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氣門(mén)搖桿軸支座零件的機(jī)械加工工藝和夾具設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
30
摘 要
氣門(mén)搖桿軸支座是某企業(yè)產(chǎn)品中的關(guān)鍵零件之一，本課題要求根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和氣門(mén)搖桿軸支座零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進(jìn)行專用夾具及加工用組合機(jī)床設(shè)計(jì)，并完成必要的設(shè)計(jì)計(jì)算。本機(jī)床所用夾具的通用性強(qiáng)，工件采用液壓定位夾緊，快速方便。定位采用一面一心軸的定位方式，夾緊采用液壓加緊，采用這種方式完全能夠滿足精度要求。而且簡(jiǎn)易方便，制造成本低，通用性好。由于氣門(mén)搖桿軸支座的生產(chǎn)量比較大，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工效率，需要對(duì)其加工工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并在關(guān)鍵工序使用組合機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床進(jìn)行加工。
通過(guò)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了大學(xué)期間的多數(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)，加深所學(xué)知識(shí)體系，掌握了運(yùn)用各項(xiàng)繪圖軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法和技巧,熟悉了工程應(yīng)用設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞 氣門(mén)搖桿軸支座 零件分析 工藝路線 夾具設(shè)計(jì) 機(jī)床
Abstract
The axile bush is one of the key parts of an enterprise products, this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod and modular machine tool of the axile bush.The precision of size, the precision of profile and the precision of position , of the connecting rod is demanded highly , and the rigidity of the connecting rod is not enough, easy to deform,so arranging the craft course, need to separate the each main and superficial thick finish machining process. Reduce the function of processing the surplus , cutting force and internal stress progressively , revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally .As the output of the axile bush is very large ,it is need to make optimal design for the machining technology and use modular machine tool for pivotal machining process ,to ensure product quality and to improve the processing efficiency.
Through this design,the knowledge of more basic and specialty was synthetically applited.The system of knowledge we learned was intensified.Controlled to make use of various method and techniques that the painting software carry on a design,the design of engineering application was known well.
Keywords Axile Bush Precision Processing Technology Design of Clamping Device Modular Machine Tool
目 錄
摘 要 II
Abstract 1
目 錄 2
1 引言 4
1.1 機(jī)械制造業(yè)及其現(xiàn)狀 4
1.2 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) 5
1.3 設(shè)計(jì)目的 5
2 零件工藝性分析 7
2.1 零件的作用 7
2.2 零件的工藝分析 7
3 毛坯的選擇 8
3.1 毛坯的種類 8
3.2 確定毛坯是應(yīng)考慮到的因素 8
3.3 確定毛坯時(shí)的幾項(xiàng)工藝措施 8
3.4 毛坯的確定 8
4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 10
4.1 工藝規(guī)程的作用 10
4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 10
4.3 制定工藝路線 11
4.4 毛坯尺寸的確定與機(jī)械加工余量 12
4.5 確定切削用量及基本工時(shí) 12
4.6定位誤差分析 16
5 夾具的設(shè)計(jì) 16
6 鏜20孔夾具設(shè)計(jì) 19
6.1 研究原始質(zhì)料 19
6.2 定位、夾緊方案的選擇 19
6.3切削力及夾緊力的計(jì)算 19
6.4 誤差分析與計(jì)算 21
6.5定位銷選用 22
6.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 22
7 銑32外圓端面夾具設(shè)計(jì) 22
7.1問(wèn)題的提出 23
7.2夾具的設(shè)計(jì) 23
7.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 23
7.2.2夾緊裝置的設(shè)計(jì) 23
7.2.3切削力及夾緊力的計(jì)算 23
7.2.4定位誤差分析 25
7.2.5 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 25
7.3夾具裝配圖的繪制 27
結(jié)束語(yǔ) 28
參 考 文 獻(xiàn) 29
致 謝 30
1 引言
機(jī)械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法，是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問(wèn)題的方法和手段都要通過(guò)機(jī)械加工工藝來(lái)體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的重要保證和重要依據(jù)。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在加深對(duì)課程基本理論的理解和加強(qiáng)對(duì)解決工程實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)方面發(fā)揮極其重要的作用[1]。
利用更好的夾具可以保證加工質(zhì)量，機(jī)床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件的加工面與定位面以及被加工表面相互之間的位置精度；提高生產(chǎn)率、降低成本，使用夾具后可以減少劃線、找正等輔助時(shí)間，且易于實(shí)現(xiàn)多工位加工[2]。擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，在機(jī)床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍。減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。為了讓夾具有更好的發(fā)展，夾具行業(yè)應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。
?1.1 機(jī)械制造業(yè)及其現(xiàn)狀
在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各條戰(zhàn)線上廣泛使用著大量的機(jī)械、機(jī)床、工具、儀器、儀表等工藝裝備。這些工藝裝備的制造過(guò)程總稱為機(jī)械制造，生產(chǎn)這些工藝裝備的工業(yè)即是機(jī)械制造業(yè)[3]。機(jī)械制造業(yè)的主要任務(wù)就是圍繞各種工程材料的加工技術(shù)，研究其工藝，并設(shè)計(jì)和制造各種工藝裝備。
機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)和支柱，是向其他各部門(mén)提供工具、儀器和各種機(jī)械設(shè)備的技術(shù)裝備部。據(jù)西方工業(yè)國(guó)家統(tǒng)計(jì)，機(jī)械制造業(yè)創(chuàng)造了60%的社會(huì)財(cái)富，完成45%的國(guó)民經(jīng)濟(jì)收入。如果沒(méi)有機(jī)械制造業(yè)提供質(zhì)量?jī)?yōu)良、技術(shù)先進(jìn)的技術(shù)裝備，那么信息技術(shù)、新材料技術(shù)、海洋工程技術(shù)、生物工程技術(shù)、以及空間技術(shù)等新技術(shù)群的發(fā)展將會(huì)受到嚴(yán)重的制約。因此，一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)歸根結(jié)底是機(jī)械制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展水平是衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。
機(jī)械制造業(yè)是一個(gè)歷史悠久的產(chǎn)業(yè)，經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)發(fā)展過(guò)程。蒸汽機(jī)和電力的兩次工業(yè)革命使機(jī)械制造業(yè)發(fā)生了巨大變革，世界各國(guó)都逐漸充分重視、發(fā)展和應(yīng)用機(jī)械制造技術(shù)。經(jīng)過(guò)建國(guó)五十多年的發(fā)展，機(jī)械工業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)工業(yè)中產(chǎn)品門(mén)類比較齊全，具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。改革開(kāi)放以來(lái)，機(jī)械工業(yè)引進(jìn)了大量的國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，加上國(guó)內(nèi)自行研究開(kāi)發(fā)的成果，使機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)正向合理化方向發(fā)展，對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力日益明顯增強(qiáng)。
但是，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的機(jī)械制造仍存在階段性的差距。集中表現(xiàn)為制造技術(shù)的落后——在設(shè)計(jì)方法和手段、制造工藝、制造過(guò)程自動(dòng)化及管理技術(shù)諸方面都明顯落后于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家。制造技術(shù)的落后嚴(yán)重制約了機(jī)械工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，使我國(guó)機(jī)械傳動(dòng)工業(yè)的技術(shù)來(lái)源大部分依賴引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，全員勞動(dòng)生產(chǎn)率低，機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量差，可靠性低，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力[4]。
1.2 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)
1.2.1 常規(guī)工藝的不斷優(yōu)化
常規(guī)工藝優(yōu)化的方向是實(shí)現(xiàn)高效化、精密化、強(qiáng)韌化、輕量化，以形成優(yōu)質(zhì)高效、低耗、少（無(wú)）污染的先進(jìn)實(shí)用工藝為主要目標(biāo)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)備、輔助工藝、工藝材料、檢測(cè)控制系統(tǒng)的成套工藝服務(wù)，使優(yōu)化工藝易于為企業(yè)采用[5]。
1.2.2 新型加工方法的不斷出現(xiàn)和發(fā)展
包括精密加工和超精密加工、微細(xì)加工、特種加工及高密度能加工、新硬材料加工技術(shù)、表面功能性覆蓋技術(shù)和復(fù)合加工，以適應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代對(duì)制造工藝提出的更高、更新的制造模式。
1.2.3 自動(dòng)化等高新技術(shù)與工藝的精密結(jié)合
微電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)與工藝及設(shè)備的相結(jié)合，使傳統(tǒng)工藝面貌產(chǎn)生顯著、本質(zhì)的變化，如生產(chǎn)線自動(dòng)控制、在線檢測(cè)自適應(yīng)控制、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助裝備工藝設(shè)計(jì)和智能制造系統(tǒng)等。
中國(guó)的機(jī)械制造工業(yè)任重而道遠(yuǎn)，我們必須不斷開(kāi)拓進(jìn)取，改進(jìn)制造技術(shù)，使制造業(yè)達(dá)到一個(gè)新的高度。
1.3 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(wèn)題的能力。通過(guò)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(guó)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。
2 零件工藝性分析
2.1 零件的作用
氣門(mén)搖桿軸支座是柴油機(jī)一個(gè)主要零件。是柴油機(jī)搖桿座的結(jié)合部，?20孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進(jìn)氣門(mén)搖桿，搖桿座通過(guò)兩個(gè)?13mm孔用M12螺桿與汽缸蓋相連，3mm軸向槽用于鎖緊搖桿軸，使之不轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.2 零件的工藝分析
由附圖1得知，其材料為HT200。該材料具有較高的強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力，要求耐磨的零件。
該零件上主要加工面為上端面、下端面，左、右端面，2-φ13mm孔和φ20mm以及3mm軸向槽的加工。φ20mm孔的尺寸精度與下端面0.05mm的平行度與左右兩端面孔的尺寸精度，直接影響到進(jìn)氣門(mén)與排氣門(mén)的傳動(dòng)精度及密封，2—?13mm孔的尺寸精度，以上下兩端面的平行度0.05mm。因此，需要先以下端面為粗基準(zhǔn)加工上端面，再以上端面為粗基準(zhǔn)加工下端面，再把下端面作為精基準(zhǔn)，最后加工φ20mm孔與左右兩端面時(shí)以下端面為定位基準(zhǔn)，以保證孔軸線與兩端面相對(duì)下端面的位置精度。
由參考文獻(xiàn)[1]中有關(guān)孔的加工的經(jīng)濟(jì)精度機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知上述要求可以達(dá)到的零件的結(jié)構(gòu)的工藝性也是可行的。
3 毛坯的選擇
3.1 毛坯的種類
毛坯的種類主要有碳鋼、合金鋼、不銹鋼與耐熱鋼、鑄鐵與黃銅、青銅、鋁合金；在選擇毛坯的制造方法時(shí)，首先考慮材料的工藝特性，如鑄鐵不能鍛造，這類材料只能選擇鑄造；高碳鋼的鑄造性和焊接性都較差，一般都采用鍛造。
3.2 確定毛坯是應(yīng)考慮到的因素
在確定毛坯時(shí)應(yīng)考慮以下因素：
(1)零件的材料及其力學(xué)性能
當(dāng)零件的材料選定之后，毛坯的類型就大體確定了。例如，材料為鑄鐵的零件，自然應(yīng)選擇鑄造毛坯；而對(duì)于重要的鋼質(zhì)零件，力學(xué)性能要求高時(shí)，可選擇鍛造毛坯。
(2)零件的結(jié)構(gòu)和尺寸
形狀復(fù)雜的毛坯常采用鑄件，但對(duì)于形狀復(fù)雜的薄壁件，一般不能采用砂型鑄造；對(duì)于一般用途的階梯軸，如果各段直接相差不大，力學(xué)性能要求不高時(shí)，可選擇棒料做毛坯，倘若各段直徑相差較大，為了節(jié)省材料，應(yīng)選者鍛件[6]。
(3)生產(chǎn)類型
當(dāng)零件的生產(chǎn)批量較大時(shí)，應(yīng)采用精度和生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法，這時(shí)毛坯制造增加的費(fèi)用可由材料費(fèi)減少的費(fèi)用以及機(jī)械加工減少的費(fèi)用來(lái)補(bǔ)償。
(4)現(xiàn)有生產(chǎn)條件
選擇毛坯類型時(shí)，要結(jié)合本企業(yè)的具體生產(chǎn)條件，如現(xiàn)場(chǎng)毛坯制造的實(shí)際水平和能力，外協(xié)的可靠性等。
(5)充分考慮利用新技術(shù)，新工藝和新材料的可靠性
為了節(jié)約材料和能源，減少機(jī)械加工余量，提高經(jīng)濟(jì)效益，只要有可能，就必須盡量采用精密鍛造，精密鑄造，冷擠壓。粉末冶金和工程塑料等新工藝，新技術(shù)和新材料[7]。
3.3 確定毛坯時(shí)的幾項(xiàng)工藝措施
實(shí)現(xiàn)少切削，無(wú)切削加工，是現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。但是，由于毛坯制造技術(shù)的限制，加之現(xiàn)代機(jī)器對(duì)精度和表面質(zhì)量的要求越來(lái)越高，為了保證機(jī)械加工能達(dá)到質(zhì)量要求，毛坯的某些表面仍需留有加工余量。加工毛坯時(shí)，由于一些零件形狀特殊，安裝和加工不大方便，必須采取一定的工藝措施才能進(jìn)行機(jī)械加工。
3.4 毛坯的確定
零件材料是HT15-33。零件年產(chǎn)量是大批量,而且零件加工的輪廓尺寸不大,在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型，采用方法為砂模機(jī)器造型。零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，內(nèi)孔不鑄出。
4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
對(duì)于機(jī)器中的某一零件，可以采用多種不同的工藝過(guò)程完成。在特定條件下，總存在一種相對(duì)而言最為合理的工藝規(guī)程，將這個(gè)工藝規(guī)程用工藝文件的形式加以規(guī)定，由此得到的工藝文件統(tǒng)稱工藝規(guī)程[8]。
4.1 工藝規(guī)程的作用
工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)組織、計(jì)劃調(diào)度的主要依據(jù)，是指導(dǎo)工人操作的主要技術(shù)文件，也是工廠和車(chē)間進(jìn)行設(shè)計(jì)或技術(shù)改造的重要原始資料。工藝規(guī)程的制訂須嚴(yán)格按照規(guī)定的程序和格式進(jìn)行，并隨技術(shù)進(jìn)步和企業(yè)發(fā)展，定期修改完善。
(1)根據(jù)機(jī)械加工工藝規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備（包括技術(shù)準(zhǔn)備）。在產(chǎn)品投入生產(chǎn)以前，需要做大量的生產(chǎn)準(zhǔn)備和技術(shù)準(zhǔn)備工作，例如，關(guān)鍵技術(shù)的分析與研究；刀、夾、量具的設(shè)計(jì)、制造或采購(gòu)；設(shè)備改裝與新設(shè)備的購(gòu)置或定做等。這些工作都必須根據(jù)機(jī)械加工工藝規(guī)程來(lái)展開(kāi)。
(2)機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度、工人的操作、質(zhì)量檢查等的依據(jù)。
(3)新建或擴(kuò)建車(chē)間(或工段),起原始依據(jù)也是機(jī)械加工工藝規(guī)程，根據(jù)機(jī)械加工工藝規(guī)程確定機(jī)床的種類和數(shù)量，確定機(jī)床的布置和動(dòng)力配置，確定生產(chǎn)面積的大小和工人的數(shù)量。
4.2 定位基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，定位基準(zhǔn)選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高，否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇零件的重要面和重要孔做基準(zhǔn)。在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，此外，還要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時(shí)間，所以粗基準(zhǔn)為上端面。加工左右兩端平面時(shí)，為了保證位置度求，采用一面兩孔定位，限制六個(gè)自由度，用下端面與兩φ13孔作為定位基準(zhǔn)。鏜削?20mm孔的定位夾緊方案為：用一菱形銷加一圓柱銷定位兩個(gè)?13mm的孔，再加上底面定位實(shí)現(xiàn)，兩孔一面完全定位，這種方案適合于大批生產(chǎn)類型中。
精基準(zhǔn)的選擇：主要考慮基準(zhǔn)重合問(wèn)題，氣門(mén)搖桿軸支座的下端面既是裝配基準(zhǔn)又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用它作為精基準(zhǔn)，能使加工遵循基準(zhǔn)重合的原則。?20孔及左右兩端面都采用底面做基準(zhǔn)，這使得工藝路線又遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，下端面的面積比較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡(jiǎn)單，可靠，操作方便。
4.3 制定工藝路線
制定工藝路線應(yīng)該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。還有，應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本[9]。
4.3.1 工藝路線方案一
工序Ⅰ 鑄造
工序Ⅱ 涂漆
工序Ⅲ 車(chē)上端面
工序Ⅳ 鉆兩φ13通孔
工序Ⅴ 精銑下端面
工序Ⅵ 銑右端面
工序Ⅶ 鉆通孔￠18mm
工序Ⅷ 鏜孔φ20mm，孔口角1×45度
工序Ⅸ 銑左端面
工序Ⅹ 銑軸向槽
工序Ⅺ 檢驗(yàn)
工序Ⅻ 入庫(kù)
4.3.2 工藝路線方案二
工序Ⅰ 鑄造
工序Ⅱ 時(shí)效
工序Ⅲ 涂漆
工序Ⅳ 銑上端面
工序Ⅴ 粗,精銑下端面
工序Ⅵ 鉆兩φ13通孔
工序Ⅶ 銑右端面
工序Ⅷ 鉆通孔φ18
工序Ⅸ 鏜孔到φ20，孔口倒角1×45度
工序Ⅹ 銑左端面
工序Ⅺ 銑軸向槽
工序Ⅻ 檢驗(yàn)
工序ⅩⅢ 入庫(kù)
4.3.3 工藝方案的比較與分析
因左右兩端面均對(duì)φ20mm孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數(shù)，提高加工精度。根據(jù)先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則，將端面的精銑和下端面的粗銑放在前面，下端面的精銑放在后面，每一階段要首先加工上端面后鉆孔，左右端面上φ20mm孔放后面加工。初步擬訂加工路線方案一。方案一遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序還有一些問(wèn)題還值得進(jìn)一步討論。如車(chē)上端面，因工件和夾具的尺寸較大，在臥式車(chē)床上加工時(shí)，它們慣性力較大，平衡困難；又由上端面不是連續(xù)的圓環(huán)面，車(chē)削中出現(xiàn)斷續(xù)切削容易引起工藝系統(tǒng)的震動(dòng)，故改動(dòng)銑削加工。工序05應(yīng)在工序06前完成，使上端面在加工后有較多的時(shí)間進(jìn)行自然時(shí)效，減少受力變形和受熱變形對(duì)2—?13mm通孔加工精度的影響。
通過(guò)以上的兩工藝路線的優(yōu)、缺點(diǎn)分析，最后確定工藝路線方案一為該零件的加工路線。該工藝過(guò)程詳見(jiàn)附表１和附表2，機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和機(jī)械加工工序卡片。
4.4 毛坯尺寸的確定與機(jī)械加工余量
?由于本零件材料為灰鑄鐵，由《工藝手冊(cè)得》，毛坯為雙側(cè)加工，MA為G，加工精度為8到10級(jí)，這里選取9級(jí)。則，由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4得：
零件延軸線方向的加工余量為：2x2.5mm=5mm
Ф100徑向加工余量為6mm，軸向加工余量為2x2.5mm=5mm
Ф90徑向加工余量為2x2.5mm=5mm，軸向加工余量為2x2.5mm=5mm
Ф45徑向加工余量為2x2.5mm=5mm
由《機(jī)械零件工藝性手冊(cè)》表：2-64得：Ф100，Ф90柱體圓角為：R=2mm；右端Ф45的圓角為：R=4mm；鑄件上的過(guò)渡部分尺寸確定為：R=5mm，C=3mm，H=15mm。
由以上資料得出毛坯尺寸圖。
4.5 確定切削用量及基本工時(shí)
在工藝文件中還要確定每一工步的切削用量。
(1)切削用量指：背吃刀量asp(即切削深度ap、進(jìn)給量f及切削速度Vc 。
(2)確定方法是：確定切削深度——>確定進(jìn)給量——>確定切削速度．
(3)具體要求是：
①由工序或工步余量確定切削深度：精、半精加工全部余量在一次走刀中去除
在中等功率機(jī)床上一次走刀ap可達(dá)8mm～10mm。
②按本工序或工步加工表面粗糙度確定進(jìn)給量：對(duì)粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初選進(jìn)給量后還要校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。
③可用查表法或計(jì)算法得出切削速度Vc查，用公式 換算出查或計(jì)算法所得的轉(zhuǎn)速nc查，根據(jù)Vc查在選擇機(jī)床實(shí)有的主軸轉(zhuǎn)速表中選取接近的主軸轉(zhuǎn)速n機(jī)作為實(shí)際的轉(zhuǎn)速，再用 換算出實(shí)際的切削速度Vc機(jī)填入工藝文件中。
對(duì)粗加工，選取實(shí)際切削速度Vc機(jī)實(shí)際進(jìn)給量f機(jī)和背吃刀量asp之后，還要校驗(yàn)機(jī)床功率是否足夠等，才能作為最后的切削用量填入工藝文件中。
工序1 鉆2個(gè)φ13mm孔
(1)加工條件
工件材料：HT200正火，бb=220MPa，190～220HBS
加工要求：鉆擴(kuò)孔φ13mm
機(jī)床選擇：選用立式鉆床Z525（見(jiàn)《工藝手冊(cè)》表4.2-14）
(2)確定切削用量及基本工時(shí)
選擇φ13mm高速鋼錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆（見(jiàn)《工藝手冊(cè)》P84）
d=13 L=238mm L1=140mm
f機(jī)=0.48mm/r (見(jiàn)《切削手冊(cè)》表2.7和《工藝手冊(cè)》表4.2-16)
Vc查=13m/min （見(jiàn)《切削手冊(cè)》表2.15）
按機(jī)床選取n機(jī)=195r/min（按《工藝手冊(cè)》表4.2-15）
所以實(shí)際切削速度： m/min.
基本工時(shí):l=80mm l2=1mm～4mm(取4mm)
按《工藝手冊(cè)》表6.2-5公式計(jì)算1.24（min）
工序2 粗、精銑左右端面
(1) 粗銑
(a) 選擇刀具：
根據(jù)《工藝手冊(cè)》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質(zhì)合金端銑刀，其參數(shù)為：銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數(shù)Z=10。
(b)確定銑削深度a p：
單邊加工余量Z=2±0.27，余量不大，一次走刀內(nèi)切完，則：a =２mm
(C)確定每齒進(jìn)給量fz:
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時(shí)，選擇每齒進(jìn)給量fz=0.14～0.24mm/z，由于是粗銑，取較大的值?，F(xiàn)?。篺z=0.18mm/z
(d） 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具耐用度：
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0mmm～1.5mm，現(xiàn)取1.2mm，根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。
(e） 確定切削速度Vc：
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.16可以查Vc：由 ap=２mm fz=0.18mm/z，查得
Vc=77mm/z n=245mm/z V?=385mm/z
根據(jù)X1632型立銑床說(shuō)明書(shū)（表4.2-35）nc=255 r/min Vc=400 mm/min (橫向)
(f） 計(jì)算基本工時(shí)：l=47mm l2=2 T=0.14min
(2)精銑
(a) 選擇刀具：
根據(jù)《工藝手冊(cè)》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質(zhì)合金端銑刀，銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數(shù)Z=10
(b) 確定銑削深度ap：
由于單邊加工余量Z=1，故一次走刀內(nèi)切完，則：a p= 1 mm
(c) 確定每齒進(jìn)給量fz：
由《切削手冊(cè)》表3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時(shí)，選擇每齒進(jìn)給量fz=0.14 mm/z～0.24mm/z，半精銑取較小的值?，F(xiàn)取：fz=0.14mm/z
(d) 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具耐用度：
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0mm～1.5mm，現(xiàn)取1.2mm，根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。
(e) 確定切削速度Vc：
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.16可以查Vc：由 ap≤4mm ?z=0.14mm/z，查得：
Vc=110mm/z n=352mm/z V?=394mm/z
根據(jù)X1632型立銑床說(shuō)明書(shū)（表4.2-35）nc=380 r/min V?c=400 mm/min (橫向)
(f) 計(jì)算基本工時(shí)：l=40 mm l2 =2mm
? 所以本工序的基本時(shí)間為：T=t1+t2=0.14+0.12=0.26min
工序3 粗鏜φ18工序
φ18粗鏜余量參考文獻(xiàn)[1]表3－83取粗鏜為1.8mm，粗鏜切削余量為0.2mm,鉸孔后尺寸為20H8。
孔軸線到底面位置尺寸為60mm，精鏜后工序尺寸為20.02±0.08mm，與下底面的位置精度為0.05mm，與左右端面的位置精度為0.06mm，且定位夾緊時(shí)基準(zhǔn)重合，故不需保證。0.06mm跳動(dòng)公差由機(jī)床保證。
工序4 鉆孔φ18mm
選擇φ18mm高速鋼錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆（見(jiàn)《工藝手冊(cè)》P84）
d=18 L=238mm L1=140mm
f機(jī)=0.48mm/r (見(jiàn)《切削手冊(cè)》表2.7和《工藝手冊(cè)》表4.2-16)
Vc查=13m/min （見(jiàn)《切削手冊(cè)》表2.15）
按機(jī)床選取n機(jī)=195r/min（按《工藝手冊(cè)》表4.2-15）
所以實(shí)際切削速度：
基本工時(shí)：
l=80mm l2=1mm～4mm(取4mm)
按《工藝手冊(cè)》表6.2-5公式計(jì)算 1.10min
粗鏜孔時(shí)因余量為1mm,故ap=1mm,
查文獻(xiàn)[1]表2.4-8
取V=0.4m/s=24m/min
取進(jìn)給量為f=002mm/r
n=1000V/πd=1000×24/3.14×20=380r/min
查文獻(xiàn)[1]得
pm=FzV×10-3
CF2=180,
XFz=1
Yfz=0.75
nFz=0
Rfz=9.81×60°×180×2.75ˊ×0.2×0.75×0.4°×1
=1452 N
P=0.58 kw
取機(jī)床效率為0.85
0.78×0.85=0.89kw>0.58kw
故機(jī)床的功率足夠。
下面計(jì)算工序09的時(shí)間定額
粗鏜時(shí)：L/(f×n)=45/0.2×380=7.5s
精鏜時(shí)：f取0.1mm/s
L/(f×n)=45/0.1×380=15s
總機(jī)動(dòng)時(shí)間：T=7.5+15=0.38min
4.6定位誤差分析
本夾具選用的定位元件為一面兩V型塊定位。其定位誤差主要為：
（1）移動(dòng)時(shí)基準(zhǔn)位移誤差
（2）轉(zhuǎn)角誤差
其中：
5 夾具的設(shè)計(jì)
5.1 機(jī)床夾具的基本組成部分
(1)定位元件及定位裝置,它與工件的定位基準(zhǔn)相接處，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時(shí)工件相對(duì)于刀具和機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)之間的相對(duì)正確位置。
(2)對(duì)刀及引導(dǎo)元件,這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置，用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對(duì)刀元件。用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件，稱為引導(dǎo)元件[10]。
(a)夾緊裝置,用于加緊工作,在切削時(shí)使使工件在夾具中保持既定位置。
(b)聯(lián)接元件,用以確定夾具在機(jī)床上的位置并于機(jī)床相連接
(c)夾具體,用以聯(lián)接夾具各元件或裝置，使之成為一個(gè)整體，并通過(guò)它將夾具安裝在機(jī)床上。
(d)其他聯(lián)接或裝置,除上述元件或裝置以外的元件或裝置。如某些夾具上的分度裝置、防錯(cuò)裝置、安全保護(hù)裝置、為便于拆下工件而設(shè)置的頂出器等。
5.1.2 機(jī)床夾具的作用
(1)保障加工質(zhì)量
使用機(jī)床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件加工面與定位面之間以及被加工表面互相之間的位置精度。使用機(jī)床夾具后,這種精度主要是靠夾具和機(jī)床來(lái)保證,不再依賴于工人的技術(shù)水平。
(a)提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本
使用夾具后可以減少劃線、找正等輔助時(shí)間，而且易實(shí)現(xiàn)多件、多工位加工。現(xiàn)代機(jī)床夾具中廣泛采用氣動(dòng)、液壓等機(jī)動(dòng)夾緊裝置,可使輔助時(shí)間進(jìn)一步減少。
(b)擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍
在機(jī)床上使用可使加工變得方便，并可擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。例如，在車(chē)床或鉆床上使用鏜膜，可以代替鏜床鏜孔。又如,使用靠模夾具，可在車(chē)床或銑床上進(jìn)行仿形加工。
(c)減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。
5.2 機(jī)床夾具的分類
按機(jī)床夾具的使用范圍，可劃分為5種類型
(1)通用夾具，如車(chē)床上常用的三爪自定心卡盤(pán)、頂尖，銑床上常用的平口鉗、分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等均屬此類夾具。該類夾具由于具有較大的通用性，故得其名。通用夾具一般以標(biāo)準(zhǔn)化，并有專門(mén)的專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)附件提供給用戶。
(2)專用夾具，這類夾具是針對(duì)某一工件的某一工序而專門(mén)設(shè)計(jì)的，因其用途專一而得名。專用夾具廣泛用于批量生產(chǎn)中。
(3)可調(diào)整夾具和成組夾具，這類夾具的特點(diǎn)是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同的零件的加工。用于相似零件成組加工的夾具，通常稱為成組夾具。與成組夾具相比，可調(diào)整夾具的加工對(duì)象不很明顯，適用范圍更廣一些。
(4)組合夾具，這類家具有一套標(biāo)準(zhǔn)化的元件，根據(jù)零件的加工要求拼裝而成，不同元件的不同組合和聯(lián)接可構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)和用途的夾具。夾具用完以后，元件可以拆卸重復(fù)使用。這類夾具特別適合于新產(chǎn)品試制和小批生產(chǎn)。
(5) 隨行夾具，這是一種在自動(dòng)線或柔線制造系統(tǒng)中使用的夾具。工件安裝在隨行夾具上，除完成對(duì)工件的定位和夾緊外，還裝載著工件隨輸送裝置送往各機(jī)床，并在機(jī)床上被定位夾緊。
為提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用的夾具。根據(jù)我們所需加工的零件，由于其結(jié)構(gòu)較為特殊，一般機(jī)床的通用夾具較難以定位及夾緊，因此每道工序都運(yùn)用專用夾具來(lái)加工，加工本零件所需的專用夾具為四個(gè)。
5.1.4 夾具設(shè)計(jì)的基本要求
一臺(tái)優(yōu)良的機(jī)床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，首先在于正確的選定定位基準(zhǔn)，定位方法和定位元件，必要時(shí)還需要進(jìn)行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零件的結(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)相對(duì)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[11]。
(3)工藝性能好,專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、合理，便于操作、裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、維修等。
(4)使用性能好,專用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)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)械化夾具裝置，以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。
5.1.5 夾具設(shè)計(jì)規(guī)范化的意義
研究夾具設(shè)計(jì)規(guī)范化程序的主要目的在于：
(1)保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量主要表現(xiàn)在
(a)設(shè)計(jì)方案與生產(chǎn)綱領(lǐng)的適應(yīng)性；
(b)高位設(shè)計(jì)與定位副設(shè)置的相容性；
(c)夾具設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性；
(d)精度控制項(xiàng)目的完備性以及各種控制項(xiàng)目公差數(shù)值規(guī)定的合理性；
(e)夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝性；
(f)家具制造成本低經(jīng)濟(jì)型。
有了規(guī)范的設(shè)計(jì)程序，可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員有步驟、有計(jì)劃、有條理的進(jìn)行工作，提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)周期。
(2)有利于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，有了規(guī)范化的設(shè)計(jì)程序，就可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，減輕設(shè)計(jì)人員的負(fù)擔(dān)。有利于計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，除了進(jìn)行精度設(shè)計(jì)之外，還可以尋找最佳夾緊狀態(tài)，利用有限對(duì)零件的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)包括繪圖在內(nèi)的設(shè)計(jì)過(guò)程的全部計(jì)算機(jī)控制。
(3)有利于初學(xué)者盡快掌握夾具設(shè)計(jì)的方法。近年來(lái)，關(guān)于夾具設(shè)計(jì)的理論、研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)已日漸完備，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的夾具規(guī)范化設(shè)計(jì)程序，使初級(jí)夾具設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)工作提高到了一個(gè)新的科學(xué)化水平[12]。
6 鏜20孔夾具設(shè)計(jì)
6.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來(lái)加工鏜孔Φ20孔，加工時(shí)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(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
6.2 定位、夾緊方案的選擇
由零件圖可知：在對(duì)鏜孔Φ20孔行加工前，底平面進(jìn)行了粗、精銑加工，底面孔進(jìn)行了鉆、擴(kuò)加工。因此，定位、夾緊方案有：
選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的移動(dòng)壓板來(lái)夾緊。
鏜孔Φ20孔時(shí)為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，采用一面兩銷的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。一面即底平面。
6.3切削力及夾緊力的計(jì)算
鏜刀材料：（硬質(zhì)合金鏜刀）
刀具的幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[5]查表可得：
圓周切削分力公式：
式中
查[5]表得： 查[5]表 取
由表可得參數(shù)：
即：
同理：徑向切削分力公式 ：
式中參數(shù)：
即：
軸向切削分力公式 ：
式中參數(shù)：
即：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]表可得：
所以有：
該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則； 參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF
軸向力：F夾＝KF （N）
扭距：
Nm
在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)
實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算，由式（2.5）有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見(jiàn)參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 可得：
所以
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(jiǎn)單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
6.4 誤差分析與計(jì)算
該夾具以一面兩銷定位，為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻(xiàn)[5]可得：
⑴ 兩定位銷的定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
6.5定位銷選用
本夾具選用一可換定位銷和棱形銷來(lái)定位，其參數(shù)如下表：
表3.1 定位銷
d
H
D
公稱尺寸
允差
8
16
15
～0.011
22
5
1
4
M12
4
6.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過(guò)方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(guò)程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，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(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
7 銑32外圓端面夾具設(shè)計(jì)
由于生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn)，要考慮生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保證加工質(zhì)量，故需要設(shè)計(jì)專用夾具。
7.1問(wèn)題的提出
本次設(shè)計(jì)選擇設(shè)計(jì)銑32外圓端面夾具。該工序加工的精度要求較高。工夾具設(shè)計(jì)應(yīng)首先滿足這些要求，并保證較高的生產(chǎn)效率，還應(yīng)考慮夾具零件制造的工藝性和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性，加工過(guò)程中夾具的操作應(yīng)方便，定位夾緊穩(wěn)定可靠，夾具體應(yīng)具有較好的剛性。
7.2夾具的設(shè)計(jì)
7.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)圖紙要求，為保證加工質(zhì)量，工序基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相同。選擇底面作為基準(zhǔn)。
工序基準(zhǔn)面是底平面，定位面為環(huán)行突臺(tái)面，限制3個(gè)自由度，孔采用定位銷定位，由于通過(guò)孔夾緊，定位銷與夾緊件做成整體。限制2個(gè)自由度，還有一個(gè)繞孔軸線旋轉(zhuǎn)自由度，采用一個(gè)可調(diào)支承，支承于圓柱端面，除限制自由度達(dá)到完全定位外，還能提高夾具系統(tǒng)剛性。
7.2.2夾緊裝置的設(shè)計(jì)
根據(jù)夾緊力方向的原則
（1），夾緊力的作用方向不應(yīng)破壞工件的既定位置。
（2），夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能??；
（3），夾緊力的作用方向應(yīng)使工件的夾緊變形最小。
根據(jù)夾緊力作用點(diǎn)的原則
（1），夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)夾具定位支承元件或位于支承元件所形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi)，以免工件產(chǎn)生位移和偏轉(zhuǎn)；
（2），夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)在工件剛性較好的部位上，以使夾緊變形盡可能少，有時(shí)可采用增大工件受力面積或合理布局夾緊點(diǎn)位置等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)；
（3），夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近工件的加工表面，以保證夾緊力的穩(wěn)定性和可靠性，減小工件的夾緊力，防止加工過(guò)程產(chǎn)生振動(dòng)。
7.2.3切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：錯(cuò)齒三面刃銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式：
有：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
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(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知移動(dòng)形式壓板螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過(guò)弧形壓塊壓緊工件，受力簡(jiǎn)圖如2.1.
由表得：原動(dòng)力計(jì)算公式
即：
由上述計(jì)算易得：
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(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
7.2.4定位誤差分析
定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工誤差。對(duì)夾具設(shè)計(jì)中采用的定位方案，只要可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相應(yīng)尺寸或位置公差的三分之一，或滿足裝夾+對(duì)定+過(guò)程≤T，即可認(rèn)為定位方案符合加工要求。
為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻(xiàn)[5]可得：
(1) 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
7.2.5 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過(guò)定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖5.1 夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4：
表5.4 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
～0.012
～0.035
25
12
4
12
4.5
18
+0.019
5
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來(lái)確定刀具與夾具的相對(duì)位置。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示：
圖5.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表5.5：
表5.5 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
7.3夾具裝配圖的繪制
夾具的具體各部分設(shè)計(jì)完成后，將夾具裝配圖畫(huà)于A0圖紙上，部分主要零件也單獨(dú)畫(huà)于A3，A1圖紙上，見(jiàn)附圖。
如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開(kāi)工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于該工件體積小，經(jīng)過(guò)方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)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(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
結(jié)束語(yǔ)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和參考過(guò)程.
回顧這次畢業(yè)設(shè)計(jì),從選題到定稿,從理論到實(shí)踐,在這段畢業(yè)設(shè)計(jì)期間里,可以說(shuō)得是苦多于甜.通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì),不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí),而且學(xué)到了很多在書(shū)本上沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí).
對(duì)我來(lái)說(shuō),收獲最大的是方法和能力-----那些反系和解決問(wèn)題的方法和能力.在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,我發(fā)現(xiàn)我們這些學(xué)生最缺少的是經(jīng)驗(yàn),沒(méi)有感性的認(rèn)識(shí),空有理論知識(shí),有些東西很可能與實(shí)際脫節(jié).此次設(shè)計(jì)需要我們將學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)都系統(tǒng)地聯(lián)系起來(lái),從中暴露出自身的不足,以待改進(jìn).通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的-----只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái),從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會(huì)服務(wù),從而提該自己的實(shí)際動(dòng)手能力.
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)是困難重重.在設(shè)計(jì)的過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處:對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解的不夠深刻,掌握的不夠牢固.通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)之后,有把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫故.
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺,為我以后的學(xué)習(xí)和工作打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)而良好的基礎(chǔ).在此衷心感謝各位老師的幫助和指導(dǎo).
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致 謝
經(jīng)過(guò)近四個(gè)月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)大學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒(méi)有指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作學(xué)習(xí)的同學(xué)、朋友們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。
在這里，首先要感謝的是我的指導(dǎo)老師。指導(dǎo)老師雖然工作繁忙，但是每周都不辭辛苦抽出時(shí)間指導(dǎo)和檢查督促我們做畢業(yè)設(shè)計(jì)，老師平日也是工作繁忙，但是在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從開(kāi)題報(bào)告到查閱資料，從設(shè)計(jì)草案的確定、修改，到中期檢查，再到后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝備草圖等等整個(gè)過(guò)程中兩位老師都給予我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩老師的專業(yè)水平以外，王教授治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，吳老師科學(xué)研究的精神是永遠(yuǎn)值得我學(xué)習(xí)的榜樣，并會(huì)一直積極影響我今后的工作和學(xué)習(xí)。
其次我要感謝我的父母和與我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)們。父母給了我強(qiáng)大的精神動(dòng)力，同學(xué)們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中勤奮工作克服許多困難來(lái)完成此次設(shè)計(jì)，并分擔(dān)了許多工作。如果沒(méi)有他們的支持和努力，此次設(shè)計(jì)的過(guò)程將變得非常困難。
我還要感謝的是學(xué)校圖書(shū)館的開(kāi)放，讓我們有足夠的資料可以參考，查閱。還要感謝四年以來(lái)所有的老師，為我打下了機(jī)械專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)感謝所有的同學(xué)們，正因?yàn)橛辛四銈兊闹С郑敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。
通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)機(jī)械加工工藝這門(mén)課程進(jìn)一步加深了理解。對(duì)于各方面知識(shí)之間的相互聯(lián)系有了實(shí)際的體會(huì)。同時(shí)也深深感到自己初步掌握的知識(shí)與實(shí)際需要還有相當(dāng)?shù)木嚯x，還需進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和實(shí)踐。
本設(shè)計(jì)由于時(shí)間緊和對(duì)知識(shí)掌握的程度有限，在設(shè)計(jì)上不很周詳，許多應(yīng)該考慮的因素可能沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我得到了老師的精心指導(dǎo)和各方面的幫助，才得以順利進(jìn)行，在這里再次表達(dá)我對(duì)王教授和吳老師的謝意。
最后感謝學(xué)院四年來(lái)對(duì)我的培養(yǎng)！