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XX大學 課程設計 課 題： 解放汽車第四速及第五速變速叉的加工工藝規(guī)程及夾具設計 專 題： 專 業(yè)： 機械制造及自動化 學 生 姓 名： 班 級： 學 號： 指 導 教 師： 完 成 時 間： 摘 要 本設計是基于解放汽車第四速及第五速變速叉零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。解放汽車第四速及第五速變速叉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，本設計遵循先面后孔的原則。并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。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出端面平面，再以端面平面與支承孔系定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用端面平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。大孔系的加工采用的是坐標法鏜孔。整個加工過程均選用通用。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用氣動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖，因此生產效率較高，適用于大批量、流水線上加工，能夠滿足設計要求。 關鍵詞：解放汽車第四速及第五速變速叉零件；工藝；夾具； 目 錄 摘 要 1 第1章 機械加工工藝規(guī)程設計 2 1.1 零件的分析 2 1.1.1 零件的作用 2 1.1.2 零件的工藝分析 2 1.2 解放汽車第四速及第五速變速叉加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 3 1.2.1 孔和平面的加工順序 3 1.2.2 孔系加工方案選擇 3 1.3 解放汽車第四速及第五速變速叉加工定位基準的選擇 4 1.3.1 粗基準的選擇 4 1.3.2 精基準的選擇 4 1.4 解放汽車第四速及第五速變速叉加工主要工序安排 5 1.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 8 1.6 毛坯種類的選擇 9 1.7 選擇加工設備和工藝裝備 10 1.7.1 機床選用 10 1.7.2 選擇刀具 10 1.7.3 選擇量具 10 1.8 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 1.9確定切削用量及基本工時（機動時間） 12 第2章 夾具設計 17 2.1研究原始質料 17 2.2 夾具的夾緊裝置和定位裝置 17 2.3鉆削力的計算 18 2.4 夾緊力的計算 19 2.5夾緊壓板 20 2.6 夾具的導向 21 2.7確定引導元件 (鉆套的類型及結構尺寸 ) 22 2.8 鉆孔與工件之間的切屑間隙 26 2.9 鉆模板 26 2.10 定位誤差的分析 27 2.11確定夾具體結構和總體結構 27 2.12 夾具設計及操作的簡要說明 29 總 結 30 參考文獻 31 致 謝 32 江陰職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 30 第1章 機械加工工藝規(guī)程設計 1.1 零件的分析 1.1.1 零件的作用 題目給出的零件是解放汽車第四速及第五速變速叉。解放汽車第四速及第五速變速叉的主要作用是保證各安裝孔之間的中心距及平行度，并保證部件正確安裝。因此解放汽車第四速及第五速變速叉零件的加工質量，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。 圖1.1 零件圖 1.1.2 零件的工藝分析 由解放汽車第四速及第五速變速叉零件圖可知。解放汽車第四速及第五速變速叉零件，它的外表面上有平面需要進行加工。Φ82.2mm系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列孔。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Φ19mm孔為中心的加工表面. 這組加工表面包括:Φ19mm孔及其倒角,孔上端尺寸為16mm的槽,槽的外側厚度為10.8mm的兩個側面, Φ19mm孔的上端距其中心12mm的兩個端面,還有孔下端M10的螺紋孔. 2.以Φ82.2mm孔為中心的加工表面. 這組加工表面包括: Φ82.2mm的孔及其倒角, Φ82.2mm的孔的側面,距M10螺紋孔中心線63.7mm.這兩組加工表面有著一定的位置要求,主要是:Φ82.2mm孔與其外端面垂直度公差為0.1mm. 1.2 解放汽車第四速及第五速變速叉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。該解放汽車第四速及第五速變速叉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，對于解放汽車第四速及第五速變速叉來說，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。 由于的生產量很大。怎樣滿足生產率要求也是加工過程中的主要考慮因素。 1.2.1 孔和平面的加工順序 解放汽車第四速及第五速變速叉類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工解放汽車第四速及第五速變速叉上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。解放汽車第四速及第五速變速叉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，便于對刀及調整，也有利于保護刀具。 解放汽車第四速及第五速變速叉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。 1.2.2 孔系加工方案選擇 解放汽車第四速及第五速變速叉孔系加工方案，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，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格最底的機床。 根據(jù)解放汽車第四速及第五速變速叉零件圖所示的解放汽車第四速及第五速變速叉的精度要求和生產率要求，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 在大批量生產中，解放汽車第四速及第五速變速叉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。所以生產效率很高。但鏜模結構復雜、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)代生產中，不僅要求產品的生產率高，而且要求能夠實現(xiàn)大批量、多品種以及產品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產成本高，生產周期長，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，需要將解放汽車第四速及第五速變速叉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。 1.3 解放汽車第四速及第五速變速叉加工定位基準的選擇 1.3.1 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）保證裝入解放汽車第四速及第五速變速叉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。即以解放汽車第四速及第五速變速叉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端面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。 現(xiàn)選取Φ19mm孔的外輪廓不加工面作為粗基準,利用一組共兩個V形塊夾持外輪廓做為主要定位面,以消除自由度. 1.3.2 精基準的選擇 從保證解放汽車第四速及第五速變速叉孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證解放汽車第四速及第五速變速叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從解放汽車第四速及第五速變速叉零件圖分析可知，它的端面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，雖然它是解放汽車第四速及第五速變速叉的裝配基準，但因為它與解放汽車第四速及第五速變速叉的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結構設計方面都有一定的困難，所以不予采用。 精基準的選擇主要考慮基準重合的問題,當設計基準與工序基準不重合時,應該進行尺寸換算,這在以后還要專門計算,此處不再重復. 1.4 解放汽車第四速及第五速變速叉加工主要工序安排 對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。解放汽車第四速及第五速變速叉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、精加工端面平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于端面平面加工完成后一直到解放汽車第四速及第五速變速叉加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，端面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鉆床上鉆出，因切削力較大，也應該在粗加工階段完成。對于解放汽車第四速及第五速變速叉，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。保證零件內部雜質、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)將解放汽車第四速及第五速變速叉加工工藝路線確定如下： 工藝路線一： 工藝路線 工序Ⅰ 粗銑16mm槽,以Φ19mm孔定位. 工序Ⅱ 粗銑16mm槽的兩側面,以Φ19mm孔定位. 工序Ⅲ 粗銑距Φ19mm中心12mm的兩個端面,以Φ19mm孔及16mm槽底為基準. 工序Ⅳ 16mm槽兩端1.5*450倒角. 工序Ⅴ 鉆鉸Φ19mm孔并倒角. 工序Ⅵ 鉆距槽(16mm)12mm底面M10螺紋孔并倒角. 工序Ⅶ 攻螺紋M10. 工序Ⅷ 粗銑Φ82.2mm孔的兩端面. 工序Ⅸ 粗鏜Φ81.7mm孔. 工序Ⅹ 精鏜Φ82.2mm孔. 工序Ⅺ Φ82.2mm孔1*450倒角 工序Ⅻ 精銑Φ82.2mm孔的兩端面. 工序ⅩⅢ 終檢. 工藝路線二： 工序Ⅰ 粗銑16mm槽,以Φ19mm孔的外輪廓為粗基準定位,選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序Ⅱ 粗銑16mm槽的兩側面,以Φ19mm孔的外輪廓以及距槽底32mm的面為基準,選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序Ⅲ 粗銑Φ19mm孔上端兩端面,以Φ19mm孔定位,選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序Ⅳ 16mm槽1.5*450倒角,選用C620-1車床及專用夾具. 工序Ⅴ 鉆鉸Φ19mm孔并倒角.以Φ19mm孔及端面定位,選用Z5119立式鉆床及專用夾具. 工序Ⅵ 鉆距槽(16mm)12mm底面M10螺紋孔并倒角.以Φ19mm孔及16mm槽底定位,選用Z5119立式鉆床及專用夾具. 工序Ⅶ 攻螺紋M10. 工序Ⅷ 粗銑Φ82.2mm孔的兩端面.以Φ19mm孔定位,選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序Ⅸ 粗鏜Φ81.7mm孔.以Φ19mm孔及距中心線63.7mm的面為基準,選用T740雙面臥式金剛鏜床及專用夾具. 工序Ⅹ 精鏜Φ82.2mm孔. .以Φ19mm孔及距中心線63.7mm的面為基準,選用T740雙面臥式金剛鏜床及專用夾具. 工序Ⅺ Φ82.2mm孔1*450倒角.選用C620-1型車床及專用夾具. 工序Ⅻ 精銑Φ82.2mm孔的兩端面. 以Φ19mm孔定位,選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序ⅩⅢ 終檢. 上述方案主要是以Φ19mm孔位基準,來加工16mm槽,M10螺紋,槽的兩側面,這樣可以修正由于基準不重合造成的加工誤差,同時也照顧了加工路線方便的特點. 綜合選擇方案： 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內 容 00 毛坯 采用鍛造的方式獲得毛坯 10 時 時效處理 20 銑 粗銑Φ19mm孔兩端面 30 鉆 1、 鉆孔Φ18.5mm（Φ19mm孔底孔）； 2、 鉸孔Φ19mm； 3、 對Φ19mm孔倒角1*450 40 鏜 粗鏜、精鏜Φ82.2mm孔；進行1X450倒角 50 銑 粗銑、精銑Φ82.2mm孔端面 60 銑 粗銑16mm槽；1.5*450倒角 70 鉆攻M10 鉆M10螺紋孔并倒角1200；攻螺紋M10； 80 銑 粗銑尺寸Φ19mm孔上端兩端面 90 鉗工 去毛刺 100 檢驗 檢驗入庫 1.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “解放汽車第四速及第五速變速叉”零件材料為20鋼，生產類型為大批量生產，采用鍛造毛坯。 “變速叉”零件材料為20鋼,毛坯重量約1.5Kg,生產類型為大批量生產,采用鍛錘上合模鍛毛坯. 根據(jù)上述資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下: 1. 16mm槽 參照<<機械加工工藝手冊>>表3.1-56,因為其公差等級太低,可直接銑. 2. 槽的側面 參照<<機械加工工藝手冊>>表3.1-56,其加工余量Z=2mm. 3. Φ19mm孔的兩個上端面 參照<<機械加工工藝手冊>>表3.1-56, 其加工余量Z=2mm. 4. Φ82.2mm孔的兩側面,銑削公差-0.22mm. 參照<<機械加工工藝手冊>>表3.1-56, 其加工余量Z=2mm.精銑余量:單邊0.7mm(見<<工藝設計手冊>>表8-31),銑削余量:Z=2.0-0.7=1.3mm,鍛件偏差mm。 由于設計規(guī)定的零件為大批量生產,應該采用調整法加工.因此在計算最大,最小加工余量時,應按調整法加工方式予以確定. 5. Φ19mm孔 參照<<機械加工工藝手冊>>, 其加工余量2Z=2mm.鉆孔Φ18.5mm,鉸孔Φ19mm. 6. Φ82.2mm孔 參照<<機械加工工藝手冊>>, 其加工余量2Z=2.5mm.粗鏜Φ81.7mm,精鏜Φ82.2mm. 厚度為8mm的兩端面尺寸加工余量和工序間余量. 毛坯名義尺寸: 8+2*2=12mm 毛坯最大尺寸: 12+1.3*2=14.6mm 毛坯最小尺寸: 12-0.5*2=11mm 粗銑后最大尺寸: 8+0.7*2=9.4mm 粗銑后最小尺寸: 9.4-2*0.22=8.96mm 精銑尺寸與零件尺寸相符,即8mm. 1.6 毛坯種類的選擇 零件材料為20鋼，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，最后選用鑄件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產量已達成批生產水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型鍛造，這從提高生產效率，保證加工精度，減少生產成本上考慮，也是應該的。 零件機械加工的工序數(shù)量、材料消耗和勞動量等在很大程度上與毛坯的選擇有關，因此，正確選擇毛坯具有重要的技術和經濟意義。根據(jù)該零件的材料為ZG35、生產類型為批量生產、結構形狀不是很復雜、尺寸大小中等大小、技術要求不高等因素，在此毛坯選擇鍛造成型。 工件右端面機加工余量3mm； 工件左端面機加工余量3mm； 繪制毛坯圖 詳見附圖：毛坯圖 1.7 選擇加工設備和工藝裝備 1.7.1 機床選用 ①.工序端面加工是銑加工。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產，故選用銑床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的X52K型銑床。參考根據(jù)《機械制造設計工工藝簡明手冊》表４.２-７。 ②.工序鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。 1.7.2 選擇刀具 ①.在銑床上加工的工序,一般選用硬質合金銑刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質合金銑刀 ②.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考《機械加工工藝手冊》（主編 孟少農），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。 1.7.3 選擇量具 本零件屬于成批量生產，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。 1.8 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “連接座” 零件材料為20鋼，查《機械加工工藝手冊》（以后簡稱《工藝手冊》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，灰鑄鐵的硬度HB為143～269，表2.2-23 灰鑄鐵的物理性能，20鋼密度ρ=7.2～7.3（），計算零件毛坯的重量約為2。 表1-1 機械加工車間的生產性質 生產類別 同類零件的年產量[件] 重型 （零件重>2000kg） 中型 （零件重100~2000kg） 輕型 （零件重<100kg） 單件生產 5以下 10以下 100以下 小批生產 5~100 10~200 100~500 中批生產 100~300 200~500 500~5000 大批生產 300~1000 500~5000 5000~50000 大量生產 1000以上 5000以上 50000以上 根據(jù)所發(fā)的任務書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產。 根據(jù)生產綱領，選擇鍛造類型的主要特點要生產率高，適用于大批生產，查《工藝手冊》表3.1-19 特種鍛造的類別、特點和應用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鍛造方法的經濟合理性，采用機器砂模造型鑄件。 表1-2 成批和大量生產鑄件的尺寸公差等級 鍛造方法 公差等級CT 灰鑄鐵 砂型手工造型 11~13 砂型機器造型及殼型 8~10 金屬型 7~9 低壓鍛造 7~9 熔模鍛造 5~7 根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。 1-3 鑄件尺寸公差數(shù)值 鑄件基本尺寸 公差等級CT 大于 至 8 63 100 160 100 160 250 1.6 1.8 2.0 根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。 表1-4 鑄鐵件機械加工余量（JB2854-80）如下 鑄件基本尺寸 加工余量等級 6 澆注時位置 >190~250 6.0 4.0 端面、側面 底 面 鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于端面面的機械加工余量選擇。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 1.9確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序20 粗銑Φ19mm孔兩端面 機床：銑床X6132 刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 齒 切削速度：參考有關手冊，確定V=27m/min。 采用高速鋼三面刃圓盤銑刀，，Z=10。 工序30 鉆鉸Φ19mm孔,并倒角1*45兩端. 1.鉆孔Φ18.5mm 機床：立式鉆床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。 ,V=17m/min. 采用高速鋼鉆頭, 2.鉸孔Φ19mm. 采用高速鋼絞刀,V=14.7m/min. 3. Φ19mm孔倒角1*45兩端. 采用900锪鉆,為縮短輔助時間,取倒角時的主軸轉速與鉸孔相同. 工序40粗鏜、精鏜Φ82.2mm孔；進行1X450倒角 機床：鏜床T68 刀具：高速鋼刀具 （1） 粗鏜Φ81.7mm孔 采用雙刃鏜刀,V=40m/min. (2) 精鏜Φ82.2mm孔. V=35m/min (3) Φ82.2mm孔1*45度倒角. V=16m/min 工序50 粗銑、精銑Φ82.2mm孔端面 (1) 粗銑Φ82.2mm孔端面. 機床：XA6132型萬能升降臺銑床 刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 采用高速鋼圓柱銑刀,,Z=10,V=20m/min (2) 精銑Φ82.2mm孔的兩端面 機床：XA6132型萬能升降臺銑床 刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 齒 采用高速鋼圓柱銑刀,V=31m/min. 工序60 粗銑16mm槽；粗銑16mm槽的兩側面；1.5*450倒角 （1） 粗銑16mm槽,保證尺寸16mm. fz=0.06mm/齒 切削速度:參考有關手冊,V=22.8m/min. 采用W18Cr4V立銑刀,dw=16mm,Z=3,則: ns===454r/min fm=fzznw=0.06*3*420=75.6mm/min （2） 粗銑16mm槽兩側面。 齒 切削速度：參考有關手冊，V=27m/min。 采用高速鋼三面刃圓盤銑刀，，Z=10。 工序70 鉆M10螺紋孔并倒角1200；攻螺紋M10； (1)鉆M10螺紋孔并倒角1200 機床：鉆床Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～9，選硬質合金錐柄麻花鉆頭 采用麻花鉆,V=20m/min. （2） 攻螺紋M10. 機床：鉆床Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～9，選硬質合金絲錐 V=6m/min 第2章 夾具設計 2.1研究原始質料 利用本夾具主要用來加工鉆φ19孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足兩孔軸線間公差要求。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率和降低勞動強度。 2.2 夾具的夾緊裝置和定位裝置 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。 夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質量和生產安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。 一般夾緊裝置由動源即產生原始作用力的部分。夾緊機構即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構和夾緊元件。 考慮到機床的性能、生產批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。 螺旋夾緊機構是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。 螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。 典型的螺旋夾緊機構的特點： （1）結構簡單； （2）擴力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為手動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。 2.3鉆削力的計算 刀具：鉆頭 D=19。 則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4 F=Cdfk……………………………………3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=( F=420 轉矩 T=Cdfk 式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8 T=0.206 功率 P= 在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=KKKK 式中 K—基本安全系數(shù)，1.5; K—加工性質系數(shù)，1.1; K—刀具鈍化系數(shù), 1.1; K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1 則 F=KF=1.5 鉆削時 T=17.34 N 切向方向所受力: F= 取 F=4416 F> F 所以,時工件不會轉動,故本夾具可安全工作。 2.4 夾緊力的計算 夾緊力的大小重要取決于切削P和重力G，重力是可認為不變的，而切削力在切削的過程中是變化的。影響切削力的大小因素很多，如工件質量的不均勻，加工質量的不均勻，刀具磨損以及切削用量的變化等等。同時夾緊力也和其他因素有關，如夾緊件和工件及工件與定位件間接觸表面的光潔度，工藝系統(tǒng)的剛性等等，因此夾具夾緊力的設計只能對其作初略的估算。 2.5夾緊壓板 夾緊支板和夾緊座的目的相同，都是夾緊工件的，保證在加工過程中工件不移動，限制它的自由度，夾緊支板的工件接觸裝置擬用夾緊螺釘，支板在其中是輔助支承的，最終起決定作用的還是人的操作，不同人操作同樣的夾具或者是在夾緊的過程中用力和速度的不同，都對工件的加工精度有影響。由于取用的夾緊螺釘是一樣的，前面已經計算過了，在此不重復了。[5]具體的結構見零件圖。 螺旋夾緊機構是指螺旋副與其他元件（壓板、墊片、螺釘?shù)龋┫嘟Y合，對工件實施夾緊的機構。螺旋夾緊機構在生產中使用極為普遍。螺旋夾緊機構結構簡單，夾緊行程大，且自鎖性能好，增力比大，是手動夾緊中用的最多的一種夾緊機構。常用的夾緊形式有：單個螺旋夾緊機構、螺旋壓板夾緊機構。 夾緊壓板加工要求：1.表面發(fā)藍或其它的防銹處理；2.熱處理:T10A，淬火HRC38~45；滲碳深度0.2~0.6mm；3.銳邊無毛刺；4.螺紋孔以國家標準的M27配做。[1] [6] W:實際夾緊力 Wi:理論夾緊力 K:安全系數(shù) 安全系數(shù):K= K1×K2×K3×K4 式中: K1-基本安裝系數(shù) K2-加工安裝系數(shù) K3-刀具鈍化系數(shù) K4-切削特點系數(shù) 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： 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)，查參考文獻[5]表可得： 所以有： 螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下： 圖4.1 壓板受力簡圖 由表得：原動力計算公式 即： 由上述計算易得： 為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用液壓驅動的螺旋夾緊機構。 2.6 夾具的導向 在鉆床上加工孔時，大都采用導向元件或導向裝置，用以引導刀具進入正確的加工位置，并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過程中，導向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導向裝置如同定位元件一樣，對于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。 2.7確定引導元件 (鉆套的類型及結構尺寸 ) 為能迅速、準確的確定刀具與夾具的相對位置，鉆夾具上都應該設置引導刀具的元件——鉆套。鉆套一般安裝在鉆模板上，鉆模板與夾具體連接，鉆套與工件之間留有排屑空間，如圖3.2-1所示。因工件批量小又是單一鉆孔工序，所以此處選用固定鉆套。 圖3.2-1 固定鉆套 主要尺寸有《機床夾具零、部件》國家標準GB/T2262-91選取鉆孔時如表3.2-1 表3.2-1 固定鉆套標準尺寸 1.鉆套的尺寸、公差配合的選擇 鉆套內徑基本尺寸=引導刀具的最大極限尺寸 1） 鉆套內徑基本尺寸：鉆頭、擴孔鉆，鉸刀是標準化定尺寸刀具，所以內徑刀與刀具按基軸制選。鉆套與刀具之間按一定的間隙配合，以防刀具使用時咬孔或長使一般根據(jù)刀具精度選套孔的公差：鉆（擴孔）選F7，粗鉸 G7，精鉸G6。若引導的是刀具導柱部分不是切削部分，可按孔制選取：H7/f7，,H7/g6，,H6/g5等。 2）鉆套高度H： H=（1~3）D 斜孔 H=（4~6）D H過長，磨損嚴重由 表1.5-1可查得： 鉆套高度H取20mm 3）排屑空間：h措鉆套底部與工件表面之間的空間。h過大要引偏，過小不能排屑. 鑄鐵：S=（0.3~0.7）D 小孔取小值 鋼： S=(0.7~1.5) D 大孔取大值 斜孔：S=（0~0.2）D 所以排屑空間h為 30mm 4）材料： 性能要求：高硬度，耐磨 常用材料：T10A T19A CrMn 或20滲碳淬火 D≤10mm CrMn D<25mm T10A T19A HRC58~64 D≥25mm 20滲碳淬火 HRC58~64 因此，本處采用材料T10A,熱處理:T10A HRC58~64。 因鉆孔φ6.5H9；由表1.5-1可查得： 鉆套內徑為φ6.5F7； 外徑為φ19D6； 麻花鉆選用φ6.5f6 鉆套軸線對基面的垂直度允差為0.02mm 導向元件包括刀桿的導向部分和導向套。 在這套鉆床夾具上用的導向套是鉆套。 鉆套按其結構可分為固定鉆套，可換鉆套，快換鉆套及特殊鉆套。 因此套鉆夾具加工量不大，磨損較小，孔距離精度要求較高，則選用固定鉆套。如圖4.2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。 圖4.2 鉆套 鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性，材料選擇20Mn2。淬火HRC60。我選擇的鉆套:19.5F7*22K6*35 GB2264-1980。 相同的，為了防止定位銷與模板之間的磨損，在模板定位孔之間套上兩個固定襯套。選取的標準件代號為19*18 GB2263-1980。材料仍選取T10A， 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。 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（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。 為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差F7 基本 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 19 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 19 +0.023 +0.019 15 ＞8～10 15 18 19 20 25 ＞10～19 +0.034 +0.016 18 22 ＞19～15 22 +0.028 +0.015 26 16 28 36 ＞15～18 26 30 0.019 ＞18～22 +0.041 +0.020 30 34 20 36 HT200 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 HT200 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 鉆模板選用固定鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 2.8 鉆孔與工件之間的切屑間隙 鉆套的類型和特點: 1、固定鉆套：鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產或加工孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。 2、可換鉆套：主要用在大批量生產中，由于鉆套磨損大，因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內，鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。 3、快換鉆套：當對孔進行鉆鉸等加工時，由于刀徑不斷增大，需要不同的導套引導刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。 4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標準鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。 鉆套下端面與工件表面之間應留一定的空隙C，使開始鉆孔時，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內孔，如圖4.3。 圖4.3 切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。 在本次夾具鉆模設計中考慮了多方面的因素，確定了設計方案后，選擇了C=8。因為此鉆的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。 2.9 鉆模板 在導向裝置中，導套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈式鉆模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。 在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下，鉆模板在夾具體上采用定位銷一面雙孔定位，螺栓緊固，鉆模精度較高。[4] 2.10 定位誤差的分析 該夾具以一個平面和和2個定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。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。 由[5]和[6]可得： 1 定位誤差： 當短圓柱銷以任意邊接觸時 當短圓柱銷以固定邊接觸時 式中為定位孔與定位銷間的最小間隙 通過分析可得： 因此：當短圓柱銷以任意邊接觸時 2 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 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： 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 2.11確定夾具體結構和總體結構 對夾具體的設計的基本要求 （1）應該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。 （2）應具有足夠的強度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應有足夠的厚度，剛度可以適當加固。 （3）結構的方法和使用應該不錯 夾較大的工件的外觀，更復雜的結構，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應特別注意結構的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應能減小體積減輕重量，結構應該簡單。 （4）應便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產生更多的，一般應在夾具體上面。 （5）安裝應牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或實現(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應盡可能低，支撐面積應足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結構，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。 加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便于鐵屑。此外，夾點技術，經濟的具體結構和操作、安裝方便等特點，在設計中還應考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便排出鐵屑。 2.12 夾具設計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產，主要考慮提高勞動生產率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，一個圓柱銷定位兩個自由度，用菱形銷定位最后一個轉動自由度。 總 結 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 [1] 黃如林，切削加工簡明實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2004。 [2] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計[M]，重慶：重慶大學出版社，1995。 [3] 李洪，機械加工工藝手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。 [4] 方昆凡，公差與配合手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1999。 [5] 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊[M]，上?？茖W技術出版社，2000。 [6] 東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1979。 [7] 吳宗澤，機械設計實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2000。 [8] 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987。 [9] 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1984。 [10] 周永強，高等學校畢業(yè)設計指導[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。 [11] 楊叔子，機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2004。 [19] 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，2004。 [13] 東北重型機械學院，洛陽農業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學，機床夾具設計手冊[M]，上海：上海科學技術出版社，1980。 致 謝 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課程設計的重視和關心，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、更快的完成課程設計提供了重要保障。 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課程設計的重視和關心，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、更快的完成課程設計提供了重要保障。 32