轉(zhuǎn)向桿搖臂加工工藝分析及鉆削大端φ14鎖緊孔的立式鉆床夾具設計【含三維PROE和CAD圖紙】
轉(zhuǎn)向桿搖臂加工工藝分析及鉆削大端φ14鎖緊孔的立式鉆床夾具設計【含三維PROE和CAD圖紙】,含三維PROE和CAD圖紙,轉(zhuǎn)向,搖臂,加工,工藝,分析,大端,14,鎖緊孔,立式,鉆床,夾具,設計,三維,proe,以及,cad,圖紙
密級：
學號：111202010007
本科生畢業(yè)論文（設計）
轉(zhuǎn)向桿加工工藝分析與夾具設計
學 院： 機械工程學院
專 業(yè)： 機械工程及自動化
班 級： 機械工程一班
學生姓名： 陳煥林
指導老師： 孫淑梅
完成日期：
學士學位論文原創(chuàng)性申明
本人鄭重申明：所呈交的論文（設計）是本人在指導老師的指導下獨立進行研究，所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文（設計）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔。
學位論文作者簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日
學位論文版權(quán)使用授權(quán)書
本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)江西科技學院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。
本學位論文屬于
保 密 □， 在 年解密后適用本授權(quán)書。
不保密 □。
（請在以上相應方框內(nèi)打“√” ）
學位論文作者簽名（手寫）： 指導老師簽名（手寫）：
簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日
摘要
轉(zhuǎn)向桿零件加工工藝及夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。
關鍵詞：工藝，定位，切削用量，夾緊
江西科技學院本科生畢業(yè)論文（設計）
Abstract
The bolt body parts and milling fixture design process is the design process design, including machining process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in.
Keywords: process, positioning, cutting dosage, clamping,
目 錄
第1 章 緒論 3
第2章 零件的分析 4
2.1 零件的作用 4
2.2 零件的工藝分析 4
第3章 零件的工藝規(guī)程 5
3.1 確定毛坯的制造形式 5
3.2 轉(zhuǎn)向桿加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 5
3.2.1 孔和平面的加工順序 5
3.2.2 孔系加工方案選擇 5
3.3 轉(zhuǎn)向桿加工定位基準的選擇 6
3.3.1 粗基準的選擇 6
3.3.2 精基準的選擇 6
3.4 轉(zhuǎn)向桿加工主要工序安排 6
3.5 毛坯尺寸的確定 9
第4章 確定切削用量及基本時間 11
第5 章 鉆削大端?14鎖緊孔夾具設計 25
5.1研究原始資料 25
5.2定位方案與定位元件 25
5.3夾緊機構(gòu) 26
5.4切削力及夾緊力的計算 27
5.5誤差分析與計算 28
5.6零、部件的設計與選用 29
5.6.1定位銷選用 29
5.6.2鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 30
5.7 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 32
5.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 34
5.9 夾具設計及操作的簡要說明 36
總 結(jié) 37
參考文獻 38
致 謝 39
38
江西科技學院本科生畢業(yè)論文（設計）
第1 章 緒論
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。
轉(zhuǎn)向桿零件加工工藝及夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等的基礎下，進行的一個全面的考核。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設計。
本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
第2章 零件的分析
2.1 零件的作用
題目給出的零件是轉(zhuǎn)向桿。轉(zhuǎn)向桿的主要作用是保證各軸之間的中心距及平行度，并保證部件正確安裝。因此轉(zhuǎn)向桿零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。
2.2 零件的工藝分析
由轉(zhuǎn)向桿零件圖可知。轉(zhuǎn)向桿是一個轉(zhuǎn)向桿零件，它的外表面上有4個平面需要進行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列螺紋孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：
（1）以底面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：底面的底削加工；其中底面有表面粗糙度要求為，
（2）以的孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：2個前后端面；的孔。
（2）以的孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：2個前后端面；的孔。
（4）以槽面為主要加工平面的加工面，包括槽面
第3章 零件的工藝規(guī)程
3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，考慮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，最后選用鑄造，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用鑄造，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 轉(zhuǎn)向桿加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施
由以上分析可知。該轉(zhuǎn)向桿零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于轉(zhuǎn)向桿來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。
由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。
3.2.1 孔和平面的加工順序
轉(zhuǎn)向桿類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工轉(zhuǎn)向桿上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。轉(zhuǎn)向桿的加工自然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護刀具。
轉(zhuǎn)向桿零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。
2.2.2 孔系加工方案選擇
轉(zhuǎn)向桿孔系加工方案，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應選擇價格最底的機床。
根據(jù)轉(zhuǎn)向桿零件圖所示的轉(zhuǎn)向桿的精度要求和生產(chǎn)率要求，當前應選用在組合機床上用鏜模法鏜孔較為適宜。
（1）用鏜模法鏜孔
在大批量生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)向桿孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設計制造的。當鏜刀桿通過鏜套的引導進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關鍵孔系的精度。
采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時加工。所以生產(chǎn)效率很高。但鏜模結(jié)構(gòu)復雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。
（2）用坐標法鏜孔
在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且要求能夠?qū)崿F(xiàn)大批量、多品種以及產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長，不大能適應這種要求，而坐標法鏜孔卻能適應這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時，鏜模板的加工也需要采用坐標法鏜孔。
用坐標法鏜孔，需要將轉(zhuǎn)向桿孔系尺寸及公差換算成直角坐標系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標系中作精密運動的機床進行鏜孔。
3.3 轉(zhuǎn)向桿加工定位基準的選擇
3.3.1 粗基準的選擇
粗基準選擇應當滿足以下要求：
（1）保證各重要支承孔的加工余量均勻；
（2）保證裝入轉(zhuǎn)向桿的零件與箱壁有一定的間隙。
為了滿足上述要求，應選擇的主要支承孔作為主要基準。即以轉(zhuǎn)向桿的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。
3.3.2 精基準的選擇
從保證轉(zhuǎn)向桿孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證轉(zhuǎn)向桿在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從轉(zhuǎn)向桿零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是轉(zhuǎn)向桿的裝配基準，但因為它與轉(zhuǎn)向桿的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設計方面都有一定的困難，所以不予采用。
3.4 轉(zhuǎn)向桿加工主要工序安排
對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。轉(zhuǎn)向桿加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到轉(zhuǎn)向桿加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，頂面上的螺孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。
后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合銑床上鉆出，因切削力較大，也應該在粗加工階段完成。對于轉(zhuǎn)向桿，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。
加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。
根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將轉(zhuǎn)向桿加工工藝路線確定如下：
工藝路線一：
10 鍛 鍛造毛坯
20 退火 退火（消除內(nèi)應力）
30 粗銑 粗銑削φ31孔一側(cè)大端面，留加工余量
40 粗銑 粗銑削φ20孔一側(cè)端面，留加工余量
50 粗銑 粗銑削φ31孔另外一側(cè)端面，留加工余量
60 粗銑 粗銑削φ20另外一側(cè)端面，留加工余量
70 精銑 精銑削φ31孔一側(cè)大端面
80 精銑 精銑削φ20孔一側(cè)端面
90 精銑 精銑削φ31孔另外一側(cè)端面
100 精銑 精銑削φ20另外一側(cè)端面
110 鉆擴鉸孔 鉆擴鉸孔φ20及倒角
120 鉆擴鉸孔 鉆擴鉸孔φ31及倒角
130 粗銑 粗銑寬50端面
140 精銑 精銑寬50端面
150 鉆孔 鉆大頭側(cè)面小φ14孔
160 銑 銑大頭孔處寬5的槽
150 鉗工 去毛刺
160 檢驗 檢驗
工藝路線二：
10 鍛 鍛造毛坯
20 退火 退火（消除內(nèi)應力）
30 粗銑 粗銑削φ31孔一側(cè)大端面，留加工余量
40 粗銑 粗銑削φ20孔一側(cè)端面，留加工余量
50 粗銑 粗銑削φ31孔另外一側(cè)端面，留加工余量
60 粗銑 粗銑削φ20另外一側(cè)端面，留加工余量
70 精銑 精銑削φ31孔一側(cè)大端面
80 精銑 精銑削φ20孔一側(cè)端面
90 精銑 精銑削φ31孔另外一側(cè)端面
100 精銑 精銑削φ20另外一側(cè)端面
110 粗銑 粗銑寬50端面
120 精銑 精銑寬50端面
130 鉆擴鉸孔 鉆擴鉸孔φ20及倒角
140 鉆擴鉸孔 鉆擴鉸孔φ31及倒角
150 鉆孔 鉆大頭側(cè)面寬50端面小孔
160 銑 銑大頭孔處寬5的槽
150 鉗工 去毛刺
160 檢驗 檢驗
以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，
方案二把鉆孔工序調(diào)整到后面了，這樣導致加工斜面無法找到合適的定位基準，無法滿足零件公差要求。
以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片。綜合選擇方案一：
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
10
鍛造
鍛造毛坯
20
退火
退火（消除內(nèi)應力）
30
粗銑
粗銑削φ31孔一側(cè)大端面，留加工余量
40
粗銑
粗銑削φ20孔一側(cè)端面，留加工余量
50
粗銑
粗銑削φ31孔另外一側(cè)端面，留加工余量
60
粗銑
粗銑削φ20另外一側(cè)端面，留加工余量
70
精銑
精銑削φ31孔一側(cè)大端面
80
精銑
精銑削φ20孔一側(cè)端面
90
精銑
精銑削φ31孔另外一側(cè)端面
100
精銑
精銑削φ20另外一側(cè)端面
110
鉆擴鉸
鉆擴鉸孔φ20及倒角
120
鉆擴鉸
鉆擴鉸孔φ31及倒角
130
粗銑
粗銑寬50端面
140
精銑
精銑寬50端面
150
鉆孔
鉆大頭側(cè)面小φ14孔
160
銑槽
銑大頭孔處寬5的槽
170
鉗工
去毛刺
180
檢驗
檢驗
3.5 毛坯尺寸的確定
在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類
形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。
（1）面的加工余量。
根據(jù)工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2.27粗銑平面時厚度偏差取。
精銑：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.59，其余量值規(guī)定為。
（2）前后端面加工余量。
根據(jù)工藝要求，前后端面分為粗銑、精銑加工。各工序余量如下：
粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23，其加工余量規(guī)定為，現(xiàn)取。
半精銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》，其加工余量值取為。
精銑：參照《機械加工工藝手冊》，其加工余量取為。
鑄件毛坯的基本尺寸為，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3.11，鑄件尺寸公差等級選用CT7。再查表2.3.9可得鑄件尺寸公差為。
毛坯為實心，不沖孔。參照《機械加工工藝手冊》表2.3.71，現(xiàn)確定螺孔加工余量為：
第4章 確定切削用量及基本時間
切削用量包括背吃刀量a、進給量f和切削速度v。確定順序是先確定a、f、再確定v。
工序30：粗銑削φ31孔一側(cè)大端面，留加工余量
機床：銑床X52K
（1）粗銑轉(zhuǎn)向桿底面 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=3mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻[3]表3.1-74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-81,
切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.23min
工序40：粗銑削φ20孔一側(cè)端面，留加工余量。
已知工件材料為HT200，選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=60mm，齒數(shù)z=10。根據(jù)資料選擇銑刀的基本形狀,r=10°，a=12°，β=45°已知銑削寬度a=2.5mm，銑削深度a=50mm故機床選用X52K立式銑床。
1.確定每齒進給量f
根據(jù)資料所知，X52K立式臥式銑床的功率為7.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查得每齒進給量f=0.16～0.24mm/z、現(xiàn)取f=0.16mm/z。
2.選擇銑刀磨損標準及耐用度
根據(jù)資料所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為1.5mm，銑刀直徑d=60mm，耐用度T=180min。
3.確定切削速度
根據(jù)資料所知，依據(jù)銑刀直徑d=60mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度a=2.5mm，銑削深度a=50mm，耐用度T=180min時查取Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。
根據(jù)X52K立式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，nc=310r/min,Vfc=475mm/s。
則實際切削：
Vc =
Vc==56.52m/min
實際進給量：
f=
f==0.16mm/z
3.校驗機床功率
根據(jù)資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當f=0.16mm/z, a=50mm,
a=2.5mm, Vf=490mm/s時由切削功率的修正系數(shù)k=1，則P= 3.5kw，P=0.8 kw。
根據(jù)X52K型立式銑床說明書可知：機床主軸主電動機允許的功率P= P×P
P=7.5×0.8=6＞P= 3.5kw
因此機床功率能滿足要求。
基本時間
根據(jù)資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為：
t=
t==3.6min
工序50：粗銑削φ31孔另外一側(cè)端面，留加工余量
機床：銑床X52K
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)[10]
（1）粗銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3.81,
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（2）精銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間
工序60：粗銑削φ20另外一側(cè)端面，留加工余量
機床：銑床X52K
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)[10]
（1）粗銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序70 精銑削φ31孔一側(cè)大端面
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間
工序80 精銑削φ20孔一側(cè)端面
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間
工序90 精銑削φ31孔另外一側(cè)端面
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間
工序100 精銑削φ20另外一側(cè)端面
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間
工序110 鉆、擴、鉸φ20孔。
機床：立式銑床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～38，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～41，取。
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻[3]表3.1～31，取
所以實際切削速度：
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
⑵ 擴孔
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～31選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花擴孔鉆頭。
片型號：E403
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～52，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～53，取。
機床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻[3]表3.1～31，取
所以實際切削速度：
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度有：
刀具切出長度： ，取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
⑶ 鉸孔
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～54，選擇硬質(zhì)合金錐柄機用鉸刀。
切削深度：。
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～58，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～60，取。
機床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻[3]表3.1～31取
實際切削速度：
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度，
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
該工序的加工機動時間的總和是：
工序120 鉆擴鉸孔φ31及倒角
鉆孔選用機床為Z525搖臂機床，刀具選用GB2036-85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） =
工序130：粗銑寬50端面
機床：X52K立式銑床
刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為14)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻[3]表3.1-74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-81,
切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.57min
工序140：精銑寬50端面
機床：X52K立式銑床
刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀，材料：， ，齒數(shù)Z=12，為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻[3]表3.1-31
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.94min
工序150 鉆孔 鉆孔φ14及倒角
鉆孔選用機床為Z525搖臂機床，刀具選用GB2036-85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） =
工序160：銑大頭孔處寬5的槽。
已知工件材料為HT200，據(jù)資料選擇銑刀的基本形狀,r=10°，a=12°，β=45°已知銑削寬度a=2.5mm，銑削深度a=50mm故機床選用X52K立式銑床。
1.確定每齒進給量f
根據(jù)資料所知，X52K立式臥式銑床的功率為7.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查得每齒進給量f=0.16～0.24mm/z、現(xiàn)取f=0.16mm/z。
2.選擇銑刀磨損標準及耐用度
根據(jù)資料所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為1.5mm，銑刀直徑d=60mm，耐用度T=180min。
3.確定切削速度
根據(jù)資料所知，依據(jù)銑刀直徑d=60mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度a=2.5mm，銑削深度a=50mm，耐用度T=180min時查取Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。
根據(jù)X52K立式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，nc=310r/min,Vfc=475mm/s。
則實際切削：
Vc =
Vc==56.52m/min
實際進給量：
f=
f==0.16mm/z
3.校驗機床功率
根據(jù)資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當f=0.16mm/z, a=50mm,
a=2.5mm, Vf=490mm/s時由切削功率的修正系數(shù)k=1，則P= 3.5kw，P=0.8 kw。
根據(jù)X52K型立式銑床說明書可知：機床主軸主電動機允許的功率P= P×P
P=7.5×0.8=6＞P= 3.5kw
因此機床功率能滿足要求。
基本時間
根據(jù)資料所知基本時間為：
t=
t==3.6min
第5 章 鉆削大端?14鎖緊孔夾具設計
5.1研究原始資料
利用本夾具主要用來鉆削大端?14鎖緊孔，加工時要滿足粗糙度要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。
5.2定位方案與定位元件
由零件圖可知：在對鉆削大端?14鎖緊孔進行加工前，平面進行了粗、精銑加工，孔進行了鉆、擴、鉸加工， 進行了鉆、擴、鉸加工。因此，定位、夾緊方案有：
方案Ⅰ：選底平面、工藝孔和大頭孔定位，即一面、心軸和棱形銷定位，夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。該心軸需要在上面鉆孔，以便刀具能加工工件上的小孔。
方案Ⅱ：選一面兩銷定位方式，工藝孔用棱形銷，用短圓柱銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。
分析比較上面二種方案：方案Ⅰ中的心軸夾緊、定位是不正確的，孔端是不加工的，且定位與夾緊應分開，因夾緊會破壞定位。心軸上的開孔也不利于排銷。
通過比較分析只有方案Ⅱ滿足要求，孔其加工與孔的軸線間有尺寸公差，選擇小頭孔和大頭孔來定位，從而保證其尺寸公差要求。
圖中對孔的的加工沒有位置公差要求，所以我們選擇底平面和兩孔為定位基準來設計鉆模，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。其中底面限制3個自由度，圓柱銷限制2個自由度，菱形銷限制1個自由度。
5-1定位方案圖
為了滿足轉(zhuǎn)向桿的需要，使轉(zhuǎn)向桿左右兩端底面定位固定，因不同零件存在一定的誤差，應使轉(zhuǎn)向桿被加工兩孔軸線與鉆模板軸線的重合，所以將鉆模板固定，又因零件要求為垂直距離，所以設計右端平面固定，左端設置螺旋輔助支撐2進行左右兩端垂直距離的調(diào)整定位。使其孔軸線與鉆模板軸線重合。
5.3夾緊機構(gòu)
增加夾緊方案的確定及夾緊元件的選擇
1）確定夾緊類型
由工序簡圖可知，本工序所要加緊的為上下兩平面，地面支撐 上面夾緊。
2）夾緊力的計算
對加緊力的要求：
（1）、 制定加緊力方案時，因盡可能避免加緊力與支撐反力構(gòu)成力偶。
（2）、 在加緊過程中，不至于因重力的影響而破壞正確定位。
（3）、 在加緊過程中，應使工件不產(chǎn)生超出表面形狀精度允許范圍的變形。
（4）、 在切削過程中，應避免工件產(chǎn)生不允許的振動。
對夾緊裝置的要求：
（1）、夾緊裝置應保證工件各定位面的定位可靠，而不能破壞定位。
（2）、夾緊力大小要適中，在保證工件加工所需夾緊力的同時，應盡量減小工件的加緊變形。
（3）、夾緊裝置要具有可靠的自鎖，以防止加工中夾緊裝置突然松開。
（4）、夾緊裝置要有足夠的加緊行程，以滿足工件裝卸空間的需要。
（5）、加緊動作要迅速，操作要方便、安全、省力。
（6）、夾緊裝置的結(jié)構(gòu)應緊湊，工藝性要好，盡量采用標準化元件。
防止鉆孔時零件晃動，應對搖臂桿的兩端底面以及前后移動進行定位固定，所以在右端設計定位銷7、開口墊圈6、夾緊螺母5對零件零件進行固定；（如圖2.2所示）定位銷7通過墊圈16和六角螺母15固定于夾具體上。
5.4切削力及夾緊力的計算
鉆該孔時選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。
由參考文獻[5]查表可得：
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[5]表得：
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[5]表 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[5]1～2～26可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
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。
5.5誤差分析與計算
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3.2。該孔次性加工即可滿足要求。
由參考文獻[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
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
5.6零、部件的設計與選用
5.6.1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5.1和5.2：
d
H
D
公稱尺寸
允差
31
16
31
～0.011
22
5
1
4
M12
4
表5.1可換定位銷
表5.2 固定棱形銷
d
H
d
公稱尺寸
允差
20
20
22
+0.034
～0.023
65
5
3
8
1
6
1.5
5.6.2鉆套、襯套、鉆模板設計與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。
圖3.1 可換鉆套
鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表3.3：
表3.3 鉆套
d
H
D
公稱尺寸
允差
6
12
12
+0.018
+0.007
22
18
10
4
9
0.5
18
襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖4.2 固定襯套
5.7 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。
圖4.3 可換鉆套
.尺寸表4.4
d
D
D1
H
t
基本尺寸
極限偏差F7
基本尺寸
極限偏差D6
＞0～1
+0.016
+0.006
3
+0.010
+0.004
6
6
9
--
0.008
＞1～1.8
4
+0.016
+0.008
7
＞1.8～2.6
5
8
＞2.6～3
6
9
8
12
16
＞3～3.3
+0.022
+0.010
＞3.3～4
7
+0.019
+0.010
10
＞4～5
8
11
＞5～6
10
13
10
16
20
＞6～8
+0.028
+0.013
12
+0.023
+0.012
15
＞8～10
15
18
12
20
25
＞10～12
+0.034
+0.016
18
22
＞12～15
22
+0.028
+0.015
26
16
28
36
＞15～18
26
30
0.012
＞18～22
+0.041
+0.020
30
34
20
36
45
＞22～26
35
+0.033
+0.017
39
＞26～30
42
46
25
45
56
＞30～35
+0.050
+0.025
48
52
＞35～42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
＞42～48
62
66
＞48～50
70
74
0.040
鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。
5.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體：夾具的定位、引導、夾緊裝置裝在夾具體上，使其成為一體，并能正確的安裝在機床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大最復雜的基礎件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設計夾具體時，必須考慮結(jié)構(gòu)應便于排屑。此外，夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟性以及操作和裝拆的便捷性等，在設計時也應加以考慮。
夾具體設計的基本要求
（1）應有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應有適當?shù)某叽缇群托螤罹龋鼈冎g應有適當?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。
（2）應有足夠的強度和剛度
為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。
（3）應有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。
（4）應便于排除切屑
在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應在夾具體上設置排屑槽。
（5）在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠
夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，支承面積應足夠大，安裝基面應有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應中空，大型夾具還應設置吊環(huán)或起重孔。
工件裝夾方案確定以后，根據(jù)定位元件及夾緊機構(gòu)所需要的空間范圍及機床工作臺的尺寸，確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
5.9 夾具設計及操作的簡要說明
本夾具用于在鉆床上加工孔。工件以底平面、兩孔為定位基準，在定位環(huán)上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋機構(gòu)夾緊工件。該夾緊機構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。
總 結(jié)
加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。
完成了本次設計，通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎。
參考文獻
參考文獻
1.《機床夾具設計》 第2版 肖繼德 陳寧平主編 機械工業(yè)出版社
2.《機械制造工藝及專用夾具設計指導》 孫麗媛主編 冶金工業(yè)出版社
3.《機械制造工藝學》 周昌治、楊忠鑒等 重慶大學出版社
3. 《機械制造工藝設計簡明手冊》李益民 主編 機械工業(yè)出版社
5. 《工藝師手冊》 楊叔子主編 機械工業(yè)出版社
3. 《機床夾具設計手冊》 王光斗、王春福主編 上海科技出版社
7. 《機床專用夾具設計圖冊》南京市機械研究所 主編 機械工業(yè)出版社
8. 《機械原理畢業(yè)設計手冊》 鄒慧君主編 機械工業(yè)出版社
9.《金屬切削手冊》第三版 上海市金屬切削技術協(xié)會 上?？茖W技術出版社
10.《幾何量公差與檢測》第五版 甘永立 主編 上?？茖W技術出版社
11．《機械設計基礎》 第三版 陳立德主編 高等教育出版社
12．《工程材料》 丁仁亮主編 機械工業(yè)出版社
13．《機械制造工藝學畢業(yè)設計指導書》， 機械工業(yè)出版社
20．《機床夾具設計》 王啟平主編 哈工大出版社
15.《現(xiàn)代機械制圖》 呂素霞 何文平主編 機械工業(yè)出版社
致 謝
經(jīng)過了的很長時間，終于比較圓滿完成了設計任務?；仡欉@日日夜夜，感覺經(jīng)過了一場磨練，通過圖書、網(wǎng)絡、老師、同學等各種可以利用的方法，鞏固了自己的專業(yè)知識。對所學知識的了解和使用都有了更加深刻的理解。
此時此刻，我要特別感謝我的導師的精心指導，不僅指導我們解決了關鍵性技術難題，更重要的是為我們指引了設計的思路并給我們講解了設計中用到的實際工程設計經(jīng)驗，從而使我們設計中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學會綜合應用所學知識，提高分析和解決實際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。
同時也要感謝其他同學、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領導對我們畢業(yè)設計的重視和關心，為我們提供了作圖工具和場所，使我們能夠全身心的投入到設計中去，為更好、更快的完成畢業(yè)設計提供了重要保障。
43
收藏