四沖程箱體的機械加工工藝及鉆8-φ12孔夾具設計,沖程,箱體,機械,加工,工藝,12,十二,夾具,設計 寧XX大學 畢業(yè)設計(論文) 四沖程汽車發(fā)動機箱體 零件的工藝與夾具設計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘 要 本文是對四沖程汽車發(fā)動機箱體零件加工應用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設計合理的加工工藝過程。此外還對四沖程汽車發(fā)動機箱體零件的兩道工序的加工設計了專用夾具. 機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè)的工廠進行生產。而廣泛用于批量生產，專為某工件加工工序服務的專用夾具，則需要各制造廠根據工件加工工藝自行設計制造。本論文夾具設計的主要內容是設計兩套氣動夾具。 關鍵詞：四沖程汽車發(fā)動機箱體，加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具 5 Abstract This article is about the body parts processing application and processing technology and analysis, including the parts of the plan, the choice of blank, the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. In addition to the stuffing box cover part two process designing special fixture. Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, specially for a workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design with two sets of pneumatic fixture. Key words:,processing technology, processing method, process documentation, fixture 目 錄 摘 要 3 Abstract 4 目 錄 5 第1章 緒論 7 1.1 機械加工工藝概述 7 1.2機械加工工藝流程 7 1.3夾具概述 8 1.4機床夾具的功能 8 1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 9 1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀 9 1.5.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 10 第2章 零件的分析 11 2.1 零件的作用 11 2.2 零件的工藝分析 11 第3章 工藝規(guī)程設計 12 3.1 毛坯的制造形式 12 3.2 基準面的選擇 12 3.2.1粗基準的選擇 12 3.2.2 精基準的選擇 12 3.3 制訂工藝路線 12 3.3.1 工藝線路方案一 13 3.3.2工藝路線方案二 13 3.3.3 工藝方案的比較與分析 13 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 14 3.5 確定切削用量及基本工時 15 3.5.1 工序Ⅰ：銑削底面 15 3.5.2 工序Ⅱ：粗車左右端面和倒角 16 3.5.3 工序Ⅶ：銑頂面 19 3.5.4工序Ⅲ 鉆擴底面各孔。 19 3.5.5 工序Ⅴ：精銑E、F端面 20 3.5.6 工序Ⅳ 鉆E、 F面孔 21 3.5.7工序Ⅵ：精、粗、細鏜 23 第6章 鉆孔夾具設計 25 6.1 問題的指出 31 6.2 夾具設計 31 6.2.1 定位基準的選擇 31 6.2.2 切削力及夾緊力的計算 31 夾具的夾緊裝置和定位裝置[1] [2] 31 6.3 定位誤差的分析 33 6.4 定位元件設計 33 6.5 定位誤差分析 35 6.6 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 35 6.7 夾具精度分析 37 6.8 夾具設計及操作的簡要說明 38 總結 39 參 考 文 獻 40 致謝 41 第1章 緒論 1.1 機械加工工藝概述 機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據。 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。 機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細的數據了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。 技術人員根據產品數量、設備條件和工人素質等情況，確定采用的工藝過程，并將有關內容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣。 總的來說，工藝流程是綱領，加工工藝是每個步驟的詳細參數，工藝規(guī)程是某個廠根據實際情況編寫的特定的加工工藝。 1.2機械加工工藝流程 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經審批后用來指導生產。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。 制訂工藝規(guī)程的步驟 1) 計算年生產綱領，確定生產類型。 2) 分析零件圖及產品裝配圖，對零件進行工藝分析。 3) 選擇毛坯。 4) 擬訂工藝路線。 5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。 6) 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和輔助工具。 7) 確定切削用量及工時定額。 8) 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。 9) 填寫工藝文件。 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內容進行調整，以提高經濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。 1.3夾具概述 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。 在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產率和產品的制造成本等，幫機床夾具設計在企業(yè)的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位。機床夾具設計是一項重要的技術工作。 “工欲善其事，必先利其器?！? 工具是人類文明進步的標志。自20世紀末期以來，現(xiàn)代制造技術與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質量、生產率和產品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 1.4機床夾具的功能 在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。 1．機床夾具的主要功能 機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。 （1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。 （2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 2．機床夾具的特殊功能 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。 （1）對刀 調整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。 （2）導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導其進行鉆削。導向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導向功能。 1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 隨著科學技術的巨大進步及社會生產力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀 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作品種已占工件種類總數的85%左右?，F(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為15%左右。特別是近年來，數控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術的應用，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）適用于精密加工的高精度機床夾具。 4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具。 5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產率。 6）提高機床夾具的標準化程度。 1.5.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化四個方面。 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卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達0.2～0.5μm。 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、具有夾緊動力裝置的夾具等。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；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗）轉速為2600r/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。 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、拼裝、組合等方式，以適應可變因素的能力?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣鳌⑸a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、通用可調夾具、成組夾具、拼裝夾具、數控機床夾具等。在較長時間內，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。 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。在制訂典型夾具結構的基礎上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結構。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標準化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259—91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。 45 第2章 零件的分析 2.1 零件的作用 題目所給定的零件是四沖程汽車發(fā)動機箱體（附圖1），其主要作用是保證對箱體起固定箱體各零部件作用。 2.2 零件的工藝分析 四沖程汽車發(fā)動機箱體的零件圖中規(guī)定了一系列技術要求：（查表1.4-28《機械制造工藝設計簡明手冊》） 1、底面 2、頂面 3、左端面 4、右端面 5、上下凸臺面 6、各面孔系 第3章 工藝規(guī)程設計 3.1 毛坯的制造形式 零件材料為HT250，考慮到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用鑄造。由于年產量為成批大量，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用鑄造成型，這從提高生產率、保證加工精度上考慮，也是應該的。 3.2 基準面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工 藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 3.2.1粗基準的選擇 對于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。按照有關的粗基準選擇原則（保證某重要表面的加工余量均勻時，選該表面為粗基準。若工件每個表面都要求加工，為了保證各表面都有足夠的余量，應選擇加工余量最小的表面為粗基準。） 3.2.2 精基準的選擇 按照有關的精基準選擇原則（基準重合原則；基準統(tǒng)一原則；可靠方便原則），對于本零件，有中心孔，可以以中心孔作為統(tǒng)一的基準，但是隨便著孔的加工，大端的中心孔消失，必須重新建立外圓的加工基面，一般有如下三種方法： 當中心孔直徑較小時，可以直接在孔口倒出寬度不大于2MM的錐面來代替中心孔。若孔徑較大，就用小端孔口和大端外圓作為定位基面，來保證定位精度。 采用錐堵或錐套心軸。 精加工外圓亦可用該外圓本身來定位，即安裝工件時，以支承軸頸本身找正。 3.3 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度以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中批生產的條件下，考慮采用普通機床以及部分高效專用機床，配以專用夾具，多用通用刀具，萬能量具。部分采用專用刀具和專一量具。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 工藝線路方案一 05 鑄造 鑄坯、清理、噴丸。消除內應力、涂漆 10 銑 粗銑上、下表面 20 銑 粗銑兩側面 30 銑 粗銑兩端面 40 銑 精銑上、下面 50 銑 精銑兩側面 60 銑 精銑兩端面 70 鏜 粗鏜缸孔及主軸孔 80 鏜 粗鏜缸孔及凸輪軸孔 90 鉆 鉆后端面及上、下面各孔 95 鉆 斜油孔引窩 100 鉆 鉆缸蓋及兩側面各孔 110 鏜 半精鏜缸孔及凸輪軸孔 120 鏜 鏜平衡軸止推槽 130 鉆 鉆斜油孔 140 鏜 精鏜缸孔及凸輪軸孔 150 鉆 鉆主軸承蓋結合面三孔，擴缸蓋六孔 160 鉆 鉆、擴、鉸、擠挺桿孔 170 攻 攻后端面及上、下面螺孔 180 攻 攻缸蓋及兩側面螺孔 190 鉆 鉆定位銷孔、鉆水孔 200 銑 銑內腔小凸臺平面 210 攻 攻主軸承蓋結合面M14螺紋 220 鉆 鉆孔、攻絲 230 鉆 鉆斜油孔 240 檢查 250 清洗 清洗3.3.2工藝路線方案二 05 鑄造 鑄坯、清理、噴丸。消除內應力、涂漆 10 鏜 粗鏜缸孔及主軸孔 20 鏜 粗鏜缸孔及凸輪軸孔 30 銑 粗銑上、下表面 40 銑 粗銑兩側面 50 銑 粗銑兩端面 60 銑 精銑上、下面 70 銑 精銑兩側面 80 銑 精銑兩端面 90 鏜 粗鏜缸孔及主軸孔 100 鏜 粗鏜缸孔及凸輪軸孔 110 鉆 鉆后端面及上、下面各孔 120 鉆 斜油孔引窩 130 鉆 鉆缸蓋及兩側面各孔 140 鏜 半精鏜缸孔及凸輪軸孔 150 鏜 鏜平衡軸止推槽 160 鉆 鉆斜油孔 170 鏜 精鏜缸孔及凸輪軸孔 180 鉆 鉆主軸承蓋結合面三孔，擴缸蓋六孔 190 鉆 鉆、擴、鉸、擠挺桿孔 170 攻 攻后端面及上、下面螺孔 180 攻 攻缸蓋及兩側面螺孔 190 鉆 鉆定位銷孔、鉆水孔 200 銑 銑內腔小凸臺平面 210 攻 攻主軸承蓋結合面M14螺紋 220 鉆 鉆孔、攻絲 230 鉆 鉆斜油孔 240 檢查 250 清洗 清洗 3.3.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的特點在于：方案一是采用銑削方式加工端面，且是先加工12孔后精加工外圓面和方案二是使用車削方式加工兩端面，12孔的加工放在最后。兩相比較起來可以看出，由于零件的端面尺寸不大，應車削端面，在中批生產中，綜合考慮，我們選擇工藝路線二。 這樣由于鉆孔屬于粗加工，其精度要求不高，且切削力較大，可能會引起已加工表面變形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工藝路線確定如下： 05 鑄造 鑄坯、清理、噴丸。消除內應力、涂漆 10 銑 粗銑上、下表面 20 銑 粗銑兩側面 30 銑 粗銑兩端面 40 銑 精銑上、下面 50 銑 精銑兩側面 60 銑 精銑兩端面 70 鏜 粗鏜缸孔及主軸孔 80 鏜 粗鏜缸孔及凸輪軸孔 90 鉆 鉆后端面及上、下面各孔 95 鉆 斜油孔引窩 100 鉆 鉆缸蓋及兩側面各孔 110 鏜 半精鏜缸孔及凸輪軸孔 120 鏜 鏜平衡軸止推槽 130 鉆 鉆斜油孔 140 鏜 精鏜缸孔及凸輪軸孔 150 鉆 鉆主軸承蓋結合面三孔，擴缸蓋六孔 160 鉆 鉆、擴、鉸、擠挺桿孔 170 攻 攻后端面及上、下面螺孔 180 攻 攻缸蓋及兩側面螺孔 190 鉆 鉆定位銷孔、鉆水孔 200 銑 銑內腔小凸臺平面 210 攻 攻主軸承蓋結合面M14螺紋 220 鉆 鉆孔、攻絲 230 鉆 鉆斜油孔 240 檢查 250 清洗 清洗 以上工藝過程詳見附表1“機械加工工藝過程綜合卡片”。 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “四沖程汽車發(fā)動機箱體”零件材料為HT250，硬度為HBS190~241，毛坯質量約為25kg，生產類型為中批生產，采用機器造型鑄造毛坯。 根據上述材料及加工工藝，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如下： 由于鑄件大量生產，毛坯制造方法采用砂型機器造型，由表3.1-24，鑄件尺寸公差等級為IT10級，表3.1-23選取錯箱值為1.0mm。 又見表3.1-27，得鑄鐵件加工余量等級為7級，表3.1-26選加工余量為6mm，所以可確定主要加工面的總余量見下表2-6。 表2-6 主要表面的毛坯尺寸及公差/mm 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差 上表面 330 6+6 342 0.046 下表面 330 6+6 342 0.052 兩側面 305.6 6+6 317.6 0.052 兩端面 330 6+6 342 0.052 缸孔3-89.4 89.4 3.5+3.5 82.4 0.011 主軸孔69 69 3.5+3.5 62 0.022 凸輪軸孔49 49 2.75+2.75 44.5 0.025 3.5 確定切削用量及基本工時 3.5.1 工序Ⅰ：粗銑兩端面面及60精銑兩端面面 本工序采用計算法確定切削用量 加工條件 工件材料：HT250，鑄造。 加工要求：粗銑兩端面面及60精銑兩端面面 表面粗糙度值R 為6.3。 機床：X6132臥式銑床。 刀具：刀片材料為YG6， 計算切削用量 確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向單邊余量為3mm，則毛坯長度方向的最大加工余量為4.25mm,分兩次加工,a=2mm計。長度加工方向取IT12級，取mm。確定進給量f:根據《切削用量簡明手冊》（第三版）（以下簡稱《切削手冊》表1.4,當刀桿16mmX25mm, a<=2mm時,以及工件直徑為ф160時。 f=0.5~0.7mm/r 按C620—1車床說明書（見《切削手冊》表1.30）取f=0.5 mm/r計算切削速度: 按《切削手冊》表1.27,切削速度的 計算公式為 V=(m/min)…………………………2.1 式中, =1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2。修正系數k見《切削手冊》表1.28,即 k=1.44, k=0.8, k=1.04, k=0.81, k=0.97 所以 V= =66.7(m/min) 確定機床主軸轉速 n===253(r/min) 按機床說明書（見《工藝手冊》表4.2—8）與253r/min相近的機床 轉速有230r/min及305r/min。現(xiàn)選取305r/min。如果選230m/min， 則速度損失較大。所以實際切削速度 V=80m/min 計算切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1,取 L==42mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm t==0.59(min) （1） 工序10粗銑上下面及40精銑上下面， 工序30粗銑兩側面及60精銑兩側面計算過程同（1），略 3.5.2 工序Ⅱ：粗車左右端面和倒角 進給量: 見《切削手冊》表1.4 V=(m/min) = =66.7(m/min) 確定機床主軸轉速: n===204(r/min) 按機床選取n=230 r/min。所以實際切削速度 V===75.1 m/min 檢驗機床功率: 主切削力 F=CFafvk…………………………………2.2 式中：CF=900, x=1.0 , y=0.75 , n=-0.15 k=( k=0.73 所以 F=900 切削時消耗功率 P= 由《切削手冊》表1.30中C630-1機床說明書可知, C630-1主電動機功率為7.8KW,當主軸轉速為230r/min時,主軸傳遞的最大功率為2.4KW,所以機床功率足夠,可以正常加工。 檢驗機床進給系統(tǒng)強度:已知主切削力F=598N,徑向切削力F按《切削手冊》表1.29所示公式計算 F=CFafVk………………………………2.3 式中: CF530, x=0.9, y=0.75, n=0 k=( k=0.5 所以 F=530 而軸向切削力 F=CFafvk 式中: CF=450, x=1.0, y=0.4, n=0 k=( k=1.17 軸向切削力 F=450 取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數u=0.1,則切削力在縱向進給機構可承受的最大縱向力為3550N(見<<切削手冊>>表1.30),故機床進給系統(tǒng)可正常工作。 切削工時： t= 式中： L=105mm, L=4mm, L=0 所以 t= （2） 粗車200外圓 實際切削速度 V== 計算切削工時： 按<<切削手冊>>表6.2-1，取 L=17mm, L=3mm, L=0mm t= （2） 粗車75外圓 取 n=305r/min 實際切削速度 V== 計算切削工時： 按<<切削手冊>>表6.2-1，取 L=83mm, L=3mm, L=0mm t= 3.5.3 工序Ⅶ：銑頂面 銑床：X63 銑刀：選用立銑刀 d=10mm L=115mm 齒數Z=4 切削速度：參照有關手冊，確定v=15m/min =477.7r/min 采用X63臥式銑床，根據機床使用說明書（見《工藝手冊》表4.2-39） 取 =475r/min 故實際切削速度為： 當時，工作臺的每分鐘進給量應為 查機床說明書，剛好有故直接選用該值。 計算切削工時 L=（60mm-30mm）=30mm 倒角1x45°采用90°锪鉆 3.5.4工序Ⅲ 鉆擴底面各孔。 鉆孔 f=0.41mm/r （見《切削手冊》表2.7） r=12.25m/min （見《切削手冊》表2.13及表2.14，按5類加工性考慮） 按機床選取： =136r/min（按《工藝手冊》表4.2-2） 所以實際切削速度 切削工時計算： ， =10mm， =4mm = 3.5.5 工序Ⅴ：精銑E、F端面 銑X6132 （1） 精銑端面 Z=0.4mm 計算切削速度：按《切削手冊》表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=90min） 式中， ， 修正系數見《切削手冊》表1.28 所以 按機床說明書（見《工藝手冊》表4.2-8）與1023r/min。如果選995r/min，則速度損失較大。 所以實際切削速度 計算切削工時 按《工藝手冊》表6.2-1取 ， ， ， 則： = 3.5.6 工序Ⅳ 鉆E、 F面孔 （1） 鉆6-M12 f=0.35mm/r V=17mm/min 所以 n==401(r/min) 按機床選?。? 所以實際切削速度為： 切削工時 ， ， 則： = t=6t=60.157=0.942min （2） 鉆2底孔Φ8.5 f=0.35mm/r v=13m/min 所以n==487r/min 按機床選取 實際切削速度 切削工時 ， ， 則： = （3） 4深20，孔深24，底孔Φ8.5 f=0.35mm/r v=13m/min 所以 n==487r/min 按機床選取 實際切削速度 切削工時 ， ， 則： = （3） 攻螺紋孔2 r=0.2m/s=12m/min 所以 按機床選取 則 實際切削速度 計算工時 ， ， 則： = （4） 攻螺紋4-M10 r=0.2m/s=12m/min 所以 按機床選取 則 實際切削速度 計算工時 ， ， 則： = 3.5.7工序Ⅵ：精、粗、細鏜缸孔及主軸孔 （1） 粗鏜孔 2Z=4.5mm則 Z=2.25mm 查有關資料，確定金剛鏜床的切削速度為v=35m/min，f=0.8mm/min由于T740金剛鏜主軸轉數為無級調數，故以上轉數可以作為加工時使用的轉數。 ， ， 則： = （2） 精鏜孔2Z=0.4mm， Z=0.2mm f=0.1mm/r v=80m/min 計算切削工時 ， ， 則： = （3） 細鏜孔至 由于細鏜與精鏜孔時共用一個鏜桿，利用金剛鏜床同時對工件精、細鏜孔，故切削用量及工時均與精樘相同。 f=0.1mm/r =425r/min V=80m/min 第6章 鉆孔夾具設計 機床夾具概述 在對工件進行機械加工時，為了保證加工的要求，首先要使工件相對道具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。因此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。 機床夾具的組成 1、定位裝置 其作用是使工件在夾具中占據正確的位置。 2、夾緊裝置 其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力（切削力等）作用時不離開已經占據的正確的正確位置。 3、對刀或導向裝置 其作用是確定刀具相對定位元件的正確位置。 4、連接原件 其作用是確定夾具在機床上的正確位置。 5、夾具體 夾具體是機床夾具的基礎件，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。 6、其他元件或裝置 是指家家具中因特殊需要而設置的元件或裝置。根據加工需要，有些夾具上設置分度裝置、靠模裝置；為能方便、準確定位，常設置預定位裝置；對于大型夾具，常設置吊裝元件等。 以上各組成部分中，定位元件、夾緊裝置和夾具體是機床夾具的基礎組成部分。 機床的分類 機床夾具種類繁多，可以從不同的角度對機床夾具進行分類。 按夾具的使用特點可分為：通用夾具，專用夾具，可調夾具，組合夾具， 1、 拼裝夾具。 2、 按使用機床可分為：車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具，齒輪機床夾具，數控機床夾具，自動機床夾具，自動線隨行夾具以及其他機床夾具。 按夾緊的動力源可分為：手動夾具，氣動夾具，液壓夾具，氣液增力夾具，電磁夾具以及真空夾具等。 工件的裝夾方法 工件裝夾的方法有兩種： 1、 將工件直接裝夾在機床的工作臺或花盤上 2、 將工件裝夾在家具上 采用第一種方法裝夾的效率低，一般要求先按圖紙要求在工件的表面上劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時，用劃針或面分表找正后再夾緊。一般用于單件和小批生產。批量較大時，都采用夾具裝夾工件。 采用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點： a、保證加工精度，穩(wěn)定加工質量 b、縮短輔助時間，提高勞動生產率 c、擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)“一機多能” d、改善工人的勞動條件，降低生產成本 工件在夾具中的定位 （1）工件的定位的基本原理 l 六點定則 用合理分布的六個支承點限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，稱為“六點定位原則”，簡稱“六點定則”。 六點定則是工件定位的基本法則，用于實際生產時，起支承點作用的是一定形狀的幾何體，這些用來限制工件自由度的幾何體就是定位元件。 l 限制工件自由度與加工要求的關系 工件定位時，影響加工要求的自由度必須限制；不影響加工要求的自由度，有時要限制，有時可不限制，視具體情況而定。習慣上，工件的六個自由度都限制了的定位稱為完全定位，工件限制的自由度少于六個，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。 在工件定位時，以下情況允許不完全定位： a． 加工通孔或通槽時，沿貫通軸的位置自由度可不限制。 b． 毛坯（本工序加工前）是軸對稱時，繞對稱軸的角度自由度可不限制。 c． 加工貫通的平面時，除可不限制沿兩個貫通軸的位置自由度外，還可不限制繞垂直加工面的軸的角度自由度。 夾具上的定位元件重復限制工件的同一個或幾個自由度的定位稱為重復定位。重復定位分兩種情況：當工件的一個或幾個自由度被重復限制，并對加工產生有害影響的重復定位，稱為不可用重復定位。它將造成工件定位不穩(wěn)定，降低加工精度，使工件或定位元件產生變形，甚至無法安裝和加工。因此，不可用重復定位是不允許的。 當工件的一個或幾個自由度被重復限制，但仍能滿足加工要求，即不但不產生有害影響，反而可增強工件裝夾剛度的定位，稱為可用重復定位。在生產實際中，可用重復定位被大量采用 l 基準、對定位元件的基本要求 a. 定位基準的選擇 定位基準的選擇，應盡量使工件的定位基準與工序基準相重合；盡量用精基準作為定位基準；遵守基準統(tǒng)一原則；應使工件安裝穩(wěn)定，加工中所引起的變形最小；應使工件定位方便，夾緊可靠。 b. 對定位元件的基本要求 足夠的精度、足夠的強度和剛度、耐磨性好、工藝性好、便于清理切削。 （2）工件定位方式及其定位元件 a.工件以平面定位。工件以平面作為定位基準時，所用定位元件一般可分為主要支承和輔助支承。主要支承用來限制工件的自由度，具有獨立定位的作用。輔助支承用來加強工件的支承剛性，不起限制工件自由度的作用。 b.工件以圓柱孔定位。工件以圓柱孔為定位基準，如套類、齒輪、撥叉等。此種定位方式所用的定位元件有圓柱定位銷、定位心軸和圓錐定位銷等。 c.工件以外圓柱面定位。工件以外圓柱面定位時，常用的定位元件有：V形塊、定位套和半圓套。 定位誤差的分析 造成定位誤差的原因有兩個：一是定位基準與工序基準不重合，由此產生 基準不重合誤差△b；二是定位基準與限制位基準不重合，由此產生基準位移誤 差△y 。 基準不重合誤差△b是一批工件逐個在夾具上定位時，定位基準與工序基準 不重合而造成的加工誤差，其大小為定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。 基準位移誤差△y是一批工件逐個在夾具上定位時，定位基準相對于限位基 準的最大變化范圍在加工尺寸方向上的投影 夾緊裝置的組成 (1)夾緊裝置的種類繁多，綜合起來其結構均由兩部分組成。 a. 動力裝置 產生夾緊力。動力裝置是產生原始作用力的裝置。按夾緊力的來源，夾緊分手動夾緊和機動夾緊。手動夾緊是靠人力；機動夾緊是采用動力裝置。常用的動力裝置有液壓裝置、氣動裝置、電磁裝置、電動裝置、氣-液聯(lián)動裝置和真空裝置等。 b. 夾緊裝置 傳遞夾緊力。動力裝置所產生的力或人力要正確地作用到工件上，需有適當的傳動機構。傳遞機構是把原動力傳遞給夾緊裝置。它由兩種構件組成，一是接受原始作用力的構件，二是中間傳力機構。 (2)、夾緊裝置的設計要求 夾緊裝置的設計和選用是否正確，都保證工件的精度、提高生產率和減輕工人勞動強度有很大的影響。因此，夾緊裝置應滿足以下要求： a. 夾緊過程中，不能破壞工件在定位時所處的正確位置。 b.夾緊力的大小適當。保證工件在整個加工過程中的位置穩(wěn)定不變，夾緊可靠牢固，振動小，又不超出允許的變形。 c.夾緊裝置的復雜程度應與工件的生產綱領相適應。工件生產批量越大，越應設計較復雜、效率較高的夾緊裝置。 d.具有良好的結構工藝性。力求簡單，便于制造維修，操作安全方便，并且省力。 夾緊力的確定 (1) 夾緊力方向的確定 夾緊力應朝向主要的定位基面。 a. 夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。 (2) 夾緊力作用點的選擇 a. 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內。 b. 夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。 c. 夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。 (3)夾緊力大小的估算 理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構的傳遞效率等有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復雜的問題，只能進行粗略的估算。 估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 估算的步驟： a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。 b.實際需要的夾緊力FJ需，應考慮安全系數，F(xiàn)J需=KFJ理。 c.校核夾緊機構的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。 夾具體 （1）夾具體毛坯的類型 a.鑄造夾具體 b.焊接夾具體 c.鍛造夾具體 d.裝配夾具體 e.型材夾具體 （2）夾具體應滿足的幾本要求 a.應有足夠的強度和剛度。 b.力求結構簡單及裝卸工件方便。 c.結構工藝性好。 d.排除切削方便。 e.在機床上安裝穩(wěn)定可靠。 f.具有適當的精度和尺寸穩(wěn)定性。 分度裝置 （1）分度裝置的類型 a.回轉分度裝置。 回轉分度裝置是指工件在一次裝夾中，通過夾具的某些部分帶動工件轉動一定的角度完成多工位加工的分度裝置。 b.直線分度裝置。 是指工件在一次裝夾中，通過夾具的某些部分帶動工 件直線移動一定距離完成多工位加工的分度裝置。 （2）回轉分度裝置的組成 1) 回轉分度裝置由固定部分、轉動部分、對定機構、鎖緊機構等組成。 a. 固定部分 固定部分是整個裝置的基礎，常與夾具體連接成一體。 b. 轉動部分 轉動部分是分度時隨之轉動的元件，實現(xiàn)工件的轉位。 c. 對定機構 對定機構的作用是轉位分度后，確保其轉動部分相對固定部分的位置，得到正確定位，實現(xiàn)分度要求。 e. 鎖緊機構 鎖緊機構是分度對定后將轉動部分和固定部分緊固在一起，減小加工時的振動，確保分度裝置的工作精度。 2)分度對定機構 a.鋼球對定機構 b.槍栓式圓柱銷對定機構 c.手拉式菱形銷對定機構 d.齒輪齒條操縱的圓錐銷對定機構 f.杠桿操作單斜面對定機構 3)鎖緊機構 當分度對定好之后，必須將轉盤鎖緊，以增強分度裝置的剛度和穩(wěn)定性。 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 經過與指導老師協(xié)商，決定設計第6道工序——鉆12孔的鉆床專用夾具。 本夾具將用于Z3025搖臂鉆床。刀具為麻花鉆。 6.1 問題的指出 本夾具主要用來鉆8X12，由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度。 6.2 夾具設計 6.2.1 定位基準的選擇 由零件圖可知，6X12在圓周上均勻分布,尺寸精度為自由尺寸精度要求。其設計基準為兩對稱孔中心距，由于難以使工藝基準與設計基準統(tǒng)一為了提高加工效率及方便加工，決定鉆頭材料使用高速鋼，用于對6孔進行加工。同時，為了縮短輔助時間，準備采用螺旋夾緊。 6.2.2 切削力及夾緊力的計算 夾具的夾緊裝置和定位裝置[1] [2] 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，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。 刀具：高速鋼麻花鉆頭，尺寸為12。 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,安全系數 K=KKKK 式中 K—基本安全系數，1.5; K—加工性質系數，1.1; K—刀具鈍化系數, 1.1; K—斷續(xù)切削系數, 1.1 則 F=KF=1.5 所以,鉆削時工件不會轉動,故本夾具可安全工作。 6.3 定位誤差的分析 定位元件尺寸及公差的確定。本夾具的主要定位元件為止口，而該定位元件的尺寸公差為，而孔徑尺寸為自由尺寸精度要求，可滿足加工要求。 6.4 定位元件設計 本工序選用的是兩銷與一面，定位基準為一面兩孔，所對應的定位元件是兩銷，一個為圓銷，另一個位菱形銷，因此主要設計為兩銷設計。由夾具裝配圖中可得兩銷中心距 其尺寸公差取工件孔中心距公差 所以兩孔中心距為： 兩孔尺寸： 根據《機床夾具設計手冊》削邊銷與圓柱銷的設計計算過程如下： （1）確定兩定位銷中心距尺寸及其偏 （2）確定圓柱銷直徑及其公差： （——基準孔最小直徑） 取 所以圓柱銷尺寸為70 （3）削邊銷的寬度b和B 由《機床夾具設計手冊》表2-1-3可換定位銷的規(guī)格及主要尺寸得） （4）削邊銷與基準孔的最小配合間隙 其中：—基準孔最小直徑 —圓柱銷與基準孔的配合間隙 （5）削邊銷直徑及其公差 按定位銷一般經濟制造精度，其直徑公差帶為h6，根據《機械制圖》第六版附錄D表則菱形銷的定位圓柱部分定位直徑尺寸為 （6）補償值 6.5 定位誤差分析 本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為： （1）移動時基準位移誤差 （2）轉角誤差 其中： 6.6 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據工藝要求：工藝孔分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。即先用的麻花鉆鉆孔，根據GB1141—84的規(guī)定鉆頭上偏差為零，故鉆套孔徑為即。再用標準擴孔鉆擴孔，根據GB1141—84的規(guī)定擴孔鉆的尺寸為，故鉆套尺寸為即。最后用的標準鉸刀鉸孔，根據GB1141—84的規(guī)定標準鉸刀尺寸為故鉆套孔徑尺寸為。 圖：快換鉆套 鉸工藝孔鉆套結構參數如下表： d H D 公稱尺寸 允差 12 18 18 +0.023 +0.012 30 28 12 7 10 11.5 20.5 襯套選用固定襯套其結構如圖所示： 其結構參數如下表： d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 18 +0.018 0 24 25 +0.039 +0.025 1 0.6 鉆模板選用懸掛式鉆模板，在本夾具中選用的是氣動滑柱式鉆模板。利用夾具體內安裝氣缸，使滑柱帶動升降板上升或下降由于氣缸始終作用故不需要自鎖機構。 夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構見夾具裝配圖2所示。 6.7 夾具精度分析 利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。 由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準與加工基準重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證兩工藝孔尺寸及位置度公差及表面粗糙度。本道工序最后采用精鉸加工，選用GB1141—84鉸刀，直徑為，并采用鉆套，鉸刀導套孔徑為，外徑為同軸度公差為。固定襯套采用孔徑為，同軸度公差為。 該工藝孔的位置度應用的是最大實體要求。即要求：（1）、各孔的實際輪廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為的理想圓柱面的控制。（2）、各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸。（3）、當各孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸時可將偏離量補償給位置度公差。（4）、如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為時，相對于最大實體尺寸的偏離量為，此時軸線的位置度誤差可達到其最大值。即孔的位置度公差最小值為。 工藝孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸滿足。 工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、鉸滿足。 影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示）： （1）、鉆模板上兩個裝襯套孔的尺寸公差： （2）、兩襯套的同軸度公差： （3）、襯套與鉆套配合的最大間隙： （4）、鉆套的同軸度公差： （5）、鉆套與鉸刀配合的最大間隙： 所以能滿足加工要求。 6.8 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，為提高勞動生產率，應首先著眼于機動夾具，本道工序的鉆床夾具選用夾緊方式。本工序由于是粗加工，切削力較大而這將使整個夾具過于龐大。因此，應設法降低切削力。目前采取的措施有兩個：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；以增加氣缸推力。結果，本夾具結構比較緊湊。 總結 本次設計從零件的毛坯生產到最終成品，中間經過了銑、鏜、鉆、攻螺紋、打毛刺等工序。因為是大批量生產，工序就分得很散，中間就可省去換刀具和調試的時間。在每道工序中都有計算切削用量和工時。 在本次設計中已無大的問題，基本達到了要求。只是在夾具的設計中沒有能提出多中方案進行分析比較，有所不足。 填料箱蓋零工藝規(guī)程氣動夾具設計畢業(yè)論文 參 考 文 獻 [1] 李 洪．機械加工工藝手冊[M] ．北京出版社，2006．1． [2] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊[M] ．機械工業(yè)出版社，2005．1． [3] 上海市金屬切削技術協(xié)會．金屬切削手冊[M]．上海科學技術出版社，2002． [4] 楊叔子．機械加工工藝師手冊[M]．機械工業(yè)出版社，2000． [5] 徐鴻本．機床夾具設計手冊[M] ．遼寧科學技術出版社，2003．10． [6] 都克勤．機床夾具結構圖冊[M] ．貴州人民出版社，2003．4 [7] 胡建新．機床夾具[M] 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