車床手柄座的鉆φ14H7孔氣動(dòng)夾具設(shè)計(jì)及機(jī)械加工工藝裝備規(guī)程含proe三維及非標(biāo)6張CAD圖
車床手柄座的鉆φ14H7孔氣動(dòng)夾具設(shè)計(jì)及機(jī)械加工工藝裝備規(guī)程含proe三維及非標(biāo)6張CAD圖,車床,手柄,14,h7,氣動(dòng),夾具,設(shè)計(jì),機(jī)械,加工,工藝,裝備,設(shè)備,規(guī)程,proe,三維,非標(biāo),cad
車床手柄座機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆φ14H7孔夾具設(shè)計(jì)
摘 要
此次設(shè)計(jì)內(nèi)容涵蓋了機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與技術(shù)測量、機(jī)械設(shè)計(jì)等多方面的知識。我設(shè)計(jì)的是手柄座機(jī)械加工工藝規(guī)程和針對φ14H7mm孔加工的夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)。在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)要先對零件進(jìn)行詳細(xì)分析，要知道它每個(gè)表面、各個(gè)孔和槽所要達(dá)到的加工要求，接著通過這些要求設(shè)計(jì)出它的毛坯，并選擇好加工時(shí)用來定位的基準(zhǔn)，關(guān)鍵要確定出每道工序所用的設(shè)備及其切削用量；最后針對φ14H7mm孔加工進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，在進(jìn)行其設(shè)計(jì)之前要考慮好它的各個(gè)組成部分，如定位裝置、夾緊元件、刀具導(dǎo)向元件或裝置、連接原件、夾具體以及其它原件或裝置；并計(jì)算在加工過程產(chǎn)生的定位誤差。通過查閱資料可知這種工件在使用的時(shí)候不會(huì)經(jīng)常發(fā)生變動(dòng)，所以在很大程度只起支撐的作用卻不會(huì)受到很大的沖擊載荷，在設(shè)計(jì)其夾具時(shí)還應(yīng)該考慮這個(gè)因素。
關(guān)鍵詞 ：手柄座零件；工藝規(guī)程；夾具；設(shè)計(jì)
I
ABSTRACT
This design covers the knowledge of mechanical manufacturing technology, machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and technical measurement, mechanical design and so on. I designed the mechanical processing procedure of the handle seat and the fixture designed for the processing of the 14H7mm hole. In the process design, detailed analysis was carried out on the parts before you know it every surface, every hole and slot is required for processing the blank, and then pass these requirements to design it and choose the good process used for locating the benchmark, every working procedure to identify the key equipment and its cutting dosage; Finally for the phi 14 h7mm hole machining fixture design, to consider it in advance of its design of each component, such as positioning device, clamping element, cutter guide element, or device, original connection, specific and original or other device; And calculate the positioning error during processing. By looking at data shows the artifacts when using won't change often, so much as supporting role only has not been great impact load, should also take this factor into consideration when designing the fixture.
Key words：handle block; technological procedure; clamp; design
II
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1序言 1
1.1設(shè)計(jì)目的 1
1.2設(shè)計(jì)意義 1
1.3手柄座的作用 2
1.4 機(jī)床夾具的發(fā)展 2
2 分析工件 3
2.1零件的技術(shù)要求 3
2.2各表面的工藝分析 4
2.2.1 各孔的加工 4
2.2.2 各槽的加工 4
2.2.3 每個(gè)平面的加工 5
2.2.4 M10螺紋孔的加工 5
3 工件的工藝過程設(shè)計(jì) 6
3.1確定生產(chǎn)類型、毛坯 6
3.2基面的選擇 6
3.2.1選擇粗基準(zhǔn) 6
3.2.2選擇精基準(zhǔn) 6
3.3擬定加工路線 7
3.3.1工藝路線方案一 7
3.3.2 工藝路線方案二 7
3.3.3 兩種方案的分析和比較 8
3.3.4 確定最終方案 8
3.4 確定毛坯尺寸、加工余量和工序尺寸 9
3.4.1 確定φ46mm圓柱兩個(gè)端面的毛坯尺寸和機(jī)械加工余量 9
3.4.2 確定φ14H7mm孔端面的毛坯尺寸和機(jī)械加工余量 10
3.4.3 確定其它尺寸和機(jī)械加工余量 10
3.5切削用量和基本工時(shí)的計(jì)算 12
4 工件夾具設(shè)計(jì) 23
4.1提出問題 23
4.2進(jìn)行夾具設(shè)計(jì) 23
4.2.1 定位元件、定位基準(zhǔn)及其他設(shè)計(jì)元件的選擇 23
4.2.2 切削力和夾緊力的計(jì)算、夾緊裝置設(shè)計(jì)與選擇 24
4.2.3、定位誤差分析 26
4.2.4、夾具設(shè)計(jì)因素和操作說明 26
總結(jié) 29
參考文獻(xiàn) 30
致謝 31
IV
1序言
1.1設(shè)計(jì)目的
大學(xué)畢業(yè)之前進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我們本科階段學(xué)習(xí)的一次綜合測驗(yàn)，也是一次學(xué)習(xí)和鍛煉的機(jī)會(huì)。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以提高我們的設(shè)計(jì)能力為后面的工作打下一點(diǎn)點(diǎn)基礎(chǔ)。具體的設(shè)計(jì)目的如下：
(1)通過此次設(shè)計(jì)加強(qiáng)我們識圖、制圖、查閱技術(shù)文件等基本能力
(2)提高我們在機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)中分析問題、解決問題的能力
(3)提高我們的專業(yè)素養(yǎng)，增強(qiáng)我們對專業(yè)方面的知識的了解
1.2設(shè)計(jì)意義
此次我的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)是對車床手柄座這個(gè)工件進(jìn)行機(jī)械加工和針對φ14H7mm孔這道工序進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)的意義在于使自己對這個(gè)工件的整個(gè)加工過程有一個(gè)充分的認(rèn)識，能夠更好地將我們以前所學(xué)的知識和實(shí)際聯(lián)系起來，培養(yǎng)我們的設(shè)計(jì)性思維。
對夾具設(shè)計(jì)的研究有如下意義：
(1)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本
在進(jìn)行工件加工時(shí)，使用夾具就可以不進(jìn)行找正便能使工件快速且準(zhǔn)確地在機(jī)床中占據(jù)正確的位置，極大地減少了非加工時(shí)間；同時(shí)提高了工件的剛性；還可使用多個(gè)工位、多件的夾具對工件進(jìn)行裝夾，并采用高效夾緊裝置，這些方面都有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。另外，使用夾具還可以使產(chǎn)品降低廢品率，減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，這樣就可以安排技術(shù)較低的人員進(jìn)行操作，顯著地降低了生產(chǎn)成本。
(2)確保加工精度
采用夾具，可以保證工件與刀具、機(jī)床之間的位置準(zhǔn)確，同時(shí)還可以保證工件的正確位置由夾具保證，受工人操作水平的影響較小。
(3)減輕工作人員的勞動(dòng)程度
使用夾具比較方便、省力、操作起來也相對安全，同時(shí)可以降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善其勞動(dòng)條件。
(4)擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，保證工藝紀(jì)律
使用組裝的各種夾具可以擴(kuò)大原機(jī)床的使用范圍，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)機(jī)床加工不同要求的工件。例如通過專用夾具可將車床改為拉床使用，同時(shí)再生產(chǎn)過程中使用夾具，可以確保產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中比較順暢。
(5)獲得可觀的經(jīng)濟(jì)利益
現(xiàn)代的制造企業(yè)生產(chǎn)的主旋律是品種多、批量小、品質(zhì)較高的低成本生產(chǎn)。在加工中使用先進(jìn)的夾具，可以使廠家在如此激烈的市場里獲得可觀的經(jīng)濟(jì)利益。
1.3手柄座的作用
車床手柄座是位于車床操作機(jī)構(gòu)中，同時(shí)控制主軸的啟停、制動(dòng)和換向，其過程如下，當(dāng)控制手柄座往上面扳動(dòng)時(shí)內(nèi)部拉桿向外面運(yùn)動(dòng)，則齒扇順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就帶動(dòng)齒條向右方向運(yùn)動(dòng)，接著通過撥叉使滑套向右方向移動(dòng)就會(huì)使擺塊右角被按下，從而使推拉桿向左面運(yùn)動(dòng)，這樣就達(dá)到主軸正轉(zhuǎn)、左離合器接上。同樣的做法，當(dāng)控制手柄座往下面運(yùn)動(dòng)時(shí)，后面產(chǎn)生相反的動(dòng)作從而達(dá)到主軸反轉(zhuǎn)、右離合器結(jié)合。當(dāng)手柄座處于中間不動(dòng)時(shí)，推拉桿就處于中間位置這樣就可以使左右離合器均不接上，此時(shí)齒條軸上的往上凸起的地方就剛好壓在制動(dòng)器的下面，使制動(dòng)帶拉緊主軸使其停住。
1.4 機(jī)床夾具的發(fā)展
隨著科技的日益先進(jìn)，在現(xiàn)代的生產(chǎn)加工中，夾具的作用越來越大。同時(shí)機(jī)床的加工范圍的擴(kuò)大和對工件的精度要求日益提高，這就需要夾具向著更高水平方向發(fā)展。它的發(fā)展趨勢有如下幾點(diǎn)：
(1)高精化：高精度機(jī)床使零件加工精度提高，這就夾具制造精度要求越來越高，現(xiàn)在機(jī)床夾具精度已可以達(dá)高到微米級，同時(shí)，為了適應(yīng)不同行業(yè)需求夾具有各種型號，以及不同精度等級以供選擇。
(2)模塊、組合化：模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用它來設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的一系列夾具，再根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)要求來組合成相應(yīng)的夾具。同時(shí)更快、環(huán)保的理念也體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具設(shè)計(jì)工作之中。
(3)降低成本化：模塊、組合化的夾具雖然優(yōu)點(diǎn)較多，但一次性投入較大不經(jīng)濟(jì)。夾具應(yīng)該實(shí)現(xiàn)可重新組合性能和可擴(kuò)展使用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)使用范圍更廣，才能體現(xiàn)出更經(jīng)濟(jì)、更實(shí)用。
2 分析工件
2.1零件的技術(shù)要求
圖1 車床手柄座零件圖
如圖1，我們可以從圖里面看到這個(gè)工件的一些要進(jìn)行加工的表面、孔和槽的一些加工要求，并以這個(gè)進(jìn)行具體的分析，具體的分析結(jié)果如下表1所示：
表1 零件技術(shù)要求表
加工表面
尺寸偏差
公差等級
表面粗糙度Ra
φ26mm的孔f
φ26+0.033 0
IT8
1.6
φ14mm的孔
φ14+0.018 0
IT7
1.6
φ10mm的孔
φ10+0.013 0
IT7
1.6
φ6mm的孔
φ6
IT7
3.2
φ6mm圓錐孔
φ6
IT7
1.6
續(xù)表1
M10的螺紋孔
——
IT7
——
φ46mm圓柱孔兩端面
46
IT12
左凸臺(tái)端面3.2
鍵槽7+0.02 0
7+0.02 0
IT7
兩側(cè)面1.6底面6.3
槽15
15+0.22 0
IT8
6.3
φ14mm孔左端面
距φ46mm孔軸線45
IT12
6.3
2.2各表面的工藝分析
通過對上面圖1和表1進(jìn)行一系列的分析可知，手柄座的左右兩個(gè)端面和φ14mm孔的端面都要進(jìn)行加工，其中φ6mm孔的端面、φ10mm孔的端面、φ14mm孔的端面和φ26mm孔左凸臺(tái)端面均為平面加工，可以在加工過程中保證孔的尺寸精度，同時(shí)可以防止鉆頭引偏保證位置精度；而M10mm的螺紋孔和φ6mm的圓錐孔的端面都是在圓柱表面上，孔要達(dá)到的精度很難被保證；此外在φ26mm孔的孔深方向上的凸臺(tái)端面在加工時(shí)要當(dāng)作為基準(zhǔn)，所以在加工時(shí)它的要求要比其他地方高。雖然其余的各個(gè)表面加工要求也比較高，但是可以在一般的加工條件下采取比較合理的加工方法將各個(gè)表面加工出來。
現(xiàn)在將各主要表面的加工工藝性分析如下：
2.2.1 各孔的加工
這個(gè)零件一共有5個(gè)孔要進(jìn)行加工：φ26mm孔的凸臺(tái)端面是此零件的重要加工表面，而對于其他的面和孔與它們有一定的位置要求，因此它們是后面工序的主要精基準(zhǔn)面，需要對其精加工。φ26mm孔與φ10mm孔的軸線有平行度要求，也需要對其精加工；φ14mm孔是一個(gè)不通孔，需要特別注意其孔的加工深度；φ6mm的孔是一個(gè)圓錐孔雖然孔比較小但因?yàn)槠浔砻娲植诙纫筝^高Ra1.6um，仍然需要對其進(jìn)行精鉸，φ6mm油孔的表面粗糙度為3.2um所以也要進(jìn)行精鉸。
2.2.2 各槽的加工
此零件只有兩個(gè)槽需要進(jìn)行加工，一個(gè)是φ26mm孔的鍵槽的兩個(gè)側(cè)面的Ra為1.6um，需要進(jìn)行精加工，而其底面的Ra為3.2um要求相對較小。而槽 的兩個(gè)側(cè)面和上表面的Ra為6.3um，只需要進(jìn)行半精加工銑削。
2.2.3 每個(gè)平面的加工
這個(gè)零件一共有4個(gè)表面要進(jìn)行加工，φ46mm外圓的凸臺(tái)端面是和26mm孔一起作為后續(xù)表面的定位基準(zhǔn)，同時(shí)其表面粗糙度為3.2um精度要求相對較高故需要進(jìn)行精加工。而φ46mm外圓柱的右大端面、φ26mm孔的右端面和φ14+0.018 0 mm孔的端面加工精度和表面粗糙度要求都不是很高所以只需要進(jìn)行粗銑即可。
2.2.4 M10螺紋孔的加工
該工件的M10mm的螺紋孔軸心線，它與孔軸心和孔軸心連線之間必須保證有30°的要求，同時(shí)要滿足與φ46mm圓柱凸臺(tái)端面有12mm的尺寸要求。
通過上面可知，這個(gè)工件應(yīng)先加工φ46mm的兩個(gè)端面，接著在這個(gè)端面基礎(chǔ)上加工后面重要的φ26+0.033 0孔，然后用這個(gè)孔和端面為基準(zhǔn)加工剩下的孔和平面、螺紋、槽等。
3 工件的工藝過程設(shè)計(jì)
3.1確定生產(chǎn)類型、毛坯
我本次設(shè)計(jì)的車床手柄座其材料為HT200，重量為0.73kg，屬于輕型零件。因?yàn)樗谄綍r(shí)只起支撐的作用，所以受到的沖擊載荷不是很大，但是它對保證工件定位有一定的作用，所以在加工過程中應(yīng)保證其精度要求，
在選擇毛坯時(shí)應(yīng)該從這幾個(gè)方面進(jìn)行思考：零件的外輪廓形狀和結(jié)構(gòu)、零件在力學(xué)方面上的性能使用要求、零件的生產(chǎn)數(shù)目、實(shí)際的生產(chǎn)狀況。因?yàn)樵摿慵旧磔^小，重量較輕，外形輪廓表面比較復(fù)雜，所以外表面應(yīng)該使用鑄、鍛等這種不去除材料的方法進(jìn)行加工，根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題任務(wù)書零件生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)年產(chǎn)量為1000件，而砂型鑄造的生產(chǎn)費(fèi)用較少，比較經(jīng)濟(jì)，所以該工件的毛坯應(yīng)該使用砂型鑄造。鑄造的起模斜度應(yīng)該不大于2°，其圓角半徑為R2—R4mm。
3.2基面的選擇
零件設(shè)計(jì)的一個(gè)很重要的工作就是選擇合適的基面，如果基面選擇合適可以保證加工出來的產(chǎn)品的質(zhì)量精度高，工作時(shí)的效率得到很大的提高。相反，如果基面選擇錯(cuò)誤，則會(huì)在加工中出現(xiàn)很多的問題，甚至?xí)股a(chǎn)出來的產(chǎn)品在實(shí)際中生產(chǎn)不能滿足使用要求，同時(shí)還會(huì)使生產(chǎn)計(jì)劃不能如期進(jìn)行。
3.2.1選擇粗基準(zhǔn)
進(jìn)行粗基準(zhǔn)選擇時(shí)應(yīng)該考慮：保證相互位要求、應(yīng)保證要加工的表面的余量得到比較合理的、理想的分配、應(yīng)該要方便于工件進(jìn)行裝夾、粗基準(zhǔn)一般是不能夠再次使用。對于一般而言，盡可能選取不要加工的表面作為粗基準(zhǔn)。因?yàn)棣?6mm的小端面Ra3.2um，若先以大端面作為粗基準(zhǔn)，則很難一次達(dá)到所要求的加工精度，所以先以φ46mm的小端面為粗基準(zhǔn)，粗銑φ46mm右大端面，再掉頭以φ46mm大端面為基準(zhǔn)，粗銑、半精銑其小端面，并保證尺寸要求45mm。
3.2.2選擇精基準(zhǔn)
進(jìn)行精基準(zhǔn)選擇時(shí)應(yīng)該考慮的原則有：基準(zhǔn)應(yīng)該要達(dá)到重合的原則、基準(zhǔn)也應(yīng)該要統(tǒng)一的原則、兩個(gè)表面應(yīng)該互相為對方基準(zhǔn)的原則、加工表面以自己的某個(gè)表面為基準(zhǔn)的原則、應(yīng)該考慮要方便于工件進(jìn)行裝夾的原則。在考慮精加工的基準(zhǔn)時(shí)主要考慮兩個(gè)基準(zhǔn)應(yīng)該達(dá)到重合的問題，把工件設(shè)計(jì)選擇的基準(zhǔn)作為定位時(shí)來用的基準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)基準(zhǔn)達(dá)到重合的關(guān)鍵，可以減少兩個(gè)基準(zhǔn)在加工時(shí)因?yàn)椴恢睾袭a(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差，從而可以減少其定位誤差。在有多種方案可以選擇時(shí)應(yīng)盡量選擇使定位準(zhǔn)確、夾緊可靠同時(shí)使夾具結(jié)構(gòu)相對簡單的加工表面作為精基準(zhǔn)，當(dāng)某道工序的工序尺寸上的基準(zhǔn)和其設(shè)計(jì)時(shí)考慮的基準(zhǔn)不能夠重合時(shí)應(yīng)當(dāng)對定位產(chǎn)生的誤差進(jìn)行一系列的計(jì)算。
3.3擬定加工路線
要確定零件的加工路線，主要包括有這幾個(gè)方面：要選擇好加工過程中定位時(shí)要選用的基準(zhǔn)、加工前要確定好工件加工的各種方法方法、考慮好工件每個(gè)表面加工的先后順序以及安排工件在哪道工序的前后進(jìn)行熱處理加工、最后就是檢驗(yàn)工件和其他不那么重要的工序的加工等。在確定加工路線時(shí)應(yīng)當(dāng)以確保工件在加工后其生產(chǎn)質(zhì)量要滿足加工要求，同時(shí)又能以很高的效率和較低的生產(chǎn)成本為主，使零件各個(gè)表面形狀、尺寸和位置要求都能得到保證。在確定中批生產(chǎn)的條件下，可以使用萬能機(jī)床和專用的工裝夾具來進(jìn)行生產(chǎn)，并且盡可能的將工序集中起來以此提高生產(chǎn)效率，此外，還要考慮經(jīng)濟(jì)性，盡可能的減少生產(chǎn)成本。
3.3.1工藝路線方案一
工序1:粗銑φ46mm圓柱右大端面，粗銑φ46mm圓柱凸臺(tái)端面
工序2:半精加工銑削φ46mm圓柱的小端面,保證其尺寸45mm;
工序3:鉆—擴(kuò)—鉸φ26H8mm的孔;
工序4:粗銑φ14H7mm孔的端面，保證其尺寸45mm;
工序5:鉆孔—擴(kuò)孔—粗鉸—精鉸φ14H7mm的孔;
工序6:鉆—鉸φ6mm的圓錐孔,鉆孔—粗鉸—精加工鉸削φ10H7mm的孔;
工序7:鉆孔—攻M10mm的螺紋孔（攻螺紋）;
工序8:拉鍵槽7H9mm,保證其尺寸28.3H10mm
工序9:粗銑1544mm槽,保證其寬度為15mm,深度為44mm;
工序10:鉆孔—鉸φ6mm的孔;
工序11:去銳邊、毛刺、清洗
工序12:最終檢測,入庫。
3.3.2 工藝路線方案二
工序1:粗銑φ46mm圓柱的凸臺(tái)端面;
工序2:粗加工銑削—半精加工銑削φ46mm圓柱大端面,保證其尺寸45mm;
工序3:鉆孔—擴(kuò)孔—鉸φ26H8mm的孔;
工序4:鉆—粗鉸—精加工鉸削φ10H7mm的孔;
工序5:鉆孔—粗鉸—精鉸φ14H7mm的孔;
工序6:鉆—攻M10mm螺紋孔（攻螺紋）;
工序7:拉鍵槽7H9mm,要保證其尺寸28.3H10mm;
工序8:鉆孔—鉸φ6mm圓錐孔;
工序9:粗銑1544mm的槽,并保證寬度為15mm,深度為44mm;
工序10:鉆孔—鉸φ6mm的孔;
工序11:去銳邊、毛刺、清洗;
工序12:最終檢測,入庫。
3.3.3 兩種方案的分析和比較
上面兩個(gè)方案的主要差別有兩個(gè)方面：一方面是方案一開始先以小端面為定位時(shí)用的基準(zhǔn)來粗加工銑削其大端面，然后再以銑削過的大端面為加工時(shí)的定位用的基準(zhǔn)粗加工銑削、半精加工銑削其小端面；而另一方面方案二是先以其大端面為加工時(shí)定位用的基準(zhǔn)粗加工銑削其小端面，再以其凸臺(tái)端面為基準(zhǔn)加工大端面；另外一個(gè)是方案一將φ6mm的孔和φ10mm的孔一次性加工出來使工序更為集中效率更高，并且方案一粗銑了φ14mm孔的端面使孔的軸線位置精度更高而方案二將φ6mm的孔和φ10mm的孔分兩次加工出來使工序更為分散，同時(shí)方案二沒有粗銑φ14mm孔的端面很難保證其孔的深度要求，所以綜上所述方案一比方案二更好。
雖然經(jīng)過比較方案一比方案二更好，但方案一把φ6mm的圓錐孔加工和φ10mm孔的加工放在一道工序中，表面上減少了工件的裝夾次數(shù)，簡化了其工序的設(shè)計(jì)，實(shí)際上因?yàn)閮煽椎募庸ど疃取⒖椎闹睆讲灰粯忧壹庸r(shí)軸向方向上產(chǎn)生的力的差異，導(dǎo)致采用組合機(jī)床是不實(shí)際的。假如使用搖臂鉆床而對于中批生產(chǎn)，就需要頻繁更換鉆頭，這樣就增加了工時(shí)并且加強(qiáng)了勞動(dòng)強(qiáng)度。所以還是兩孔分兩道工序加工。故零件的加工路線最后確定如下：
3.3.4 確定最終方案
工序1:以φ46mm圓柱的凸臺(tái)端面為粗基準(zhǔn)，粗銑φ46mm圓柱的右大端面;
工序2:以其大端面為基準(zhǔn)，粗加工銑削—半精加工銑削φ46mm圓柱的小端面;
工序3:以φ46mm圓柱的右大端面為定位基準(zhǔn)，鉆孔—擴(kuò)孔—鉸φ26H8mm孔;
工序4:以φ26H8mm的孔和φ46mm的小端面為基準(zhǔn)，鉆孔—粗加工鉸削—精加工鉸削φ10H7mm的孔;
工序5:以φ46mm的小端面和φ26H8mm孔、φ10H7mm孔為基準(zhǔn)，粗加工銑φ14mm孔的端面,保證其尺寸45mm;
工序6:基準(zhǔn)和工序5一樣，鉆—擴(kuò)—粗加工鉸削—精加工鉸削φ14+0.018 0mm孔,保證其孔深度為26mm;
工序7: 基準(zhǔn)和工序5一樣，鉆—攻M10mm的螺紋孔;
工序8:基準(zhǔn)和工序5一樣，鉆—鉸φ6mm的圓錐孔，保證與φ14mm端面的距離為12mm
工序9:基準(zhǔn)和工序5一樣,加工鍵槽7H9mm,并保證其尺寸28.3mm;
工序10:基準(zhǔn)和工序5一樣，銑削加工1544mm槽,要保證其寬度為15，深度為44mm;
工序11:基準(zhǔn)和工序5一樣，鉆—鉸φ6mm的孔
工序12:去銳邊,毛刺、清洗,
工序13:最終檢測，,入庫。
3.4 確定毛坯尺寸、加工余量和工序尺寸
該工件的材料為HT200，其硬度為163－255HBS，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用砂型鑄造。具體數(shù)據(jù)參照零件圖紙，其內(nèi)容如下：
由于工件的材料為HT200，并且已經(jīng)確定為砂型鑄造中的機(jī)器造型，其公差的級別為CT8-CT12,在此選取CT10,其余量的等級為E-G,在此選取G等級。
確定切削余量：根據(jù)文獻(xiàn)[4]中的表2-4可知，當(dāng)基本尺寸小于100mm時(shí)加工余量一般選取1.4mm；基本尺寸小于63mm時(shí)，加工余量選取0.7mm。
確定鑄件的公差等級：根據(jù)文獻(xiàn)[4]中的表2-3，當(dāng)基本尺寸小于100mm時(shí)，其公差等級取3.2mm，當(dāng)基本尺寸小于63mm時(shí)，其公差等級取2.8mm。毛坯圖如下所示：
圖2 工件的毛坯圖
3.4.1 確定φ46mm圓柱兩個(gè)端面的毛坯尺寸和機(jī)械加工余量
依照加工工序的要求，φ46mm圓柱的兩個(gè)端面的加工要經(jīng)過兩個(gè)工序內(nèi)容，先以其小端面為加工時(shí)定位用的基準(zhǔn)粗加工銑削其大端面，接著以粗加工銑削過的大端面為基準(zhǔn)粗加工銑削—半精加工銑削其小端面，其計(jì)算如下：
粗銑：查文獻(xiàn)[3]表5-45可知，對于小端面（≤50mm）其余量為1.0-1.2mm，在此取1.8mm。根據(jù)表5-49可知當(dāng)粗銑平面的厚度≤30mm時(shí)其偏差為—0.25—0.39mm，在此取—0.30mm。
半精加工銑削：由文獻(xiàn)[3]表5-47可知,其半精加工銑削的余量規(guī)定為1.0mm。
所以其鑄造的毛坯基礎(chǔ)尺寸為。又由上面的鑄件公差等級取其尺寸公差為2.8mm，同時(shí)毛坯的公差按雙向?qū)ΨQ分布，所以;
毛坯名義尺寸為：
毛坯最大尺寸為：
毛坯最小尺寸為：
大端面粗銑后的最大尺寸為：
大端面粗銑后的最小尺寸為：
小端面粗銑后的最大尺寸為：
小面粗銑后的最小尺寸為：
小端面半精加工銑削后的尺寸就達(dá)到了所給的尺寸所要達(dá)到的要求，但是因?yàn)閳D紙并沒有給出其具體的精度等級，所以現(xiàn)在根據(jù)文獻(xiàn)[1]表5.29，粗加工銑削—半精加工銑削所能夠得到的經(jīng)濟(jì)精度選取IT8=0.039mm，接著以入體原則取值，所以半精銑后的尺寸為。
3.4.2 確定φ14H7mm孔端面的毛坯尺寸和機(jī)械加工余量
依照加工工序的要求，孔的端面只需要經(jīng)過粗銑就能得到，所以它到孔中心的距離尺寸為：
距離毛坯的尺寸為：；
距離毛坯最大尺寸為：；
距離毛坯的最小尺寸為：。
該尺寸經(jīng)過粗銑后就可以滿足加工要求所以粗銑后的尺寸就和零件圖紙要求的尺寸一樣，但是因?yàn)榱慵D紙并沒有給出其精度等級，所以按照前面介紹的粗銑平面厚度偏差取值，這里選?。?.28mm。所以粗銑后的尺寸為。因?yàn)榱慵D紙對于其他毛坯尺寸沒有做出具體的工序尺寸要求，并且對于后面的一些孔和槽的加工影響較小，所以只需要荒銑即可，就不再詳細(xì)敘述了。
3.4.3 確定其它尺寸和機(jī)械加工余量
其他的工序尺寸主要包括5個(gè)孔、1個(gè)螺紋孔和2個(gè)槽的基本尺寸，此次著重分析5個(gè)孔的加工余量和尺寸偏差，這5個(gè)孔都不鑄造出來都需要進(jìn)行機(jī)械加工。因?yàn)檫@5個(gè)孔的粗糙度為Ra1.6，所以根據(jù)文獻(xiàn)[1]可知這些孔中的每一個(gè)都要精加工鉸削來滿足其要求。具體計(jì)算如下：
(1)的孔，表面粗糙度；
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.2-10這個(gè)孔的加工為：鉆孔—擴(kuò)孔—鉸孔
鉆孔：用麻花鉆鉆至
擴(kuò)孔：
鉸孔：鉸孔至
表2 工序尺寸表（mm）
工序名稱
基本尺寸
工序尺寸
加工余量
鉆孔
24
24
0
擴(kuò)孔
24
25.8
1.8
鉸孔
25.8
26
0.2
(2)φ10H7mm的孔， ；
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.2-9這個(gè)孔的加工為：鉆孔→粗鉸孔→精鉸孔
鉆孔：麻花鉆鉆至；
粗加工鉸削孔：鉸刀鉸至；
精鉸孔：。
表3 工序尺寸表（mm）
工序名稱
基本尺寸
工序尺寸
加工余量
鉆孔
9.8
9.8
0
粗鉸孔
9.8
9.96
0.16
精鉸孔
9.96
10
0.04
(3)的孔， ；
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.2-10這個(gè)孔的加工為：鉆孔→擴(kuò)孔→粗鉸孔→精鉸孔
鉆孔：麻花鉆鉆至；
擴(kuò)孔：擴(kuò)孔至；
粗鉸：；
精鉸：鉸刀鉸至。
表4 工序尺寸表（mm）
工序名稱
基本尺寸
工序尺寸
加工余量
鉆孔
13
13
0
擴(kuò)孔
13
13.85
0.85
粗鉸孔
13.85
13.95
0.1
精鉸孔
13.95
14
0.05
(4)油孔的孔，因?yàn)檫@個(gè)尺寸沒有給出具體的公差，所以按照H7級進(jìn)行加工，根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.2-10這個(gè)孔的加工為：鉆孔—精鉸孔
鉆孔：鉆頭鉆至；
精鉸：鉸刀鉸至。
表5 工序尺寸表（mm）
工序名稱
基本尺寸
工序尺寸
加工余量
鉆孔
5.3
5.3
0
精鉸孔
5.3
6
0.7
(5)的圓錐孔，；
因?yàn)檫@個(gè)尺寸沒有給出具體的公差，所以也按照上面φ6mm孔的方法加工，所以其工藝為：鉆—精加工鉸削孔
鉆孔：鉆至；
精鉸：鉸刀鉸至。
表6 工序尺寸表（mm）
工序名稱
基本尺寸
工序尺寸
加工余量
鉆孔
5.8
5.8
0
精鉸孔
5.8
6
0.2
(6)其他尺寸在鑄造時(shí)直接鑄造出來
由于此次設(shè)計(jì)為中批生產(chǎn)，故應(yīng)該采用調(diào)整的方法加工。其它的尺寸要求不高，所以可以直接鑄造出來。
3.5切削用量和基本工時(shí)的計(jì)算
1．工序1：粗銑φ46mm大端面。
選擇機(jī)床類型:X51型立式銑床
選擇刀具：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表14-71選擇高速鋼鑲齒套式面銑刀，其直徑為，齒數(shù)為，，刀具壽命為同時(shí)根據(jù)其表14-71選取刀具每齒進(jìn)給量為,又可知 ，
(1)
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表4.2-36選擇銑刀的轉(zhuǎn)速為,那么實(shí)際的切削速度為 :
(2)
所以每分鐘進(jìn)給量為： (3)
據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-18選擇其切入長度和切出長度分別為：，
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表6.2-7可知：
基本工時(shí)= (4)
(l—為加工長度，利用作圖法得知)
2．工序2：粗銑—半精銑φ46mm凸臺(tái)端面
(1)以φ46mm的大端面為基準(zhǔn)，粗銑其凸臺(tái)端面
機(jī)床類型：選擇X51型立式銑床
選擇刀具：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表14-71選擇高速鋼鑲齒套式面銑刀，粗加工銑削選擇，半精加工銑削，又有上面可知這里取。，刀具壽命為。又由表10-40可知其直徑為，齒數(shù)為
根據(jù)文獻(xiàn)[5]表14-71選擇選取每齒進(jìn)給量為，
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表4.2-36選擇銑刀轉(zhuǎn)速為,那么實(shí)際的切削速度為 :
每分鐘進(jìn)給量為：
根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-18選擇切入長度和切出長度分別為：，
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表6.2-7可知：
基本工時(shí)
(2)半精銑φ46mm的凸臺(tái)端面
機(jī)床類型:X51型立式銑床
選擇刀具：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表14-71選擇高速鋼鑲齒套式面銑刀，又考慮此次加工為半精加工銑削，所以選取每齒進(jìn)給量，余量，又由表10-40可知其直徑為，齒數(shù)為，，，
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表4.2-36選擇銑刀轉(zhuǎn)速為,那么實(shí)際的切削速度為 :
所以每分鐘進(jìn)給量為：
根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-18選擇：
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表6.2-7可知：
基本工時(shí)計(jì)算：
3．工序3：鉆孔—擴(kuò)孔—鉸φ26H8mm的通孔
選擇機(jī)床：根據(jù)文獻(xiàn)[1]表4.2-14選擇Z535型立式鉆床。
(1)鉆孔鉆至φ24mm
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.1-6選擇φ24mm的高速鋼錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆
根據(jù)文獻(xiàn)[2]表2.7和文獻(xiàn)[1]表4.2-16選取機(jī)床進(jìn)給量為,根據(jù)表2.15可知。根據(jù)查到的數(shù)據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)速
再根據(jù)文獻(xiàn)[1]表4.2-5選取轉(zhuǎn)速為
所以實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[1]表6.2-5可知l1為切入長度， l2為超出長度，根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-9查得，
所以基本工時(shí)
(2)擴(kuò)孔至
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.1-8選擇φ25.80mm的高速鋼錐柄擴(kuò)孔鉆
由文獻(xiàn)[2]表2.10得擴(kuò)孔鉆擴(kuò)φ25.8mm孔時(shí)其，并由文獻(xiàn)[1]表4.2－16取
用擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔由文獻(xiàn)[2]表2.15得,所以：
(5)
按照機(jī)床型號選取轉(zhuǎn)速，故機(jī)床實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-7查得，
所以基本工時(shí)
(3)鉸孔至φ26H8mm
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.1-17選擇φ26mm的高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀。
由文獻(xiàn)[2]表2.24可得,，
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表4.2-16可得
選取轉(zhuǎn)速，故機(jī)床實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-7查得
所以基本工時(shí)
4．工序4：鉆孔—粗鉸孔—精鉸φ10H7mm的通孔
選擇機(jī)床：根據(jù)文獻(xiàn)[1]表4.2-14選擇Z525型立式鉆床。
(1)鉆φ9.8mm的孔
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.1-6選擇φ9.8mm的高速鋼錐柄麻花鉆
由文獻(xiàn)[2]表2.7和文獻(xiàn)【1】表4.2-16得，
由文獻(xiàn)[2]表2.15的，
選取轉(zhuǎn)速，故實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-7查得
所以基本工時(shí)
(2)粗鉸φ9.96mm的孔
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.1-17選擇φ9.96mm高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀
由文獻(xiàn)[2]表2.24和文獻(xiàn)[1]表4.2-15得，，
選取轉(zhuǎn)速，故實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-7查得
所以基本工時(shí)
(3)精鉸φ10H7mm的孔
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.1-17選擇φ10mm的高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀。
由文獻(xiàn)[2]表2.24和文獻(xiàn)【1】表4.2-15得，，
選取轉(zhuǎn)速，故實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-7查得
所以基本工時(shí)
5.工序5：粗銑φ14H7mm孔的端面
選擇機(jī)床類型：X51型立式銑床
選擇刀具：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表14-71選擇高速鋼鑲齒套式面銑刀，粗加工銑削選擇，又由表10-40可知其直徑為，齒數(shù)為
根據(jù)文獻(xiàn)[5]表14-71選擇選取，
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表4.2-36按選擇銑刀轉(zhuǎn)速為,那么實(shí)際的切削速度為 :
所以每分鐘進(jìn)給量為：
根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-18選擇：
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表6.2-5可知：
基本工時(shí)計(jì)算：
6．工序6：鉆孔—擴(kuò)孔—粗鉸孔—精鉸φ14H7mm孔
選擇機(jī)床：根據(jù)文獻(xiàn)[1]表4.2-14選擇Z525型立式鉆床。
(1)鉆孔鉆至φ13mm
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.1-6選擇φ13mm的高速鋼錐柄麻花鉆
由文獻(xiàn)[2]表2.7和文獻(xiàn)【1】表4.2-16得，
由文獻(xiàn)[2]表2.15選取，
按照其型號選取轉(zhuǎn)速，故實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-7查得
所以基本工時(shí)
(2)擴(kuò)孔至φ13.85mm
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.1-8選擇φ13.85mm的高速鋼錐柄擴(kuò)孔鉆
由文獻(xiàn)[2]表2.10得擴(kuò)孔鉆擴(kuò)φ13.85mm孔時(shí)，并由文獻(xiàn)[1]表4.2－16取
用擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔的由文獻(xiàn)[2]表2.15得,所以：
按照型號選取轉(zhuǎn)速，故實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-7查得
所以基本工時(shí)
(3)粗鉸鉸孔至φ13.95mm
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.1-17選擇φ13.95mm的高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀。
由文獻(xiàn)[2]表2.24可得,，
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表4.2-16可得
選取轉(zhuǎn)速，故實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-7查得
所以基本工時(shí)
(4)精鉸鉸孔至φ14H7mm
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.1-17選擇φ14mm的高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀。
由文獻(xiàn)[2]表2.24可得，，
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表4.2-16可得
選取轉(zhuǎn)速，故實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-7查得
所以基本工時(shí)
7．工序7：鉆φ8.5mm的底孔，攻M10mm的螺紋孔
選擇機(jī)床：根據(jù)文獻(xiàn)[1]表4.2-14選擇Z525型立式鉆床。
(1)鉆孔鉆至φ8.5mm
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.1-6選擇φ8.5mm的高速鋼錐柄麻花鉆
由文獻(xiàn)[2]表2.7和文獻(xiàn)[1]表4.2-16得，
由文獻(xiàn)[2]表2.15的，
選取轉(zhuǎn)速，故實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-7查得
所以
(2)攻M10mm的螺紋孔
選擇刀具：根據(jù)工件材料，選用M10mm的高速鋼機(jī)用絲錐
因?yàn)閒等于工件螺紋的螺距p，又查文獻(xiàn)[1]表3.1-48可知所以
選取轉(zhuǎn)速，故實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-7查得
所以基本工時(shí)
8．工序8：鉆孔—精鉸φ6mm的圓錐孔
選擇機(jī)床：根據(jù)文獻(xiàn)[1]表4.2-14選擇Z525型立式鉆床。
(1)鉆孔鉆至φ5.8mm
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.1-6選擇φ5.8mm的高速鋼錐柄麻花鉆
由文獻(xiàn)[2]表2.7和文獻(xiàn)[1]表4.2-16得，
由文獻(xiàn)[2]表2.15的
選取轉(zhuǎn)速，故實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-7查得
所以基本工時(shí)
(2)精鉸鉸至φ6mm
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.1-17選擇φ6mm高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀。
由文獻(xiàn)[2]表2.7和文獻(xiàn)[1]表4.2-16得，
選取轉(zhuǎn)速，故實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-7查得
所以基本工時(shí)
9.工序9：拉削鍵槽7H9mm
選擇機(jī)床：此次加工選用L6120型臥式內(nèi)拉床
選擇刀具：依據(jù)文獻(xiàn)[5]表10-44選擇鍵槽拉刀，其余量為，按照表14-118確定拉削鍵槽時(shí)拉刀的單面齒升為0.05mm，查表8-76確定速度，根據(jù)表15-32可知工時(shí)為：
（6）
其中————單邊的余量
l————拉削長度為45mm
η————校準(zhǔn)部分長度系數(shù)，考慮工件材料取1.2mm
k————機(jī)床的反行程系數(shù)，取1.4mm
v————拉削速度，取3.5 m/min
————拉刀的單面齒升，取0.05mm
Z————拉刀同時(shí)工作的齒數(shù)，Z=l/p
F————拉刀的齒距
（7）
故它同時(shí)工作的齒數(shù)為 （8）
所以工時(shí) （9）
10.工序10：銑削15×44mm的槽
選擇機(jī)床：考慮到工件的外形輪廓，此次加工選用X62W型萬能臥式銑床
(1)選擇刀具：依據(jù)文獻(xiàn)[5]表14-78選擇高速鋼三面刃圓盤銑刀，它的一些參數(shù)為，齒數(shù)，刀具壽命為
由文獻(xiàn)[5]表3.1-27可知：粗加工銑削的，此次選擇，因?yàn)樽叩酱螖?shù)次，所以取走到次數(shù)為9次，最后一次的，根據(jù)零件的外形，確定其的走刀長度
(2)確定刀具每齒進(jìn)給量
查[5]表4.2-38知X62W型萬能臥式銑床的功率為7.5KW，中等剛度水平。
由文獻(xiàn)[2]表3.3查的，此次選擇
(3)確定其切削速度及每分鐘進(jìn)給量由每齒進(jìn)給量并根據(jù)文獻(xiàn)[5]表14-78得
按照文獻(xiàn)[2]表4.2-39，選擇銑刀的轉(zhuǎn)速，那么的實(shí)際切削速度為：
所以每分鐘進(jìn)給量為
(4)計(jì)算其基本工時(shí)
公式為：
公式中l(wèi)=38mm，根據(jù)文獻(xiàn)[5]表14-78得：，那么
總時(shí)間為
11．工序11：鉆孔—鉸φ6mm的油孔
選擇機(jī)床：根據(jù)文獻(xiàn)[1]表4.2-14選擇Z525型立式鉆床。
(1)鉆孔鉆至φ5.8mm
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.1-6選擇φ5.8mm的高速鋼錐柄麻花鉆
由文獻(xiàn)[2]表2.7和文獻(xiàn)[1]表4.2-16得，
由文獻(xiàn)[2]表2.15的
選取轉(zhuǎn)速，故實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-7查得
所以基本工時(shí)
(2)精鉸鉸至φ6mm
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表3.1-17選擇φ6mm高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀。
由文獻(xiàn)[2]表2.7和文獻(xiàn)[1]表4.2-16得，
選取轉(zhuǎn)速，故實(shí)際切削速度為：
基本工時(shí)計(jì)算：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表15-7查得
所以基本工時(shí)
4 工件夾具設(shè)計(jì)
在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床的夾具是在加工中用來準(zhǔn)確的確定工件在機(jī)床中的位置，并將它牢固夾緊的一種很重要的工藝裝備，它直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量、加工時(shí)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的生產(chǎn)成本等，故夾具的設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)準(zhǔn)備中占有及其重要的地位。它的作用有：保證產(chǎn)品加工完成后所獲得的精度、提高工人在實(shí)際生產(chǎn)中的生產(chǎn)量、改善了工作人員的勞動(dòng)環(huán)境、很大程度上降低了在加工過程中產(chǎn)生的成本、同時(shí)保證了良好的工藝生產(chǎn)紀(jì)律、還獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)利益等。
夾具廣泛的用于產(chǎn)品制造的切削加工、生產(chǎn)裝配、檢測等過程，如在機(jī)床中使用的夾具、在焊接工件某部分時(shí)所用的夾具、加工完成后對工件進(jìn)行檢測的一種夾具、還有專門針對某一部分進(jìn)行的特別設(shè)計(jì)的夾具等。專用夾具是針對工件的某個(gè)部分的加工而專門設(shè)計(jì)和制造出來的夾具。其特點(diǎn)是有很強(qiáng)的針對性、結(jié)構(gòu)相對來說比較緊湊。通常是由廠家自己設(shè)計(jì)制造，用于批量生產(chǎn)中。
4.1提出問題
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的是φ14H7mm孔加工所用的專用夾具，此夾具是使用在Z525型立式鉆床上。這部分加工要求φ14H7mm孔的檢查長度為24mm，其孔軸線與φ26H8mm軸線的距離為8mm，同時(shí)還要確保孔的質(zhì)量要求，在保證這些要求的基礎(chǔ)上還要考慮如何提高工人的生產(chǎn)效率、降低成本。
4.2進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)
4.2.1 定位元件、定位基準(zhǔn)及其他設(shè)計(jì)元件的選擇
經(jīng)過分析，此次設(shè)計(jì)用來定位的方案是一面兩銷定位。一面是指采用φ46mm的小端面，兩銷是指φ26mm孔使用一個(gè)固定式的短圓柱銷4和φ10mm孔使用一個(gè)固定式的菱形削邊銷1。其中一個(gè)平面限制了三個(gè)自由度，一個(gè)短的圓柱銷限制兩個(gè)自由度，又將一個(gè)菱形的削邊銷和短圓柱銷組合限制了剩余的一個(gè)自由度，三者綜合起來一共限制了六個(gè)自由度，六個(gè)自由度全部被限制。其結(jié)果如下面圖3所示：
1-菱形銷 2-工件 3-大平墊圈 4-短圓柱銷
圖3工件定位示意圖
根據(jù)上面所述，定位銷和菱形銷都是采用固定式的，根據(jù)文獻(xiàn)[6]表2-1-2分別選擇其型號為A26×25和B10×30.
根據(jù)文獻(xiàn)[6]表3-3-1可知，當(dāng)被加工的孔直徑大于10mm時(shí)，應(yīng)該使用固定式鉆模。所以此次設(shè)計(jì)選用固定式鉆模，它通常固定在鉆床的工作臺(tái)上，鉆模板上安裝鉆套，鉆模板大多裝在夾具體上。通過考慮此道工序要達(dá)到的要求，此次設(shè)計(jì)選用固定式的鉆模板，它與夾具體和它與鉆模的連接都是使用銷釘定位、螺釘緊固。這樣的話加工出來的孔位置不會(huì)發(fā)生偏移。對于鉆套的選用，考慮它要滿足的加工要求，并根據(jù)文獻(xiàn)[6]表2-1-47，此次設(shè)計(jì)選用快換鉆套，其型號為14×22×20，其材料是T10A，根據(jù)實(shí)際中的生產(chǎn)條件和需要，本次設(shè)計(jì)選用氣缸夾緊機(jī)構(gòu)，由氣缸的活塞推動(dòng)槽面壓塊直接過去就可以夾緊工件，使其固定。
4.2.2 切削力和夾緊力的計(jì)算、夾緊裝置設(shè)計(jì)與選擇
在切削加工中，工件將會(huì)受到各種外力的綜合作用，為了確保工件在這么多外力的作用下，仍然能保持在夾具中的正確位置，而不至于發(fā)生位置的的偏移而產(chǎn)生加工誤差，故在夾具中一般都會(huì)設(shè)置夾緊機(jī)構(gòu)，可靠地夾緊工件。
此次設(shè)計(jì)選用的夾緊裝置是氣缸夾緊機(jī)構(gòu)如下面圖4所示，夾緊的方向是活塞桿4推動(dòng)槽面壓塊1水平向左，通過其槽面壓塊1直接作用在工件上，夾緊工件。這種裝置比較實(shí)用，對于批量生產(chǎn)能夠比較快的夾緊工件，在很大程度上提高了生產(chǎn)效率。
1-槽面壓塊 2-氣管接件 3-螺母 4-活塞桿
圖4 工件夾緊示意圖
此次選用的刀具為高速鋼錐柄麻花鉆，其直徑為， ，根據(jù)文獻(xiàn)[6]表1-2-7可知其切削力為：
查表1-2-8知為修正系數(shù):
（10）
取，得
（11）
計(jì)算夾緊力時(shí)應(yīng)該考慮的安全系數(shù) （12）
公式中————是基本安全系數(shù)
————是加工性質(zhì)系數(shù)
————是刀具的鈍化系數(shù)
————是斷續(xù)切削系數(shù)
查文獻(xiàn)[6]表1-2-9得,,,則：
（13）
根據(jù)文獻(xiàn)[6]表1-2-11可知，其實(shí)際夾緊力為：
（14）
其中的是夾具的定位面和夾緊面的摩擦系數(shù)，查表1-2-12可得，所以實(shí)際夾緊力為：
通過查閱資料和手冊可以知道氣缸產(chǎn)生夾緊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于8272N，所以這個(gè)夾具可以安全的工作。
4.2.3、定位誤差分析
定位誤差是由定位引起的同一批工件的工序尺寸上的基準(zhǔn)在加工的尺寸方向上的最大變量。出現(xiàn)它的原因是工件加工時(shí)定位用的基準(zhǔn)與工序尺寸上所用的基準(zhǔn)沒有重合以及定位時(shí)的基準(zhǔn)的位置偏移誤差兩個(gè)方面。對于夾具設(shè)計(jì)只要產(chǎn)生的誤差不超過工件尺寸或位置公差的1/3—1/2即可。
此次夾具設(shè)計(jì)需要保證的尺寸有：孔深26mm，用來檢查的長度為24mm，保證φ14mm孔的軸線和φ26mm孔軸線的垂直距離8mm，由于定位時(shí)的所用的基準(zhǔn)是φ46mm的小端面、φ26H8mm孔以及φ10H7mm孔已經(jīng)是實(shí)現(xiàn)了全部定位。因?yàn)棣?6mm的小端面經(jīng)過了半精加工銑削，粗糙度 Ra為3.2um，所以可以認(rèn)為其平面的誤差為0，則可以認(rèn)為不存在基準(zhǔn)沒有重合而產(chǎn)生的誤差，而兩個(gè)定位銷是水平放置的，因?yàn)楣ぜ灾?，所以定位用的孔與定位使用的銷的母線接觸，故在垂直方向其定位產(chǎn)生的誤差非常小，而加工φ14mm孔在深度尺寸上的要求不是很嚴(yán)格?；鶞?zhǔn)的位置產(chǎn)生的誤差與兩個(gè)定位孔的直徑尺寸公差和圓度誤差有關(guān)，因?yàn)閮蓚€(gè)孔的等級都達(dá)到了IT8、IT7，其Ra為1.6um，都經(jīng)過精鉸加工，所以認(rèn)為其基準(zhǔn)位移而產(chǎn)生的誤差可以忽視，只要兩個(gè)銷的尺寸和它與孔的相對的位置關(guān)系得到保證即可。
綜上所述，這個(gè)定位方案是可以滿足加工要求的。
4.2.4、夾具設(shè)計(jì)因素和操作說明
根據(jù)上文所述，進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該從盡量保證產(chǎn)品的質(zhì)量和提高其生產(chǎn)的效率的角度來思考問題，對于提高生產(chǎn)效率和降低工作人員的勞動(dòng)程度，最先想到的是如何比較方便的安裝和拆卸。此次采用了氣缸夾緊方式，因?yàn)楸敬问沁M(jìn)行孔加工，故在鉛垂方向上會(huì)受到較大的沖擊力，所以在此方向上應(yīng)該考慮強(qiáng)度要求。為解決此問題，采取的措施有：提高毛坯的制造質(zhì)量，使其最大的深度減小，從而降低其切削力。
本夾具進(jìn)行工件安裝時(shí)，應(yīng)該先將槽面壓塊13退到有足夠的空間，以便于將工件11的裝到機(jī)床上，然后將工件的φ26mm孔對準(zhǔn)其短圓柱銷10，同時(shí)使工件下面的φ10mm孔對準(zhǔn)其菱形削邊銷2，并將φ46mm圓柱面的小端面緊靠定位板上的支撐面，這樣就是以φ46mm的小端面為定位時(shí)所用的基準(zhǔn)進(jìn)行裝好。工件裝完后，氣缸18推動(dòng)槽面壓塊13壓緊工件，加工完畢后，只需要通過汽缸18使槽面壓塊13退回就可以取出工件。它的結(jié)果如下面圖5所示：
1- 夾具體 2-菱形銷 3-鉆模板 4-圓錐銷 5、20-內(nèi)六角圓柱頭螺釘6-鉆套螺釘 7-鉆套
8- 襯套 9-平墊圈 10-短圓柱銷 11-工件 12-定位螺釘 13-槽面壓塊 14-氣管接件
15-軸 16-螺母 17-支撐板 18-管接式地腳氣缸 19-彈簧墊圈
圖5 工件裝配示意圖
在夾具的使用過程中，應(yīng)時(shí)常注意其鉆套的損壞情況，如果損壞到一定程度就會(huì)影響其加工的要求，那么就需要更換它了。平面墊圈是一個(gè)受力部件，在加工時(shí)也應(yīng)該時(shí)常檢查有沒有變形，如果有則需及時(shí)修好，這樣就能夠保證其加工所要求的質(zhì)量了。
34
總結(jié)
在畢業(yè)離校前的最后一次綜合性的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，它對于我來說是一項(xiàng)很重要的事情，是對于我們這幾年來所學(xué)的專業(yè)知識的一次綜合檢驗(yàn)。雖然老師只是給了一個(gè)課題，看起來不是很復(fù)雜。但做起來真的不那么簡單，它包括如機(jī)械制圖、機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)等等一系列的知識，在此期間我查閱了大量的資料，經(jīng)常泡在圖書館里面查相關(guān)書籍，并且從各個(gè)網(wǎng)站下載了很多資料。在設(shè)計(jì)的過程中出現(xiàn)了很多問題，但是隨著設(shè)計(jì)的深入，一個(gè)又一個(gè)項(xiàng)目的完成如編寫完說明書、工件二維圖紙的繪制、三維立體圖形的繪出等。我感覺在自己的專業(yè)知識得到了很大的提高。
通過幾個(gè)月的不懈努力，我的設(shè)計(jì)即將完成。雖然在設(shè)計(jì)時(shí)感到很苦惱，但是每天都很充實(shí)，通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我將前面所學(xué)的專業(yè)課基本上都復(fù)習(xí)了一遍，我深刻的體會(huì)到了我們所學(xué)的知識還是很有用的。同時(shí)我也明白了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義所在，它是我們進(jìn)入工作崗位前的一次模擬訓(xùn)練，鍛煉了我們動(dòng)手實(shí)踐能力和培養(yǎng)了我們的設(shè)計(jì)思維，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)會(huì)存在許多問題，希望老師給與批評和指正。
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