變速器軸承外殼 工藝及鉆5-Φ10.5孔夾具設(shè)計(jì)【20元一套課設(shè)含CAD高清圖紙和文檔】

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This paper is to bearing shell parts processing technology and fixture parts is discussed, the casting, small volume, parts of complicated structure, low machining accuracy.Because the surface is easy to process, therefore the development process of order, to the machined surface, then to datum processing other.In the process, each process using special fixture fixture, fixture design should meet has the advantages of simple structure, convenient use, able to ensure the dimensional accuracy of the parts for the principle. Designed drilling fixture, the first careful analysis is the technical requirements for processing components, fixture design using the basic principles and methods.Prepared the fixture design scheme ;Meet the conditions of precision ,then reasonable installation, positioning, clamping;After the completion of draft fixture, and further consider the connection relation between parts and screws, nuts, pins and other fixed means,designing the reasonable structure to achieve relative motion between the various components;Requirements of the various components, select the appropriate materials. Completion of all drilling fixture design, using the AutoCAD drawing two-dimensional graphics,first draw assembly drawing, and then removed from the part drawing on the painting Parts,marking the related to size and technical requirements,finally, write a thesis, organize, edit, complete the graduation project. Key words: bearing shell processing technology fixture design 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 1 第 1 章 引言 1.1 課題的提出原因 在現(xiàn)代制造技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，機(jī)床夾具無論在傳統(tǒng)機(jī)床上還是在數(shù)控機(jī)床、加 工中心上，仍是必不可少的重要工藝裝備。然而，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔 34 年 就要更新 5080左右機(jī)床夾具，而夾具的實(shí)際磨損量僅為 1020左右。因此，設(shè)計(jì) 各種專用夾具以減少夾具的損耗已經(jīng)擺上的日程。 1.2 課題的主要內(nèi)容 （1）完成殼體零件的三維造型 （2）完成殼體零件的工藝規(guī)程 （3）完成殼體上一副鉆夾具的設(shè)計(jì)任務(wù) （4）完成夾具全部零件的三維造型及裝配 （5）完成關(guān)鍵零件的有限元分析 1.3 課題的構(gòu)思 在做鉆夾具的過程中，首先要分析殼體零件圖及加工的技術(shù)要求，其次考慮毛坯的 選擇，再者要考慮制定機(jī)械加工工藝過程中一些關(guān)鍵問題，像基準(zhǔn)的選擇、零件表面加 工方法的選擇、加工順序的安排和組合、加工路線的擬定等等都需要了解大量的資料后 精心加以選擇和確定，最后結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)出方便實(shí)用且經(jīng)濟(jì)的夾具。 1.4 本人所完成的工作量 殼體零件的工藝規(guī)程分析，三維造型及零件圖，一副鉆夾具全部零件的三維造型圖 及裝配圖，關(guān)鍵零件的有限元分析 第二章 零件的工藝分析 2 第 2 章 零件的工藝設(shè)計(jì) 2.1 零件的功用及工藝分析 2.1.1 零件的功用 題目所給的零件是殼體零件，即某種產(chǎn)品的外殼，主要作用是用來支承、包容、連 接、保護(hù)運(yùn)動零件或其他零件，也起定位和密封作用，其三維形狀以及零件圖如下： 三維模型如下： 圖 2.1 三維模型圖 二維零件圖如下： 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 3 圖 2.2 殼體零件圖 零件的實(shí)際形狀如上圖所示，從零件圖上看，該零件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 2.1.2 零件的工藝分析 殼體零件共有多組加工表面，它們相互間有一定的加工要求?，F(xiàn)分述如下: （1）以 66mm 孔中心軸線為中心的加工表面。這一組加工表面包括：上下兩個外 圓端面，5 個 10.5 的孔以及其上下兩個端面。 （2）以 24mm 孔中心軸線為中心的加工表面。這一組加工表面包括：一個 24mm 的孔的外圓端面，一個 24H8mm 的孔，零件內(nèi)側(cè)一個 28 的凹面，以及 8 埋頭孔及 其兩個端面。 （3）鉆 M67H 螺紋孔。 這兩組加工表面之間有著一定的加工要求，主要是： 70 孔的下端面及 10.5 孔的下端面相對于基準(zhǔn) D 跳動度不超過 0.08； 10.5 孔的下端面相對于基準(zhǔn) D 平行度不 0.04 超過； 零件內(nèi)圓面粗糙度為 25，其余各面粗糙度要求是 6.3。 2.2 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 2.2.1 確定生產(chǎn)類型 （1）確定生產(chǎn)綱領(lǐng)：機(jī)械產(chǎn)品在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃稱為該產(chǎn) 品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)除了該產(chǎn)品在計(jì)劃期內(nèi)的產(chǎn)量以外，還應(yīng)包括一定的 備品率和平均廢品率，其計(jì)算公式為 3.1。 N =Qn(1+ +) （2.1） 第二章 零件的工藝分析 4 式中 Q 為產(chǎn)品年產(chǎn)量，n 為零件計(jì)劃期內(nèi)的產(chǎn)量； 為備品率；平均廢品率。 由生產(chǎn)任務(wù)得：n=1000, , ，代入公式計(jì)算，5%3 N=1000(1+5+3)=1080 （2）確定生產(chǎn)類型：最終零件最大直徑 126，高 49.3mm，屬于中小型零件，殼體生 產(chǎn)綱領(lǐng)為 1080 件，屬于中小批量生產(chǎn)。 2.2.2 確定毛坯的制造形式 毛坯的鑄造方法：由上文可知，該殼體屬于中批量生產(chǎn)，對于毛坯制造宜采用金屬模 機(jī)器造型、模鍛、壓力鑄造等。本次采用金屬模機(jī)器造型，這種鑄造方法的特點(diǎn)是鑄件內(nèi) 部組織致密，機(jī)械性能較高，單位面積的產(chǎn)量高，適用于泵體、泵蓋、殼體、減速箱體、 汽缸頭等中、小型鑄件。毛坯的材料是 HT200。 2.2.3 基準(zhǔn)的選擇 選擇工件的定位基準(zhǔn)，實(shí)際上是確定工件的定位基面。根據(jù)選定的基面加工與否， 又將定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。在起始工序中，只能選擇未經(jīng)加工的毛坯表面作為 定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。用加工過的表面作為定位基準(zhǔn)，則稱為精基準(zhǔn)。在選 擇定位基準(zhǔn)時(shí)，是從保證精度要求出發(fā)的，因此分析定位基準(zhǔn)選擇的順序就應(yīng)為精基準(zhǔn) 到粗基準(zhǔn)。 （1）粗基準(zhǔn)的選擇 選擇的原則是： a、非加工表面原則 b、加工余量最小原則 c、重要表面原則 d、不重復(fù)使用原則 e、便于裝夾原則 選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇第一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)工序提供精基 準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)的選擇對保證加工余量的均勻分配和加工面與非加工面（作為粗基準(zhǔn)的非加 工面）的位置關(guān)系具有重要影響。根據(jù)以上選擇的原則，可以選擇零件下端面作為粗基 準(zhǔn)。這樣便于加工上下兩端面，便于保證其尺寸。 （2）精基準(zhǔn)的選擇 選擇的原則是： 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 5 a、基準(zhǔn)重合原則 b、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 c、自為基準(zhǔn)原則 d、互為基準(zhǔn)原則 e、便于裝夾原則 選擇精基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮如何減少工件的定位誤差，保證加工精度，并使夾具結(jié)構(gòu) 簡單，工件裝夾方便。根據(jù)以上選擇的原則，我們就可以工件上表面定位，用可調(diào)輔助 支承 80 外圓并找正外圓母線。精基準(zhǔn)選擇 80 孔軸線,這樣可以便于在一次裝夾中加 工多個端面。 2.2.4 工序的合理組合 確定基準(zhǔn)以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等具體生產(chǎn) 條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： （1）工序分散原則 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的機(jī)床工藝 裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和 工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 （2）工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn) 面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互 位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù) 雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。結(jié)構(gòu)簡單的 專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 2.2.5 制定工藝路線 加工工藝路線制定的原則是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量提高生產(chǎn)效率和降低 成本，并且能夠充分利用現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。制訂工藝路線的出發(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。 根據(jù)以上分析制定的工藝路線如下： 工藝路線： 第二章 零件的工藝分析 6 工序 1：鑄造毛坯。 工序 2：時(shí)效處理。 工序 3：劃線。 工序 4：粗車、精車工件上端面并倒角。 工序 5：粗鏜、精鏜 76E8 內(nèi)圓面、66 內(nèi)圓面。 工序 6：锪平 5 個 10.5 孔的上端面。 工序 7：粗車、精車 80h8 外圓、兩端面。 工序 8：鉆、擴(kuò)、絞 5 個 10.5 孔。 工序 9：锪平 24H8 孔的端面。 工序 10：鉆、擴(kuò)、絞 24H8 孔。 工序 11：鏜 R14 工件內(nèi)圓凹面。 工序 12：锪平 8 埋頭孔外端面。 工序 13：鉆 8 埋頭孔。 工序 14：鉆、擴(kuò)、絞 M6H7 螺紋孔，攻絲。 工序 15：去毛刺。 工序 16：清洗。 工序:17：檢驗(yàn)。 工序 18：入庫。 先加工工件上下兩個端面，在分別以上下兩個端面為工序基準(zhǔn)加工 5 個 10.5 孔及 其上下端面，這樣可以盡量減少因基準(zhǔn)不重合造成的定位誤差。加工 5 個 10.5 孔時(shí)， 以工件上端面定位，以 10.5 孔下端面為加工面，盡量靠近設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，以減少誤差。 2.2.6 確定切削用量及基本工時(shí) (1)鏜 76mm 內(nèi)圓面 鏜 76mm 內(nèi)圓面 1) 切削深度 單邊余量為 Z=0.7mm 2) 進(jìn)給量 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊取 f=0.2mm/r 3) 計(jì)算切削速度 vyxpmvc kfaTCv 其中： =342, =0.15, =0.35, m=0.2。即vCvxvy =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。MkskkvkrvBvk 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 所以 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=96m/minvcv35.015.02. 264 4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns= = 1609r/minWdc769 與 1609r/min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 1750r/min。現(xiàn)選取 =1750r/min。wn 所以實(shí)際切削速度 = =cv10snmi/.350 5)切削工時(shí)，按工藝手冊表 6.2-1。 t = i ;其中 l=70mm; =4mm; =0mm;mfnlw21l2l t =i= =0.616(min)0.674 (2)車 80 外圓及其端面 車 80mm 外圓柱面 1) 切削深度 單邊余量為 Z=0.7mm 2) 進(jìn)給量 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊取 f=0.2mm/r 3) 計(jì)算切削速度 vyxpmvc kfaTCv 其中： =342, =0.15, =0.35, m=0.2。即vCvxvy =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。MkskkvkrvBvk 所以 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=96m/minvc 35.015.02. 264 4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns= = 1609r/minWdc896 與 1609r/min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 1750r/min?，F(xiàn)選取 =1750r/min。wn 所以實(shí)際切削速度 = =cv10snmi/7.3560 5)切削工時(shí)，按工藝手冊表 6.2-1。 t = i ;其中 l=80mm; =4mm; =0mm;mfnlw21l2l t =i= =0.7(min)0.684 (1) 粗車 80mm 端面面 1) 已知毛坯長度方向的加工余量為 3+0.8 -0。7mm,考慮的模鑄拔模斜度， =4mmpa 2) 進(jìn)給量 f 根據(jù)實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊中表 2.4-3,當(dāng)?shù)稐U尺寸為 1625 mm2 第二章 零件的工藝分析 8 35mm,以及工件直徑為 100 時(shí)，f =0.71.0mm/rpa 按 CA6140 車床說明書（見切削手冊）取 f =0.9mm/r 3) 計(jì)算切削速度，按切削手冊表 1.27,切削速度的計(jì)算公式為(壽命 T=60min) (m/min)vyxpm vc kfaTCv 其中： =342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù) 見切削手冊表 1.28,vCvxvyv 即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。MvksvkkvkrvBvk 所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min)vxc35.015.02.46 4)確定機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速 ns= = 504r/minWdc6.8 按機(jī)床說明書(見工藝手冊表 4.2-8),與 504r/min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 480r/min 及 600r/min。現(xiàn)選取 =480r/min。wn 所以實(shí)際切削速度 v=110r/min/。 5) 切削工時(shí)，按工藝手冊表 6.2-1 L =80mm , =2mm, =0, 1l2l t= = =0.189(min)fnlw210.948 (3)鉆，擴(kuò)，鉸 10.5 的孔 1)鉆孔 10mm： 選擇 10mm 高速鋼錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆（見工藝手冊表 3.16） （切削表 2.7 和工藝表 4.216）0.43/fmr機(jī) （切削表 2.15）硬度 20021715incV查 min/r7.530 x1D cn 按機(jī)床選取 （工藝表 4.25）r/i8機(jī) 實(shí)際切削速度： min/39.1680 x1 機(jī)cV 基本工時(shí)： （工藝表 6.25）.43.527f機(jī)機(jī)nlt 2)擴(kuò)孔 10.3mm： 選擇 10.3mm 高速鋼錐柄擴(kuò)孔鉆（工藝表 3.18）由切削表 2.10 得擴(kuò)孔 鉆擴(kuò) 10.3mm 孔時(shí)的進(jìn)給量 ，并由工藝表 4.216 取0.7/fmr: 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 9 擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)的切削速度0.72/fmr機(jī) 1()23ccV:鉆 由切削表 2.15 得 ，故：14/minc鉆 ()()74.(/in)2323cV:鉆 mi)/1.2315.0 xD10nc （ ）（ 按機(jī)床選取 68機(jī) 87.6.1n 機(jī)機(jī)cV 基本工時(shí)： 3145.072.x68fltji2機(jī) 3)鉸 10.5mm 孔： 選擇 10.5mm 高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀（工藝表 3.117） 由切削表 2.24 得 ， ，1.5/fmr:.0.2pam:48/incV: 由工藝表 4.216 得 2機(jī) 7.53.1.084DV0ncc ）（ 按機(jī)床選取 i/r168機(jī) min/6.15.機(jī) 基本工時(shí)： 185402.837f21機(jī)機(jī)nlt (4)鉆，擴(kuò)，鉸 24 的孔 1)鉆孔 22mm： 選擇 22mm 高速鋼錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆（見工藝手冊表 3.16） （切削表 2.7 和工藝表 4.216）0.43/fmr機(jī) （切削表 2.15）硬度 20021715incV查 min/r7.530 x1D cn 按機(jī)床選取 （工藝表 4.25）r/i8機(jī) 實(shí)際切削速度： min/39.1680 x1 機(jī)cV 基本工時(shí)： （工藝表 6.25）.43.527f機(jī)機(jī)nlt 2)擴(kuò)孔 23mm： 選擇 23mm 高速鋼錐柄擴(kuò)孔鉆（工藝表 3.18）由切削表 2.10 得擴(kuò)孔鉆 擴(kuò) 23mm 孔時(shí)的進(jìn)給量 ，并由工藝表 4.216 取0.78/fmr: 擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)的切削速度0.72/fmr機(jī) 1()23ccV:鉆 第二章 零件的工藝分析 10 由切削表 2.15 得 ，故：14/mincV鉆 1()()7.(/i)2323ccV:鉆 min)/93.623x.0Dnc （ ）（ 按機(jī)床選取 1機(jī) 7.010 機(jī)機(jī)cV 基本工時(shí)： 32.x827fnltji1機(jī) 3）鉸 24mm 孔： 選擇 24mm 高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀（工藝表 3.117） 由切削表 2.24 得 ， ，1.05/fmr:0.15.pam:48/incV: 由工藝表 4.216 得 2機(jī) .27648DVncc ）（ 按機(jī)床選取 i/r168機(jī) min/1205.機(jī) 基本工時(shí)： 854.0.6837f21機(jī)機(jī)nlt 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 11 第 3 章 加工設(shè)備與工藝裝備選擇 3.1 選擇機(jī)床 （1）選擇機(jī)床應(yīng)遵循如下原則： （2）機(jī)床的加工范圍應(yīng)與零件的外廓尺寸相適應(yīng)； （3）機(jī)床的精度應(yīng)與工序加工要求的精度相適應(yīng)； （4）機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。 在殼體的加工過程中，為了提高生產(chǎn)率將大量使用專用機(jī)床，如鉆孔、鏜孔工序中 會用到專用鉆床和專用鏜床。在銑端面、倒角和攻絲工序中會用到通用機(jī)床。通用機(jī)床 是在機(jī)械加工工藝人員手冊上查找，具體機(jī)床的選用見后面的加工工藝過程卡。 3.2 選擇夾具 機(jī)床夾具是在切削加工中，用以準(zhǔn)確地確定工件位置，并將工件牢固地夾緊的一種 工藝裝備。它的主要作用是：可靠地保證工件的加工精度；提高加工效率；減輕勞動強(qiáng) 度；充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。 夾具的種類很多，按夾具的應(yīng)用范圍分類，可分為通用夾具、專用夾具、成組夾具、 組合夾具；按夾具上的動力源分類，可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、 磁力夾具和真空夾具等。在單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)盡可能采用通用夾具。為提高生產(chǎn) 率，在條件允許時(shí)也可采用組合夾具。中批以上生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)采用專用夾具，以提高生產(chǎn) 效率，夾具的精度應(yīng)與工序的加工精度相適應(yīng)。殼體的生產(chǎn)屬于小批量生產(chǎn)，為了提高 生產(chǎn)率，加工中應(yīng)該采用專用夾具。為此要為生產(chǎn)線上的工序?qū)ｉT設(shè)計(jì)一套夾具。對于 動力源，由于殼體的加工屬于小批量生產(chǎn)，可以采用手動旋轉(zhuǎn)六角螺母夾緊，這樣便于 操作，減少工作強(qiáng)度，以及材料成本。 3.3 選擇刀具 刀具的選擇主要取決于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求 的精度和表面粗糙度、生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性等，在選擇時(shí)一般盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)可 采用高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具和其它一些專用刀具。最終傳動箱殼體的加工基本都采用標(biāo)準(zhǔn)刀 具, 可以在機(jī)械加工工藝手冊上查到。銑平面時(shí)大都采用鑲齒套式面銑刀，銑面時(shí)用 數(shù) 第三章 加工設(shè)備與工藝裝備選擇 12 控銑床加工，選用直柄立式銑刀。鏜刀則根據(jù)孔的大小不同分別選取。鉆孔時(shí)大都選 用錐柄麻花鉆，這種鉆頭有足夠的強(qiáng)度，排屑容易。對于刀具的材料，常用的刀具材料有 碳素工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金。其中碳素工具鋼指含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 0.65%1.35% 的 優(yōu)質(zhì)鋼碳鋼。常用牌號有 T8A、T10A 和 T12A 等，其中以 T12A 用的最多，淬火后硬度 可達(dá)（5864）HRC ，紅硬性達(dá) 250300C 左右，允許的切削速度 Vc=510m/min，所以 一般用于制造手用和切削速度很低得工具，如銼刀、手用鋸條、絲錐和板牙等。而高速鋼 是在高碳鋼中加入較多的合金元素 W、Gr、V、Mo 等與 C 生成碳化物制得的。加入合金 元素后，細(xì)化了晶粒，提高了合金的硬度。所以一般高速鋼的淬火硬度可達(dá)（6367） HRC，紅硬性可達(dá) 550 650.允許的切削速度 Vc 可比合金工具鋼提高 12 倍。它具有較 高的強(qiáng)度，在所有刀具材料中它的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度最高，是制造各種刃型復(fù)雜刀具的 主要材料。而硬質(zhì)合金的耐熱性比高速鋼高得多，約在 8001000C，允許的切削速度約 是高速鋼的 410 倍。硬度很高，但它的抗彎強(qiáng)度為 1.11.5GPa ，只是高速鋼的一半， 沖擊韌度不足高速鋼的 1/251/10.由于它的耐熱性與耐磨性好，因而在刃型不太復(fù)雜的刀 具上的應(yīng)用日益增多，如車刀，銑刀，鏜刀，小尺寸鉆頭，絲錐等刀具上。 綜上所述，端面套式面車刀材料選擇硬質(zhì)合金，加工孔用的麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、锪鉆、絲錐都采用 高速鋼材料，鏜孔用鏜刀刀尖部分材料也選用硬質(zhì)合金。 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 第 4 章 鉆床夾具設(shè)計(jì) 4.1 問題的提出 本夾具主要用來鉆 5 個 10.5mm 通孔。因?yàn)槲恢镁纫蟛桓?，表面粗糙度要求?度低，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率 和降低勞動強(qiáng)度，如下圖所示： 圖 4.1 工序圖 4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 由工序圖可知：由于在對孔進(jìn)行加工前，底平面和頂平面進(jìn)行了車加工，中心通孔 是不加工通孔，因此，中心通孔軸線為定位精基準(zhǔn)，這樣可以保證待加工孔的尺寸要求。 由零件圖可以知道，圖中對孔的加工沒有位置公差要求，只有尺寸要求，我們可以 選擇中心通孔軸線為定位基準(zhǔn)來設(shè)計(jì)鉆模，從而滿足待加工孔軸線尺寸要求。工件定位 用底面、中心通孔和孔外圓面來限制 5 個自由度。 4.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 （1）切削力的計(jì)算 查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊表 可得：721 切削力公式： Pf KfDF 5.0.4 第三章 加工設(shè)備與工藝裝備選擇 14 （4.1） 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 15 式中 D=10.5mm（孔的直徑） ，f=0.36mm/r （主軸進(jìn)給率） 查表 得：821 （4.2） 0.6P519HBK 即：F f=2235(N) （2）夾緊力的計(jì)算 實(shí)際所需夾緊力：由機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊表 得：12 （4.3）KFWfK 安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算： （4.4）6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊表 可得： 6 12 K=1.21.01.01.11.31.01.0=1.72 所以 WK=Ff K= 2235(N) 1.72=3844.2(N) 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 用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 取 ， ，25.16.02. 螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力公式： （4.5）0122= QLWtgtg 式中參數(shù)由機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊可查得： 原始作用力 )(8N 作用力臂 140mL 螺旋生角 63 螺紋處摩擦角 2=9.8 螺紋處摩擦系數(shù) 1 螺桿端部與零件的摩擦系數(shù) 675.zr 螺紋處當(dāng)量摩擦角 1=3. 則螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力： 第四章 鉆床夾具設(shè)計(jì) 16 由公式 4.5 得： 0122=5830QLWNtgt 由上述計(jì)算易得： K 因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。 4.4 定位誤差的分析 該夾具以中心通孔軸線來作為定位基準(zhǔn)，加工孔雖然沒有任何尺寸公差要求，但為 了盡量增強(qiáng)零件的適用性，要盡量減少加工誤差。 由機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊可得： （1）定位誤差：定位尺寸公差 ，在加工尺寸方向上的投影，這里的方向m2.0 與加工方向一致。即：故 WD. （2）夾緊安裝誤差，對工序尺寸的影響均小。即： 0j （3）磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj5.0 （4）夾具相對刀具位置誤差：鉆套孔之間的距離公差，按工件相應(yīng)尺寸公差的五分 之一取。即 。mAD06. 誤差總和： j.25w 從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具的加工誤差較小，實(shí)用性強(qiáng)。 4.5 夾具總體方案 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)“鉆 5 個 10.5mm 孔”這道工序的鉆床夾具。分析了零件的結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)以及零件中小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)方式，決定采用螺旋壓板組合夾緊零件，上下用開 口墊圈配合心軸夾緊零件，用 V 形塊防轉(zhuǎn)，這樣既能保證零件的夾緊，又可以使夾具體 之間精密配合，延長夾具用久后產(chǎn)生變形的時(shí)間。該夾具總共限制了 6 個自由度。 4.6 夾緊裝置 該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)是小批量生產(chǎn)，生產(chǎn)量不大，并且夾緊面是平面，因此，可以考 慮手動加緊裝置。 4.7 鉆套的選擇 鉆套安裝在鉆模板或夾具體上，用來確定工件上加工孔的位置，引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工， 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 17 提高加工過程中工藝系統(tǒng)的剛性并防振。鉆套可分為標(biāo)準(zhǔn)鉆套和特殊鉆套兩大類。 又分為固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套三小類。根據(jù)鉆床夾具的設(shè)計(jì)要求、零件的結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)以及中小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)綱領(lǐng)，決定采用固定鉆套。這樣很好的保證了孔的加工精 度也方便了孔的加工。由于所鉆孔的直徑為 10.5mm，查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊鉆套規(guī) 格表，選用內(nèi)徑為 10.5mm，外徑為 18mm 的 A 型鉆套，鉆套高度為 12mm。 4.8 鉆模板的設(shè)計(jì) 鉆模板用于安裝鉆套， 確保鉆套在鉆模上的正確位置，鉆模板多裝在夾具體或支架 上， 常見的鉆模板有： （1）固定式鉆模板 （2）鉸鏈?zhǔn)姐@模板 （3）可卸（分離）式鉆模板 （4）懸掛式鉆模板 根據(jù)鉆床夾具的設(shè)計(jì)要求、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)綱領(lǐng)，決定采用鉸 鏈?zhǔn)姐@模板。在導(dǎo)向裝置中，鉆套是安裝在鉆模板上,因此鉆模板必須具有足夠的剛度和 強(qiáng)度，以防變形而影響鉆孔精度。在此套鉆模夾具中選用的是鉸鏈?zhǔn)姐@模板，在裝卸工 件時(shí)可以通過鉸鏈銷轉(zhuǎn)動鉆模板，這樣便于零件的裝夾。鉆模板在于鉆套配合的時(shí)候采 用的是 H8/g7 的配合。 4.9 夾具的裝夾與拆卸 4.9.1 夾具的裝夾 首先轉(zhuǎn)動鉸鏈?zhǔn)姐@模板，松開螺母，把零件放于回轉(zhuǎn)臺上并調(diào)整位置，再推出活動 V 形塊防止零件旋轉(zhuǎn)，再旋緊六角螺母使開口墊圈壓緊零件，接著再放下鉆模板。 4.9.2 夾具的拆卸 首先再轉(zhuǎn)動鉸鏈?zhǔn)姐@模板，再松開六角螺母與開口墊圈拿出零件，再放入下一個毛 坯。 第四章 鉆床夾具設(shè)計(jì) 18 第 5 章 基于 UG NX6 的機(jī)構(gòu)建模和裝配 5.1UG NX6 軟件簡介 傳統(tǒng)二維產(chǎn)品設(shè)計(jì)只能建立單一的二維零部件圖或者簡單的三維實(shí)體模型，而不能 進(jìn)行運(yùn)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動檢查、仿真分析及結(jié)構(gòu)分析。三維 CAD 軟件可以在虛擬環(huán)境下對實(shí) 體進(jìn)行建模、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的仿真分析及結(jié)構(gòu)分析等，在產(chǎn)品制造加工前發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì) 問題并及時(shí)予以糾正，不僅節(jié)省時(shí)間和金錢，還能大幅度提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量。這樣的三 維軟件有 CATIA、Pro/E、SolidWorks 和 UG 等。 其中，UG NX 軟件是美國 EDS 公司（現(xiàn)已被西門子收購）開發(fā)的一套集 CAD/CAM/CAE/PDM/PLM 于一體的軟件集成系統(tǒng)，其 CAD 功能使工程設(shè)計(jì)及制圖完全 自動化，CAM 功能為現(xiàn)代機(jī)床提供了 NC 編程，用來描述所完成的部件，CAE 功能提供 了產(chǎn)品、裝配和部件性能模擬能力，PDM/PLM 功能幫助管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)和整個生命周期中 的設(shè)計(jì)重用。UG 軟件能夠幫助設(shè)計(jì)師減少設(shè)計(jì)時(shí)間，增加精確性，提高設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性， 并將產(chǎn)品更快推向市場。 UG NX 軟件組成： 2D 到 3D 轉(zhuǎn)換工具 將 2D 工程圖拖到 UG 工程圖中的功能；支持包括外部參考的可重復(fù)使用 2D 幾何； 視圖折疊工具，可以從 DWG 資料產(chǎn)生 3D 模型。 內(nèi)置零件分析 測試零件設(shè)計(jì)，分析設(shè)計(jì)的完整性。 機(jī)器設(shè)計(jì)工具 具有整套熔接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和文件工具，以及完全關(guān)聯(lián)的鈑金功能。 模具設(shè)計(jì)工具 測試塑料射出制模零件的可制造性。 消費(fèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具 保持設(shè)計(jì)中曲率的連續(xù)性，以及產(chǎn)品薄壁的內(nèi)凹零件，可加速消費(fèi)性產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。 對現(xiàn)成零組件的線上存取 讓 3D CAD 系統(tǒng)使用者透過市場上領(lǐng)先的線上目錄使用現(xiàn)在的零組件。 模型組態(tài)管理 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 19 在一個文件中產(chǎn)生零件或零組件模型的多個設(shè)計(jì)變化，簡化設(shè)計(jì)的重復(fù)使用。 第五章 基于 UG 夾具建模 20 零件模型建構(gòu) 利用伸長、旋轉(zhuǎn)、薄件特征、進(jìn)階薄殼、特征復(fù)制排列和鉆孔來產(chǎn)生設(shè)計(jì)。 曲面設(shè)計(jì) 使用有導(dǎo)引曲線的疊層拉伸和掃出產(chǎn)生復(fù)雜曲面、填空鉆孔，拖曳控制點(diǎn)以進(jìn)行簡單的相切控制。 直觀地修剪、延伸、圖化、縫織曲面、縮放和復(fù)制排列曲面。 5.2 基于 UG 夾具建模 5.2.1 UG 中的特征建模技術(shù) UG 裝配體是由零件組成的，而零件是由特征(例如凸臺、螺紋孔等)組成。特征是一 個零件的形狀及其他屬性的信息集。以特征作為建?；驹孛枋霎a(chǎn)品的方法叫做基于 特征的建模技術(shù)。 在 UG 環(huán)境中基于特征的建模技術(shù)，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作不停留在底層的幾何信息基礎(chǔ) 上，而是依據(jù)產(chǎn)品的功能要素，便于計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)及組織生產(chǎn)。使得產(chǎn)品 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與原來后續(xù)的各個環(huán)節(jié)同時(shí)開展工作，系統(tǒng)內(nèi)部信息共享，實(shí)現(xiàn)真正的集成， 且支持并行工程。有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造方法的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)范化，使得產(chǎn) 品在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮加工、制造要求，保證產(chǎn)品有較好的工藝性、可制造性，有利于降低 產(chǎn)品的成本。 UG 中零件基于特征的實(shí)體建模技術(shù)中的特征詳細(xì)劃分如圖 3.1 所示。 圖 5.1 特征分類 5.2.2 夾具的 UG 建模 鉆床在切削過程中滑枕帶動刀架作上下往復(fù)的主運(yùn)動，裝有工件的夾具和工作臺作 縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動。夾具包含了定位機(jī)構(gòu)、加緊機(jī)構(gòu)、分度機(jī)構(gòu)、對刀及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)， 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 21 本章將具體介紹。 1) 夾具結(jié)構(gòu)介紹 夾具的主體框架是由幾個機(jī)構(gòu)裝配而成的整體結(jié)構(gòu)。下部由夾具體安裝在鉆床工作 臺上，與鉆床立柱間可作橫向、縱向相對移動。上端為定位、加緊、對刀機(jī)構(gòu)，用來安 裝、固定工件和對刀，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需進(jìn)行緊密加工。夾具中部中間為分度機(jī)構(gòu)，由手柄、 對定爪、分度盤彈簧銷、鎖緊螺釘和回轉(zhuǎn)臺組成，用來使工件回轉(zhuǎn) 60 度以便連續(xù)加工多 個孔。 2) 定位與加緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)介紹 定位與加緊機(jī)構(gòu)的主體框架結(jié)構(gòu)由回轉(zhuǎn)臺、心軸、兩個螺母、開口墊圈球形手柄、 彈簧以及活動 V 形塊組成。工件在回轉(zhuǎn)臺上定位，然后由螺母與開口墊圈加緊，限制六 個自由度。定位與加緊機(jī)構(gòu)比較簡單，其組件利用拉伸、求和、求差、螺紋等簡單特征 操作即可完成。其組件三維造型如圖 3.3 所示。 圖 5.2 螺母 圖 5.3 雙頭螺柱 第五章 基于 UG 夾具建模 22 圖 5.4 開口墊圈 圖 5.5 回轉(zhuǎn)臺 圖 5.6 活動 V 形塊 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 23 圖 5.7 球形手柄 圖 5.8 彈簧 3)分度機(jī)構(gòu)的介紹 分度機(jī)構(gòu)由分度盤、對定爪、手柄以及彈簧銷組成。對定爪爪尖卡在分度盤的凹槽 里，限制了分度盤的轉(zhuǎn)動，從而限制回轉(zhuǎn)臺與工件轉(zhuǎn)動，當(dāng)推起手柄，對定爪爪尖離開 分度盤，就可以轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)臺及工件了。當(dāng)工件轉(zhuǎn)到 60 度，松開手柄，彈簧銷會將手柄推 回原位，限制分度盤轉(zhuǎn)動。分度盤部件的造型可用拉伸、求和、求差、螺紋、掃略等命 令完成，如圖 3.4。 圖 5.9 分度盤 第五章 基于 UG 夾具建模 24 圖 5.10 對定爪 圖 5.11 手柄 圖 5.12 彈簧 圖 5.13 彈簧銷 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 25 4）對刀機(jī)構(gòu)的介紹 對刀機(jī)構(gòu)主要有固定鉆套、鉸鏈?zhǔn)姐@模板、支撐釘和對刀架組成，主要用來對刀。 由于其結(jié)構(gòu)簡單，由拉伸、求和、求差命令就可以完成其三維造型設(shè)計(jì)，如圖。 圖 5.14 鉆模板 圖 5.15 支撐釘 第五章 基于 UG 夾具建模 26 圖 5.16 鉆套 圖 5.17 對刀架 5）夾具體的介紹 夾具體為鑄件，用來固定在鉆床上并支承整套夾具工作，其結(jié)構(gòu)如圖。 圖 5.18 夾具體 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 27 5.3 基于 UG 的夾具機(jī)構(gòu)虛擬裝配 5.3.1 夾具的虛擬裝配 在 UG 軟件中，任何一個.prt 文件都可以作為裝配文件，也可以作為零件文件。當(dāng)新 建零件文件時(shí)，要選擇下拉式菜單“新建”中的“模型”選項(xiàng)，新建裝配體文件時(shí)，要 選擇“新建”中的“裝配”選項(xiàng)。 裝配體建模的過程大概如下： 1) 選擇下拉式菜單 “新建”中的“ 裝配”選項(xiàng)后，在圖形區(qū)域的下方工具欄就會出現(xiàn)裝 配工具按鈕 。 2) 點(diǎn)擊添加零部件按鈕 ，向新打開的裝配體文件中添加第一個已創(chuàng)建的零件 模型。注意：可以將這個添加的模型定位在圖形區(qū)域的原點(diǎn)，但零件的約束方式必須設(shè) 置為“通過約束” ； 3) 重復(fù)第二步，向裝配體文件中添加第二個零件模型； 4)通過約束將第二個模型裝配到合適位置； 5) 點(diǎn)擊確定按鈕，選擇下一個模型進(jìn)行裝配； 6) 重復(fù) 2)、3)、4)、5)步驟，直至將所有的零件裝配完全。 圖 5.19 夾具裝配示意圖 利用以上約束類型完成裝配后的夾具三維 CAD 模型如圖所示。 第五章 基于 UG 夾具建模 28 圖 5.20 夾具裝配模型 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 29 第 6 章 小 結(jié) 緊張而又忙碌的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了?？煲瓿衫蠋熛逻_(dá)給我們的任務(wù)的時(shí)候，就像要 到達(dá)山峰的頂點(diǎn)，頓時(shí)心曠神怡，眼前豁然開朗。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會、從事職業(yè) 工作前一個必不可少的過程。 “千里之行始于足下”，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我們深深體會到這 句千古名言的真正含義。說實(shí)話，畢業(yè)設(shè)計(jì)真的是有點(diǎn)累。然而，當(dāng)我們著手清理自己 的設(shè)計(jì)資料，分析零件，得出的零件的加工工藝，計(jì)算出加工工序卡。分析工序的夾具 設(shè)計(jì)，直到做出兩套專用夾具；這個過程真的是艱辛但又充實(shí)。我們清楚的意識到，做 畢業(yè)設(shè)計(jì)不是一件容易的事，但給我們更多的是收獲。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我們深刻的體 會到：做設(shè)計(jì)是苦活但要細(xì)心；實(shí)踐動手做比空想強(qiáng)；合作精神是強(qiáng)大的；老師的幫助 和同學(xué)的交流都是必不可缺的。 我們做畢業(yè)設(shè)計(jì)是離不開工具書的。它可以給我們很多有用的知識，幫我們解決一 些難題。但工具書的也有一定的局限性，有些零件在工具書上查不到，或者是有些標(biāo)準(zhǔn) 件不能應(yīng)用到設(shè)計(jì)中去。所以，在設(shè)計(jì)有些零件時(shí)我們就在原有的標(biāo)準(zhǔn)件的基礎(chǔ)上改進(jìn)。 在編寫零件的工藝路線時(shí)，也是要經(jīng)過反復(fù)的修改。在畫夾具圖時(shí)，由于缺少經(jīng)驗(yàn)，走 了很多彎路，在老師的幫助下大家互相交流，這就使問題得到了解決，同時(shí)讓我們學(xué)到 很多知識。 通過這次完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們系統(tǒng)地回顧和復(fù)習(xí)了大學(xué)四年所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識， 在綜合運(yùn)用這些知識的過程中，加強(qiáng)了我們對其真正的理解，同時(shí)也深刻體會到學(xué)習(xí)的 重要性并領(lǐng)會到設(shè)計(jì)也是一種學(xué)習(xí)的方式。在設(shè)計(jì)的過程中，我們綜合運(yùn)用了系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)方法和相關(guān)設(shè)計(jì)軟件（如