車床前刀架拖板機械加工工藝規(guī)程設計及翻轉(zhuǎn)式鉆模夾具設計

車床前刀架拖板機械加工工藝規(guī)程設計及翻轉(zhuǎn)式鉆模夾具設計,車床,刀架,拖板,機械,加工,工藝,規(guī)程,設計,翻轉(zhuǎn),式鉆模,夾具 常州機電職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計(論文) 車床前刀架拖板工藝規(guī)程設計及夾具設計 學生: 班級: 學號: 專業(yè): 指導老師: 摘 要 本課題來源于車床前刀架拖板零件的生產(chǎn)制造。本課題要求對車床前刀架拖板零 件進行合理的工藝規(guī)程設計，包括零件每一道工序的選用設備、切削刀具、切削用量、 定位方式等，并要求繪出工序圖。另外要求對車床前刀架拖板工藝規(guī)程設計及翻轉(zhuǎn)式 鉆摸進行夾具設計。其目的是把所學的機械制造工藝，金屬切削原理及工藝裝備設計 基礎知識與計算機輔助設計方法結合起來，加強理論知識并鍛煉實踐和動手的能力。 為培養(yǎng)學生獨立的分析問題和解決問題的能力打下良好的基礎。 在課題的研究設計階段，針對該零件的結構特點，制定加工工藝；深入理解了夾 具的相關知識，結合零件的結構特點選擇需要的夾具元件，設計出夾具的整體結構 關鍵詞:工件定位 夾具設計 CAD Abstract This subject comes from the front turret lathe carriage parts manufacturing. The requirements on the knife carriage parts process planning reasonable lathe, selection of equipment, including parts of every process of the cutting tool, cutting, positioning, and drawing process. In addition to the front tool lathe carriage process design and fixture design of rotary drilling touch. The purpose is to make the manufacturing process of the mechanical, metal cutting principle and process equipment design basic knowledge and method of computer aided design combine to strengthen the theoretical knowledge and practical ability and training. A good foundation for the ability of independent analysis and problem solving problems the students lay. The research topics in the design phase, according to the structure characteristics of the parts, make the process; understand the relevant knowledge of fixture, with parts of the structural features of fixture components need, design the overall structure of the fixture Keywords: positioning of the workpiece and fixture design CAD 目 錄 前 言.........................................................................................................................................1 第一章 車床前刀架拖板零件分析...........................................................................................3 1.1 拖板零件分析 ..................................................................................................................3 1.2 毛坯的設計 .......................................................................................................................4 1.3 車床前刀架拖板零件的特點 ..........................................................................................4 第二章 前刀架拖板的機械加工工藝規(guī)程...............................................................................5 2.1 前刀架拖板的加工方法的選擇 .......................................................................................5 2.2 前刀架拖板零件的機械加工工藝規(guī)程 ...........................................................................5 2.2.1 工藝規(guī)程的作用........................................................................................................5 2.2.2 生產(chǎn)類型的確定........................................................................................................6 2.3 前刀架拖板零件加工工藝過程的設計 ...........................................................................6 2.3.1 定位基準的選擇........................................................................................................6 2.3.2 加工順序的安排........................................................................................................6 2.3.3 前刀架拖板加工工藝過程的確定............................................................................7 2.4 工序設計 ...........................................................................................................................7 2.4.1 工時定額的計算........................................................................................................7 2.4.2 機床的選擇................................................................................................................7 2.4.3 工藝裝備的選擇........................................................................................................8 2.4.4 加工余量及工序尺寸的確定....................................................................................8 2.4.5 具體工序計算............................................................................................................8 第三章 前刀架拖板翻轉(zhuǎn)式鉆模夾具設計.............................................................................17 3.1 夾具的設計要求 .............................................................................................................17 3.2 定位方案和定位元件 .....................................................................................................17 3.3 定位誤差分析 .................................................................................................................18 3.3.1 定位誤差的計算 .....................................................................................................19 3.3.2 夾緊力計算 .............................................................................................................20 3.3.3 夾緊機構的設計 .....................................................................................................21 3.4 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 ................................................................................22 3.5 確定夾具體結構尺寸和總體結構 ................................................................................24 3.6 夾具設計及操作的簡要說明 ........................................................................................25 結論...........................................................................................................................................26 致謝...........................................................................................................................................27 參考文獻...................................................................................................................................28 1 前 言 國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，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，以適應市場 的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中 等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；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％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為 10~20％左右。近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新 加工技術的應用，對機床夾具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機床夾具；4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機 床夾具；5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高 勞動生產(chǎn)率；6）提高機床夾具的標準化程度。 (2)機床夾具行業(yè)的發(fā)展趨勢 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方 面。 （1）標準化：機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具 零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259－91 以及各類通用夾具、組合夾具標準等。 機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn) 總成本。 （2）精密化：隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精 密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±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：高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動 生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有 夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，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。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動線 配置相應的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動 裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。 （4）柔性化：機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、組 合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批 量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用 2 可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小 批量生產(chǎn)的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構， 發(fā)展可調(diào)夾具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。 在經(jīng)過實地調(diào)研和搜集、查閱了大量有關資料的基礎上，本文對車床前刀架拖板 零件機械加工工藝過程進行了分析和研究，編制了車床前刀架拖板零件的機械加工工 藝規(guī)程，并進行了夾具設計?？偨Y前人的成果，并提出了自己的見解，在滿足零件加 工要求的前提下，提高生產(chǎn)率。 此次設計，在老師的指導下，將所學的理論知識與實際問題相結合，達到了鞏固、 擴大、深化知識的目的，提高了分析問題解決問題的能力，進一步鍛煉了有關設計、 計算、繪圖等方面的實際動手能力，為今后更好的走向工作崗位打下了堅實的基礎。 3 第一章 車床前刀架拖板零件分析 1.1 拖板零件分析 車床前刀架拖板零件是機床的基礎部件，它主要起支撐刀架作用，并帶動刀架運 動，在機床切削加工中起著重要作用。其結構圖如圖所示： 圖 1-1 拖板零件結構圖 車床前刀架拖板零件加工表面的加工工藝要求，描述如下： （1）A 面與 C 面得平行度公差 100：0.02 （2）B 面與 C 面垂直度公差為 0.01mm （3）D 面與 B 面平行度公差 100：0.02 （4）粗糙度 6.3，孔粗糙度 3.2 經(jīng)過對以上加工表面的分析，我們可先選定粗基準，加工出精基準所在的加工表 面，然后借助專用夾具對其他加工表面進行加工，保證它們的位置精度。 零件材料是 HT200。零件年產(chǎn)量是大批量，而且零件加工的輪廓尺寸不大，在考 慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型。零件形狀并不復雜，因此毛坯形狀可 以與零件的形狀盡量接近，內(nèi)孔需要鑄出。毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。 1.2 毛坯的設計 本設計中加工余量的確定是通過查閱《機械制造工藝設計簡明手冊》和《切削用 量簡明手冊》來進行的。毛坯鑄件結構簡圖如圖 2 所示： 4 圖 1-2 毛坯鑄件結構簡圖 1.3 車床前刀架拖板零件的特點 該零件外圍尺寸不大，但是孔比較多，而且在斜面上需要打孔，攻絲，給加工帶 來很大困難，傳統(tǒng)的加工方法是每一個工序需要單獨設計一套夾具，耗時費力，生產(chǎn) 率低。因此需要合理設計夾具，減少多次夾緊定位帶來的加工誤差，提高加工精度， 提升加工效率。 5 第二章 前刀架拖板的機械加工工藝規(guī)程 2.1 前刀架拖板的加工方法的選擇 零件的加工方法的選擇主要取決于加工表面的技術要求，如粗糙度、尺寸精度， 公差等級等，再有，就是和被加工材料、生產(chǎn)類型，技術條件等也有關系。當明確了 上述因素后，就可以根據(jù)此來選擇加工方法，來滿足零件質(zhì)量、較好的經(jīng)濟性和較高 的生產(chǎn)率的要求。車床前刀架拖板零件的主要加工面有 P、S、Q、R 及其對應后面和右 面，R 面鉆孔和 S、Q、T 面上的孔的加工等。參考《機械制造工藝設計簡明手冊》 ，零 件加工方法如下： （1）P 面以及內(nèi)槽兩側(cè)面以及 R 面: 表面粗糙度 Ra=6.3,公差等級為 IT11，粗銑—半 精銑。 （2）S 面：表面粗糙度 Ra=6.3,公差等級為 IT11，粗銑—半精銑。 （3）Q 面以及 R 面對應的后面及對應右面：表面粗糙度 Ra=6.3,公差等級為 IT11，粗 銑—半精銑。 （4）鉆底面 P 上 7 個深 16mmΦ5 底孔、1 個深 11mmΦ5 底孔、以及 2 個 Φ3 油孔并分 別攻絲：表面粗糙度 Ra=6.3,公差等級為 IT11，鉆-----攻絲。 （5）鉆頂面 Q 上 Φ6H9-Φ3 階梯孔下部的 Φ3 油孔，擴、鉸 Φ6H9 孔和鉆銑槽時的 Φ8 進刀孔：表面粗糙度 Ra=3.2,公差等級為 IT7~IT10，鉆---擴—鉸 （6）鉆正面 R 上 Φ4 孔至 Φ3.7、鉸孔至 Φ4：表面粗糙度 Ra=3.2,公差等級為 IT7~IT10。 鉆---鉸 （7）鉆 S 面上兩個深 15mm 的 M6 孔以及 1 個深 20mm 的 M6 孔并攻絲: 表面粗糙度 Ra=6.3,公差等級為 IT11。鉆---攻絲。 （8）鉆 T 面 Φ12 孔至 Φ11.7 鉸孔至 Φ12：表面粗糙度 Ra=3.2,公差等級為 IT7~IT10，鉆---鉸。 2.2 前刀架拖板零件的機械加工工藝規(guī)程 2.2.1 工藝規(guī)程的作用 工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。工藝規(guī)程 的作用是： （1） 工藝規(guī)程指導生產(chǎn)的主要技術文件； （2） 工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)管理工作的依據(jù)； （3） 工藝規(guī)程是新建、擴建或改建機械制造廠的主要技術資料。 因此，零件的機械加工工藝規(guī)程是每個機械制造廠或加工車間必不可少的技術文 件。生產(chǎn)前用它做生產(chǎn)的準備，生產(chǎn)中用它做生產(chǎn)的指揮，生產(chǎn)后用它做生產(chǎn)的檢驗。 工廠或車間的每個工人、技術人員和干部都必須按照工藝規(guī)程進行生產(chǎn)，以確保產(chǎn)品 6 質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本和安全生產(chǎn)。零件的機械加工工藝規(guī)程作用重大，必須 認真做好。 2.2.2 生產(chǎn)類型的確定 根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領來確定生產(chǎn)類型。生產(chǎn)類型將直接影響工藝規(guī)程的內(nèi)容和生 產(chǎn)的組織形式。前刀架拖板零件的生產(chǎn)綱領 N=10000 件/年，應屬大批生產(chǎn)。因此，工 件的耐用性好，毛坯多用鑄件，精度一般，加工余量中等，多采用普通數(shù)控機床、專 用夾具（加工精度基本由其保證）等，并且工藝規(guī)程要詳細、規(guī)范。 2.3 前刀架拖板零件加工工藝過程的設計 2.3.1 定位基準的選擇 正確選擇定位基準是設計工藝過程的一項重要內(nèi)容。在最初的工序中只能選擇未 加工過的毛坯面為定位基準，稱為粗基準，用加工過的表面作定位基準稱為精基準。 在加工過程中，必須相應的以一個或幾個面為依據(jù)來加工其他表面，以達到零件圖上 的要求。所以在機械加工中要確定正確的定位基準。 前刀架拖板零件粗基準的選擇主要遵循粗基準選擇的一般原則。粗基準的選擇將 會影響各加工面的余量分配和位置精度。該零件工藝過程是以前刀架拖板毛胚的 Q 表 面為加工的粗基準，首先以毛坯的 Q 表面為基準來銑削 P 平面，然后用加工過的平面 為精基準加工其他工序，保證了前刀架拖板零件各平面的加工余量均勻。粗基準最好 只使用一次，不要重復使用，以免產(chǎn)生較大的位置誤差。 選擇精基準應考慮保證加工精度和裝夾準確、方便。本工藝過程精基準的選擇主 要考慮了以下幾個方面： （1）由于是鑄件毛胚，選擇定位基準時主要是選擇面積較大，精度較高的 P 面作 為定位基準。 （2）當工件以某一組精基準來定位可方便的加工其他表面時，就盡可能的在多數(shù) 工序中選擇這組基準來定位，即“基準統(tǒng)一”的原則，這樣的好處是避免了因基準轉(zhuǎn) 換過多帶來的誤差，有利于保證其相互位置精度。 （3）選擇零件圖上的設計基準來作為加工的精基準，以便消除基準不重合誤差， 即所謂的“基準重合”原則。這樣可以減少由于定位不準確引起的加工誤差。 2.3.2 加工順序的安排 一般來說，零件的加工順序可劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工階段以 及光整加工階段，并依次進行。前刀架拖板的加工表面除了自身的加工精度外，還有 位置精度要求。為了達到這些要求，工件的各個加工面的加工順序就不能隨意安排， 必須遵照一定的原則。即“先粗后精、先主后次、先面后孔、先基準后其它” 。 7 （1）作為基準的表面應先加工，因為后續(xù)工序中要以它作為定位基準，即“先基 準后其它”的原則。本文的工藝過程中，前刀架拖板 Q 面和 P 平面要作為基本的定位 基準，故安排其先加工，以保證后續(xù)工序的加工精度。 （2）精基準加工完畢后，應對主要加工表面及關鍵孔進行粗加工、半精加工和精 加工。主要表面的精加工一般放在最后階段進行，以免受到其它的工序影響。次要表 面的加工可穿插在主要表面及關鍵孔加工工序之間進行，即按照“先粗后精、先主后 次”的原則。 2.3.3 前刀架拖板加工工藝過程的確定 綜合以上的分析，制訂兩套工藝過程如下： 第一套：鑄造毛坯；以 Q 面為粗基準，銑 P 面以及內(nèi)槽兩側(cè)面以及 R 面，然后銑 S 面; 翻轉(zhuǎn)零件以 P 面為精基準銑加工 Q 面以、R 面對應的后面及對應右面，鉆底面 P 上 7 個深 16mmΦ5 底孔、1 個深 11mmΦ5 底孔、以及 2 個 Φ3 油孔并分別攻絲，鉆頂面 Q 上 Φ6H9-Φ3 階梯孔下部的 Φ3 油孔，擴、鉸 Φ6H9 孔和鉆銑槽時的 Φ8 進刀孔，鉆 正面 R 上 Φ4 孔至 Φ3.7、鉸孔至 Φ4 鉆 S 面上兩個深 15mm 的 M6 孔以及 1 個深 20mm 的 M6 孔并攻絲，最后鉆 T 面 Φ12 孔至 Φ11.7 鉸孔至 Φ12。去毛刺，檢測。 第二套：鑄造毛坯；粗銑、半精銑 Q 面及左、右端面；翻轉(zhuǎn)零件以 Q 面為精基準， 銑 P 面及前后端面，并且銑出溝槽。鉆底面 P 上 7 個深 16mmΦ5 底孔、1 個深 11mmΦ5 底孔、以及 2 個 Φ3 油孔并分別攻絲，鉆頂面 Q 上 Φ6H9-Φ3 階梯孔下部的 Φ3 油孔， 擴、鉸 Φ6H9 孔和鉆銑槽時的 Φ8 進刀孔，鉆正面 R 上 Φ4 孔至 Φ3.7、鉸孔至 Φ4 鉆 S 面上兩個深 15mm 的 M6 孔以及 1 個深 20mm 的 M6 孔并攻絲，最后鉆 T 面 Φ12 孔至 Φ11.7 鉸孔至 Φ12，去毛刺，檢測。 第二套的工藝方案加工平面的順序有區(qū)別與第一套，但是不易保證 B 面與 C 面得 垂直度要求，并且設計基準與定位基準不重合，誤差較大所以應使用第一套方案。 2.4 工序設計 工序設計的內(nèi)容是為某一工序選擇機床和工裝設備，確定進給量，背吃刀量 （切削深度）和切削速度等切削用量，同時選擇刀具，量具等設備，以高效、高質(zhì)量 的完成本道工序。 2.4.1 工時定額的計算 T=[（365-3-3-52×2）×8×60]/10000=12.24（min） 2.4.2 機床的選擇 選擇機床要遵循一定的原則。機床的加工范圍應與零件的外輪廓尺寸相適應；機 床的精度應與工序要求的精度相適應；機床的生產(chǎn)率應與零件的生產(chǎn)類型相適應。本 文中零件生產(chǎn)綱領為 10000 件/年，屬于大批量生產(chǎn)，零件的加工精度比較高的工序一 8 般采用專用機床，大部分工序采用通用機床。 2.4.3 工藝裝備的選擇 在單件小批量生產(chǎn)中，應盡量采用通用夾具和組合夾具，而在大批量生產(chǎn)中則應 根據(jù)工序的加工要求自行設計制造專用夾具。因為拖板零件形狀不規(guī)則，在加工中主 要采用專用夾具。量具的選擇主要是根據(jù)生產(chǎn)類型和要求檢驗的精度來確定的。對拖 板的檢測可用游標卡尺，塞規(guī)進行檢測，如零件的長、寬、高等就可以用游標卡尺進 行檢測，檢測通孔可用塞規(guī)進行測量。刀具的選擇主要取決于所采用的加工方法、加 工表面的尺寸、工件的材料、所要求的加工精度和表面粗糙度、生產(chǎn)效率以及經(jīng)濟性 等。在對拖板的加工中的刀具均采用 SANDVIK 提供的刀具樣本，其刀具質(zhì)量好，剛度、 加工精度完全能滿足要求。 2.4.4 加工余量及工序尺寸的確定 為了保證零件圖上某平面的精度和表面粗糙度值，需要從其毛坯面上切除全部多 余的金屬層，這一金屬層的總厚度叫做該表面的加工總余量。工件加工余量的大小將 直接影響工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。例如加工余量很小時，不易去掉上道工 序所遺留下來的表面缺陷及表面的相互位置誤差而造成廢品；加工余量太大時，會造 成加工工時和材料的浪費，甚至因余量過大而引起很大的切削力和切削熱，使工件變 形，影響加工質(zhì)量。目前，確定加工余量的方法一般有兩種，一是靠經(jīng)驗，另一種是 查閱有關的手冊來確定。零件的工序尺寸按照“入體原則”從后向前，根據(jù)確定的加 工余量即可計算得出。 2.4.5 具體工序計算 1. 銑 P 面以及內(nèi)槽兩側(cè)面以及 R 面 I、粗銑 P 面以及內(nèi)槽兩側(cè)面以及 R 面 所選刀具為高速鋼鑲齒圓柱銑刀，根據(jù)《切削用量簡明手冊》選用刀具直徑為 15 的 立銑刀 切削用量及基本時間的確定 （1）ap=1.5mm，走刀次數(shù) m=1。 （2）進給量 f= 0.8mm/r。 （3）確定切削速度 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表查取：Vc= πdnc/1000=31.79m/min。 綜上，此工步的切削用量為：ap=1.5mm ，f =0.8mm/r，n =425r/min，Vc=20m/min。 (3)計算基本工時： T=L/(f×n)=(l+y+Δ)/(f×n) =5.28min。 Ⅱ.半精銑 P 面以及內(nèi)槽兩側(cè)面以及 R 面 9 (1)選擇刀具：高速鋼鑲齒圓柱銑刀，選用刀具直徑為 15 的立銑刀 (2)確定切削用量 (a)確定背吃刀量 半精銑 P 面以及內(nèi)槽兩側(cè)面以及 R 面，加工余量為 0.5mm，一次走刀，則 ap=0.5mm。 (b)確定進給量 由《切削用量簡明手冊》HT200，ap=0.5mm 選 f=1.0~3.0。再由《機械制造工 藝設計簡明手冊》查取 f =2mm/r。 (c)確定切削速度 Vc： =278r/mindvcnπ/'10? 查(《機械制造工藝設計簡明手冊》取機床轉(zhuǎn)速 nc=382r/min，則實際切削速 度 Vc= πdnc/1000==18m/min。 綜上，此工步的切削用量為：a =0.5mm，f =2.0， n =382r/min， Vc=18m/min。 (3)計算基本工時： T=L/(f×n)=(l+y+Δ)/(f×n) =2.24min。 2. 銑削 S 面 I.粗銑 S 面 本工序為粗銑，所選刀具高速鋼鑲齒圓柱銑刀，選用刀具直徑為 15 的立銑刀。 切削用量及基本時間的確定 （1）ap=1.5mm，走刀次數(shù) m=1。 （2）進給量 f= 0.8mm/r。 （3）確定切削速度 根據(jù)《切削用量簡明手冊》得 =380r/mindvcnπ/'10? 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表選擇與 380r/min 相近似的機床轉(zhuǎn)速 nc=420r/min，則實際切削速度 Vc= πdnc/1000=21m/min。 綜上，此工步的切削用量為：a =1.5mm，f =0.8mm/r，n =420r/min，Vc=21m/min。 (3)計算基本工時： T=L/(f×n)=(l+y+Δ)/(f×n) =0.7min。 Ⅱ.半精銑 S 面 (1)選擇刀具：所選刀具高速鋼鑲齒圓柱銑刀，選用刀具直徑為 15 的立銑刀 (2)確定切削用量 (a)確定背吃刀量 半精車外圓，加工余量為 0.5mm，一次走刀，則 ap=0.5mm。 (b)確定進給量 由《切削用量簡明手冊》HT200，ap=0.5mm，查 f=0.2~1.0。再由《機械制造 工藝設計簡明手冊》查取 f =0.4mm/r。 (c)確定切削速度 Vc： 根據(jù)《切削用量簡明手冊》: =360r/mindvcnπ/'10? 查(《機械制造工藝設計簡明手冊》選取機床轉(zhuǎn)速 nc=392r/min，則實際切削 速度 Vc= πdnc/1000=19m/min。 綜上，此工步的切削用量為：a =0.5mm，f =0.4， n =392r/min， 10 Vc=19m/min。 (3)計算基本工時： T=L/(f×n)=(l+y+Δ)/(f×n)= 1.33min。 3. 銑削 Q 面以及 R 面對應的后面及對應右面 I.粗銑 Q 面以及 R 面對應的后面及對應右面 本工序為粗銑，所選刀具：高速鋼鑲齒圓柱銑刀，選用刀具直徑為 15 的立銑刀。 切削用量及基本時間的確定 （1）ap=1.5mm，走刀次數(shù) m=1。 （2）進給量 f= 0.8mm/r。 （3）確定切削速度 查《切削用量簡明手冊》： =400r/min。查《機械制造工藝設計簡dvcnπ/'10? 明手冊》取機床轉(zhuǎn)速 nc=424r/min，則實際切削速度 Vc= πdnc/1000=20m/min。 綜上，此工步的切削用量為：a =1.5mm，f =0.8mm/r，n =424r/min，Vc=20m/min。 (4)計算基本工時： T=L/(f×n)=(l+y+Δ)/(f×n) =2.04min。 Ⅱ. 半精銑 Q 面以及 R 面對應的后面及對應右面 (1)選擇刀具：高速鋼鑲齒圓柱銑刀，選用刀具直徑為 15 的立銑刀 (2)確定切削用量 (a)確定背吃刀量 加工余量為 0.5mm，一次走刀，則 ap=0.5mm。 (b)確定進給量 由《切削用量簡明手冊》HT200， ap=0.5mm，取 f=0.4。 (c)確定切削速度 Vc： 根據(jù)《切削用量簡明手冊》查 =375r/mindvcnπ/'10? 查《機械制造工藝設計簡明手冊》選機床轉(zhuǎn)速 nc=392r/min，則實際切削速度 Vc= πdnc/1000=18m/min。 綜上，此工步的切削用量為：a =0.5mm，f =0.4， n =392r/min， Vc=18m/min。 (3)計算基本工時： T=L/(f×n)=(l+y+Δ)/(f×n)=2.64min。 4. 鉆孔底面孔 I.鉆 7- 5mm ? （1）選則刀具 直徑為 5mm 的標準直柄麻花鉆 （2）確定刀具磨鈍標準及壽命 查《切削用量簡明手冊》表 2.12 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及壽命可知： 鉆頭磨鈍標準為后刀面最大磨損限度 1.0mm，壽命 75min。 （3）計算切削用量 切削深度 2.5Pam? 進給量 查《切削用量簡明手冊》表選擇 。0.3/fmr? 11 計算切削速度 查《切削用量簡明手冊》表取 13/min? 所以切削速度為： 82(/min)10cndv?? （4）計算基本工時 查《切削用量簡明手冊》表，鉆孔過程分 7 次進給完成，則基本工時為：0.68(in)lytnf??? （5）驗算機床功率 查《切削用量簡明手冊》表 2.32 鉆孔時軸向力、扭矩及功率的計算公式可知：軸 向 力 0zFyfCdfk? 扭矩 zMc 功率 03 cvPd 公式中的系數(shù)和指數(shù)： 、 、 、 、 、42FC?1.Fz.8Fy?0.26MC.0Mz?.8My 查《切削用量簡明手冊》表 1.29-1 1.8Fk 查《切削用量簡明手冊》表 2.33 加工條件改變時鉆孔軸向力及扭矩的修正系數(shù)： 、 、 、.3xFk.0 xMk.9hF.7h 則 1.0.8042651.309243.()zFyfCdf N?????2.0.. .8761.zMck m? 0 71.3.9()6cvPkwd??? 根據(jù) Z3025 床機床說明書，機床功率足夠，可以正常加工。 Ⅱ、鉆 1- 5mm ? （1）選則刀具 直徑為 5mm 的標準直柄麻花鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 2.5Pam? 進給量 查《切削用量簡明手冊》表選擇 。0.3/fmr? 計算切削速度 查《切削用量簡明手冊》表取 1in 12 所以切削速度為： 82(/min)10cndv?? （3）計算基本工時 查《切削用量簡明手冊》表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.74(in)lytnf??? 5. 鉆上面兩孔 I 鉆 3mm 孔? （1）選則刀具 直徑為 3mm 的標準直柄麻花鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 1.5Pam? 進給量 查《切削用量簡明手冊》表選擇 。0.2/fmr? 計算切削速度 查《切削用量簡明手冊》表取 1in 所以切削速度為： 168(/in)0cndv?? （3）計算基本工時 查《切削用量簡明手冊》表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.64(min)lytnf??? Ⅱ.擴 6mm 的孔? （1）選則刀具 直徑為 6mm 的標準直柄擴孔鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 1.5Pa? 進給量 查《切削用量簡明手冊》表選擇 。0.9/fmr? 計算切削速度 查《切削用量簡明手冊》表取 1in 所以切削速度為： 539(/in)10cndv?? （3）計算基本工時 查《切削用量簡明手冊》表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.25(min)lytnf??? Ⅲ.鉸 6mm 的孔 ? （1）選則刀具 直徑為 6mm 的標準鉸刀。 13 （2）計算切削用量 切削深度 0.1Pam? 進給量 查《切削用量簡明手冊》表選擇 。1.0/fmr? 計算切削速度 查《切削用量簡明手冊》表取 6in 所以切削速度為： 318(/in)0cndv?? （3）計算基本工時 查《切削用量簡明手冊》表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.46(min)lytnf??? Ⅳ 鉆 8mm 的孔? （1）選則刀具 直徑為 8mm 的標準直柄麻花鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 4.0Pa? 進給量 查《切削用量簡明手冊》表選擇 。0.4/fmr? 計算切削速度 查《切削用量簡明手冊》表取 2in 所以切削速度為： 796(/in)10cndv?? （3）計算基本工時 查《切削用量簡明手冊》表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.53(min)lytnf??? 6. 鉆 R 面上孔 Ⅰ.鉆 3.7mm 的孔 ? （1）選則刀具 直徑為 3.7mm 的標準直柄麻花鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 1.85Pam? 進給量 查《切削用量簡明手冊》表選擇 。0.2/fmr? 計算切削速度 查《切削用量簡明手冊》表取 13in 所以切削速度為： 19(/in)0cndv?? （3）計算基本工時 查《切削用量簡明手冊》表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為： 14 0.41(min)lytnf??? Ⅱ.鉸 4.0mm 的孔 ? （1）選則刀具 直徑為 4mm 的標準鉸刀。 （2）計算切削用量 切削深度 0.15Pa? 進給量 查《切削用量簡明手冊》表選擇 。0.6/fmr? 計算切削速度 查《切削用量簡明手冊》表取 13in 所以切削速度為： 1035(/in)cndv?? （3）計算基本工時 查《切削用量簡明手冊》表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.142(min)lytnf??? 7. 鉆 S 面上的孔 Ⅰ.鉆 2- 5mm 的孔? （1）選則刀具 直徑為 5mm 的標準直柄麻花鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 2.5Pam? 進給量 查《切削用量簡明手冊》表選擇 。0.4/fmr? 計算切削速度 查《切削用量簡明手冊》表取 13in 所以切削速度為： 82(/in)10cndv?? （3）計算基本工時 查《切削用量簡明手冊》表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.132(min)lytnf??? Ⅱ.鉆 1- 15mm 的孔? （1）選則刀具 直徑為 5mm 的標準直柄麻花鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 2.5Pam? 進給量 查《切削用量簡明手冊》表選擇 。0.3/fmr? 15 計算切削速度 查《切削用量簡明手冊》表取 13/min? 所以切削速度為： 82(/min)10cndv?? （3）計算基本工時 查《切削用量簡明手冊》表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.12(in)lytnf??? Ⅲ 攻 2-M6 螺紋 Ⅳ 攻 1-M6 螺紋 8. 鉆 T 面上的孔 Ⅰ. 鉆 11.7mm 的孔? （1）選則刀具 直徑為 11.7mm 的標準直柄麻花鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 5.8Pam? 進給量 查《切削用量簡明手冊》表選擇 。0.5/fmr? 計算切削速度 查《切削用量簡明手冊》表取 13in 所以切削速度為： 354(/in)10cndv?? （3）計算基本工時 查《切削用量簡明手冊》表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.8(min)lytnf??? Ⅱ. 鉸 12mm 的孔? （1）選則刀具 直徑為 12mm 的標準鉸刀。 （2）計算切削用量 切削深度 0.15Pam? 進給量 查《切削用量簡明手冊》表選擇 。0.8/fmr? 計算切削速度 查《切削用量簡明手冊》表取 13in 所以切削速度為： 345(/in)10cndv?? （3）計算基本工時 查《切削用量簡明手冊》表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為： 16 0.56(min)lytnf??? 17 第三章 前刀架拖板翻轉(zhuǎn)式鉆模夾具設計 3.1 夾具的設計要求 設計夾具，首先要仔細分析加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方 法，擬定夾具設計方案；在滿足加工精度的條件下，合理的進行安裝、定位、夾緊； 在完成夾具草圖后，進一步考慮零件間的連接關系和螺釘、螺母、定位銷等的固定方 式，設計合理的結構實現(xiàn)個零部件間的相對運動；根據(jù)零件的使用要求，選擇相應的 材料。 完成鉆床夾具的所有設計后，用 AutoCAD 進行二位圖形的繪制，首先畫裝配圖， 然后從裝配圖上拆畫零件圖，標注相關尺寸及技術要求，最后進行論文撰寫、整理、 修改完成該畢業(yè)設計。 本例中夾具的設計任務是：前刀架拖板翻轉(zhuǎn)式鉆模夾具設計 3.2 定位方案和定位元件 18 圖 3-1 定位夾緊方式簡單示意圖 本夾具用于鉆銷零件所需的的孔和。由于被加工孔與零件底面有相對位置度要求， 應以底面為基準，限制其自由度。工件裝到夾具上后，由定位銷使其完全定位，然后 用兩個聯(lián)動壓板同時將工件夾緊。 安裝工件時，松開兩螺母，將兩壓板抬起，將工件固定到在定位銷上，落下壓板， 擰螺母，使兩壓板壓緊工件，便可使工件加緊。夾具以夾具體的一面及定位鍵在銑床 工作臺上定位，并用螺栓擰緊。本夾具使用聯(lián)動壓板，可使四個夾緊點同時均勻受力， 而且操作方便。 本夾具設計為加工零件的上、下兩側(cè)孔。當一側(cè)的孔加工完成，翻轉(zhuǎn)夾具體實現(xiàn) 另一側(cè)孔的加工。這種設計減少了對零件的多次裝夾，提高了加工效率。 3.3 定位誤差分析 工件在夾具中的定位誤差 ΔDW=ΔDB+Δjw()()min0.30.6()jwxjygjTXm?????? 又 ΔDB=0 (基準不重合誤差), ΔDW=0+0.06=0.06 故工件在夾具中的定位誤差符合加工要求。 19 圖 3-2 定位誤差分析示意圖 3.3.1 定位誤差的計算 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???? 與機床夾具有關的加工誤差 ，一般可用下式表示：j? MjWDAZWj ???? ?? 由參考文獻[5]可得： ⑴銷的定位誤差 ：11minDd???? 12min2min.DdDdJWarctgL?????? 其中： ，10.52D?20 ，d.3d? ， min??min4? .6DWm?? .02J ⑵ 夾緊誤差 ： ?cos)(inaxyj?? 其中接觸變形位移值： 20 1 ()(9.62nHBZyRaZkNcl??? 查[5]表 1～2～15 有 。 104,0.6,.42,0.7RazHBKCn???cos.8jym?? ⑶ 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj??m5. ⑷ 夾具相對刀具位置誤差： 取AD. 誤差總和： 0.53jw??? 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.3.2 夾緊力計算 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) 作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： FKW?? 安全系數(shù) K 可按下式計算有：： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表 可得： 6~ 12?..01.301.56CK???? 12522.3P ....f 所以有： 193.08()KCWFN?? 76P 5.()Kf? 螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有： )(210 ??????tgtQLWz 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 21 6.2???.76zr?901??052??'29??? 螺旋夾緊力： 048()WN 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下： 163 圖 4.1 受力簡圖 由表 得：原動力計算公式 261?001KLWl??? 即： 0478.23.932.75()KWLNl?? ??? 由上述計算易得： K?? 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定 選用手動螺旋夾緊機構。 3.3.3 夾緊機構的設計 采用螺旋直接夾緊或與其他元件組合實現(xiàn)夾緊工件的機構，統(tǒng)稱螺旋夾緊機構。 由于這類夾緊機構簡單，夾緊可靠，通用性大，故在機床夾具中得到廣泛運用。它的 主要缺點是夾緊和松開工件時比較費力。 本夾具采用移動壓板進行夾緊，同時保證了夾緊可靠和動作迅速的要求。同時， 由于移動壓板標準件，可直接購買，降低了夾具的制造成本。 夾緊力的計算 22 單個螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按下列計算： )(2'1'0????tgrtQLWz 式中： W0——單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力 （N ） ； Q ——原始作用力 （N ） ； L——作用力臂（mm） ； ——螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm ） ，其值視螺桿端部的結'r 構形式而定，參見《機床夾具設計手冊》第三版表 1-2-20； ——螺桿端部與工件間的摩擦角（°） ；1? ——螺紋中徑之半（mm） ；zr ——螺旋升角 （°） ，參見《機床夾具設計手冊 》第三版表 1-2-21；? ——螺旋副的當量摩擦角 （°） ， 式中 為螺旋副的摩擦角（°） ，2'? 2? β 為螺紋牙型半角（°） ，參見《機床夾具設計手冊》第三版表 1-2-22。 3.4 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 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（其結構如下圖所示）以減少 更換鉆套的輔助時間。 23 圖 6.1 可換鉆套 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基本 極限 偏差 D6 ＞0～1 3 +0.010 +0.004 6 ＞1～1.8 4 7 ＞1.8～2.6 5 8 6 9 -- ＞2.6～3 +0.016 +0.006 ＞3～3.3 6 +0.016 +0.008 9 ＞3.3～4 7 10 ＞4～5 8 11 8 12 16 ＞5～6 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 13 ＞6～8 12 15 10 16 20 ＞8～10 +0.028 +0.013 15 18 ＞10～12 18 +0.023 +0.012 22 12 20 25 ＞12～15 22 26 0.008 ＞15～18 +0.034 +0.016 26 30 16 28 36 ＞18～22 30 +0.028 +0.015 34 ＞22～26 35 39 20 36 HT 200 ＞26～30 +0.041 +0.020 42 46 ＞30～35 48 +0.033 +0.017 52 25 HT200 56 ＞35～42 +0.050 +0.025 55 +0.039 59 30 56 67 0.012 24 ＞42～48 62 66 ＞48～50 70 +0.020 74 0.040 3.5 確定夾具體結構尺寸和總體結構 夾具體：夾具的定位、引導、夾緊裝置裝在夾具體上，使其成為一體，并能正確 的安裝在機床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大最復雜 的基礎件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接， 而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動， 因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落 在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設計夾具體時，必 須考慮結構應便于排屑。此外，夾具體結構的工藝性、經(jīng)濟性以及操作和裝拆的便捷 性等，在設計時也應加以考慮。 夾具體設計的基本要求 （1）應有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约?夾具體的安裝基面，應有適當?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應有適當?shù)奈恢镁取? 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進 行退火處理。 （2）應有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振 動，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。 （3）應有良好的結構工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結構比較復雜，而且各表