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浙江工業(yè)大學博士學位論文
畢業(yè)設計說明書
課題名稱：杠桿加工工藝與翻轉式鉆模夾具設計
學生姓名
學 號
所在學院
專 業(yè)
班 級
指導教師
起訖時間： 年 月 日～ 年 月 日
I
摘 要
本文是對杠桿零件加工應用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設計合理的加工工藝過程。此外還對杠桿加工工藝與工裝設計零件的工序的加工設計了專用夾具.
機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè)的工廠進行生產。而廣泛用于批量生產，專為某工件加工工序服務的專用夾具，則需要各制造廠根據工件加工工藝自行設計制造。本論文夾具設計的主要內容是設計銑床夾具。
關鍵詞：杠桿，加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具
3
Abstract
This paper is the analysis of the Lever spare parts processing technology application and processing, including the parts diagram analysis, the choice of blank, parts of the fixture, the formulation of the process route, tool selection, cutting, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. Design of special fixture for processing in addition to leverage the processing technology and fixture design parts of the process.
Many kinds of the machine tools fixture, the fixture's most widely used, the size has been standardized, and there is a professional factory production. But widely uses in the volume production, special fixture for a workpiece machining processes and services, to the factory according to the workpiece machining process to design and manufacture. The main content of this paper is to design the milling fixture fixture design.
Keywords: leverage, processing technology, processing methods, process documents, fixture
目 錄
摘 要 I
Abstract 1
目 錄 1
第1章 緒論 1
1.1 機械加工工藝概述 1
1.2機械加工工藝流程 1
1.3夾具概述 1
1.4機床夾具的功能 2
1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 2
1.5.1機床夾具的現狀 2
1.5.2現代機床夾具的發(fā)展方向 3
第2章 杠桿的加工工藝規(guī)程設計 4
2.1零件的分析 4
2.1.1零件的作用 4
2.1.2零件的工藝分析 4
2.2確定生產類型 5
2.3確定毛坯 5
2.3.1確定毛坯種類 5
2.3.2確定鍛件加工余量及形狀 5
2.4工藝規(guī)程設計 5
2.4.1選擇定位基準 5
2.4.2制定工藝路線 5
2.4.3選擇加工設備和工藝設備 7
2.4.4機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 7
2.5確定切削用量及基本工時 8
2.5.1工序1：粗精銑Φ10H7的兩側面 8
2.5.3工序3：鉆Φ10H7的通孔 9
2.5.4工序5：鉸Φ10H7的通孔 11
2.5.5工序6：粗銑Φ10H7的兩側面 12
2.5.6工序7：粗銑Φ28孔的兩面 13
2.5.7工序8：精銑Φ22孔的兩面 14
2.5.9工序13：鉆鉸Φ13的孔 15
2.6本章小結 16
第3章 翻轉式鉆床夾具的總體設計 18
3.1設計任務 18
3.2翻轉式鉆床夾具的設計 18
3.3夾具的工作原理與結構設計 18
3.4夾具的使用方法 20
3.5夾具與翻轉式鉆床的固定 20
3.6翻轉式鉆床夾具零件的具體設計 21
3.6.1夾具零件的設計 21
3.6.2夾具體的設計 21
3.6.3定位銷的設計 21
3.6.4鉆模板以及鉆套的設計 23
結 論 28
參考文獻 29
致 謝 30
第1章 緒論
1.1 機械加工工藝概述
機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據。
機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。
機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細的數據了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。
技術人員根據產品數量、設備條件和工人素質等情況，確定采用的工藝過程，并將有關內容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣。
總的來說，工藝流程是綱領，加工工藝是每個步驟的詳細參數，工藝規(guī)程是某個廠根據實際情況編寫的特定的加工工藝。
1.2機械加工工藝流程
機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經審批后用來指導生產。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。
制訂工藝規(guī)程的步驟
1) 計算年生產綱領，確定生產類型。
2) 分析零件圖及產品裝配圖，對零件進行工藝分析。
3) 選擇毛坯。
4) 擬訂工藝路線。
5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。
6) 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和輔助工具。
7) 確定切削用量及工時定額。
8) 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。
9) 填寫工藝文件。
在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內容進行調整，以提高經濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現前所未料的情況，如生產條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。
1.3夾具概述
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。
在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現代生產中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產率和產品的制造成本等，幫機床夾具設計在企業(yè)的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位。機床夾具設計是一項重要的技術工作。
隨著科學技術的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術不斷涌現，機械制造工藝正向著高質量、高生產率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復雜的零件加工的生產率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進步，使工藝過程的自動化達到了一個新的階段。
“工欲善其事，必先利其器。”
工具是人類文明進步的標志。自20世紀末期以來，現代制造技術與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質量、生產率和產品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
1.4機床夾具的功能
在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1．機床夾具的主要功能
機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。
（1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。
2．機床夾具的特殊功能
機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。
（1）對刀 調整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。
（2）導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導其進行鉆削。導向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導向功能。
1.5機床夾具的發(fā)展趨勢
隨著科學技術的巨大進步及社會生產力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
1.5.1機床夾具的現狀
國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工作品種已占工件種類總數的85%左右?，F代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新換代，以適應市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為15%左右。特別是近年來，數控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本。
2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。
3）適用于精密加工的高精度機床夾具。
4）適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具。
5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產率。
6）提高機床夾具的標準化程度。
1.5.2現代機床夾具的發(fā)展方向
現代機床夾具的發(fā)展方向主要表現為精密化、高效化、柔性化、標準化四個方面。
精密化
隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達0.2～0.5μm。
高效化
高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗）轉速為2800r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。
柔性化
機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、拼裝、組合等方式，以適應可變因素的能力。可變因素主要有：工序特征、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、拼裝夾具、數控機床夾具等。在較長時間內，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。
標準化
機床夾具的標準化與通用化是相互聯系的兩個方面。在制訂典型夾具結構的基礎上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結構。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標準化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。
第2章 杠桿的加工工藝規(guī)程設計
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
題目所給的零件是杠桿。它位于變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。
2.1.2零件的工藝分析
圖1.1 杠桿零件圖
零件的材料為HT200，鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良。以下是杠桿需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
(1) 中心圓孔Ф28，Ф10H7。
(2) 兩端面與中心孔Ф10H7有0.3的垂直度
(4) 孔Ф28與中心孔Ф10H7有80的位置關系。
由上面分析可知，可以先加工杠桿中心孔，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據各加工方法的經濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此杠桿零件沒有復雜的加工曲面，所以根據上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
2.2確定生產類型
已知此杠桿零件的生產類型為中批量生產，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序應當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。
2.3確定毛坯
2.3.1確定毛坯種類
零件材料為HT200。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊大，零件結構復雜，生產類型為大批生產，故選擇鑄造毛坯。
2.3.2確定鍛件加工余量及形狀
查《機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊》110頁表1-4-7
2.4工藝規(guī)程設計
2.4.1選擇定位基準
①粗基準的選擇
以零件的下端孔為主要的定位粗基準，以較大面a面為輔助粗基準。
②精基準的選擇
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以加工后的通孔為主要的定位精基準，以下端孔為輔助的定位精基準。
2.4.2制定工藝路線
根據零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用各種機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
表2.1工藝路線方案一
工序號
工序內容
工序一
鉆Φ10H7的底孔Φ9.5
工序二
鉸Φ10H7的通孔,達到圖紙尺寸公差
工序三
粗銑Φ10H7的兩端面，使粗糙度達到6.3，
工序四
精銑Φ10H7的兩端面，使粗糙度達到3.2，達到圖紙尺寸公差
工序五
粗銑下端圓孔的兩側面
工序六
精銑下端圓孔的兩側面，,留0.5mm的磨削余量
工序七
磨削Φ22半圓孔兩凸臺端面,達到圖紙尺寸公差4.85和粗糙度要求0.8
工序八
鏜孔Φ22,達到圖紙尺寸公差
工序十一
銑Φ13孔端面,使距離Φ10H7中心孔距離為
工序十三
鉸Φ13的孔，垂直于Φ22H7的通孔
工序十四
鉗工打毛刺
工序十五
檢驗
表2.2工藝路線方案二
工序號
工序內容
工序一
鉆Φ10H7的底孔Φ9.5
工序二
鉸Φ10H7的通孔,達到圖紙尺寸公差
工序三
粗銑Φ10H7的兩端面，使粗糙度達到6.3，
工序四
精銑Φ10H7的兩端面，使粗糙度達到3.2，達到圖紙尺寸公差
工序五
粗銑下端圓孔的兩側面
工序六
精銑下端圓孔的兩側面，,留0.5mm的磨削余量
工序七
磨削Φ22孔兩凸臺端面
工序八
鏜孔Φ22,達到圖紙尺寸公差
工序十一
銑Φ13孔端面
工序十三
鉸Φ13的孔，垂直于Φ22H7的通孔
工序十四
鉗工打毛刺
工序十五
檢驗
工藝方案的比較與分析：
上述兩個工藝方案的特點在于：方案二是加工工序分散，適合流水線生產，縮短裝換刀具的時間。加工完前次的又可成為下次加工的基準，這樣使工序非常清晰易提高加工精度，是對大批量生產是很合適的。方案一把工件加工工序分得很紊亂并且很集中，基準得不到保證，加工出來的精度低，不符合現代化的生產要求。兩種方案的裝夾比較多，但是考慮到加工零件的方便性，及加工精度，且還是大批生產，所以采用方案二比較合適。
表2.2工藝路線方案二
10 鑄造
20 時效處理
30 粗、精銑Φ10H7的兩端面
40 粗、精銑Φ22的兩端面
50 鉆鉸Φ10H7,達到圖紙尺寸公差
60 鏜孔Φ22,達到圖紙尺寸公差
70 銑Φ13孔端面
80 鉸Φ13的孔，垂直于Φ22H7的通孔
90 去毛刺
100 檢驗入庫
2.4.3選擇加工設備和工藝設備
①機床的選擇
工序1、2、3、4、8、9、10采用XK7132立式銑床
②選擇夾具
該杠桿的生產綱領為中批生產，所以采用專用夾具。
③選擇刀具
在銑床上加工的各工序，采用硬質合金銑刀即可保證加工質量。在鉸孔Φ10H7，由于精度不高，可采用硬質合金鉸刀。
④選擇量具
加工的孔均采用極限量規(guī)。
⑤其他
對垂直度誤差采用千分表進行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。
2.4.4機械加工余量、工序尺寸及公差的確定
根據前面資料已初步確定工件各面的總加工余量，現在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：
表2.3各加工工序的加工余量及達到的尺寸、經濟度、粗糙度
工序號
工序內容
加工余量
經濟精度
表面粗糙度
工序余量
最小
最大
1
粗銑Φ10H7的兩側面
3
IT11
6.3
-0.1
0.1
2
粗銑平下端孔側面的工藝凸臺
3
IT11
6.3
-0.1
0.1
3
鉆Φ10H7通孔
IT10
6.3
-1
1
4
擴Φ10H7通孔
2.0
IT10
3.2
-0.05
0.05
5
鉸Φ10H7通孔
0.2
IT8
1.6
-0.006
0.006
6
粗銑Φ10H7的兩側面
粗銑左面
3
IT10
6.3
-0.1
0.1
粗銑右面
7
粗銑Φ22孔的兩面
2
IT11
6.3
-0.1
0.1
8
精銑Φ22孔的兩面
1
IT9
3.2
-0.05
0.05
9
鉆鉸Φ13的孔
IT13
6.3
-1
1
2.5確定切削用量及基本工時
2.5.1工序1：粗精銑Φ10H7的兩側面
機床：XK7132立式銑床
刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數，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
2.5.2工序2：粗精銑下端孔側面的工藝凸臺
機床：XK7132
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數
①粗銑a面
銑削深度
每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據《機械加工工藝手冊》表2.4-81,
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
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.52min
2.5.3工序3：鉆Φ10H7的通孔
工件材料為45#，硬度200HBS。孔的直徑為10mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床。鉆頭為?22mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃。
確定鉆削用量
①確定進給量 根據參考文獻[2]，表28-10可查出，查Z535立式鉆床說明書，取。
根據參考文獻[2]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據參考文獻[2]，表28-9，允許的進給量。
由于所選進給量遠小于及，故所選可用。
②確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據參考文獻[2]，表28-15，由插入法得
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。
根據參考文獻[2]，由表28-3，，，故
查Z535機床說明書，取。實際切削速度為
由參考文獻[2]，表28-5，，故
③校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應地
，，
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-41工步輔助時間為：1.76min
2.5.4工序5：鉸Φ10H7的通孔
加工機床為Z535立式鉆床。鉸刀為?10mm標準高速鉸刀。
確定鉸孔切削用量
①確定進給量 根據表28-36，，按該表注4，進給量取小植。查Z535說明書，取。
②確定切削速度及 由表28-39，取。由表28-3，得修正系數
，
故
查Z535說明書，取，實際鉸孔速度
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度，
刀具切出長度： 取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-41工步輔助時間為：1.51min
該工序的加工機動時間的總和是：
2.5.5工序6：粗銑Φ10H7的兩側面
機床：XK7132
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數
①粗銑左面
銑削深度
每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據《機械加工工藝手冊》表2.4-81,
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
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：2.03min
②粗銑右面
同樣的銑削深度
每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉速：，
取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據《機械加工工藝手冊》表2.4-81,
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
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.52min
2.5.6工序7：粗銑Φ28孔的兩面
機床：XK7132立式銑床
刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為14)，材料：， ，齒數，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
2.5.7工序8：精銑Φ22孔的兩面
機床：XK7132立式銑床
刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為)，材料：， ，齒數Z=10，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
2.5.9工序13：鉆鉸Φ13的孔
機床：Z535立式鉆床
刀具：7.8直柄短麻花鉆 8鉸刀
確定鉆削用量
確定進給量 根據參考文獻[2]，表28-10可查出，查Z535立式鉆床說明書，取。
根據參考文獻[2]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據參考文獻[2]，表28-9，允許的進給量。
由于所選進給量遠小于及，故所選可用。
確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據參考文獻[2]，表28-15，由插入法得
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。
根據參考文獻[2]，由表28-3，，，故
查Z535機床說明書，取。實際切削速度為
由參考文獻[2]，表28-5，，故
校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應地
，，
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-41工步輔助時間為：1.58min
2.6本章小結
本章節(jié)主要從零件的結構和外型入手分析，從而得出設計毛坯的依據。再查閱有關資料，設計出零件加工的毛坯。在工藝規(guī)程的制定上，將兩種方案進行比較，選取一個最佳方案來。在計算每一步的切削用量時，先選用刀具和機床，再查閱資料找出進給量，由它算出機床所需的轉速，翻閱機床手冊選一個最接近它的一值。算切削速度、機動時間等。
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第3章 翻轉式鉆床夾具的總體設計
3.1設計任務
本任務主要是設計翻轉式鉆床杠桿的夾具，對杠桿進行相互垂直兩空的加工，要對杠桿進行固定定位，提高加工精度。杠桿專用夾具設計，方便加工以及裝卸，提高工作效率。
3.2翻轉式鉆床夾具的設計
3.1翻轉式鉆床夾具總裝圖
3.3夾具的工作原理與結構設計
3.3.1定位方案與定位元件：為了滿足杠桿的需要，使杠桿左右兩端底面定位固定，因不同零件存在一定的誤差，應使杠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整定位。使其孔軸線與鉆模板軸線重合。（如圖2.2所示）
3.3.2夾緊機構：防止鉆孔時零件晃動，應對杠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。
3.3.3其他輔助設備：考慮到零件加工存在誤差，所以設計螺旋輔助支撐2可以上下升降，使所有零件都能使左右兩端面同時得到固定，為防止誤差使加工時上下顛簸，設置鎖緊螺母1對螺旋輔助支撐進行鎖緊，防止鉆孔時輔助支撐受力太大而下降影響加工。設計可調支撐釘11為防止鉆孔時零件前后移動，影響加工精度；設計鎖緊螺母10，方便了可調支撐釘11的前后移動，提高了定位固定的精度。設計定位體17為了使零件右端底面固定精度更高。（如圖2.2所示）
夾緊螺母5
左底面固定
開口墊圈6
右底面固定定位體17
螺旋輔助支撐2
鎖緊螺母1
定位銷7
六角螺母15
墊圈16
鎖緊螺母10
可調支撐釘11
3.2定位零件、固定零件和其他輔助零件
3.4夾具的使用方法
被加工零件放在夾具體上時以右端底面與夾具體接觸面重合為基準，將被加工零件右端底面放在平面上，調整螺旋輔助支撐2使零件左右底面同時接觸夾具，擰緊鎖緊螺母1是螺旋輔助支撐固定；調整可調支撐釘11使被加工零件的垂直孔軸線與鉆套軸線重合，擰緊定位銷7使零件固定于夾具體上。
3.5夾具與翻轉式鉆床的固定
夾具加緊杠桿后，加工的時候將承受向下、向內的力以及鉆孔時的旋轉力，夾具將會受力而產生直線以及旋轉運動，所以夾具固定在鉆床上應受到約束，是夾具加緊零件加工時，不因受力而產生位移，影響加工精度，所以對家具的下面以及左面進行固定。
3.6翻轉式鉆床夾具零件的具體設計
3.6.1夾具零件的設計
為了節(jié)省零件的加工時間，減少家具的成本，在同樣的情況下采用了國標零件，減少因為專用零件的開發(fā)要花費很多時間以及成本，螺母、墊圈、螺釘、鎖緊螺母等零件采用國標零件
3.6.2夾具體的設計
夾具體是整個夾具的結構基礎，它與翻轉鉆床連接，支撐整個夾具，所以夾具體的設計應符合與鉆床連接要求也要符合支撐整個夾具體以及加工時承受的力的機械性能要求。
1夾具體機構分析設計
夾具體體型比較大，為了減輕其重量，方便在鉆床上裝卸，所以我將夾具體的后面以及下面?zhèn)€減去一個方形空間。為了提高夾具體對零件定位的精度，在夾具體上左右兩面各設一個突臺，提高定位固定精度。
2夾具體的制造
夾具體是鑄造件，鑄造完成后要進行時效處理，滿足加工強度要求，要對表面進行去除氧化層處理，保證表面粗糙度，滿足定位精度。
3夾具體的固定
夾具下端固定于鉆床上，通過凹槽直接防御鉆床上，方便與裝卸，并能滿足加工時對夾具的約束。
3.6.3定位銷的設計
1定位銷的設計
定位銷的作用是固定被加工零件的右端，時期在被加工時能夠固定不動，提高加工精度。定位銷應先讓自己固定于夾具體上，然后將零件放在夾具體上進行定位固定，因而定位銷屬于一個細長軸，所以定位銷要具有足夠的強度和韌性，一面在加工時承受不了沖擊力而折斷，影響加工。所以定位銷的材料選擇為20號鋼，并進行滲碳處理，滲碳深度為0.8~1.2mm，達到HRC為55~60。
2定位銷加工時的問題及解決方法
定位銷的加工：由于細長軸本身剛性差（L/d值愈大，剛性愈差），在車削過程中會出現以下問題：
1、工件受切削力、自重和旋轉時離心力的作用，會產生彎曲、振動，嚴重影響其圓柱度和表面粗糙度。
2、在切削過程中，工件受熱伸長產生彎曲變形，；車削就很難進行，嚴重時會使工件在頂尖間卡住。
因此，車細長軸是一種難度較大的加工工藝。雖然車細長軸的難度較大，但它也有一定的規(guī)律性，主要抓住中心架和跟刀架的使用、解決工件熱變形伸長以及合理選擇車刀幾何形狀等三個關鍵技術，問題就迎刃而解了。
細長軸的加工比較困難，在加工時可能會產生熱變形，對加工時的固定也是很困難，下面將介紹加工時的方法：
一：在車削細長軸時，可使用中心架來增加工件剛性。一般車削細長軸使用中心架的方法有：
1、中心架直接支承在工件中間 當工件可以分段車削時，中心架支承在工件中間，
這樣支承，L/d值減少了一半，細長軸車削時的剛性可增加好幾倍。在工件裝上中心架之前，必須在毛坯中部車出一段支承中心架支承爪的溝槽，表面粗糙度及圓柱度誤差要小，否則會影響工件的精度。車削時，中心架的支承爪與工件接觸處應經常加潤滑油。為了使支承爪與工件保持良好的接觸，也可以在中心架支承爪與工件之間加一層砂布或研磨劑，進行研磨抱合。
2、用過渡套筒支承車細長軸用上述方法車削支承承中心架的溝槽是比較困難的。為了解決這個問題，可加用過渡套筒的處表面接觸，過渡套筒的兩端各裝有四個螺釘，用這些螺釘夾住毛坯工件，并調整套筒外圓的軸線與主軸旋轉軸線相重合，即可車削。
二：使用跟刀架支承車細長軸
跟刀架固定在床鞍上，一般有兩個支承爪，跟刀架可以跟隨車刀移動，抵消徑向切削時可以增加工件的剛度，減少變形。從而提高細長軸的形狀精度和減小表面粗糙度。從跟刀架的設計原理來看，只需兩只支承爪就可以了因車刀給工件的切削抗力F`r，使工件貼住在跟刀架的兩個支承爪上。但是實際使用時，工件本身有一個向下重力，以及工件不可避免的彎曲，因此，當車削時，工件往往因離心力瞬時離開支承爪、接觸支承爪而產生振動。如果采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由車刀抵住，使工件上下、左右都不能移動，車削時穩(wěn)定，不易產生振動。因此車細找軸時一個非常關鍵的問題是要應用三個爪跟刀架。
三：減少工件的熱變形主要可采取以下措施：
1、使用彈性回轉頂尖 用彈性回轉頂尖加工細長軸，可有較地補償工件的熱變形伸長，工件不易彎曲，車削可順利進行。
2、加注充分的切削液 車削細長軸時，不論是低速切削還是高速切削，為了減少工件的溫升而引起熱變形，必須加注切液充分冷卻。使用切削液還可以防止跟刀架支承爪拉毛工件，提高刀具的使用壽命和工件的加工質量。
3、刀具保持銳利 ? 以減少車刀與工件的摩擦發(fā)熱。
四：合理選擇車刀幾何形狀
車削細長軸時，由于工件剛性差，車刀的幾何形狀對工件的振動有明顯的影響。選擇時主要考慮以下幾點：
1、由于細長軸剛生差，為減少細長軸彎曲，要求徑向切削力越小越好，而刀具的主偏角是影響徑向切削力的主要因素，在不影響刀具強度情況下，應盡量增大車刀主偏角。車刀的主偏角取kr=80°～93°。
2、為減少切削煙力和切削熱，應該選擇較大的前角，取r0=15°～30°。
3、車刀前面應該磨有R11.5～3的斷屑槽，使切削順利卷曲折斷。
4、選擇正刃傾角，取入=3°使切削屑流向待加工表面，并使卷屑效果良好。
5、切削刃表面粗糙度要求在Ra0.4以下，并要經常保持鋒利。
6、為了減少徑向切削力，應選擇較小的刀尖圓弧半徑（re<0.3mm）。倒棱的寬度也應選得較小，取倒棱寬br1=0.5f。
五：車削細長軸的車刀
1、刀片材料為YT15硬質合金。
2、切削用量：粗車時，切削速度vc=50～60m/min；進給量f=0..3～0.4mm/r；切削
深度ap=1.5～2mm。精車時，切削速度vc=60～100m/min；進給量 f=0.08～0.12mm/r ；切削深度ap=0.5～1mm.。
3、采用乳化液作切削液。
4、適用范圍：適用于車削光杠、絲桿等細長軸。
3.6.4鉆模板以及鉆套的設計
1鉆模板的設計
鉆模板結構形式的選擇：在設計鉆模板的結構時，主要要根據工件的外形大小、加工部位、結構特點和生產規(guī)模以及機床類型等條件而定。要求所設計的鉆模板結構簡單、使用方便、制造容易。
常見的鉆模板有固定式、鉸鏈式、可卸式、懸掛式等四種結構形式
1）固定式鉆模板 固定式鉆模板與夾具是固定連接的可以與夾具體做成一體，也可以用螺釘將它與夾具體相連接。采用這種鉆模板鉆孔，位置精確度較高。
2）鉸鏈式鉆模板 鉸鏈式鉆模板與夾具體通過鉸鏈連接。1.翻轉。裝卸工件時，將鉆模板往上翻；加工時將鉆模板往下翻，并用菱形夾緊螺釘。2.固緊。采用鉸鏈式鉆模板，工件可以在夾具上方裝入，裝卸工件方便；但翻轉鉆模板費工費時，效率較低，且鉆模板位置精度受鉸鏈間隙影響，鉆孔位置精度不高；它主要用于生產規(guī)模不大、鉆孔精度要求不高的場合。
3）懸掛式鉆模板 懸掛式鉆模板是與機床主軸箱連接的，懸掛式鉆模板通常用在多軸傳動頭加工平行孔系時采用，生產效率高，適于在大批量生產中應用。
鉆模板上安裝鉆套的底孔與定位元件間的位置精度直接影響工件孔的位置精度，因此至關重要。在上述各鉆模板結構中，以固定式鉆模板鉆套底孔的位置精度最高，而以懸掛式鉆模板鉆套底孔的位置精度為最低。杠桿的夾具屬于專用夾具，進行小批量生產，考慮到夾具的加工成本，所以選擇固定式鉆模板。為了減少成本又可以進行裝卸，我將通過螺釘將它與夾具體固定（如圖4.1所示）。固定鉆模板與夾具體，我選擇國標零件圓錐銷14（6X30）和螺釘9（M8X25）。
在保證鉆模板有足夠剛度的前提下，要盡量減輕其重量。在生產中，鉆模板的厚度往往按鉆套的高度來確定，一般在10~30mm之間。如果鉆套較長，可將鉆模板局部加厚。此外，鉆模板一般不宜承受夾緊力。因為鉆模板13的鉆套在頂部，所以將鉆模板13的厚度設計為21mm。因為鉆模板4的鉆套位于靠右端，所以講鉆模板4厚度定位17mm。
鉆模板13
鉆模板材料的選擇：鉆模板在滿足剛性要求的情況下減輕其重量，所以對材料的選擇進行了對比。45號鋼為優(yōu)質碳素結構用鋼，硬度不高易切削加工,模具中常用來做45號鋼管模板,梢子,導柱等。45號鋼廣泛的應用于機械制造行業(yè)，二它的機械性能要求完全滿足鉆模板的要求，所以選擇45號鋼作為鉆模板的材料。
螺釘9
圓錐銷14
夾具體8
鉆模板4
圓錐銷14
螺釘9
夾具體8
圖4.1鉆模板與夾具體的固定
2鉆套的設計
鉆套結構形式的選擇：
鉆套的作用是確定鉆頭，鉸刀等刀具的軸線位置，防止刀具在加工過程中發(fā)生偏斜。根據使用二點，鉆套可分為固定式，可換式，快換式等多種結構形式
1）固定鉆套 固定鉆套直接被壓在鉆模板上，其位置精度要求較高，但磨損后不易更換，鉆模板較薄時，為使鉆套具有足夠的引導長度，應采用有肩鉆套。
2）可換鉆套 在成批生產、大量生產中，為便于更換鉆套，采用可換鉆套
3）快換鉆套 在工件的一次裝夾中，若順序進行鉆孔、擴孔、鉸孔或攻絲等多個工步加工，需要不同孔徑的鉆套來引導刀具，此時應使用快換鉆套。更換鉆套時，只需逆時針轉動鉆套使削邊平面轉至螺釘位置，即可向上快速取出鉆套。
4）專用鉆套 在一些特殊場合，可以根據具體要求自行設計鉆套
跟據鉆套的選擇原則，杠桿的加工屬于小批量生產，所以選擇固定鉆套。又因為右端垂直孔孔徑大，鉆模板薄，應采用有肩鉆套（如圖4.2所示）
無肩鉆套3
左端鉆垂直孔的鉆模板4
右端鉆垂直孔的鉆模板13
有肩鉆套12
鉆套的選擇：
由于鉆套屬于國標規(guī)定零件，按照杠桿鉆孔的大小要求，選擇國標內的鉆套：無肩鉆套3（10G7）和右肩鉆套12（B13F7X32）。
3鉆模板與夾具的連接固定
鉆模板支撐鉆套，對鉆套進行定位固定，所以在加工時鉆模板將承受力而產生運動，影響加工，所以應對其進行固定。因為螺釘固定會有空隙產生誤差，影響加工精度，所以在應用螺釘的固定的基礎上，再加上圓錐銷進行定位固定，是鉆模板與夾具體緊密結合，以免加工時螺釘松動產生誤差，影響加工。
結 論
傳統(tǒng)的產品開發(fā)過程通常是在產品制造出來以后再對產品的外觀功能及裝配性能進行分析，從而暴露出產品造型、性能、工藝、裝配可行性等方面存在的問題。根據存在的各種缺陷，需要對產品設計進行反復的修改，造成浪費，設計周期長。CATIA設計是在計算機的環(huán)境中進行零件的設計、裝配及裝配體結構合理性判斷，并進行平面圖紙的生成和數控仿真。在本課題的研究中，涉及了CAD/CAM技術的發(fā)展，翻轉式鉆床夾具零件的設計、裝配及裝配體平面構造，零件在制造工程師中數控仿真的內容
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致 謝
在學院學習期間,得到許多人的支持與幫助,值此論文即將完成之際,謹向所有關心我學業(yè)的老師、同學和朋友表示感謝!
衷心感踢譚舒老師在論文完成期間給予的熱情關心和悉心指導.譚舒老師嚴謹的教學態(tài)度和謙遜的性格，務實高效的工作作風使我受益匪淺。在這里，謹向我的指導導師致以衷心的感謝！
感謝賈曉東同學,正是有他的軟件指導才能使畢業(yè)設計得以完成。同時還要向其他幫助支持我的同學們表示深深的謝意！
另外，我還要感謝學院工程機械系曾經教育過我的各位老師，感謝他們的不倦教誨，讓我在四年的本科課程的學習中不僅學習了知識，也學習到了他們身上所具有的勤奮刻苦、努力鉆研的精神。