多孔零件（差速器殼）組合鉆鉆模設(shè)計(jì)
多孔零件（差速器殼）組合鉆鉆模設(shè)計(jì),多孔,零件,差速器,組合,鉆鉆模,設(shè)計(jì)
多孔零件組合鉆模設(shè)計(jì)論文
西安科技大學(xué)高新學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
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設(shè)計(jì)(論文)題目：
多孔零件組合鉆鉆模設(shè)計(jì)
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摘 要
本文主要內(nèi)容包括設(shè)計(jì)的必要性分析；通過對(duì)設(shè)計(jì)的多孔組合鉆模的功能分解與功能合成，以及對(duì)方案的設(shè)計(jì)從而提出新的加工方案。通過對(duì)定位方式的選擇和對(duì)工件工藝性的分析，以及對(duì)零件工序圖、加工示意圖、的分析，提出對(duì)多孔組合鉆模的總體設(shè)計(jì)方案。
本文對(duì)差速器殼孔的加工工藝進(jìn)行了詳細(xì)的分析，就其孔的加工提出了“一次裝夾，多工位加工，達(dá)到產(chǎn)品圖樣的精度要求”的思路。根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)了多孔組合鉆模設(shè)計(jì)。
該多孔組合鉆模由立柱、立柱底座、中間底座、滑臺(tái)等組成。本文對(duì)各部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和論證。
關(guān)鍵詞：多孔組合鉆模 ,鉆模，差速器殼，多孔零件
Abstract
The main contents in this text includes the necessity analysis of the design; through the design of the porous combined drilling jig of function decomposition and synthesis of functional, as well as to the design and puts forward the new processing program. Based on the location choice and on the process of analysis, and to spare parts process map, diagram processing, analysis, put forward to the porous combined drilling jig design.
In this paper, the differential shell holes processing carried out a detailed analysis, the hole processing of "a fixture, multi-site processing, product design to achieve the required accuracy " train of thought. According to this design porous combined drilling jig design.
The porous combined drilling jig by column, column base, intermediate base, sliding table. In this paper, on the part of the design of the detailed calculation and verification.
Key words: porous combined drilling jig, fixture, differential housing, porous parts
目 錄
摘 要 2
Abstract 3
目 錄 4
第1章 緒論 6
1.1 多孔組合鉆模的國內(nèi)、外現(xiàn)狀 6
1.1.1 國內(nèi)多孔組合鉆?，F(xiàn)狀 6
1.1.2 國外多孔組合鉆?，F(xiàn)狀 7
1.2 鉆模設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求 9
1.2.1 設(shè)計(jì)的目的 9
1.2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 9
1.2.3 設(shè)計(jì)要求 9
1.2.4 鉆模的設(shè)計(jì)步驟 9
1） 調(diào)查研究 9
2） 擬定方案 10
3） 工作圖設(shè)計(jì) 10
第2章 多孔組合鉆模的總體設(shè)計(jì) 11
2.1 多孔組合鉆模方案的制定 11
2.1.1 制定工藝方案 11
2.1.2 確定多孔組合鉆模的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。 11
2.2 確定切削用量及選擇刀具 12
2.2.1 確定工序間余量 12
2.2.2 選擇切削用量 13
2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 13
2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 14
2.3 多孔組合鉆?？傇O(shè)計(jì)的編制 14
2.3.1 被加工零件工序圖 14
2.3.2 加工示意圖 15
2.3.3 生產(chǎn)率計(jì)算卡 19
第3章 鉆模設(shè)計(jì) 21
3.1 鉆模概述 21
3.1.1 鉆模分類 21
3.1.2 鉆模的現(xiàn)狀 21
3.1.3 現(xiàn)代鉆模鉆模的發(fā)展方向 22
3.2 鉆模設(shè)計(jì)任務(wù) 22
3.3 零件分析 22
3.4 定位機(jī)構(gòu) 23
3.5 夾緊機(jī)構(gòu) 24
3.6 具體設(shè)計(jì) 25
3.6.1 定位基準(zhǔn)的選擇 25
3.6.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 25
3.6.3 定位誤差的分析 26
3.6.4 鉆模設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 26
結(jié) 論 28
參考文獻(xiàn) 29
致 謝 30
第1章 緒論
1.1 多孔組合鉆模的國內(nèi)、外現(xiàn)狀
世界上第一臺(tái)多孔組合鉆模于1908年在美國問世，30年代后多孔組合鉆模在世界各國得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關(guān)鍵設(shè)備之一。
現(xiàn)代制造工程從各個(gè)角度對(duì)多孔組合鉆模提出了愈來愈高的要求，而多孔組合鉆模也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。
1.1.1 國內(nèi)多孔組合鉆?，F(xiàn)狀
我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、多孔組合鉆模行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至2005年4月份，多孔組合鉆模行業(yè)企業(yè)僅多孔組合鉆模一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá)1000余臺(tái)，產(chǎn)值達(dá)3.9個(gè)億以上，較2004年同比增長了10%以上，另外多孔組合鉆模行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交費(fèi)值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運(yùn)營狀況良好。
（1）行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化
多孔組合鉆模行業(yè)企業(yè)主要針對(duì)汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國加入WTO后與世界鉆模進(jìn)一步接軌，多孔組合鉆模行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看，數(shù)控鉆模與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑多孔組合鉆模則有下降趨勢，中國鉆模工具工業(yè)學(xué)會(huì)的《鉆模工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表》是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個(gè)全國大型重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003年生產(chǎn)數(shù)控鉆模890臺(tái)，產(chǎn)值16187萬元，生產(chǎn)加工中心12.58臺(tái)，產(chǎn)值5770萬元；2004年生產(chǎn)數(shù)控鉆模985臺(tái)，產(chǎn)值25838萬元，生產(chǎn)加工中心159臺(tái)，產(chǎn)值7099萬元；而2005年，截至4月份，數(shù)控鉆模、加工中心、產(chǎn)值已接近2003年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。
（2）行業(yè)企業(yè)的快速轉(zhuǎn)變
“九五”后期，在多孔組合鉆模行業(yè)企業(yè)的50多家多孔組合鉆模分會(huì)會(huì)員中，僅有兩家企業(yè)實(shí)行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉(zhuǎn)為民營，其余的都是國有企業(yè)。而從2001至2002年，不到兩年的時(shí)間，就先后有十幾家企業(yè)實(shí)行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國有轉(zhuǎn)為民營，現(xiàn)在一些國家重點(diǎn)國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢不可檔，“民營經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視4個(gè)階段后，煥發(fā)勃勃生機(jī)?！倍嗫捉M合鉆模行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。
（3）多孔組合鉆模技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
多孔組合鉆模及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體是綜合自動(dòng)化度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用與工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的多孔組合鉆模及多孔組合鉆模自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的多孔組合鉆模加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。多孔組合鉆模的分類繁多，有大型多孔組合鉆模和小型多孔組合鉆模，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)多孔組合鉆模等；隨著技術(shù)的不斷是進(jìn)步，一種新型的多孔組合鉆?！嵝远嗫捉M合鉆模越來越受人們是親昧，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行鉆模和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多種加工的可調(diào)可變的多孔組合鉆模。另外，近年來多孔組合鉆模加工中心、數(shù)控多孔組合鉆模、鉆模輔機(jī)等在多孔組合鉆模行業(yè)中所占份額也越來越大。
由于多孔組合鉆模及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國多孔組合鉆模及其多孔組合鉆模自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家相對(duì)落后，國內(nèi)所需的一些高水平多孔組合鉆模及自動(dòng)線幾乎都從國外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”鉆模結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。
1.1.2 國外多孔組合鉆?，F(xiàn)狀
80年代以來，國外多孔組合鉆模技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。多孔組合鉆模的加工精度、多品種加工的柔性以及鉆模配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了鉆模工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。多孔組合鉆模技術(shù)的發(fā)展趨勢是：
（1）廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)
國外主要的多孔組合鉆模生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控多孔組合鉆模通用部件,在多孔組合鉆模上不僅一般動(dòng)力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù),而且鉆模的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動(dòng)分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而進(jìn)一步提高了多孔組合鉆模的工作可靠性和加工精度。廣州標(biāo)致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺(tái)自動(dòng)換箱多孔組合鉆模組成的,其全部動(dòng)作均為數(shù)控,包括自動(dòng)上下料的交換工作臺(tái)、環(huán)形主軸箱庫、動(dòng)力部件和鉆模的運(yùn)動(dòng),其節(jié)拍時(shí)間為58秒。
(2)發(fā)展柔性技術(shù)
80年代以來,國外對(duì)中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭、可換主軸箱等組成的多孔組合鉆模;同時(shí)根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動(dòng)線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實(shí)現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏,又可以使鉆模配置更加靈活多樣。
(3)發(fā)展綜合自動(dòng)化技術(shù)
汽車工業(yè)的大發(fā)展,對(duì)自動(dòng)化制造技術(shù)提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機(jī)械加工工序,而且能完成零件從毛坯進(jìn)線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動(dòng)碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司KASSEL變速箱廠1987年投入使用的造價(jià)9000萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動(dòng)化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對(duì)稱布置的自動(dòng)線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn)2000件,節(jié)拍時(shí)間為40秒。全線由12臺(tái)雙面多孔組合鉆模、18臺(tái)三坐標(biāo)加工單元、空架機(jī)器人、線兩端的毛坯庫和三坐標(biāo)測量機(jī)組成,可實(shí)現(xiàn)3種零件的加工?？占軝C(jī)器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試驗(yàn)、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家,進(jìn)一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。
(4)進(jìn)一步提高工序集中程度
國外為了減少鉆模數(shù)量,節(jié)省占地面積,對(duì)多孔組合鉆模這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進(jìn)一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺(tái)、多坐標(biāo)通用部件、移動(dòng)主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成鉆?；蛟阢@模部位設(shè)置刀庫,通過換刀加工實(shí)現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能,獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。
1.2 鉆模設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求
1.2.1 設(shè)計(jì)的目的
通過鉆模主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我們?cè)跀M定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。
1.2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容
(1)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的被加工零件，確定鉆模的切削用量，通過分析比較擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)誤差。
(2)動(dòng)力設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的工件，初算傳動(dòng)軸的直徑、齒輪的模數(shù)；確定動(dòng)力箱；計(jì)算多軸箱尺寸及設(shè)計(jì)傳動(dòng)路線。完成裝配草圖后，要驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑，齒輪模數(shù)否在允許范圍內(nèi)。還要驗(yàn)算主軸主件的靜剛度。
(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸主件、箱體、密封等的布置和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。即繪制裝配圖和零件工作圖。
(4)編寫設(shè)計(jì)說明書
1.2.3 設(shè)計(jì)要求
評(píng)價(jià)鉆模性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來判定的。技術(shù)先進(jìn)合理，亦即“質(zhì)優(yōu)價(jià)廉”才會(huì)受到用戶的歡迎，在國內(nèi)和國際市場上才有競爭力。鉆模設(shè)計(jì)的技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿足性能要求、經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。
1.2.4 鉆模的設(shè)計(jì)步驟
1） 調(diào)查研究
研究市場和用戶對(duì)設(shè)計(jì)鉆模的要求，然后檢索有關(guān)資料。其中包括情報(bào)、預(yù)測、實(shí)驗(yàn)研究成果、發(fā)展趨勢、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等。甚至還可以通過網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù)查閱先進(jìn)國家的有關(guān)資料和專利等。通過對(duì)上述資料的分析研究，擬訂適當(dāng)?shù)姆桨福员ＷC鉆模的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
2） 擬定方案
通?？梢詳M定出幾個(gè)方案進(jìn)行分析比較。每個(gè)方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。
在制定方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：
（1） 當(dāng)使用和制造出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進(jìn)的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)；
（2） 設(shè)計(jì)必須以生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，凡是未經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)的方案，必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明可靠后才能用于設(shè)計(jì)；
（3） 繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進(jìn)工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化服務(wù)。注意吸取前人和國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)造和發(fā)展。
3） 工作圖設(shè)計(jì)
首先，在選定工藝方案并確定鉆模配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)。這些圖子包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、生產(chǎn)率計(jì)算卡，統(tǒng)稱“三圖一卡”設(shè)計(jì)。并初定輪廓尺寸，才能確定鉆模各部件間的相互關(guān)系。
然后，整理鉆模有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算書，編制各類零件明細(xì)表，編寫鉆模說明書等技術(shù)文件。
最后，對(duì)有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。
第2章 多孔組合鉆模的總體設(shè)計(jì)
2.1 多孔組合鉆模方案的制定
2.1.1 制定工藝方案
零件加工工藝將決定多孔組合鉆模的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和鉆模結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時(shí)，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。
根據(jù)被加工被零件（差速器殼）的零件圖（圖2-1），加工四個(gè)通孔的工藝過程：
(1) 加工孔的主要技術(shù)要求。
12個(gè)孔通孔直徑Φ12.5。
孔的位置度公差為0.5mm。
工件材料為45。
要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量3萬件，大批量生產(chǎn)
(2) 工藝分析
加工該孔時(shí)，根據(jù)多孔組合鉆模用的工藝方法及能達(dá)到的精度，可采用如下的加工方案：
一次性加工通孔，孔徑為Φ12.5。
(3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇
加工此零件上的孔，底面限制三個(gè)自由度，斷面限制三個(gè)自由度，位于中間的方孔起到了很好的定位作用。
在保證加工精度的情況下，提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動(dòng)量，由于工件是大批量生產(chǎn)，鉆模在本設(shè)計(jì)中沒有考慮，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是人工夾緊。
2.1.2 確定多孔組合鉆模的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。
(1)被加工零件的加工精度
被加工零件需要在多孔組合鉆模上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制造鉆模方案的主要依據(jù)。差速器殼鉆孔的精度要求不高，可采用多孔組合鉆模。為了加工出表面粗糙度為Ra3.2um的孔，采取提高鉆模原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此，鉆模通常采用尾置式齒輪動(dòng)力裝置，進(jìn)給采用液壓系統(tǒng).
(2) 被加工零件的特點(diǎn)
這主要指零件的材料、硬度加工部位的結(jié)構(gòu)形狀，工件剛度定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)，它們對(duì)鉆模工藝方案制度有著重要的影響。此差速器殼的材料是45、硬度HB12.50～241、孔的直徑為Φ12.5。采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動(dòng)，及發(fā)熱變形對(duì)工件影響可以不計(jì)。
一般來說，孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行且需由一面或幾面加工的箱體宜用臥式鉆模，立式鉆模適宜加工定基準(zhǔn)面是水平的且被加工孔與基準(zhǔn)面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細(xì)長工件。對(duì)大型箱體件采用單工位鉆模加工較適宜，而中小型零件則多采用多工位鉆模加工。
此零件的加工特點(diǎn)是中心線與定位基準(zhǔn)平面是平行的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的，工件較小，其孔分布較密集，多軸箱體積較大，所以分兩次鉆孔，選擇臥式鉆床。
(3) 零件的生產(chǎn)批量
零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位、自動(dòng)線或按中小批量生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)多孔組合鉆模的重要因素。按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為2萬件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時(shí)間，采用多軸頭，為了減少鉆模臺(tái)數(shù)，此工序盡量在一臺(tái)鉆模上完成，以提高利用率。
(4) 鉆模使用條件
根據(jù)使用多孔組合鉆模對(duì)對(duì)車間布置情況、工序間的聯(lián)系、技術(shù)能力和自然條件等的要求來選擇適合的多孔組合鉆模。
綜合以上所述：通過對(duì)差速器殼零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響鉆模的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定設(shè)計(jì)多工位同步鉆床。
2.2 確定切削用量及選擇刀具
2.2.1 確定工序間余量
為使加工過程順利進(jìn)行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的多孔組合鉆模對(duì)孔加工的工序余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。Φ12.5mm的孔在鉆孔時(shí)，直徑上工序間余量均為0.2mm。
2.2.2 選擇切削用量
確定了在多孔組合鉆模上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的多孔組合鉆模為多軸同步加工在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用鉆模單刀加工低30%左右．多軸主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（mm/min）應(yīng)是適合有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn) 進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿足直徑的加需要，即： …………………………………2.1
式中： … ——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min）
——各主軸進(jìn)給量（mm/r）
——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min）
由于差速器殼鉆孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等，按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：孔鉆頭直徑D=5.8mm，進(jìn)給量f=0.18mm/r、切削速度v=18m/min.
2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率
根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進(jìn)給量f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率，通過查表計(jì)算如下：
切削力： =26…………………………2.2
=26×12.5××
=2185.19 N
切削扭矩： =10………………………2.3
=10×××
=8924.96N·mm
切削功率： =……………………………2.4
=8924.96×18/(9740×3.12.5×12.5)
=0.38kw
式中： HB——布氏硬度
F——切削力（N）
D——鉆頭直徑（mm）
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）
T——切削扭矩(N·mm)
V——切削速度（m/min）
P——切削功率(kw)
2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)
差速器殼的布氏硬度在HB12.50-241，孔徑D為12.5mm刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V），為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、刃磨簡單，選擇標(biāo)準(zhǔn)Φ12.5的麻花鉆。孔加工刀具的長度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有30～50mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。
2.3 多孔組合鉆?？傇O(shè)計(jì)的編制
總體設(shè)計(jì)方案的圖紙表達(dá)形式設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括：
繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、編制生產(chǎn)率卡。
2.3.1 被加工零件工序圖
1、被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容
被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)多孔組合鉆模完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、鉆模部位及被加工零件的材料、硬度等狀況的圖紙。它是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本鉆模的加工的內(nèi)容，加上必要的說明繪制成的，是多孔組合鉆模設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗(yàn)和調(diào)整鉆模的重要技術(shù)文件。差速器殼多孔組合鉆模的被加工零件工序圖如2.2所示。
圖上主要內(nèi)容：
（1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本鉆模要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技術(shù)要求，以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求等。
（2）本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。
（3）被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。
2、繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng)
（1）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要圖出被本鉆模的加工內(nèi)容。繪制時(shí)，應(yīng)按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實(shí)線），并把零件輪廓及與鉆模、鉆模設(shè)計(jì)有關(guān)部位（用細(xì)實(shí)線）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方面用粗實(shí)線標(biāo)記。如圖2.2中定位基準(zhǔn)，機(jī)械夾壓位置及方向，輔助支承均須用規(guī)定的符號(hào)表示出來。
圖2.2 被加工零件工序圖
（2）加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為便于加工及檢查，有時(shí)因所選定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則須對(duì)加工部位要求位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。
2.3.2 加工示意圖
1、加工示意圖的作用和內(nèi)容
加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在鉆模上的加工過程，刀具的布置以及工件、鉆模、刀具的相對(duì)位置關(guān)系，鉆模的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、鉆模、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)，是整臺(tái)多孔組合鉆模布局形式的原始要求，也是調(diào)整鉆模和刀具所必需的重要文件。圖2.3為差速器殼鉆孔的加工示意圖
在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容：
（1）鉆模的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。
（2）工件、鉆模、刀具及多軸箱端面之間的距離等。
（3）主軸的結(jié)構(gòu)類型，尺寸及外伸長度；刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。
2、繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算
（1）刀具的選擇
刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。
（2）導(dǎo)向套的選擇
在多孔組合鉆模上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于鉆模導(dǎo)向。因此正確選擇導(dǎo)向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設(shè)計(jì)多孔組合鉆模的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時(shí)必須解決的內(nèi)容。
1）選擇導(dǎo)向類型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑和刀具導(dǎo)向的線速度v=18m/min，選擇固定式導(dǎo)向。
2）導(dǎo)向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置
固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表：
表2.1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺
d
d1
d2
d3
d4
L0
l1
l2
l3
l4
L5
13.8
13.8
22
30
34
12.50
10
30
12.5
36
46
固定裝置的配合如下表：
表2.2 固定裝置的配合
導(dǎo)向
類別
工藝
方法
D
D
D1
刀具導(dǎo)向
部分外徑
固定
導(dǎo)向
鉆孔
G7（或F8）
H7/g6
H7/n6
g6
固定導(dǎo)向裝置的布置如圖2.4所示
圖2.4 固定導(dǎo)向裝置的布置
（3）初定主軸類型、尺寸、外伸長度
因?yàn)檩S的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取ψ＝1／4（0）／m,所以B取2.316，
根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為：
dB……………………………………2.5
式中： d——軸直徑（mm）(22.51)
T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm）
B——系數(shù)
本設(shè)計(jì)中主軸直徑d=25mm,主軸外伸長度為：L=115mm，D/為40/28。
（4）選擇刀具接桿
由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個(gè)可調(diào)節(jié)在多孔組合鉆模上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的,連接桿如圖2.5所示，
圖2.5 可調(diào)連接桿
連接桿上的尺寸d與主軸外伸長度的內(nèi)孔D配合，因此，根據(jù)接桿直徑d選擇刀具接桿參數(shù)如表2.3所示：
表2.3 可調(diào)接桿的尺寸
d
D1(h6)
d2
d3
L
l1
l2
l3
螺母
厚度
28
Tr28×2
莫氏1號(hào)
12.061
25
12.55
51
42
50
12
（5）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸
從保證加工終了時(shí)主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)注如圖2.3所示。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離（圖中的尺寸380mm）,它等于刀具懸伸長度、螺母厚度、主軸外伸長度與接桿伸出長度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度和切出值。
（6）工作進(jìn)給長度的確定
如圖2.6工作進(jìn)給長度應(yīng)等于工件加工部位長度L與刀具切入長度和切出長度之和。切入長應(yīng)應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在5～10mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取=5mm，切出長度=1/3d+(3～8)= x13.8 +610mm，所以=30+7+10=45mm.
（7）快進(jìn)長度的確定
考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至鉆模導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為120mm，快退長度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長度120-45=75mm.
圖2.6 工作進(jìn)給長度
2.3.3 生產(chǎn)率計(jì)算卡
生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)鉆模的工作循環(huán)過程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下：
切削時(shí)間： T切= L/vf+t?！?.7
= 45/75＋10/415
=0.624 min
式中： T切——機(jī)加工時(shí)間（min）
L——工進(jìn)行程長度（mm）
vf—— 刀具進(jìn)給量（mm/min）
t停——死擋鐵停留時(shí)間。一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn)5～10 r所需要時(shí)間。這里取10r
輔助時(shí)間 T輔 = +t移+t裝……………………2.8
= （75＋120）/1000+0.1+2
= 2.295min
式中： L3、L4 ——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長度（mm）
vfk ——快速移動(dòng)速度（mm/min）
t移 ——工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間（min）,一般為0.05～0.13min,取0.1 min
t裝 ——裝卸工件時(shí)間（min）一般為0.5～1.5min,取2min
鉆模生產(chǎn)率 Q1 = 60/T單…………………………………2.9
= 60/（T切+T輔）
=60/（0.624+2.295）
=14.76 件/h
鉆模負(fù)荷率按下式計(jì)算 η = Q1/Q×100%…………………………2.10
= Q1tk/A×100%
=14.12×1950/20000×100%
=64.08%
式中：Q——鉆模的理想生產(chǎn)率（件/h）
A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）
tk——年工作時(shí)間，單班制工作時(shí)間tk =1950h
表2.5 生產(chǎn)率計(jì)算卡
第3章 鉆模設(shè)計(jì)
3.1 鉆模概述
3.1.1 鉆模分類
由機(jī)械制造工藝系統(tǒng)的組成—鉆模、工件、刀具和鉆模可以看出鉆模在機(jī)械加工中占有很重要的地位，是制造系統(tǒng)的重要組成部分。無論是傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，鉆模都是十分重要的。尤其在成批生產(chǎn)時(shí)更是大量的采用鉆模鉆模，它們是鉆模和工件之間的連接裝置，使工件相對(duì)與鉆?；虻毒攉@得正確的位置。鉆模鉆模的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，好的鉆模設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大鉆模的使用范圍。
鉆模鉆模按其通用特性劃分可分為：通用鉆模、專用鉆模、可調(diào)鉆模、成組鉆模、組合鉆模、隨行鉆模。按所使用的鉆模劃分可分為：車床鉆模、鉆床鉆模、銑床鉆模、磨床鉆模、鏜床鉆模等。鉆模鉆模的組成元件一般包括：定位元件及定位裝置，夾緊元件及夾緊裝置，導(dǎo)向元件，對(duì)刀元件及定向元件，鉆模體，其它元件及裝置。
3.1.2 鉆模的現(xiàn)狀
國際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用鉆模，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用鉆模；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專用鉆模，而鉆模的實(shí)際磨損量僅為10～20％左右。特別是近年來，數(shù)控鉆模、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)鉆模鉆模提出了如下新的要求：
(1) 能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；
(2) 能裝夾一組具有相似性特征的工件；
(3) 能適用于精密加工的高精度鉆模鉆模；
(4) 能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型鉆模鉆模；
(5) 采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；
(6) 提高鉆模鉆模的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
3.1.3 現(xiàn)代鉆模鉆模的發(fā)展方向
現(xiàn)代鉆模鉆模的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面：
(1) 標(biāo)準(zhǔn)化：鉆模鉆模的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國已有鉆模零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)以及各類通用鉆模、組合鉆模標(biāo)準(zhǔn)等。鉆模鉆模的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于鉆模的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。
(2) 精密化：隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對(duì)鉆模的精度要求。精密化鉆模的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm 。
(3) 高效化：高效化鉆模主要用來減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化鉆模有自動(dòng)化鉆模、高速化鉆模和具有夾緊力裝置的鉆模等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。
(4) 柔性化：具有高度柔性的鉆模，能實(shí)現(xiàn)多種工藝要求的、具有一定相似性的不同零件的定位夾緊，縮短零件加工的準(zhǔn)備時(shí)間和輔助時(shí)間，穩(wěn)定性好，可靠性強(qiáng)。
3.2 鉆模設(shè)計(jì)任務(wù)
為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，故需設(shè)計(jì)專用鉆模。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求為設(shè)計(jì)專用鉆模。所用鉆模為前面章節(jié)所設(shè)計(jì)的多孔組合鉆模，生產(chǎn)規(guī)模為大批生產(chǎn)。
3.3 零件分析
本設(shè)計(jì)是要為鉆孔的鉆模，最終實(shí)現(xiàn)將工件定位，更加精確和方便的完成鉆孔工作，并保證能夾緊工件，夾緊力要適中，不要使工件變形，又能保證工件所要求的加工精度。
零件圖標(biāo)出了工件的尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等總體要求，它決定了工件在鉆模鉆模中的放置方法，是設(shè)計(jì)鉆模鉆?？傮w結(jié)構(gòu)的依據(jù),本工件放置方法應(yīng)如圖4-1所示。裝配圖給出了零件本工序的定位、夾緊原理方案。工件的工序基準(zhǔn)、已加工表面決定了鉆模鉆模的方位方案，如選用平面定位、孔定位以及外圓面定位等；定位方案的選擇依據(jù)六點(diǎn)定位原理和采用的鉆模加工方法，定位方案不一定要定六個(gè)自由度，但要完全定位。工件的待加工表面是選擇鉆模、刀具的依據(jù)。確定夾緊機(jī)構(gòu)要依據(jù)零件的外型尺寸，選擇合適的定位點(diǎn)，確保夾緊力安全、可靠同時(shí)夾緊機(jī)構(gòu)不能與刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡相沖突。
3.4 定位機(jī)構(gòu)
定位支承系統(tǒng)主要由定位支承、輔助支承和一些限位元件組成。定位支承是指在加工過程中維持被加工零件有一定位置的元件，輔助支承是僅用作增加被加工零件在加工過程中剛度及穩(wěn)定性的一種活動(dòng)式支承元件。
由于定位支承元件直接與被加工零件接觸，因此其尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和布置都直接影響被加工零件的精度。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：
(1)合理布置定位支承元件，力求使其組成較大的定位支承平面。最好使夾壓力的位置對(duì)準(zhǔn)定位支承元件。
(2) 提高剛性，減少定位支承系統(tǒng)的變形。
(3) 提高定位支承系統(tǒng)的精度及其元件的耐磨性，以便長期保持鉆模的定位精度。
(4) 可靠地排除定位支承部件的切屑。
此外，選擇工藝基面應(yīng)該遵循下面的原則：
1、應(yīng)當(dāng)盡量選用設(shè)計(jì)基面作為在多孔組合鉆模上加工用的定位基面，這樣能減少累積誤差，有利于保證加工精度。但在某些情況下卻必須改用其他面作為定位基面。
2、選擇的定位基面應(yīng)確保工件穩(wěn)定定位。定位的支撐面應(yīng)該大一些，力求已加工面做為定位基面，在本次的加工中，頂面是已經(jīng)加工過的，而且滿足一定的技術(shù)要求，面積也比較大，因此選擇頂面做為定位基面符合要求。
3、選擇基面應(yīng)該考慮夾緊方便，鉆模結(jié)構(gòu)簡單。
常見定位元件有支承釘、支承板、定位銷、錐面定位銷、V型塊、定位套、錐度心軸等。
在鉆模設(shè)計(jì)中，定位方案不合理，工件的加工精度就無法保證。工件定位方案的確定是鉆模設(shè)計(jì)中首先要解決的問題。
設(shè)計(jì)鉆模是原則上應(yīng)選該工藝基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)。無論是工藝基準(zhǔn)還是定為基準(zhǔn)，均應(yīng)符合六點(diǎn)定位原理。
由于該零件的加工是鉆12-φ12.5孔并以底面和底面上的底面和端部定位，，因此本次設(shè)計(jì)采用的定位機(jī)構(gòu)為定位支承板和浮動(dòng)式的調(diào)整結(jié)構(gòu)定位。定位支承板限制三個(gè)自由度，浮動(dòng)式的調(diào)整結(jié)構(gòu)限制兩個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)六點(diǎn)定位，完全限制自由度。
3.5 夾緊機(jī)構(gòu)
1、夾緊力的方向的確定：
(1)夾緊力的方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位，而不能破壞定位，一般要求主夾緊力應(yīng)垂直于第一定位基準(zhǔn)面。
(2)夾緊力的方向應(yīng)與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形。
(3)夾緊力的方向盡可能與切削力、重力方向一致，有利于減小夾緊力。
2 、夾緊力的作用點(diǎn)的選擇：
(1)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)與支承點(diǎn)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”對(duì)應(yīng)，或在支承點(diǎn)確定的區(qū)域內(nèi)，以避免破壞定位或造成較大的夾緊變形。
(2)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選擇在工件剛度高的部位。
(3)夾緊力的作用點(diǎn)和支承點(diǎn)盡可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的剛度和抗振性。
(4)夾緊力的反作用力不應(yīng)使鉆模產(chǎn)生影響加工精度的變形。
3、夾緊機(jī)構(gòu)的基本要求
(1) 在夾緊過程中，工件應(yīng)能保持在既定位置，即在夾緊力的作用下，工件不應(yīng)離開定位支承。
(2)夾緊力的大小要適當(dāng)、可靠。既要使工件在加工過程中不產(chǎn)生移動(dòng)和振動(dòng)，又不使工件產(chǎn)生不允許的變形和損傷。
(3)夾緊裝置應(yīng)操作安全、方便、省力。
夾緊裝置的自動(dòng)化程度和復(fù)雜程度應(yīng)與工件的產(chǎn)量和批量相適應(yīng)?；疽?
4、選擇夾緊機(jī)構(gòu)：
設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)一般應(yīng)遵循以下主要原則：
(1)夾緊必須保證定位準(zhǔn)確可靠，而不能破壞定位。
(2)工件和鉆模的變形必須在允許的范圍內(nèi)。
(3)夾緊機(jī)構(gòu)必須可靠。夾緊機(jī)構(gòu)各元件要有足夠的強(qiáng)度和剛度，手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)
(4)必須保證自鎖，機(jī)動(dòng)夾緊應(yīng)有聯(lián)鎖保護(hù)裝置，夾緊行程必須足夠。
(5)夾緊機(jī)構(gòu)操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習(xí)慣。
(6)夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度、自動(dòng)化程度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應(yīng)
3.6 具體設(shè)計(jì)
3.6.1 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，12孔中，12—12.5在圓周上均勻分布,對(duì)稱分布，尺寸精度為自由尺寸精度要求。其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為兩對(duì)稱孔中心距，由于難以使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，只能以190外圓面作為定位基準(zhǔn)。
為了提高加工效率及方便加工，決定鉆頭材料使用高速鋼，用于對(duì)12孔進(jìn)行加工。同時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn)備采用液壓夾緊。
3.6.2 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：高速鋼麻花鉆頭，尺寸為12.5。
則軸向力：見《工藝師手冊(cè)》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù)，1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
選用。當(dāng)壓縮單位壓力P=0.6MP,夾緊拉桿。
N=
N>F
鉆削時(shí) T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
所以,鉆削時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本鉆?？砂踩ぷ?。
3.6.3 定位誤差的分析
定位元件尺寸及公差的確定。本鉆模的主要定位元件為止口，而該定位元件的尺寸公差為，而孔徑尺寸為自由尺寸精度要求，可滿足加工要求。
3.6.4 鉆模設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計(jì)鉆模時(shí)，為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，應(yīng)首先著眼于機(jī)動(dòng)鉆模，本道工序的鉆床鉆模選用液動(dòng)夾緊方式。本工序由于是粗加工，切削力較大，為了夾緊工件，勢必要增大氣缸直徑，而這將使整個(gè)鉆模過于龐大。因此，應(yīng)設(shè)法降低切削力。目前采取的措施有兩個(gè)：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情況下，適當(dāng)提高液壓系統(tǒng)的工作壓力（由0.5M增至0.6 M）以增加油缸推力。結(jié)果，本鉆模結(jié)構(gòu)比較緊湊。
結(jié) 論
本課題開發(fā)研制的多孔組合鉆模，用于加工差速器殼的12個(gè)孔。在開發(fā)過程中，針對(duì)加工過程中存在的難點(diǎn)進(jìn)行了攻關(guān)。在鉆床的設(shè)計(jì)上采取了一系列的措施，保證了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作：
1、對(duì)差速器殼的12個(gè)孔的加工工藝進(jìn)行了分析研究，明確了12個(gè)孔加工的技術(shù)要求和工藝要點(diǎn)。
2、恰當(dāng)?shù)剡x擇了鉆模的切削參數(shù)，動(dòng)力頭及液壓滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
3、設(shè)計(jì)了穩(wěn)定可靠的鉆模，從而保證了被加工孔的精度要求。
4、根據(jù)通用、經(jīng)濟(jì)的原則，選擇了刀具，滿足了工藝的需要。
設(shè)計(jì)的多孔組合鉆模，保證了加工孔的生產(chǎn)質(zhì)量，提高工效3倍以上，加工成本大幅下降。
本項(xiàng)工作還有許多值得完善的地方，例如：裝夾、定位由人工完成，效率較低；自動(dòng)化程度有待提高等問題。這些問題通過改進(jìn)設(shè)計(jì)、完善工藝、現(xiàn)場的不斷實(shí)踐、總結(jié)，必將會(huì)得到進(jìn)步的提高。
參考文獻(xiàn)
1 吳宗澤 .機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè) .北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2000
2 龔桂 .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 .北京:高等教育出版社，1990
3 高春甫. 機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì). 吉林大學(xué)出版社
4 侯洪生. 機(jī)械工程圖學(xué). 科學(xué)出版社
5 寇尊權(quán). 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 吉林科學(xué)技術(shù)出版社
6 譚慶昌、趙洪志、曾平. 機(jī)械設(shè)計(jì). 吉林科學(xué)技術(shù)出版社
7 于駿一、鄒青. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版社
8 孟少農(nóng)主編. 機(jī)械加工工藝手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社，1991.3
9 徐灝主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社，1991
10 楊黎明主編. 機(jī)械鉆模設(shè)計(jì)手冊(cè). 國際工業(yè)出版社，1996
11 饒凱. 小型機(jī)械動(dòng)力頭攻絲亂扣與攻深控制問題. 組合機(jī)床與自動(dòng)加工技術(shù)，1982.(10)
12 佟偉. 攻絲組合機(jī)床及包括有攻絲工序的組合機(jī)床的設(shè)計(jì). 組合機(jī)床與自動(dòng)加工技術(shù)，1973.(05)
13 曹維乾. 組合機(jī)床多軸攻絲主軸箱的設(shè)計(jì). 組合機(jī)床與自動(dòng)加工技術(shù)，1960.(04)
14 李如松. 組合機(jī)床與自動(dòng)線的技術(shù)發(fā)展. 組合機(jī)床與自動(dòng)化技術(shù)， 1999.(01)
15 李秀敏. 組合機(jī)床行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展思考. 航空制造技術(shù)，2003.(04)
16 丁國琴. 組合機(jī)床主軸箱的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì). 機(jī)械工程師，2002.(06)
17 胡雪飛. 組合攻絲機(jī)床的電氣與液壓控制系統(tǒng)研究. 江蘇電器，2005.(02)
18 朱喜林、張代治. 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 科學(xué)出版社，2004
19 Richard Lee. Shop Air Drives Tapping Machine. Cranes Today, 2001.(6)
20. Norris, P. Instrument design, manufacture and calibration for use in monitoring the field performance of jacked concrete pipes, Report No. OUEL 1919192, Department of Engineering Science,University of Oxford, 1992.
21. Norris, P. The behaviour of jacked concrete pipes during site installation. D. Phil. Thesis, University of Oxford. 1992.
22 Haslem, R. F.Open-Loop and Closed-Loop Control. New York, 1976.
致 謝
這段時(shí)間以來，在導(dǎo)師XX教授的悉心指導(dǎo)下，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于較為順利地完成了。幾個(gè)月的時(shí)間里，從課題的選定、資料的收集、課題的具體設(shè)計(jì)到論文的審定改進(jìn)，XX老師都給與了極大的幫助，傾注了大量的心血；在XX老師的指導(dǎo)下，學(xué)生不僅開拓了思路、擴(kuò)大了視野、豐富了知識(shí)面，還初步掌握了縫隙和處理具體實(shí)踐問題的科學(xué)方法，為學(xué)生今后發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
XX老師有著深厚的理論功底、寬廣的知識(shí)面和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，尤其值得學(xué)生學(xué)習(xí)的是XX老師那種在工作中嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、精益求精的治學(xué)態(tài)度，對(duì)待學(xué)生嚴(yán)格要求、一絲不茍的負(fù)責(zé)精神，都將激勵(lì)學(xué)生在以后工作學(xué)習(xí)中不斷努力，這是學(xué)生在這段時(shí)間內(nèi)的最大收獲，在此謹(jǐn)向XX老師致以衷心的感謝和真誠的敬意。
同時(shí)，由于本人才疏學(xué)淺，加之此次設(shè)計(jì)時(shí)間緊任務(wù)重，xx等同學(xué)都給予了重要幫助。由于篇幅限制在此不再將他們一一列舉，但是我對(duì)他們無私慷慨的幫助表示深深的謝意！
此外，感謝我的父母，感謝他們這么多年來的養(yǎng)育之恩，是他們的辛勤工作才使我能順利地完成學(xué)業(yè)。感謝父母在我受到挫折、打擊時(shí)候的鼓勵(lì)和支持！
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