畢 業(yè) 論 文 （ 設 計 ）矩形齒花鍵套機械加工工藝及花鍵拉刀設計院 系 ：XX學院專 業(yè) ： XXX年 級 （ 班 級 ） ： 2013級（X）班姓 名 ： XX學 號 : XX指 導 教 師 ： 劉××職 稱 ： 副教授完 成 日 期 ： 2016年 6月 20日II摘 要矩形齒花鍵套機械加工工藝及花鍵拉刀設計 是包括零件加工的工藝設計以及專用夾具的設計、花鍵拉刀三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。關鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差全套圖紙加 153893706AbstractRectangular tooth spline bushing machining process and spline broach design includes parts manufacturing process design and special fixture design, spline broaches three parts. In the process design to first analyze the parts to understand parts of the process and then design a rough structure, and select the machining datum good parts, design parts of the process line; then the part of each step of the process to calculate the size of a key is to determine the technical equipment and cutting the amount of each step; then dedicated fixture design, select the individual components to design a fixture, such as positioning element, clamping element, the guide element, clamp connecting the machine parts and other components; positioning errors in the calculation of the fixture, analyze rationality and shortcomings of the fixture structure and attention to improving future designs.Keywords: technology, process, cutting the amount of clamping, positioning error目 錄第 1 章 序 言.1第 2 章 零件的分析.22.1 零件的形狀 .22.2 零件的工藝分析 .2第 3 章 工藝規(guī)程設計.43.1 確定毛坯的制造形式 43.2 定位基準的選擇零件表面加工方法的選擇 .43.3 制定工藝路線 53.4 選擇加工設備和工藝裝備 63.4.1 機床選用 .63.4.2 選擇刀具 .63.4.3 選擇量具 .63.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6第 4 章 確定切削用量及基本時間.94.1 工序切削用量的及基本時間的確定 94.2 工序 II 車另一端面，粗車、半精車外圓 Ø45mm.114.3 鉆擴鉸 Ø19mm 孔 114.4 拉鍵槽 134.5 工序切削用量及基本時間的確定 14第 5 章 加工 8XØ13mm 孔夾具設計 175.1 研究原始質料 175.2 定位、夾緊方案的選擇 185.3 切削力及夾緊力的計算 185.4 誤差分析與計算 205.5 定位銷選用 .215.6 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 215.7 確定夾具體結構和總體結構 235.8 夾具設計及操作的簡要說明 .24V第 6 章 矩形花鍵拉刀設計.256.1 被加工零件材料的選擇 256.2 設計步驟 25總 結.32致 謝.33參 考 文 獻.341形齒花鍵套機械加工工藝及花鍵拉刀設計第 1 章 序 言機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。矩形齒花鍵套零件加工工藝及夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等的基礎下，進行的一個全面的考核。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。2第 2 章 零件的分析2.1 零件的形狀題目給的零件是矩形齒花鍵套零件，主要作用是起連接作用。它主要用于軸與軸之間的連接，以傳遞動力和轉矩。零件的實際形狀如上圖所示，從零件圖上看，該零件是典型的零件，結構比較簡單。具體尺寸，公差如下圖所示。2.2 零件的工藝分析由零件圖可知，其材料為 45#，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨零件。矩形齒花鍵套零件主要加工表面為：1.車外圓及端面，表面粗糙度 值為aR3.2 。2.車外圓及端面，表面粗糙度 值 3.2 。3.車裝配孔，表面粗糙度 值 3.2maRm。4.半精車側面，及表面粗糙度 值 3.2 。5.兩側面粗糙度 a值 6.3 、12.5m，法蘭面粗糙度 值 6.3 。aRm矩形齒花鍵套共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分述如下：(1)左端的加工表面： 這一組加工表面包括：左端面，45 外圓，倒角鉆孔。這一部份只有端面有 6.3的粗糙度要求。其要求并不高，粗車后半精車就可以達到精度要求。而鉆工沒有精度要求，因此一道工序就可以達到要求，并不需要擴孔、鉸孔等工序。3(2).右端面的加工表面：這一組加工表面包括：右端面；120 的外圓，粗糙度為 1.6；120 的外圓并帶有倒角其要求也不高，粗車后半精車就可以達到精度要求。4第 3 章 工藝規(guī)程設計本矩形齒花鍵套假設年產量為 10 萬臺，每臺車床需要該零件 1 個，備品率為 19%，廢品率為 0.25%，每日工作班次為 2 班。該零件材料為 45#，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鍛造。依據(jù)設計要求 Q=100000 件/年， n=1 件/臺；結合生產實際，備品率 和 廢品率 分別取19%和 0.25%代入公式得該工件的生產綱領N=2XQn(1+) （1+)=238595 件/ 年3.1 確定毛坯的制造形式零件材料為 45#，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，最后選用鍛造，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。3.2 定位基準的選擇零件表面加工方法的選擇待加工的兩零件是盤狀零件，孔是設計基準（也是裝配基準和測量基準） ，為避免由于基準不重合而產生的誤差，應選孔為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。具體而言，即選 Ø19mm 的孔及其一端面作為精基準。由于待加工的兩零件全部表面都需加工，而孔作為精基準應先進行加工，對主動端而言，應選面積較大的外圓及其端面為粗基準；對從動端而言，應選面積較大Ø120mm 的外圓及其端面為粗基準。待加工的兩零件的加工面有外圓、內孔、端面、鍵槽、錐孔，材料為 30CrMnSi鋼。以公差等級和表面粗糙度要求，參考相關資料，其加工方法選擇如下。（1）Ø45mm 的外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù) GB 180079 規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為 Ra25um，粗車即可（表 5-14） 。（2）Ø120mm 的外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù) GB 180079 規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為 Ra6.3um，需進行精車和半精車。（3）Ø13mm 的柱銷孔 為未注尺寸公差，根據(jù) GB 180079 規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為 Ra6.3um，需進行鉆孔。（4）端面 本零件的端面為回轉體端面，尺寸精度的都要求不高，表面粗糙度為Ra25um,粗車即可。53.3 制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為成批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。3.3.1 工藝路線方案一10 鍛造 鍛造出毛坯20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理30 車 粗車、半精車外圓 Ø120mm、外圓 Ø70mm 及端面40 車 粗車另一端面，粗車、半精車外圓 Ø45mm50 鉆 鉆擴鉸 Ø19mm 孔60 拉 拉花鍵孔70 鉆 鉆加工 8-Ø13mm 孔80 去毛刺 去毛刺90 終檢 終檢入庫3.3.2 工藝路線方案二10 鍛造 鍛造出毛坯20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理30 車 粗車、半精車外圓 Ø120mm、外圓 Ø70mm 及端面40 車 粗車另一端面，粗車、半精車外圓 Ø45mm50 鉆 鉆加工 8-Ø13mm 孔60 鉆 鉆擴鉸 Ø19mm 孔70 拉 拉花鍵孔80 去毛刺 去毛刺90 終檢 終檢入庫最終工藝路線方案：10 鍛造 鍛造出毛坯20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理30 車 粗車、半精車外圓 Ø120mm、外圓 Ø70mm 及端面640 車 粗車另一端面，粗車、半精車外圓 Ø45mm50 鉆 鉆擴鉸 Ø19mm 孔60 拉 拉花鍵孔70 鉆 鉆加工 8-Ø13mm 孔80 去毛刺 去毛刺90 終檢 終檢入庫3.4 選擇加工設備和工藝裝備3.4.1 機床選用.工序粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產，故選用臥式車床就能滿足要求。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 CA6140 臥式車床。參考根據(jù)機械制造設計工工藝簡明手冊 表 4.2-7。.工序是鉆孔，選用 Z525 搖臂鉆床。工序都為 CA6140 臥式車床。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉體，故 2宜在車床上鏜孔。由于要求的精度較高，表面粗糙度較小，需選用較精密的機床才能滿足要求，因此選用 CA6140 臥式車床（表 5-55） 。3.4.2 選擇刀具.在車床上加工的工序,一般選用硬質合金車刀和鏜刀。加工刀具選用 YG6 類硬質合金車刀，它的主要應用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產率及經濟性,可選用可轉位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.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)。3.4.3 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。3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“矩形齒花鍵套” 零件材料為 45#，查機械加工工藝手冊 （以后簡稱工藝手7冊 ） ，表 2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，硬度 HB 為 143269，表 2.2-23 球墨鑄鐵的物理性能，密度 =7.27.3（ ） ，計算零件毛坯的重量約為 2 。3cmg kg表 3-1 機械加工車間的生產性質同類零件的年產量 件生產類別 重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）輕型（零件重1202506.04.0頂、側面底 面鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于頂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。9第 4 章 確定切削用量及基本時間切削用量包括背吃刀量 a 、進給量 f 和切削速度 v。確定順序是先確定 a 、f、p p再確定 v。4.1 工序切削用量的及基本時間的確定4.1.1 切削用量 粗車、半精車外圓 Ø120mm、外圓 Ø70mm 及端面所選刀具為 YG6 硬質合金可轉位車刀。根據(jù)切削用量簡明手冊表 1.1，由于CA6140 機床的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸 = ，刀mHBm2516片厚度為 。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角 = ，后角5.4 0V= ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃傾角 = ，刀尖圓弧半徑 = 。06vK09'vK01s0sr8.確定切削深度 pa由于單邊余量為 3mm，可在一次走刀內完成，故 =3mmpa.確定進給量 f根據(jù)切削加工簡明實用手冊可知：表 1.4刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 400 之間時，m1625pam410進給量 =0.51.0fr按 CA6140 機床進給量（表 4.29）在機械制造工藝設計手冊 可知：=0.7f確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表 130，CA6140 機床進給機構允許進給力 =3530 。maxFN根據(jù)表 1.21，當強度在 174207 時， ， ， = 時，HBSp4f75.0rmrK045徑向進給力： =950 。RFN切削時 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.292） ，故實際f roFfKsFfkrFfK進給力為：=950 =1111.5 （3-f17.N2）由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選 = 可用。frm7.0.選擇刀具磨鈍標準及耐用度根據(jù)切削用量簡明使用手冊表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為 ，車刀5.1壽命 = 。Tmin6010.確定切削速度 0V切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。根據(jù)切削用量簡明使用手冊表 1.11，當 硬質合金刀加工硬度 2002196YG的鑄件， ， ，切削速度 = 。HBSpam4fr75. Vmin3切削速度的修正系數(shù)為 =1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見表tvKmvsvKTvKv1.28） ，故：= tVv=63 （3-'00.184.920.13）in48= = =120 （3-nDc'1127mir4）根據(jù) CA6140 車床說明書選擇=1250nmir這時實際切削速度 為：cV= = （3-1cD01257min5）.校驗機床功率切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。由切削用量簡明使用手冊表 1.25， = ， ，HBS160245pam3f，切削速度 時，rm75.0min50V=CPKW7.1切削功率的修正系數(shù) =0.73， =0.9，故實際切削時間的功率為：krcPcr0=1.7 =1.2 （3-3.6）根據(jù)表 1.30，當 = 時，機床主軸允許功率為 = ， ，故所nmi125r EPKW9.5CEP選切削用量可在 CA6140 機床上進行，最后決定的切削用量為：=3.75 ， = ， = = ， =paf7.0ni125rsr08.Vmin04.1.2 基本時間確定粗車基本時間。參考文獻1表 2-24，車外圓基本時間為 111T ifnllifLj 3211式中， =40mm, 3), 90°， =2mm， =4mm, =0, l 2(tan1rpkl rk1l2l3lf=0.65mm/r,n=0.77r/s,is967.0541jT4.2 工序 II 車另一端面，粗車、半精車外圓 Ø45mm切削用量的及基本時間的確定采用與工序 30 確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時間如下：可采用與工序相同的可轉位車刀。見表 5-1表 5-1 主動端工序的切削用量及基本時間工步/mpamf/mm·r 1v/m·s 1n/r·s/siT粗車端面20.520.381.5 113粗車外圓Ø45#mm2.3 0.520.381.5 68倒角 手動0.381.54.3 鉆擴鉸 Ø19mm 孔機床：立式鉆床 Z525刀具：根據(jù)參照參考文獻3表 4.39 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 鉆孔鉆孔時先采取的是鉆 孔，再擴到 ，所以 。171.717Dm切削深度 ：pa8.5m進給量 ：根據(jù)參考文獻3表 2.438，取 。f rf/3.012切削速度 ：參照參考文獻3表 2.441，取 。V0.48/Vms機床主軸轉速 ：n，100.486539./in317vrd按照參考文獻3表 3.131，取 0n所以實際切削速度 ：v.176.5/dms切削工時 被切削層長度 ：l42m刀具切入長度 ：117()205.96rDlctgkctgm刀具切出長度 ： 取2l4l32走刀次數(shù)為 1機動時間 ： jt60.5in.3jLfn 擴孔刀具：根據(jù)參照參考文獻3表 4.331 選擇硬質合金錐柄麻花擴孔鉆頭。片型號：E403因鉆孔時先采取的是先鉆到 孔再擴到 ，所以 ，1718.718.7Dm17d切削深度 ：pa.35m進給量 ：根據(jù)參考文獻3表 2.452，取 。f 0.6/fr切削速度 ：參照參考文獻3表 2.453，取 。V4Vs機床主軸轉速 ：n100.462.78/in318vrD按照參考文獻3表 3.131，取 5/min所以實際切削速度 ：v0.5/06ds切削工時被切削層長度 ：l42m刀具切入長度 有：11 19.7()20.8632rDdlctgkctgm13刀具切出長度 ： ，取2lm41ml32走刀次數(shù)為 1機動時間 ：2jt30.16in.5jLfn 鉸孔刀具：根據(jù)參照參考文獻3表 4.354，選擇硬質合金錐柄機用鉸刀。切削深度 ： 。pa0.15m進給量 ：根據(jù)參考文獻3表 2.458， 取 。f rmf/0.21rf/0.2切削速度 ：參照參考文獻3表 2.460，取 。V sV3機床主軸轉速 ：n100.3265.7/in149rD按照參考文獻3表 3.131 取 mn實際切削速度 ：v.0.63/0s切削工時被切削層長度 ：l42刀具切入長度 ，10019.7()20.9rDdlctgkctgm刀具切出長度 ： 取2lm4l32走刀次數(shù)為 1機動時間 ：3jt.09.7in315jLnf該工序的加工機動時間的總和是 ：jt.2016.70.48minj4.4 拉鍵槽機床：臥式拉床 L6120。刀具：查參考文獻9表 1.3-1，選擇拉刀類型為矩形花鍵拉刀第三型號，該刀具特點：拉削長度大于 30mm，同時加工齒數(shù)不小于 5。材料：W18Cr4V 做拉刀材料，柄部采用 40Cr 材料（具體刀具設計見拉刀設計） 。拉削過程中，刀具進給方向和拉削方向一致，拉刀各齒齒升量詳見拉刀設計，拉削的進給量即為單面的齒升量。查參考文獻5表 2.4-118 和 2.4-119，確定拉削速度14=0.1160.08 ，取 。vms0.1mvs拉削工件長度 ： ；l5拉刀長度 ： （見拉刀設計） ；19拉刀切出長度 =510mm，取 。2l210l走刀次數(shù)一次。根據(jù)以上數(shù)據(jù)代入公式（計算公式由參考文獻5表 2.5-20 獲得） ，得機動時間 jt125910.85.min0.jlt sv4.5 工序切削用量及基本時間的確定（1）鉆孔 鉆加工 8-Ø13mm 孔本工序采用計算法。表 3-5 高速鋼麻花鉆的類型和用途標準號 類型 直徑范圍（mm） 用途GB1436-85 直柄麻花鉆 2.020.0在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔GB1437-85 直柄長麻花鉆 1.031.5在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔GB1438-85 錐柄麻花鉆 3.0100.0在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔GB1439-85 錐柄長麻花鉆 5.050.0在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔選用 Z525 搖臂鉆床，查機械加工工藝手冊 孟少農 主編，查機表 2.4-37鉆頭的磨鈍標準及耐用度可得，耐用度為 45#00，表 10.2-5 標準高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長，麻花鉆 ，則螺旋角 =30 ，鋒交 2 =118 ，后角 a =10 ,橫刃2500f0斜角 =50 ， L=197mm,l =116mm。01表 3-6 標準高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度（摘自 GB6137-85） mm直柄麻花鉆直徑范圍l l111.8013.20 151 101表 3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù) GB6137-85） （º）15d (mm) 2 f 8.618.00 30 118 12 4060表 3-8 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及耐用度（ 1）后刀面最大磨損限度 mm鉆頭直徑 d0（mm）刀具材料 加工材料20高速鋼 鑄鐵 0.50.8（2）單刃加工刀具耐用度 T min刀具直徑d0（mm）刀具類型 加工材料 刀具材料1120鉆頭（鉆孔及擴孔）鑄鐵、銅合金及合金高速鋼 60鉆頭后刀面最大磨損限度為 0.50.8mm 刀具耐用度 T = 60 min.確定進給量查機械加工工藝手冊 孟少農 主編，第二卷表 10.4 高速鋼鉆頭鉆孔的進給量為 f=0.250.65 ,根據(jù)表 4.13 中可知，進給量取 f=0.60 。zm* rm.確定切削速度查機械加工工藝手冊 孟少農 主編，表 10.4-17 高速鋼鉆頭在球墨鑄鐵（190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12 ，參考機械加in工工藝手冊 孟少農 主編，表 10.4-10 鉆擴鉸孔條件改變時切削速度修正系數(shù)K =1.0，R =0.85。mvtvV=12 =10.32 （3-85.0min17）則 = =131 （3-nir18）查表 4.2-12 可知， 取 n = 150* mir則實際切削速度 = = =11.8v實 n.確定切削時間23.110dn0514.316查機械加工工藝手冊 孟少農 主編，表 10.4-43，鉆孔時加工機動時間計算公式： T = （3-ifnllw119）其中 l = l =5 l =23f2mdRKcotwm1m則： t= =9.13 s確定鉆孔的切削用量鉆孔選用機床為 Z525 搖臂機床，刀具選用 GB1436-85 直柄短麻花鉆， 機械加工工藝手冊第 2 卷。根據(jù)機械加工工藝手冊第 2 卷表 10.4-2 查得鉆頭直徑小于 10 的鉆孔進給m量為 0.200.35 。rm則取 rmf30.確定切削速度，根據(jù)機械加工工藝手冊第 2 卷表 10.4-9切削速度計算公式為 （3-inkfaTdcvvyxpzv20）查得參數(shù)為 ，刀具耐用度 T=3515.0,.,0,25.,1.8zcvvvv min則 = =1.65.0125.02.337min所以 = =72n4.6ir選取 mi120r所以實際切削速度為 =2.647.3vin確定切削時間（一個孔） =ts20.86.057317第 5 章 加工 8XØ13mm 孔夾具設計5.1 研究原始質料利用本夾具主要用來加工 4XØ13mm 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。一、機床夾具定位元件工件定位方式不同，夾具定位元件的結構形式也不同，這里只介紹幾種常用的基本定位元件。實際生產中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。（一）工件以平面定位常用定位元件1支承釘 常用支承釘?shù)慕Y構形式如圖6-1所示。平頭支承釘（圖 a）用于支承精基準面；球頭支承釘（圖 b）用于支承粗基準面；網紋頂面支承釘（圖 c）能產生較大的摩擦力，但網槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基準定位且要求產生較大摩擦力的側面定位場合。一個支承釘相當于一個支承點，限制一個自由度；在一個平面內，兩個支承釘限制二個自由度；不在同一直線上的三個支承釘限制三個自由度。圖6-1 常用支承釘?shù)慕Y構形式2支承板 常用的支承板結構形式如圖6-2所示。平面型支承板（圖 a）結構簡單，但沉頭螺釘處清理切屑比較困難，適于作側面和頂面定位；帶斜槽型支承板（圖 b） ，在帶有螺釘孔的斜槽中允許容納少許切屑，適于作底面定位。當工件定位平面較大時，常用幾塊支承板組合成一個平面。一個支承板相當于兩個支承點，限制兩個自由度；兩個（或多個）支承板組合，相當于一個平面，可以限制三個自由度。圖6-2 常用支承板的結構形式3可調支承 常用可調支承結構形式如圖6-3所示?？烧{支承多用于支承工件的粗基準面，支承高度可以根據(jù)需要進行調整，調整到位后用螺母鎖緊。一個可調支承限制一個自由度。圖6-3 常用可調支承的結構形式(二) 工件以孔定位常用定位元件1定位銷 18圖6-6是幾種常用固定式定位銷的結構形式。當工件的孔徑尺寸較小時，可選用圖 a 所示的結構；當孔徑尺寸較大時，選用圖 b 所示的結構；當工件同時以圓孔和端面組合定位時，則應選用圖 c 所示的帶有支承端面的結構。用定位銷定位時，短圓柱銷限制二個自由度；長圓柱銷可以限制四個自由度；短圓錐銷（圖 d）限制三個自由度。圖6-6 固定式定位銷的結構形式5.2 定位、夾緊方案的選擇由零件圖可知：在對加工前，平面進行了粗、精銑加工，底面進行了鉆、擴加工。因此，定位、夾緊方案有：夾緊方式用操作簡單，通用性較強的鉸鏈移動壓板來夾緊。為了使定位誤差達到要求的范圍之內，采用一面一銷的定位方式，這種定位在結構上簡單易操作。一面即底平面。5.3 切削力及夾緊力的計算刀具：鉆頭。則軸向力：見工藝師手冊表 28.4F=C d f k 3.1F0zFy式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FFk =(07.1)92()103.nHBF=420 1.0.835723(N轉矩T=C d f kT0ZTy式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TTT=0.206 )(34.170.35.180.2 MN功率 P =mKWdV2690在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)19K=K K K K1234式中 K 基本安全系數(shù)，1.5;K 加工性質系數(shù)，1.1;2K 刀具鈍化系數(shù) , 1.1;3K 斷續(xù)切削系數(shù), 1.14則 F =KF=1.5/ )(42391.1. N鉆削時 T=17.34 N M切向方向所受力: F =1LT2670534.取 .fF =4416f )(.41NF Ff1所以,時工件不會轉動,故本夾具可安全工作。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 12.01310.56C25223PKf所以有： 19308()KCWFN76.P5()Kf該孔的設計基準為中心軸，故以回轉面做定位基準，實現(xiàn)“基準重合”原則； 20參考文獻，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力 F 夾與切削力之間的關系 F 夾KF軸向力：F 夾KF （N）扭距：Nm93.103.24.05.14.3108.90 MYFXKfdC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，決定選用螺旋夾緊機構。5.4 誤差分析與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：jMjjWDAZWj 由參考文獻5可得：銷的定位誤差 ：11minDWd1 21min2min.DdDdJarctgL其中：，10.52D20D，dm.3d， inin4m0.63DW.2J 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj其中接觸變形位移值：1()(9.62nHBZyRaZkNcl查5表 12 15 有 。 104,0.6,.42,0.7RazHBKCncos.8jym21 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mjm05. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD1.誤差總和： 0.853jwm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。5.5 定位銷選用本夾具選用一可換定位銷和棱形銷來定位，其參數(shù)如下表：表 3.1 定位銷Dd H公稱尺寸允差1h1b1dC120 16 20 0.011 22 5 1 4 M12 4 15.6 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。圖 6.1 可換鉆套22表d D D1 H t基本 極限偏差 F7基本 極限偏差 D601 3 +0.010+0.004611.8 4 71.82.6 5 86 9 -2.63+0.016+0.00633.36+0.016+0.008 93.34 7 1045 8 118 12 1656+0.022+0.01010+0.019+0.0101368 12 15 10 16 20810+0.028+0.013 15 181012 18+0.023+0.0122212 20 251215 22 260.0081518+0.034+0.01626 3016 28 361822 30+0.028+0.015342226 35 39 20 3645#2630+0.041+0.02042 463035 48+0.033+0.0175225 45# 563542 55 594248 62 660.0124850+0.050+0.02570+0.039+0.0207430 56 670.040鉆模板選用鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。235.7 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。24（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。5.8 夾具設計及操作的簡要說明為提高生產率，經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進行調整換取。25第 6 章 矩形花鍵拉刀設計6.1 被加工零件材料的選擇被加工零件如圖 1.所示工件如圖 2 所示。材料為：45 鋼；硬度 HBS195 ；強度 b = 600Mpa；工件長度L=77mm。6.2 設計步驟6.2.1 選擇拉刀材料拉刀材料常用 W6Mo5Cr4V2 高速工具鋼整體制造,一般不焊接柄部.由于拉刀制造精度高,技術要求嚴,在刀具成本中加工費用占的比重比較大,為了延長拉刀壽命,所以生產上也用 W25Mo Cr4VCo8 和 W6Mo5Cr4V2Al 等硬度和耐磨性均較高的高性能高速鋼制造.但一般常用 W6Mo5Cr4V2,故該拉刀材料選擇 W6Mo5Cr4V2.6.2.2 拉削方式采用組合式的拉削方式,即在同一只拉刀上采用了兩種拉削方式的組合.它的粗精切削齒都不分組,粗切削齒上開圓弧形分削槽,槽寬略小于刃寬,前后刀齒上分削槽