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四川大學錦城學院 本科生畢業(yè)設計 題 目 叉桿加工工藝及夾具設計 【鉆M8孔+銑R23的2端面保證12尺寸】 系 別 專 業(yè) 學生姓名 學 號 年級 指導教師 二Ο一五 年 月 日 叉桿加工工藝及夾具設計 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 學 生： 指導老師： 摘 要 本設計是基于叉桿零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。叉桿零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，再以頂平面與支承孔系定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。支承孔系的加工采用的是坐標法鏜孔。整個加工過程均選用通用。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用氣動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖，因此生產效率較高，適用于大批量、流水線上加工，能夠滿足設計要求。 關鍵詞：叉桿類零件；工藝；夾具； Process and Fixture Design of Fork Rod Major: mechanical design manufacturing and automation Student: Tang Guojin The instructor: Huang Weiju Abstract This design is the special fixture for machining technology for the chemical pipeline parts and process design based on. The main processing surface chemical pipeline parts is the plane and a series of hole. In general, ensure the machining accuracy of plane than to ensure the accuracy of the processing easily. Therefore, the design follows the surface after the first hole principle. And the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages to ensure machining precision. The main process of machining technology is first to support hole positioning processing the top plane, and then the top plane and the series of supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes are individual processes with the top plane positioning technology and other processing Kong and plane. Processing support holes using the coordinate boring. The whole process selection of general. The special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, agencies can not self-locking, therefore the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements. Keywords: chemical pipe parts; technology; fixture; 目 錄 第1章 機械加工工藝規(guī)程設計 1 1.1 零件的分析 1 1.1.1 零件的作用 1 1.1.2 零件的工藝分析 1 1.2 叉桿加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 2 1.2.1 孔和平面的加工順序 2 1.2.2 孔系加工方案選擇 2 1.3 叉桿加工定位基準的選擇 3 1.3.1 粗基準的選擇 3 1.3.2 精基準的選擇 3 1.4 叉桿加工主要工序安排 3 1.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9 1.6 選擇加工設備和工藝裝備 10 1.6.1 機床選用 10 1.6.2 選擇刀具 10 1.6.3 選擇量具 10 1.7 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 1.8確定切削用量及基本工時（機動時間） 12 第2章 鉆M8孔夾具設計 17 2.1研究原始質料 17 2.2定位基準的選擇 17 2.3 切削力及夾緊力的計算 17 2.4誤差分析與計算 18 2.5 零、部件的設計與選用 19 2.5.1定位銷選用 19 2.5.3 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 20 2.6夾具設計及操作的簡要說明 21 第3章 銑R23的2端面保證12尺寸夾具設計 22 3.1研究原始質料 22 3.2定位基準的選擇 22 3.3 切削力及夾緊分析計算 23 3.4 誤差分析與計算 24 3.5 零、部件的設計與選用 25 3.5.1定位銷選用 25 3.5.2 定向鍵與對刀裝置設計 25 3.6 夾具設計及操作的簡要說明 27 總 結 28 參考文獻 29 致 謝 30 江陰職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 29 第1章 機械加工工藝規(guī)程設計 1.1 零件的分析 1.1.1 零件的作用 題目給出的零件是叉桿。叉桿的主要作用是保證各安裝孔之間的中心距及平行度，并保證部件正確安裝。因此叉桿零件的加工質量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。 圖1.1 零件圖 1.1.2 零件的工藝分析 由叉桿零件圖可知。叉桿零件，它的外表面上有4個平面需要進行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下： 題目所給的零件是車床的叉桿。它位于車床的變速機構中，主要起換擋，使主軸回轉運動按照操作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。其中，尺寸為的孔操縱機構相連接，尺寸為的孔則是用于和所控制齒輪的軸接觸。兩零件鑄為一體，加工時分開。 1.2 叉桿加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 由以上分析可知。該叉桿零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于叉桿來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。 由于的生產量很大。怎樣滿足生產率要求也是加工過程中的主要考慮因素。 1.2.1 孔和平面的加工順序 叉桿類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工叉桿上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。叉桿的加工自然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調整，也有利于保護刀具。 叉桿零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。 1.2.2 孔系加工方案選擇 叉桿孔系加工方案，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格最底的機床。 根據(jù)叉桿零件圖所示的叉桿的精度要求和生產率要求，當前應選用在組合機床上用鏜模法鏜孔較為適宜。 （1）用鏜模法鏜孔 在大批量生產中，叉桿孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設計制造的。當鏜刀桿通過鏜套的引導進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關鍵孔系的精度。 采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時加工。所以生產效率很高。但鏜模結構復雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。 （2）用坐標法鏜孔 在現(xiàn)代生產中，不僅要求產品的生產率高，而且要求能夠實現(xiàn)大批量、多品種以及產品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產成本高，生產周期長，不大能適應這種要求，而坐標法鏜孔卻能適應這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時，鏜模板的加工也需要采用坐標法鏜孔。 用坐標法鏜孔，需要將叉桿孔系尺寸及公差換算成直角坐標系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標系中作精密運動的機床進行鏜孔。 1.3 叉桿加工定位基準的選擇 1.3.1 粗基準的選擇 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1）保證各重要支承孔的加工余量均勻； （2）保證裝入叉桿的零件與箱壁有一定的間隙。 為了滿足上述要求，應選擇的主要支承孔作為主要基準。即以叉桿的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。 1.3.2 精基準的選擇 從保證叉桿孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證叉桿在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從叉桿零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是叉桿的裝配基準，但因為它與叉桿的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結構設計方面都有一定的困難，所以不予采用。 1.4 叉桿加工主要工序安排 對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。叉桿加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到叉桿加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，頂面上的螺孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應該在粗加工階段完成。對于叉桿，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。 工藝路線的擬訂是制訂工藝規(guī)程的總體布局，加工方法、花粉加工階段、決定工序的集中與分散、加工順序的安排以及安排熱處理、檢驗及其他鋪助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影響加工的質量和效率，而且影響工人的勞動強度、設備投資、車間面積、生產成本等。 1、表面加工方法的確定 查閱《機械制造技術基礎課程設計》，表2.24、2.25可以得到各加工面的加工方法。 加工表面 尺寸及偏差/mm 尺寸精度等級 粗糙度/m 加工方案 上端面 Φ36 無 Ra12.5 粗銑 下端面 Φ36 無 Ra12.5 粗銑 內圓面 IT8 無 鉆-擴-鉸 上端面 R35 無 Ra6.3 粗銑-半精銑 下端面 R35 無 Ra6.3 粗銑-半精銑 內圓面 IT12 Ra12.5 鏜 上端面 無 Ra12.5 粗銑 下端面 無 Ra12.5 粗銑 內圓孔 IT8 Ra3.2 鉆-擴-鉸 M8螺紋孔 無 無 無 鉆-攻絲 2、該叉桿加工質量要求較高，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工。在粗加工階段，先把精基準（的下端面和其內表面）準備好，使后續(xù)工序可用精基準定位加工，保證其他加工表面精度要求。 3、工序的集中與分散 選用工序集中原則安排叉桿的加工工序。該叉桿的生產類型為大批量生產，可以采用萬能型機床配以專用夾具，以提高效率；而運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，但不可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對位置精度。 根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將叉桿加工工藝路線確定如下： 工藝路線一： 工序號 工序名稱 工 序 內 容 10 鑄造 采用鑄造的方法獲得毛坯 20 時效 時效處理，回火，去應力 30 劃線 打點劃線 40 粗銑 粗銑上端面，以Φ36外圓表面為粗基準 50 粗銑 粗銑下端面，以Φ36外圓表面為粗基準 60 鉆-擴-鉸 鉆-擴-鉸內孔并倒角 70 鏜孔 鏜為半徑的孔，以內孔為精基準 80 銑斷 銑斷，以內孔為精基準 90 粗銑 粗銑R23的2端面保證12尺寸 100 半精銑 半精銑R23的2端面保證12尺寸 110 鉆-擴-鉸 鉆-擴-鉸內孔，以內孔為精基準 120 鉆孔 鉆M8x1.25螺紋底孔 130 攻絲 攻M8x1.25內螺紋 140 鉗工 去毛刺 150 清洗 清洗 160 檢驗入庫 檢驗入庫 工藝路線二： 工序號 工序名稱 工 序 內 容 10 鑄造 采用鑄造的方法獲得毛坯 20 時效 時效處理，回火，去應力 30 劃線 打點劃線 40 粗車 粗車上端面，以Φ36外圓表面為粗基準 50 粗車 粗車下端面，以Φ36外圓表面為粗基準 60 鉆-擴-鉸 鉆-擴-鉸內孔并倒角 70 鏜孔 鏜為半徑的孔，以內孔為精基準 80 銑斷 銑斷，以內孔為精基準 90 粗銑 粗銑R23的2端面保證12尺寸 100 半精銑 半精銑R23的2端面保證12尺寸 110 鉆-擴-鉸 鉆-擴-鉸內孔，以內孔為精基準 120 鉆孔 鉆M8x1.25螺紋底孔 130 攻絲 攻M8x1.25內螺紋 140 鉗工 去毛刺 150 清洗 清洗 160 檢驗入庫 檢驗入庫 以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題， 方案二把端面的加工改為車床加工，而方案一端面的加工采取銑削的方法。由于該零件是圓形的外形，如果采用銑端面的方式加工而需要專門設計對于的夾具，如果采用車床加工，可直接用三爪卡盤進行裝夾，這樣就減少了夾具的設計成本。 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片。綜合選擇方案二： 工序號 工序名稱 工 序 內 容 10 鑄造 采用鑄造的方法獲得毛坯 20 時效 時效處理，回火，去應力 30 劃線 打點劃線 40 粗銑 粗銑上端面，以Φ36外圓表面為粗基準 50 粗銑 粗銑下端面，以Φ36外圓表面為粗基準 60 鉆-擴-鉸 鉆-擴-鉸內孔并倒角 70 鏜孔 鏜為半徑的孔，以內孔為精基準 80 銑斷 銑斷，以內孔為精基準 90 粗銑 粗銑R23的2端面保證12尺寸 100 半精銑 半精銑R23的2端面保證12尺寸 110 鉆-擴-鉸 鉆-擴-鉸內孔，以內孔為精基準 120 鉆孔 鉆M8x1.25螺紋底孔 130 攻絲 攻M8x1.25內螺紋 140 鉗工 去毛刺 150 清洗 清洗 160 檢驗入庫 檢驗入庫 1.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “叉桿”零件材料采用鑄鐵制造。材料為QT450-5，硬度HB為170—241，生產類型為大批量生產，采用鑄造毛坯。 零件材料為QT450-5，鑄件的特點是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點是適應性強，即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件，也適用于不同的金屬，還特別適應制造形狀復雜的鑄件?？紤]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，最后選用鑄件，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，可以采用砂型鑄造，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。 零件機械加工的工序數(shù)量、材料消耗和勞動量等在很大程度上與毛坯的選擇有關，因此，正確選擇毛坯具有重要的技術和經濟意義。根據(jù)該零件的材料為ZG35、生產類型為批量生產、結構形狀不是很復雜、尺寸大小中等大小、技術要求不高等因素，在此毛坯選擇鑄造成型。 已知此叉桿類零件的生產類型為大批量生產，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段，工序適當集中加工設備以通用設備為主大量采用專用工裝。 零件的材料為QT450-5，根據(jù)該種零件所生產的批量，該種零件的結構形式比較簡單，零件在機床運動時所受的沖擊和震動大小，可以選擇鑄件毛坯，選擇金屬型鑄造。 確定鑄件加工余量及形狀 查閱《機械制造技術基礎課程設計》，可以得到各加工面的鑄件余量。 加工代號 基本尺寸 加工余量等級 加工余量 說明 D1 H 6 孔降一級雙側加工 D2 H 6 孔降一級雙側加工 T1 40 H 2.5 單側加工 T2 40 H 2.5 單側加工 T3 12 H 2.5 單側加工 T4 12 H 2.5 單側加工 1.6 選擇加工設備和工藝裝備 1.6.1 機床選用 ①.工序端面加工是銑加工。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型臥式車床。參考根據(jù)《機械制造設計工工藝簡明手冊》表４.２-７。 ②.工序鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。 1.6.2 選擇刀具 ①.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)。 ②.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)。 1.6.3 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。 1.7 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “叉桿” 零件材料為QT450-5，查《機械加工工藝手冊》（以后簡稱《工藝手冊》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，灰鑄鐵的硬度HB為143～269，表2.2-23 灰鑄鐵的物理性能，QT450-5密度ρ=7.2～7.3（），計算零件毛坯的重量約為2。 表1-1 機械加工車間的生產性質 生產類別 同類零件的年產量[件] 重型 （零件重>2000kg） 中型 （零件重100~2000kg） 輕型 （零件重<100kg） 單件生產 5以下 10以下 100以下 小批生產 5~100 10~200 100~500 中批生產 100~300 200~500 500~5000 大批生產 300~1000 500~5000 5000~50000 大量生產 1000以上 5000以上 50000以上 根據(jù)所發(fā)的任務書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產。 根據(jù)生產綱領，選擇鑄造類型的主要特點要生產率高，適用于大批生產，查《工藝手冊》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點和應用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經濟合理性，采用機器砂模造型鑄件。 表1-2 成批和大量生產鑄件的尺寸公差等級 鑄造方法 公差等級CT 灰鑄鐵 砂型手工造型 11~13 砂型機器造型及殼型 8~10 金屬型 7~9 低壓鑄造 7~9 熔模鑄造 5~7 根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。 1-3 鑄件尺寸公差數(shù)值 鑄件基本尺寸 公差等級CT 大于 至 8 63 100 160 100 160 250 1.6 1.8 2.0 根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。 表1-4 鑄鐵件機械加工余量（JB2854-80）如下 鑄件基本尺寸 加工余量等級 6 澆注時位置 >120~250 6.0 4.0 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。 1.8確定切削用量及基本工時（機動時間） 由《機械制造技術基礎課程設計》和《機械零件手冊》中可查得： 工件材料：QT450-5，=450Mpa，HB=160-210HBS，鑄造。 加工要求：粗銑孔的上端面。 工序以外圓為粗基準，粗銑孔的上下端面。 機床：X52K立式銑床。 刀具：W18Cr4v硬質合金鋼端銑刀，牌號 切屑深度為ap=2.5mm 每齒進給量為af=0.1mm/z，采用高速鋼鑲齒套式面銑刀，齒數(shù)為Z=10，則進給量f=afZ=1mm/r，直徑D=100mm 切屑速度取 v=0.35m/s 轉速 ns=r/min， = r/min =66.84r/min 取ns=70 r/min 銑削基本時間：Tj= Tj==64.6s 工序 以孔下端面為精基準，鉆-擴-鉸內圓孔，使孔的精度達到8級，保證其垂直度誤差 （1） 選擇鉆床及鉆頭 選擇Z525立式鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時，=18mm,鉆頭采用雙頭刃磨法；車床主軸轉速為n=50-2000r/min， 取n=1000 r/min。 （2） 選擇切削用量 a、 決定進給量 由=18mm，查表并計算得：按鉆頭性能可查出進給量f=0.47-0.57mm/r，按機床強度查得進給量f=0.056-1.8mm/r。最終選擇機床進給量為f=0.45mm/r。 b、 切削速度n=1000r/min c、 計算工時 擴、鉸和精鉸的切削用量如下 擴鉆：選擇高速鋼擴孔鉆 n=1000r/min f=0.7-0.8mm/r 鉸孔：選擇高速鋼絞刀 n=1000r/min f=1.3-2.6 mm/r 工序 以內圓孔為精基準，粗銑-半精銑以為半徑的孔的上下端面 粗銑： 切屑深度為ap=2mm 每齒進給量為=0.1mm/z，采用高速鋼鑲齒套式面銑刀，齒數(shù)為Z=10，則進給量=afZ=1mm/r，直徑D=100mm 切屑速度取 v=0.35m/s 轉速 =r/min， = r/min =66.84r/min 取ns1=704r/min 銑削基本時間： = =s=131.1s 半精銑： 切屑深度為ap=0.5mm 每齒進給量為=0.07mm/z，采用高速鋼鑲齒套式面銑刀，齒數(shù)為Z=10，則進給量=afZ=0.7mm/r，直徑D=100mm 切屑速度取 v=0.35m/s 轉速 =r/min， = r/min =66.84r/min 取ns2=70 r/min 銑削基本時間：= =187.2s 總時間=318.3s 工序 以內圓孔為精基準，鏜以為半徑的孔。 （1）選擇鉆床及鉆頭 選擇Z525立式鏜床，選擇高速鋼鏜刀，鏜孔時，=46mm,鉆頭采用雙頭刃磨法；車床主軸轉速為n=50-2000r/min， 取n=500 r/min。 （2）選擇切削用量 a、決定進給量 由=46mm，查表并計算得：按鉆頭性能可查出進給量f=1.2-1.4mm/r，按機床強度查得進給量f=0.056-1.8mm/r。最終選擇機床進給量為f=1.2mm/r。 b、 切削速度n=500r/min c、 計算工時 工序 以內圓孔為精基準，鉆-擴-鉸內圓孔，使孔的精度達到8級，并保證其垂直度誤差。 （1） 選擇鉆床及鉆頭 選擇Z525立式鉆床，選擇硬質合金YG8鉆頭，粗鉆時，=8mm,鉆頭采用雙頭刃磨法；車床主軸轉速為n=50-2000r/min， 取n=1000 r/min。 （2） 選擇切削用量 a、 決定進給量 由=8mm，查表并計算得：按鉆頭性能可查出進給量f=0.18-0.22mm/r，按機床強度查得進給量f=0.056-1.8mm/r。最終選擇機床進給量為f=0.20mm/r。 b、 切削速度n=1000r/min c、 計算工時 擴、鉸和精鉸的切削用量如下 擴鉆：選擇高速鋼擴孔鉆 n=1000r/min f=0.5-0.6mm/r 鉸孔：選擇高速鋼絞刀 n=1000r/min f=0.65-1.3 mm/r ，取f=1mm/r 工序 以內圓孔為精基準，锪孔的上下端面。 （1）選擇鉆床及鉆頭 選擇Z525立式鉆床，選擇高速鋼锪鉆，锪孔鉆時，=20mm,車床主軸轉速為n=50-2000r/min， 取n=500 r/min。 （2）選擇切削用量 a、決定進給量 由=20mm，查表并計算得：按鉆頭性能可查出進給量f=0.6-0.7mm/r，按機床強度查得進給量f=0.056-1.8mm/r。最終選擇機床進給量為f=0.6mm/r。 d、 切削速度n=500r/min e、 計算工時 工序 以內圓孔為精基準，鉆一個M6的孔，攻M8x1.25內螺紋。鉆孔： （1） 選擇鉆床及鉆頭 選擇Z525立式鉆床，選擇硬質合金YG8鉆頭，粗鉆時，=6mm,車床主軸轉速為n=50-2000r/min，取n=1000 r/min。 （2） 選擇切削用量 a、 決定進給量 由=6mm，查表并計算得：按鉆頭性能可查出進給量f=0.18-0.22mm/r，按機床強度查得進給量f=0.056-1.8mm/r。最終選擇機床進給量為f=0.20mm/r。 b、 切削速度n=1000r/min c、 計算工時 車螺紋: 采用高速鋼刀具W18Cr4V 采用精加工模式，加工行程i=3， 進給量fz=0.8mm 切屑速度 v=0.85m/s 轉速 ns=r/min ns=274.8r/min 車削基本時間：Tj= Tj=8.19s 第2章 鉆M8孔夾具設計 2.1研究原始質料 利用本夾具主要用來鉆M8孔，加工時要滿足粗糙度要求。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。 2.2定位基準的選擇 由零件圖可知：在對鉆孔進行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，孔進行了鉆、擴、鉸加工。因此，定位、夾緊方案有： 方案Ⅰ：選底平面、工藝孔和大頭孔定位，即一面、心軸和棱形銷定位，夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。 方案Ⅱ：選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。 分析比較上面二種方案：方案Ⅰ中的心軸夾緊、定位是不正確的，孔端是不加工的，且定位與夾緊應分開，因夾緊會破壞定位。 通過比較分析只有方案Ⅱ滿足要求，孔其加工與孔的軸線間有尺寸公差，選擇小頭孔和大頭孔來定位，從而保證其尺寸公差要求。 為了使定位誤差達到要求的范圍之內，采用一面兩銷的定位方式，這種定位在結構上簡單易操作。一面即為叉桿底平面；圖中對孔的的加工沒有位置公差要求，所以我們選擇底平面和兩孔為定位基準來設計鉆模，從而滿足孔的加工要求。工件定位用底面和兩孔定位限制5個自由度。 2.3 切削力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用：臺鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻[5]查表可得： 切削力公式： 式中 查表得： 其中： 即： 實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得： 有： 安全系數(shù)K可按下式計算有： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[5]表 可得： 所以 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，決定選用手動螺旋夾緊機構。 取，， 查參考文獻[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 由上述計算易得： 因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 2.4誤差分析與計算 該夾具以底面、兩孔為定位基準，要求保證被加工和孔粗糙度為12.5。該孔次性加工即可滿足要求。 由參考文獻[5]可得： ⑴ 兩定位銷的定位誤差 ： 其中： ， ， ， ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 2.5 零、部件的設計與選用 2.5.1定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來定位，其參數(shù)如表3.1和3.2： 表3.1可換定位銷 d H D 公稱尺寸 允差 12～18 16 15 ～0.011 22 5 1 4 M12 4 表3.2 固定棱形銷 d H d 公稱尺寸 允差 40～50 20 22 +0.034 ～0.023 65 5 3 8 1 6 1.5 2.5.3 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3.1 可換鉆套 鉸工藝孔鉆套結構參數(shù)如下表3.4： 表3.4 鉆套 d H D 公稱尺寸 允差 6 12 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 9 0.5 18 襯套選用固定襯套其結構如圖所示： 圖3.2 固定襯套 其結構參數(shù)如下表3.5： 表3.5 固定襯套 d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 12 +0.034 +0.016 12 18 +0.023 +0.012 0.5 2 鉆模板選用固定式鉆模板，用4個沉頭螺釘和2個錐銷定位于夾具體上。 2.6夾具設計及操作的簡要說明 本夾具用于在鉆床上加工M8孔。工件以底平面、兩孔為定位基準，在定位環(huán)上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋壓板機構夾緊工件。該夾緊機構操作簡單、夾緊可靠。 第3章 銑R23的2端面保證12尺寸夾具設計 3.1研究原始質料 利用本夾具主要用銑R23的2端面保證12尺寸，要滿足對稱度要求以及其兩邊的平行度要求。在銑此槽時，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。 3.2定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。Φ12的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ12孔和其端面作為定位精基準，來設計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的φ12孔的端面作為定位夾具。 為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構。 3.3 切削力及夾緊分析計算 刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質合金） 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質系數(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）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 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 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=2.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 3.4 誤差分析與計算 （1）定位元件尺寸及公差確定。 夾具的主要定位元件為一平面和一定位銷，孔與銷間隙配合。 （2） 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。 ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.5 零、部件的設計與選用 3.5.1定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來定位，其參數(shù)如下表： 表5.1 定位銷 d H D 公稱尺寸 允差 12 16 15 ～0.011 22 5 1 4 M12 4 3.5.2 定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結構如圖所示： 圖5.1 夾具體槽形與螺釘 根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如表5.4： 表5.4 定向鍵 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 18 ～0.012 ～0.035 25 12 4 12 4.5 18 +0.019 5 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 塞尺選用平塞尺，其結構如圖5.3所示： 圖5.3 平塞尺 塞尺尺寸參數(shù)如表5.5： 表5.5 塞尺 公稱尺寸H 允差d C 3 ～0.006 0.25 3.6 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，應該注意提高生產率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。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。 總 結 加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，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生產率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。 完成了本次設計，通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎。 參考文獻 [1] 黃如林，切削加工簡明實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2004。 [2] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計[M]，重慶：重慶大學出版社，1995。 [3] 李洪，機械加工工藝手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。 [4] 方昆凡，公差與配合手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1999。 [5] 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊[M]，上?？茖W技術出版社，2000。 [6] 東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1979。 [7] 吳宗澤，機械設計實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2000。 [8] 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987。 [9] 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1984。 [10] 周永強，高等學校畢業(yè)設計指導[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。 [11] 楊叔子，機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2004。 [12] 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上海科學技術出版社，2004。 [13] 東北重型機械學院，洛陽農業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學，機床夾具設計手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1980。 32 致 謝 我要特別感謝我的導師的精心指導，不僅指導我們解決了關鍵性技術難題，更重要的是為我們指引了設計的思路并給我們講解了設計中用到的實際工程設計經驗，從而使我們設計中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學會綜合應用所學知識，提高分析和解決實際問題的能力。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)，導師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。 同時也要感謝其他同學、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領導對我們畢業(yè)設計的重視和關心，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計中去，為更好、更快的完成畢業(yè)設計提供了重要保障。 同時也要感謝其他同學、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領導對我們畢業(yè)設計的重視和關心，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計中去，為更好、更快的完成畢業(yè)設計提供了重要保障。