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小支架三維造型與直徑Φ20H9孔的鉆夾具設(shè)計(jì)
摘要
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測(cè)量等多方面的知識(shí)。
本次設(shè)計(jì)的題目是小支架三維造型與Φ20H9孔的鉆夾具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括零件加工的工藝三卡、零件三維造型以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝三卡設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)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(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：小支架、三維造型、Φ20H9孔、鉆夾具設(shè)計(jì)
- II -
ABSTRACT
The design of a wide range of knowledge concerning the mechanical manufacturing processes and design of jigs and fixtures, metal-cutting machine tools, tolerance and measurement.
The subject is a small bracket design three-dimensional modeling and Φ20H9 hole drilling fixture design. Design includes parts of three-card processing technology, three-dimensional modeling of parts and special fixture design three parts. In the process of three-card design should first parts were analyzed to understand the part of process re-design a rough structure, and select the machining datum good parts, design process line components; then the part of each step of the process of the dimensional calculation the key is to determine the technical equipment and cutting each step; then dedicated fixture design, select the design of the various components of fixtures, such as the positioning element, the clamping element, the guide element, clamp and machine tools and other connecting member member; calculated positioning errors generated when the jig positioning, analyze the rationality and shortcomings fixture structure and attention to improving the design of the future.
Keywords: Small frame, three-dimensional modeling, Φ20H9 hole drilling fixture design
目 錄
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 緒論 3
1.1 機(jī)床夾具的概述 3
1.2 機(jī)床夾具的研究現(xiàn)狀 3
1.3 機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì) 3
1.4 課題設(shè)計(jì)工作任務(wù)的安排 5
第2章 零件的分析 6
2.1 零件的作用 6
2.2 零件的工藝分析 6
2.2.1 零件的組成表面 6
2.2.2零件的技術(shù)要求 6
第3章 零件工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 7
3.1 確定零件生產(chǎn)類型 7
3.2 確定零件的材料及制造方式 7
3.3 選擇加工的定位基準(zhǔn) 8
3.4 加工工藝路線的制定 9
3.5 機(jī)械加工設(shè)備及刀具的選擇 10
3.6 各工序工步加工余量的計(jì)算 10
3.7 確定切削用量及基本工時(shí) 11
第4章 專用夾具設(shè)計(jì) 20
4.1 定位方案及定位元件的確定與選擇 20
4.2 夾緊方案及裝置的確定與選擇 21
4.3 夾具體的確定 22
4.4 導(dǎo)向裝置的確定 23
4.5 鉆削力的計(jì)算 23
結(jié)論 25
致謝 26
參考文獻(xiàn) 27
II
第1章 緒論
1.1 機(jī)床夾具的概述
夾具最早出現(xiàn)在18世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
近些年來(lái)，隨著機(jī)械加工迎來(lái)的大發(fā)展，當(dāng)下對(duì)夾具有提出了新的要求，更加的最求與效率和精確度，現(xiàn)有要求有下面這幾個(gè)：
1、能夠方便快捷的讓新的加工零件突入到身產(chǎn)當(dāng)中去，目的是節(jié)約加工的時(shí)間，有效的降低生產(chǎn)當(dāng)中所出現(xiàn)的成本；
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(jī)床夾具；
4、能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；
5、通過其他的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)加工零件的快速、高效率的進(jìn)行夾住收緊，這樣一來(lái)可以有效的減少了技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和有效的提高了生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率；
6、提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
1.2 機(jī)床夾具的研究現(xiàn)狀
從目前國(guó)際加工局勢(shì)上來(lái)看俄羅斯、德國(guó)、美國(guó)是先進(jìn)夾具的組要生產(chǎn)國(guó)家，就國(guó)際局勢(shì)而言，現(xiàn)在夾具生產(chǎn)企業(yè)一般以小企業(yè)或者中小企業(yè)為主，專門生產(chǎn)各種先進(jìn)夾具锪夾具體，并且接收本國(guó)和其他出口過的的訂單，而專用性，高效使用性的通用型先進(jìn)夾具的發(fā)展和科研技術(shù)已經(jīng)一步步的走向成熟階段，其中的貿(mào)易訂單尚未統(tǒng)計(jì)完畢，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴。由于中國(guó)在夾具的發(fā)展起步較早，所以，有一定的基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)的累積，并且，在價(jià)格上和其他國(guó)家相比較而言也同樣存在的較大的優(yōu)勢(shì)，伴隨著中國(guó)加入世界貿(mào)易組織，其中的商業(yè)價(jià)值也隨之加大，特別現(xiàn)在流行的網(wǎng)絡(luò)交易也悄然升溫，具有進(jìn)一步擴(kuò)大。
1.3 機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì)
就時(shí)下機(jī)械加工而言，夾具體的發(fā)展方向正隨著全球化發(fā)展，而主要的發(fā)展方向是，夾具體的通用標(biāo)準(zhǔn)化，精確密度的通用化，生產(chǎn)效率的提高化，柔性化的制造過程以及劃分制造時(shí)的步驟化。
1、標(biāo)準(zhǔn)化
機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148～T2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。
2、精密化
隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±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5μm。
3、高效化
高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化夾具有自動(dòng)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(dòng)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(yàn)轉(zhuǎn)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(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。
4、柔性化
機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)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(chǎn)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(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。
5、模塊化
模塊化的設(shè)計(jì)省時(shí)、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具的系統(tǒng)中，為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型夾具庫(kù)和用戶使用檔案庫(kù)，可進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)行夾具的三維實(shí)體組裝。模擬仿真刀具的切削過程，為用戶提供正確、合理的配套方案，了解市場(chǎng)需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。
1.4 課題設(shè)計(jì)工作任務(wù)的安排
1、分析題目，做好相應(yīng)的調(diào)研工作。
2、根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容的要求，查閱相關(guān)資料，明確設(shè)計(jì)方向，對(duì)存在的疑問咨詢指導(dǎo)老師。
3、分析零件的作用、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)及技術(shù)要求；零件的形狀位置精度、表面粗糙度以及主要加工表面的尺寸等；零件的機(jī)械加工的工藝性、材質(zhì)、熱處理的要求。
4、依據(jù)給定零件，確定其毛坯的生產(chǎn)方式（鑄造、鍛造等）、并繪制毛坯圖；
5、對(duì)零件進(jìn)行工藝分析；
6、經(jīng)過分析論證后確定適合給定生產(chǎn)條件的最佳方案后擬定其詳細(xì)工藝規(guī)程；
7、確定各工序尺寸、工序加工余量、加工工時(shí)、機(jī)械加工三要素等，選擇其加工設(shè)備。編制機(jī)械加工工藝過程卡及工序卡；
8、審查、閱讀設(shè)計(jì)內(nèi)容準(zhǔn)備答辯；
9、進(jìn)行答辯。
27
第2章 零件的分析
2.1 零件的作用
本次設(shè)計(jì)的零件是小支架，小支架的作用是安裝和支撐零件，以保證安裝零件的旋轉(zhuǎn)精度，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞。具體結(jié)構(gòu)詳見下圖所示：
2.2 零件的工藝分析
2.2.1 零件的組成表面
1、尺寸48mm所在的左右端面；
2、尺寸R24mm所在的圓弧面；
3、尺寸50mm所在的前后端面；
4、φ24mm的圓柱面及其所在端面；
5、φ20H9mm的圓柱通孔；
6、C1、C2倒直角；2X1的槽；
2.2.2零件的技術(shù)要求
1、φ20H9mm圓柱孔的表面毛糙度公差為6.3um；
2、φ24mm外圓柱面的表面毛糙度公差為3.2um；
3、25±0.05mm所在下表面的毛糙度公差為3.2um；
第3章 零件工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
3.1 確定零件生產(chǎn)類型
工件的年生產(chǎn)量是確定機(jī)床夾具總體方案的重要依據(jù)之一。如工件的年生產(chǎn)量很大，可采用多工件加工、機(jī)動(dòng)夾緊或自動(dòng)化程度較高的設(shè)計(jì)方案，采用此方案時(shí)，機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造成本較高；如工件的年生產(chǎn)量不大，可采用單件加工，手動(dòng)夾緊的設(shè)計(jì)方案，以減小機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及夾具的制作成本。如5萬(wàn)件以上夾具復(fù)雜用全自動(dòng)化的設(shè)備，5000件小批量生產(chǎn)用手動(dòng)設(shè)備。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。年生產(chǎn)綱領(lǐng)是包括備品和廢品在內(nèi)的某產(chǎn)品年產(chǎn)量。
生產(chǎn)類型
零件年生產(chǎn)類型（件/年）
重型機(jī)械
中型機(jī)械
輕型機(jī)械
單件生產(chǎn)
≦5
≦20
≦100
小批生產(chǎn)
＞5～100
＞20～200
＞100～500
中批生產(chǎn)
＞100～300
＞200～500
＞500～5000
大批生產(chǎn)
＞300～1000
＞500～5000
＞5000～30000
大量生產(chǎn)
＞1000
＞5000
＞50000
根據(jù)上式在結(jié)合任務(wù)書，能確定該零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
3.2 確定零件的材料及制造方式
小支架與各元件配合表面的尺寸精度和配合精度通常都較高，為了節(jié)省材料和減少加工的勞動(dòng)量，毛坯常采用鑄件。在選擇夾具體的毛坯結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)以結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性、標(biāo)準(zhǔn)化的可能性以及工廠的具體條件為依據(jù)綜合考慮。綜合考慮后，采用45號(hào)鋼。具體的毛坯圖詳見下圖：
3.3 選擇加工的定位基準(zhǔn)
定位基準(zhǔn)的選擇在工藝規(guī)程制定中直接影響到工序數(shù)目，各表面加工順序，夾具結(jié)構(gòu)及零件的精度。
定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)成為粗基準(zhǔn)，使用經(jīng)過加工表面作為定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。在制定工藝規(guī)程時(shí)，先進(jìn)行精基準(zhǔn)的選擇，保證各加工表面按圖紙加工出來(lái)，再考慮用什么樣的粗基準(zhǔn)來(lái)加工精基準(zhǔn)。
1.粗基準(zhǔn)的選擇原則
為保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選重要表面為粗基準(zhǔn)。應(yīng)盡量選光滑平整，無(wú)飛邊，澆口，冒口或其他缺陷的表面為粗基準(zhǔn)，以便定位準(zhǔn)確，夾緊可靠。
2.精基準(zhǔn)的選擇原則
“基準(zhǔn)重合”原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差。
“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準(zhǔn)定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準(zhǔn)變換產(chǎn)生的誤差，簡(jiǎn)化夾具設(shè)計(jì)與制造。
“自為基準(zhǔn)“原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選該加工表面本身為精基準(zhǔn)，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。
“互為基準(zhǔn)“原則 當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精度及尺寸、形狀精度都要求較高時(shí)，可采用“互為基準(zhǔn)”方法，反復(fù)加工。
根據(jù)上述定位基準(zhǔn)的選擇原則，分析本零件，根據(jù)零件圖，本零件是一個(gè)形狀比較簡(jiǎn)單的零件。
粗基準(zhǔn)的選擇：尺寸50所在的左右端面是零件的主要設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也比較適合作零件上眾多表面加工的定位基準(zhǔn)。
精基準(zhǔn)的選擇：零件的Ф24的孔作為零件加工的精基準(zhǔn)。
3.4 加工工藝路線的制定
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等級(jí)等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的情況下，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案：
工序10：鑄造；
工序20：熱處理；
工序30：車削
工步5：粗車尺寸25±0.05所在的上端面；
工步10：半精車尺寸25±0.05所在的上端面；
工步15：粗車φ24的外圓柱面；
工步20：半精車φ24的外圓柱面；
工步25：車2X1的槽；
工序40：銑削
工步5：粗銑尺寸50所在的前端面；
工步10：粗銑尺寸50所在的后端面；
工步15：粗銑R24所在的圓弧面；
工步20：粗銑尺寸48所在的左端面；
工步25：粗銑尺寸48所在的右端面；
工序50：鉆削
工步5：鉆φ20H9圓柱孔的底孔；
工步10：鉆φ20H9圓柱孔；
工步15：擴(kuò)φ20H9圓柱孔；
工序60：倒角；
工序70：清洗；
工序80：終檢；
工序90：入庫(kù)。
以上工藝過程詳見“機(jī)械加工工藝卡片”。
3.5 機(jī)械加工設(shè)備及刀具的選擇
1、車削
使用刀具：選用YT15硬質(zhì)合金端面、外圓及車槽刀；
使用機(jī)床：采用CKA6140數(shù)控車床；
使用量具：游標(biāo)卡尺。
2、銑削
使用刀具：選用YT15硬質(zhì)合金盤形銑刀；
使用機(jī)床：采用XA5032立式銑床；
使用量具：游標(biāo)卡尺。
3、鉆削
使用刀具：選用YT15硬質(zhì)合金麻花鉆；
使用機(jī)床：采用Z525立式鉆床；
使用量具：游標(biāo)卡尺。
3.6 各工序工步加工余量的計(jì)算
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(jī)械加工余量及毛坯尺寸如下：
工序10：鑄造；
工序20：熱處理；
工序30：車削
工步5：粗車尺寸25±0.05所在的上端面；
依據(jù)切削手冊(cè)及相關(guān)手冊(cè)結(jié)合毛坯圖可知，單邊余量為1.5mm
工步10：半精車尺寸25±0.05所在的上端面；
依據(jù)切削手冊(cè)及相關(guān)手冊(cè)結(jié)合毛坯圖可知，單邊余量為0.5mm
工步15：粗車φ24的外圓柱面；
依據(jù)切削手冊(cè)及相關(guān)手冊(cè)結(jié)合毛坯圖可知，單邊余量為1.5mm
工步20：半精車φ24的外圓柱面；
依據(jù)切削手冊(cè)及相關(guān)手冊(cè)結(jié)合毛坯圖可知，單邊余量為0.5mm
工步25：車2X1的槽；
依據(jù)切削手冊(cè)及相關(guān)手冊(cè)結(jié)合毛坯圖可知，單邊余量為1mm
工序40：銑削
工步5：粗銑尺寸50所在的前端面；
依據(jù)切削手冊(cè)及相關(guān)手冊(cè)結(jié)合毛坯圖可知，單邊余量為2mm
工步10：粗銑尺寸50所在的后端面；
依據(jù)切削手冊(cè)及相關(guān)手冊(cè)結(jié)合毛坯圖可知，單邊余量為2mm
工步15：粗銑R24所在的圓弧面；
依據(jù)切削手冊(cè)及相關(guān)手冊(cè)結(jié)合毛坯圖可知，單邊余量為2mm
工步20：粗銑尺寸48所在的左端面；
依據(jù)切削手冊(cè)及相關(guān)手冊(cè)結(jié)合毛坯圖可知，單邊余量為2mm
工步25：粗銑尺寸48所在的右端面；
依據(jù)切削手冊(cè)及相關(guān)手冊(cè)結(jié)合毛坯圖可知，單邊余量為2mm
工序50：鉆削
工步5：鉆φ20H9圓柱孔的底孔；
依據(jù)切削手冊(cè)及相關(guān)手冊(cè)結(jié)合毛坯圖可知，單邊余量為5mm
工步10：鉆φ20H9圓柱孔；
依據(jù)切削手冊(cè)及相關(guān)手冊(cè)結(jié)合毛坯圖可知，單邊余量為4.9mm
工步15：擴(kuò)φ20H9圓柱孔；
依據(jù)切削手冊(cè)及相關(guān)手冊(cè)結(jié)合毛坯圖可知，單邊余量為0.1mm
工序60：倒角；
工序70：清洗；
工序80：終檢；
工序90：入庫(kù)。
由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)，應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。
3.7 確定切削用量及基本工時(shí)
工序10：鑄造；
工序20：熱處理；
工序30：車削
工步5：粗車尺寸25±0.05所在的上端面；
1、背吃刀量的確定，在我們查閱資料后，決定取1.5mm。
2、進(jìn)給量f的確定，在查閱資料后，取0.1mm/r。
3、切削速度V的確定，我們知道加工不同材料的工件，其切削的速度是不一樣的，我們這里選用的刀具是YT15硬質(zhì)合金車刀，在查閱了相關(guān)的設(shè)計(jì)資料和加工的資料后，取0.1mm/r；15m/min；132r/min
依據(jù)CKA6140數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度圖，取n=150，這樣我們就得到了17m/min.
計(jì)算后得到，查得所以機(jī)床功率床功率是滿足要求的。
4、基本時(shí)間
根據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)》車削機(jī)動(dòng)時(shí)間為：
式中：l=12，f=0.1，n=150
則
5、輔助時(shí)間
公式為：，式中：=6
則
工步10：半精車尺寸25±0.05所在的上端面；
1、背吃刀量的確定，在我們查閱資料后，決定取0.5mm。
2、進(jìn)給量f的確定，在查閱資料后，取0.15mm/r。
3、切削速度V的確定，我們知道加工不同材料的工件，其切削的速度是不一樣的，我們這里選用的刀具是YT15硬質(zhì)合金車刀，在查閱了相關(guān)的設(shè)計(jì)資料和加工的資料后，取0.15mm/r；20m/min；198r/min
依據(jù)CKA6140數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度圖，取n=200，這樣我們就得到了20.3m/min.
計(jì)算后得到，查得所以機(jī)床功率床功率是滿足要求的。
4、基本時(shí)間
根據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)》車削機(jī)動(dòng)時(shí)間為：
式中：l=12，f=0.15，n=200
則
5、輔助時(shí)間
公式為：，式中：=6
則
工步15：粗車φ24的外圓柱面；
1、背吃刀量的確定，在我們查閱資料后，決定取3.5mm。
2、進(jìn)給量f的確定，在查閱資料后，取0.1mm/r。
3、切削速度V的確定，我們知道加工不同材料的工件，其切削的速度是不一樣的，我們這里選用的刀具是YT15硬質(zhì)合金車刀，在查閱了相關(guān)的設(shè)計(jì)資料和加工的資料后，取0.1mm/r；15m/min；199r/min
依據(jù)CKA6140數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度圖，取n=200，這樣我們就得到了15.1m/min.
計(jì)算后得到，查得所以機(jī)床功率床功率是滿足要求的。
4、基本時(shí)間
根據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)》車削機(jī)動(dòng)時(shí)間為：
式中：l=8，f=0.1，n=200
則
5、輔助時(shí)間
公式為：，式中：=6
則
工步20：半精車φ24的外圓柱面；
1、背吃刀量的確定，在我們查閱資料后，決定取0.5mm。
2、進(jìn)給量f的確定，在查閱資料后，取0.15mm/r。
3、切削速度V的確定，我們知道加工不同材料的工件，其切削的速度是不一樣的，我們這里選用的刀具是YT15硬質(zhì)合金車刀，在查閱了相關(guān)的設(shè)計(jì)資料和加工的資料后，取0.15mm/r；20m/min；265r/min
依據(jù)CKA6140數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度圖，取n=280，這樣我們就得到了21.1m/min.
計(jì)算后得到，查得所以機(jī)床功率床功率是滿足要求的。
4、基本時(shí)間
根據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)》車削機(jī)動(dòng)時(shí)間為：
式中：l=8，f=0.15，n=280
則
5、輔助時(shí)間
公式為：，式中：=6
則
工步25：車2X1的槽；
1、背吃刀量的確定，在我們查閱資料后，決定取1mm。
2、進(jìn)給量f的確定，在查閱資料后，取0.1mm/r。
3、切削速度V的確定，我們知道加工不同材料的工件，其切削的速度是不一樣的，我們這里選用的刀具是YT15硬質(zhì)合金車刀，在查閱了相關(guān)的設(shè)計(jì)資料和加工的資料后，取0.1mm/r；15m/min；208r/min
依據(jù)CKA6140數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度圖，取n=200，這樣我們就得到了15.1m/min.
計(jì)算后得到，查得所以機(jī)床功率床功率是滿足要求的。
4、基本時(shí)間
根據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)》車削機(jī)動(dòng)時(shí)間為：
式中：l=3，f=0.1，n=200
則
5、輔助時(shí)間
公式為：，式中：=6
則
工序40：銑削
工步5：粗銑尺寸50所在的前端面；
確定銑床：本次銑削加工時(shí)，將采用XA5032立式銑床；
切削深度ap=2mm；
確定刀具：選用盤狀銑刀，，
根據(jù)《切削手冊(cè)》，mm/z則進(jìn)給量是
切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊(cè)，?。?
主軸轉(zhuǎn)速；
根據(jù)機(jī)床說明書，取。
故實(shí)際切削速度：
當(dāng)時(shí)，工作臺(tái)的進(jìn)給量應(yīng)為
切削工時(shí)：
工步10：粗銑尺寸50所在的后端面；
確定銑床：本次銑削加工時(shí)，將采用XA5032立式銑床；
切削深度ap=2mm；
確定刀具：選用盤狀銑刀，，
根據(jù)《切削手冊(cè)》，mm/z則進(jìn)給量是
切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊(cè)，??；
主軸轉(zhuǎn)速；
根據(jù)機(jī)床說明書，取。
故實(shí)際切削速度：
當(dāng)時(shí)，工作臺(tái)的進(jìn)給量應(yīng)為
切削工時(shí)：
工步15：粗銑R24所在的圓弧面；
確定銑床：本次銑削加工時(shí)，將采用XA5032立式銑床；
切削深度ap=2mm；
確定刀具：選用圓弧銑刀，，
根據(jù)《切削手冊(cè)》，mm/z則進(jìn)給量是
切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊(cè)，??；
主軸轉(zhuǎn)速；
根據(jù)機(jī)床說明書，取。
故實(shí)際切削速度：
當(dāng)時(shí)，工作臺(tái)的進(jìn)給量應(yīng)為
切削工時(shí)：
工步20：粗銑尺寸48所在的左端面；
確定銑床：本次銑削加工時(shí)，將采用XA5032立式銑床；
切削深度ap=2mm；
確定刀具：選用盤狀銑刀，，
根據(jù)《切削手冊(cè)》，mm/z則進(jìn)給量是
切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊(cè)，??；
主軸轉(zhuǎn)速；
根據(jù)機(jī)床說明書，取。
故實(shí)際切削速度：
當(dāng)時(shí)，工作臺(tái)的進(jìn)給量應(yīng)為
切削工時(shí)：
工步25：粗銑尺寸48所在的右端面；
確定銑床：本次銑削加工時(shí)，將采用XA5032立式銑床；
切削深度ap=2mm；
確定刀具：選用盤狀銑刀，，
根據(jù)《切削手冊(cè)》，mm/z則進(jìn)給量是
切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊(cè)，?。?
主軸轉(zhuǎn)速；
根據(jù)機(jī)床說明書，取。
故實(shí)際切削速度：
當(dāng)時(shí)，工作臺(tái)的進(jìn)給量應(yīng)為
切削工時(shí)：
工序50：鉆削
工步5：鉆φ20H9圓柱孔的底孔；
1、確定鉆床：本次鉆削加工時(shí)，將采用Z525立式鉆床。
2、確定鉆頭：選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，do=10mm
3、確定進(jìn)給量：根據(jù)《工藝手冊(cè)》取=0.15mm/r。
4、切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊(cè)，查得切削速度，
5、主軸轉(zhuǎn)速
根據(jù)機(jī)床說明書選取n=392r/min，
故實(shí)際切削速度
6、切削工時(shí)
工步10：鉆φ20H9圓柱孔；
1、確定鉆床：本次鉆削加工時(shí)，將采用Z525立式鉆床。
2、確定鉆頭：選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，do=19.8mm
3、確定進(jìn)給量：根據(jù)《工藝手冊(cè)》取=0.15mm/r。
4、切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊(cè)，查得切削速度，
5、主軸轉(zhuǎn)速
根據(jù)機(jī)床說明書選取n=272r/min，
故實(shí)際切削速度
6、切削工時(shí)
工步15：擴(kuò)φ20H9圓柱孔；
1、確定鉆床：本次鉆削加工時(shí)，將采用Z525立式鉆床。
2、確定鉆頭：選擇高速鋼擴(kuò)孔鉆鉆頭，do=20mm
3、確定進(jìn)給量：根據(jù)《工藝手冊(cè)》取=0.15mm/r。
4、切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊(cè)，查得切削速度，
5、主軸轉(zhuǎn)速
根據(jù)機(jī)床說明書選取n=272r/min，
故實(shí)際切削速度
6、切削工時(shí)
工序60：倒角；
工序70：清洗；
工序80：終檢；
工序90：入庫(kù)
第4章 專用夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用的夾具。由老師分配的任務(wù)，我被要求設(shè)計(jì)鉆Ф20H9圓柱孔，本夾具將用于Z525立式鉆床。
4.1 定位方案及定位元件的確定與選擇
1、定位方案的確定
我們選用的夾具主要被用在Z525立式鉆床，因?yàn)檫@個(gè)零件的左右、前后端面Ф24外圓柱面及其端面等都被加工過的?，F(xiàn)將其定位方案總結(jié)如下：
（1）選擇尺寸50所在的后端面和工件支承板相接觸，這樣可以有三個(gè)方向的自由度。
（2）以尺寸25±0.05mm所在的下端面和鉆模定位座進(jìn)行定位，這樣限制了2個(gè)自由度。
（3）以Ф24外圓柱面和鉆模定位座進(jìn)行定位，限制了1個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)了零件的完全定位。
其余零件的定位也采用的“一面兩孔”的定位方案進(jìn)行。
2、定位元件的選擇
在選擇定位元件之前，需要了解定位元件需要滿足的要求，現(xiàn)將其總結(jié)如下：
（1）足夠的精度
工件的定位可以通過定位副的接觸或者通過定位副的配合予以實(shí)現(xiàn)定位，就定位元件而言，限位基面的精準(zhǔn)程度將直接影響到零件的定位精確程度，所以，限位基面應(yīng)該具有足夠的精準(zhǔn)程度來(lái)配合零件后期加工是的要求
（2）足夠的強(qiáng)度和剛度
定位元件在工作是不僅僅要滿足對(duì)工件自由度的限制，而且，對(duì)工件還需要有支撐力、承受夾緊力、切削力的左右。
（3）耐磨性好
因?yàn)榧庸ち慵诩庸み^程中需要安裝和夾緊，這樣很容易造成夾具的磨損，導(dǎo)致尺寸不精確等等其他相關(guān)因素的發(fā)生，所以，材料的抗摩擦損失的性能一定要好。
（4）工藝性好
定位元件對(duì)結(jié)構(gòu)的要求有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，方便零件的安裝、拆卸、替換，還需要方便零件的加工。
本夾具設(shè)計(jì)選擇的定位元件有夾具體、工件支承板、鉆模定位座。
具體構(gòu)造見圖4.1定位裝置。
圖4.1 定位裝置
4.2 夾緊方案及裝置的確定與選擇
1、夾緊方案的確定
考慮到本次設(shè)計(jì)的夾具其零件并不是十分的復(fù)雜，并且為本夾具是進(jìn)行鉆孔。我們利用V型塊、方頭螺栓及夾緊座對(duì)工件進(jìn)行夾緊。
2、夾緊元件的選擇
（1）夾緊零件元件的選擇
采用的方頭螺栓、V型塊、夾緊座作為主要夾緊元件。
（2）鉆模板夾緊元件的選擇
采用的2個(gè)內(nèi)六角螺栓。
（3）夾緊鉆套夾緊元件的選擇
采用的是鉆套螺釘。具體構(gòu)造見圖4.2夾緊裝置。
圖4.2 夾緊裝置
4.3 夾具體的確定
通過相關(guān)資料的查閱，夾具體毛坯的類型有以下幾類：
1、鑄造夾具體
澆鑄知道專屬夾具，而且完全可以滿足各種不同的簡(jiǎn)單或者復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀，優(yōu)點(diǎn)是壓縮強(qiáng)度高，剛度和抗震性高，單缺點(diǎn)是，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，而且并不是澆鑄出來(lái)就可使用，還需要通過后期的處理以達(dá)到預(yù)定的機(jī)械技術(shù)要求，通常常見的鑄造選用的材料的是灰鑄鐵。目前，鑄造更具體的應(yīng)用程序文件夾。
2、焊接夾具體
焊接特定的文件夾，它的焊接型鋼從這個(gè)特定的文件夾制造方便，生產(chǎn)周期短，成本低，重量輕（壁厚比鑄造特定文件夾稀釋劑）。然而，具體的焊接夾具的大的熱應(yīng)力，變形，退火必須確保該文件夾的特定尺寸的穩(wěn)定性。。
3、鍛造夾具體
鍛造型夾具體，適合使用的范圍比較廣闊，比較適合用于個(gè)夠比較單一，尺寸變化不大的，對(duì)零件的機(jī)械條件壓球不是很高的地方可以使用到。
4、型材夾具體
小夾子可以直接用板，棒，管材，型材加工裝配。夾緊簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，成本低，重量輕，如各種主軸夾緊式混凝土和鋼套鉆模夾具。
結(jié)合之前的分析，我們用HT200的灰鑄鐵來(lái)作為夾具的材料。具體構(gòu)造見圖4.3：
圖4.3 夾具體零件圖
4.4 導(dǎo)向裝置的確定
本次夾緊設(shè)計(jì)的要求是要對(duì)被加工的孔進(jìn)行鉆孔加工，最后才能實(shí)現(xiàn)圖上所要求的加工要求，所以我們要選快換鉆套來(lái)用作刀具的導(dǎo)向元件。
4.5 鉆削力的計(jì)算
(1)刀具：麻花鉆
所列公式
查表得其中：修正系數(shù)
，，，，，，z=24，
代入上式，可得 F=889.4N
因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù)：K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5；為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1；為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
(2)夾緊力的計(jì)算
選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G；G為工件自重
夾緊螺釘：公稱直徑d=20mm，材料45鋼，性能級(jí)數(shù)為6.8級(jí)
、
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=3.5~4，取[s]=4，得
，滿足要求。
經(jīng)校核：滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠。
結(jié)論
經(jīng)過對(duì)本次設(shè)計(jì)工作的不懈努力，終于能夠在規(guī)定的時(shí)間里完成設(shè)計(jì)任務(wù)。在設(shè)計(jì)工作過程中，我學(xué)到了不少東西，也發(fā)現(xiàn)自己還有很多不足的地方。
設(shè)計(jì)注重的是態(tài)度，沒有一個(gè)好的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，就算從事一年的設(shè)計(jì)，也不可能把課題完成工作。在設(shè)計(jì)期間，我體會(huì)到：只要你肯去下工夫，什么事都難不倒你。我覺得最大的一個(gè)收獲是：不管遇到什么困難，只要你肯問、肯交流、肯去查資料，就一定能夠把問題給解決。也就因?yàn)檫@樣，我學(xué)會(huì)了如何去查工具書，查專業(yè)資料，因?yàn)椴楣ぞ邥彩且环N技能。另外我從設(shè)計(jì)過程中鍛煉了自己的一項(xiàng)技能，那就是Auto CAD繪圖能力。在設(shè)計(jì)過程中，我學(xué)到了同學(xué)之間的互相溝通、協(xié)調(diào)，體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)主義精神。
通過這次設(shè)計(jì)我終于發(fā)現(xiàn)了我有很多欠缺的地方。在設(shè)計(jì)的過程中，由于專業(yè)知識(shí)的欠缺，使得自己在設(shè)計(jì)的時(shí)候很吃力，有好多是以前學(xué)過的，但是由于時(shí)間的淡化，漸漸忘記了，還有也是以前學(xué)過的，但因?yàn)楫?dāng)時(shí)的自己處于困惑的狀態(tài)，沒有好好的學(xué)，現(xiàn)在想起來(lái)確實(shí)有點(diǎn)可惜了。
最后，我對(duì)指導(dǎo)老師的嚴(yán)格要求和對(duì)我在設(shè)計(jì)上的幫助，表示衷心的感謝！同時(shí)，對(duì)本組同學(xué)對(duì)我的幫助，表示感謝。
致謝
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成的時(shí)候，我清晰的看到了自己身上對(duì)很多老師在課堂上講述知識(shí)的缺乏，使得自己做起來(lái)很費(fèi)力，現(xiàn)在回想起來(lái)，由于時(shí)間的淡化，原來(lái)學(xué)過的知識(shí)都已經(jīng)淡忘了，沒有溫故而知新，很是懊惱。在這里我很敬佩我的指導(dǎo)老師，他平時(shí)的工作還是很繁忙的，但是每次他都能夠?qū)ξ业脑O(shè)計(jì)進(jìn)行詳盡的指導(dǎo)和幫助。在此，我要表示由衷的謝意。當(dāng)然，也要感謝本組同學(xué)給予的幫助，謝謝各位。可以這樣將沒有你們的幫助和支持我們的設(shè)計(jì)不可能在這么短的時(shí)間里面完成，也不能完成的這樣的圓滿，再次謝謝你們！
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