車床前刀架拖板工藝規(guī)程設計及夾具設計（含全套CAD圖紙）,車床,刀架,拖板,工藝,規(guī)程,設計,夾具,全套,cad,圖紙 可持續(xù)夾具及固定裝置的高精度安裝的方法論 J. Jamshidi，P.G. maropoulos 英國巴斯大學機械工程學系 摘要 在夾具安裝階段，夾具組件的精確測量能力決定其精確性，尤其是對大尺寸的產品和應用來說。大量定制一些在設計上有多樣性的小批量產品和零部件是十分重要的。產品質量應該與迅速轉換理念相互協(xié)調，對于敏感元器件及組件而言，以犧牲產品質量來提高速度是不明智的，例如在航空航天工業(yè)中所看到的那些零部件。提高精確性對于夾具的安裝是很有必要的，為了要盡量少用，這可取決于夾具和夾具定位變化的耐受性預算。在航空航天工業(yè)中，靈活和可重構夾具的概念的發(fā)展及固定裝置是夾具的主要開銷成本。吸引他們的是重構夾具的可重用性，可持續(xù)使用是由于那些零部件也能夠被重新應用到許多種產品和裝配中去。一直不佳的準確性和可靠性為這類夾具的缺點，這篇論文主要是研究可持續(xù)夾具主要零部件的精確定位，影響夾具性能的因素在安裝階段會得以審查。本文介紹了一種在靈活夾具中為了最大限度地減少定位和夾緊的不確定性的方法。 關鍵詞:可持續(xù)性夾具；夾具安裝；校準不確定性；夾具的監(jiān)測；計量；可重復使用的夾具 1引言 質量和可靠性等因素早已經(jīng)轉換為新零件固有的特征。在他們的產品和服務范圍內，近期市場趨勢已經(jīng)迫使制造業(yè)走向大規(guī)模定制。其次增加新陳品的多樣化設計在部件和組件級別上遵循第二次高幅度的變化。有先進制造系統(tǒng)和技術的國家提供了更多的靈活性，能使設計師更加自由的發(fā)揮想象。例如在過去幾十年發(fā)展起來的一種新的大體積測量方法，就能測量及公丈的距離。用來檢測大尺寸零件的這些設備通常是由多個組裝部件所制造出來的。在重組和裝配期間，那些大尺寸產品的制造需要用到專用的夾具和固定裝置，以便于他們的零部件能夠被定位在設計基準上。對于大批量產品，在計算機輔助軟件上就能估算出其主要的花費需求，否則，在某些情況下或以其他方式生產的產品成本可能會是非常高的。這個問題與客戶不斷用錢來尋求具有更高價值的市場需求相互矛盾。用一種典型的變化產品可以創(chuàng)建一個更加具有持續(xù)性的商業(yè)，因為它能夠滿足相對比較大地市場需求。由支持產品變化的不同形狀的產品而形成的靈活和可重構夾具及固定裝置則是應對上述挑戰(zhàn)關鍵的解決方案。靈活夾具的概念已經(jīng)在研究領域存在了幾年[1]。然而，它們在很大程度上沒有充分利用真正的生產設施，尤其是大尺寸產品的制造，如航空航天設備。這是由于關于它們的初始安裝、校準困難和可重復性等挑戰(zhàn)往往超出公差要求。這些夾具和高品質關鍵部件裝置的制造以及大量的集成計量系統(tǒng)，都可以減少上述限制。本文包括了有關安裝的計量問題和靈活的夾具校準以及檢測服務。 2相關工作 2.1大型零件的制造和裝配 通常把要精密制造的機械零件移動到機床工作臺是必需的，先進行粗加工，然后精對準和夾緊。在這個階段，一方面是準備用于加工高精度的關鍵所在，然而，這對于一些大尺寸或重的零部件并不總是可以實現(xiàn)的。大型產品是指那些與一些不經(jīng)濟的可能需要處理或在工廠周圍移動的的組件一起來達到制造和裝配的目的[2]。制造業(yè)和這些部件的裝配工藝包括所需機器和系統(tǒng)的運動以及這些部件的位置和方向。這些零部件通常定位在大尺寸夾具及固定裝置上該定位的位置。如果這些部件以小批量生產，在航空航天工業(yè)、高開銷的情況下，每個產品將會出現(xiàn)。在設計和制造夾具上，已經(jīng)有了許多嘗試，以便于能夠持有許多種組件的變種。然而，這方法是不可行的，因為敏感或關鍵的零部件完全是由它們的高精度要求所決定的。與固定的夾具相比較，可調、可重構夾具會產生更低的重復性。固定夾具有固定的方式，可以通過焊接或鉚接的接頭固定在一起來實現(xiàn)。這些機械故障，例如夾具和固定裝置由于疲勞和塑料變形就是一個終止其服務的主要原因，發(fā)送它們再進行回收。小批量制造的需求是目前常見的淘汰不合格夾具，其使用壽命取決于產品的生命周期。換句話說，在制造變種零件停止不久之后，與之有關聯(lián)的夾具和固定裝置將會變得多余。即使夾具有工作順序，但它們仍然有報廢并送往循環(huán)再造。這種方法會帶來高負擔回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夾具和夾具的漂移以及夾具都能影響大尺寸零件組裝的精確性[5]。對于大尺寸的夾具已經(jīng)開發(fā)出了幾種分析夾具剛性的方法，可用來評估振動的影響因素。在任何情況下更加可持續(xù)生產要通過選擇性方案才能得以實現(xiàn)。如圖2.1所示。 圖2.1 典型的大型夾具元件 用于制造所延誤的時間是固定夾具的又一重大缺點，這些夾具應該在制造前就被訂購，在生產計劃和產品上市前還可以創(chuàng)建額外的復雜性。不管他們的類型，大型夾具有一些共同的元素，包括一個主框架、內在的框架，有可能有一個或數(shù)多個可移動的機制或更小的組件，如鉗、套管、皮卡和可調螺絲[表1]。 2.2柔性夾具 開發(fā)的柔性夾具的概念增加了其可持續(xù)性、快速轉換以及降低了成本?，F(xiàn)在可以使用現(xiàn)成的模塊來設計和組裝夾具。根據(jù)規(guī)定，只有極少數(shù)夾具的專用零件需要設計和制造。以這種概念看，大多數(shù)散裝部件、附件關節(jié)都應用的很具體。一旦產品設計變異完全制造出來，然后就可以拆卸上述組件和重組成一種新的元件來與未來的設計變異相匹配。因為組裝和組件范圍上的設計都相當接近，所以這種方法是最能降低夾具成本的。 根據(jù)組件的變化水平和工作類型的需求，每一個不同比例的柔性夾具都需要被重新安排。為了增加使用這種類型夾具的效益，這個問題在設計階段考慮是十分重要的。例如，在可能的情況下，皮卡車的位置和三維定位夾具上的組件的不同變種，甚至完全不同的部分應該是在靠近增加兼容性和夾具子系統(tǒng)間變性。夾具關鍵部件的收集在短期內能保證所需夾具的可用性。另外，這些夾具的存儲需要很少空間，因為拆除所有模塊是可能的，通常以腳手架的形式并把它們彼此放在一起。目前在一些汽車公司應用到柔性夾具，因為它們的精度等級是足夠滿足的。大尺寸制造的夾具設施盡管沒有許多柔性夾具那樣操作靈活，比如航空航天設備。準確性和定位銷的不確定性、夾具的可重復性以及夾具結構的漂移都出現(xiàn)這樣一個事實，這些夾具在發(fā)電和航空航天等工業(yè)不能滿足公差要求。一旦它們的精度問題得以解決，這些夾具在上述的工業(yè)中將會有很高的利用價值。 圖2.2 夾具與汽車行業(yè)中的可重構組件 大量的體積計量系統(tǒng)和技術一直有許多新的發(fā)展。依靠計量系統(tǒng)和技術的現(xiàn)代激光技術現(xiàn)在就能夠測量一些可接受精度的大尺寸產品甚至到幾公丈的產品。在安裝和初期安裝調試期間，這些系統(tǒng)能夠用來精確定位一些夾具的關鍵部件。 夾具的安裝通常開始形成機架或主要框架，然后是那些大的部件和像皮卡和夾具那樣逐漸更小的零部件。計量系統(tǒng)能夠用于柔性夾具的主要框架和其內部框架的安裝，從而來保證每個零部件彼此之間的準確定位。表1顯示了這些大規(guī)模的測量系統(tǒng)數(shù)。跟蹤系統(tǒng)能夠測量基準點，它是實現(xiàn)這一目的的最合適的測量系統(tǒng)。一起跟蹤球式反射鏡在三維空間內都可以認準所要記錄的位置。球式反射鏡可以直接練習目標對象來提供幾何位置信息或可以在機械重復的球式反射鏡下應用，從這個角度用激光來跟蹤目標或短期目標。像一些其他測量儀器的激光跟蹤有時候不確定，在夾具的安裝過程中需要做以說明。此外，激光跟蹤和目標點之間的光線問題還應該考慮到。如果必要的話，多個跟蹤職位都可以使用，在實際測量活動中，其結果必然是伴隨著一個不確定的說明。經(jīng)過測量，這些給定的分散的特征值是合理的，這個問題與一些夾具或夾具的安裝及以后的審核都是一樣的。這些知識闡明了一個給定的定位夾具的能力和裝配任務。換句話說，它表示在其相關流程中一套夾具是否能夠滿足公差要求。 2.3夾具理論比較 為了用于多種生產裝置和組裝應用，在不同的公司也有大量不同形狀和設計的夾具。這些夾具中的某一些的形式都是標準形式，然而另一些是經(jīng)過專門設計和制造的特殊零部件。后者可以說是建立在產品的復雜性和大規(guī)模的基礎上的，所以可能會是非常昂貴的[9]。 無論成本和目的如何，制造和組裝過程都可以完成，要么不使用夾具，要么用固定幀夾具或用可重構或柔性夾具。表2對它們的典型應用的這些方法做出了比較。 固定框夾具通常用于重型應用上，它們更適合于應用在能夠減輕花費開銷的大量產品上。 對于制造業(yè)和大型組裝及復雜產品來說，柔性夾具的應用有很多好處。特別是在研究和發(fā)展工作中，以及低容量產品的情況下，制造柔性夾具和夾具可能會是非常有益的。除了在時間和金錢上使利益均衡外，柔性夾具還會有一個更加靈活的設計思路。由于在夾具的制造和裝配過程中，會直接和經(jīng)常改變夾具的拓撲成本。與傳統(tǒng)夾具相比較，這種類型的柔性夾具的可重用性和可重構性是一個主要的優(yōu)點。這一點尤為重要，因為它在綠色制造方面符合行業(yè)的發(fā)展方向，通過回收使用系統(tǒng)的組成部件，為相關項目的工裝費用降低了項目成本。 表2.1 用于驗證夾具大量的例子、便攜式測量儀器 儀器 輔助部件 測量類型 接觸式 非接觸式 圖像 激光跟蹤儀 賽立信探頭 是 T型探頭 是 激光雷達 球形目標 是 攝影 目標 是 光投影 是 關節(jié)臂 三坐標測量機 基于激光掃描頭 是 接觸探頭 是 2.4 柔性夾具的安裝 本節(jié)中描述的夾具在安裝過程中需要考慮一些問題。夾具元件安裝在合適位置可以說是一種挑戰(zhàn)，尤其是當定位公差比較小時，柔性夾具也應當被監(jiān)測以便于開發(fā)和與傳統(tǒng)夾具相比較它們的剛性。 給出了一個通用的描述階段根據(jù)初步夾具安裝在仿真軟件環(huán)境和利用一些尺寸為5m×4m×3m的大尺寸夾具的實際實驗結果來測量指令階段。這是不論這個夾具是否是第一次安裝在夾具中還是對已經(jīng)存在的夾具只做外形上的更換，其都是為了定位不同的零部件。 根據(jù)其復雜性，一種典型的大尺寸夾具具有三至五個結構。通常除了有一個主框架之外，在每一個級別的基本水平，也可以由一個或多個結構。這些結構用來作為參考以便于作為夾具基準來定位。在一個自動化固定的平臺上，機器系統(tǒng)會進行多項任務，比如定位、加工和進行裝配。因此機器人的工作基準與夾具的工作框架相聯(lián)系。仔細考慮夾具的綜合數(shù)據(jù)，會確保后續(xù)安裝達到預期的公差要求。 2.4.1 測試輔助柔性夾具的安裝 柔性夾具的安裝在第一次進行模擬仿真時有幾個安裝階段。使用模擬演習，在這個工程中可以減少一些潛在的錯誤和返工。測量輔助安裝過程是類似的跟蹤對象位置的過程，是常見的大尺寸組件用到的。夾具的組件先用這種方法使其大致位置公差在1mm以內，然后當所有的夾具組件被放到所設計的位置時，在0.1mm至0.15mm公差內，它們可以使用適當?shù)呐ぞ厥站o。典型的計量協(xié)助柔性夾具安裝階段如下： 在出廠時設置初試參考結構； 測量初始參照系； 安裝基地或其位置的主框架； 安裝脫機內結構； 安裝控股和定位； 在內框和主框架位置安裝鉗、套管和皮卡。 底座上安裝內框； 重點定位元件的精細調整和緊固； 核查參照系和夾具； 對于夾具關鍵位置的服務監(jiān)測。 這些階段是從無到有夾具的完整安裝。更不用說，在設計變化略有變化的情況下，一些下面的操作將被忽略。 表2.2 不同夾具理念之間簡明的比較 典型特征 固定框架 柔性夾具 夾具 應用 大批量產品 小批量產品 樣機 優(yōu)點 唯一性 可重復性 可重構性 成本效益 耐用性 非常高 高 低 剛度 非常高 剛性不確定 低 缺點 重量 重 中 低 可移植性 不可移植 難以在每一個安裝中定位 難以進行 成本 非常高 中等 低 生產時間 長 中等 短 2.4.2 柔性夾具的安裝 柔性夾具安裝過程中采取了以下階段： 安裝夾具的主框架； 移動單元和子系統(tǒng)組裝； 夾具內框架在夾具裝配中的安裝； 皮卡和夾具的裝配。 主框架通常是夾具的骨干。因此，它一般不會改變外形，和內框架及較小的元素如襯套、皮卡和夾具一樣具有規(guī)律性。慎重考慮制造過程可以減少夾具元件較大元素的重新排列，也會更進一步節(jié)約時間和成本。圖3顯示了三組不同活動小組對于柔性夾具的安裝過程。在這個過程中，假定夾具的標準件是從可供選擇的現(xiàn)成的部件和組件中選出來的，然后提前在大量的物理安裝測試和調試時以降低測量不確定度來進行一次夾具安裝。一旦達到可接受水平的不確定性的物理安裝才能進行。 圖2.3 柔性夾具的測量輔助安裝程序 在夾具安裝過程中，它可能需要用到多個測量系統(tǒng)或用到包括一套完整夾具安裝關鍵點的測量系統(tǒng)。這應該包括在夾具維修期間放在工廠的地板和墻壁上的穩(wěn)定性及漂移檢查的目標參考點。 在夾具上定位的關鍵點、測量儀器的不確定性應該予以考慮。作為一個經(jīng)驗法則，每個夾具關鍵位置的定位的準確性應該是在10倍，甚至比所需的耐受性更好。換句話說，如果組件公差指定至0.1mm，則夾具定位精度至少應為0.01mm。 柔性夾具安裝的最佳做法如下： 一個工廠的墻壁和地板上的初始參考點的位置是首選，以減少測量的不確定性； 應驗證該儀器所在位置上經(jīng)常使用初始參考點的基地； 在每個夾具的大節(jié)上，為更好地具有跟蹤和可重復性，可以附加多個球式反射跟蹤系統(tǒng)； 夾具大型組件有關于彎曲或扭曲的測量應集中在角梁的中央部分，以減少定位誤差； 內框架參考點應選擇盡可能遠的創(chuàng)建框的坐標系統(tǒng)。這可能會導致在內框坐標系時的較小的不確定性。 3.不確定性 由于評估的結果旨在對于所描述物體真正價值范圍內的評估定位，則不確定性被定義為膠[8]。這里的不確定性來自兩方面的審查，首先是與測量過程中有關的，其次是與夾具定位的不確定性有關。測量不確定性的一些因素，如灰塵、重力、溫度、氣壓、濕度、測量儀器和相關軟件中的系統(tǒng)誤差、操作人員的技能、接觸探針或球式反射跟蹤儀?；谀z[8]的定義，測量結果應伴隨著它的不確定性說明，這些錯誤詳細來源的討論超出了本文的范圍。已經(jīng)有多項研究來建立真正的不確定性的一些測量儀器[10、11]。 夾具關鍵點的測量結果應該包括相關的置信水平。除了最初的不確定性上升的測量儀器，夾具的不確定性還有其他方面的影響。夾具框架方面的應用由于產品重量以及制造工藝過程在夾具框架中能創(chuàng)建一些彈性變形。夾具有了集成化、自動化和移動部分，是這個問題變得更加復雜。 仔細考慮夾具設計階段不確定性的來源可以在一個給定的情況下減少過度使用公差預算的風險。夾具的精度和夾具的成本之間有著直接的關系。然而，整體的成本也應該被考慮在內。高數(shù)額的零部件有更長的使用壽命。換句話說，質量特征接近平均值是，在使用過程中會很少失效。朝六個方向靠近在安裝時是很必要的，然后是在高精度夾具和敏感部位上的可重構、柔性夾具及夾具的監(jiān)測。 4.討論 柔性夾具適用于組裝和在加工部分有不同的設計和幾何參數(shù)。尤其是當這些部件之間的設計變化小時，這種類型的夾具被證明是具有成本效益和快速的解決方案，這是因為它可能會通過夾具重新配置到一個新的產品或組件的變種上。然而，當所需的零件盒裝配的設計完全不同時，可能需要不同尺寸夾具組件的完整地重排，因此，在設計一個新的零件和重組夾具的拓撲結構時應該考慮到要便于減少夾具的安裝和重新配置的時間以及成本，并最大限度的重用現(xiàn)在的組件在當前的裝配中。 一個柔性夾具有許多種裝配方式，是由于其靈活性。在正確的安裝順序下選擇合適的組件，可以最大限度的節(jié)約成本和時間。本次選擇的過程中應該對未來產品的夾具的潛在的重用予以考慮。在產品不斷變化的情況下，計劃和設計夾具框架是很重要的。使用定制的夾具、緊固件、軸套和其他夾具元件都是降低成本的關鍵問題。 仿真軟件和工具的廣泛使用，可以減少返工和浪費夾具材料相關的成本。例如測量儀器，其目標點之間的視線檢查就會使用這些軟件來輔助。圖4顯示了柔性夾具安裝在測量仿真軟件中的第一個階段。由于夾具正在興建的模擬的效益越 來越明顯，因此它可以突出儀器與目標測量點的水平視線的問題和不確定性。 由于關于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購買夾具元件方面的財政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因為它們能提前分析出夾具的長處和弱點，揭示其物理設置。 選擇合適的測量儀器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計量。一個連貫的計量系統(tǒng)，其測量結果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個給定的公差范圍內所需任務的能力。 圖4.1 測量輔助夾具安裝的模擬過程 由于關于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購買夾具元件方面的財政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因為它們能提前分析出夾具的長處和弱點，揭示其物理設置。 選擇合適的測量儀器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計量。一個連貫的計量系統(tǒng)，其測量結果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個給定的公差范圍內所需任務的能力。 總結 零件和裝配體應該以盡量減少夾具成本的方式來設計，以滿足使用標準組件。如果在夾具更新至下一產品時提前思考，則其速度和成本可能會增加。在夾具和固定裝置的設計上有強大的總成本、碳足跡及其可持續(xù)性。它往往要求生產出只有極少數(shù)的典型設計或產品，子系統(tǒng)或組件，以滿足產品的變化和客戶的需求。對于大型產品的幾何尺寸超出幾米夾具的可能會造成重大的開銷。此外，一旦所需的零部件倍制造出來，這些夾具則會變得多余。常規(guī)回收多余夾具是不經(jīng)濟的。因此，找到增加夾具的靈活性才是所需求的方法。 柔性夾具和夾具的概念已存于二十余年。然而它們的潛能還沒有真正發(fā)揮，是由于其精度可可重復性的不確定性。高精度計量系統(tǒng)現(xiàn)在能夠用來對夾具進行初始安裝和服務。然后使用該系統(tǒng)有可能重新設定夾具元素使其精確到一個新的拓撲結構，以便于定位不同幾何位置的組件，允許幾次使用夾具。 本文提出了一種對于大規(guī)模柔性夾具及夾具初始定位和安裝的通用的算法。計量輔助夾具安裝的新概念被證明對復雜的設置和夾具的安裝是有益的。當完全裝配好時，夾具的穩(wěn)定性可以通過慎重考慮和選擇夾具幾何位置上的關鍵點來予以保證。這種方法將應用于大尺寸元件和產品的制造以及裝配件，尤其是應用于航空航天和發(fā)電工業(yè)中。 常州機電職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計(論文) 車床前刀架拖板工藝規(guī)程設計及夾具設計 學生: 班級: 學號: 專業(yè): 指導老師: 摘 要 本課題來源于車床前刀架拖板零件的生產制造。本課題要求對車床前刀架拖板零 件進行合理的工藝規(guī)程設計，包括零件每一道工序的選用設備、切削刀具、切削用量、 定位方式等，并要求繪出工序圖。另外要求對車床前刀架拖板工藝規(guī)程設計及翻轉式 鉆摸進行夾具設計。其目的是把所學的機械制造工藝，金屬切削原理及工藝裝備設計 基礎知識與計算機輔助設計方法結合起來，加強理論知識并鍛煉實踐和動手的能力。 為培養(yǎng)學生獨立的分析問題和解決問題的能力打下良好的基礎。 在課題的研究設計階段，針對該零件的結構特點，制定加工工藝；深入理解了夾 具的相關知識，結合零件的結構特點選擇需要的夾具元件，設計出夾具的整體結構 關鍵詞:工件定位 夾具設計 CAD Abstract This subject comes from the front turret lathe carriage parts manufacturing. The requirements on the knife carriage parts process planning reasonable lathe, selection of equipment, including parts of every process of the cutting tool, cutting, positioning, and drawing process. In addition to the front tool lathe carriage process design and fixture design of rotary drilling touch. The purpose is to make the manufacturing process of the mechanical, metal cutting principle and process equipment design basic knowledge and method of computer aided design combine to strengthen the theoretical knowledge and practical ability and training. A good foundation for the ability of independent analysis and problem solving problems the students lay. The research topics in the design phase, according to the structure characteristics of the parts, make the process; understand the relevant knowledge of fixture, with parts of the structural features of fixture components need, design the overall structure of the fixture Keywords: positioning of the workpiece and fixture design CAD 目 錄 前 言.........................................................................................................................................1 第一章 車床前刀架拖板零件分析...........................................................................................3 1.1 拖板零件分析 ..................................................................................................................3 1.2 毛坯的設計 .......................................................................................................................4 1.3 車床前刀架拖板零件的特點 ..........................................................................................4 第二章 前刀架拖板的機械加工工藝規(guī)程...............................................................................5 2.1 前刀架拖板的加工方法的選擇 .......................................................................................5 2.2 前刀架拖板零件的機械加工工藝規(guī)程 ...........................................................................5 2.2.1 工藝規(guī)程的作用........................................................................................................5 2.2.2 生產類型的確定........................................................................................................6 2.3 前刀架拖板零件加工工藝過程的設計 ...........................................................................6 2.3.1 定位基準的選擇........................................................................................................6 2.3.2 加工順序的安排........................................................................................................6 2.3.3 前刀架拖板加工工藝過程的確定............................................................................7 2.4 工序設計 ...........................................................................................................................7 2.4.1 工時定額的計算........................................................................................................7 2.4.2 機床的選擇................................................................................................................7 2.4.3 工藝裝備的選擇........................................................................................................8 2.4.4 加工余量及工序尺寸的確定....................................................................................8 2.4.5 具體工序計算............................................................................................................8 第三章 前刀架拖板翻轉式鉆模夾具設計.............................................................................17 3.1 夾具的設計要求 .............................................................................................................17 3.2 定位方案和定位元件 .....................................................................................................17 3.3 定位誤差分析 .................................................................................................................18 3.3.1 定位誤差的計算 .....................................................................................................19 3.3.2 夾緊力計算 .............................................................................................................20 3.3.3 夾緊機構的設計 .....................................................................................................21 3.4 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 ................................................................................22 3.5 確定夾具體結構尺寸和總體結構 ................................................................................24 3.6 夾具設計及操作的簡要說明 ........................................................................................25 結論...........................................................................................................................................26 致謝...........................................................................................................................................27 參考文獻...................................................................................................................................28 1 前 言 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件品種已占工件種 類總數(shù)的 85左右?，F(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場 的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中 等生產能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的 企業(yè)中，每隔 34 年就要更新 5080左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為 1020左右。近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新 加工技術的應用，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）能適用于精密加工的高精度機床夾具；4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機 床夾具；5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高 勞動生產率；6）提高機床夾具的標準化程度。 (2)機床夾具行業(yè)的發(fā)展趨勢 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方 面。 （1）標準化：機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具 零件及部件的國家標準：GB/T2148T225991 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。 （2）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自定心卡盤，其定心精度為 5m。 （3）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、高速化夾具和具有 夾緊力裝置的夾具等。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； 在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉速為 9000r/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。目前，除了在生產流水線、自動線 配置相應的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動 裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。 （4）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、組 合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：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 2 可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小 批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構， 發(fā)展可調夾具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。 在經(jīng)過實地調研和搜集、查閱了大量有關資料的基礎上，本文對車床前刀架拖板 零件機械加工工藝過程進行了分析和研究，編制了車床前刀架拖板零件的機械加工工 藝規(guī)程，并進行了夾具設計?？偨Y前人的成果，并提出了自己的見解，在滿足零件加 工要求的前提下，提高生產率。 此次設計，在老師的指導下，將所學的理論知識與實際問題相結合，達到了鞏固、 擴大、深化知識的目的，提高了分析問題解決問題的能力，進一步鍛煉了有關設計、 計算、繪圖等方面的實際動手能力，為今后更好的走向工作崗位打下了堅實的基礎。 3 第一章 車床前刀架拖板零件分析 1.1 拖板零件分析 車床前刀架拖板零件是機床的基礎部件，它主要起支撐刀架作用，并帶動刀架運 動，在機床切削加工中起著重要作用。其結構圖如圖所示： 圖 1-1 拖板零件結構圖 車床前刀架拖板零件加工表面的加工工藝要求，描述如下： （1）A 面與 C 面得平行度公差 100：0.02 （2）B 面與 C 面垂直度公差為 0.01mm （3）D 面與 B 面平行度公差 100：0.02 （4）粗糙度 6.3，孔粗糙度 3.2 經(jīng)過對以上加工表面的分析，我們可先選定粗基準，加工出精基準所在的加工表 面，然后借助專用夾具對其他加工表面進行加工，保證它們的位置精度。 零件材料是 HT200。零件年產量是大批量，而且零件加工的輪廓尺寸不大，在考 慮提高生產率保證加工精度后可采用鑄造成型。零件形狀并不復雜，因此毛坯形狀可 以與零件的形狀盡量接近，內孔需要鑄出。毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。 1.2 毛坯的設計 本設計中加工余量的確定是通過查閱機械制造工藝設計簡明手冊和切削用 量簡明手冊來進行的。毛坯鑄件結構簡圖如圖 2 所示： 4 圖 1-2 毛坯鑄件結構簡圖 1.3 車床前刀架拖板零件的特點 該零件外圍尺寸不大，但是孔比較多，而且在斜面上需要打孔，攻絲，給加工帶 來很大困難，傳統(tǒng)的加工方法是每一個工序需要單獨設計一套夾具，耗時費力，生產 率低。因此需要合理設計夾具，減少多次夾緊定位帶來的加工誤差，提高加工精度， 提升加工效率。 5 第二章 前刀架拖板的機械加工工藝規(guī)程 2.1 前刀架拖板的加工方法的選擇 零件的加工方法的選擇主要取決于加工表面的技術要求，如粗糙度、尺寸精度， 公差等級等，再有，就是和被加工材料、生產類型，技術條件等也有關系。當明確了 上述因素后，就可以根據(jù)此來選擇加工方法，來滿足零件質量、較好的經(jīng)濟性和較高 的生產率的要求。車床前刀架拖板零件的主要加工面有 P、S、Q、R 及其對應后面和右 面，R 面鉆孔和 S、Q、T 面上的孔的加工等。參考機械制造工藝設計簡明手冊 ，零 件加工方法如下： （1）P 面以及內槽兩側面以及 R 面: 表面粗糙度 Ra=6.3,公差等級為 IT11，粗銑半 精銑。 （2）S 面：表面粗糙度 Ra=6.3,公差等級為 IT11，粗銑半精銑。 （3）Q 面以及 R 面對應的后面及對應右面：表面粗糙度 Ra=6.3,公差等級為 IT11，粗 銑半精銑。 （4）鉆底面 P 上 7 個深 16mm5 底孔、1 個深 11mm5 底孔、以及 2 個 3 油孔并分 別攻絲：表面粗糙度 Ra=6.3,公差等級為 IT11，鉆-----攻絲。 （5）鉆頂面 Q 上 6H9-3 階梯孔下部的 3 油孔，擴、鉸 6H9 孔和鉆銑槽時的 8 進刀孔：表面粗糙度 Ra=3.2,公差等級為 IT7IT10，鉆---擴鉸 （6）鉆正面 R 上 4 孔至 3.7、鉸孔至 4：表面粗糙度 Ra=3.2,公差等級為 IT7IT10。 鉆---鉸 （7）鉆 S 面上兩個深 15mm 的 M6 孔以及 1 個深 20mm 的 M6 孔并攻絲: 表面粗糙度 Ra=6.3,公差等級為 IT11。鉆---攻絲。 （8）鉆 T 面 12 孔至 11.7 鉸孔至 12：表面粗糙度 Ra=3.2,公差等級為 IT7IT10，鉆---鉸。 2.2 前刀架拖板零件的機械加工工藝規(guī)程 2.2.1 工藝規(guī)程的作用 工藝規(guī)程是規(guī)定產品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。工藝規(guī)程 的作用是： （1） 工藝規(guī)程指導生產的主要技術文件； （2） 工藝規(guī)程是生產組織和生產管理工作的依據(jù)； （3） 工藝規(guī)程是新建、擴建或改建機械制造廠的主要技術資料。 因此，零件的機械加工工藝規(guī)程是每個機械制造廠或加工車間必不可少的技術文 件。生產前用它做生產的準備，生產中用它做生產的指揮，生產后用它做生產的檢驗。 工廠或車間的每個工人、技術人員和干部都必須按照工藝規(guī)程進行生產，以確保產品 6 質量，提高生產率，降低成本和安全生產。零件的機械加工工藝規(guī)程作用重大，必須 認真做好。 2.2.2 生產類型的確定 根據(jù)零件的生產綱領來確定生產類型。生產類型將直接影響工藝規(guī)程的內容和生 產的組織形式。前刀架拖板零件的生產綱領 N=10000 件/年，應屬大批生產。因此，工 件的耐用性好，毛坯多用鑄件，精度一般，加工余量中等，多采用普通數(shù)控機床、專 用夾具（加工精度基本由其保證）等，并且工藝規(guī)程要詳細、規(guī)范。 2.3 前刀架拖板零件加工工藝過程的設計 2.3.1 定位基準的選擇 正確選擇定位基準是設計工藝過程的一項重要內容。在最初的工序中只能選擇未 加工過的毛坯面為定位基準，稱為粗基準，用加工過的表面作定位基準稱為精基準。 在加工過程中，必須相應的以一個或幾個面為依據(jù)來加工其他表面，以達到零件圖上 的要求。所以在機械加工中要確定正確的定位基準。 前刀架拖板零件粗基準的選擇主要遵循粗基準選擇的一般原則。粗基準的選擇將 會影響各加工面的余量分配和位置精度。該零件工藝過程是以前刀架拖板毛胚的 Q 表 面為加工的粗基準，首先以毛坯的 Q 表面為基準來銑削 P 平面，然后用加工過的平面 為精基準加工其他工序，保證了前刀架拖板零件各平面的加工余量均勻。粗基準最好 只使用一次，不要重復使用，以免產生較大的位置誤差。 選擇精基準應考慮保證加工精度和裝夾準確、方便。本工藝過程精基準的選擇主 要考慮了以下幾個方面： （1）由于是鑄件毛胚，選擇定位基準時主要是選擇面積較大，精度較高的 P 面作 為定位基準。 （2）當工件以某一組精基準來定位可方便的加工其他表面時，就盡可能的在多數(shù) 工序中選擇這組基準來定位，即“基準統(tǒng)一”的原則，這樣的好處是避免了因基準轉 換過多帶來的誤差，有利于保證其相互位置精度。 （3）選擇零件圖上的設計基準來作為加工的精基準，以便消除基準不重合誤差， 即所謂的“基準重合”原則。這樣可以減少由于定位不準確引起的加工誤差。 2.3.2 加工順序的安排 一般來說，零件的加工順序可劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工階段以 及光整加工階段，并依次進行。前刀架拖板的加工表面除了自身的加工精度外，還有 位置精度要求。為了達到這些要求，工件的各個加工面的加工順序就不能隨意安排， 必須遵照一定的原則。即“先粗后精、先主后次、先面后孔、先基準后其它” 。 7 （1）作為基準的表面應先加工，因為后續(xù)工序中要以它作為定位基準，即“先基 準后其它”的原則。本文的工藝過程中，前刀架拖板 Q 面和 P 平面要作為基本的定位 基準，故安排其先加工，以保證后續(xù)工序的加工精度。 （2）精基準加工完畢后，應對主要加工表面及關鍵孔進行粗加工、半精加工和精 加工。主要表面的精加工一般放在最后階段進行，以免受到其它的工序影響。次要表 面的加工可穿插在主要表面及關鍵孔加工工序之間進行，即按照“先粗后精、先主后 次”的原則。 2.3.3 前刀架拖板加工工藝過程的確定 綜合以上的分析，制訂兩套工藝過程如下： 第一套：鑄造毛坯；以 Q 面為粗基準，銑 P 面以及內槽兩側面以及 R 面，然后銑 S 面; 翻轉零件以 P 面為精基準銑加工 Q 面以、R 面對應的后面及對應右面，鉆底面 P 上 7 個深 16mm5 底孔、1 個深 11mm5 底孔、以及 2 個 3 油孔并分別攻絲，鉆頂面 Q 上 6H9-3 階梯孔下部的 3 油孔，擴、鉸 6H9 孔和鉆銑槽時的 8 進刀孔，鉆 正面 R 上 4 孔至 3.7、鉸孔至 4 鉆 S 面上兩個深 15mm 的 M6 孔以及 1 個深 20mm 的 M6 孔并攻絲，最后鉆 T 面 12 孔至 11.7 鉸孔至 12。去毛刺，檢測。 第二套：鑄造毛坯；粗銑、半精銑 Q 面及左、右端面；翻轉零件以 Q 面為精基準， 銑 P 面及前后端面，并且銑出溝槽。鉆底面 P 上 7 個深 16mm5 底孔、1 個深 11mm5 底孔、以及 2 個 3 油孔并分別攻絲，鉆頂面 Q 上 6H9-3 階梯孔下部的 3 油孔， 擴、鉸 6H9 孔和鉆銑槽時的 8 進刀孔，鉆正面 R 上 4 孔至 3.7、鉸孔至 4 鉆 S 面上兩個深 15mm 的 M6 孔以及 1 個深 20mm 的 M6 孔并攻絲，最后鉆 T 面 12 孔至 11.7 鉸孔至 12，去毛刺，檢測。 第二套的工藝方案加工平面的順序有區(qū)別與第一套，但是不易保證 B 面與 C 面得 垂直度要求，并且設計基準與定位基準不重合，誤差較大所以應使用第一套方案。 2.4 工序設計 工序設計的內容是為某一工序選擇機床和工裝設備，確定進給量，背吃刀量 （切削深度）和切削速度等切削用量，同時選擇刀具，量具等設備，以高效、高質量 的完成本道工序。 2.4.1 工時定額的計算 T=（365-3-3-522）860/10000=12.24（min） 2.4.2 機床的選擇 選擇機床要遵循一定的原則。機床的加工范圍應與零件的外輪廓尺寸相適應；機 床的精度應與工序要求的精度相適應；機床的生產率應與零件的生產類型相適應。本 文中零件生產綱領為 10000 件/年，屬于大批量生產，零件的加工精度比較高的工序一 8 般采用專用機床，大部分工序采用通用機床。 2.4.3 工藝裝備的選擇 在單件小批量生產中，應盡量采用通用夾具和組合夾具，而在大批量生產中則應 根據(jù)工序的加工要求自行設計制造專用夾具。因為拖板零件形狀不規(guī)則，在加工中主 要采用專用夾具。量具的選擇主要是根據(jù)生產類型和要求檢驗的精度來確定的。對拖 板的檢測可用游標卡尺，塞規(guī)進行檢測，如零件的長、寬、高等就可以用游標卡尺進 行檢測，檢測通孔可用塞規(guī)進行測量。刀具的選擇主要取決于所采用的加工方法、加 工表面的尺寸、工件的材料、所要求的加工精度和表面粗糙度、生產效率以及經(jīng)濟性 等。在對拖板的加工中的刀具均采用 SANDVIK 提供的刀具樣本，其刀具質量好，剛度、 加工精度完全能滿足要求。 2.4.4 加工余量及工序尺寸的確定 為了保證零件圖上某平面的精度和表面粗糙度值，需要從其毛坯面上切除全部多 余的金屬層，這一金屬層的總厚度叫做該表面的加工總余量。工件加工余量的大小將 直接影響工件的加工質量、生產率和經(jīng)濟性。例如加工余量很小時，不易去掉上道工 序所遺留下來的表面缺陷及表面的相互位置誤差而造成廢品；加工余量太大時，會造 成加工工時和材料的浪費，甚至因余量過大而引起很大的切削力和切削熱，使工件變 形，影響加工質量。目前，確定加工余量的方法一般有兩種，一是靠經(jīng)驗，另一種是 查閱有關的手冊來確定。零件的工序尺寸按照“入體原則”從后向前，根據(jù)確定的加 工余量即可計算得出。 2.4.5 具體工序計算 1. 銑 P 面以及內槽兩側面以及 R 面 I、粗銑 P 面以及內槽兩側面以及 R 面 所選刀具為高速鋼鑲齒圓柱銑刀，根據(jù)切削用量簡明手冊選用刀具直徑為 15 的 立銑刀 切削用量及基本時間的確定 （1）ap=1.5mm，走刀次數(shù) m=1。 （2）進給量 f= 0.8mm/r。 （3）確定切削速度 根據(jù)切削用量簡明手冊表查?。篤c= dnc/1000=31.79m/min。 綜上，此工步的切削用量為：ap=1.5mm ，f =0.8mm/r，n =425r/min，Vc=20m/min。 (3)計算基本工時： T=L/(fn)=(l+y+)/(fn) =5.28min。 .半精銑 P 面以及內槽兩側面以及 R 面 9 (1)選擇刀具：高速鋼鑲齒圓柱銑刀，選用刀具直徑為 15 的立銑刀 (2)確定切削用量 (a)確定背吃刀量 半精銑 P 面以及內槽兩側面以及 R 面，加工余量為 0.5mm，一次走刀，則 ap=0.5mm。 (b)確定進給量 由切削用量簡明手冊HT200，ap=0.5mm 選 f=1.03.0。再由機械制造工 藝設計簡明手冊查取 f =2mm/r。 (c)確定切削速度 Vc： =278r/mindvcn/10 查(機械制造工藝設計簡明手冊取機床轉速 nc=382r/min，則實際切削速 度 Vc= dnc/1000==18m/min。 綜上，此工步的切削用量為：a =0.5mm，f =2.0， n =382r/min， Vc=18m/min。 (3)計算基本工時： T=L/(fn)=(l+y+)/(fn) =2.24min。 2. 銑削 S 面 I.粗銑 S 面 本工序為粗銑，所選刀具高速鋼鑲齒圓柱銑刀，選用刀具直徑為 15 的立銑刀。 切削用量及基本時間的確定 （1）ap=1.5mm，走刀次數(shù) m=1。 （2）進給量 f= 0.8mm/r。 （3）確定切削速度 根據(jù)切削用量簡明手冊得 =380r/mindvcn/10 查機械制造工藝設計簡明手冊表選擇與 380r/min 相近似的機床轉速 nc=420r/min，則實際切削速度 Vc= dnc/1000=21m/min。 綜上，此工步的切削用量為：a =1.5mm，f =0.8mm/r，n =420r/min，Vc=21m/min。 (3)計算基本工時： T=L/(fn)=(l+y+)/(fn) =0.7min。 .半精銑 S 面 (1)選擇刀具：所選刀具高速鋼鑲齒圓柱銑刀，選用刀具直徑為 15 的立銑刀 (2)確定切削用量 (a)確定背吃刀量 半精車外圓，加工余量為 0.5mm，一次走刀，則 ap=0.5mm。 (b)確定進給量 由切削用量簡明手冊HT200，ap=0.5mm，查 f=0.21.0。再由機械制造 工藝設計簡明手冊查取 f =0.4mm/r。 (c)確定切削速度 Vc： 根據(jù)切削用量簡明手冊: =360r/mindvcn/10 查(機械制造工藝設計簡明手冊選取機床轉速 nc=392r/min，則實際切削 速度 Vc= dnc/1000=19m/min。 綜上，此工步的切削用量為：a =0.5mm，f =0.4， n =392r/min， 10 Vc=19m/min。 (3)計算基本工時： T=L/(fn)=(l+y+)/(fn)= 1.33min。 3. 銑削 Q 面以及 R 面對應的后面及對應右面 I.粗銑 Q 面以及 R 面對應的后面及對應右面 本工序為粗銑，所選刀具：高速鋼鑲齒圓柱銑刀，選用刀具直徑為 15 的立銑刀。 切削用量及基本時間的確定 （1）ap=1.5mm，走刀次數(shù) m=1。 （2）進給量 f= 0.8mm/r。 （3）確定切削速度 查切削用量簡明手冊： =400r/min。查機械制造工藝設計簡dvcn/10 明手冊取機床轉速 nc=424r/min，則實際切削速度 Vc= dnc/1000=20m/min。 綜上，此工步的切削用量為：a =1.5mm，f =0.8mm/r，n =424r/min，Vc=20m/min。 (4)計算基本工時： T=L/(fn)=(l+y+)/(fn) =2.04min。 . 半精銑 Q 面以及 R 面對應的后面及對應右面 (1)選擇刀具：高速鋼鑲齒圓柱銑刀，選用刀具直徑為 15 的立銑刀 (2)確定切削用量 (a)確定背吃刀量 加工余量為 0.5mm，一次走刀，則 ap=0.5mm。 (b)確定進給量 由切削用量簡明手冊HT200， ap=0.5mm，取 f=0.4。 (c)確定切削速度 Vc： 根據(jù)切削用量簡明手冊查 =375r/mindvcn/10 查機械制造工藝設計簡明手冊選機床轉速 nc=392r/min，則實際切削速度 Vc= dnc/1000=18m/min。 綜上，此工步的切削用量為：a =0.5mm，f =0.4， n =392r/min， Vc=18m/min。 (3)計算基本工時： T=L/(fn)=(l+y+)/(fn)=2.64min。 4. 鉆孔底面孔 I.鉆 7- 5mm （1）選則刀具 直徑為 5mm 的標準直柄麻花鉆 （2）確定刀具磨鈍標準及壽命 查切削用量簡明手冊表 2.12 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及壽命可知： 鉆頭磨鈍標準為后刀面最大磨損限度 1.0mm，壽命 75min。 （3）計算切削用量 切削深度 2.5Pam 進給量 查切削用量簡明手冊表選擇 。0.3/fmr 11 計算切削速度 查切削用量簡明手冊表取 13/min 所以切削速度為： 82(/min)10cndv （4）計算基本工時 查切削用量簡明手冊表，鉆孔過程分 7 次進給完成，則基本工時為：0.68(in)lytnf （5）驗算機床功率 查切削用量簡明手冊表 2.32 鉆孔時軸向力、扭矩及功率的計算公式可知：軸 向 力 0zFyfCdfk 扭矩 zMc 功率 03 cvPd 公式中的系數(shù)和指數(shù)： 、 、 、 、 、42FC1.Fz.8Fy0.26MC.0Mz.8My 查切削用量簡明手冊表 1.29-1 1.8Fk 查切削用量簡明手冊表 2.33 加工條件改變時鉆孔軸向力及扭矩的修正系數(shù)： 、 、 、.3xFk.0 xMk.9hF.7h 則 1.0.8042651.309243.()zFyfCdf N2.0.. .8761.zMck m 0 71.3.9()6cvPkwd 根據(jù) Z3025 床機床說明書，機床功率足夠，可以正常加工。 、鉆 1- 5mm （1）選則刀具 直徑為 5mm 的標準直柄麻花鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 2.5Pam 進給量 查切削用量簡明手冊表選擇 。0.3/fmr 計算切削速度 查切削用量簡明手冊表取 1in 12 所以切削速度為： 82(/min)10cndv （3）計算基本工時 查切削用量簡明手冊表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.74(in)lytnf 5. 鉆上面兩孔 I 鉆 3mm 孔 （1）選則刀具 直徑為 3mm 的標準直柄麻花鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 1.5Pam 進給量 查切削用量簡明手冊表選擇 。0.2/fmr 計算切削速度 查切削用量簡明手冊表取 1in 所以切削速度為： 168(/in)0cndv （3）計算基本工時 查切削用量簡明手冊表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.64(min)lytnf .擴 6mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 6mm 的標準直柄擴孔鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 1.5Pa 進給量 查切削用量簡明手冊表選擇 。0.9/fmr 計算切削速度 查切削用量簡明手冊表取 1in 所以切削速度為： 539(/in)10cndv （3）計算基本工時 查切削用量簡明手冊表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.25(min)lytnf .鉸 6mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 6mm 的標準鉸刀。 13 （2）計算切削用量 切削深度 0.1Pam 進給量 查切削用量簡明手冊表選擇 。1.0/fmr 計算切削速度 查切削用量簡明手冊表取 6in 所以切削速度為： 318(/in)0cndv （3）計算基本工時 查切削用量簡明手冊表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.46(min)lytnf 鉆 8mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 8mm 的標準直柄麻花鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 4.0Pa 進給量 查切削用量簡明手冊表選擇 。0.4/fmr 計算切削速度 查切削用量簡明手冊表取 2in 所以切削速度為： 796(/in)10cndv （3）計算基本工時 查切削用量簡明手冊表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.53(min)lytnf 6. 鉆 R 面上孔 .鉆 3.7mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 3.7mm 的標準直柄麻花鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 1.85Pam 進給量 查切削用量簡明手冊表選擇 。0.2/fmr 計算切削速度 查切削用量簡明手冊表取 13in 所以切削速度為： 19(/in)0cndv （3）計算基本工時 查切削用量簡明手冊表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為： 14 0.41(min)lytnf .鉸 4.0mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 4mm 的標準鉸刀。 （2）計算切削用量 切削深度 0.15Pa 進給量 查切削用量簡明手冊表選擇 。0.6/fmr 計算切削速度 查切削用量簡明手冊表取 13in 所以切削速度為： 1035(/in)cndv （3）計算基本工時 查切削用量簡明手冊表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.142(min)lytnf 7. 鉆 S 面上的孔 .鉆 2- 5mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 5mm 的標準直柄麻花鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 2.5Pam 進給量 查切削用量簡明手冊表選擇 。0.4/fmr 計算切削速度 查切削用量簡明手冊表取 13in 所以切削速度為： 82(/in)10cndv （3）計算基本工時 查切削用量簡明手冊表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.132(min)lytnf .鉆 1- 15mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 5mm 的標準直柄麻花鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 2.5Pam 進給量 查切削用量簡明手冊表選擇 。0.3/fmr 15 計算切削速度 查切削用量簡明手冊表取 13/min 所以切削速度為： 82(/min)10cndv （3）計算基本工時 查切削用量簡明手冊表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.12(in)lytnf 攻 2-M6 螺紋 攻 1-M6 螺紋 8. 鉆 T 面上的孔 . 鉆 11.7mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 11.7mm 的標準直柄麻花鉆。 （2）計算切削用量 切削深度 5.8Pam 進給量 查切削用量簡明手冊表選擇 。0.5/fmr 計算切削速度 查切削用量簡明手冊表取 13in 所以切削速度為： 354(/in)10cndv （3）計算基本工時 查切削用量簡明手冊表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為：0.8(min)lytnf . 鉸 12mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 12mm 的標準鉸刀。 （2）計算切削用量 切削深度 0.15Pam 進給量 查切削用量簡明手冊表選擇 。0.8/fmr 計算切削速度 查切削用量簡明手冊表取 13in 所以切削速度為： 345(/in)10cndv （3）計算基本工時 查切削用量簡明手冊表，鉆孔過程分 1 次進給完成，則基本工時為： 16 0.56(min)lytnf 17 第三章 前刀架拖板翻轉式鉆模夾具設計 3.1 夾具的設計要求 設計夾具，首先要仔細分析加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方 法，擬定夾具設計方案；在滿足加工精度的條件下，合理的進行安裝、定位、夾緊； 在完成夾具草圖后，進一步考慮零件間的連接關系和螺釘、螺母、定位銷等的固定方 式，設計合理的結構實現(xiàn)個零部件間的相對運動；根據(jù)零件的使用要求，選擇相應的 材料。 完成鉆床夾具的所有設計后，用 AutoCAD 進行二位圖形的繪制，首先畫裝配圖， 然后從裝配圖上拆畫零件圖，標注相關尺寸及技術要求，最后進行論文撰寫、整理、 修改完成該畢業(yè)設計。 本例中夾具的設計任務是：前刀架拖板翻轉式鉆模夾具設計 3.2 定位方案和定位元件 18 圖 3-1 定位夾緊方式簡單示意圖 本夾具用于鉆銷零件所需的的孔和。由于被加工孔與零件底面有相對位置度要求， 應以底面為基準，限制其自由度。工件裝到夾具上后，由定位銷使其完全定位，然后 用兩個聯(lián)動壓板同時將工件夾緊。 安裝工件時，松開兩螺母，將兩壓板抬起，將工件固定到在定位銷上，落下壓板， 擰螺母，使兩壓板壓緊工件，便可使工件加緊。夾具以夾具體的一面及定位鍵在銑床 工作臺上定位，并用螺栓擰緊。本夾具使用聯(lián)動壓板，可使四個夾緊點同時均勻受力， 而且操作方便。 本夾具設計為加工零件的上、下兩側孔。當一側的孔加工完成，翻轉夾具體實現(xiàn) 另一側孔的加工。這種設計減少了對零件的多次裝夾，提高了加工效率。 3.3 定位誤差分析 工件在夾具中的定位誤差 DW=DB+jw()()min0.30.6()jwxjygjTXm 又 DB=0 (基準不重合誤差), DW=0+0.06=0.06 故工件在夾具中的定位誤差符合加工要求。 19 圖 3-2 定位誤差分析示意圖 3.3.1 定位誤差的計算 該夾具以一銷定位，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。 gwj 與機床夾具有關的加工誤差 ，一般可用下式表示：j MjWDAZWj 由參考文獻5可得： 銷的定位誤差 ：11minDd 12min2min.DdDdJWarctgL 其中： ，10.52D20 ，d.3d ， minmin4 .6DWm .02J 夾緊誤差 ： cos)(inaxyj 其中接觸變形位移值： 20 1 ()(9.62nHBZyRaZkNcl 查5表 1215 有 。 104,0.6,.42,0.7RazHBKCncos.8jym 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mjm5. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD. 誤差總和： 0.53jw 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。 3.3.2 夾緊力計算 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： FKW 安全系數(shù) K 可按下式計算有：： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻5表 可得： 6 12..01.301.56CK 12522.3P ....f 所以有： 193.08()KCWFN 76P 5.()Kf 螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： )(210 tgtQLWz 式中參數(shù)由參考文獻5可查得： 21 6.2.76zr90105229 螺旋夾緊力： 048()WN 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： 163 圖 4.1 受力簡圖 由表 得：原動力計算公式 261001KLWl 即： 0478.23.932.75()KWLNl 由上述計算易得： K 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定 選用手動螺旋夾緊機構。 3.3.3 夾緊機構的設計 采用螺旋直接夾緊或與其他元件組合實現(xiàn)夾緊工件的機構，統(tǒng)稱螺旋夾緊機構。 由于這類夾緊機構簡單，夾緊可靠，通用性大，故在機床夾具中得到廣泛運用。它的 主要缺點是夾緊和松開工件時比較費力。 本夾具采用移動壓板進行夾緊，同時保證了夾緊可靠和動作迅速的要求。同時， 由于移動壓板標準件，可直接購買，降低了夾具的制造成本。 夾緊力的計算 22 單個螺旋夾緊時產生的夾緊力按下列計算： )(210tgrtQLWz 式中： W0單個螺旋夾緊產生的夾緊力 （N ） ； Q 原始作用力 （N ） ； L作用力臂（mm） ； 螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm ） ，其值視螺桿端部的結r 構形式而定，參見機床夾具設計手冊第三版表 1-2-20； 螺桿端部與工件間的摩擦角（） ；1 螺紋中徑之半（mm） ；zr 螺旋升角 （） ，參見機床夾具設計手冊 第三版表 1-2-21； 螺旋副的當量摩擦角 （） ， 式中 為螺旋副的摩擦角（） ，2 2 為螺紋牙型半角（） ，參見機床夾具設計手冊第三版表 1-2-22。 3.4 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（其結構如下圖所示）以減少 更換鉆套的輔助時間。 23 圖 6.1 可換鉆套 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基本 極限 偏差 D6 01 3 +0.010 +0.004 6 11.8 4 7 1.82.6 5 8 6 9 -- 2.63 +0.016 +0.006 33.3 6 +0.016 +0.008 9 3.34 7 10 45 8 11 8 12 16 56 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 13 68 12 15 10 16 20 810 +0.028 +0.013 15 18 1012 18 +0.023 +0.012 22 12 20 25 1215 22 26 0.008 1518 +0.034 +0.016 26 30 16 28 36 1822 30 +0.028 +0.015 34 2226 35 39 20 36 HT 200 2630 +0.041 +0.020 42 46 3035 48 +0.033 +0.017 52 25 HT200 56 3542 +0.050 +0.025 55 +0.039 59 30 56 67 0.012 24 4248 62 66 4850 70 +0.020 74 0.040 3.5 確定夾具體結構尺寸和總體結構 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 須考慮結構應便于排屑。此外，夾具體結構的工藝性、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、安裝對刀塊或導向元件的表面以及 夾具體的安裝基面，應有適當?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應有適當?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）應有良好的結構工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結構比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高， 25 因此應特別注意其結構工藝性，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所需要的空間范圍及機床工作 臺的尺寸，確定夾具體的結構尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。 3.6 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，應該注意提高生產率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和 松開工件時比較費時