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目錄
1 摘要 前言 1
1.1課題背景及發(fā)展趨勢(shì) 1
1.2 夾具的基本結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)內(nèi)容 1
2 t零件加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3
2.1零件的分析 3
2.1.1零件的作用 3
2.1.2零件的工藝分析 3
2.2零件加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 4
2.2.1確定毛坯的制造形式 4
2.2.2基面的選擇 4
2.2.3確定工藝路線 4
2.2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5
2.2.5確定切削用量 6
2.3小結(jié) 12
3 專用夾具設(shè)計(jì) 13
3.1粗、精銑120mm槽夾具設(shè)計(jì) 18
3.1.1定位基準(zhǔn)的選擇 18
3.1.2銑削力與夾緊力計(jì)算 19
3.1.3夾具體槽形與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 20
3.1.4夾緊裝置及夾具體設(shè)計(jì) 22
3.1.5夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 23
3.2鉆三孔夾具設(shè)計(jì) 23
3.2.1定位基準(zhǔn)的選擇 23
3.2.2定位元件的設(shè)計(jì) 24
3.2.3定位誤差分析 25
3.2.4鉆削力與夾緊力的計(jì)算 25
3.2.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計(jì) 28
3.2.6夾緊裝置的設(shè)計(jì) 28
3.2.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 28
3.3小結(jié) 28
4 結(jié)束語 29
參考文獻(xiàn) 30
摘要
能通過運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到實(shí)踐知識(shí)，正確的解決一個(gè)零件在加工過程中的定位.夾緊以及工藝路線安排.工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量
學(xué)會(huì)使用圖表資料以及手冊(cè)，掌握與本本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練運(yùn)用。因此，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，為今后參加工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。由于能力有限，設(shè)計(jì)當(dāng)中可能會(huì)有不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。
Abstract：Can through the utilization machine manufacture technology curriculum in elementary theory as well as in the productive practice middle school to the practice knowledge, a correct solution components in processing process localization. Clamp as well as craft route arrangement. Questions and so on craft size determination, guarantee components processing quality The academic society uses the graph data as well as the handbook, grasps designs the related each kind of material with the notebook the name, the source, can achieve the skilled utilization. Therefore, it holds the important status in ours university life. To my own opinion, I hoped that can the work which will be engaged to own future carry on an adaptability training through this curriculum project, will exercise itself to analyze the question, will solve the question ability, will start the work for the present to build a good foundation. Because ability is limited, middle the design will possibly have the deficiency, will request earnestly fellow teachers to give the criticism to point out mistakes.
前言
加工工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次鞏固，是在進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。
機(jī)床夾具已成為機(jī)械加工中的重要裝備。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國(guó)機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機(jī)床夾具的改進(jìn)和創(chuàng)造已成為廣大機(jī)械工人和技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項(xiàng)重要任務(wù)。
1.1課題背景及發(fā)展趨勢(shì)
材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計(jì)；另一方面，技術(shù)也推動(dòng)著設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)美學(xué)的觀點(diǎn)看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能”作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實(shí)用，美觀，經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”。
技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo)，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。材料，加工工藝，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品形象有機(jī)地聯(lián)系在一起的，某個(gè)環(huán)節(jié)的變革，便會(huì)引起整個(gè)機(jī)體的變化。
工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，對(duì)中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢(shì)，必然對(duì)
機(jī)床夾具提出更高的要求。
1.2 夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設(shè)計(jì)的內(nèi)容
按在夾具中的作用,地位結(jié)構(gòu)特點(diǎn),組成夾具的元件可以劃分為以下幾類:
(1)定位元件及定位裝置；
(2)夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機(jī)構(gòu))；
(3)夾具體；
(4)對(duì)刀,引導(dǎo)元件及裝置(包括刀具導(dǎo)向元件,對(duì)刀裝置及靠模裝置等)；
(5)動(dòng)力裝置；
(6)分度,對(duì)定裝置；
(7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機(jī)床相連接用的緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等)；
每個(gè)夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動(dòng)夾具就沒有動(dòng)力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導(dǎo)向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設(shè)有其它裝置及機(jī)構(gòu),例如在有的自動(dòng)化夾具中必須有上下料裝置。
專用夾具的設(shè)計(jì)主要是對(duì)以下幾項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)：（1）定位裝置的設(shè)計(jì)；（2）夾緊裝置的設(shè)計(jì)；（3）對(duì)刀-引導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)；（4）夾具體的設(shè)計(jì)；（5）其他元件及裝置的設(shè)計(jì)。
29
2 內(nèi)壓桿加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
題目給出的零件是內(nèi)壓稈，它的主要的作用是用來支承、固定的。
2.1.2零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。內(nèi)壓稈需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分析如下：
（1）主要加工面：
1）銑上下平面保證尺寸750mm，平行度誤差為0.03
2）銑側(cè)面保證尺寸320與280與下平面的平行度誤差為0.02
3）鉆側(cè)平面各孔至所要求尺寸，并保證各位誤差要求
4）鉆底平面螺紋孔
5）鉆孔攻絲底平面各孔
（2）主要基準(zhǔn)面：
1）以下平面為基準(zhǔn)的加工表面
這一組加工表面包括：內(nèi)壓稈側(cè)表面各孔、側(cè)平面各孔及螺紋孔,及120mm槽
2）以上平面為基準(zhǔn)的加工表面
這一組加工表面包括：主要是內(nèi)壓稈上表面燕尾槽
2.2內(nèi)壓桿加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施
2.2.1確定毛坯的制造形式
根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和材料性能毛坯的鑄造方法選用----低壓鑄造毛坯公差等級(jí)---IT8級(jí)球墨鑄鐵：在鐵水（球墨生鐵）澆注前加一定量的球化劑（硅，鎂）使鑄鐵中石墨球化，由于碳以球狀存在于鑄件基體中，改善其對(duì)基體的割裂作用，球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，塑性，沖擊韌性大大提高，并且有耐磨，減震。工藝性能好，成本低等優(yōu)點(diǎn)因?yàn)榱慵鬅o砂眼，所以在毛坯鑄造時(shí)要注意氣孔的產(chǎn)生氣孔原因：
1．空氣夾雜在熔湯中
2．氣體的來源：熔解時(shí)、在料管中、在模具中、離型劑
改善方法：
1．適當(dāng)?shù)穆?
2．檢查流道轉(zhuǎn)彎是否圓滑，截面積是否漸減
3．檢查逃氣道面積是否夠大，是否有被阻塞，位置是否位於最后充填的地方
4．檢查離型劑是否噴太多，模溫是否太低
5．使用真空．
零件的材料HT200。由于年產(chǎn)量為4000件，達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸較大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率。
2.2.2基面的選擇
（1）粗基準(zhǔn)的選擇 對(duì)于本零件而言，按照互為基準(zhǔn)的選擇原則，選擇本零件的下表面作為加工的粗基準(zhǔn)，可用裝夾對(duì)肩臺(tái)進(jìn)行加緊，利用底面定位塊支承和底面作為主要定位基準(zhǔn)，以限制z、z、y、y、五個(gè)自由度。再以一面定位消除x、向自由度，達(dá)到定位,目的。
（2）精基準(zhǔn)的選擇 主要考慮到基準(zhǔn)重合的問題，和便于裝夾，采用已加工結(jié)束的上、下平面作為精基準(zhǔn)。
2.2.3確定工藝路線
制定工藝路線主要是確定加工方法和劃分加工階段。
(1)選擇加工方法應(yīng)以零件加工表面的技術(shù)條件為依據(jù)，主要是加工面的尺寸精度、形狀精度、表面粗糙度，并綜合考慮各個(gè)方面工藝因素的影響。一般是根據(jù)主要表面的技術(shù)條件先確定終加工方法，接著再確定一系列準(zhǔn)備工序的加工方法，然后再確定其他次要表面的加工方法。
(2)在各表面加工方法選定以后，就需進(jìn)一步考慮這些加工方法在工藝路線中的大致順序，以定位基準(zhǔn)面的加工為主線，妥善安排熱處理工序及其他輔助工序。
(3)排加工路線圖表。
當(dāng)生產(chǎn)批量不同時(shí)零件的工藝路線也會(huì)有較大的差別，先在列出零件大量生產(chǎn)時(shí)的工藝路線。見附表.
表2.1工藝路線方案一
工序1
鉆底平面16-M14孔, 2-M16孔,
工序2
鉆鉸側(cè)平面φ130, φ80, φ100孔
工序3
鉆側(cè)平面2-M20孔
工序4
粗,精銑下底面燕尾槽
工序5
粗,精銑上平面槽寬120H9
工序6
調(diào)質(zhì)處理HB240-270
工序7
粗精銑上平面
工序8
粗精銑下平面
工序9
粗精銑寬度為320mm的側(cè)面
工序10
鉗工，尖角處倒角為2χ45·
工序11
檢驗(yàn),超聲探傷檢查
工序12
入庫
表2.2工藝路線方案二
工序1
粗精銑上平面
工序2
粗精銑下平面
工序3
粗精銑寬度為320mm的側(cè)面
工序4
粗,精銑下底面燕尾槽
工序5
粗,精銑上平面槽寬120H9
工序6
調(diào)質(zhì)處理HB240-270
工序7
鉆底平面16-M14孔, 2-M16孔,
工序8
鉆鉸側(cè)平面φ130, φ80, φ100孔
工序9
鉆側(cè)平面2-M20孔
工序10
鉗工，尖角處倒角為2χ45·
工序11
檢驗(yàn),超聲探傷檢查
工序12
入庫
工藝路線的比較與分析：
第二條工藝路線不同于第一條是將銑平面工序， 放到后面。加工完上下平面現(xiàn)加工各孔及槽的,其它的先后順序均沒變化。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動(dòng)提高了生產(chǎn)效率。而且對(duì)于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的幫助。
采用互為基準(zhǔn)的原則，先加工上、下兩平面，然后以下、下平面為精基準(zhǔn)再加工兩平面上的各孔，這樣便保證了，上、下兩平面的平行度要求同時(shí)為加兩平面上各孔保證了垂直度要求。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第一條工藝路線，不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非平行這個(gè)問題。所以發(fā)現(xiàn)第一條工藝路線并不可行。如果選取第二條工藝方案，先鏜上、下平面各孔，然后以這些已加工的孔為精基準(zhǔn).
從提高效率和保證精度這兩個(gè)前提下，發(fā)現(xiàn)第二個(gè)方案比較合理。所以我決定以第二個(gè)方案進(jìn)行生產(chǎn)。具體的工藝過程見工藝卡片所示。
2.2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
內(nèi)壓桿的材料是HT200，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。由于毛坯用采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下：
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量，實(shí)際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本設(shè)計(jì)規(guī)定零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此計(jì)算最大與最小余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。
1）加工內(nèi)壓桿的上下平面，根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]表4-35和表4-37考慮3mm，粗加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，
2）加工寬度為320mm的側(cè)面時(shí)，用銑削的方法加工兩側(cè)面。由于側(cè)面的加工表面有粗糙度的要求，而銑削的精度可以滿足，故采取分二次的銑削的方式，粗銑削的深度是2mm，精銑削的深度是1mm
3）銑120mm槽時(shí)，由于粗糙度要求，因此考慮加工余量2.5mm?？梢淮未旨庸?mm，一次精加工0.5就可達(dá)到要求。
6）加工16－M14底孔，根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]表4-23考慮加工余量1.5mm?？梢淮毋@削加工余量6.2mm，一次攻螺紋0.75就可達(dá)到要求。
7）加工2－M16底孔時(shí)，根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]表4-23考慮加工余量1.2mm?？梢淮毋@削加工余量7.25mm，一次攻螺紋0.75mm就可達(dá)到要求。
8）加工側(cè)平面各小孔，粗加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可達(dá)到要求。
2.2.5確定切削用量
工序：粗、精銑內(nèi)壓桿下平面
（1）粗銑下平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機(jī)床：X52K立式銑床。
查參考文獻(xiàn)[7]表30—34
刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—34，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 式（2.1）
式中 V—銑削速度；
d—刀具直徑。
由式2.1機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表2.4-81,
（2）精銑下平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機(jī)床： X52K立式銑床。
參考文獻(xiàn)[7]表30—31
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細(xì)齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有：
按照參考文獻(xiàn)[7]表3.1-31
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量，由式（1.3）有：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
粗銑的切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間
精銑的切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長(zhǎng)度：精銑時(shí)
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間
銑下平面的總工時(shí)為：t=+++=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min
工序：加工上平面，各切削用量與加工上平面相近，因此省略不算，參照工序1執(zhí)行。
工序：粗精銑寬度為320mm的側(cè)面：
（1）粗銑寬度為320mm的側(cè)面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機(jī)床：X52K立式銑床。
查參考文獻(xiàn)[7]表30—34
刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—34，取。
由式2.1得機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表2.4-81,
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長(zhǎng)度：
式（2.2）
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
（2）精銑寬度為320mm的側(cè)平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機(jī)床： X52K立式銑床。
由參考文獻(xiàn)[7]表30—31
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細(xì)齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有：
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-31
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量，由式（2.3）有：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長(zhǎng)度：精銑時(shí)
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
根據(jù)參考文獻(xiàn)[9：=249/(37.5×3)=2.21min。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間
精銑寬度為20mm的下平臺(tái)
根據(jù)參考文獻(xiàn)[9]切削工時(shí)：=249/(37.5×3)=2.21min
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間
粗精銑寬度為30mm的下平臺(tái)的總工時(shí)：
t=+++=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min
工序：鉆下平在16-M14
工件材料為HT200鐵，孔的直徑為14mm。加工機(jī)床為Z3040搖臂鉆床，加工工序?yàn)殂@孔至Φ12.5，選用Φ12.5的麻花鉆頭。攻M14螺紋，選用M14細(xì)柄機(jī)用絲錐攻螺紋。
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[5]表2.4-41，取
由式（2.1）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實(shí)際切削速度：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：
走刀次數(shù)為1
攻M14×1.5的螺紋
機(jī)床：Z3040搖臂鉆床
刀具：細(xì)柄機(jī)用絲錐（）
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[5]表2.4-105，取
由式（2.1）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實(shí)際切削速度：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間
攻M14螺紋
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間
總工時(shí)為：t=2++=3.75min
工序7：加工2－M16底孔
工件材料為HT200鐵，孔的直徑為16mm。加工機(jī)床為Z3040搖臂鉆床，加工工序?yàn)殂@孔至Φ14.5，選用Φ14.5的麻花鉆頭。攻M16螺紋，選用M16細(xì)柄機(jī)用絲錐攻螺紋。
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[5]表2.4-41，取
由式（2.1）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實(shí)際切削速度：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：
走刀次數(shù)為1
攻M16×1.5的螺紋
機(jī)床：Z3040搖臂鉆床
刀具：細(xì)柄機(jī)用絲錐（）
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[5]表2.4-105，取
由式（2.1）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實(shí)際切削速度：
攻M16螺紋的工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間
工序：鉆鉸直徑130孔
工件材料為HT200鐵，孔的直徑為130mm，表面粗糙度。加工機(jī)床為Z3040搖臂鉆床，加工工序?yàn)殂@鉸，加工刀具為：直柄麻花鉆,鉸刀
1）確定切削用量
確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z3040搖臂鉆床說明書，取。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力（由機(jī)床說明書查出），根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-9，允許的進(jìn)給量。
由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。
確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得：
，
，
由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對(duì)所的結(jié)論進(jìn)行修正。
由參考文獻(xiàn)[7]表28-3，，，故
查Z3040機(jī)床說明書，取。實(shí)際切削速度為
由參考文獻(xiàn)[7]表28-5，，故
校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率為
機(jī)床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應(yīng)地
，，
鉸直徑130孔
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》[1]表2.4-58，取
切削速度：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》[1]表2.4-60，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，代入（式3.1）得：
，取
實(shí)際切削速度：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
（式3.6）
式中： ———— 鉆孔的孔徑
———— 鉸刀的主偏角
———— 擴(kuò)，較前孔的直徑
經(jīng)查手冊(cè)得：=17.85mm，則代入（式3.6）得：
刀具切出長(zhǎng)度：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
定位孔加工機(jī)動(dòng)時(shí)間：
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間。
2.3小結(jié)
機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。對(duì)加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)，可以了解了加工工藝對(duì)生產(chǎn)、工藝水平有著極其重要的影響。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(jī)械加工工藝來體現(xiàn)。
3 專用夾具設(shè)計(jì)
一、對(duì)專用夾具的基本要求
1.保證工件的加工精度
專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，標(biāo)注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。
2.提高生產(chǎn)效率
應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設(shè)計(jì)不同復(fù)雜程度的高效夾具，以縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
3.工藝性好
專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修。
專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時(shí)，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或修配結(jié)構(gòu)，如設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間隙，采用可修磨的墊片等。
4.使用性好
專用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時(shí)可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。
5.經(jīng)濟(jì)性好
除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外。還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。
二、專用夾具設(shè)計(jì)步驟
1.明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)資料
夾具設(shè)計(jì)的第一步是在已知生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)任務(wù)書，對(duì)工件進(jìn)行工藝分析。其內(nèi)容主要是了解工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料；確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊表面及所用的機(jī)床、刀具、量具等。
其次是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)收集有關(guān)資料，如機(jī)床的技術(shù)參數(shù)，夾具零部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)和廠訂標(biāo)準(zhǔn)，各類夾具圖冊(cè)、夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)等，還可收集一些同類夾具的設(shè)計(jì)圖樣，并了解該廠的工裝制造水平，以供參考。
2.擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖
1） 確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置。
2） 確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置。
3） 確定對(duì)刀或?qū)蚍桨?，設(shè)計(jì)對(duì)刀或?qū)蜓b置。
4） 確定夾具與機(jī)床的連接方式，設(shè)計(jì)連接元件及安裝基面。
5） 確定和設(shè)計(jì)其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式。如分度裝置、預(yù)定位裝置
及吊裝元件等。
6） 確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式及夾具在機(jī)床上的安裝方式。
7） 繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求。
1. 進(jìn)行必要的分析計(jì)算
工件的加工精度較高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行工件加工精度分析。有動(dòng)力裝置的夾具，需計(jì)算夾緊力。當(dāng)有幾種夾具方案時(shí)，可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，選用經(jīng)濟(jì)效益較高的方案。
3.審查方案與改進(jìn)設(shè)計(jì)
夾具草圖畫出后，應(yīng)征求有關(guān)人員的意見，并送有關(guān)部門審查，然后根據(jù)根據(jù)他們的意見對(duì)夾具方案作進(jìn)一步修改。
4.繪制夾具裝配總圖
夾具的總裝配圖應(yīng)按國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。繪圖比例盡量采用1：1。主視圖按夾具面對(duì)操作者的方向繪制?？倛D應(yīng)把夾具的工作原理、個(gè)種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系表達(dá)清楚。
夾具總圖繪制次序如下：
1） 用雙點(diǎn)劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個(gè)視圖的合適位置上。在總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面夾具上的線條。
2） 依次繪出定位裝置、夾緊裝置、對(duì)刀或?qū)蜓b置、其它裝置、夾具體及連接元件和安裝基面。
3） 標(biāo)注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求。
4） 編制夾具明細(xì)表及標(biāo)題欄。
完整的夾具裝配總圖的參閱“夾具圖冊(cè)”中的圖。
5.繪制夾具零件圖
夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件均要畫零件圖，并按夾具總圖的要求，確定零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。
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。在加工內(nèi)壓桿零件時(shí)，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計(jì)內(nèi)容，需要設(shè)計(jì)加工銑上平面120mm槽夾具、內(nèi)壓桿鉆側(cè)平面孔夾具各一套。其中采用X62W銑床，硬質(zhì)合金端銑刀YG8對(duì)銑上平面進(jìn)行加工。鉆三孔夾具采用搖臂鉆床，先用麻花鉆鉆孔。
3.2粗、精銑內(nèi)壓桿上平面夾具設(shè)計(jì)
本夾具主要用來粗、精銑內(nèi)壓桿上平面120mm槽。由于加工本道工序的工序簡(jiǎn)圖可知。粗、精銑內(nèi)壓桿上平面槽時(shí)，粗糙度要求，內(nèi)壓桿上平面與下平面有平行度要求,并與工藝孔軸線分別垂直度的要求，本道工序是對(duì)內(nèi)壓桿上平面120mm進(jìn)行粗精加工。因此在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)應(yīng)保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。
圖3.5夾具裝配圖
3.2.1定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知工藝孔的軸線所在平面有垂直度的要求，從定位和夾緊的角度來看，本工序中，定位基準(zhǔn)是下平面，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)也是要求保證上、下兩平面的平行度要求，定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，不需要重新計(jì)算上下平面的平行度，便可保證平行度的要求。在本工序只需保證下平面放平就行，保證下平面與兩定位板正確貼合就行了。
為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把銑刀內(nèi)壓桿的上平面同時(shí)進(jìn)行粗精銑加工。同時(shí)進(jìn)行采用手動(dòng)夾緊。
3.2.2銑削力與夾緊力計(jì)算
本夾具是在銑床上使用的，用于定位螺釘?shù)牟坏鸬蕉ㄎ挥?，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產(chǎn)生振動(dòng)，必須對(duì)“17”六角螺母和”11”螺母螺釘施加一定的夾緊力。由計(jì)算公式
Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) 式（3.2）
Fj－沿螺旋軸線作用的夾緊力
Fs－作用在六角螺母
L－作用力的力臂(mm)
d0－螺紋中徑(mm)
α－螺紋升角(゜)
ψ1－螺紋副的當(dāng)量摩擦(゜)
ψ2－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角(゜)
r’－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當(dāng)量摩擦半徑(゜)
根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]其回歸方程為
Fj＝ktTs
其中Fj－螺栓夾緊力(N)；
kt－力矩系數(shù)(cm－1)
Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)；
Fj =5×2000=10000N
3.2.5夾具體槽形與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺(tái)U形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]定向鍵的結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。
圖3.7 定向鍵
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖3.8所示。
圖3.8 U型槽
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表3.5所示。
表3.5 U型槽的結(jié)構(gòu)尺寸
螺栓直徑
12
14
30
20
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊來實(shí)現(xiàn)，用來確定刀具與夾具的相對(duì)位置。
由于本道工序是完成內(nèi)壓桿上平面尺寸為120mm槽的粗、精銑加工，所以選用直角對(duì)刀塊。根據(jù)GB2243—80直角對(duì)到刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3.9所示。
圖3.9 直角對(duì)刀塊
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖3.10所示。
圖3.10 平塞尺
塞尺尺寸如表3.6所示。
表3.6 平塞尺結(jié)構(gòu)尺寸
公稱尺寸H
允差d
C
3
-0.006
0.25
3.2.6夾緊裝置及夾具體設(shè)計(jì)
夾緊裝置采用移動(dòng)的壓板來夾緊工件，采用的移動(dòng)壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。
移動(dòng)壓板的結(jié)構(gòu)如圖3.11所示。
圖3.11 移動(dòng)壓板
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表3.7所示。
表3.7 移動(dòng)壓板結(jié)構(gòu)尺寸
97
30
11
36
40
8
16
4
1.5
12
夾具體的設(shè)計(jì)主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個(gè)整體。這些主要元件設(shè)計(jì)好后即可畫出夾具的設(shè)計(jì)裝配草圖。整個(gè)夾具的結(jié)構(gòu)夾具裝配圖ZJX-02所示。
3.2.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明
本夾具用于在立式銑床上加工內(nèi)壓桿上平面槽，工件以與此相平行的下平面為及其側(cè)面和水平面底為定位基準(zhǔn)，在墊板、定位板上實(shí)現(xiàn)完全定位。采用轉(zhuǎn)動(dòng)壓板夾緊工件。當(dāng)加工完一邊，可松開螺釘、螺母、支承釘來加工另一邊。如夾具裝配圖所示。
3.3鉆三孔夾具設(shè)計(jì)
3.3.1定位基準(zhǔn)的選擇
在加工孔工序時(shí)，內(nèi)壓桿上、下兩平面及工藝孔已經(jīng)加工到要求
尺寸。因此選用上平面及與其垂直的任意孔上表面加作為定位基準(zhǔn)。符合典型的一面兩銷定位原理，一共限制了工件的6個(gè)自由度，符合六點(diǎn)定位法則。工件以一面兩銷定位時(shí)，夾具上的定位元件是..
圖3.12 夾具裝配圖
3.3.2定位元件的設(shè)計(jì)
本工序選用的定位基準(zhǔn)為墊板定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是墊板與靠山。因此進(jìn)行定位元件的設(shè)計(jì)主要是對(duì)墊板與靠山進(jìn)行設(shè)計(jì)
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]，可查得短圓柱銷的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖。
3.3.3定位誤差分析
機(jī)械加工過程中，產(chǎn)生加工誤差的因素有很多。在這些因素中，有一項(xiàng)因素于機(jī)床夾具有關(guān)。使用夾具時(shí)，加工表面的位置誤差與夾具在機(jī)床上的對(duì)定及工件在夾具中的定位密切相關(guān)。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項(xiàng)加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
本夾具選用的定位元件為兩面定位。其定位誤差主要為：
由公式e=(H/2+h+b)×△max/H
△max=(0.052+0.022+0.0292)1/2
=0.06mm
e=0.06×30/32=0.05625
可見這種定位方案是可行的。
3.3.4鉆削力與夾緊力的計(jì)算
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、攻螺紋加工，而鉆削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于攻螺紋切削力。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準(zhǔn)。由參考文獻(xiàn)[9]得：
鉆削力
鉆削力矩
式中：
本套夾具采用活動(dòng)墊板夾緊，活動(dòng)墊板主要靠上下旋動(dòng)墊板上的螺母來實(shí)現(xiàn)夾緊。根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]可知該機(jī)構(gòu)屬于單個(gè)螺旋夾緊。
由式（3.1）根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表1-2-20到表1-2-23可查得
3.3.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計(jì)
孔的加工需鉆切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。根據(jù)工藝要求：孔鉆完成加工。鉆、加工刀具分別為：鉆孔——Φ130, Φ100,Φ80標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表2-1-47可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)如圖3.14所示。
圖3.14 快換鉆套
鉆孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3.9所示。
表3.9
d
H
D
公稱尺寸
允差
100
127
124
+0.018
+0.007
22
18
10
4
7
7
16
50°
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表2-1-58可得襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖3.15所示。
圖3.15 固定襯套
其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3.10所示。
表3.10
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
124
+0.034
+0.016
112
18
+0.023
+0.012
0.5
2
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖3.16所示。
圖3.16 U型槽
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表3.11所示。
表3.11
螺栓直徑
80
14
30
20
3.3.6夾緊裝置的設(shè)計(jì)
夾緊裝置采用活動(dòng)的墊板來夾緊工件，采用的活動(dòng)墊板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后向下退后一定距離把工件取出。主要用的螺旋夾緊原理。
3.3.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明
本套夾具用于加工三孔。定位采用定位板定位方案。內(nèi)壓桿側(cè)平面及其底平面來實(shí)現(xiàn)完全定位。主要考慮工件便于取出夾緊裝置采用活動(dòng)壓頭夾緊。工件加工完成后，移動(dòng)螺旋夾柱向后退一定距離，工件就可以很方便的取出。工件裝夾時(shí)，先將工件放到墊板與靠山處，然后將移動(dòng)螺旋壓柱左移，壓緊工件，將螺栓擰緊就可以進(jìn)行加工了。加工完成以后將移動(dòng)壓板退出一定距離，就可以把工件直接取出。如夾具裝配圖上圖所示。
3.4小結(jié)
對(duì)專用夾具的設(shè)計(jì)，可以了解機(jī)床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的給以性能。本夾具設(shè)計(jì)可以反應(yīng)夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。
結(jié)束語
通過近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分的掌握了一般的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一個(gè)鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時(shí)也提高了自己運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設(shè)計(jì)的整個(gè)過程。
在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我本著實(shí)事求是的原則，抱著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關(guān)的資料和相關(guān)產(chǎn)品信息。這一次設(shè)計(jì)是大學(xué)四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設(shè)計(jì)，也是最難的一次。在設(shè)計(jì)的時(shí)候不停的計(jì)算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有xxx老師的指導(dǎo)和幫助，才能夠在設(shè)計(jì)中少走了一些彎路，順利的完成了設(shè)計(jì)。
本設(shè)計(jì)研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進(jìn)一步深入，具體如下：
（1）缺乏實(shí)際工廠經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費(fèi)。
（2）與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚。
（3）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不太完善，在與計(jì)算機(jī)配合進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。
（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實(shí)際中尚不明確。
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