撥叉的銑Ф25孔上端面專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)及加工工藝裝備含4張CAD圖
撥叉的銑Ф25孔上端面專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)及加工工藝裝備含4張CAD圖,25,上端,專(zhuān)用,夾具,設(shè)計(jì),加工,工藝,裝備,設(shè)備,cad
任 務(wù) 書(shū)
一、設(shè)計(jì)題目:撥叉機(jī)械加工工藝規(guī)程及銑端面工序的專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)
二、原始資料
(1) 被加工零件的零件圖 1張
(2) 生產(chǎn)類(lèi)型:（中批或大批大量生產(chǎn)）
三、上交材料
1．所加工的零件圖 1張
2．毛坯圖 1張
3．編制機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 1套
4．編制所設(shè)計(jì)夾具對(duì)應(yīng)的那道工序的機(jī)械加工工序卡片 1套
5．繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張
6．繪制夾具中1個(gè)零件圖（A1或A2。裝配圖出來(lái)后，由指導(dǎo)教師為學(xué)生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 1張
7．課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，包括機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制和機(jī)床夾具設(shè)計(jì)全部?jī)?nèi)容。（約5000-8000字） 1份
四、進(jìn)度安排
本課程設(shè)計(jì)要求在3周內(nèi)完成。
1．第l～2天查資料，繪制零件圖。
2．第3～7天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類(lèi)型、制造方法，編制機(jī)械加工工藝規(guī)程和所加工工序的機(jī)械加工工序卡片。
3．第8～10天，完成夾具總體方案設(shè)計(jì)（畫(huà)出草圖，與指導(dǎo)教師溝通，在其同意的前提下，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的下一步）。
4．第11～13天，完成夾具裝配圖的繪制。
5．第14～15天，零件圖的繪制。
6．第16～18天，整理并完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)。
7．第19天～21天，完成圖紙和說(shuō)明書(shū)的輸出打印。答辯
五、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)
該生設(shè)計(jì)的過(guò)程中表現(xiàn) 較好 ，設(shè)計(jì)內(nèi)容反映的基本概念及計(jì)算 合理 ，設(shè)計(jì)方案 合理 ，圖紙表達(dá) 合理 ，說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě) 較好 ，答辯表現(xiàn) 較好 。
摘 要
本文是對(duì)撥叉零件加工應(yīng)用及加工的工藝性分析，主要包括對(duì)零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線(xiàn)的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫(xiě)。選擇正確的加工方法，設(shè)計(jì)合理的加工工藝過(guò)程。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞:工藝;工序;切削用量;夾緊;定位;誤差。
Abstract
This?paper?is?to?the?fork?parts?processing?application?and?processing?technology?analysis,?mainly?including?the?analysis?of?parts?drawing,?
blank?selection,?parts?of?the?assembly,?the?formulation?of?the?process?
route,?the?choice?of?cutting?tools,?the?determination?of?cutting?parameters,the?filling?of?the?processing?technology?documents.?Select?the?correct?
processing?method?and?design?the?reasonable?processing?process.This?
design?also?wants?to?cultivate?oneself?self-study?and?innovation?ability.?
Therefore,?this?design?is?comprehensive?and?practical,?involving?a?wide?
range?of?knowledge.?So?in?the?design?should?pay?attention?to?the?basic?
concept,?basic?theory,?but?also?pay?attention?to?the?needs?of?production?
practice,?only?the?combination?of?various?theories?and?production?
practice,?in?order?to?complete?the?design.
Key?words:?process;?process;?cutting?parameters;?clamping;?positioning;?error.
目 錄
1、零件的分析 1
1.1 零件的作用 1
1.2 零件的工藝分析 1
2、確定生產(chǎn)類(lèi)型 3
3、確定毛坯 4
3.1 確定毛坯種類(lèi) 4
3.2 確定鑄件加工余量及形狀 4
4、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 5
4.1 選擇定位基準(zhǔn) 5
4.2 制定工藝路線(xiàn) 5
4.3 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定 7
4.4 確定切削用量及時(shí)間定額 8
5、銑端面夾具設(shè)計(jì) 18
5.1研究原始質(zhì)料 18
5.2定位基準(zhǔn)的選擇 18
5.3夾緊方案選擇 18
5.4氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 18
5.5 切削力及切削力矩的計(jì)算與分析 19
5.6 氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 21
5.7、定位誤差分析 23
5.8、夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 26
總結(jié) 27
參考文獻(xiàn) 28
1、零件的分析
1.1 零件的作用
題目所給的零件是撥叉。它位于車(chē)床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的Φ25孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，下方的Φ50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開(kāi)。
圖1-1 撥叉零件圖
1.2 零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
1、小頭孔Φ25以及與此孔相通的Φ8的孔。
2、大頭半圓孔Φ50。
3、撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線(xiàn)的垂直度誤差為0.25mm。
由上面分析可知，可以粗加工撥叉下端面，然后以此作為基準(zhǔn)采用專(zhuān)用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒(méi)有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
2、確定生產(chǎn)類(lèi)型
表2-1 機(jī)械加工車(chē)間的生產(chǎn)性質(zhì)
生產(chǎn)類(lèi)別
同類(lèi)零件的年產(chǎn)量[件]
重型
（零件重>2000kg）
中型
（零件重50~2000kg）
輕型
（零件重<50kg）
單件生產(chǎn)
5以下
10以下
50以下
小批生產(chǎn)
5~50
10~200
50~500
中批生產(chǎn)
50~250
200~500
500~5000
大批生產(chǎn)
250~500
500~5000
5000~50000
大量生產(chǎn)
500以上
5000以上
50000以上
根據(jù)表2-1可知，零件的質(zhì)量是1.0Kg/個(gè)，該零件為輕型零件，為大量生產(chǎn)。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第2頁(yè)表1.1-2，可確定該撥叉生產(chǎn)類(lèi)型為，為大量生產(chǎn)。，所以初步確定工藝安排為：加工過(guò)程劃分階段；工序適當(dāng)分散；加工設(shè)備以專(zhuān)用設(shè)備為主，大量采用專(zhuān)用工裝。
3、確定毛坯
3.1 確定毛坯種類(lèi)
零件材料為HT200。考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類(lèi)型為中批生產(chǎn)，故選擇木摸手工砂型鑄件毛坯。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第41頁(yè)表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級(jí)為CT-12。
3.2 確定鑄件加工余量及形狀
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第41頁(yè)表2.2-5，選用加工余量為MA-H級(jí)，并查表2.2-4確定各個(gè)加工面的鑄件機(jī)械加工余量，鑄件的分型面的選用及加工余量，如下表3-1所示：
表3-1：鑄件的分型面的選用及加工余量
簡(jiǎn)圖
加工面代號(hào)
基
本
尺
寸
加工余量等級(jí)
加工
余量
說(shuō)
明
D2
50
H
42
孔降一級(jí)雙側(cè)加工
T2
50
H
4
單側(cè)加工
T3
12
H
4
單側(cè)加工
T4
12
H
4
單側(cè)加工
表3-1
4、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
4.1 選擇定位基準(zhǔn)
1 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的小頭上端面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以?xún)蓚€(gè)小頭孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。
2 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以?xún)蓚€(gè)小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。
4.2 制定工藝路線(xiàn)
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第20頁(yè)表1.4-7、1.4-8、1.4-11，選擇零件的加工方法及工藝路線(xiàn)方案如下：
加工工藝方案一：
10 鑄造 鑄造毛坯
20 熱處理 時(shí)效熱處理，去除應(yīng)力
30 銑削 粗銑Ф25 mm的孔、Ф50 mm的孔下表面，保證其粗糙度
40 銑削 以Ф25 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗銑Ф25 mm孔、Ф50 mm孔的上表面，保證其粗糙度
50 鉆孔 以Ф25 mm的下表面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸Ф25 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um，并進(jìn)行孔口倒角
60 鏜孔 以Ф25 mm孔的下表面為精基準(zhǔn)，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為3.2 um，并進(jìn)行孔口倒角
70 銑削 銑斷（將毛坯一分為二）
80 銑削 粗銑B向凸臺(tái)面，保證其粗糙度為25um
90 鉆孔 以Ф25mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆Ф8 mm的銷(xiāo)孔，裝配時(shí)鉆鉸
100 鉗工 去毛刺
110 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)入庫(kù)
加工工藝方案二：
10 鑄造 鑄造毛坯
20 熱處理 時(shí)效熱處理，去除應(yīng)力
30 銑削 粗銑Ф25 mm的孔、Ф50 mm的孔下表面，保證其粗糙度為6.3 um
40 銑削 以Ф25 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗銑Ф25 mm孔、Ф50 mm孔的上表面，保證其粗糙度為6.3 um，Ф25 mm孔上、下表面尺寸為50mm，Ф50 mm的上、下表面尺寸為20mm
50 鉆孔 以Ф25 mm的下表面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸Ф25 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um，并進(jìn)行孔口倒角
60 銑削 銑斷（將毛坯一分為二）
70 鏜孔 以Ф25 mm孔的下表面為精基準(zhǔn)，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為3.2 um，并進(jìn)行孔口倒角
80 銑削 粗銑B向凸臺(tái)面，保證其粗糙度為25um
90 鉆孔 以Ф25mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆Ф8 mm的銷(xiāo)孔，裝配時(shí)鉆鉸
100 鉗工 去毛刺
110 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)入庫(kù)
最終選擇的方案：
10 鑄造 鑄造毛坯
20 熱處理 時(shí)效熱處理，去除應(yīng)力
30 銑削 粗銑Ф25 mm的孔、Ф50 mm的孔下表面，保證其粗糙度
40 銑削 以Ф25 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗銑Ф25 mm孔、Ф50 mm孔的上表面，保證其粗糙度
50 鉆孔 以Ф25 mm的下表面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸Ф25 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um，并進(jìn)行孔口倒角
60 鏜孔 以Ф25 mm孔的下表面為精基準(zhǔn)，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為3.2 um，并進(jìn)行孔口倒角
70 銑削 銑斷（將毛坯一分為二）
80 銑削 粗銑B向凸臺(tái)面，保證其粗糙度為25um
90 鉆孔 以Ф25mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆Ф8 mm的銷(xiāo)孔，裝配時(shí)鉆鉸
100 鉗工 去毛刺
110 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)入庫(kù)
4.3 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定
1、圓柱表面工序尺寸：
前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個(gè)加工工序的加工余量如下：
表4-1：加工工序的加工余量表
加工
表面
加工
內(nèi)容
加工余量
精度等級(jí)
工序
尺寸
表面粗
糙度
工序余量
最小
最大
Φ50IT12
（D2）
鑄件
7.0
CT12
粗鏜
4.0
IT12
6.3
0.95
6.8
半精鏜
3.0
IT10
50
3.2
2.9
3.25
Φ25IT7
（D1）
鉆
23
IT11
23
23
擴(kuò)
1.8
IT10
6.3
1.716
1.910
鉸
0.06
IT7
1.6
0.039
0.093
2、 平面工序尺寸：
表4-2：平面工序尺寸表
工序號(hào)
工序
內(nèi)容
加工
余量
基本
尺寸
經(jīng)濟(jì)
精度
工序尺寸偏差
鑄件
4.0
CT12
01
粗銑Φ25孔下端面
4.0
50
IT12
02
粗銑Φ25孔上端面
4.0
50
IT7
03
粗銑Φ50孔上端面
4.0
20
IT7
4.4 確定切削用量及時(shí)間定額
工序30 粗銑Ф25 mm的孔、Ф50 mm的孔下表面，保證其粗糙度為。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =170~240MPa，鑄造;工件尺寸：
加工要求：粗銑Φ25孔下端面，加工余量4mm;
機(jī)床：X51立式銑床；
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae≤90,深度ap≤6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱(chēng)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）表3.1，取刀具直徑d0=125mm。根據(jù)《切削用量手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱(chēng)《切削手冊(cè)》）表3.16，選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃傾角：
λs=－10°,主偏角Kr=60°,過(guò)渡刃Krε=25°,副偏角Kr’=5°。
2. 切削用量
1）確定切削深度ap
因?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap=4mm，一次走刀即可完成。
2）確定每齒進(jìn)給量fz
由于本工序?yàn)榇旨庸ぃ叽缇群捅砻尜|(zhì)量可不考慮，從而可采用不對(duì)稱(chēng)端銑，以提高進(jìn)給量提高加工效率。根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.5，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機(jī)床功率為4.5kw（據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-35，X51立式銑床）時(shí)：
fz=0.09~0.18mm/z
故選擇：fz=0.18mm/z。
3）確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直徑d0=125mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.8）。
4）計(jì)算切削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.16，當(dāng)d0=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z時(shí)，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計(jì)算公式為：
其中 ，，，，，，，，，，，，，將以上數(shù)據(jù)代入公式：
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。
根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-36，選擇nc=250r/min,vfc=390mm/min,因此，實(shí)際進(jìn)給量和每分鐘進(jìn)給量為：
vc==m/min=118m/min
f zc=v fc/ncz=390/250×12 mm/z=0.1mm/z
5)校驗(yàn)機(jī)床功率
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，主軸允許功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定:ap=4.0mm，nc=250r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，l=176mm.
查《切削手冊(cè)》表3. 26，入切量及超切量為：y+Δ=40mm，則：
tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.81min。
根據(jù)估算輔助時(shí)間為0.25min。
工序40 以Ф25 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗銑Ф25 mm孔、Ф50 mm孔的上表面，保證其粗糙度為6.3 um，Ф25 mm孔上、下表面尺寸為50mm，Ф50 mm的上、下表面尺寸為20mm。
切削用量和時(shí)間定額及其計(jì)算過(guò)程同工序01。
工序50 以Ф25 mm的下表面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸Ф25 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um，并進(jìn)行孔口倒角
工件材料為1號(hào)可鍛鑄鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?5mm。
工件材料為HT200，硬度200HBS?？椎闹睆綖?5mm，公差為H7，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，加工刀具分別為：鉆孔——Φ21mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴(kuò)孔——Φ24.7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆；鉸孔——Φ25mm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，由于孔深度比，，故。查Z525立式鉆床說(shuō)明書(shū)，取。
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)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力（由機(jī)床說(shuō)明書(shū)查出），根據(jù)表28-9，允許的進(jìn)給量。
由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。
2）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，由插入法得：
，
，
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(duì)所的結(jié)論進(jìn)行修正。
由參考文獻(xiàn)[7]表28-3，，，故
查Z525機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取。實(shí)際切削速度為：
由表28-5，，故
3）校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率為
機(jī)床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應(yīng)地
，，
（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，。根據(jù)Z525機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取=0.57mm/r。
2）確定切削速度及 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-33，取。修正系數(shù)：
，
故
查機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取。實(shí)際切削速度為
（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，，按該表注4，進(jìn)給量取小植。查Z525說(shuō)明書(shū)，取。
2）確定切削速度及 由參考文獻(xiàn)[7]表28-39，取。由
參考文獻(xiàn)[7]表28-3，得修正系數(shù)，
故
查Z525說(shuō)明書(shū)，取，實(shí)際鉸孔速度
（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：，，，
擴(kuò)孔：，，，
鉸孔：，，，
5) 切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=60mm; =4mm; =3mm;
t= ==1.28min
工序60 以Ф25 mm孔的下表面為精基準(zhǔn)，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為3.2 um，并進(jìn)行孔口倒角
機(jī)床：車(chē)床CA6140
（1）粗、半精鏜Ф50 mm的孔
單邊余量 可一次切除，則 。根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》4.2-20查得，取 。根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》4.2-21查得，?。?。
計(jì)算切削基本工時(shí)：
(2)半精鏜Ф50 mm的孔
單邊余量,可一次切除，則 。
由《切削手冊(cè)》表1.6查得，進(jìn)給量取為0.27mm/r。由《切削手冊(cè)》表1.1查得，，則：
查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-20，取為625r/min。
加工基本工時(shí)：
工序60 銑斜肩，以D1和T2為定位基準(zhǔn)。
刀具：硬質(zhì)合金三面刃銑刀
機(jī)床：X51立式銑床
根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》查得：。根據(jù)《切削手冊(cè)》查得：因此：
現(xiàn)采用X51立式銑床，?。?，故實(shí)際切削速度為：
當(dāng)時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：
根據(jù)《切削手冊(cè)》表4.2-37查得,?。骸?
計(jì)算切削基本工時(shí)：
因此：
工序70 銑斷（將毛坯一分為二）
選擇鋸片銑刀，d=160mm，l=4mm，中齒，Z=40
采用X61臥式銑床
查《切削手冊(cè)》，選擇進(jìn)給量為：,切削速度為：，則：
根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-39，取，故實(shí)際切削速度為：
此時(shí)工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：
查《切削手冊(cè)》表4.2-40，剛好有。
計(jì)算切削基本工時(shí)：
工序80 粗銑B向凸臺(tái)面，保證其粗糙度為25 um
機(jī)床：X52K型立式銑床
刀具：錯(cuò)齒三面刃銑刀
切削深度：
根據(jù)參考文獻(xiàn)查[1]表4.4-8有：
刀具的直徑D=80mm，刀具的齒數(shù) Z=14，刀具的寬度L=10mm。
查[2]表2.4-76得：
進(jìn)給量,根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表查得切削速度，
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[2]表3.1-74取
實(shí)際切削速度：
進(jìn)給量：
機(jī)床工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長(zhǎng)度：
=42mm
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-45工步輔助時(shí)間為：1.92min
工序80 以Ф25 mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆Ф8 mm的銷(xiāo)孔，裝配時(shí)鉆鉸
刀具：專(zhuān)用刀具
機(jī)床：Z525立式鉆床
確定進(jìn)給量：根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.7查得，，查Z525機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，現(xiàn)取。查《切削手冊(cè)》表2.15，，計(jì)算機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按機(jī)床選取，所以實(shí)際切削速度為：
計(jì)算切削基本工時(shí)：
5、銑端面夾具設(shè)計(jì)
5.1研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來(lái)銑銑端面，該銑端面的中心線(xiàn)要滿(mǎn)足對(duì)稱(chēng)度要求以及其槽兩邊的平行度要求。在銑此銑端面時(shí)，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。
5.2定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知：在對(duì)進(jìn)行加工前，
銑該銑端面時(shí)其對(duì)孔的中心線(xiàn)有對(duì)稱(chēng)度以及銑端面平行度要求。為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，采用一面兩V型塊，的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。一面即為底平面；2個(gè)V型塊。
5.3夾緊方案選擇
經(jīng)過(guò)方案的認(rèn)真分析和比較，使用氣缸進(jìn)行夾緊。這種夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中有很廣泛的應(yīng)用。
5.4氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算
設(shè)計(jì)要求是做任何設(shè)計(jì)的依據(jù)，氣動(dòng)夾具設(shè)計(jì)時(shí)要明確氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作和性能要求，這里一般要考慮以下幾方面：
1）該設(shè)備中，哪些運(yùn)動(dòng)需要液壓或氣壓傳動(dòng)完成，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式及動(dòng)作幅度；
2）對(duì)液壓或氣壓裝置的空間布置、安裝形式、重量、外形尺寸的限制等；
3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)載荷形式和大??；
4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度，速度變化范圍以及對(duì)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的要求；
5）各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序，彼此之間的聯(lián)鎖關(guān)系，實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)動(dòng)的操作或控制方式；
6）自動(dòng)化程度、效率、溫升、安全保護(hù)、制造成本等方面的要求；
7）工作環(huán)境方面的要求，如溫度、濕度、振動(dòng)、沖擊、防塵、防腐、抗燃性能等；
另外對(duì)主機(jī)的功能、用途、工藝流程也必須了解清楚，力求設(shè)計(jì)的系統(tǒng)更加切合實(shí)際。
5.5 切削力及切削力矩的計(jì)算與分析
對(duì)執(zhí)行元件的工況進(jìn)行分析，就是查明每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作過(guò)程中的速度和負(fù)載的變化規(guī)律。通常是求出一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度和負(fù)載值列表表示，必要時(shí)還應(yīng)作出速度、負(fù)載隨時(shí)間（或位移）變化的曲線(xiàn)圖（稱(chēng)為速度循環(huán)圖、負(fù)載循環(huán)圖和功率循環(huán)圖）。
在一般情況下，液壓和氣壓系統(tǒng)中氣缸承受的負(fù)載由六部分組成，即工作負(fù)載、導(dǎo)軌摩擦負(fù)載、功率、慣性負(fù)載、重力負(fù)載、密封負(fù)載和背壓負(fù)載，前五項(xiàng)構(gòu)成了氣缸所要克服的機(jī)械總負(fù)載。
這里為了方便起見(jiàn)，只是將銑削時(shí)產(chǎn)生的銑削力矩作為氣缸的工作負(fù)載，其余的負(fù)載這里沒(méi)有考慮（只需要按照一定的工作方式進(jìn)行計(jì)算即可）。
根據(jù)加工需要，該系統(tǒng)的工作循環(huán)也較為簡(jiǎn)單：快速前進(jìn)—快速后退—原位停止。
根據(jù)調(diào)查研究和工作系統(tǒng)要求，快速前進(jìn)和快速后退的速度約為4.5m/min，不考慮換向及啟動(dòng)時(shí)間、動(dòng)靜摩擦系數(shù)等因素，氣缸的機(jī)械效率η取0.9。
由于本道工序主要完成花鍵孔的兩端面加工，為后續(xù)花鍵孔的加工提供良好的基準(zhǔn)，且在銑削過(guò)程中由于銑刀所產(chǎn)生的銑削力對(duì)工件的附加轉(zhuǎn)矩會(huì)造成工件的加工誤差，因而必須對(duì)工件所受的銑削力和銑削力矩進(jìn)行計(jì)算分析，從而設(shè)計(jì)出符合要求的夾緊裝置。
對(duì)氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算主要是以銑削力矩為主進(jìn)行理論計(jì)算，以工件加工中所需的夾緊力來(lái)設(shè)計(jì)氣缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)工件快速裝夾所需要的行程來(lái)確定氣缸的理論行程，因而需要對(duì)工件所受的夾緊力和夾具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。
1）切削力的計(jì)算
切削力的計(jì)算可通過(guò)試驗(yàn)的方法，測(cè)出各種影響因素變化是的切削力數(shù)據(jù)，加以處理得到的反映各因素與切削力關(guān)系的表達(dá)式，稱(chēng)為切削力計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式。在實(shí)際中使用的切削力經(jīng)驗(yàn)公式有兩種：一是指數(shù)公式；二是單位切削力。這里為了方便起見(jiàn)，以單位切削力進(jìn)行切削力的計(jì)算。單位切削力是指單位切削面積上的主切削力，用kc表示。
由《切削手冊(cè)》得主切削力公式：
式中：CF、XF、YF、μF、ωF是指切削用量的系數(shù)和指數(shù)，可查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)；
ap---銑削深度，mm；
af---每齒進(jìn)給量，mm/Z；
ae—銑削寬度，mm；
Z---銑刀齒數(shù)，
n---銑刀每秒轉(zhuǎn)速，m/s；
d0---切削寬度，mm；
kFZ---切削條件改變時(shí)的修正系數(shù)；
代入數(shù)據(jù)可得工件所受的切削力：
Fc=3305N。
2）由《切削手冊(cè)》得銑削力矩公式：
式中：M---銑削力矩，N?mm；Fc---銑削力，N；
d0---切削寬度，mm；Z---銑刀齒數(shù)，
代入數(shù)據(jù)可得：M=2079660 N?mm.
在夾具設(shè)計(jì)時(shí)采用了由氣缸帶動(dòng)兩個(gè)定V形塊及一個(gè)活動(dòng)的V形塊對(duì)工件實(shí)施夾緊，工件所需要的夾緊力是由這個(gè)氣缸提供的，因此需要計(jì)算氣缸所受的負(fù)載，氣缸所應(yīng)提供的夾緊力F夾緊情況來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
式中：M---銑削力矩，N?mm；
F---夾緊力，N；
L—力臂，mm；
代入數(shù)據(jù)可得：F=18906N。
5.6 氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1）初選氣缸的工作壓力[16]
工作壓力是確定執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù)，它的大小影響執(zhí)行元件的尺寸和成本，甚至整個(gè)系統(tǒng)的功能。
在此氣動(dòng)夾具設(shè)計(jì)中，因采用企業(yè)氣源作為動(dòng)力，一般空氣的壓力為0.5~0.8Mpa。所以選定工作壓力為0.5Mpa。
2）確定氣缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)
本氣缸采用單向作用氣缸。最大負(fù)載即為上面所求值，F(xiàn)=18906N，
其缸徑計(jì)算公式為:
式中:F - 活塞桿上的推力，N
- -氣缸工作壓力，MPa
D---氣缸缸體直徑，m
查設(shè)計(jì)[8]手冊(cè)，按氣缸內(nèi)徑系列將以上計(jì)算值圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，取D=63mm。
由,可得活塞桿直徑:
圓整后，取活塞桿直徑校核，按公式
有:
其中，[]，
則:
滿(mǎn)足實(shí)際設(shè)計(jì)要求。
3）缸筒壁厚的設(shè)計(jì)
缸筒直接承受壓縮空氣壓力，必須有一定厚度。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式計(jì)算:
式中:δ- 缸筒壁厚，mm
- 氣缸內(nèi)徑，mm
- 實(shí)驗(yàn)壓力，取, Pa
材料為:ZL3,[]=3MPa
代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為:
取，則缸筒外徑為:
4）活塞行程的確定
由夾具設(shè)計(jì)中對(duì)零件進(jìn)行裝夾的移動(dòng)距離可知，為了便于工件的裝夾，移動(dòng)壓板所需要的行程為15mm，氣缸裝在移動(dòng)夾板的另一端，由杠桿原理可知，氣缸移動(dòng)的距離不小于是25mm，為了確保氣缸安全工作，取氣缸的工作行程為25mm。
5）氣動(dòng)傳動(dòng)原理圖擬定
由于只有一個(gè)工作氣缸，且氣缸的快速前進(jìn)和快速后退速度可取相同，并沒(méi)有采用多種工速，因而氣動(dòng)傳動(dòng)原理圖相對(duì)簡(jiǎn)單，其傳動(dòng)原理圖如圖5-1所示，所需要的氣動(dòng)元件規(guī)格如表5-1所示。
圖5-1 氣動(dòng)傳動(dòng)原理圖
各通行機(jī)構(gòu)的調(diào)速，這種方法的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單效果好。如平臂伸縮氣缸在接近氣缸處安裝兩個(gè)快速排氣閥，可加快啟動(dòng)速度，也可調(diào)節(jié)全程的速度。氣液傳送器氣缸的排氣節(jié)流，可用來(lái)調(diào)整回轉(zhuǎn)液壓緩沖器[18]的背壓大小。
為簡(jiǎn)化氣路，減少電磁閥的數(shù)量，各工作氣缸緩沖均采用液壓緩沖器[10]，這樣可以省去電磁閥和切換節(jié)流閥或行程節(jié)流閥的氣路阻尼元件。
表5-1 氣路元件表
電磁閥的通徑，是根據(jù)各工作氣缸速度，行程，尺寸計(jì)算出所需壓縮空氣流量，與選用的電磁閥在壓力狀態(tài)下的公稱(chēng)使用流量相適應(yīng)來(lái)確定的。
序號(hào)
型號(hào)規(guī)格
名稱(chēng)
數(shù)量
1
QF-44
手動(dòng)截止閥
1
2
儲(chǔ)氣缸
1
3
QSL-26-S1
分水濾氣器
1
4
QTY-20-S1
減壓閥
1
5
QIU-20-S1
油霧器
1
6
YJ-1
壓力繼電器
1
7
24D2H-10-S1
二位五通電磁滑閥
1
8
單向節(jié)流閥
1
9
QGSC D-63X25-25-K-LB
氣缸
1
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。
5.7、定位誤差分析
由于加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，所以能很好的保證了加工精度。
為了滿(mǎn)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、V型快的定位誤差：
圖5-2：V型塊定位誤差圖
注：V型塊夾角α=90°。
基準(zhǔn)位移誤差：
工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差δD，因此對(duì)一批工件來(lái)說(shuō)，當(dāng)直徑由最小D－δD變大到D時(shí)，工件中心（即定位基準(zhǔn)）將在V型塊的對(duì)稱(chēng)中心平面內(nèi)上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準(zhǔn)位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關(guān)系退出：
ΔY==
基準(zhǔn)不重合誤差：
從圖（b）中設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，假設(shè)定位基準(zhǔn)不動(dòng)，當(dāng)工件直徑由最小D－δD變到最大D時(shí)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的變化量為，即基準(zhǔn)不重合誤差ΔB=。
從圖(c)中可知，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件的下母線(xiàn)。即，上述方向由a到a′與定位基準(zhǔn)變到的方向相反，故其定位誤差ΔD是ΔY與ΔB之差.
ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207
ΔD=0.00207＜T 即滿(mǎn)足要求
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(mǎn)足零件的加工精度要求。
5.8、夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
用氣缸來(lái)夾緊。再利用對(duì)刀塊對(duì)刀，然后就可以加工。
此外，工作過(guò)程中出現(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，V型塊是采用可換的，以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。
總結(jié)
根據(jù)撥叉工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)要求，在本設(shè)計(jì)中制定的工藝規(guī)程是比較合理的，它保證了零件的加工質(zhì)量，可靠地達(dá)到了圖紙所提出的技術(shù)條件，并盡量提高生產(chǎn)率和降低消耗同時(shí)還盡量降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，使其有良好的工作條件。同時(shí)依據(jù)夾具設(shè)計(jì)原理和相關(guān)資料可以了解到該設(shè)計(jì)中的夾具設(shè)計(jì)也是合理可行的，該夾具確保了工件的加工質(zhì)量，不僅工藝性好結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且使用性好、操作省力高效，同時(shí)定位及夾緊快速準(zhǔn)確，提高了生產(chǎn)率，降低了制造成本。因此，可知此次課程設(shè)計(jì)是成功的。
我的課程設(shè)計(jì)在老師指導(dǎo)下,讓我對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)性的復(fù)習(xí),并根據(jù)寫(xiě)作要求查閱有關(guān)資料。在設(shè)計(jì)過(guò)程中受到老師無(wú)微不至的關(guān)心與耐心指導(dǎo)，使我的課程設(shè)計(jì)得以順利的進(jìn)展。在老師幫助下我解決了很多以前解決不了的問(wèn)題,在此我向您表示衷心的感謝！這次課程設(shè)計(jì)讓我對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)有了更加深刻的認(rèn)知。這讓我對(duì)未來(lái)的學(xué)習(xí)有了更大的信心。
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