曲柄加工工藝及夾具設(shè)計(jì)

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0課 程 設(shè) 計(jì)題 目 曲柄加工工藝及夾具設(shè)計(jì)所屬系部 所屬專業(yè) 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 與 制 造所屬班級 學(xué) 號學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師起訖日期摘 要本設(shè)計(jì)是基于曲柄零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計(jì)。曲柄零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設(shè)計(jì)遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度?；鶞?zhǔn)選擇以曲柄的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準(zhǔn)，以頂面與兩個工藝孔作為精基準(zhǔn)。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，再以頂平面與支承孔系定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。支承孔系的加工采用的是坐標(biāo)法鏜孔。整個加工過程均選用組合機(jī)床。關(guān)鍵詞：曲柄類零件；工藝；夾具；ABSTRACTThe design is based on the body parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Body parts of the main plane of the surface and pore system. In general, the plane guarantee processing precision than that of holes machining precision easy. Therefore, this design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of holes to ensure machining accuracy. Datum selection box input shaft and the output shaft of the supporting hole as a rough benchmark, with top with two holes as a precision technology reference. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane, and then the top plane and the supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual processes are made of the top plane and technological hole location hole and plane processing. Supported hole processing using the method of coordinate boring. The whole process of processing machine combinations were selected. Key words: type parts process; fixture;目 錄摘 要1ABSTRACT2第 1 章 緒論4第 2 章 加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)62.1 零件的分析 62.1.1 零件的作用 62.2 曲柄加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 72.2.1 孔和平面的加工順序 72.2.2 孔系加工方案選擇 72.3 曲柄加工定位基準(zhǔn)的選擇 72.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 72.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 82.4 曲柄加工主要工序安排 82.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 102.6 確定切削用量及基本工時（機(jī)動時間） 113 鉆 18孔夾具設(shè)計(jì) 203.1 研究原始質(zhì)料 203.2 定位、夾緊方案的選擇 203.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 213.4 誤差分析與計(jì)算 223.5 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 233.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 243.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 25總 結(jié)26參 考 文 獻(xiàn)274第 1 章 緒論機(jī)械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細(xì)說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細(xì)的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達(dá)到多少，公差要達(dá)到多少。 技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因?yàn)閷?shí)際情況都不一樣。 總的來說，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個步驟的詳細(xì)參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實(shí)際情況編寫的特定的加工工藝。制訂工藝規(guī)程的步驟 1) 計(jì)算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。 2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對零件進(jìn)行工藝分析。 3) 選擇毛坯。 4) 擬訂工藝路線。 5) 確定各工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差。 6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。 7) 確定切削用量及工時定額。 8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法。 9) 填寫工藝文件。 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以提高經(jīng)濟(jì)效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進(jìn)，新材料、先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時對工藝規(guī)程進(jìn)行修訂和完善。夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。在金屬切削機(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱為機(jī)床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，幫機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位。5機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作?！肮び破涫拢叵壤淦?。 ”工具是人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。自 20 世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機(jī)床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展為門類齊全的工藝裝備。國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工作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)市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約 4 年就要更新 80%左右的專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量僅為 15%左右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床（NC） 、加工中心（MC） 、成組技術(shù)（GT） 、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術(shù)的應(yīng)用，對機(jī)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(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）適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具。4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具。5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。6第 2 章 加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用題目給出的零件是曲柄。曲柄的主要作用是支承各傳動軸，保證各軸之間的中心距及平行度，曲柄是一個重要的零件，曲柄是用來轉(zhuǎn)換機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速率的零件，在傳遞力矩的過程中其要承受很強(qiáng)的沖擊力。2.1.2 零件的工藝分析曲柄圖 由曲柄零件圖可知。曲柄是一個連桿類零件，它的外表面上有五個平面需要進(jìn)行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列螺紋孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：（1）以 B 端面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：B 端面的銑削加工（2）以 18H8、2-10H9 的支承孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：1 個 18H8、2 個 10H9 孔；尺寸為 17 的前后端面；、 的34m孔。（3）以 9 凸臺面為主要加工平面的加工面。72.2 曲柄加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施由以上分析可知。該曲柄零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于曲柄來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。2.2.1 孔和平面的加工順序曲柄類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工曲柄上的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。曲柄的加工自然應(yīng)遵循這個原則。這是因?yàn)槠矫娴拿娣e大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護(hù)刀具。曲柄零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。2.2.2 孔系加工方案選擇曲柄孔系加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價格最底的機(jī)床。根據(jù)曲柄零件圖所示的曲柄的精度要求和生產(chǎn)率要求，當(dāng)前應(yīng)選用在鉆床上用鉆孔鉸孔較為適宜。2.3 曲柄加工定位基準(zhǔn)的選擇2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：（1）保證各重要支承孔的加工余量均勻；（2）保證裝入曲柄的零件與壁厚有一定的間隙。為了滿足上述要求，應(yīng)選擇的主要支承孔作為主要基準(zhǔn)。即以曲柄的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準(zhǔn)。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準(zhǔn)以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)面。因此，以后再用精基準(zhǔn)定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。82.3.2 精基準(zhǔn)的選擇從保證曲柄孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證曲柄在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從曲柄零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。至于前后端面，雖然它是曲柄的裝配基準(zhǔn)，但因?yàn)樗c曲柄的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準(zhǔn)加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面都有一定的困難，所以不予采用。2.4 曲柄加工主要工序安排對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。曲柄加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到曲柄加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準(zhǔn)。因此，頂面上的螺孔也應(yīng)在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應(yīng)該在粗加工階段完成。對于曲柄，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應(yīng)先精加工平面再加工孔系，但在實(shí)際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實(shí)際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進(jìn)行。加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%1.1%蘇c908打及 0.25%0.5%亞硝酸鈉溶液中進(jìn)行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 。mg2根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將曲柄加工工藝路線確定如下：工藝路線一：10 鑄造 鑄造20 時效處理 時效處理30 粗銑 粗銑端面 B 保證厚度工序尺寸為 2240 粗銑 粗銑端面 B 面的反面保證厚度工序尺寸為 1950 精銑 精銑端面 B 保證厚度工序尺寸為 18960 精銑 精銑端面 B 面的反面保證厚度工序尺寸為 1770 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸 18H8 孔80 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸 2-10H9 孔90 粗銑 粗銑 9 端面，保證尺寸 11100 粗銑 粗銑另外一處 9 端面，保證尺寸 11110 粗銑 粗銑 4 端面，保證尺寸 16120 鉆孔 鉆徑向孔 4130 鉆孔 鉆另一徑向孔 4 孔140 鉗 去毛刺150 檢 檢驗(yàn)入庫工藝路線二：10 鑄造 鑄造20 時效處理 時效處理30 粗銑 粗銑端面 B 保證厚度工序尺寸為 2240 粗銑 粗銑端面 B 面的反面保證厚度工序尺寸為 1950 精銑 精銑端面 B 保證厚度工序尺寸為 1860 精銑 精銑端面 B 面的反面保證厚度工序尺寸為 1770 粗銑 粗銑 9 端面，保證尺寸 1180 粗銑 粗銑另外一處 9 端面，保證尺寸 1190 粗銑 粗銑 4 端面，保證尺寸 16100 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸 18H8 孔110 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸 2-10H9 孔120 鉆孔 鉆徑向孔 4130 鉆孔 鉆另一徑向孔 4 孔140 鉗 去毛刺150 檢 檢驗(yàn)入庫以上加工方案大致看來合理，但通過仔細(xì)考慮，零件的技術(shù)要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，方案二把底面的鉆孔工序調(diào)整到后面了，這樣導(dǎo)致銑削加工定位基準(zhǔn)不足，特別 9 端面凸臺工序。10以上工藝過程詳見機(jī)械加工工藝過程卡片。綜合選擇方案一：工藝路線一：10 鑄造 鑄造20 時效處理 時效處理30 粗銑 粗銑端面 B 保證厚度工序尺寸為 2240 粗銑 粗銑端面 B 面的反面保證厚度工序尺寸為 1950 精銑 精銑端面 B 保證厚度工序尺寸為 1860 精銑 精銑端面 B 面的反面保證厚度工序尺寸為 1770 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸 18H8 孔80 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸 2-10H9 孔90 粗銑 粗銑 9 端面，保證尺寸 11100 粗銑 粗銑另外一處 9 端面，保證尺寸 11110 粗銑 粗銑 4 端面，保證尺寸 16120 鉆孔 鉆徑向孔 4130 鉆孔 鉆另一徑向孔 4 孔140 鉗 去毛刺150 檢 檢驗(yàn)入庫2.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“曲柄”零件材料采用 HT250 制造。材料為 HT250，硬度 HB 為 HB235-HB255，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。（1）端面的加工余量。根據(jù)工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：粗銑：參照機(jī)械加工工藝手冊第 1 卷表 3.2.23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取 。表 3.2.27 粗銑平面時厚度偏差取 。m4.3720.3 m28.0精銑：參照機(jī)械加工工藝手冊表 2.3.59，其余量值規(guī)定為 。51（2）頂面 孔毛坯為實(shí)心，不沖孔。參照機(jī)械加工工藝手冊表 2.3.71，現(xiàn)確定其工序尺寸及加工余量為：（3）前后端面加工余量。 （計(jì)算長度為 16）根據(jù)工藝要求，前后端面分為粗銑、精銑加工。各工序余量如下：11粗銑：參照機(jī)械加工工藝手冊第 1 卷表 3.2.23，其加工余量規(guī)定為，現(xiàn)取 。m5.325.2精銑：參照機(jī)械加工工藝手冊 ，其加工余量取為 。m5.0鉆孔： 4毛坯為實(shí)心，不沖孔。由工序要求可知，凸臺只需進(jìn)行粗銑加工。其工序余量如下：參照機(jī)械加工工藝手冊第 1 卷表 3.2.23，其余量規(guī)定為 ，現(xiàn)5.10取其為 。m5.12.6 確定切削用量及基本工時（機(jī)動時間）工序 30：粗銑端面 B 保證厚度工序尺寸為 22機(jī)床：雙立軸圓工作臺銑床 KX52刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)VCWr418mD636Z銑削深度 ：pam3每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表 2.4-73，取f銑削速度 ：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊 表 2.4-81，Zaf/18.0V取 sV2機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n， 式min/97.3614.30210rdn in/370r（1.1）實(shí)際銑削速度 ： 式（1.2）V snd/2.16014.0進(jìn)給量 ： 式（1.3）fZaff ./378.工作臺每分進(jìn)給量 ： m min/39.smf ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表 2.4-81,a a60被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll76刀具切入長度 ：112式（1.4）)31(5.021aDl m98.24603取 ml21刀具切出長度 ：取2l走刀次數(shù)為 1機(jī)動時間 ： 式（1.5）jt min26.0.3957621mjfl工序 40：粗銑端面 B 面的反面保證厚度工序尺寸為 19機(jī)床：雙立軸圓工作臺銑床 KX刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)VCWr418D636Z銑削深度 ：pam3每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表 2.4-73，取f銑削速度 ：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊 表 2.4-81，Zaf/18.0V取 sV2機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n， 式min/97.3614.30210rdn in/370r（1.1）實(shí)際銑削速度 ： 式（1.2）V snd/2.16014.0進(jìn)給量 ： 式（1.3）fZaff ./378.工作臺每分進(jìn)給量 ： m min/39.smf 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll6取 l251刀具切出長度 ：取2l走刀次數(shù)為 113機(jī)動時間 ： 式（1.5）1jt min26.0.3957621mjfl工序 50 精銑端面 B 保證厚度工序尺寸為 18銑削深度 ：pa每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表 2.4-73，取f銑削速度 ：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊 表 2.4-81，Zmaf/15.0V取 sV機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（1.1）有：n， min/96.45631.010rd in/460r實(shí)際銑削速度 ，由式（1.2）有：V smdV/52.113.0進(jìn)給量 ，由式（1.3）有：f Znaff 9.60/465.工作臺每分進(jìn)給量 ： mf in/9msf被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll7刀具切入長度 ：精銑時1Dl631刀具切出長度 ：取2l走刀次數(shù)為 1。機(jī)動時間 ，由式（1.5）有：2jt min3.041267212 mjflt本工序機(jī)動時間 in59.03.6.01jjjtt工序 60 精銑端面 B 面的反面保證厚度工序尺寸為 17銑削深度 ：pam每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表 2.4-73，取f銑削速度 ：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊 表 2.4-81，Zaf/15.0V取 sV機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（1.1）有：n14， min/96.45631.010rdVn in/460r實(shí)際銑削速度 ，由式（1.2）有： smdV/52.113.0進(jìn)給量 ，由式（1.3）有：f Znaff 9.60/465.工作臺每分進(jìn)給量 ： mf in/9msf被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll7刀具切入長度 ：精銑時1Dl631刀具切出長度 ：取2l走刀次數(shù)為 1。機(jī)動時間 ，由式（1.5）有：2jt min3.041267212 mjflt本工序機(jī)動時間 in59.03.6.01jjjtt工序 70 鉆擴(kuò)鉸 18H8 孔工件材料為 HT250，硬度 200HBS?？椎闹睆綖?18mm，公差為 H8，表面粗糙度 。加工機(jī)床為 Z525 立式鉆床，加工工序?yàn)殂@、擴(kuò)、鉸，加工刀具1.6aRm分別為：鉆孔15mm 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴(kuò)孔17.7mm 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆；鉸孔18mm 標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。選擇各工序切削用量。（1 ）確定鉆削用量1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn) 7表 28-10 可查出 ，f 0.47.5/fmr表由于孔深度比 ， ，故0/3/21.6ld.9lfk。查 Z525 立式鉆床說明書，取(.47.5).9405/f mr表。03/mr根據(jù)參考文獻(xiàn)7表 28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量 。由于機(jī)1.75/fr床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力 （由機(jī)床說明書查出） ，根據(jù)表 28-9，允max169FN許的進(jìn)給量 ?！?.8/fr由于所選進(jìn)給量 遠(yuǎn)小于 及 ，故所選 可用。ff“f2）確定切削速度 、軸向力 F、轉(zhuǎn)矩 T 及切削功率 根據(jù)表 28-15，由v mP插入法得：，17/inm表 4732N表，5.69TNM表 1.5mkW表15由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進(jìn)行修正。由參考文獻(xiàn)7表 28-3， ， ，故0.8Mvk.75lvk17/min12(/min)表 0./i6n rd表查 Z525 機(jī)床說明書，取 。實(shí)際切削速度為：95/ir01/in14/i0rv由表 28-5， ，故.6MFTk4732.65()N51.904.8m3）校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率 為P/)Mnk表（.2(261.5kWW機(jī)床有效功率 4.50.83E mPkP故選擇的鉆削用量可用。即， ， ，018dm0.3/fr19/inr14/inv相應(yīng)地， ，56FN54.8T.05mkW（2）確定擴(kuò)孔切削用量1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)7表 28-31，f。根據(jù) Z525 機(jī)床說明書，取f:表 （ 0.78） /r0.7=9./r=0.57mm/r。2）確定切削速度 及 根據(jù)參考文獻(xiàn)7表 28-33，取 。修vn 25/minv表正系數(shù)：，0.8mvk24.71.02(/1.09)ppRavak根 據(jù)故 25/in/min表 01)nd表 （./i(24.7)86/ir查機(jī)床說明書，取 。實(shí)際切削速度為5/inr301vdn16321.75/min103/ir（3）確定鉸孔切削用量1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)7表 28-36， ，按該表f 1.326fm表注 4，進(jìn)給量取小植。查 Z525 說明書，取 。1.6/fmr2）確定切削速度 及 由參考文獻(xiàn)7表 28-39，取 。vn 8./inv表由參考文獻(xiàn)7表 28-3，得修正系數(shù) ，0.8Mvk0.9pavk524.7(/0152)pRa根 據(jù)故 8./min.89.4/minv表 01()nd表07.4/25)95/ir查 Z525 說明書，取 ，實(shí)際鉸孔速度1/inr301vdn3250/mi7.8/i（4）各工序?qū)嶋H切削用量 根據(jù)以上計(jì)算，各工序切削用量如下：鉆孔： ， ， ，0.4/fr195/minr14/inv擴(kuò)孔： ， ， ，17.d522.3m鉸孔： ， ， ，08.6/f0/in78/i工序 80: 鉆擴(kuò)鉸 2-10H9 孔機(jī)床： Z525 刀具：硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭。型號：E211 和 E101帶導(dǎo)柱直柄平底锪鉆（GB4260-84）公制/莫式 4 號錐直柄鉸刀 刀具材料： VCrW41810H7 孔先鉆 9.5 孔，然后鉸孔至 10切削深度 ：pa.75m進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表 2.4-52，取frmf/3.017切削速度 ：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表 2.4-53，取Vsm/36.0機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（1.1）有：n，取100.3687.9/min145vrdin/70r實(shí)際切削速度 ，由式（1.2）有：V 03.1495.36/dVms被切削層長度 ：lm60刀具切入長度 ：1式（1.8）mctgctgkDlr 58.4210)2(21 刀具切出長度 ： 取l4l3走刀次數(shù)為 1機(jī)動時間 ： 式2jt in87.0703.45618fnLj（1.9）鉸孔 10切削深度 ： ，pam25.D10進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表 2.4-58，f取rf/0.1rf/.切削速度 ：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表 2.4-60，取Vsm/32.機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（1.1）有：n，取min/46.1014.3210rD in/60r實(shí)際切削速度 ，由式（1.2）有：V smDV/31.1.30被切削層長度 ：lm2刀具切入長度 ，由式（1.8）有：1 ctgctgkdDlr 14.20215.0)(201 刀具切出長度 ： 取l4ml318走刀次數(shù)為 1機(jī)動時間 ，由式（1.9）有：4jt min03.60214.4 nfLtj工序 90 粗銑 9 端面，保證尺寸 11刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)VCWr418D6Z銑削深度 ：pam3每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表 2.4-73，取f銑削速度 ：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊 表 2.4-81，Zaf/18.0V取 sV2機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n， 式min/97.3614.30210rdn in/370r（1.1）實(shí)際銑削速度 ： 式（1.2）V snd/2.16014.0進(jìn)給量 ： 式（1.3）fZaff ./378.工作臺每分進(jìn)給量 ： m min/39.smf ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表 2.4-81,a a60被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll76刀具切入長度 ：1式（1.4）)3(5.021aDl m98.24603取 ml21刀具切出長度 ：取2l走刀次數(shù)為 1機(jī)動時間 ： 式（1.5）jt min26.0.3957621mjfl19工序 100 與工序 90 的計(jì)算方法完全一樣，不一一列舉了。工序 110 與工序 90 的計(jì)算方法完全一樣，不一一列舉了。工序 120 鉆徑向孔 4加工條件：機(jī)床：立式鉆床. Z525刀具：麻花鉆 其中 d=4mm, 計(jì)算切削用量： =2mmpa由機(jī)械加工工藝手冊表 15-53，表 15-37 可知：進(jìn)給量 ：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表 2.4.39，.f=0.13mm/r f切削速度 ：參照機(jī)械加工工藝手冊表 2.4.41， v=0.35m/sV確定主軸轉(zhuǎn)速： n= =.998r/min 01vd. 按機(jī)床選?。?96/minwnr實(shí)際機(jī)床選?。?v= .3410s切入，切出 l1.+l2=4mm l=11mm切削工時： .12.1inmwltnf工序 130、鉆另一徑向孔 4 孔加工條件：機(jī)床：立式鉆床. Z525刀具：麻花鉆 其中 d=4mm, 計(jì)算切削用量： =2mmpa由機(jī)械加工工藝手冊表 15-53，表 15-37 可知：進(jìn)給量 ：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表 2.4.39，.f=0.13mm/r f切削速度 ：參照機(jī)械加工工藝手冊表 2.4.41， v=0.35m/sV確定主軸轉(zhuǎn)速： n= =.998r/min 01vd. 按機(jī)床選?。?96/minwnr實(shí)際機(jī)床選?。?v= .3410s切入，切出 l1.+l2=4mm l=11mm20切削工時： .120.1minmwltnf3 鉆 18 孔夾具設(shè)計(jì)3.1 研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來加工鉆 18 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。3.2 定位、夾緊方案的選擇由零件圖可知：在對孔進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行了粗進(jìn)行了加工，兩側(cè)面等為粗定位基準(zhǔn)來設(shè)計(jì)夾具，從而保證其尺寸公差要求。據(jù)夾具手冊知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。21因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強(qiáng)度，提高加工精度。圓臺外圓及兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計(jì)本道工序的夾具，以已加工好的端面作為定位夾具。首先必須明確其加工時應(yīng)如圖所示，這樣放置，便于加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定 V 型塊和滑動 V 型塊定位，這樣既簡單又方便。如上圖所示，一底面限制的自由度有 3 個，一個固定 V 型塊限制兩個自由度，一個滑動 V 型塊限制限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設(shè)計(jì)的定位方案，總共限制了工件的全部 6 個自由度，屬于完全定位。3.3 切削力及夾緊力的計(jì)算鉆該孔時選用：鉆床 Z525，刀具用高速鋼刀具。由參考文獻(xiàn)5查表 可得：721切削力公式： .06f PFDfK式中 D=18MM /mr查表 得： 8210.75()36bp其中： 0.b.48K即： 95()fFN實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)5表 得：1212KFW有： 10.7,.6安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算有： 6543210K式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)5表 可得：60 121.20.1.301.56K22所以 95.081649.2()KfWFN選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由 KN21其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 5.021fF= +G G 為工件自重zPNfF4.321夾緊螺釘： 公稱直徑 d=20mm，材料 45 鋼 性能級數(shù)為 6.8 級MPaB06MPaBs801螺釘疲勞極限： B9263.2.1 極限應(yīng)力幅： kma751li許用應(yīng)力幅： PaSa3.li螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 ss=2.54 取s=4得 MPa120滿足要求8.24cHdFaNc153.經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。3.4 誤差分析與計(jì)算（1）定位元件尺寸及公差確定。夾具的主要定位元件為一平面和 V 型塊間隙配合。（2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是23用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 1 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj其中接觸變形位移值：mSNHBKRkZaZy 014.8.9)(1cos0.3j 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj5. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD01.誤差總和： 0.965jwm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。3.5 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。24尺寸表25鉆模板選用固定式鉆模板，用 4 個沉頭螺釘和 2 個錐銷定位于夾具體上。3.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)夾具體設(shè)計(jì)的基本要求（1）應(yīng)有適當(dāng)?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谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁?。為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。（2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)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(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。（4）應(yīng)便于排除切屑在機(jī)械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。（5）在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠夾具在機(jī)床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺上安裝時，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)26足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。3.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序?yàn)殂@床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序?yàn)殂@余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達(dá)到本工序的要求。經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機(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。27總 結(jié)本次設(shè)計(jì)從零件的毛坯生產(chǎn)到最終成品，中間經(jīng)過了銑、鏜、鉆、攻螺紋、打毛刺等工序。因?yàn)槭谴笈可a(chǎn)，工序就分得很散，中間就可省去換刀具和調(diào)試的時間。在每道工序中都有計(jì)算切削用量和工時。在本次設(shè)計(jì)中已無大的問題，基本達(dá)到了要求。只是在夾具的設(shè)計(jì)中沒有能提出多中方案進(jìn)行分析比較，有所不足。28參 考 文 獻(xiàn)1 李 洪機(jī)械加工工藝手冊M 北京出版社，200612 陳宏鈞實(shí)用金屬切削手冊M 機(jī)械工業(yè)出版社，200513 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會金屬切削手冊M上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，20024 楊叔子機(jī)械加工工藝師手冊M機(jī)械工業(yè)出版社，20005 徐鴻本機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊M 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2003106 都克勤機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)圖冊M 貴州人民出版社，200347 胡建新機(jī)床夾具M(jìn) 中國勞動社會保障出版社，200158 馮 道機(jī)械零件切削加工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊M 安徽文化音像出版社，20039 王先逵機(jī)械制造工藝學(xué)M機(jī)械工業(yè)出版社，200010 馬賢智機(jī)械加工余量與公差手冊M中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，19941211 劉文劍夾具工程師手冊M黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，200712 王光斗機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊M上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002829致謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束之際我向所有幫助過我的老師和同學(xué)說一聲，謝謝！我想沒有他們的幫助，畢業(yè)設(shè)計(jì)就會做得很困難。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在老師悉心指導(dǎo)下完成的。XX 老師以其淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范、高度的責(zé)任感使我受益非淺。在做設(shè)計(jì)的過程中也遇到了不少的問題，XX老師給了我許多關(guān)懷和幫助，并且隨時詢問我畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)展情況、細(xì)心的指導(dǎo)我們，也經(jīng)常打電話或者發(fā)電子郵件過來指導(dǎo)我的設(shè)計(jì)。在論文工作中，得到了機(jī)電學(xué)院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和老師的幫助與支持，在此表示衷心的感謝。最后，在即將完成畢業(yè)設(shè)計(jì)之時，我再次感謝對我指導(dǎo)、關(guān)心和幫助過老師、領(lǐng)導(dǎo)及同學(xué)。謝謝了！