工藝夾具-連接座的數(shù)控工藝及主要工序工裝設計,工藝,夾具,連接,數(shù)控,主要,工序,工裝,設計 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第一章 前 言 機械制造工藝畢業(yè)設計是大學教育的最后一環(huán)，在整個教學環(huán)節(jié)中占有極為重要的地位。其目的是使學生獲得工程師的基本訓練機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性的訓練，希望在設計過程中能鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為自己今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。 由于能力有限，設計尚有許多不足之處，希望各位老師給予指教。 通過工藝畢業(yè)設計，學生應在下述各方面得到鍛煉： 1.能綜合運用機械制造工藝及其夾具課和所學過的其他課程的基本理論，正確的分析和解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線合理議定等問題，從而保證零件制造的質量，生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。 2.通過工藝裝備的設計，進一步培養(yǎng)學生的結構能力和制圖能力。 3.培養(yǎng)學生綜合運用機械制造工藝學及相關專業(yè)課程（工程材料與熱處理、機械設計、互換性與測量技術、金屬切削加工及裝備等）的理論知識，結合金工實習、生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決機械加工工藝問題，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 4.能根據(jù)被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，初步具備設計保證加工質量的高效、省力、經(jīng)濟合理的專用夾具的能力。 5.培養(yǎng)學生熟悉和應用有關手冊、標準、圖表等技術資料的能力，指導學生分析零件加工的技術要求和本企業(yè)具備的加工條件，掌握從事工藝設計的方法和步驟。 6.進一步培養(yǎng)學生機械制圖、設計計算、結構設計和編寫技術文件等的基本技能。 7.培養(yǎng)學生耐心細致、科學分析、周密思考、吃苦耐勞的良好習慣。 8.通過畢業(yè)實習及整個畢業(yè)設計過程，學會調查研究，收集中外技術資料的方法，并能熟練的使用有關的手冊，圖表資料及技術參考書。 9.在畢業(yè)設計中鼓勵學生勇于創(chuàng)新并培養(yǎng)嚴謹?shù)膶W風及工作作用。 1 第二章 零件的分析 第二章 零件的分析 2.1 零件的作用 題目所給的零件是離心式微電機水泵上的連接座零件，它位于電動機座和水泵泵殼之間，主要起連接作用，使主軸電機回轉運動按工作者要求工作。零件左端外圓與水泵泵殼連接，水泵葉輪在孔內；右端外圓與電動機座連接，中間與軸承連接，使電機傳動達到平穩(wěn)。 2.2 零件的工藝分析 離心式微電機水泵上的連接座零件屬于殼體類零件，零件的裝配基準為的外圓，右端的外圓和中間的孔，其加工精度要求高。該類零件在加工和使用過程中都要重點考慮零件的圓跳動問題。 離心式微電機水泵上的連接座零件主要加工表面為：1.車外圓及端面，表面粗糙度值為3.2。2.車外圓及端面，表面粗糙度值3.2。3.車軸承裝配孔，表面粗糙度值3.2。4.半精車側面，保證尺寸23及表面粗糙度值3.2。5.磨削零件左右兩外圓面，保證尺寸5，69和9，兩側面粗糙度值6.3、12.5，法蘭面粗糙度值6.3。如圖1： 圖1 連接座零件 2 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第三章 工藝規(guī)程設計 3.1 確定毛胚的制造形式 零件材料為，鑄件的特點是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點是適應性強，即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件，也適用于不同的金屬，還特別適應制造形狀復雜的鑄件?？紤]到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用鑄件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件每月?lián)摴ば驍?shù)不低于30～50，則年產(chǎn)量已達成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型機器造型及殼型，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應該的。 3.2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 粗基準的選擇，對像連接座這樣的零件來說，選好粗基準是至關重要的。對本零件來說，如果以外圓的端面做基準，則可能造成這一組內外圓的面與零件的外形不對稱，按照有關粗基準的選擇原則(即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面做粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對應位置精度較高的不加工表面做為粗基準)。零件圖中給出了以中心軸線為基準，加工時零件繞基準軸線作無軸向移動旋轉一周時，在任一測量平面內的徑向跳動量均不得大于公差值0.04。最后選取做為粗基準，利用內鉗式三爪卡盤卡住這個面做主要定位面。 對于精基準而言，主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復。 3.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。  3.3.1 工藝路線方案一 工序Ⅰ 粗車的端面及外圓，粗鏜的孔，粗車距離為8的面，倒角為。 工序Ⅱ 掉頭，粗車的端面及外圓，粗車的端面，粗車距離為的面，粗鏜。 工序Ⅲ 半精車端面及外圓，半精車距離為的面，半精鏜的孔。 工序Ⅳ 掉頭，半精車的端面及外圓，半精車距離為的端面，半精鏜的孔。 工序Ⅴ 精鏜。 工序Ⅵ 精車，精鏜，倒角1。 工序Ⅶ 鉆孔，鉆孔。 工序Ⅷ 鉆螺紋孔及攻螺紋。 工序Ⅸ 鉗去毛刺。 工序Ⅹ 終檢。 工序Ⅺ 入庫。 3.3.2 工藝路線方案二 工序Ⅰ 機器砂模造型。 工序Ⅱ 時效處理。 工序Ⅲ 劃粗加工線。 工序Ⅳ 按劃線車端面，尺寸保持，車至，車至，深。 工序Ⅴ 掉頭，卡，車端面，粗糙度值為，尺寸保持；車端面，粗糙度值為，尺寸保持；車至；成；車至。 工序Ⅵ 按線車端面，粗糙度值為，尺寸保持69成；車距離為的面成；車至，深。 工序Ⅶ 掉頭，卡。車端面，粗糙度值為6.3，尺寸保持成；車外圓至；車孔至。 工序Ⅷ 磨成；磨成。 工序Ⅸ 鉆孔，鉆孔，鉆螺紋孔以及攻螺紋。 工序Ⅹ 終檢。 工序Ⅺ 入庫。 3.3.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的特點在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便，但是要更換多臺設備，加工過程比較繁瑣，而且在加工過程中位置精度不易保證。方案二減少了裝夾次數(shù)，但是要及時更換刀具，因為有些工序在車床上也可以加工，鏜、鉆孔等等，需要換上相應的刀具。而且在磨削過程有一定難度，要設計專用夾具。因此綜合兩個工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下： 工序Ⅰ 機器砂模造型。 工序Ⅱ 時效處理。 工序Ⅲ 劃粗加工線。 工序Ⅳ 按劃線車端面，尺寸保持，車至，車至，深。 工序Ⅴ 掉頭，卡，車端面，粗糙度值為，尺寸保持；車端面，粗糙度值為，尺寸保持；車至；鉆，成；車至。 工序Ⅵ 按線車端面，粗糙度值為，尺寸保持69成；車距離為的面成；車至，深。 工序Ⅶ 掉頭，卡。車端面，粗糙度值為6.3，尺寸保持成；車外圓至；車孔至。 工序Ⅷ 磨成；磨成。 工序Ⅸ 鉆孔，鉆螺紋孔以及攻螺紋。 工序Ⅹ 終檢。 工序Ⅺ 入庫。 以上加工方案大致看來大致還是合理的，但通過仔細考慮零件的技術要求以及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題。在加工過程要防止圓跳動的問題，上述方案在防止圓跳動方面仍不佳，而且在磨削過程中有一定難度，夾具設計有一定困難，所以經(jīng)過再一次詳細的分析，最終確定加工路線如下： 工序Ⅰ 機器砂模造型。 工序Ⅱ 時效處理。 工序Ⅲ 劃粗加工線。 工序Ⅳ 按劃線粗車端面，尺寸保持，粗車至，粗鏜至，深。 工序Ⅴ 掉頭，卡，粗車端面，粗糙度值為，尺寸保持；粗車端面，粗糙度值為，尺寸保持；粗車至；锪成；粗車至。 工序Ⅵ 半精車端面，粗糙度值為，尺寸保持70；半精車距離為的面成；半精鏜至，深。 工序Ⅶ 掉頭，卡，半精車端面，粗糙度值為，尺寸保持成；半精車外圓至；半精車孔至。 工序Ⅷ 精鏜成。 工序Ⅸ 鉆孔，鉆孔，鉆螺紋底孔及攻螺紋。 工序Ⅹ 磨成；磨成；磨成。 工序Ⅺ 終檢入庫。 3.4 選擇加工設備和工藝裝備 3.4.1 機床選用 ①.工序Ⅳ和工序Ⅵ是粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的Ｃ６２０-１型臥式車床。參考根據(jù)《機械制造設計工工藝簡明手冊》表４.２-７。 ②.工序Ⅸ是鉆孔，選用Ｚ３０８０×２５搖臂鉆床。 ③.工序Ⅹ是磨零件左右外圓面,這兩個面的要求精度都比較高,從經(jīng)濟角度看,采用外圓磨床。 3.4.2 選用夾具 本零件除鉆的孔、鉆等工序需要專用夾具外,其它的各工序使用通用夾具即可,三爪自定心卡盤,心軸等。 5 3.4.3 選擇刀具 ①.在車床上加工的工序,一般選用硬質合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質合金車刀，它的主要應用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性,可選用可轉位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。 ②.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考《機械加工工藝手冊》（主編 孟少農(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。 ③.磨具的選用：磨具通常又稱為砂輪。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取決于磨具的磨料、結合劑、粒度、硬度、組織以及砂輪的形狀和尺寸。參考《簡明機械加工工藝手冊》（主編 徐圣群） 表12-47，選擇雙斜邊二號砂輪。 3.4.4 選擇量具 本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “連接座” 零件材料為HT200，查《機械加工工藝手冊》（以后簡稱《工藝手冊》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，灰鑄鐵的硬度HB為143～269，表2.2-23 灰鑄鐵的物理性能，HT200密度ρ=7.2～7.3（），計算零件毛坯的重量約為2。 表3-1 機械加工車間的生產(chǎn)性質 生產(chǎn)類別 同類零件的年產(chǎn)量[件] 重型 （零件重>2000kg） 中型 （零件重100~2000kg） 輕型 （零件重<100kg） 單件生產(chǎn) 5以下 10以下 100以下 小批生產(chǎn) 5~100 10~200 100~500 中批生產(chǎn) 100~300 200~500 500~5000 大批生產(chǎn) 300~1000 500~5000 5000~50000 大量生產(chǎn) 1000以上 5000以上 50000以上 根據(jù)所發(fā)的任務書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。 根據(jù)生產(chǎn)綱領，選擇鑄造類型的主要特點要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點和應用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟合理性，采用機器砂模造型鑄件。 表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級 鑄造方法 公差等級CT 灰鑄鐵 砂型手工造型 11~13 砂型機器造型及殼型 8~10 金屬型 7~9 低壓鑄造 7~9 熔模鑄造 5~7 根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。 3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值 鑄件基本尺寸 公差等級CT 大于 至 8 63 100 160 100 160 250 1.6 1.8 2.0 根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。 表3-4 鑄鐵件機械加工余量（JB2854-80）如下 鑄件基本尺寸 加工余量等級 6 澆注時位置 >120~250 6.0 4.0 頂、側面 底 面 鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機械加工余量選擇。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 3.5.1 外圓加工表面及端面 由零件圖已知數(shù)據(jù)可知，對外圓和外圓的要求精度較高，經(jīng)過粗車—半精車—磨削。由《機械加工工藝手冊》表3.1—26可知，單邊余量已能滿足加工要求。 兩端面的精度要求也較高，也由《機械加工工藝手冊》表3.1—26可知，單邊余量已能滿足加工要求。 3.5.2 兩孔的加工余量 孔的精度要求相對不高，孔內粗糙度值為25，直接采用直徑為的麻花鉆頭鉆孔即可。 孔的精度要求相對較高，孔壁粗糙度值為3.2，需要經(jīng)過細加工過程，由《機械加工工藝手冊》表3.1—26可知，余量為5已能滿足加工要求。 詳細尺寸標注見零件毛坯圖 3.6確定切削用量及基本工時 切削用量一般包括切削深度、進給量及切削速度三項。確定方法是先是確定切削深度、進給量，再確定切削速度。現(xiàn)根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第三版，艾興、肖詩綱編，1993年機械工業(yè)出版社出版）確定本零件各工序的切削用量所選用的表格均加以*號，與《機械制造設計工工藝簡明手冊》的表區(qū)別。 3.6.1 工序Ⅳ 本工序為粗車端面，車至，粗鏜粗鏜至，已知加工材料為灰鑄鐵，鑄件，有外皮，機床C620—1普通車床，工件用內鉗式卡盤固定。 3.6.1.1確定粗車左端面的切削用量 所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于C620—1機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。 ①.確定切削深度 由于單邊余量為，可在一次走刀內完成，故 == （3-1） ②.確定進給量 根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4 刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時， 進給量=0.5～1.0 按C620—1機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知： =0.7 確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，C620—1機床進給機構允許進給力=3530。 根據(jù)表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為： =950=1111.5 （3-2） 由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根據(jù)C620—1車床說明書選擇 =125 這時實際切削速度為： == （3-5） ⑤.校驗機床功率 切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。 由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時， = 切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 （3-6） 根據(jù)表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在C620—1機床上進行，最后決定的切削用量為： =3.75，=，==，= ⑥.倒角 為了縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉速與鉆孔相同 換車刀手動進給。 ⑦. 計算基本工時 （3-7） 式中=++，= 由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=+= == （3-8） 3.6.1.3 確定粗鏜的切削用量及基本工時 粗鏜，本工序采用計算法。 所選用刀具為硬質合金（鎢鈷類），直徑為的圓形鏜刀。 ①.確定切削深度 == ②.確定進給量 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.5可知，當粗鏜鑄件時，鏜刀直徑，，鏜刀伸出長度為時： =0.15～0.40 按C620—1機床的進給量（表4.2—9），選擇， =0.25 ③.確定切削速度 = （3-9） 式中=，=0.2，=0.20，=，=0.15 （3-10） =37 == （3-11） 按C620—1機床的轉速，選擇 =160=2.6 ④.計算基本工時 選鏜刀的主偏角=，則=，，，，，，，則： ==117 3.6.2 工序Ⅴ 車端面，粗糙度值為，尺寸保持；車端面，粗糙度值為，尺寸保持；車至；車至。 本工序仍為粗車。已知條件與工序相同，車端面及倒角，可采用工序Ⅳ相同的可轉位車刀。 采用工序Ⅰ確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時間如下： a=2.5 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T=56 3.6.3 工序Ⅵ 半精車端面，粗糙度值為，尺寸保持69成；車距離為的面成；半精鏜至，深。 3.6.3.1確定半精車左端面的切削用量 所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于C602—1機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。 ①.確定切削深度 由于單邊余量為，可在一次走刀內完成，故 == ②.確定進給量 根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4 刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時， 進給量=0.5～1.0 按C620—1機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知： =0.7 確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，C620—1機床進給機構允許進給力=3530。 根據(jù)表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為： =950=1111.5 由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： ==63 （3-12） ===120 （3-13） 根據(jù)C620—1車床說明書選擇 =125 這時實際切削速度為： == （3-14） ⑤.校驗機床功率 切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。 由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時， = 切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 根據(jù)表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在C620—1機床上進行，最后決定的切削用量為： =1.25，=，==，= ⑥.計算基本工時 （3-15） 式中=++，= 由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=126+= == 3.6.3.2確定半精鏜的切削用量 所選用的刀具為YG6X硬質合金圓形鏜刀，主偏角為K=45，直徑為16mm的圓形鏜刀，其耐用度為。 ①.確定切削深度 a ②.根據(jù)表1.5，當半精鏜鑄料，鏜刀直徑為，a≤，鏜刀伸出長度時，進給量為：。 ③ .確定切削速度 按表1.27的計算公式確定 V = （3-16） 式中 C=189.8 m = 0.2 X=0.15 Y=0.20 V=124.6 選擇C620-1機床轉速：n= n =1200=20 實際切削速度為： v = 2.08 ④.確定基本時間 確定半精鏜孔的基本時間50s 15 3.6.4 工序Ⅶ 半精車端面，粗糙度值為6.3，尺寸保持成；半精車外圓至；車孔至。 本工序仍半精車。已知條件與工序相同，車端面，可采用工序Ⅳ相同的可轉位車刀。 3.6.5 工序Ⅸ 鉆孔，鉆孔，鉆螺紋孔以及攻螺紋。 3.6.5.1 確定鉆孔的切削用量 鉆孔，本工序采用計算法。 表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途 標準號 類型 直徑范圍（mm） 用途 GB1436-85 直柄麻花鉆 2.0～20.0 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1437-85 直柄長麻花鉆 1.0～31.5 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1438-85 錐柄麻花鉆 3.0～100.0 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1439-85 錐柄長麻花鉆 5.0～50.0 在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔 選用X308025搖臂鉆床，查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，查《機》表2.4-37鉆頭的磨鈍標準及耐用度可得，耐用度為4500，表10.2-5標準高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長，麻花鉆，則螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。 表3-6 標準高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度（摘自GB6137-85） mm 直徑范圍 直柄麻花鉆 l l1 >11.80～13.20 151 101 表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù)GB6137-85） （o） d (mm) β 2ф αf ψ 8.6～18.00 30 118 12 40～60 表3-8 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及耐用度 （1）后刀面最大磨損限度mm 刀具材料 加工材料 鉆頭 直徑d0（mm） ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 （2）單刃加工刀具耐用度T min 刀具類型 加工材料 刀具材料 刀具直徑d0（mm） 11～20 鉆頭（鉆孔及擴孔） 鑄鐵、銅合金及合金 高速鋼 60 鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min ①.確定進給量 查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進給量為f=0.25～0.65,根據(jù)表4.13中可知，進給量取f=0.60。 ②.確定切削速度 查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在灰鑄鐵（190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12，參考《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-10鉆擴鉸孔條件改變時切削速度修正系數(shù)K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17） 則 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150 則實際切削速度 = = =11.8 ③.確定切削時間 查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-43，鉆孔時加工機動時間計算公式： T= （3-19） 其中 l= l=5 l=2～3 則： t= =9.13 3.6.5.2 確定鉆孔的切削用量 鉆孔選用機床為Z308025搖臂機床，刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆，《機械加工工藝手冊》第2卷。 根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進給量為0.20～0.35。 則取 確定切削速度，根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9 切削速度計算公式為 （3-20） 查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35 則 ==1.6 所以 ==72 選取 所以實際切削速度為=2.64 確定切削時間（一個孔） = 3.6.5.3 鉆螺紋底孔及攻螺紋 鉆螺紋底孔 取 （） 所以 （） 按機床選取= （） 所以實際切削速度 （） 切削工時（一個孔）： 攻螺紋 根據(jù)表4-32選取 所以 （293） 按機床選取 所以實際切削速度 所以切削時間（一個孔）： 3.6.6 工序Ⅹ 磨外圓成；磨外圓成；磨內圓成。 ①.選擇砂輪 由《機械加工工藝手冊》4.8中磨料的選擇各表選取: A46GV69 350 其含義為：砂輪磨料為棕剛玉，粒度為46號，硬度為中軟1級，陶瓷結合劑，6號組織手型砂輪其尺寸為350（DBd） ②.切削用量的選擇 砂輪速度： n=1500r/min，V=30m/s 軸向進給量：f=0.2B=8mm（雙線程）《機械加工工藝設計實用手冊》表15-67 徑向進給量： f=0.02（雙線程） 工件速度 v=100 V==0.3（m/s） N===1.737r/m （3-21） ③.切削工時 查《機械加工工藝手冊》表2.5-11 k=1.1 表2.5-12 t===（s） （3-22） 磨的機床選擇為M2110A，刀具選擇代號為MY的圓柱磨頭，根據(jù)《機械加工工藝設計實用手冊》表13.4-16確定砂輪直接為20，則工件速度=20，縱向進給量，工作臺一次往復行程磨削深度，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算出所耗工時為41.5 s。 17 第四章 孔的工裝設計 4.1 夾具的設計 在本次夾具設計中，指導老師指定設計鉆孔的夾具，在工件夾緊方面要求液壓或汽動夾緊，最后定為利用液壓夾緊。這類夾具的特點是：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)使用適應性差，費用較高。 4.1.1 定位分析 在工件的定位中有很多種不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件一圓孔定位，工件以外圓定位，工件以錐孔定位等。 根據(jù)零件的形狀，我們可以選擇以平面定位或以工件中心圓孔定位。在夾具設計過程中盡量以設計基準為定位基準，以便減小加工誤差。所以在這道設計中采用以的內表面以及的端面為定位基準。 4.1.2 定位原理 在機械加工過程中，為了保證工件某道工序的加工要求，必須使工件在機床上相對于刀具處于正確的相對位置。當采用機床夾具安裝一批工件時，是通過夾具來實現(xiàn)這些要求的。要實現(xiàn)工件在機床上相對于刀具占有一個正確的加工位置，必須做到以下三點： ①. 使一批工件在夾具中都占有一致的正確的加工位置； ②. 使夾具在機床上占有正確的位置； ③. 使刀具相對于夾具占有正確的位置。 工件在夾具中定位，就是要使工件在夾具中占據(jù)正確的加工位置，這就可以通過設置定位支承點，限制工件的相對運動來實現(xiàn)。工件在沒有采取定位措施之前，可視為一個處于空間自由狀態(tài)的剛體，根據(jù)運動原理學可知，任一剛體在空間直角坐標系中都有六個自由度，即沿三個坐標軸軸向移動的自由度，分別用、、來表示；繞三個坐標軸的轉動的自由度，分別用、、來表示。由此看來，未限制六個自由度的工件的位置是不確定的，當然也是無法加工的。因此要使工件在夾具中處于正確的位置，必須對影響工件加工面位置精度的相應自由度進行限制。 工件的六個自由度都是客觀存在的，是工件在夾具中所占空間位置確定的最高程度。也就是說。工件最多只有六個自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夾具中該方向的位置就確定下來。工件在夾具中定位，意味著通過定位元件限制工件相應的自由度。 4.1.3 定位元件的分析 在連接座的加工過程中，因為該零件較為復雜，加上零件的特殊性，因此在設計過程中設計定位板一塊來限制零件的自由度，定位板限制了零件的X 、Y的移動方向和旋轉方向，設計一拉桿限制了零件繞Z軸旋轉的方面，一共限制了零件的五個自由度，達到不完全定位狀態(tài)。 不完全定位可分為下列兩種情況： ①. 由于工件的加工前的結構特點，無法也沒有必要限制某些方面的自由度； ②. 由于加工工序的加工精度要求，工件在定位時允許某些方面的自由度不被限制。 4.1.4 夾緊元件的選擇 工件在夾緊過程中應避免夾緊元件跟工件進行點接觸。因為在點接觸的過程中，即使有很小的夾緊力也可以產(chǎn)生很大的應力，由于定加工過程產(chǎn)生的誤差在夾緊上經(jīng)常會出現(xiàn)點接觸的情況。但是后面還要考慮液壓缸的活塞桿與工作臺的相對位置安裝誤差，必須進行自位平衡，則鉆模板和夾具體之間采用鉸鏈連接，使鉆模板形成自位平衡。本次設計中鉆模板材料為45鋼，其外還有自制導軌。 ①.選擇鉆套 鉆套裝在襯套中，而襯套則是壓配在夾具體上或鉆模板中。鉆套有固定鉆套，固定鉆套直接壓入鉆模板采用或配合，磨損后不容易更換，適用于中、小批量生產(chǎn)或用來加工孔距較小以及孔距精度較高的孔。 可換鉆套：可換鉆套裝在襯套中，而襯套則是壓配在夾具體或鉆模板中。鉆套由螺釘固定，以防止轉動。鉆套與襯套間采用或配合，鉆套磨損后，可以迅速更換。適于大批量生產(chǎn)。 快換鉆套：當要取出鉆套時，只要將鉆套朝逆時方向轉動使螺釘頭部剛好對準鉆套上的削邊上面，即可取出鉆套。 在這次設計中我選擇可換鉆套，因為是大批量生產(chǎn)。但是本道工序里要用自制鉆套和襯套，必須把鉆套和襯套加長來保證精度和它的高度。快換鉆套如圖所示： 圖4-1 快換鉆套 ②.夾具底座與工作臺的連接 由于的加工過程中選用的機床為Z3080搖臂鉆床，《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編第二卷，表10.1-5搖臂鉆床聯(lián)系尺寸可得，底座T型槽數(shù)為5個，工作臺上面T型槽數(shù)為5個，工作臺側面槽數(shù)為3個，，，，，，，，，，，，，。 4.1.5定位誤差的分析 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。 在用夾具裝夾工件時，當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。 本次定位是典型的兩面一孔定位，在分析計算定位誤差時，應該按配合間隙為最大的情況來考慮?；鶞饰灰普`差包括兩類：⒈平面內任意方向移動的基準位移誤差；⒉轉動的基準位移誤差。 工件兩面中心距的平均尺寸，其公差一般為：（～） 因，取 配合一般取或，所以： ⑤．計算定位誤差 加工尺寸的定位誤差，由于定位基準與工序基準重合，故 （4-1） == 定位誤差小于工件公差的 4.1.6 夾緊力的計算 ① 根據(jù)《金屬切削機床夾具設計手冊》 浦林祥，當進給量為時，加工的孔所需要的切削力 轉矩為。計算按鉆的通孔軸向力計算。 ② 根據(jù)《金屬切削機床夾具設計手冊》 浦林祥頁，常見典型加緊形式所需要的加緊力的計算公式： ⑴為了防止工件在切削力作用下平移所需要的加緊力為： （4-2） 為加緊元件與工件之間的摩擦系數(shù)，為工件與夾具支承面的摩擦系數(shù)。對于精加工機床，K為安全系數(shù)；則K的值： 則 （4-3） ⑵為防止工件在顛覆力矩的作用下繞支點傾斜，使工件離開基面所需要的加緊力： （4-4） ⑶為防止工件在切削力的作用下繞中心軸線轉動所需要的加緊力為： （4-5） 所以，則加緊力去最大的力： 4.2 液壓系統(tǒng)的設計 4.2.1 液壓系統(tǒng)分析 本液壓設計為鉆床夾具液壓夾緊，要求設計能實現(xiàn)：工進，夾緊，快退，停止的工作循環(huán)。已知：所需要的夾緊力為，行程長為，液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件使用液壓桿，取工作部分運動是采用的懸空?？爝M、快退速度為，快進行程長度為工進行程長度為，往復運動的加速、減速時間不希望超過0.2s；動力滑臺采用平導軌，其靜摩擦系數(shù)為，動摩擦系數(shù)；液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件使用液壓缸。液壓缸主要參數(shù)的確定： ①.初步確定液壓缸的工作壓力 由于液壓缸的最大推力為5360N，有《液壓傳動》章宏甲主編，機械工業(yè)出版社表11-2按負載選擇執(zhí)行元件剛做壓力為5000～10000N之間，工作壓力P取3。 ②.計算液壓缸的尺寸 本次的液壓缸可選用單桿式的，并在快動時作差動連接，在種情況下無桿進油的工作面積是有桿腔工作面積的兩倍，則活塞桿直徑d與缸筒直徑D的關系為：。液壓缸回路上必須有背壓，根據(jù)《液壓工程手冊》，表12.3-13，的數(shù)值可取，快進時液壓缸隨作差動連接，但是由于油管中有壓降的存在，有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估計可取0.5來估算。液壓缸的機械效率取。 由工進的推力按差動液壓缸的計算公式可得： 根據(jù)公式 （4-6） 故有 （4-7） = 所以 （4-8） 參考《機械設計手冊》，表23.6-32液壓缸內徑尺寸系（摘自），取，由此可得液壓缸兩腔的實際有效面積為： （4-8） ③.校驗液壓缸活塞桿的強度和穩(wěn)定定位： 校驗活塞桿的強度 活塞桿的材料為45鋼，則 （4-9） 則活塞桿的強度符合要求 校驗活塞桿的穩(wěn)定性 活塞桿橫截面積的慣性矩量 （4-10） 由《材料力學》第4版，劉鴻主編 高等教育出版社式9.5可得： （4-11） 其中 則，活塞桿穩(wěn)定性符合要求。 根據(jù)上述的D與d的值，可以估算液壓缸在各個階段的中的壓力，流量和功率，如下表所示： 表4-1 液壓缸在各個階段的中的壓力，流量和功率 工況 負載 回油腔壓力 進油腔壓力 輸入流量 輸入功率 計算公式 快 進 啟動 1396 0.434 —— —— 加速 2011 0.791 —— —— 恒速 775 0.662 30.19 0.39 工進 13711 0.8 2.365 0.5 0.034 快 退 啟動 1551 0.487 —— —— 加速 2011 0.5 1.45 —— —— 恒速 775 1.22 30.14 0.68 根據(jù)《機械零件設計手冊》，頁表31-1液壓缸參數(shù)的綜合應用，供油直徑為8, 導向距離為。 根據(jù)表31-2液壓缸的類型，選為活塞式。 根據(jù)表31-5，工程機械用標準液壓缸缸體外徑，材料45鋼，液壓缸的外徑為120，則壁厚為25。 活塞與活塞桿的連接結構，根據(jù)表31-9常用的活塞桿的連接結構為螺紋連接?；钊牟牧线x耐磨鑄鐵（鑄鐵HT200）。 液壓系統(tǒng)的設計過程如下： ⑴負載分析 工作負載 前面已經(jīng)分析了，加緊所需要的加緊力為。 慣性負載 （4-12） 阻力負載 靜摩擦阻力 動摩擦阻力 由此得出液壓缸在各工作階段的負載值如表所示： 表4-2 液壓缸在各工作階段的負載值 工況 負載組成 負載值 推力 啟動 1396N 1551N 加速 1810N 2011N 快進 698N 775N 工進 12340N 13711N 快退 698N 775N 注：⒈液壓缸的機械效率取 ⒉不考慮動力滑臺上顛覆力矩的作用。 4.2.2 液壓系統(tǒng)的擬定 液壓回路的選擇 首先選擇調速回路。這是一臺機床液壓系統(tǒng)的功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，可以采用進口節(jié)流的調速形式。為了解決進口節(jié)流調速回路在加緊十產(chǎn)生沖擊現(xiàn)象，回油路上要求設置背壓閥。由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調速的方式，系統(tǒng)中油液的循環(huán)必然是開放的。 從工況中可以看到，在這個液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內，液壓缸交替的要求油源提供低壓大流量和高壓小流量的油液。最大流量與最小流量之比約為15，而快進快退所需要的時間和工進所需要的時間分別為： + = （4-13） =2.67 可以知道：9，所以提高系統(tǒng)的效率、節(jié)省能量的角度上看，采用單個定量泵作為油源，如下圖： 圖4-2 液壓回路的選擇 （a）泵源 （b）換向回路 （c）速度換接回路 （d）保壓回路 其次是選擇快速運動和換向回路，系統(tǒng)中采用節(jié)流調速回路后，無論采用什么油源形式都必須有單獨的油路直接通向液壓缸兩腔，以實現(xiàn)快速運動。在系統(tǒng)中，單桿液壓缸要作差動連接，所以他的快進、快退換向回路應采用上圖4-2示（b）回路。 再次是選擇速度換接回路，由工況圖中的曲線得知壓塊從快進到工進的時候，輸入液壓缸的流量由26.936降到2.56。當夾具壓塊由工進轉換為快退是，回路中通過的流量很大進油路中通過的28.04回油路中通過28.042×（7854／4006）≈60。為了保證平穩(wěn)起見，可采用電液換向閥式換接回路如上圖4-2（b）所示。 然后考慮保壓回路，保壓回路以保證工件在夾緊過程中工件在切削力的作用下占有正確的位置，保證液壓缸中的壓力不變，這里選擇一個二位二通的換向閥來換向，實現(xiàn)保壓的過程。4-2（d）所示。 最后，再考慮壓力控制回路系統(tǒng)的調壓閥問題，已在油源中解決，卸荷問題如采用中位機能為Y型的三位換向閥來實現(xiàn)上圖4-2（b）就是不須再設置專用的元件或油路 圖4-2 參考液壓系統(tǒng) 4.2.3 液壓的綜合回路 把上面所選出的各種回路組合在一起就可以得到，如圖4-2所示的，未設置虛線框內元件時的形狀。在本次設計中由于液壓壓緊機構相對簡單一點，所以經(jīng)過翻閱資料，參考圖4-2對液壓系統(tǒng)進行如下的修改和整理： 1.在液動換向回路中串接換向閥，換向閥利用閥心相對于閥體的相對運動，使油路接通、關斷，或變換油流方向，從而使液壓執(zhí)行元件啟動、停止或變換運動方向。 換向閥應滿足： 1）油液流經(jīng)閥時的壓力損失要小。 2）互不通的油口間的泄漏要小。 3）換向要平穩(wěn)、迅速而可靠。 2.為了機床停止工作時系統(tǒng)的油液流回油箱，導致空氣進入系統(tǒng)，影響液壓系統(tǒng)的平穩(wěn)性的問題，須在電液換向閥的出口處增加一個單向閥。 3.為了過濾混在液壓油液中的雜質，使進到系統(tǒng)中去的油液污染度降低，保證系統(tǒng)正常的工作，須在系統(tǒng)中安裝濾油器。 4.為了使被控制系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定，實現(xiàn)穩(wěn)定、調壓或限壓作用，須在系統(tǒng)中安裝溢流閥。 對溢流閥的要求是：調壓范圍大，調壓偏差小，壓力振擺小，動作靈敏，過流能力大，噪聲小。 在系統(tǒng)中，溢流閥的主要用途有： 1） 作溢流閥，使系統(tǒng)壓力恒定。 2） 作安全閥，對系統(tǒng)起過載保護作用。 3） 作背壓閥，接在系統(tǒng)回油路上，造成一定的回油阻力，以改善執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)性。 4） 實現(xiàn)遠程調壓或使系統(tǒng)卸荷。 經(jīng)過這樣一調整和修改后的液壓系統(tǒng)如圖4-3所示，結構相對簡單了，而且在應用過程中比較合理。 圖4-3 設計液壓系統(tǒng) 29 4.2.4 液壓系統(tǒng)元件的選擇 4.2.4.1 液壓泵的選擇 液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力為2,如果取進油路上的壓力損失為0.8（參閱《液壓傳動》章宏甲、黃誼主編，機械工業(yè)出版社，P表11-4，進油路總壓力損失經(jīng)驗值，可得），壓力繼電器調整壓力的高出系統(tǒng)最大工作壓力之值為0.5 ，則，液壓泵的工作壓力應為：P=2+0.8+0.5=3.3。液壓泵應該向液壓系統(tǒng)提供最大流量為25.2（參閱液壓系統(tǒng)工況圖）。如果回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10﹪估計，則，液壓泵的總流量應該為：27.72。由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流流量為：=3。而工進時的輸入的液壓缸的流量為0.5，所以，流量最少的規(guī)格應該為3.5。 根據(jù)壓力和流量的數(shù)值產(chǎn)品目錄，最后確定選用單級的葉片泵YB-32（參閱《機械設計手冊》下冊，第二版，<機械設計手冊>聯(lián)合主編，化學工業(yè)出版社，表11-59，可得）;由于，液壓桿在快退時輸入功率最大，這相當于液壓泵輸出的壓力1.8，流量為38。時的情況，如果葉片泵的總效率，則液壓泵的驅動電機所需要的功率為： =0.26 （4-14） 參閱《機械設計課程設計手冊》吳宗澤，羅圣國主編，高等教育出版社，表12-7，電機的技術數(shù)據(jù)，可選擇Y801-4型電動機，其額定功率為0.55。 4.2.4.2 閥類元件及輔助元件 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和電機通過各類閥類元件和輔助元件的實際流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格，表4-3所示選出的一種方案。 表4-3 元件的型號及規(guī)格 序號 元件名稱 型號 規(guī)格 1 濾油器 XU-6X80J 5 Mpa,6 l/min 2 齒輪泵 CB-B4 2.5Mpa,4 l/min 3 電動機 Y801-4 N=0.55KW 4 溢流閥 YF-L20B 2.5Mpa,20通徑 5 單向閥 DIF-L20H3