎(chǔ)課的課程設(shè)計(jì)，并能進(jìn)行一些具有實(shí)踐性的分析。四、課題工作的總體安排及進(jìn)度 第一周到第四周 收集資料，閱讀文獻(xiàn)；第五周 編制開題報(bào)告；第六周 外文翻譯；第七周 總體方案設(shè)計(jì)；第八周 進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的計(jì)算；第九周 進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的計(jì)算；第十周 進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的計(jì)算；第十一周 進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的計(jì)算；第十二周 根據(jù)計(jì)算結(jié)果畫出要求的圖紙草圖；第十三周 根據(jù)計(jì)算結(jié)果畫出要求的圖紙草圖；第十四周 根據(jù)計(jì)算結(jié)果畫出要求的圖紙草圖；第十五周 整理說明書；第十六周 整理說明書；第十七周 編寫計(jì)算說明書，形成畢業(yè)設(shè)計(jì)全部文件，準(zhǔn)備答辯； 第十八周 畢業(yè)答辯；五、指導(dǎo)教師評語注：建議填寫內(nèi)容：對學(xué)生提出的方案給出評語，明確是否同意開題，提出學(xué)生完成上述任務(wù)的建議、注意事項(xiàng)等?？勺孕屑禹撝笇?dǎo)教師簽名： 年 月 日六、院系意見：院系（蓋章） 年 月 日產(chǎn)品型號 矩形花鍵套 零件圖號學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱 矩形花鍵套 零件名稱 矩形花鍵套 共 5 頁 第 1 頁車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號機(jī)加工 30 車 45毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù)鍛造 1 1設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù)CA6140 臥式車床 1 1夾具編號 夾具名稱 切削液1 專用夾具 普通乳化液工序工時 (分)工位器具編號 工位器具名稱準(zhǔn)終 單件2 2主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時/s工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r/min m/s mm/r mm 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動 輔助1 粗車、半精車外圓 120mm、外圓 70mm 及端面 專用夾具，高速鋼刀具，游標(biāo)卡尺 500 1.27 0.8 3 1 15 10設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期產(chǎn)品型號 矩形花鍵套 零件圖號學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱 矩形花鍵套 零件名稱 矩形花鍵套 共 5 頁 第 頁車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號機(jī)加工 40 車 45毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù)鍛造 1 1設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù)CA6140 臥式車床 1 1夾具編號 夾具名稱 切削液1 專用夾具 普通乳化液工序工時 (分)工位器具編號 工位器具名稱準(zhǔn)終 單件2 2主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時/s工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r/min m/s mm/r mm 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動 輔助1 粗車另一端面，粗車、半精車外圓 45mm 專用夾具，高速鋼刀具，游標(biāo)卡尺 500 1.27 0.8 3 1 15 10設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期產(chǎn)品型號 矩形花鍵套 零件圖號學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱 矩形花鍵套 零件名稱 矩形花鍵套 共 9 頁 第 3 頁車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號機(jī)加工 50 鉆 45毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù)鍛造 1 1設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù)鉆床 Z525 1 1夾具編號 夾具名稱 切削液1 專用夾具 普通乳化液工序工時 (分)工位器具編號 工位器具名稱準(zhǔn)終 單件2 2主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時/s工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r/min m/s mm/r mm 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動 輔助1 鉆擴(kuò)鉸 19mm 孔 專用夾具，鉆頭，鉸刀，游標(biāo)卡尺 500 1.27 0.8 3 1 15 10設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期產(chǎn)品型號 矩形花鍵套 零件圖號學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱 矩形花鍵套 零件名稱 矩形花鍵套 共 5 頁 第 4 頁車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號機(jī)加工 60 拉 45毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù)鍛造 1 1設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù)臥式拉床 L6120 1 1夾具編號 夾具名稱 切削液1 專用夾具 普通乳化液工序工時 (分)工位器具編號 工位器具名稱準(zhǔn)終 單件2 2主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時/s工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r/min m/s mm/r mm 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動 輔助1 拉花鍵孔 專用夾具，拉刀，游標(biāo)卡尺 500 1.27 0.8 3 1 15 10設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期產(chǎn)品型號 矩形花鍵套 零件圖號學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱 矩形花鍵套 零件名稱 矩形花鍵套 共 5 頁 第 5 頁車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號機(jī)加工 70 鉆 45毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù)鍛造 1 1設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù)鉆床 Z525 1 1夾具編號 夾具名稱 切削液1 專用夾具 普通乳化液工序工時 (分)工位器具編號 工位器具名稱準(zhǔn)終 單件2 2主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時/s工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r/min m/s mm/r mm 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動 輔助1 鉆加工 8-13mm 孔 專用夾具，鉆頭，游標(biāo)卡尺 800 12.7 0.5 2 1 15 10設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期表二 機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號 零件圖號機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片產(chǎn)品名稱 矩形花鍵套 零件名稱 矩形花鍵套 共 1 頁 第 1 頁材 料 牌 號 45 毛 坯 種 類 鍛造 毛坯外形尺寸每毛坯件數(shù)1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注工 時 工序號工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車 間工 段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 準(zhǔn)終 單件10 鍛造 鍛造出毛坯20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理30 車 粗車、半精車外圓 120mm、外圓 70mm 及端面 機(jī) 二 臥式車床 CA6140 專用夾具，高速鋼刀具，游標(biāo)卡 尺40 車 粗車另一端面，粗車、半精車外圓 45mm 機(jī) 二 臥式車床 CA6140 專用夾具，高速鋼刀具，游標(biāo)卡 尺50 鉆 鉆擴(kuò)鉸 19mm 孔 機(jī) 二 鉆床 Z525 專用夾具，鉆頭，鉸刀，游標(biāo)卡 尺60 拉 拉花鍵孔 機(jī) 二 臥式拉床L6120 專用夾具，拉刀，游標(biāo)卡尺70 鉆 鉆加工 8-13mm 孔 機(jī) 二 鉆床 Z525 專用夾具，鉆頭，游標(biāo)卡尺80 去毛刺 去毛刺90 終檢 終檢入庫設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）標(biāo)記 處數(shù)更改文件號簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ）矩形齒花鍵套機(jī)械加工工藝及花鍵拉刀設(shè)計(jì)院 系 ：專 業(yè) ：年 級 （ 班 級 ） ：姓 名 ：學(xué) 號 :指 導(dǎo) 教 師 ：職 稱 ：完 成 日 期 ：IIIII摘 要矩形齒花鍵套機(jī)械加工工藝及花鍵拉刀設(shè)計(jì) 是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)、花鍵拉刀三部分。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A(yù)bstractRectangular tooth spline bushing machining process and spline broach design includes parts manufacturing process design and special fixture design, spline broaches three parts. In the process design to first analyze the parts to understand parts of the process and then design a rough structure, and select the machining datum good parts, design parts of the process line; then the part of each step of the process to calculate the size of a key is to determine the technical equipment and cutting the amount of each step; then dedicated fixture design, select the individual components to design a fixture, such as positioning element, clamping element, the guide element, clamp connecting the machine parts and other components; positioning errors in the calculation of the fixture, analyze rationality and shortcomings of the fixture structure and attention to improving future designs.Keywords: technology, process, cutting the amount of clamping, positioning error目 錄第 1 章 序 言.1第 2 章 零件的分析.22.1 零件的形狀 .22.2 零件的工藝分析 .2第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì).43.1 確定毛坯的制造形式 43.2 定位基準(zhǔn)的選擇零件表面加工方法的選擇 .43.3 制定工藝路線 53.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 63.4.1 機(jī)床選用 .63.4.2 選擇刀具 .63.4.3 選擇量具 .63.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6第 4 章 確定切削用量及基本時間.94.1 工序切削用量的及基本時間的確定 94.2 工序 II 車另一端面，粗車、半精車外圓 45mm.114.3 鉆擴(kuò)鉸 19mm 孔 114.4 拉鍵槽 134.5 工序切削用量及基本時間的確定 14第 5 章 加工 8X13mm 孔夾具設(shè)計(jì) 175.1 研究原始質(zhì)料 175.2 定位、夾緊方案的選擇 185.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 185.4 誤差分析與計(jì)算 205.5 定位銷選用 .215.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 215.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 235.8 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 .24VI第 6 章 矩形花鍵拉刀設(shè)計(jì).256.1 被加工零件材料的選擇 256.2 設(shè)計(jì)步驟 25總 結(jié).32致 謝.33參 考 文 獻(xiàn).341矩形齒花鍵套機(jī)械加工工藝及花鍵拉刀設(shè)計(jì)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)。矩形齒花鍵套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。2第 2 章 零件的分析2.1 零件的形狀題目給的零件是矩形齒花鍵套零件，主要作用是起連接作用。它主要用于軸與軸之間的連接，以傳遞動力和轉(zhuǎn)矩。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 45#，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。矩形齒花鍵套零件主要加工表面為：1.車外圓及端面，表面粗糙度 值為aR3.2 。2.車外圓及端面，表面粗糙度 值 3.2 。3.車裝配孔，表面粗糙度 值 3.2maRm。4.半精車側(cè)面，及表面粗糙度 值 3.2 。5.兩側(cè)面粗糙度 a值 6.3 、12.5m，法蘭面粗糙度 值 6.3 。aRm矩形齒花鍵套共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分述如下：(1)左端的加工表面： 這一組加工表面包括：左端面，45 外圓，倒角鉆孔。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。3(2).右端面的加工表面：這一組加工表面包括：右端面；120 的外圓，粗糙度為 1.6；120 的外圓并帶有倒角其要求也不高，粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。4第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)本矩形齒花鍵套假設(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 45#，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鍛造。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 和 廢品率 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+) （1+)=238595 件/ 年3.1 確定毛坯的制造形式零件材料為 45#，考慮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，最后選用鍛造，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，可以采用鍛造，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 定位基準(zhǔn)的選擇零件表面加工方法的選擇待加工的兩零件是盤狀零件，孔是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（也是裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)） ，為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。具體而言，即選 19mm 的孔及其一端面作為精基準(zhǔn)。由于待加工的兩零件全部表面都需加工，而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)先進(jìn)行加工，對主動端而言，應(yīng)選面積較大的外圓及其端面為粗基準(zhǔn)；對從動端而言，應(yīng)選面積較大120mm 的外圓及其端面為粗基準(zhǔn)。待加工的兩零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、鍵槽、錐孔，材料為 30CrMnSi鋼。以公差等級和表面粗糙度要求，參考相關(guān)資料，其加工方法選擇如下。（1）45mm 的外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù) GB 180079 規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為 Ra25um，粗車即可（表 5-14） 。（2）120mm 的外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù) GB 180079 規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為 Ra6.3um，需進(jìn)行精車和半精車。（3）13mm 的柱銷孔 為未注尺寸公差，根據(jù) GB 180079 規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為 Ra6.3um，需進(jìn)行鉆孔。（4）端面 本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度的都要求不高，表面粗糙度為Ra25um,粗車即可。53.3 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 鍛造 鍛造出毛坯20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理30 車 粗車、半精車外圓 120mm、外圓 70mm 及端面40 車 粗車另一端面，粗車、半精車外圓 45mm50 鉆 鉆擴(kuò)鉸 19mm 孔60 拉 拉花鍵孔70 鉆 鉆加工 8-13mm 孔80 去毛刺 去毛刺90 終檢 終檢入庫3.3.2 工藝路線方案二10 鍛造 鍛造出毛坯20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理30 車 粗車、半精車外圓 120mm、外圓 70mm 及端面40 車 粗車另一端面，粗車、半精車外圓 45mm50 鉆 鉆加工 8-13mm 孔60 鉆 鉆擴(kuò)鉸 19mm 孔70 拉 拉花鍵孔80 去毛刺 去毛刺90 終檢 終檢入庫最終工藝路線方案：10 鍛造 鍛造出毛坯20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理30 車 粗車、半精車外圓 120mm、外圓 70mm 及端面640 車 粗車另一端面，粗車、半精車外圓 45mm50 鉆 鉆擴(kuò)鉸 19mm 孔60 拉 拉花鍵孔70 鉆 鉆加工 8-13mm 孔80 去毛刺 去毛刺90 終檢 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.工序粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。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。.工序是鉆孔，選用 Z525 搖臂鉆床。工序都為 CA6140 臥式車床。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉(zhuǎn)體，故 2宜在車床上鏜孔。由于要求的精度較高，表面粗糙度較小，需選用較精密的機(jī)床才能滿足要求，因此選用 CA6140 臥式車床（表 5-55） 。3.4.2 選擇刀具.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)。.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)。3.4.3 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“矩形齒花鍵套” 零件材料為 45#，查機(jī)械加工工藝手冊 （以后簡稱工藝手7冊 ） ，表 2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，硬度 HB 為 143269，表 2.2-23 球墨鑄鐵的物理性能，密度 =7.27.3（ ） ，計(jì)算零件毛坯的重量約為 2 。3cmg kg表 3-1 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)同類零件的年產(chǎn)量 件生產(chǎn)類別 重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）輕型（零件重1202506.04.0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。9第 4 章 確定切削用量及基本時間切削用量包括背吃刀量 a 、進(jìn)給量 f 和切削速度 v。確定順序是先確定 a 、f、p p再確定 v。4.1 工序切削用量的及基本時間的確定4.1.1 切削用量 粗車、半精車外圓 120mm、外圓 70mm 及端面所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)切削用量簡明手冊表 1.1，由于CA6140 機(jī)床的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸 = ，刀mHBm2516片厚度為 。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角 = ，后角5.4 0V= ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃傾角 = ，刀尖圓弧半徑 = 。06vK09vK01s0sr8.確定切削深度 pa由于單邊余量為 3mm，可在一次走刀內(nèi)完成，故 =3mmpa.確定進(jìn)給量 f根據(jù)切削加工簡明實(shí)用手冊可知：表 1.4刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 400 之間時，m1625pam410進(jìn)給量 =0.51.0fr按 CA6140 機(jī)床進(jìn)給量（表 4.29）在機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊 可知：=0.7f確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表 130，CA6140 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力 =3530 。maxFN根據(jù)表 1.21，當(dāng)強(qiáng)度在 174207 時， ， ， = 時，HBSp4f75.0rmrK045徑向進(jìn)給力： =950 。RFN切削時 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.292） ，故實(shí)際f roFfKsFfkrFfK進(jìn)給力為：=950 =1111.5 （3-f17.N2）由于切削時進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選 = 可用。frm7.0.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度根據(jù)切削用量簡明使用手冊表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為 ，車刀5.1壽命 = 。Tmin6010.確定切削速度 0V切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接有表中查出。根據(jù)切削用量簡明使用手冊表 1.11，當(dāng) 硬質(zhì)合金刀加工硬度 2002196YG的鑄件， ， ，切削速度 = 。HBSpam4fr75. Vmin3切削速度的修正系數(shù)為 =1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見表tvKmvsvKTvKv1.28） ，故：= tVv=63 （3-00.184.920.13）in48= = =120 （3-nDc1127mir4）根據(jù) CA6140 車床說明書選擇=1250nmir這時實(shí)際切削速度 為：cV= = （3-1cD01257min5）.校驗(yàn)機(jī)床功率切削時的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計(jì)算。由切削用量簡明使用手冊表 1.25， = ， ，HBS160245pam3f，切削速度 時，rm75.0min50V=CPKW7.1切削功率的修正系數(shù) =0.73， =0.9，故實(shí)際切削時間的功率為：krcPcr0=1.7 =1.2 （3-3.6）根據(jù)表 1.30，當(dāng) = 時，機(jī)床主軸允許功率為 = ， ，故所nmi125r EPKW9.5CEP選切削用量可在 CA6140 機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為：=3.75 ， = ， = = ， =paf7.0ni125rsr08.Vmin04.1.2 基本時間確定粗車基本時間。參考文獻(xiàn)1表 2-24，車外圓基本時間為 111T ifnllifLj 3211式中， =40mm, 3), 90， =2mm， =4mm, =0, l 2(tan1rpkl rk1l2l3lf=0.65mm/r,n=0.77r/s,is967.0541jT4.2 工序 II 車另一端面，粗車、半精車外圓 45mm切削用量的及基本時間的確定采用與工序 30 確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時間如下：可采用與工序相同的可轉(zhuǎn)位車刀。見表 5-1表 5-1 主動端工序的切削用量及基本時間工步/mpamf/mmr 1v/ms 1n/rs/siT粗車端面20.520.381.5 113粗車外圓45#mm2.3 0.520.381.5 68倒角 手動0.381.54.3 鉆擴(kuò)鉸 19mm 孔機(jī)床：立式鉆床 Z525刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表 4.39 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 鉆孔鉆孔時先采取的是鉆 孔，再擴(kuò)到 ，所以 。171.717Dm切削深度 ：pa8.5m進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.438，取 。f rf/3.012切削速度 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.441，取 。V0.48/Vms機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n，100.486539./in317vrd按照參考文獻(xiàn)3表 3.131，取 0n所以實(shí)際切削速度 ：v.176.5/dms切削工時 被切削層長度 ：l42m刀具切入長度 ：117()205.96rDlctgkctgm刀具切出長度 ： 取2l4l32走刀次數(shù)為 1機(jī)動時間 ： jt60.5in.3jLfn 擴(kuò)孔刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表 4.331 選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花擴(kuò)孔鉆頭。片型號：E403因鉆孔時先采取的是先鉆到 孔再擴(kuò)到 ，所以 ，1718.718.7Dm17d切削深度 ：pa.35m進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.452，取 。f 0.6/fr切削速度 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.453，取 。V4Vs機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n100.462.78/in318vrD按照參考文獻(xiàn)3表 3.131，取 5/min所以實(shí)際切削速度 ：v0.5/06ds切削工時被切削層長度 ：l42m刀具切入長度 有：11 19.7()20.8632rDdlctgkctgm13刀具切出長度 ： ，取2lm41ml32走刀次數(shù)為 1機(jī)動時間 ：2jt30.16in.5jLfn 鉸孔刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表 4.354，選擇硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀。切削深度 ： 。pa0.15m進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.458， 取 。f rmf/0.21rf/0.2切削速度 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.460，取 。V sV3機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n100.3265.7/in149rD按照參考文獻(xiàn)3表 3.131 取 mn實(shí)際切削速度 ：v.0.63/0s切削工時被切削層長度 ：l42刀具切入長度 ，10019.7()20.9rDdlctgkctgm刀具切出長度 ： 取2lm4l32走刀次數(shù)為 1機(jī)動時間 ：3jt.09.7in315jLnf該工序的加工機(jī)動時間的總和是 ：jt.2016.70.48minj4.4 拉鍵槽機(jī)床：臥式拉床 L6120。刀具：查參考文獻(xiàn)9表 1.3-1，選擇拉刀類型為矩形花鍵拉刀第三型號，該刀具特點(diǎn)：拉削長度大于 30mm，同時加工齒數(shù)不小于 5。材料：W18Cr4V 做拉刀材料，柄部采用 40Cr 材料（具體刀具設(shè)計(jì)見拉刀設(shè)計(jì)） 。拉削過程中，刀具進(jìn)給方向和拉削方向一致，拉刀各齒齒升量詳見拉刀設(shè)計(jì)，拉削的進(jìn)給量即為單面的齒升量。查參考文獻(xiàn)5表 2.4-118 和 2.4-119，確定拉削速度14=0.1160.08 ，取 。vms0.1mvs拉削工件長度 ： ；l5拉刀長度 ： （見拉刀設(shè)計(jì)） ；19拉刀切出長度 =510mm，取 。2l210l走刀次數(shù)一次。根據(jù)以上數(shù)據(jù)代入公式（計(jì)算公式由參考文獻(xiàn)5表 2.5-20 獲得） ，得機(jī)動時間 jt125910.85.min0.jlt sv4.5 工序切削用量及基本時間的確定（1）鉆孔 鉆加工 8-13mm 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 2.020.0在各種機(jī)床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔GB1437-85 直柄長麻花鉆 1.031.5在各種機(jī)床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔GB1438-85 錐柄麻花鉆 3.0100.0在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔GB1439-85 錐柄長麻花鉆 5.050.0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 45#00，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2500f0斜角 =50 ， L=197mm,l =116mm。01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直柄麻花鉆直徑范圍l l111.8013.20 151 101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） （）15d (mm) 2 f 8.618.00 30 118 12 4060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鉆頭直徑 d0（mm）刀具材料 加工材料20高速鋼 鑄鐵 0.50.8（2）單刃加工刀具耐用度 T min刀具直徑d0（mm）刀具類型 加工材料 刀具材料1120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 0.50.8mm 刀具耐用度 T = 60 min.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=0.250.65 ,根據(jù)表 4.13 中可知，進(jìn)給量取 f=0.60 。zm* rm.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 高速鋼鉆頭在球墨鑄鐵（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in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。mvtvV=12 =10.32 （3-85.0min17）則 = =131 （3-nir18）查表 4.2-12 可知， 取 n = 150* mir則實(shí)際切削速度 = = =11.8v實(shí) n.確定切削時間23.110dn0514.316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-ifnllw119）其中 l = l =5 l =23f2mdRKcotwm1m則： t= =9.13 s確定鉆孔的切削用量鉆孔選用機(jī)床為 Z525 搖臂機(jī)床，刀具選用 GB1436-85 直柄短麻花鉆， 機(jī)械加工工藝手冊第 2 卷。根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊第 2 卷表 10.4-2 查得鉆頭直徑小于 10 的鉆孔進(jìn)給m量為 0.200.35 。rm則取 rmf30.確定切削速度，根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊第 2 卷表 10.4-9切削速度計(jì)算公式為 （3-inkfaTdcvvyxpzv20）查得參數(shù)為 ，刀具耐用度 T=3515.0,.,0,25.,1.8zcvvvv min則 = =1.65.0125.02.337min所以 = =72n4.6ir選取 mi120r所以實(shí)際切削速度為 =2.647.3vin確定切削時間（一個孔） =ts20.86.057317第 5 章 加工 8X13mm 孔夾具設(shè)計(jì)5.1 研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來加工 4X13mm 孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。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。一、機(jī)床夾具定位元件工件定位方式不同，夾具定位元件的結(jié)構(gòu)形式也不同，這里只介紹幾種常用的基本定位元件。實(shí)際生產(chǎn)中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。（一）工件以平面定位常用定位元件1支承釘 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式如圖6-1所示。平頭支承釘（圖 a）用于支承精基準(zhǔn)面；球頭支承釘（圖 b）用于支承粗基準(zhǔn)面；網(wǎng)紋頂面支承釘（圖 c）能產(chǎn)生較大的摩擦力，但網(wǎng)槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基準(zhǔn)定位且要求產(chǎn)生較大摩擦力的側(cè)面定位場合。一個支承釘相當(dāng)于一個支承點(diǎn)，限制一個自由度；在一個平面內(nèi)，兩個支承釘限制二個自由度；不在同一直線上的三個支承釘限制三個自由度。圖6-1 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式2支承板 常用的支承板結(jié)構(gòu)形式如圖6-2所示。平面型支承板（圖 a）結(jié)構(gòu)簡單，但沉頭螺釘處清理切屑比較困難，適于作側(cè)面和頂面定位；帶斜槽型支承板（圖 b） ，在帶有螺釘孔的斜槽中允許容納少許切屑，適于作底面定位。當(dāng)工件定位平面較大時，常用幾塊支承板組合成一個平面。一個支承板相當(dāng)于兩個支承點(diǎn)，限制兩個自由度；兩個（或多個）支承板組合，相當(dāng)于一個平面，可以限制三個自由度。圖6-2 常用支承板的結(jié)構(gòu)形式3可調(diào)支承 常用可調(diào)支承結(jié)構(gòu)形式如圖6-3所示。可調(diào)支承多用于支承工件的粗基準(zhǔn)面，支承高度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整到位后用螺母鎖緊。一個可調(diào)支承限制一個自由度。圖6-3 常用可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)形式(二) 工件以孔定位常用定位元件1定位銷 18圖6-6是幾種常用固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)工件的孔徑尺寸較小時，可選用圖 a 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)孔徑尺寸較大時，選用圖 b 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)工件同時以圓孔和端面組合定位時，則應(yīng)選用圖 c 所示的帶有支承端面的結(jié)構(gòu)。用定位銷定位時，短圓柱銷限制二個自由度；長圓柱銷可以限制四個自由度；短圓錐銷（圖 d）限制三個自由度。圖6-6 固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式5.2 定位、夾緊方案的選擇由零件圖可知：在對加工前，平面進(jìn)行了粗、精銑加工，底面進(jìn)行了鉆、擴(kuò)加工。因此，定位、夾緊方案有：夾緊方式用操作簡單，通用性較強(qiáng)的鉸鏈移動壓板來夾緊。為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，采用一面一銷的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。一面即底平面。5.3 切削力及夾緊力的計(jì)算刀具：鉆頭。則軸向力：見工藝師手冊表 28.4F=C d f k 3.1F0zFy式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FFk =(07.1)92()103.nHBF=420 1.0.835723(N轉(zhuǎn)矩T=C d f kT0ZTy式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TTT=0.206 )(34.170.35.180.2 MN功率 P =mKWdV2690在計(jì)算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)19K=K K K K1234式中 K 基本安全系數(shù)，1.5;K 加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;2K 刀具鈍化系數(shù) , 1.1;3K 斷續(xù)切削系數(shù), 1.14則 F =KF=1.5/ )(42391.1. N鉆削時 T=17.34 N M切向方向所受力: F =1LT2670534.取 .fF =4416f )(.41NF Ff1所以,時工件不會轉(zhuǎn)動,故本夾具可安全工作。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： FKW安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算有： 6543210式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn) 5表 可得： 6 12.01310.56C25223PKf所以有： 19308()KCWFN76.P5()Kf該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則； 20參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力 F 夾與切削力之間的關(guān)系 F 夾KF軸向力：F 夾KF （N）扭距：Nm93.103.24.05.14.3108.90 MYFXKfdC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，決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。5.4 誤差分析與計(jì)算該夾具以一銷定位，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。 gwj與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差 ，一般可用下式表示：jMjjWDAZWj 由參考文獻(xiàn)5可得：銷的定位誤差 ：11minDWd1 21min2min.DdDdJarctgL其中：，10.52D20D，dm.3d， inin4m0.63DW.2J 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj其中接觸變形位移值：1()(9.62nHBZyRaZkNcl查5表 12 15 有 。 104,0.6,.42,0.7RazHBKCncos.8jym21 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mjm05. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD1.誤差總和： 0.853jwm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。5.5 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 3.1 定位銷Dd H公稱尺寸允差1h1b1dC120 16 20 0.011 22 5 1 4 M12 4 15.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。圖 6.1 可換鉆套22表d D D1 H t基本 極限偏差 F7基本 極限偏差 D601 3 +0.010+0.004611.8 4 71.82.6 5 86 9 -2.63+0.016+0.00633.36+0.016+0.008 93.34 7 1045 8 118 12 1656+0.022+0.01010+0.019+0.0101368 12 15 10 16 20810+0.028+0.013 15 181012 18+0.023+0.0122212 20 251215 22 260.0081518+0.034+0.01626 3016 28 361822 30+0.028+0.015342226 35 39 20 3645#2630+0.041+0.02042 463035 48+0.033+0.0175225 45# 563542 55 594248 62 660.0124850+0.050+0.02570+0.039+0.0207430 56 670.040鉆模板選用鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。235.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)對夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求（1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。（2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。（4）應(yīng)便于鐵屑去除在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。24（5）安裝應(yīng)牢固、可靠夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。5.8 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋機(jī)構(gòu)）。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。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。