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工序 鏜Ф180mm的孔 （1）機(jī)床和刀具的選擇 機(jī)床：根據(jù)零件尺寸采用型號為T68 的鏜床 刀具：采用裝夾式可調(diào)單刃鏜刀 （2）切削深度及進(jìn)給量的選擇 《實(shí)用金屬切削加工工藝設(shè)計(jì)手冊》表9-2 機(jī)床的主電機(jī)功率為5.5KW，主軸進(jìn) 給量取0.04~4.28mm/z 故取=0.2mm/z (3)計(jì)算切削速度 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表4-1， = 108 m/min，切削直徑到180mm 429.96r/min 查機(jī)床選?。簄=465r/min 116.8m/min (4)加工計(jì)算 ——加工長度（mm） = 刀具的切入長度[mm] =0.5-2 i ——走刀次數(shù) 已知=65mm =1mm i=1 =0.87min 14 五、鏜Φ180孔夾具設(shè)計(jì) 為了達(dá)到提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。在加工粗鏜、精鏜Φ180mm孔零件時(shí)，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，雖然該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。但是由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點(diǎn)。經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。 此外，當(dāng)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(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，支承釘采用可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。 5.1 問題的提出 利用本夾具主要用來粗鏜、精鏜Φ180mm孔。加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足孔軸線對底孔有位置度公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 5.2 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知：粗鏜、精鏜Φ180mm孔的軸線與底孔有位置度要求，在對孔進(jìn)行加工前，小頭孔進(jìn)行了粗、精加工。因此，選底孔為定位精基準(zhǔn)（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）來滿足位置度公差要求。 粗鏜、精鏜Φ180mm孔的軸線間有位置公差，選擇小頭孔左端面為定位基準(zhǔn)來設(shè)計(jì)鏜模，從而滿足孔軸線間的位置度公差要求。工件定位用小頭孔、大頭孔端面和大頭孔的側(cè)面定位來定位。 如圖5.1： 圖5.1 鏜孔定位 5.3 夾具方案的確定 設(shè)計(jì)專用夾具的出發(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的技術(shù)要求能夠得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，應(yīng)該使所設(shè)計(jì)的專用夾具在加工過程中裝夾方便，有較高的生產(chǎn)效率。因此，我設(shè)計(jì)了兩個(gè)夾具方案以供選擇，其方案如下： （1）夾具設(shè)計(jì)方案一 在加工本工序之前，工件的大頭孔兩端面、小頭孔及它的端面都均已經(jīng)加工過。因此，我選擇小頭孔用長心軸定位，以大小頭孔的左端面為定位面，并在大頭孔的下方用一檔銷定位，以實(shí)現(xiàn)典型的一面兩銷定位。在大小頭孔之間用一個(gè)移動(dòng)壓板壓在連接板上，實(shí)現(xiàn)夾緊。并選用固定鏜套作為刀具的導(dǎo)向裝置。 （2）夾具設(shè)計(jì)方案二 在加工本工序之前，工件的大頭孔兩端面、小頭孔及它的端面都均已經(jīng)加工過。在小頭孔用一長銷定位，以小頭孔的左端面作為定位面，在大頭孔下方用一定位塊作為檔銷以實(shí)現(xiàn)一面兩銷定位。在小頭孔的心軸右端用一個(gè)帶肩的螺母和開口墊圈作為壓緊，在加工處用一輔助支撐以抵消加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力。 所鏜孔其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與底面垂直。根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇底面作為主要定位基面以限制工件的三個(gè)自由度，通過底面孔插一個(gè)銷以限制工件兩個(gè)自由度，再配合一個(gè)擋銷限制一個(gè)自由度實(shí)現(xiàn)六點(diǎn)定位。 （3）方案的比較分析 上述兩個(gè)夾具方案的特點(diǎn)在于：它們都采用了典型的一面兩銷定位，它們的不同之處在于，方案一是以兩個(gè)平面同時(shí)作為一個(gè)定位面，采用移動(dòng)壓板作為夾緊機(jī)構(gòu)。方案二是以定位環(huán)作為定位面，在心軸上加一個(gè)螺母進(jìn)行了夾緊，在加工處用一螺釘作為輔助支撐。通過對它們的比較方案一以兩個(gè)不同的平面同時(shí)作為定位面，如果那兩個(gè)平面在加工的時(shí)候，出現(xiàn)了加工誤差，則在以這兩個(gè)面作為定位面進(jìn)行孔的加工會(huì)出現(xiàn)受力不均的情況，使工件受較大的外力而變形。而方案二用一個(gè)定位環(huán)作為定位面就解決了這個(gè)問題，因此，我選擇方案二作為加工本工序的專用夾具。所鏜孔其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與底面垂直。根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇底面作為主要定位基面以限制工件的三個(gè)自由度，通過底面孔插一個(gè)銷以限制工件兩個(gè)自由度，再配合一個(gè)擋銷限制一個(gè)自由度實(shí)現(xiàn)六點(diǎn)定位。 如圖5.2： 圖5.2 夾具方案 5.4 誤差分析與計(jì)算 該夾具以兩個(gè)平面定位，要求保證孔軸線與端面間的尺寸公差以及孔軸線與底孔的位置度公差。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)定的工序公差。 由于本工序的加工是以心軸定位,工件孔和心軸的誤差可分為以下兩種:一是工件以圓孔在過盈配合圓柱心軸上定位,所以定位副之間無徑向間隙,也即這時(shí)不存在徑向基準(zhǔn)位移誤差(,)。工件在軸線方向上的軸向定位誤差，則可利用夾緊力加以控制。由此可見，過盈配合圓柱心軸的定位精度是相當(dāng)?shù)母?。二是以圓孔在間隙配合圓柱心軸上定位，根據(jù)心軸放置位置的不同，有不同情況。在設(shè)計(jì)中，是將心軸水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此，有徑向基準(zhǔn)位移誤差。在重力作用下，定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸母線接觸。故此時(shí)的徑向基準(zhǔn)位移誤差僅在Z軸方向，且向下。 如圖5.3： 圖5.3 定位分析 由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》可得： 定位誤差（兩個(gè)垂直平面定位）： （式5.1） 式中 ——定位副間的最小配合間隙； ——工件圓孔直徑公差； ——心軸外圓直徑公差， 由（式5.1） 可知， （1）夾緊誤差： （式5.2） 其中接觸變形位移值： （式5.3） （2） 磨損造成的加工誤差：通常不超過 （3） 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 5.5 切削力及夾緊力的計(jì)算 鏜刀材料：（硬質(zhì)合金鏜刀） 刀具的幾何參數(shù)： 由參考文獻(xiàn)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》查表可得： 圓周切削分力公式： （式5.4） 式中 ——圓周切削分力； ——背吃刀量； ——修正系數(shù)； f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。 式中 （式5.5） 式中 ——考慮工件材料機(jī)械性能的系數(shù)； ——考慮刀具幾何參數(shù)的系數(shù)。 查參考文獻(xiàn)[10]表得： 取 由參考文獻(xiàn)[10]表可得參數(shù)： 即： 同理：徑向切削分力公式 ： （式5.6） 式中 ——徑向切削分力； ——背吃刀量； ——修正系數(shù)； f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。 式中參數(shù)： 即： 軸向切削分力公式 ： （式5.7） 式中 ——軸向切削分力； ——背吃刀量； ——修正系數(shù)； f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。 式中參數(shù)： 即： 根據(jù)工件受切削力、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(jì)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(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： （式5.8） 式中 ——實(shí)際所需夾緊力； ——在一定條件下，由靜力平衡計(jì)算出的理論夾緊力； ——安全系數(shù)。 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算， （式5.9） 式中 ——加工性質(zhì)； ——刀具鈍化程度； ——切削特點(diǎn)； ——夾緊力的穩(wěn)定性； ——手動(dòng)夾緊時(shí)的手柄位置； ——僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí)工件與支承面接觸的情況。 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[10]表可得： 粗鏜：代入（式5.9）得 所以，由（式5.8）有： 精鏜：代入（式5.9）得 所以，有： 鏜削產(chǎn)生的圓周切削分力由定位塊和夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力平衡。 查表可得： 所以， （式5.10） 因此，所需的夾緊力為4668N，由于螺母產(chǎn)生的夾緊力，所以，，且還有定位塊可以作為支承，因此，滿足要求。 鏜削產(chǎn)生的徑向切削分力為 由于有定位塊、心軸和由夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于F。 鏜削產(chǎn)生的軸向切削分力為 由于有輔助支承和定位環(huán)作為軸向分力的支承，它所產(chǎn)生的支承力。 由上面的計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，滿足設(shè)計(jì)要求。 5.6 鏜床夾具的分析 用鏜模鏜孔時(shí),工件的加工精度可以不受鏜床精度的影響,而由鏜模的精度來保證。機(jī)床的主軸和鏜桿采用浮動(dòng)聯(lián)接,機(jī)床只是提供鏜桿的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力。鏜模的結(jié)構(gòu)類型主要取決于導(dǎo)向的設(shè)置，導(dǎo)向的設(shè)置不僅是考慮加工孔的位置精度，更重要的是考慮加工時(shí)鏜桿的剛度。因此以加工情況設(shè)置導(dǎo)向使鏜桿獲得高的支承剛度。 鏜桿在鏜模中只有一個(gè)位于刀具前面或后面的鏜套導(dǎo)向。這時(shí)鏜桿與機(jī)床主軸采用剛性聯(lián)接，鏜桿的一端直接插入機(jī)床主軸的莫式錐孔中，并使鏜套的軸線與主軸軸線重合。這項(xiàng)調(diào)整比較困難，機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度會(huì)影響鏜孔精度。因此，只適用于小孔和短孔。 采用雙支承導(dǎo)向的鏜模。鏜桿與機(jī)床主軸采用浮動(dòng)聯(lián)接。所鏜的孔的位置精度主要取決于鏜模架上鏜套的位置精度，因此兩鏜套的同軸度要求很高。 在本設(shè)計(jì)中，由于鏜的空的直徑比較的大為的，因此，在設(shè)計(jì)鏜模時(shí)，采用雙支承導(dǎo)向的鏜模。 固定鏜套的支架稱為鏜模架，一般用鑄鐵鑄造。鏜模應(yīng)設(shè)計(jì)成單獨(dú)體不要設(shè)計(jì)與夾具底座設(shè)計(jì)成一體，更不要與夾緊裝置用支架相聯(lián)接。這樣便于制造，更重要的是有利于位置精度的獲得及避免其他因素對鏜模架精度的影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意剛度設(shè)計(jì)。鏜模架用螺釘和銷釘固定在夾具底座上，并保證有足夠的接觸剛度，螺釘?shù)闹睆健?shù)量、分布要合理。 鏜模架不宜用焊接結(jié)構(gòu)，以避免內(nèi)應(yīng)力引起蠕變而失去精度。還要注意，不允許鏜模架承受夾緊反力。 其鏜模架如下圖5.4： 圖5.4 鏜模架 5.7 本章小結(jié) 夾具如夾具裝配圖所示。通過底面定位銷定位，用彈簧壓緊裝置壓緊，定好位后擰緊螺母，墊板與夾具體座通過定位銷連接,定位精度高。夾緊裝置旁用以擋銷，擋銷插入旁側(cè)通孔，要求此處精度很高，這樣就可以保證定位準(zhǔn)確，誤差小，另一端與零件未加工表面接觸從而防止工件轉(zhuǎn)動(dòng)。拆卸時(shí)只需要擰掉壓板零件和緊固件零件即可，方便直接，快捷有效，使用方便。 通過本工序?qū)Ｓ脢A具的設(shè)計(jì)，使我對鏜夾具有了較大的認(rèn)識，對鏜床夾具的特點(diǎn)及主要類型有了深刻的了解。在這個(gè)設(shè)計(jì)中所主要保證的精度是Φ180孔精度和它的位置度要求。 總 結(jié) 加工工藝的編制和專用夾具的設(shè)計(jì)，使對零件的加工過程和夾具的設(shè)計(jì)有進(jìn)一步的提高。在這次的設(shè)計(jì)中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時(shí)，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率都有相當(dāng)大的影響。在對某幾個(gè)工序進(jìn)行專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，為達(dá)到零件能在保證精度的前提下進(jìn)行加工，而且方便快速，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，針對這些問題查閱了大量的相關(guān)資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動(dòng)夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。 完成了本次設(shè)計(jì)，通過做這次的設(shè)計(jì)，使對專業(yè)知識和技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1] 黃如林，切削加工簡明實(shí)用手冊[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004。 [2] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，1995。 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我要特別感謝我的導(dǎo)師的精心指導(dǎo)，不僅指導(dǎo)我們解決了關(guān)鍵性技術(shù)難題，更重要的是為我們指引了設(shè)計(jì)的思路并給我們講解了設(shè)計(jì)中用到的實(shí)際工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從而使我們設(shè)計(jì)中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用所學(xué)知識，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導(dǎo)師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。 同時(shí)也要感謝其他同學(xué)、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對我們課程設(shè)計(jì)的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場所，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計(jì)中去，為更好、更快的完成課程設(shè)計(jì)提供了重要保障。 同時(shí)也要感謝其他同學(xué)、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對我們課程設(shè)計(jì)的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場所，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計(jì)中去，為更好、更快的完成課程設(shè)計(jì)提供了重要保障。