皮帶盤加工工藝規(guī)程及工裝夾具設(shè)計(jì),皮帶,加工,工藝,規(guī)程,工裝,夾具,設(shè)計(jì) 29 摘要 本設(shè)計(jì)是重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一。通過對(duì)“皮帶盤”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備的設(shè)計(jì)，完成了從毛坯到零件的機(jī)械加工工藝過程。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：繪制“皮帶盤”的零件圖、毛坯圖，編制機(jī)械加工工藝過程綜合卡片和機(jī)械加工工序卡片，以及皮帶輪V型槽的加工夾具設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了所學(xué)理論與生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)合，通過設(shè)計(jì)使學(xué)生具有了制定工藝規(guī)程的初步能力，設(shè)計(jì)專用夾具的初步能力，進(jìn)一步提高了查閱資料，熟練地使用設(shè)計(jì)手冊(cè)、參考資料等方面的能力。通過設(shè)計(jì)全過程，熟悉了工藝計(jì)算方法，學(xué)會(huì)了進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的程序和方法，對(duì)于培養(yǎng)獨(dú)立思考和獨(dú)立工作的能力大有裨益。 關(guān)鍵詞：皮帶盤；夾具 Abstract This course design is an important aspect of the practice of teaching. Through the "sub-set of" parts of the machining process planning and process equipment design, completed the rough machining parts to the process. The design of the main courses include: Drawing "sub-set of" parts of the map, rough map, machining process of the preparation of integrated card and the card processing machinery, and 6 × 32mm-processing fixture design. The curriculum design achieved by the theory and practice of combining production, through the design so that students with the development of the initial capacity of a point of order, a preliminary design for the fixture capacity, further improve the access to information, skilled use of Design Manual, reference materials, etc. The capacity. Through the whole process of design, calculation methods are familiar with the process, learn how to process design procedures and methods for cultivating independent thinking and the ability to work independently of great benefit. Key words: Belt pulley ；Fixture 序 言 一、設(shè)計(jì)目的： 現(xiàn)代機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生在學(xué)完了《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》等技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)課理論之后進(jìn)行的一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是鞏固和加深理論教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論，解決現(xiàn)代實(shí)際工藝設(shè)計(jì)問題的能力。通過工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到： 1、掌握零件機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的能力； 2、掌握加工方法及其機(jī)床、刀具及切削用量等的選擇應(yīng)用能力； 3、掌握機(jī)床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計(jì)能力； 4、學(xué)會(huì)使用、查閱各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)和國家標(biāo)準(zhǔn)等，以及學(xué)會(huì)繪制工序圖、夾具總裝圖，標(biāo)注必要的技術(shù)條件等。 ? 二、設(shè)計(jì)感想與體會(huì)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)就是一個(gè)團(tuán)隊(duì)合作的過程。所謂1+1>2，一個(gè)團(tuán)隊(duì)的合作，使我們的設(shè)計(jì)成果不到三周時(shí)間就漸漸呈現(xiàn)在我們的眼前。看著眼前的手工圖紙、CAD圖和設(shè)計(jì)計(jì)算的手稿，三周的設(shè)計(jì)過程一幕幕浮現(xiàn)在眼前。 三周的設(shè)計(jì)讓我們學(xué)到了很多東西。這次設(shè)計(jì)可以說是三年的課程學(xué)習(xí)所掌握的所有機(jī)械工程學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)的融會(huì)貫通，因?yàn)槲覀円郧霸?jīng)學(xué)得很好，但是都是理論的東西，學(xué)習(xí)了馬克思主義哲學(xué)之后，終于知道理論聯(lián)系實(shí)際才使我們有了更進(jìn)一步的體會(huì)。 在這次設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)的如何設(shè)計(jì)、如何計(jì)算，更重要的是我學(xué)會(huì)了合作，我懂得了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。我們以前做的設(shè)計(jì)都是一個(gè)人的，而且規(guī)模小，不需要什么規(guī)劃，這次可以說是綜合了我們的所有智慧。同時(shí)，得到了我們的指導(dǎo)老師的大力支持。 由于我們水平所限，設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤和不妥之處，在此還誠請(qǐng)指導(dǎo)老師批評(píng)指正。 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 1零件的工藝性分析 1) 該工件鑄造后，很容易造成應(yīng)力的分布不均。因此，鑄造后進(jìn)行時(shí)效處理，以改善材料的切削性能。 2) 工序安排以臺(tái)階面和Φ46的內(nèi)孔表面定位，裝夾工件，達(dá)到了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，工藝基準(zhǔn)的統(tǒng)一。 3) 該零件大端面對(duì)Φ46mm內(nèi)孔中心線及臺(tái)價(jià)面有位置度要求；外圓46mm外圓對(duì)Φ180mm分度圓有同軸度要求. 2.1盤轂零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 一、盤轂類零件特點(diǎn) 皮帶輪----屬于盤轂類零件，一般相對(duì)尺寸比較大，制造工藝上一般以鑄造、鍛造為主！一般尺寸較大的設(shè)計(jì)為用鑄造的方法，材料一般都是鑄鐵（鑄造性能較好），很少用鑄鋼（鋼的鑄造性能不佳）；一般尺寸較小的，可以設(shè)計(jì)為鍛造，材料為鋼。 1、功用 盤轂零件在機(jī)器中主要起支承、連接作用。 2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 盤轂類零件主要由端面、外圓、內(nèi)孔等組成，一般零件直徑大于零件的軸向尺寸。 3、技術(shù)要求 盤轂類零件往往對(duì)支承用端面有較高平面度及軸向尺寸精度及兩端面平行度要求；對(duì)轉(zhuǎn)接作用中的內(nèi)孔等有與平面的垂直度要求，外圓、內(nèi)孔間的同軸度要求等。 2.2、盤類零件制造工藝特點(diǎn) （一）盤類零件 1、毛坯選擇 盤類零件常采用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅制成。孔徑小的盤一般選擇熱軋或冷拔棒料，根據(jù)不同材料，亦可選擇實(shí)心鑄件，孔徑較大時(shí)，可作預(yù)孔。若生產(chǎn)批量較大，可選擇冷擠壓等先進(jìn)毛坯制造工藝，既提高生產(chǎn)率，又節(jié)約材料。 2、基準(zhǔn)選擇 根據(jù)零件不同的作用，零件的主要基準(zhǔn)會(huì)有所不同。一是以端面為主（如支承塊）其零件加工中的主要定位基準(zhǔn)為平面；二是以內(nèi)孔為主，由于盤的軸向尺寸小，往往在以孔為定位基準(zhǔn)（徑向）的同時(shí)，輔以端面的配合；三是以外圓為主（較少），與內(nèi)孔定位同樣的原因，往往也需要有端面的輔助配合。 3、安裝方案 （1）用三爪卡盤安裝 用三爪卡盤裝夾外圓時(shí)，為定位穩(wěn)定可靠，常采用反爪裝夾（共限制工件除繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)外的五個(gè)自由度）；裝夾內(nèi)孔時(shí)，以卡盤的離心力作用完成工件的定位、夾緊（亦限制了工件 除繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)外的五個(gè)自由度）。 （2）用專用夾具安裝 以外圓作徑向定位基準(zhǔn)時(shí)，可以定位環(huán)作定位件；以內(nèi)孔作徑向定位基準(zhǔn)時(shí)，可用定位銷（軸）作定位件。根據(jù)零件構(gòu)形特征及加工部位、要求，選擇徑向夾緊或端面夾緊。 （3）用虎鉗安裝 生產(chǎn)批量小或單件生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)加工部位、要求的不同，亦可采用虎鉗裝夾（如支承塊上側(cè)面、十字槽加工）。 4、表面加工 零件上回轉(zhuǎn)面的粗、半精加工仍以車為主，精加工則根據(jù)零件材料、加工要求、生產(chǎn)批量大小等因素選擇磨削、精車、拉削或其它。零件上非回轉(zhuǎn)面加工，則根據(jù)表面形狀選擇恰當(dāng)?shù)募庸し椒ǎ话惆才庞诹慵陌刖庸るA段。 5、工藝路線 與軸相比，盤的工藝的不同主要在于安裝方式的體現(xiàn)，當(dāng)然，隨零件組成表面的變化，牽涉的加工方法亦會(huì)有所不同。因此，該“典型”主要在于理解基礎(chǔ)上的靈活運(yùn)用，而不能死搬硬套。 下料（或備坯）→ 去應(yīng)力處理 → 粗車 → 半精車 → 平磨端面（亦可按零件情況不作安排）→ 非回轉(zhuǎn)面加工 → 去毛刺 → 中檢 → 最終熱處理 → 精加工主要表面（磨或精車）→ 終檢 2.1.2該零件的主要技術(shù)要求 零件的主要技術(shù)要求 加工表面 尺寸及偏差/mm 公差及精度等級(jí) 表面粗糙度 Ra/μm 形位公差/mm 大外圓 Φ196 g8 IT12 12.5 小外圓 Φ62g8 IT8 3.2 ◎ Φ0.01 C Φ49孔 Φ49H12 IT7 3.2 Φ0.8 A B 鍵槽 48H7 IT6 3.2 2.2.3審查零件的工藝性 1）零件材料200鋼，切削加工性良好。 2）皮帶盤Φ62h6mm外圓與Φ46H7mm孔有同軸度要求，為保證加工精度，工藝安排應(yīng)粗、精加工分開。 3）主要表面雖然加工精度較高，但可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的方法保證質(zhì)量地加工出來。 2.2.4確定零件的生產(chǎn)類型 依設(shè)計(jì)題目可知生產(chǎn)類型為：大批大量生產(chǎn) 2.3確定毛坯 繪制毛胚圖 2.3.1毛坯選擇 根據(jù)材料HT200鋼，生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn)及零件形狀要求。 2.3.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 1）公差等級(jí) 由零件的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為普通級(jí)。 2）鑄件重量 根據(jù)機(jī)械加工后零件的形狀及零件材料，估算鍛件毛坯重量為=7kg。 3）鑄件復(fù)雜系數(shù) 對(duì)零件圖進(jìn)行分析計(jì)算，可大致確定鑄件外廓包容體的直徑d=Φ196mm，高H=99.6mm。由公式S==7.50kg/12.0kg≈0.63。由此可確定該分度盤零件的復(fù)雜系數(shù)為級(jí)。 4）鑄件材質(zhì)系數(shù) 由于該皮帶盤零件材料為HT200，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.65%的碳鑄鐵，故該鑄件的材質(zhì)系數(shù)為級(jí)。 5）鑄件分模線形狀與零件表面粗糙度 根據(jù)該分度盤零件的形位特點(diǎn)，采用平直分模面。由零件圖可知，該皮帶盤零件各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6μm 。 根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鑄件的尺寸公差和機(jī)械加工余量，所得結(jié)果列于表2-2中。 表2-2 零件鑄造毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量 鑄件重量/kg 包容體重量/kg 形狀復(fù)雜系數(shù) 材質(zhì)系數(shù) 公差等級(jí) 7.3 11.9 普通級(jí) 項(xiàng)目/mm 機(jī)械加工余量/mm 尺寸公差/mm 備注 Φ196外圓 表2-14 2.0 表2-10 Φ62外圓 表2-14 2.6 表2-10 高度99.6 表2-11 2.0 表2-13 高度38（臺(tái)階面) 表2-11 2.0 表2-13 注：根據(jù)表2-10的表注，將此表中所有公差按±1/2分配。 2.3.3繪制零件鑄造毛坯簡圖 由表2-2所得結(jié)果，繪制毛坯簡。 2.4 擬定零件工藝路線 2.4.1定位基準(zhǔn)的選擇 2.5.1精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)該皮帶盤零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇零件大端面為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用它們作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。零件46h6mm的軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其作為精基準(zhǔn)定位加工零件196g8mm外圓柱面和臺(tái)階面，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的垂直度和同軸度要求。在銑削鍵槽時(shí)采用46g6mm的軸心線作為精基準(zhǔn)，做到了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)的統(tǒng)一。 2.5.2粗基準(zhǔn)的選擇 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺欠。此處選擇皮帶盤226g8mm軸線作為粗基準(zhǔn)，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。 2.5.2表面加工方法的確定 根據(jù)皮帶盤零件圖上個(gè)加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工工件各表面的加工方法，如表2-3所示。 表2-3 皮帶盤零件各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等級(jí) 表面粗糙度 Ra/μm 加工方案 備注 大端面 IT11 12.5 粗車 表1-8 外圓臺(tái)階 IT6 3.2 粗車—半精車 表1-8 小端面 IT11 12.5 粗車 表1-8 大外圓 IT10 12.5 粗車—半精車 表1-6 小外圓 IT6 3.2 粗車—半精車 表1-8 Φ46孔 IT13 12.5 鏜 表1-7 2.5.3加工階段劃分 該零件加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工兩個(gè)階段。 2.5.4 工序集中與分散 采用工序集中原則，盡可能在一次安裝中加工許多表面，或盡量在同一臺(tái)設(shè)備上連續(xù)完成較多的加工要求。 2.5.5工序順序的安排 1）機(jī)械加工工序 遵循”先基準(zhǔn)后其他“、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”的原則。 2)熱處理工序 因鑄件的表面層有硬皮，會(huì)加速刀具磨損和鈍化，為改善切削加工性，模鍛后對(duì)毛坯進(jìn)行時(shí)效處理，軟化硬皮；零件Φ196g8mm外圓面和臺(tái)階面需進(jìn)行低溫時(shí)效，由于零件壁厚小，易變形，加之加工精度要求高，為盡量控制正火變形，在零件粗加工后安排去應(yīng)力退火處理。 3)輔助工序 在粗加工和半精加工后各安排一次中間檢驗(yàn)，精加工后安排去毛刺、清洗和終檢工序。 2.6.6確定工藝路線 在綜合考慮上述工序安排原則基礎(chǔ)上，表2-4列出了零件的工藝路線。 表2-4 零件工藝路線及設(shè)備、工裝的選用 工序號(hào) 工序名稱 機(jī)床設(shè)備 刀具 量具 1 鑄造 2 時(shí)效 3 車φ196 mm外圓及其大平面 C620 偏刀 游標(biāo)卡尺 4 車φ66 mm外圓成型 C620 偏刀 游標(biāo)卡尺 5 擴(kuò)孔至φ43mm 立式鉆床 Z550 麻花鉆 卡尺、塞規(guī) 6 中間檢驗(yàn) 工作臺(tái) 塞規(guī)、百分表、卡尺等 7 退火處理硬度230～250HB 8 鏜Φ46孔 臥式鏜床 鏜刀 內(nèi)徑千分尺、塞規(guī) 9 銑鍵槽 立式銑床 Z550 銑刀 銑刀、卡尺、塞規(guī)、專用夾具紋 10 去毛刺 鉗工臺(tái) 平銼 11 清洗 清洗機(jī) 12 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 確定切削用量及基本工時(shí)車端面，，粗車各外圓工序（如未特別注明，本工序相關(guān)數(shù)據(jù)的出示《切削用量手冊(cè)》的車削用量選擇） 1. 車端面 （1）.加工條件 工作材料：HT200，σb＝0.735GPa，鑄造。 加工要求：車端面，粗車外圓表面 機(jī)床：C620-1臥式車床 刀具：刀片材料YT15 ， 刀桿尺寸16×25mm Kr＝90°, r0＝10°, α。＝12°, λs＝0°,rε＝1.0mm. （2）.計(jì)算切削用量 a.粗車Φ196端面，用計(jì)算法 切削深度：加工總余量＝2.0mm，單邊余量1mm，一次走刀，ap＝2mm 進(jìn)給量：根據(jù)表4選f＝0.6-0.9mm/r。 按C620-1機(jī)床說明書選f=0.52mm/r表26 計(jì)算切削速度：見表21 根據(jù)表10，車刀耐用度t＝60min V＝（1-m×Tm×apxv×fyv）×Kv 式中Cv=242，xv＝0.15，yv＝0.35，m＝0.20 Kv＝KMv ×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv 其中Ktv＝1.0（表21-6），Kkrv＝0.81（表21-7），KSV＝0.8（表21-5）， KTv＝1.0（表11），KKv＝1.24（表21-9），KMv＝0.637/σb ＝0.637/0.735＝0.87（表21-1） ∴v=（242/601-0.2×36000.2×0.750.15×0.520.35）×0.87×1.0×0.81 ×0.8×1.0×1.24＝1.623m/s 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ns＝1000v/πdw ＝1000×1.623/(3.14×45)＝5.38r/s（323r/min） 按C620-1機(jī)床說明書（表26），與323r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為305r/min 及370r/min，現(xiàn)選nw＝370r/min，所以實(shí)際切削速度 V＝nW×dw×π/1000 ＝370×226×3.14/1000＝111.53r/min（1.86r/s） 切削工時(shí)《工藝手冊(cè)》表7-1： T左＝L＋l1＋l2/n×f 式中L＝96/2＝48，l1＝4，l2＝0 ∴T左＝48+4+0/0.52×370＝0.27min（16.2s） T右＝L＋l1＋l2/n×f， 式中L＝96-72/2＝12，l1＝4，l2＝0 ∴T右＝12+4+0/0.52×370＝0.083min（5s） b.車Φ62端面： 切削深度： 加工總余量＝2mm，一次走刀，ap＝2mm 主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量： 為了提高生產(chǎn)率，在不影響加工質(zhì)量的情況下，取與車Φ196端面時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。即n＝370r/min，f＝0.52mm/r。所以實(shí)際切削速度: V＝πdwns/1000＝3.14×167×370/1000＝83.65m/min（1.394m/s） 切削工時(shí)《工藝手冊(cè)》表7-1： T＝L＋l1＋l2/n×f，式中L＝72/2＝36，l1＝4，l2＝0 T＝36＋4＋0/0.52×370＝0.21min（12.6s） 2.車外圓 粗車Φ196外圓。要求校驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給強(qiáng)度 削深度：單邊余量Z＝2mm，一次走刀。ap＝2mm， 進(jìn)給量：查表4，f＝0.6-0.9mm/r。按機(jī)床說明書取f=0.6mm/r。 計(jì)算切削速度：按表21 V＝（1-m×Tm×apxv×fyv）×Kv，式中Cv=242，xv＝0.15，yv＝0.35，m＝0.20，Kv＝KMv ×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv 其中Ktv＝1.0（表21-6），Kkrv＝0.81（表21-7），KSV＝0.8（表21-5）， KTv＝1.0（表11），KKv＝1.0（表21-9），KMv＝0.637/σb ＝0.637/0.735＝0.87（表21-1） V＝（242/601-0.2×36000.2×2.760.15×0.60.35）×0.87×1.0×0.81 ×0.8×1.0×1.0＝1.03m/s（61.8m/min） 確定主軸轉(zhuǎn)速： ns＝1000v/πdw ＝1000×61.8/3.14×226＝205.02r/min 按機(jī)床選取n＝230r/min，所以實(shí)際切削速度 V＝nW×dw×π/1000 ＝3.14×196×230/1000＝32.5m/min （1.94m/s） 校驗(yàn)機(jī)床功率： 由表22中查得：Pm＝FzV×10-3KW,式中Fz可由表13查出，當(dāng) σb＝0.569-0.951GPa，ap＜2.0mm，f≤0.6mm/r， V＜1.66m/s時(shí)，F(xiàn)z＝2350N，切削力Fz的修正系數(shù)為KKrFz＝0.89， Kr0Fz＝1.0（表22-3） 故Fzc＝2350×0.89=2091.5N ∴Pmc＝ FzV×10-3＝2091.5×1.16×10-3＝2.43kw,按機(jī)床說明書，當(dāng)n＝230r/min時(shí)，機(jī)床主軸允許功率PE＝5.9kw，因Pmc＜PE 故所選切削用量可在C620-1車床上進(jìn)行。 校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度：根據(jù)C620-1機(jī)床說明書，其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許走刀力Fmax3530N,由表16，當(dāng)σb＝0.669-0.794GPa，ap＜2.8mm， f＜0.75mm/r，V＜1.66m/s，Kr＝90°時(shí)，走刀力Fxc＝760N。 切削時(shí)Fx的修正系數(shù)為Kr0Fx＝1.0，KλsFx＝1.0，KKrFx＝1.17（表22-3） 故實(shí)際走刀力為Fxc＝760×1.0×1.0×1.17＝889.2N，則所選 f＝0.6mm/r的進(jìn)給量可用。 切削工時(shí)《工藝手冊(cè)》表7-1： T＝L＋l1＋l2/n×f，式中L＝35.5，l1＝4，l2＝3 ∴T＝35.5+4+3/230×0.6＝0.31min（18.6s） 考慮到該零件臺(tái)階面較多，如若各臺(tái)階面都采用不同的轉(zhuǎn)速和不同的進(jìn)給量，則效率不高，故在不影響加工質(zhì)量的情況下， 粗車該軸時(shí)，采用主軸轉(zhuǎn)速230r/min，粗車進(jìn)給量f＝0.6mm/r。 粗車Φ62外圓 切削深度：單邊余量1mm，一次走刀，ap＝1mm 進(jìn)給量f=0.6mm/r 主軸轉(zhuǎn)速n=230r/min，所以實(shí)際切削速度 V＝nW×dw×π/1000=3.14×62×230/1000=52m/min（0.87m/s） 切削工時(shí)： T＝L＋l1＋l2/n×f，式中L＝400.5，l1＝4，l2＝0 ∴T＝400.5+4/230×0.6=2.93min 鉆孔Φ10mm。要求校驗(yàn)機(jī)床的功率和扭矩。 選擇鉆頭：選莫氏錐柄麻花鉆，其直徑d0=10mm，鉆頭幾何形狀（表1及表2）：雙錐修磨橫刃、棱帶，β=30°，2φ=118°，2φ1=70°，α0=10°，ψ=50°。 切削用量： 進(jìn)給量：根據(jù)表5，當(dāng)鋼的σb＜0.784GPa，d=20m 時(shí)， f=0.35～0.43mm/r，按機(jī)床取f=0.43mm/r. 切削速度：根據(jù)表11，σb=0.735GPa的40Cr鋼加工性屬7類。由表10，當(dāng)加工性為第7類，f≤0.49mm/r，雙橫刃磨的鉆頭，d0=10mm時(shí)，Vt=0.30m/s（18m/min），切削速度的修正系數(shù)：KTV=1.0（表10）， KCV=1.0（表23），Klv=1.0（表23），Ktv=1.0（表21-6）。故V=0.30 主軸轉(zhuǎn)速：n=1000V/πdw ＝1000×18/3.14×10＝286.6r/min 按機(jī)床說明書去取nW=400r/min，所以實(shí)際切削速度為： V＝nW×dw×π/1000 ＝3.14×6×400/1000 ＝7.536m/min （0.45m/s） 校驗(yàn)機(jī)床功率及扭矩： 根據(jù)表17，當(dāng)f＜0.51mm/r，d0＜21mm時(shí)，Mt=76.81N·m。扭矩的修正系數(shù)KMM=1.11，KWM=1.0，故Mc=76.81×1.1=85.26N·m。根據(jù)鉆床說明書，當(dāng)n=400r/min時(shí)，Mm=115.8N·m。據(jù)表19，當(dāng) σb=0.667～0.804GPa，d0=20mm，f＜0.38mm/r，V＜0.29m/s時(shí)，Pm=1.7Kw。根據(jù)鉆床說明書，PE=4.5×0.81=3.645Kw。由于Mc＜Mm，Pm＜PE，故選擇的切削用量可用。 粗精銑Φ45mm端削邊（如未特別注明，本工序相關(guān)數(shù)據(jù)的出示《切削手冊(cè)》的銑削用量選擇） 1.銑鍵槽： 選擇銑刀：采用錯(cuò)齒三面刃盤銑刀，齒數(shù)為18。耐用度T=7200s（表8） 機(jī)床：X62W銑床 切削用量： 進(jìn)給量af：根據(jù)X62W銑床說明書（表24），其功率為7Kw。屬中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表3，af=0.08～0.15mm/z，現(xiàn)取af=0.15mm/z。 切削速度和每秒進(jìn)給量vf：根據(jù)表9，當(dāng)d=100mm，z=18，ap=12～40mm，ae1=4mm， af＜0.18mm/z時(shí)，vt=0.35m/s，nt=1.13r/s，vft=1.40mm/r 各修正系數(shù)為KMv=KMn=KMvf=0.69，KSv=KSn=KSvf=0.8，KZv=KZn=0.9，KZvf=2.7 所以v=vt·Kv=0.35×0.69×0.8×0.9=0.17m/s n=nt·Kn=1.13×0.69×0.8×0.9=0.56r/s vf=vft·Kvf=1.40×0.69×0.8×2.7=2.087mm/r 根據(jù)機(jī)床取nc=0.625r/s，vfc=2.5mm/s，因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為： vc=πdnc=/1000=3.14×100×0.625/1000=0.196m/s vfc=vfc/ncz=2.5/0.625×18=0.22mm/z 切削工時(shí)： T＝L/vf，式中L＝l+y+Δ，l＝45，根據(jù)表19，y+Δ=23mm ∴T＝45+23/0.5＝0.746min（91s） 切槽V型槽 1.選用刀具：W18Cr4V，幾何形狀：h1=20，h=25，H1=18，B=3r0=7°，α0=5°。車刀耐用度T=3600s（表10） 2.切削用量： 切削深度：ap=2.5mm 進(jìn)給量：查《工藝手冊(cè)》表3-16，f=0.1～0.14mm/r 主軸轉(zhuǎn)速：為了縮短輔助時(shí)間，取主軸轉(zhuǎn)速n=460r/min，所以實(shí)際切削速度 v=ndπ/1000 ＝3.14×45×460/1000＝65m/min （1.1m/s） 切削工時(shí)：《工藝手冊(cè)》表7-1 T＝L/n×f，式中L＝d-d1/2+l1，l1＝4，L=45-42/2+4=5.5 ∴T＝5.5/460×0.12＝0.10min（6s） 倒角：采用45°車刀，為了縮短輔助時(shí)間，取倒角時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速n=460r/min，手動(dòng)進(jìn)給。 切削深度：單邊余量Z＝2.76mm，一次走刀。ap＝2.76mm， 進(jìn)給量：查表4，f＝0.6-0.9mm/r。按機(jī)床說明書取f=0.6mm/r。 計(jì)算切削速度：按表21 V＝（1-m×Tm×apxv×fyv）×Kv，式中Cv=242，xv＝0.15，yv＝0.35，m＝0.20，Kv＝KMv ×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv 其中Ktv＝1.0（表21-6），Kkrv＝0.81（表21-7），KSV＝0.8（表21-5）， KTv＝1.0（表11），KKv＝1.0（表21-9），KMv＝0.637/σb ＝0.637/0.735＝0.87（表21-1） V＝（242/601-0.2×36000.2×2.760.15×0.60.35）×0.87×1.0×0.81 ×0.8×1.0×1.0＝1.03m/s（61.8m/min） 確定主軸轉(zhuǎn)速： ns＝1000v/πdw ＝1000×61.8/3.14×96＝205.02r/min 按機(jī)床選取n＝230r/min，所以實(shí)際切削速度 V＝nW×dw×π/1000 ＝3.14×96×230/1000＝69.33m/min （1.16m/s） 校驗(yàn)機(jī)床功率： 由表22中查得：Pm＝FzV×10-3KW,式中Fz可由表13查出，當(dāng) σb＝0.569-0.951GPa，ap＜2.0mm，f≤0.6mm/r， V＜1.66m/s時(shí)，F(xiàn)z＝2350N，切削力Fz的修正系數(shù)為KKrFz＝0.89， Kr0Fz＝1.0（表22-3） 故Fzc＝2350×0.89=2091.5N ∴Pmc＝ FzV×10-3＝2091.5×1.16×10-3＝2.43kw,按機(jī)床說明書，當(dāng)n＝230r/min時(shí)，機(jī)床主軸允許功率PE＝5.9kw，因Pmc＜PE 故所選切削用量可在C620-1車床上進(jìn)行。 校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度：根據(jù)C620-1機(jī)床說明書，其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許走刀力Fmax3530N,由表16，當(dāng)σb＝0.669-0.794GPa，ap＜2.8mm， f＜0.75mm/r，V＜1.66m/s，Kr＝90°時(shí)，走刀力Fxc＝760N。 切削時(shí)Fx的修正系數(shù)為Kr0Fx＝1.0，KλsFx＝1.0，KKrFx＝1.17（表22-3） 故實(shí)際走刀力為Fxc＝760×1.0×1.0×1.17＝889.2N，則所選 f＝0.6mm/r的進(jìn)給量可用。 切削工時(shí)《工藝手冊(cè)》表7-1： T＝L＋l1＋l2/n×f，式中L＝35.5，l1＝4，l2＝3 ∴T＝35.5+4+3/230×0.6＝0.31min（18.6s） 3 V型槽加工夾具設(shè)計(jì) 3.1夾具設(shè)計(jì)任務(wù). 一個(gè)優(yōu)良的機(jī)床夾具必須滿足下列基本要求： （1）保證工件的加工精度 保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確地選定定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件，必要時(shí)還需進(jìn)行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零部件的結(jié)構(gòu)對(duì)加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 （2）提高生產(chǎn)效率 專用夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機(jī)構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。 （3）工藝性能好 專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、維修等。 專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)，當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時(shí)，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整和修配結(jié)構(gòu)。 （4）使用性能好 專用夾具的操作應(yīng)簡便、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟(jì)適用的前提下，應(yīng)盡可能采用氣動(dòng)、液壓等機(jī)械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。專用夾具還應(yīng)排屑方便。必要時(shí)可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)，防止切屑破壞工件的定位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來大量的熱量而引起工藝系統(tǒng)變形。 （5）經(jīng)濟(jì)性好 專用夾具應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。 下圖所示為皮帶盤加工V型槽的工序簡圖。已知：零件材料為HT200，毛坯為鑄件，所用機(jī)床為立式鉆床Z550，大批大量生產(chǎn)規(guī)模。 3.2定位方案確定 按基準(zhǔn)重合原則選擇45mm孔軸心線和端平面作 為定位基準(zhǔn)，定位方案如圖所示?？椎膬?nèi)表面限制工件五個(gè)自由度，屬于過定位。因兩個(gè)定位面經(jīng)過精加工，垂直度較高，允許過定位。此外，由于加工零件直徑比較大、壁薄，采用如上定位方案，有利于提高定位的穩(wěn)定性與支撐剛度。 3.3刀具導(dǎo)向方案確定 為能迅速、準(zhǔn)確地確定刀具與夾具的相對(duì)位置，鉆夾具上都應(yīng)設(shè)置引導(dǎo)刀具的元件——鉆套。鉆套一般安裝在鉆模板上，此處，采用鉆模板與夾具體一體的結(jié)構(gòu)，有利于提高夾具剛度。因?yàn)槲覀冞@個(gè)是車夾個(gè)就不需要的了,兩頂尖在一個(gè)軸線上. 3.4夾緊方案確定 3.4.1夾緊機(jī)構(gòu)的選擇 采用簡單手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，使工件的裝卸迅速、方便，如圖3-2所示。 3.4.2夾緊力的計(jì)算分析 夾緊力的大小，對(duì)工件裝夾的可靠性，工件和夾具的變形，夾緊裝置的復(fù)雜程度等都有很大的影響，可根據(jù)公式計(jì)算夾緊力。考慮到切削力的變化和工藝系統(tǒng)變形等因素，一般在粗加工時(shí)取K=2.5～3；精加工時(shí)取K=1.5～2。此處，通過受力分析可知，夾緊力方向與與鉆頭進(jìn)給方向相同，因此，所選夾緊機(jī)構(gòu)能夠滿足要求。 3.5夾具體的設(shè)計(jì) 夾具體必須將定位、導(dǎo)向、夾緊裝置鏈接成一體，并能正確地安裝機(jī)床上。本夾具采用鑄鐵夾具體，此方案安裝穩(wěn)定、剛性好，但周期較長，成本略高。 3.7定位誤差分析與計(jì)算 定位誤差由基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)移位兩部分組成，定位誤差的大小是兩項(xiàng)誤差在工序尺寸方向上的代數(shù)和，即 =± 定位方案可知定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，所以=0。零件在定位襯套中定位時(shí)，由于（最小間隙）無法通過調(diào)整刀具預(yù)先予以補(bǔ)償，所以在加工尺寸方向上的最大基準(zhǔn)移位誤差可按最大孔和最小軸（配合代號(hào)H7/p6)求得（配合代號(hào)H7/p6)，則 ==0.087mm 綜上所述，夾具的定位誤差為=±=0.087mm，滿足要求。 4 方案綜合評(píng)價(jià)與結(jié)論 4.1方案評(píng)價(jià) 1) 機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定較為合理。 2) V型槽加工夾具設(shè)計(jì)的定位方案合理，可以實(shí)現(xiàn)在一次裝夾中不斷加工兩個(gè)槽。但當(dāng)皮帶盤裝置在工作負(fù)荷較大時(shí)，容易產(chǎn)生振動(dòng)，迫使定位銷受力變形，而影響加工精度。所以，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)鎖緊機(jī)構(gòu)，以防止分度盤松動(dòng)。 3) 皮帶盤與夾具體的連接不穩(wěn)固，可以通過改善二者結(jié)構(gòu)形式解決這一問題。 4) 底板鑄成一體的夾具體結(jié)構(gòu)雖然有助于提高剛度，但是增加了鑄造和加工難度。 4.2結(jié)論 本設(shè)計(jì)方案基本達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，但仍然有許多需要改進(jìn)之處。 5 體會(huì)與展望 5.1體會(huì) 專用夾具的設(shè)計(jì)，可以了解機(jī)床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的給以性能。本夾具設(shè)計(jì)可以反應(yīng)夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。 5.2展望 夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)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(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。 . . 參考文獻(xiàn) [1]陳國香，機(jī)械制造與模具制造工藝學(xué)，情話大學(xué)出版社，2006.5 [2]李彩霞，機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)技術(shù)，上海交通大學(xué)出版社，2006.1 [3]黃健求，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社，2005.11 [4]陳宏鈞，實(shí)用金屬切削手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，2005.9 [5]楊峻峰，機(jī)床及夾具，清華大學(xué)出版社，2005.3 [6]方子良，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，上海交通大學(xué)出版社，2005.1 [7]王伯平，互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社，2004.4 [8]武良臣，敏捷夾具設(shè)計(jì)理論及應(yīng)用，煤炭工業(yè)出版社，2003.9 [9]孫麗媛，機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)，冶金工業(yè)出版社，2002.12 [10]楊叔子，機(jī)械加工工藝師手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，2001.8 [11]秦寶榮，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，中國建材工業(yè)出版社，1998.2