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摘 要 本次設(shè)計內(nèi)容主要是機械加工工藝，工程材料應(yīng)用，機床夾具設(shè)計及金屬切削機床等多方面知識。 方套零件的設(shè)計主要是由零件加工工藝設(shè)計，工序設(shè)計和其機床專用夾具設(shè)計組成。加工工藝設(shè)計主要對零件的作用和零件的工藝分析，設(shè)計出其毛坯結(jié)構(gòu)。再由其基面粗基準和精基準的選擇來制定出工藝路線，從而確定零件機械加工余量及工序尺寸和切削用量及基本工時。最后進行零件專用夾具，定位分析及基準的選擇和切削力和夾緊力的計算以及定位誤差分析，從而確定定位元件、加緊元件、機床鏈接部分和夾具體來設(shè)計出夾具。本文主要圍繞方套夾具設(shè)計為中心，在分析生產(chǎn)零件的基礎(chǔ)上設(shè)計制造工藝，針對方套的加工工藝確定夾具設(shè)計方案。在設(shè)計合理，符合工程實際的基礎(chǔ)上，設(shè)計了3套夾具，并繪制夾具裝配圖及零件圖，完成畢業(yè)設(shè)計。 關(guān)鍵詞：方套、加工工藝、夾具、夾具設(shè)計 I Square Sleeve’s Machining Process And Its Fixture Design Abstract The design content mainly by mechanical processing technology, application of engineering materials, tooling and fixture design of metal cutting machine tool and so on. Fixture design process design and fixture design of the machine tool. Process analysis of machining process design of the main role of parts and components, design the billet structure. From its base and benchmark crude benchmarks choice to develop process, so as to determine the parts machining allowance and the process dimensions and cutting parameters and the basic working hours. The last part of special fixture, positioning analysis and selection of reference and cutting force and clamping force calculation and positioning error, so as to determine the positioning element to element, machine tool, clamp to link part and fixture design. This paper mainly focuses on the sets of fixture design as the center, the design and manufacturing process based on the analysis of production parts, design scheme of the fixture for processing sleeve. On the basis of reasonable design, accord with the actual engineering, 3 sets of fixture design, fixture and assembly drawings and parts drawing, completed the graduation design. Keywords：Square Sleeve, Processing technic,Fixture , Fixture design II 目 錄 1 緒 論 1 1.1 概述 1 1.2 夾具的研究意義 1 1.3 夾具的相關(guān)研究現(xiàn)況 1 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容 3 2零件分析 4 2.1 零件的生產(chǎn)類型及生產(chǎn)綱領(lǐng) 4 2.2 零件作用分析 4 2.3 零件的工藝分析 4 2.4 確定毛坯的成形方法 5 2.5 確定鑄造工藝方案 6 2.6 確定鑄造工藝參數(shù) 6 3 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 8 3.1 基面的選擇 8 3.2 確定機械加工余量及工序尺寸 11 3.3 確定切削用量及基本工時 16 4鉆?8孔夾具設(shè)計 29 4.1定位分析及基準的選擇 29 4.2切削力及夾緊力的計算 29 4.3定位誤差分析 30 4.4定位銷選用 32 4.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明 33 結(jié) 論 37 參考文獻 38 致 謝 39 1 緒 論 1.1 概述 在機械加工制造過程中,用來固定加工對象,使其占有正確的位置,以便接受施工、檢測的裝置,都可統(tǒng)稱為“夾具”。夾具的發(fā)展歷程,大約可以分為三個階段:第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上,這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具,使得加工過程進一步提高效率和趨于完善;第二階段,夾具成為人與機床之間的橋梁,夾具的機能發(fā)生變化,它主要用于工件的定位和夾緊;第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合,夾具作為機床的一部分,成為機械加工任務(wù)的加工設(shè)備,而任務(wù)單的開工時間則根據(jù)定單下達日期、任務(wù)單計劃入庫日期、相關(guān)的工藝信息以及各加工單元的當(dāng)前加工計劃來統(tǒng)一決定。它主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動強度、輔助產(chǎn)品檢測、展示、運輸?shù)?。工件的工藝分析及夾具設(shè)計是工藝工程師必備的專業(yè)素質(zhì)。通過完成畢業(yè)設(shè)計，可以使設(shè)計者掌握機械加工的流程，為成為合格工藝工程師打下良好的基礎(chǔ)[1]~[5]。 1.2 夾具的研究意義 隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求相應(yīng)提高。為了適應(yīng)不同行業(yè)的需要和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性，采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴展性功能強，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟使用才有推廣的價值[5]~[8]。 1.3 夾具的相關(guān)研究現(xiàn)況 近幾十年來, 夾具的基本組成部分雖無明顯變化, 但對夾具設(shè)計的要求卻不斷提高。機械加工中的工裝水平往往代表一個國家的工藝水平。據(jù)統(tǒng)計, 在大型工業(yè)企業(yè)中, 采用的工裝很多, 有的甚至多達上萬種。一般生產(chǎn)一輛轎車大約需4000 件, 夾具及緊固件7500 件。設(shè)計每套夾具需12 小時, 制造需58 小時。這僅是一個平均數(shù)字。對于單個夾具的設(shè)計與制造, 以及中小企業(yè)的生產(chǎn), 需要的時間則更長。夾具在新產(chǎn)品研制過程中, 對縮短研制周期起著重要作用。根據(jù)我國機械工業(yè)的現(xiàn)有水平, 生產(chǎn)準備周期一般要占整個研制周期的50～70%, 而工藝裝備的設(shè)計裝備周期又占生產(chǎn)裝備周期的50～70%, 其中工藝裝備準備周期中有70～80%的時間用于夾具的設(shè)計與制造。在現(xiàn)代制造企業(yè)中, 夾具已成為保證產(chǎn)品質(zhì)量, 實行全面質(zhì)量管理的重要手段, 利用加工中心、坐標測量機可使零件的裝卸、檢測、刀具的更換自動化, 夾具及裝夾已成為制造系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。夾具的標準化、自動高效化、精密化和柔性化是夾具發(fā)展的主要趨勢, 也是實現(xiàn)產(chǎn)品更新?lián)Q代和老產(chǎn)品改造的需要。 在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。 在高精方面，隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達±5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達±5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復(fù)定位精度高達2~5μm。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。 在柔性化上，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(yīng)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、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)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(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。 在高效方面為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1~2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產(chǎn)效率的作用[4]~[16]。 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容 本文在分析生產(chǎn)零件、確定毛坯、選擇基面的基礎(chǔ)上設(shè)計了兩套制造工藝，并對這兩套方案進行分析，最終得出了最佳方案，并針對方案完成夾具的設(shè)計?？傮w來說，本次畢業(yè)設(shè)計的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面： （1）對所給零件進行工藝分析，并建立該零件三維模型，設(shè)計該零件毛坯； （2）所給零件的工藝分析，計算、編寫加工工藝，有數(shù)控工序的并編寫數(shù)控代碼； （3）設(shè)計1-2個工序的機床夾具，有定位分析（自由度）、夾具的定位誤差計算等內(nèi)容； （4）繪制各夾具的裝配圖及部分零件圖；要求各夾具設(shè)計合理，符合工程實際； （5）撰寫畢業(yè)論文。 37 2零件分析 2.1 零件的生產(chǎn)類型及生產(chǎn)綱領(lǐng) 生產(chǎn)綱領(lǐng)是企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。在本次畢業(yè)設(shè)計題目中，已知該零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。由于方套廓尺寸小，屬于輕型零件。因此，該零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)大于5000(件/年)。 2.2 零件作用分析 本次畢業(yè)設(shè)計題目的零件是方套零件，是用于其他零件的配合，要求有一定精度要求及適當(dāng)剛度與強度，材料為45鋼。方槽位聯(lián)接結(jié)面用于呈受傳遞力之用。 2.3 零件的工藝分析 方套零件主要有以30方孔和以?8深孔為中心的兩組加工表面(即孔與平面)。 （1）以30方孔為中心的加工表面 這組加工表面有30方孔面上頂面，凸臺面?53及其周圍的5個直徑為8.5的（直徑為14的）孔面。 （2）以深孔?8為中心的加工表面 有以上的分析可知，可以先加工平面，然后借助平面加工其他表面。這樣子對于后續(xù)的加工，其精度要求更加容易得到保證。如下圖2.1所示。 圖2.1 零件圖 2.4 確定毛坯的成形方法 方套是一種常用的零件，用來呈受傳遞力，材料為45鋼，要求具有一定的強度。由于零件輪廓尺寸不大，形狀也不復(fù)雜，在使用過程中主要承受的是傳遞力。并且該零件為大批生產(chǎn)，采用鑄造生產(chǎn)比較合適，故可采用鑄造成形。此外應(yīng)盡可能選擇各種已標準化、系列化的通用刀具、通用量檢具及輔助工具加工及 檢驗工件。工件毛坯如圖2.2所示。 圖2.2 零件說明圖 2.5 確定鍛件工藝方案 確定鍛造工藝方案主要包括鍛造方法確定，造型選擇及分型面選擇。 2.5.1鍛造方法的選擇 零件的材料為45鋼，要求有一定的強度要求，輪廓尺寸不大，且形狀亦不太復(fù)雜，又屬大批大料生產(chǎn)，做毛坯參照參考文獻[5]第三篇第2節(jié)可采用摩擦壓力機。 2.5.2造型的選擇 因鍛件制造批量為大批生產(chǎn)參照參考文獻[5]第三篇第2節(jié)，故選用摩擦壓力機進行鍛造。 2.6 確定鍛造工藝參數(shù) 2.6.1加工余量的確定 按機械摩擦壓力機，查參考文獻[9]表2.2-5，查得鍛件尺寸公差等級為8～10，加工余量等級為H，按8公差等級制造，則單側(cè)加工余量為1mm，雙側(cè)加工余量為2mm，則可推出毛坯總尺寸。 2.6.2收縮率的確定 通常，45鋼的收縮率為1.3%～2% ，在本設(shè)計中鍛件取2%的收縮率。 2.6.3不鍛孔的確定 為簡化鍛件件外形，減少型芯數(shù)量，直徑小于?25mm的孔均不鍛出，而采用機械加工形成。 2.6.4鍛造圓角的確定 為防止產(chǎn)生鍛造應(yīng)力集中，鍛件各表面相交處和尖角處，以R =2mm～4mm圓滑過渡。 3 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。否則會使加工過程出現(xiàn)許多問題，甚至造成零件大批量產(chǎn)生廢品，使生產(chǎn)無法進行。 3.1.1 粗基準的選擇 對于一般的軸類零件而言，以外表面作為粗基準是合理的。對于本零件按照粗基準的選擇原則，為保證不加工面和加工面的位置要求，應(yīng)選擇不加工面為粗基準，故此處應(yīng)選擇B面為粗基準銑A面，在以銑好的A面作為基準銑B面，這樣符合互為基準的原則。 3.1.2 精基準的選擇 主要考慮的是基準的重合問題。當(dāng)設(shè)計與工序的基準不重合時，因該進行尺寸換算。主要以加工好的A面作為基準。 3.1.3 制訂工藝路線 制定工藝路線應(yīng)當(dāng)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。生產(chǎn)綱領(lǐng)以確定為大批大量生產(chǎn)的條件下，可采用萬能機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。同時還應(yīng)考慮經(jīng)濟，以降低生產(chǎn)成本。 工藝路線方案一： 工序1：模鍛； 工序2：熱處理（正火）； 工序3：銑A面； 工序4：銑B面； 工序5：銑凸臺R53圓弧面； 工序6：銑C面； 工序7：銑D面； 工序8：銑E面及與圓弧R67相交的臺階面； 工序9：銑30的方槽； 工序10：倒角； 工序11：鉆90度鎖緊螺釘孔； 工序12：用麻花鉆鉆5×?8.5孔鉆通； 工序13：用锪孔鉆锪5×?14的孔； 工序14：用深孔鉆鉆?8的孔； 工序15：絞?8的孔； 工序16：去毛刺； 工序17：檢驗； 工序18：入庫； 工藝路線方案二： 工序1：模鍛； 工序2：熱處理（正火）； 工序3：銑A面； 工序4：銑B面； 工序5：銑凸臺R53圓弧面； 工序6：銑C面以及銑D面； 工序7：銑E面及與圓弧R67相交的臺階面； 工序8：銑30的方槽； 工序9：倒角； 工序10：鉆90度鎖緊螺釘孔； 工序11：用麻花鉆鉆5×?8.5孔鉆通； 工序12：用锪孔鉆锪5×?14的孔； 工序13：用深孔鉆鉆 ?8、絞?8的孔； 工序14：去毛刺； 工序15：檢驗； 工序16：入庫； 3.1.4 工藝方案的分析 上述兩種方案均無原則性錯誤，但方案一工序太分散不利于提高加工精度及生產(chǎn)率，方案二比方案一工序集中減少了裝夾次數(shù)有利于提高加工精度及生產(chǎn)率，考慮到便與裝夾和提高加工精度及生產(chǎn)率應(yīng)結(jié)合兩種方案，所以確定方案為： 工藝路線方案三： 工序1：模鍛； 工序2：熱處理（正火）； 工序3：銑A面； 工序4：銑B面； 工序5：銑凸臺R53圓弧面； 工序6：銑C面； 工序7：銑D面； 工序8：銑E面及與圓弧R67相交的臺階面； 工序9：銑30的方槽； 工序10：倒角； 工序11：鉆90度鎖緊螺釘孔； 工序12：用麻花鉆鉆5×?8.5孔鉆通； 工序13：用锪孔鉆锪5×?14的孔； 工序14：用深孔鉆鉆 ?8、絞?8的孔； 工序15：去毛刺； 工序16：檢驗； 工序17：入庫； 加工如圖3.1。 圖3.1 方套零件圖 3.2 確定機械加工余量及工序尺寸 根據(jù)以上原始資料及機械加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸如下： 3.2.1 銑A面 根據(jù)平面的精度要求，得可用粗車達到要求精度，平面參照參考文獻[9]，確定工序尺寸，余量為單側(cè)余量2mm，具體工序尺寸見表3.1。 表3.1工序尺寸表 工 序 名 稱 工序間 余量/mm 工序間 工序間尺寸/mm 工序間尺寸 公差/mm 經(jīng)濟精度 / 表面粗糙度 / 銑 2 H11 Ra12 80 毛坯 CT9 Ra25 84 3.2.2 銑B面 根據(jù)平面的精度要求，得可用粗車達到要求精度，平面參照參考文獻[9]，確定工序尺寸，余量為3mm；具體工序尺寸見表3.2。 表3.2 工序尺寸表 工 序 名 稱 工序間 余量/mm 工序間 工序間 尺寸/mm 工序間尺寸 公差/mm 經(jīng)濟精度 / 表面粗糙度 / 銑 3 H10 Ra12 80 毛坯 CT9 Ra25 84 3.2.3 銑凸臺R53圓弧面 根根據(jù)平面的精度要求，得可用粗車達到要求精度，平面參照參考文獻[9]，確定工序尺寸，余量為2mm；具體工序尺寸見表3.3。 表3.3工序尺寸表 工 序 名 稱 工序間 余量/mm 工序間 工序間 尺寸/mm 工序間尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度 / 表面粗糙度 / 銑 2 H11 Ra12.5 33 毛坯 CT9 Ra25 37 3.2.4 銑C面（即左右兩側(cè)面） 根據(jù)側(cè)平面面的精度要求，得可用粗銑達到要求精度，平面參照參考文獻[9]，確定工序尺寸，余量為2mm，具體工序尺寸見表3.4。 表3.4工序尺寸表 工 序 名 稱 工序間 余量/mm 工序間 工序間 尺寸/mm 工序間尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度 / 表面粗糙度 / 銑 2 H11 Ra6.3 80 毛 坯 CT9 Ra25 84 3.2.5 銑D面（即下端面） 根據(jù)平面的精度要求，得可用粗銑達到要求精度，平面參照參考文獻[9]，確定工序尺寸，余量為2mm，具體工序尺寸見表3.5。 表3.5工序尺寸表 工 序 名 稱 工序間 余量/mm 工序間 工序間 尺寸/mm 工序間尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度 / 表面粗糙度 / 銑 2 H12 Ra6.3 75 毛 坯 CT9 Ra25 77 3.2.6 銑E面（即上側(cè)面） 根據(jù)平面的精度要求，得可用粗銑達到要求精度，平面參照參考文獻[9]，確定工序尺寸，余量為單側(cè)余量4mm，具體工序尺寸見表3.6。 表3.6工序尺寸表 工 序 名 稱 工序間 余量/mm 工序間 工序間 尺寸/mm 工序間尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度 / 表面粗糙度 / 銑 4 H12 Ra6.3 8 毛 坯 CT9 Ra25 4 3.2.7 銑與圓弧R67相交的臺階面 根據(jù)平面的精度要求，得可用粗銑達到要求精度，平面參照參考文獻[9]，確定工序尺寸，余量為2mm，具體工序尺寸見表3.7。 表3.7 工序尺寸表 工 序 名 稱 工序間 余量/mm 工序間 工序間 尺寸/mm 工序間尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度 / 表面粗糙度 / 銑 2 H8 Ra6.3 30 毛坯 CT9 Ra25 32 3.2.8 銑的方槽 根據(jù)平面的精度要求，得可用粗銑達到要求精度，平面參照參考文獻[9]，確定工序尺寸，余量為2mm，具體工序尺寸見表3.8。 表3.8 工序尺寸表 工 序 名 稱 工序間 余量/mm 工序間 工序間 尺寸/mm 工序間尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度 / 表面粗糙度 / 銑 2 H8 Ra6.3 30 毛坯 CT9 Ra25 26 3.2.9 倒角 根據(jù)平面的精度要求，查參考文獻[8]表4-12，得可用粗銑達到要求精度，余量為4mm。 3.2.10 鉆90度鎖緊螺釘孔 毛坯為?0mm孔，?8mm的孔的精度為H11(查參考文獻[1]軟件版—標準公差數(shù)值），查參考文獻[13]表5-31，確定工序尺寸及余量，具體工序尺寸見表3.9。 表3.9 工序尺寸表 工 序 名 稱 工序間 余量/mm 工序間 工序間 尺寸/mm 工序間尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度 / 表面粗糙度 / 鉆 孔 8 H10 Ra6.3 8 3.2.11 用麻花鉆鉆5×?8.5孔鉆通 毛坯為?0mm孔，?8.5mm的孔的精度為H11(查參考文獻[1]軟件版—標準公差數(shù)值)，查參考文獻[13]表5-31，確定工序尺寸及余量，具體工序尺寸見表3.10。 表3.10 工序尺寸表 工 序 名 稱 工序間 余量/mm 工序間 工序間 尺寸/mm 工序間尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度 / 表面粗糙度 / 鉆 孔 8.5 H10 Ra6.3 8.5 3.2.12 用锪孔鉆锪5×?14的孔 毛坯為?13mm孔，?14 mm的孔的精度為H11（查參考文獻[1]軟件版—標準公差數(shù)值），查參考文獻[13]表5-31，確定工序尺寸及余量，具體工序尺寸見表3.11。 表3.11 工序尺寸表 工 序 名 稱 工序間 余量/mm 工序間 工序間 尺寸/mm 工序間尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度 / 表面粗糙度 / 鉆 孔 1 H10 Ra6.3 14 3.2.13 用深孔鉆鉆、絞?8的孔 毛坯為?0mm孔，?8mm的孔的精度為H11（查參考文獻[1]軟件版—標準公差數(shù)值），查參考文獻[13]表5-31，確定工序尺寸及余量，具體工序尺寸見表3.12。 表3.12 工序尺寸表 工 序 名 稱 工序間 余量/mm 工序間 工序間 尺寸/mm 工序間尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度 / 表面粗糙度 / 鉆 孔 7.75 H12 Ra25 7.75 絞 孔 0.25 H10 Ra6.3 8 3.3 確定切削用量及基本工時 3.3.1 銑A面 （1） 選擇刀具和機床 機床選擇X51銑床即可，根據(jù)參考文獻[10]，選銑刀為鑲齒套式端面銑刀（高速鋼）,外徑為100mm，齒數(shù)z為20。每齒進給量0.04mm≤≤0.06mm ，取=0.05mm/z ； 切削速度20m/min≤ Vc ≤45m/min ，取Vc=30m/min；ns=1000 那么： （3.1） 按機床選取nw=100r/min。 （2） 選擇切削用量 1）確定進給量 工作臺的每分鐘進給量： （3.2） 查參考文獻[8]表4.2—37，剛好有f m=100 mm/min 故直接選用。 2) 確定車刀磨鈍標準及刀具磨鈍壽命 根據(jù)參考文獻[10]表3.7，車刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm，查參考文獻[10]表3.8，故刀具磨鈍壽命T = 180min。 3) 檢驗機床功率 根據(jù)參考文獻[10]，當(dāng)工件的硬度在HBS =174～207時，所選擇的切削用量是可以采用的。 4) 計算基本工時： （3.3） 3.3.2 銑B面 （1） 選擇刀具和機床 機床選擇X51銑床即可，根據(jù)參考文獻[10]，選銑刀為鑲齒套式端面銑刀（高速鋼）,外徑為100mm，齒數(shù)z為20。每齒進給量0.04mm≤≤0.06mm ，取=0.05mm/z； 切削速度20m/min≤Vc≤45m/min，取Vc=30m/min；ns=1000 那么： （3.4） 按機床選取nw=100r/min。 （2）選擇切削用量 1）確定進給量 工作臺的每分鐘進給量： （3.5） 查參考文獻[8]表4.2—37，剛好有=100 mm/min 故直接選用。 2）確定車刀磨鈍標準及刀具磨鈍壽命 根據(jù)參考文獻[10]表3.7，車刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm，查參考文獻[10]表3.8，故刀具磨鈍壽命T = 180min。 3）切削速度： （3.6） 4）檢驗機床功率 根據(jù)參考文獻[10]，當(dāng)工件的硬度在HBS =174～207時，所選擇的切削用量是可以采用的。 5）計算基本工時： （3.7） 3.3.3 銑凸臺R53圓弧面 （1） 選擇刀具和機床 選用機床XK5032立式升降臺數(shù)控銑床即可，根據(jù)參考文獻[10]表1.1，銑刀為立銑刀?26，L=100mm，查表取得，F(xiàn)=100 mm/min，N=800 r/min。 （2） 選擇切削用量 1）確定進給量: =100 mm/min 2）確定車刀磨鈍標準及刀具磨鈍壽命 根據(jù)參考文獻[10]表3.7，車刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm，查參考文獻[10]表3.8，故刀具磨鈍壽命T = 180min。 3）切削速度： （3.8） 4）檢驗機床功率 根據(jù)參考文獻[10]，當(dāng)工件的硬度在HBS =174～207時，所選擇的切削用量是可以采用的。 5）計算基本工時： 銑刀的行程：計算出 L=2×(110+120+220)=900mm （3.9） 切削工時： （3.10） 3.3.4 銑C面 （1）選擇刀具和機床 機床選擇X51立式銑床即可，根據(jù)參考文獻[10]表3.1，銑刀選擇=10mm的高速鋼圓柱銑刀。齒數(shù)z為4。 （2）選擇銑削用量 1）每齒進給量 查參考文獻[10]，當(dāng)使用高速鋼圓柱銑刀，每齒進給量0.1mm≤≤0.15mm，取=0.12mm/z ，每轉(zhuǎn)進給量f = 0.12×4 mm/r=0.48mm/r。 2）確定銑刀磨鈍標準及刀具磨鈍壽命 根據(jù)參考文獻[10]表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm，由銑刀直徑=80mm，查參考文獻[10]表3.8，故刀具磨鈍壽命T = 180min。 3）銑削速度： （3.11） 按機床選取nw=590 r/min，故實際切削速度 ： （3.12） 4）檢驗機床功率 根據(jù)參考文獻[10]，當(dāng)工件的硬度在HBS =174～207時，所選擇的切削用量是可以采用的。 5）計算基本工時： （3.13） 3.3.5 銑D面 （1）選擇刀具和機床 機床選擇X51立式銑床即可，根據(jù)參考文獻[10]表3.1，銑刀選擇?10的高速鋼立銑刀。齒數(shù)z為4 。 （2） 選擇銑削用量 1）每齒進給量 查參考文獻[10]，當(dāng)使用高速鋼立銑刀，每齒進給量0.1mm≤≤0.15mm ，取=0.12mm/z ，每轉(zhuǎn)進給量f =0.12×4 mm/r=0.48mm/r。 2）確定銑刀磨鈍標準及刀具磨鈍壽命 根據(jù)參考文獻[10]表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm，由銑刀直徑=20mm，查參考文獻[10]表3.8，故刀具磨鈍壽命T = 60min。 3）銑削速度： （3.14） 按機床選取nw=590 r/min，故實際切削速度 ： （3.15） 4）檢驗機床功率 根據(jù)參考文獻[10]，當(dāng)工件的硬度在HBS =174～207時，所選擇的切削用量是可以采用的。 5）計算基本工時： （3.16） 3.3.6 銑E面及與圓弧R67相交的臺階面 工步1：銑E面 （1） 選擇刀具和機床 機床選擇X51立式銑床即可，根據(jù)參考文獻[10]表3.1，選擇?10mm的高速鋼圓柱立銑刀，齒數(shù)z為4。 （2） 選擇銑削用量 每轉(zhuǎn)進給量f = 0.12×4 mm/r=0.48mm/r。 （3） 選擇進給量 1) 每轉(zhuǎn)進給量 查參考文獻[10]，當(dāng)使用高速鋼圓柱銑刀時，每轉(zhuǎn)進給量f =z=0.12x4 mm/r=0.48mm/r。 2）每齒進給量 查參考文獻[10]，當(dāng)使用高速鋼圓柱銑刀時，每齒進給量0.1mm≤≤0.15mm，取=0.12mm/z 3）確定銑刀磨鈍標準及刀具磨鈍壽命 根據(jù)參考文獻[10]表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.2mm，由銑刀直徑=8mm，查參考文獻[10]表3.8，故刀具磨鈍壽命T = 60min。 4）銑削速度和每分鐘進給量 （3.17） 按機床選取nw=590 r/min，故實際切削速度 ： （3.18） 5）檢驗機床功率 根據(jù)參考文獻[10]，當(dāng)工件的硬度在HBS =174～207時，所選擇的切削用量是可以采用的。 6）計算基本工時： （3.19） 工步2：銑與圓弧R67相交的臺階面 （1）選擇刀具和機床 機床選擇X51立式銑床即可，根據(jù)參考文獻[10]表3.1，選擇?10mm的高速鋼圓柱立銑刀，齒數(shù)z為4。 （2）選擇銑削用量 每轉(zhuǎn)進給量 f =0.12x4 mm/r=0.48mm/r （3）選擇進給量 1）每轉(zhuǎn)進給量 查參考文獻[10]，當(dāng)使用高速鋼圓柱銑刀時，每轉(zhuǎn)進給量f =z=0.12x4 mm/r=0.48mm/r。 2）每齒進給量 查參考文獻[10]，當(dāng)使用高速鋼圓柱銑刀時，每齒進給量0.1mm≤≤0.15mm ，取=0.12mm/z 3）確定銑刀磨鈍標準及刀具磨鈍壽命 根據(jù)參考文獻[10]表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.2mm，由銑刀直徑=8mm，查參考文獻[10]表3.8，故刀具磨鈍壽命T = 60min。 4）銑削速度和每分鐘進給量 （3.20） 按機床選取nw=590 r/min，故實際切削速度 ： （3.21） 5）檢驗機床功率 根據(jù)參考文獻[10]，當(dāng)工件的硬度在HBS =174～207時，所選擇的切削用量是可以采用的。 6）計算基本工時 銑削工時： （3.22） 則總切削工時： （3.23） 3.3.7 銑30的方槽 （1） 選擇刀具和機床 機床選擇X63立式銑床即可，根據(jù)參考文獻[10]表3.1，選擇?160mm 的高速鋼鑲齒三面刃銑刀，L=30mm，齒數(shù)z為26 。 （2）選擇銑削用量 1）每轉(zhuǎn)進給量 由于加工余量不大，每轉(zhuǎn)進給量f =z=0.05x26 mm/r=1.3mm/r 2）每齒進給量 查參考文獻[10]，當(dāng)使用選擇?160mm的高速鋼鑲齒三面刃銑刀時，每齒進給量0.04mm≤≤0.06mm，取=0.05mm/z 3）確定銑刀磨鈍標準及刀具磨鈍壽命 根據(jù)參考文獻[10]表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm，由銑刀直徑=80mm，查參考文獻[10]表3.8，故刀具磨鈍壽命T = 180min。 4）銑削速度和每分鐘進給量 切削速度20m/min≤vc≤45m/min，取vc=30m/min （3.24） 按機床選取nw=60r/min故實際切削速度： （3.25） 5）檢驗機床功率 根據(jù)參考文獻[10]，當(dāng)工件的硬度在HBS =174～207時，所選擇的切削用量是可以采用的。 6）計算基本工時： （3.26） 其中: 切入 l1=20mm切出l2=10mm ,l=33mm , d=?=160mm 3.3.8 倒角 （1）選擇刀具和機床 查閱參考文獻[9]表3.1－8，選擇銑刀?10的高速鋼立銑刀，齒數(shù)z為4，機床X51。 （2）選擇切削用量 1）每轉(zhuǎn)進給量 由于加工余量不大，每轉(zhuǎn)進給量f =0.12×4 mm/r=0.48mm/r 2）每齒進給量 查參考文獻[10]，當(dāng)使用選擇銑刀?10的高速鋼立銑刀時，每齒進給量0.1mm≤≤0.15mm ，取=0.12mm/z 2）切削速度 （3.27） 按機床選取nw=590 r/min，故實際切削速度 ： （3.28） 3）確定鉆頭磨鈍標準及刀具磨鈍壽命 根據(jù)參考文獻[10]表2.12，當(dāng)= 11.8mm時，鉆頭后刀面最大磨損量為1.4mm，故刀具磨鈍壽命T =75min。 4）檢驗機床扭矩及功率 根據(jù)參考文獻[10]表2.21，2.23，所選擇的切削用量是可以采用的，即： f =0.12mm/r，=590 r/min，=18.5 m/min 5）計算基本工時 計算銑刀的路徑L=2×（l1+l2+l3+l4+l5+l6）=2×（5.7+10+10+12+10+10）mm=105.4 mm 則切削工時： （3.29） 3.3.9 鉆90度鎖緊螺釘孔 （1） 選擇刀具和機床 查閱參考文獻[9]表3.1－17，選擇?8的高速鋼沉頭孔鉆，機床選擇Z525立式鉆床。 （2） 選擇切削用量 1）進給量f 查閱參考文獻[10]表2.11及表2.24，并根據(jù)機床說明書取f =0.1—0.3mm/r。由參考文獻[9]表4.2－16，得進給量f =0.20mm/r。 2）切削速度 根據(jù)參考文獻[10]表2.24，取。切削速度取vc=30m/min （3.30） 按機床選取nW=960r/min，故實際切削速度 ： （3.31） 3）確定鉸刀磨鈍標準及刀具磨鈍壽命 根據(jù)參考文獻[10]表2.12，當(dāng)= 12mm時，鉸刀后刀面最大磨損量為0.9mm，故刀具磨鈍壽命T =75min。因此，所選擇的切削用量： f =0.20mm/r，= 960r/min，= 30m/min。 4）計算基本工時： （3.32） 3.3.10 用麻花鉆鉆5×?8.5孔鉆通 （1）選擇刀具和機床 查閱參考文獻[9]表3.1－6，選擇?8.5mm硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆，機床選擇Z525立式鉆床。 （2） 選擇切削用量 1）進給量f 根據(jù)參考文獻[10]表2.7，取f = 0.1mm/r ～0.13mm/r，查閱參考文獻[9]表4.2-16，故取進給量f =0.20mm/r 2）切削速度vc 切削速度取vc=30m/min （3.33） 按機床選取nw=960r/min，故實際切削速度 ： （3.34） 3）確定鉆頭磨鈍標準及刀具磨鈍壽命 根據(jù)參考文獻[10]表2.12，當(dāng)= 9.8mm時，鉆頭后刀面最大磨損量為1.2mm，故刀具磨鈍壽命T =75min。 4）檢驗機床扭矩及功率 根據(jù)參考文獻[10]表2.21，2.23，所選擇的切削用量是可以采用的，即： f =0.20mm/r ，=960r/min，= 25.6m/min 5）計算基本工時： （3.35） 其中: 切入l1=6mm，切出l2=3mm ,l=30mm。 3.3.11 用锪孔鉆锪5×?14的孔 （1） 選擇刀具和機床 查閱參考文獻[9]表3.1－17，選擇?14的锪孔鉆，機床選擇Z525立式鉆床。 （2）選擇切削用量 1）進給量f 查閱參考文獻[10]表2.11及表2.24，锪孔時進給量及切削速度均為鉆孔式的1/2—1/3 故進給量f =0.4xf鉆=0.4x0.32=0.128mm/r，取f =0.13mm/r。 2）切削速度 根據(jù)參考文獻[10]表2.24，切削速度取vc=40x1/3 m/min=13.33 m/min， （3.36） 按機床選取nw=272r/min，故實際切削速度： （3.37） 3）確定鉸刀磨鈍標準及刀具磨鈍壽命 根據(jù)參考文獻[10]表2.12，當(dāng)= 10mm時，鉸刀后刀面最大磨損量為0.9mm，故刀具磨鈍壽命T =75min。 4）計算基本工時： （3.38） 其中: 切入 l1=5mm , l=25mm 3.3.12 用深孔鉆鉆、絞?8的孔 工步1：用深孔鉆鉆?8的孔 （1）選擇刀具和機床 查閱參考文獻[9]表3.1－6，選擇?8mm硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆及?8的鉸刀 ，機床選擇Z525立式鉆床。 （2）選擇切削用量 1）進給量f 查閱參考文獻[9]表4.2-16，查得進給量f =0.20mm/r 2）切削速度 根據(jù)參考文獻[10]表2-15，根據(jù)f = 0.20mm/r和鑄鐵硬度為HBS = 200～217，切削速度取 vc=30m/min。根據(jù)參考文獻[10]表2.31， （3.39） 按機床選取nW=960r/min，故實際切削速度： （3.40） 3）確定鉆頭磨鈍標準及刀具磨鈍壽命 根據(jù)參考文獻[10]表2.12，當(dāng)= 8.8mm時，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm，故刀具磨鈍壽命T = 35min。 4）計算基本工時 （3.41） 其中: 切入l1=10mm切出l2=4mm ,l=80mm 工步2：絞?8的孔 （1）選擇刀具和機床 查閱參考文獻[9]表3.1－6，選擇?8mm硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆及?8的鉸刀 ，機床選擇Z525立式鉆床。 （2）選擇切削用量 1）進給量f 查閱參考文獻[9]表4.2-16，查得進給量f =2f 鉆=2x0.20=0.40 mm/r 2）切削速度 根據(jù)參考文獻[10]表2-15，根據(jù)f = 0.28mm/r和鑄鐵硬度為HBS = 200～217，切削速度取 vc=(1/2~1/3)v鉆 ，取vc=0.4v鉆=0.4x30 m/min=12 m/min 。 根據(jù)參考文獻[10]表可知 （3.42） 按機床選取nW=392r/min，故實際切削速度： （3.43） 3）確定鉆頭磨鈍標準及刀具磨鈍壽命 根據(jù)參考文獻[10]表2.12，當(dāng)= 8.8mm時，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm，故刀具磨鈍壽命T = 35min。 4）計算基本工時： （3.44） 其中: 切入 l1=10mm切出l2=4mm，l=80mm 則總的工時： （3.45） 4鉆?8孔夾具設(shè)計 設(shè)計夾具用來鉆側(cè)面上?8mm孔，為了提高勞動效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，加工時要滿足粗糙度要求，保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。 4.1定位分析及基準的選擇 根據(jù)工件加工要求。由零件圖2.1可知：在對孔進行加工前，側(cè)平面進行了粗、精銑加工，孔5-?8.5進行了鉆、擴、鉸加工。 因此，定位、夾緊方案有：選一面兩銷定位方式，?8.5工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。 圖中對孔的的加工沒有位置公差要求，所以我們選擇側(cè)平面和兩孔為定位基準來設(shè)計鉆模，從而滿足孔的加工要求。工件定位用底面和兩孔定位限制6個自由度。 4.2切削力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用:鉆床。刀具用高速鋼刀具。由參考文獻[6]查表1.2.7可得： 切削力公式： 式中 查表得： 其中： 即： 實際所需夾緊力：由參考文獻[6]表1.2.12得： 有： 安全系數(shù)K可按下式計算有： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[6]表1.2.1 可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，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構(gòu)。 取 ，， 查參考文獻參考文獻[6]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算： 式中參數(shù)由參考文獻[6]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 由上述計算易得： 因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。 4.3定位誤差分析 定位誤差是指由于定位不準而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對夾具設(shè)計中采用的某一定位方案，只要其可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相關(guān)尺寸或位置公差的1/3，即可認為該定方案符合加工精度的要求。 圖4.1夾具裝備圖 在用夾具裝夾工件時，當(dāng)工件上的定位基準面與夾具上的定位元件相接觸或相配合時，工件的位置即由定位元件確定下來。而對一批工件來說，因各工件的有關(guān)表面本身和它們之間在尺寸和位置上都存在公差，且夾具上的定位元件本身及相互間存在尺寸和位置公差，因此，雖然工件已經(jīng)定位，但每個被定位的工件上的一些表面的位置仍然會產(chǎn)生變化，這就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。 該夾具以底面、兩孔為定位基準，要求保證被加工和孔粗糙度為12.5。該孔次性加工即可滿足要求。 由參考文獻[6]可得： （1） 兩定位銷的定位誤差 ： 其中： ， ， ， 且：L=135mm ，得 （2） 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1.2.15有。 （3） 磨損造成的加工誤差：通常不超過 （4） 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 4.4定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來定位，其參數(shù)如表4.1和4.2： 表4.1可換定位銷 d H D 公稱尺寸 允差 14～18 16 15 ～0.011 22 5 1 4 M12 4 表4.2 固定棱形銷 d H D L 公稱 尺寸 允差 40～50 20 22 +0.034 ～0.023 65 5 3 8 1 6 1.5 4.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明 本夾具用于在鉆床上加工?8mm孔。工件以側(cè)平面、兩孔為定位基準，在定位環(huán)上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋壓板機構(gòu)夾緊工件。該夾緊機構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院（論文） 結(jié) 論 首先對方套零件的，作用分析，工藝分析及確定毛坯成行方法和鑄造工藝方案。其次對零件的機械加工工藝規(guī)程設(shè)計制定出兩套工藝方案，考慮到便與裝夾和提高加工精度及生產(chǎn)率應(yīng)結(jié)合兩種方案，確定第三套工藝路線。在確定機械加工余量及工序尺寸。最后確定工件的切削用量及基本工時。 再由工件的工藝路線，設(shè)計出三套不同工序的夾具： （1） 設(shè)計的第一套夾具用來鉆側(cè)面上?8mm孔，為了提高勞動效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，加工時要滿足粗糙度要求。保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。 （2） 設(shè)計的第二套夾具用來粗銑深30mm，寬30mm的方槽，因為采用直徑為?160mm的高速鋼鑲齒三面刃銑刀銑削30 mm的方槽,因此，在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)效率，降低勞動強度。 （3） 設(shè)計的第三套夾具用來鉆5-?8.5mm孔的夾具，本夾具的特點是：針對性強，剛性好，容易操作，裝夾速度較快以及生產(chǎn)效率高和定位精度高，但是設(shè)計制造周期長，產(chǎn)品更新?lián)Q代時往往不能繼續(xù)使用適應(yīng)性差，費用較高。 本設(shè)計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下： （1）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。 （2）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 參考文獻 [1] 紀名剛，濮良貴.機械設(shè)計.第七版.北京：高等教育出版社,2003 [2] 熊良山，嚴曉光，張福潤.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).武漢：華中科技大學(xué)出版社,2007 [3] 劉光啟，趙海霞.機械制造制圖手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005 [4] 楊家軍.機械原理.武漢