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機械制造
課程設(shè)計(論文)
題 目: KCSJ-07扇形板的機械加工工藝
規(guī)程及夾具設(shè)計
所在學院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學 號
指導老師
年 月 日
目錄
目錄 2
1緒 論 3
2 扇形板的分析 4
2.1扇形板的工藝分析 4
2.2扇形板的工藝要求 4
3 工藝規(guī)程設(shè)計 6
3.1 加工工藝過程 6
3.2確定各表面加工方案 6
3.2.1影響加工方法的因素 6
3.2.2加工方案的選擇 7
3.3 確定定位基準 7
3.3.1粗基準的選擇 7
3.4工藝路線的擬訂 8
3.4.1工序的合理組合 8
3.4.2工序的集中與分散 9
3.4.3加工階段的劃分 9
3.4.4加工工藝路線方案的比較 10
3.5扇形板的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11
3.5.1毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 11
3.5.2扇形板的偏差計算 12
3.6 確定切削用量及基本工時 13
4鉆22孔設(shè)計 20
4．1研究原始質(zhì)料 20
4．2定位基準的選擇 20
4．3鉆削力及夾緊力的計算 20
4．4誤差分析與計算 21
4．5夾具設(shè)計及操作的簡要說明 22
5心得體會 24
6參考文獻 25
1緒 論
機械設(shè)計制造及其夾具設(shè)計是我們?nèi)跁炌?年所學的知識，將理論與實踐相結(jié)合，對專業(yè)知識的綜合運用訓練，為我們即將走向自己的工畢業(yè)設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。
機械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導生產(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題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時須保證其合理性、科學性、完善性。
而機床夾具是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞動強度、降低生產(chǎn)成本而在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。它們的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產(chǎn)中，常采用專用夾具。
而本次對于扇形板加工工藝及夾具設(shè)計的主要任務(wù)是：
⑴ 完成扇形板零件加工工藝規(guī)程的制定；
⑵ 完成鉆孔專用夾具的設(shè)計。
通過對扇形板零件的初步分析，了解其零件的主要特點，加工難易程度，主要加工面和加工粗、精基準，從而制定出扇形板加工工藝規(guī)程；對于專用夾具的設(shè)計，首先分析零件的加工工藝，選取定位基準，然后再根據(jù)切銷力的大小、批量生產(chǎn)情況來選取夾緊方式，從而設(shè)計專用夾具。
31
2 扇形板的分析
2.1扇形板的工藝分析
扇形板是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結(jié)構(gòu)形狀較復雜，但其加工孔和表面的精度要求較高，上下表面、圓弧表面都有粗糙度要求，精度要求較高，此外還有φ22+00.021孔要求加工，對精度要求也很高?？状植诙纫蠖际牵远家缶庸?。其小頭孔與下平面有平行度的公差要求，和φ22+00.021孔有對稱度公差要求，因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。
2.2扇形板的工藝要求
一個好的結(jié)構(gòu)不但要應該達到設(shè)計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。而設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)計者要考慮加工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計的要求。
圖2.1 扇形板的零件圖
圖2.2 扇形板的零件實體圖
該零件需要切削加工的地方有5個處：平面加工包括扇形板上端面、下端面；孔系加工包括φ22+00.021；小孔φ8和扇形板兩個外圓弧面的加工。不去除材料加工上下兩個表面。
⑴ 以平面為主有：
① 扇形板上端面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是Ra=6.3；下端面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是Ra=3.2；
② 扇形板R48弧面采用數(shù)控機床加工，其粗糙度要求是Ra=3.2。
⑵ 孔系加工有：
① φ22+00.021孔的粗鏜、半精鏜，精鏜加工，并且進行倒角1x45°。其表面粗糙度為Ra=1.6；
② φ8孔鉆、鉸加工，其表面粗糙度要求；并且與下端面的平行度要求為0.08μm，與φ22+00.021的對稱度為0.1μm。
扇形板毛坯的選擇用鑄造，因為生產(chǎn)率較高，所以可以免去每次造型。單邊余量一般在3.5-4mm，結(jié)構(gòu)細密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。由[3]由于是中批量生產(chǎn)。
上面主要是對扇形板零件的結(jié)構(gòu)、加工精度和主要加工表面進行了分析，選擇了其毛坯的的制造方法為鑄造和中批的批量生產(chǎn)方式，從而為工藝規(guī)程設(shè)計提供了必要的準備。
3 工藝規(guī)程設(shè)計
3.1 加工工藝過程
由以上分析可知，該扇形板零件的主要加工表面是平面、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，對于扇形板來說，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(guān)系以及槽的各尺寸精度。
由上面的一些技術(shù)條件分析得知：扇形板的尺寸精度，形狀精度以及位置關(guān)系精度要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。
3.2確定各表面加工方案
一個好的結(jié)構(gòu)不但應該達到設(shè)計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。對于我們設(shè)計扇形板的加工工藝來說，應選擇能夠滿足平面孔系和軸向孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)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，應選擇價格較底的機床。
3.2.1影響加工方法的因素
⑴ 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工。
⑵ 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設(shè)備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工，在小批量生產(chǎn)時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。
⑶ 要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。
⑷ 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。
⑸ 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。
選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術(shù)要求來選定最終加工方法。再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為IT6，表面粗糙度為Ra0.63μm，并要求淬硬時，其最終工序選用精度，前面準備工序可為粗車——半精車——淬火——粗磨。
3.2.2加工方案的選擇
⑴ 由參考文獻機械制造工藝機床夾具課程設(shè)計指導表2-6可以確定，平面的加工方案為：粗銑——精銑（），粗糙度為Ra6.3～1.6，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。故上下端面可用粗銑——精銑。
⑵ 由參考文獻機械制造工藝機床夾具課程設(shè)計指導表2-5可以確定， φ22+00.021孔的表面粗糙度要求為1.6，則選擇孔的加方案序為：粗鏜——半精鏜---精鏜。并且進行倒角1x45°。
⑶ 小孔φ8加工方法：零件毛坯不能直接鑄出孔，只能鑄出一個小坑，以便在以后加工時找正其中心，但其表面粗糙的要度求為，并且其孔徑較小，所以選擇加工的方法是鉆——-鉸----精鉸。
⑷ R48圓弧面的加工方法：采用數(shù)控機床進行加工。
3.3 確定定位基準
3.3.1粗基準的選擇
選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。
粗基準選擇應當滿足以下要求：
⑴ 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。
⑵ 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。
⑶ 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
⑷ 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。
（5）便于裝夾原則。
（6）保證不加工表面位置準確原則。
(7) 粗基準一般不得重復使用原則。
要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證扇形板在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從扇形板零件圖分析可知，主要是選擇加工扇形板上下底面的裝夾定位面為其加工粗基準。
故這里選用扇形板的下端面做為粗基準。
3.3.2精基準選擇的原則
⑴ 基準重合原則。即盡可能選擇設(shè)計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設(shè)計基準不重合而引起的基準不重合誤差。
⑵ 基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計和制造工作。
⑶ 互為基準的原則。當兩個表面位置精度以及它們自身的尺寸與形狀精度都要求很高時，可以互為基準反復加工。
（4）自為基準原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，在加工時就應盡量選擇加工表面本身作為精基準。
此外，還應選擇工件上精度高，尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計簡單等。
要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證扇形板在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從扇形板零件圖分析可知，它的上端面與φ22+00.021，適于作精基準使用。但用一個平面和一個孔定位限制工件自由度不夠，如果使用典型的一面兩銷定位方法，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，所以再在分度盤上加上一個定位銷，這樣零件的六個自由度就都限制好了。
綜上所述，選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾方便。
3.4工藝路線的擬訂
對于批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。扇形板的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔和面定位粗加工扇形板上下端面，再精加工上下端面。
后續(xù)工序安排都應當遵循粗精分開和先面后孔等原則。
3.4.1工序的合理組合
確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則：
⑴ 工序分散原則
工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。
⑵ 工序集中原則
工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。
一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。
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。
3.4.2工序的集中與分散
制訂工藝路線時，應考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。
⑴ 工序集中的特點
工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。
⑵ 工序分散的特點
工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備，簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)水平要求不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。
工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。
一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。
由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟效果。
3.4.3加工階段的劃分
零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段：
⑴ 粗加工階段
粗加工的目的是切去絕大部分多于的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。
粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為IT11～IT12。粗糙度為Ra80～100μm。
⑵ 半精加工階段
半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT9～IT10。表面粗糙度為Ra10～1.25μm。
⑶ 精加工階段
精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。
精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為IT6～IT7，表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。
此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。
但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很準確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。
3.4.4加工工藝路線方案的比較
在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下；
1. 工藝路線方案一:
工序1：粗銑零件的上端面，以下端面為粗基準。
工序2：粗銑零件的下端面，以下端面為粗基準。
工序3：精銑零件的下端面，以上端面為精基準。
工序4：精銑零件的上端面，以下端面為精基準。
工序5：對φ22+00.021孔進行鉆孔，以下端面為基準。
工序6：對φ22+00.021孔進行擴孔，以下端面為基準。
工序7：對φ22+00.021孔進行粗鉸，以下端面為基準。進行倒角1X45°，以上、下端面為基準。
工序8：用數(shù)控機床加工R48外圓弧，以下端面和孔為基準。
工序9：中檢。
工序10：對φ8孔空進行鉆——鉸----精鉸。以φ22+00.021孔和下端面為基準。
工序11：清洗表面。
工序12：剔除毛刺。
工序13：終檢。
工藝路線方案二：
工序1：用數(shù)控機床加工R48外圓弧，以下端面和孔φ22+00.021為基準。
工序2：粗精銑上端面，以R48外圓弧為基準。
工序3：粗精銑下端面，以R48外圓弧和上端面為基準。
工序：對φ22+00.021孔進行粗鏜——半精鏜---精鏜。并且進行倒角1x45°，以又端面為基準。
工序4：對φ8孔空進行鉆——鉸---精鉸。以φ22+00.021孔和下端面為基準。
工序5：對φ22+00.021孔進行粗鏜——半精鏜---精鏜。并且進行倒角1x45°。
工序11：清洗表面。
工序12：剔除毛刺。
工序13：終檢。
3.工藝方案比較與分析。
⑴ 從工序可以看出：方案二由于銑面夾具設(shè)計非常難造價太高，并且由于φ8和φ2200.021有對稱度要求，故應先加工φ22+00.021 ，再鉆φ8的孔，還有對于倒角，我們應把倒角放在精鉸前。
通過以上分析：方案一為合理、經(jīng)濟的加工工藝路線方案。
3.5扇形板的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定
扇形板的毛胚采用的是HT150制造,其材料是HT150（最小抗拉強度150）,生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。
3.5.1毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求
扇形板為鑄造件，對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性有一定要求：
（1） 由于鑄造件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機件配合的表面才需要進行機械加工，其表面均應設(shè)計為非加工表面。
（2） 工藝基準與設(shè)計基準相一致。
（3) 便于裝夾、加工和檢查。
(4) 結(jié)構(gòu)要求統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標準刀具進行加工。
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(shè)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。
3.5.2扇形板的偏差計算
⑴ 扇形板上下端面的偏差及加工余量計算
鑄件尺寸公差為CT13，公差為8mm，加工余量等級為H，加工余量數(shù)值上下面都為4.5mm，所以鑄造出來的實際尺寸一般是在設(shè)計尺寸上下波動。
上下端面加工余量的計算。根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。
粗銑：由機械余量加工手冊知，其單邊余量值規(guī)定為1.4—1.8mm，現(xiàn)取1.8mm?？芍浯帚姇r精度等級為IT12，粗銑平面時厚度偏差取。根據(jù)毛胚的實際尺寸來定粗銑工步。
精銑：由機械余量加工手冊知，其單邊余量值規(guī)定為0.7mm。
⑵ φ22+00.021孔的偏差及加工余量計算
⑵ φ22+00.021孔的偏差及加工余量計算
φ22+00.021孔的偏差及加工余量計算，該孔精度要求為IT7，由考參考文獻1知確定工序尺寸及余量為：
鉆孔：φ20mm 2Z=1mm
擴鉆:φ21.8mm 2Z=1.8mm（Z為單邊余量）
鉸：φ22+00.021 2Z=0.2mm
鑄件毛坯孔的基本尺寸分別為：22-1-1.8-0.2=19mm
（3）φ 8孔孔的偏差及加工余量計算
該孔精度設(shè)為為IT7，由考參考文獻1知確定工序尺寸及余量為：
鉆孔：φ7.8mm
粗鉸：φ7.96mm 2Z=0.16mm（Z為單邊余量）
精鉸：φ8H7mm 2Z=0.04mm（Z為單邊余量）
該孔就可達到精度要求。
（4）外圓弧表面沿軸線長度加工余量及公差。
外圓弧表面沿軸線長度加工余量及公差。精銑所能達到的加工經(jīng)濟精度為IT8--IT9,表面粗糙度
外圓弧的加工工序是，先粗銑，后精銑。
粗銑：查機械加工工藝手冊，取其加工余量為1.2mm.
精銑：查機械加工工藝手冊，取其加工余量為0.8mm.
鑄件外圓弧R取50mm.
3.6 確定切削用量及基本工時
工序Ⅰ：粗銑零件的上端面，以下端面為粗基準，選用X63臥式銑床加工，選用專用夾具1.
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1） 決定銑削深度
2） 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X63型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機床標準選?。?00
當＝800r/min時
按機床標準選取
3） 計算工時
切削工時：，，，則機動工時為
工序2：粗銑零件的下端面，以上端面為粗基準，選用X63臥式銑床加工，選用專用夾具1.
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
4） 決定銑削深度
5） 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X63型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機床標準選取＝800
當＝800r/min時
按機床標準選取
6） 計算工時
切削工時：，，，則機動工時為
工序3：精銑零件的下端面，以上端面為精基準，選用X63臥式銑床加工，選用專用夾具1.
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《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(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
由工序5可知：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序4：精銑零件的上端面，以下端面為精基準，選用X63臥式銑床加工，選用專用夾具1.
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《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(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
由工序5可知：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序5：對φ22+00.021孔進行鉆孔，以下端面為基準。
確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.80，則
根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以
根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
工序6：對φ22+00.021孔進行擴孔，以下端面為基準。
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.52，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.53，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際切削速度：
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：
加工加油孔機動時間：
由于
本工序機動時間
工序9：對φ22+00.021孔進行精鉸，進行倒角1X45以下端面為基準。
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.58，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.60，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
定位孔加工機動時間：
本工序機動時間
工序10：對R48外圓弧進行粗銑和精銑，以下端面和孔為基準，使用專用夾具。
銑刀直徑，齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.77，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.88，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：
走刀次數(shù)為1
機動時間：（其中）
因為：
本工序機動時間：
工序12：對φ8孔空進行鉆——粗鉸----精鉸。以φ22+00.021孔和下端面為基準，
使用專用夾具。
機床：臺式鉆床
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～9，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭
切削深度：
根據(jù)參考文獻[3]表查得：進給量,切削速度。
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。
加工基本時間：
4鉆22孔夾具設(shè)計
4．1研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來鉆22孔夾具設(shè)計，加工時要滿足粗糙度要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高產(chǎn)品生產(chǎn)率和降低勞動強度，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。
4．2定位基準的選擇
由零件圖可知：上下端面進行了粗銑加工因此，定位、夾緊方案有：
方案：即一面2個V型塊定位，夾緊方式選用螺母開口墊圈在心軸上夾緊。
圖中對孔的的加工有位置公差要求，所以我們選擇底平面、2個V型塊為定位基準來設(shè)計模具，從而滿足孔的加工要求保證了6個自由度都得到限制。
4．3銑削力及夾緊力的計算
刀具：鉆頭。
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(zhuǎn)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(zhì)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
銑削時 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(zhuǎn)動,故本夾具可安全工作。
4．4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1.6。由參考文獻[5]可得：
制造誤差ZZ
（1）中心線對定位件中心線位置精度
. 取.
（2）內(nèi)外圓同軸度誤差（查表P297）
故，.
則.
知此方案可行。
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
（5）分度誤差
1.直線分度誤差查機床夾具設(shè)計知Smin=S-(δ+X1+X2+e） Smax=S+(δ+X1+X2+e） 所以ΔF=2(δ+X1+X2+e）
2.回轉(zhuǎn)分度誤差查機床夾具設(shè)計知Δa=4artcg[( Δf/4+2X3)/4R]
誤差總和：0.070mm滿足要求。
4．5夾具設(shè)計及操作的簡要說明
由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設(shè)計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設(shè)計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。此時雖然有過定位，但底面是經(jīng)精銑的面，定位是允許的。
此次設(shè)計是對扇形板零件的加工工藝和夾具設(shè)計，其零件為鑄造，具有體積小，零件復雜的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時，就先加工面，再以面為基準來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具，并以操作簡單的手動夾緊方式夾緊，其機構(gòu)設(shè)計簡單，方便且能滿足要求。
4 鉆擴鉸φ20孔夾具設(shè)計
4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置
在本次夾具設(shè)計中，設(shè)計鉆擴鉸φ20孔的夾具，在工件夾緊方面要求手動夾緊。這類夾具的特點是：針對性強，剛性好，容易操作，裝夾速度較快以及生產(chǎn)效率高和定位精度高，但是設(shè)計制造周期長，產(chǎn)品更新?lián)Q代時往往不能繼續(xù)使用適應性差，費用較高。
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(shè)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(wù)。
夾緊裝置的基本任務(wù)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(zhì)量和生產(chǎn)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(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構(gòu)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(wù)的部分。他包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機床的性能、生產(chǎn)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(gòu)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(gòu)組成復合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。
螺旋夾緊機構(gòu)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(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)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(gòu)的特點：
（1）結(jié)構(gòu)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。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。
4.2 夾具的導向
在鉆床上加工孔時，大都采用導向元件或?qū)蜓b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。
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(jié)構(gòu)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:12.5F7*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12*18 GB2263-1980。材料仍選取T10A， 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。
4.3 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(chǎn)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(chǎn)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(nèi)，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(nèi)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(shè)計中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)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。
4.4 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]
4.5定位誤差的分析
定位誤差是指由于定位不準而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對夾具設(shè)計中采用的某一定位方案，只要其可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相關(guān)尺寸或位置公差的1/3，即可認為該定方案符合加工精度的要求。
在用夾具裝夾工件時，當工件上的定位基準面與夾具上的定位元件相接觸或相配合時，工件的位置即由定位元件確定下來。而對一批工件來說，因各工件的有關(guān)表面本身和它們之間在尺寸和位置上都存在公差，且夾具上的定位元件本身及相互間存在尺寸和位置公差，因此，雖然工件已經(jīng)定位，但每個被定位的工件上的一些表面的位置仍然會產(chǎn)生變化，這就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。
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：
當以任意邊接觸時
當以固定邊接觸時
式中為彼此最小間隙
通過分析可得：
因此：當以任意邊接觸時
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(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
4.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)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。
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
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
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
鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。
4.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)
對夾具體的設(shè)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(jié)構(gòu)的方法和使用應該不錯
夾較大的工件的外觀，更復雜的結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(chǎn)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?qū)崿F(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(jié)構(gòu)，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(chǎn)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(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應便于鐵屑。此外，夾點技術(shù)，經(jīng)濟的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點，在設(shè)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(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應便排出鐵屑。
4.8 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設(shè)計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設(shè)計，用底部大平面定位三個自由度， V型塊定位兩個自由度，再用一個壓塊限制最后一個自由度。
5心得體會
通過這次課程設(shè)計，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設(shè)計都有了更進一步的認識，也加深了對大學中所學基礎(chǔ)知識的理解。課程設(shè)計是理論聯(lián)系實際的最有效方法，是檢驗學生學習質(zhì)量、老師教育成效最直接的方法。在具體設(shè)計過程中，必須考慮到方方面面的問題，可能在理論上正確無誤的設(shè)計，在實際中往往存在各種問題。這樣，在設(shè)計時就必須考慮所設(shè)計的機構(gòu)是否合理，在實際運用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，課程設(shè)計使我學會了從實際出發(fā)加工零件和設(shè)計夾具，“實踐是檢驗真理的唯一標準”。
在本次設(shè)計中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、部件都是操作簡單，通用性較強的標準件，從現(xiàn)時以最低的成本實現(xiàn)最先進的加工。但也很有不足之處。無論怎樣，這次的課程設(shè)計使我獲益良多，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。
在這兩星期中，用到了很多專業(yè)方面的知識，這就要求我們要在先掌握的前提下過才能運用，學過的知識不扎實要倒回去再溫習，沒有學過的知識就需要現(xiàn)學現(xiàn)用，無形之中對我們的要求就提高了，所謂先付出再收獲，兩星期下來突然覺得自己學到了很多知識，看到自己設(shè)計、編輯出來的東西感到很欣慰。再則，在這期間，通過與同學一起研究探討，互相學習，更加理解孔子論語中“三人行，必有我?guī)煛薄叭齻€臭皮匠，頂個諸葛亮”，深感團隊的力量遠大于單個人，無論個人有多么強悍，在討論的過程中加深了同學間的友誼，增進了彼此的了解。這也讓我銘記在以后學習、工作要互相幫助，單靠自己一個人是做不出什么很大成就的。
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