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編 號 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目： 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計(jì) 支架零件的工藝工裝設(shè)計(jì) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學(xué) 號： 0923816 學(xué)生姓名： 孫 皓 指導(dǎo)教師： 韓邦華 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液壓夾 緊的專用夾具設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取 得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引 用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他 個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機(jī)械 97 學(xué) 號： 0923816 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無錫太湖學(xué)院 信 機(jī)系 機(jī)械工程及自動化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計(jì) 2、專題 支架零件的工藝工裝設(shè)計(jì) 二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源為無錫某機(jī)械有限公司。該課題主要是為了培養(yǎng)學(xué)生 開發(fā)、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品的能力，要求學(xué)生能夠結(jié)合常規(guī)機(jī)床與 零件加工工藝，針對實(shí)際使用過程中存在的金屬加工中所需要的三 維造型、機(jī)床的驅(qū)動及工件夾緊問題，綜合所學(xué)的機(jī)械三維造型、 機(jī)械理論設(shè)計(jì)與方法、機(jī)械加工工藝及裝備、液壓與氣動傳動等知 識，對高效、快速夾緊裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)金屬加工機(jī)床 驅(qū)動與夾緊的半自動控制。 在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)裝置時，在滿足產(chǎn)品工作要求的情況下，應(yīng)盡 可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)件，提高其互換性要求，以減少產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn) 成本。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 該部件工作時，能運(yùn)轉(zhuǎn)正常； 熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格、手冊和資料的應(yīng)用； II 擬定零件的機(jī)械加工工藝方案，并進(jìn)行多方案對比分析，進(jìn)行優(yōu) 化設(shè)計(jì)； 對現(xiàn)代加工機(jī)床所需的快速夾緊系統(tǒng)具有初步分析能力和改進(jìn)設(shè) 計(jì)的能力； 理論聯(lián)系實(shí)際的工作方法和獨(dú)立工作能力深化和提高； 設(shè)計(jì)繪制零件工作圖若干； 編制設(shè)計(jì)說明書 1 份。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 97 班 姓名 孫 皓 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長研究所 所長簽名 系主任 簽名 III 2012 年 11 月 12 日 IV 摘 要 本文是對支架零件的加工工藝規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)，并針對其中某一道工序進(jìn)行基于液壓 的專用夾具設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了另一工序的普通夾具設(shè)計(jì)。支架零件作為叉架類零件，其主 要加工表面是平面及孔。按照機(jī)械加工工藝要求，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加工精度?；鶞?zhǔn)選擇以支架大外圓端面作 為粗基準(zhǔn)，以支架大外圓端面與兩個工藝孔作為精基準(zhǔn)，確定了其加工的工藝路線和加 工中所需要的各種工藝參數(shù)。并按要求對其中一道工序進(jìn)行了基于液壓夾緊的專用夾具 設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中計(jì)算了此道工序所受的切削力及切削力矩，進(jìn)而確定了液壓缸的負(fù)載， 選定整個液壓系統(tǒng)的壓力，從而確定了液壓缸的各參數(shù)，繪制了液壓夾緊的專用夾具總 圖。整個加工過程均選用萬能機(jī)床。 關(guān)鍵詞 支架；加工工藝；液壓；專用夾具 V Abstract This article is carries on the design of the bracket components machine process, and the clamp designed based on the hydraulic pressure which aimed at some working process, and has carried on another working procedure ordinary jig design. The bracket components take the boom trestle class components, its main processing surface is the plane and the hole. According to the machine-finishing technological requirement, after following the first surface, the hole principle, and is clear about the hole and the plane processing divides the rough machining and the precision work stage guarantees the working accuracy. The datum choice takes the thick datum by the support big outer annulus end surface, takes the fine datum by the support big outer annulus end surface with two craft holes, had determined in its processings craft route and the processing needs each technological parameter. And according to request to a working procedure has carried on based on the hydraulic pressure clamp unit clamp design. Entire processing process chooses all-purpose machine tool. Key words: bracket; processing technic ;special fixture; hydraulic pressure V 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................................................III ABSTRACT ..................................................................................................................................IV 目 錄 ............................................................................................................................................V 1 緒論 .............................................................................................................................................1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 ...................................................................................................1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 ...............................................................................................................1 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 ...........................................................................................................2 2 支架零件的三維造型 .................................................................................................................3 3 零件的分析 ...............................................................................................................................10 3.1 零件的作用 .........................................................................................................................10 3.2 零件的工藝分析 .................................................................................................................10 4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) ...........................................................................................................................11 4.1 確定毛坯的制造形式 .........................................................................................................11 4.2 工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 .................................................................................11 4.3 定位基準(zhǔn)面的選擇 ............................................................................................................11 4.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 .............................................................................................................11 4.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 .............................................................................................................12 4.4 制定工藝路線 .....................................................................................................................12 4.4.1 工藝路線方案一： .....................................................................................................12 4.4.2 工藝路線方案二： .....................................................................................................12 4.4.3 工藝方案的比較與分析 .............................................................................................13 4.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ................................................................13 4.6 確定切削用量及基本工時 .................................................................................................15 4.6.1 工序三：銑 的端面，銑 的 端面，銑 2 的端面。 ............16m46m34m24 4.6.2 工序四：鉆擴(kuò)鉸精鉸 的孔。 ............................................................181 4.6.3 工序五：鉆擴(kuò)鉸精鉸的 孔。 ............................................................202 4.6.4 工序六：鉆 孔，锪 孔，倒角 。 ....................................................226690 4.6.5 工序七：銑 端面。 ........................................................................................2354 4.6.6 工序八：粗鏜半精鏜精鏜 的孔。 ........................................................23m38 5 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計(jì) ...............................................................................................26 5.1 設(shè)計(jì)主旨 .............................................................................................................................26 5.2 夾具設(shè)計(jì) .............................................................................................................................26 5.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 .........................................................................................................26 5.2.2 定位誤差分析 .............................................................................................................26 5.2.3 銑夾具設(shè)計(jì)的基本要求 .............................................................................................27 5.3 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................................................................................................27 VI 5.3.1 切削力及切削力矩的計(jì)算與分析 .............................................................................27 5.3.2 確定系統(tǒng)的工作壓力 .................................................................................................29 5.3.3 確定液壓缸的幾何參數(shù) .............................................................................................30 5.4 確定液壓泵規(guī)格和電動機(jī)功率及型號 .............................................................................32 5.4.1 確定液壓泵規(guī)格 .........................................................................................................32 5.5 確定各類控制閥 .................................................................................................................33 5.6 管道通徑與材料及管接頭的選用 .....................................................................................33 6 專用普通夾具設(shè)計(jì) ...................................................................................................................35 6.1 設(shè)計(jì)主旨 .............................................................................................................................35 6.2 夾具設(shè)計(jì) .............................................................................................................................35 6.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 .........................................................................................................35 6.2.2 切削力及夾緊力計(jì)算 .................................................................................................35 6.2.3 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì) .........................................................................................36 6.2.4 活動 V 形塊的設(shè)計(jì) ....................................................................................................36 6.2.5 夾具體的設(shè)計(jì) .............................................................................................................36 6.2.6 夾具精度分析 .............................................................................................................36 6.2.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 .....................................................................................37 7 結(jié)論與展望 ...............................................................................................................................38 7.1 結(jié)論 .....................................................................................................................................38 7.2 不足之處及未來展望 .........................................................................................................38 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) ...............................................................................................................................39 致謝 ...............................................................................................................................................41 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................42 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在完成大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí) 際的綜合運(yùn)用，使我對專業(yè)知識、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作 打下基礎(chǔ)。機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要 手段，合理的機(jī)械加工工藝過程是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備、計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、 技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更 新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。 合理的機(jī)械加工工藝文件不僅能提高一個企業(yè)的技術(shù)革新能力，而且可以較大程度 地提高企業(yè)的利潤，因而合理地編制零件的加工工藝文件就顯得時常重要。機(jī)械加工工 藝文件的合理性也會受到企業(yè)各方面因素的制約，比如企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備、工人的技術(shù)水 平及夾具的設(shè)計(jì)水平等，其中比較重要的是夾具的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。夾具是機(jī)械加工系統(tǒng)的 重要組成部分，無論是傳統(tǒng)的制造，或是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具設(shè)計(jì)都非常重要。優(yōu)化夾 具設(shè)計(jì)可以使產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率得到提高，降低生產(chǎn)成本，使加工精度得到提高和保證， 同時可以拓寬機(jī)床的使用范圍，而且在保證精度的前提下可使產(chǎn)品效率提高、成本降低。 在企業(yè)信息化和激烈的市場競爭的要求下，企業(yè)對夾具的設(shè)計(jì)及制造要求更高。所以對 機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。 因而不僅要合理結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際來進(jìn)行零件加工工藝文件的編制，而且還要根 據(jù)零件的加工要求和先進(jìn)的加工機(jī)床來設(shè)計(jì)先進(jìn)高效的夾具。 該課題主要是為了培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品的能力，要求學(xué)生能夠結(jié)合 常規(guī)機(jī)床與零件加工工藝，針對實(shí)際使用過程中存在的金屬加工中所需要的三維造型、 機(jī)床的驅(qū)動及工件夾緊問題，綜合所學(xué)的機(jī)械三維造型、機(jī)械理論設(shè)計(jì)與方法、機(jī)械加 工工藝及裝備、液壓與氣動傳動等知識，對高效、快速夾緊裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，從而實(shí) 現(xiàn)金屬加工機(jī)床驅(qū)動與夾緊的半自動控制。 在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)裝置時，在滿足產(chǎn)品工作要求的情況下，應(yīng)盡可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)件， 提高其互換性要求，以減少產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)成本。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié) 合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階 段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾 緊。人們越來越認(rèn)識到，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性能的提高有著密切的關(guān)系， 所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具作為機(jī)床的一部分， 成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備。 在夾具設(shè)計(jì)過程中，對于被加工零件的定位、夾緊等主要問題，設(shè)計(jì)人員考慮的一 般都會比較周全，但夾具設(shè)計(jì)還是會遇到一些小的問題，這些問題要是處理不好，不僅 給夾具的使用造成很多不便，還會影響工件的加工精度。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 由于現(xiàn)代加工的高速發(fā)展，對傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求，如快速、高效、安全等。 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計(jì)，必須計(jì)算加工工序所受的切削力及切削力矩，按照夾緊 方式進(jìn)行夾緊力的計(jì)算，進(jìn)而可以確定液壓缸的負(fù)載，通過選定整個液壓系統(tǒng)的壓力， 最終可以確定液壓缸的各參數(shù)。 隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品 種，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，必然對機(jī)床 夾具提出更高的要求。特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在 今后的發(fā)展過程中，應(yīng)大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾 具。在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù) 正朝著高精高效模塊組合通用經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 通過實(shí)際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、閱讀相關(guān)資料相結(jié)合，在對金屬切削加工、 金屬切削機(jī)床、機(jī)械設(shè)計(jì)與理論及液壓與氣動傳動等相關(guān)知識充分掌握后，分析金屬切 削加工過程中的機(jī)床工作臺驅(qū)動、工件夾緊等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合液壓與氣動傳動的 相關(guān)理論知識，完成液壓傳動方案分析及液壓原理圖的擬定，設(shè)計(jì)液壓專用夾具的驅(qū)動、 夾緊裝置，并進(jìn)行主要液壓元件的設(shè)計(jì)與選擇及傳動系統(tǒng)的驗(yàn)算校核等，來達(dá)到產(chǎn)品的 最優(yōu)化設(shè)計(jì)。 針對實(shí)際使用過程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數(shù)確定及計(jì) 算問題，綜合所學(xué)的機(jī)械理論設(shè)計(jì)與方法、機(jī)械加工工藝文件編制及實(shí)施等方面的知識， 設(shè)計(jì)出一套適合于實(shí)際的零件加工工藝路線，從而實(shí)現(xiàn)適合于現(xiàn)代加工制造業(yè)、夾緊裝 置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計(jì) 3 2 支架零件的三維造型 打開 AutoCAD，單擊“視圖”工具欄上的主視圖標(biāo)，畫一條垂直的中心線，再畫六 條與垂直相交的水平中心線,上下間距上邊為 45mm 下邊為 43mm。如圖 2.1 所示： 由圖 2.1 所確定的交點(diǎn)，以最下面第三個交點(diǎn)作為圓心分別作 、 的同心圓，5438 再將所作兩圓選中，并進(jìn)行拉伸，拉伸高度為 39mm。其作圖過程如圖 2.2 所示，拉伸結(jié) 果如圖 2.3 所示：（拉伸命令 ext）。 選中所做的兩個柱體，單擊復(fù)制，以端面圓心為基點(diǎn)，移動 39mm。分別如圖 2.4、2.5 所示： 圖 2.2 拉伸 圖 2.3 拉伸實(shí)體 圖 2.5 復(fù)制實(shí)體圖 2.4 復(fù)制 圖 2.1 中心線 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 再按圖 2.1 所確定的交點(diǎn)，以最上邊第一個交點(diǎn)作為圓心分別作 、 的同心圓，342 再將兩圓選中，進(jìn)行拉伸，拉伸高度為 72mm。其過程和結(jié)果分別如圖 2.6、2.7 所示： 繼續(xù)按圖 2.1 所確定的第一個交點(diǎn)為圓心分別作 、 的同心圓，并選中所做的342 兩圓，反向拉伸，高度為 18mm。其結(jié)果分別如圖 2.8、2.9 所示： 在剛剛拉伸的實(shí)體前端面確定為作圖面，并確定圓心作 圓，再選中 的圓，進(jìn)4646 行拉伸，高度為 18mm。其作圖過程結(jié)果分別如圖 2.10、2.11 所示： 選中剛剛拉伸的 柱體，單擊復(fù)制，以外端面圓心為基點(diǎn)，移動 18mm，其作圖過46 程結(jié)果分別如圖 2.12、2.13 所示： 圖 2.6 拉伸 圖 2.7 拉伸實(shí)體 圖 2.8 拉伸 圖 2.9 拉伸實(shí)體 圖 2.10 拉伸 圖 2.11 拉伸實(shí)體 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計(jì) 5 按圖 2.1 所確定交點(diǎn)，以中間的交點(diǎn)為圓心作 的圓，再選中 的圓，進(jìn)行拉伸，1616 高度為 36mm。其作圖過程和結(jié)果分別如圖 2.14、2.15 所示 。 以實(shí)體 圓高度的對稱位置作為基面，畫出 8846mm 長方形的作為連接肋板的基46 面，再選中長方形進(jìn)行拉伸，高度為 6mm。其作圖過程與結(jié)果分別如圖 2.16、2.17 所示： 選中 8846mm 長方體，單擊復(fù)制，以圖 2.1 中最底下交點(diǎn)作為基點(diǎn)，移動 6mm，其 過程與結(jié)果分別如圖 2.18、2.19 所示： 圖 2.12 復(fù)制 圖 2.13 復(fù)制實(shí)體 圖 2.15 拉伸實(shí)體圖 2.14 拉伸 圖 2.16 拉伸 圖 2.17 拉伸實(shí)體 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 再以剛剛拉伸出的肋板背面作為基面，以中心線為中心確定 8812mm 的長方形作為 另一個十字肋板的基面，選中此長方形，進(jìn)行拉伸，高度為 16mm，其作圖過程與結(jié)果分 別如圖 2.20、2.21 所示。 接著選中剛拉伸出的 8812mm 長方體，單擊復(fù)制，圖 2.1 中最底下第三個交點(diǎn)作為 基點(diǎn)，向前移動 16mm，其作圖過程與結(jié)果分別如圖 2.22、2.23 所示。 圖 2.18 復(fù)制 圖 2.19 復(fù)制實(shí)體 圖 2.20 拉伸 圖 2.21 拉伸實(shí)體 圖 2.23 復(fù)制實(shí)體圖 2.22 復(fù)制 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計(jì) 7 在以圖 2.2 中拉伸出的 的圓柱實(shí)體作為基面，按坐標(biāo)確定圓心分別作兩個 、54 24 的同心圓，并將此兩圓選中，進(jìn)行拉伸，其高度為 32mm。作圖過程與結(jié)果如圖14 2.24、2.25 所示。 再按坐標(biāo)確定圓心作 的圓，選中 的圓進(jìn)行拉伸，高度為 23mm。其作圖過程與66 結(jié)果分別如圖 2.26、2.27 所示。 對拉抻好的實(shí)體進(jìn)行孔的差集處理，再點(diǎn)合集，將所有外圓選中，然后右擊,再點(diǎn)差 集，選中外圓，按 Enter 鍵， 在選中所要除去的部分，按 Enter 鍵。其作圖結(jié)果分別如 圖 2.28 所示。 圖 2.24 拉伸 圖 2.25 拉伸實(shí)體 圖 2.26 拉伸 圖 2.27 拉伸實(shí)體 圖 2.28 合集 差集 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 對造型好的零件進(jìn)行倒角，點(diǎn)倒角，選擇第一條直線，指定基面的倒角距離為 1，與 其他基面的倒角距離為 1，選擇倒角的邊，按 Enter 鍵。結(jié)果如圖 2.29 所示： 確定位置，作一 直角三角形，單擊面域，選中三角形的三條邊，右擊確定；單擊45 旋轉(zhuǎn)，選中三角形，右擊確定，選中圍繞旋轉(zhuǎn)的軸，按 Enter 鍵，旋轉(zhuǎn)角度 ，按360 Enter 鍵。作圖過程與結(jié)果分別如圖 2.30、2.31 所示： 點(diǎn)差集，選中外圓，右擊確定， 在選中所要除去的部分，按 Enter 鍵。如圖 2.32、 所示： 圖 2.29 倒角 圖 2.30 旋轉(zhuǎn) 圖 2.31 旋轉(zhuǎn)實(shí)體 圖 2.32 差集 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計(jì) 9 進(jìn)行圓角的處理，選中所要倒的角的邊，按 Enter 鍵，輸入半徑，按 Enter 鍵，再選 中所要倒的角的邊，按 Enter 鍵。如圖 2.33 所示： 支架的最終造型如圖 2.34 和 2.35 所示。 圖 2.33 倒角 圖 2.34 線框 圖 2.35 實(shí)體 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 3 零件的分析 3.1 零件的作用 課題所給的零件屬于叉架類零件，叉架類零件在機(jī)器中一般都是組成傳力構(gòu)件的， 在工作中也是大部分承受較大的沖擊載荷，受力情況比較復(fù)雜，由于這些零件在機(jī)器中 起不同作用，其形狀和結(jié)構(gòu)有較大的差異，其共同點(diǎn)是：不易定位，外形復(fù)雜；大、小 頭是由細(xì)長的桿身連接的，所以彎曲剛性差，極易變形。 支架零件圖如圖 3.1 所示。 3.2 零件的工藝分析 支架由零件圖可知共有兩個加工表面，他們有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： 1、 孔為中心的加工表面。m2 這一組加工表面包括： 的端面和 的端面銑削，尺寸為 的孔，孔m46m34m2 表面粗糙度要求為 ，尺寸為 孔，倒角 。其中，主要加工表面為Ra.190 的孔。2 2、兩個 的孔為加工中心的加工表面。4 這一組加工表面包括： 的兩個端面的銑削，尺寸為 二孔。其中主要加2414 工表面為 二孔。m1圖 3.1 支架零件圖 ?38 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計(jì) 11 這兩組加工表面之間并沒有一定的位置要求，但對于這兩組加工表面而言，可以先 加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，這樣就可以很好的進(jìn)行加工。 4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4.1 確定毛坯的制造形式 根據(jù)零件的功用分析，可以確定零件的材料為 HT200。考慮到零件在運(yùn)行過程中所 受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)比較簡單，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，故采用鑄造毛坯。 考慮到零件在工作過程中有沖擊載荷，并為了改善零件的切削加工性，故零件毛坯 熱處理采用正火。 4.2 工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 由以上分析可知。該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，對于該零件來說，加工過程中的主要問題 是保證平面的尺寸精度以及孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。 該類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工零件的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定 位加工其他平面。然后再加工孔系。換擋撥叉的加工自然應(yīng)遵循這個原則。這是因?yàn)槠?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(diào)整，也有利于保護(hù)刀具。 換擋撥叉零件的加工工藝應(yīng)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。 4.3 定位基準(zhǔn)面的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。定位基準(zhǔn)選擇得正確、合理， 可以保證零件的加工質(zhì)量，提升生產(chǎn)率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴(yán)重的 還會造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。 4.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： （1） 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的 相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工 表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其 余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再 以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì) 致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余 量。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 （4） 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確 夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使 用難以保證表面間的位置精度。 所以對于本零件來說，加工 和兩個 的三孔時，采用兩夾兩頂?shù)姆椒▉韒214 加工，即利用一組共兩個長 V 形塊分別夾 和 的外輪廓面作主要定位，并在5m6 的外輪廓面和 的端面用兩個輔助支撐，達(dá)到完全定位。m5446 4.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合問題。如果設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合，那么 應(yīng)進(jìn)行尺寸換算。 4.4 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)是使零件的尺寸精度、位置精度和幾何形狀等技術(shù)要求能得 到合理的保證。在確定生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)的情況下，可采用萬能機(jī)床配用專用工夾具， 并盡量用工序集中以使生產(chǎn)率得到提高。除此以外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn) 成本。 初選的零件加工工藝路線如下： 4.4.1 工藝路線方案一： 工序一：鑄造 工序二：熱處理，正火。 工序三：粗銑精銑 兩孔的端面。m14 工序四：鉆擴(kuò) 兩孔.。 工序五：銑 的端面。6 工序六：粗銑精銑 兩孔的端面。34 工序七：鉆、擴(kuò)、鉸 孔.。2 工序八：鉆 孔，锪 孔，倒角 。m6690 工序九：鉗工。 工序十：終檢。 4.4.2 工藝路線方案二： 工序一：鑄造。 工序二：熱處理，正火。 工序三：銑 的兩端面。m34 工序四：銑 的兩端面。5 工序五：鉆 的孔， 2 的孔。 214 工序六：擴(kuò) 的孔， 2 的孔。 工序七：鉆 孔，并锪 孔，并倒角 。6690 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計(jì) 13 工序八：粗鏜精鏜 的孔。m38 工序九：粗磨精磨 的孔。14 工序十：鉗工。 工序十一：終檢。 4.4.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先粗銑精銑 兩孔端面，鉆擴(kuò)m14 二孔，然后再銑 的端面，粗銑精銑 二孔端面，鉆、擴(kuò)、鉸m14m463 孔.，最后鉆 孔，锪 孔，倒角 。而方案二先銑 的兩端面，2 903 銑 的兩端面，鉆 的孔， 2 的孔，擴(kuò) 的孔， 2 的孔，5214214 鉆 孔，并锪 孔，并倒角 ，最后粗鏜精鏜 的孔，粗磨精磨6908 的孔。方案二比方案一在操作時減少裝夾，節(jié)省時間，提高效率，但在鏜孔前先14 銑 的端面，而方案二又粗磨精磨 的孔，而沒有在銑 2 的端面后，mmm 銑 的端面再裝夾粗鏜半精鏜精鏜 的孔，從而造成基準(zhǔn)不重合的加工誤5 38 差。故將鉆擴(kuò)鉸精鉸 的孔放在銑 的端面前面。1454 因此最后的加工路線確定如下： 工序一：鑄造。 工序二：熱處理，正火。 工序三：銑 的端面，銑 的端面，銑 2 的端面。粗銑 的m46m34m24m46 端面，以 的端面為基準(zhǔn)，銑銑 的端面，銑 2 的端面，選用 X51 立 式銑床和專用夾具。 工序四：鉆擴(kuò)鉸精鉸 的孔。選用 Z525 立式鉆床和和專用夾具。1 工序五：鉆擴(kuò)鉸精鉸 的孔。選用 Z525 立式鉆床和和專用夾具。2 工序六：鉆 孔，锪 孔，倒角 。m6690 工序七：銑 的端面。以 的端面為基準(zhǔn)，選用 X51 立式銑床和專用夾具。54m4 工序八：粗鏜半精鏜精鏜 的孔。選用 Z525 立式鉆床和和專用夾具。38 工序九：鉗工。 工序十：終檢。 以上工藝過程詳見機(jī)械加工工藝過程卡和機(jī)械加工工序卡片。 4.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “支架”零件材料 HT200，硬度為 148222HBS，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄 造毛坯。 選擇工序間加工余量的主要原則： 1、應(yīng)采用最小的加工余量，以求縮短加工時間，并降低零件的制作費(fèi)用； 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 2、加工余量應(yīng)能保證圖紙上所規(guī)定的表面粗糙度及精度； 3、決定加工余量時應(yīng)考慮零件熱處理時引起的變形，否則可能產(chǎn)生報(bào)廢； 4、決定加工余量時應(yīng)考慮所采用的加工方法和設(shè)備，以及加工過程中零件可能發(fā)生 的變形； 5、考慮零件的大小，零件越大，則加工余量也越大； 各種毛坯的表層厚度如表 4-1 所示。 表 4-1 各種毛坯的表層厚度 單位：mm 自由鍛件 模鍛件 鑄件 磁 鋼 1.5 磁 鋼 1 灰口鑄鐵 14 合金鋼 24 合金鋼 0.5 鑄 鋼 25 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(jī)械加工余量，工序尺寸及 毛坯尺寸如下： 1、銑 、 和 2 的端面m63m 考慮其表面粗糙度要求為 ，只要求粗加工，根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表Ra5.12 2.3-5，取 2Z=3mm 已能滿足要求。 2、加工 的孔02.4 考慮到其表面粗糙度的要求為 ，其加工方式可以分為鉆，擴(kuò)，鉸三個步驟，. 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表 2.3-48，確定工序尺寸及余量為： 鉆孔： m1 擴(kuò)孔： 2z=1.5 mm5.3 鉸孔： 2z=0.5 mm4 3、加工 22mm 的孔 其表面粗糙度的要求較高為 ，其加工方式可以分為鉆，擴(kuò)，鉸三個步驟，mRa6.1 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表 2.3-48，確定工序尺寸及余量為： 鉆孔： m20 擴(kuò)孔： 2z=1.5 mm5.1 鉸孔： 2z=0.5 mm 4、銑 的端面 考慮到其表面粗糙度要求為 ，只要求粗加工即可，根據(jù)機(jī)械加工工藝手mRa5.12 冊表 2.3-5，取 2Z=3mm 已能滿足要求。 5、加工 的孔m38 其表面粗糙度要求較高為 ，其加工方式可以分為鉆，擴(kuò)，鉸三步，根據(jù)6. 機(jī)械加工工藝手冊表 2.3-48，確定工序尺寸及余量為： 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計(jì) 15 粗鏜孔： 2z=3 mmm36 半精鏜孔： 2z=1.5 mm5.7 精鏜孔： 2z=0.5 mm8 按以上原則確定的零件毛坯圖如圖 4.1 所示。 圖 4.1 支架鑄件毛坯圖 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 4.6 確定切削用量及基本工時 由第二章中分析可知，支架類零件主要由平面和孔所組成，而由肋板來進(jìn)行孔與平 面的連接，故從零件結(jié)構(gòu)分析中可知：支架類零件的加工主要也是由銑削和鉆削組成。 對于銑削加工，為了提高勞動生產(chǎn)率，常采用多齒銑刀進(jìn)行加工，并且由切削設(shè) 計(jì)手冊可以查得各種銑削情況下每齒的進(jìn)給量及銑削加工時的推薦銑削速度。 銑削時每齒進(jìn)給量和銑削速度推薦表分別如表 4-2 和表 4-3 所示。 表 4-2 銑削每齒進(jìn)給量 f 的推薦值z 刀具 材料 推薦進(jìn)給量/（mm/z） 鋼 0.100.15圓柱銑刀 鑄鐵 0.120.20 鋼 0.040.06端銑刀 鑄鐵 0.150.20 鋼 0.040.06 高速鋼 三面刃銑刀 鑄鐵 0.150.25 鋼 0.100.20硬質(zhì)合金銑刀 鑄鐵 0.150.30 表 4-3 銑削速度 V 的推薦值 銑削深度工件材料 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 說 明 20 2045 150190 45 2035 120150 40Cr 1525 6090 HT150 1422 70100 黃銅 3060 120200 鋁合金 112300 400600 不銹鋼 1625 50100 1、粗銑時取小值，精銑時取大 值 2、工件材料強(qiáng)度和硬度高時取 小值，反之取大值 3、刀具材料耐熱性能好取大值， 耐熱性能差取小值 4.6.1 工序三：銑 的端面，銑 的端面，銑 2 的端面。m46m34m24 加工條件： 工件材料：HT200，鑄造 加工要求：銑 的端面，銑 的端面，銑 2 的端面，表面粗糙度 值為 。Ra5.12 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計(jì) 17 機(jī)床：X51 立式銑床。 刀具：高速剛圓柱形銑刀 粗齒數(shù) ，細(xì)齒數(shù) 。md636Z10Z 銑削深度 ： 。a 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊表 30-13，取 。zf mfz/5. 銑削速度 ：參照機(jī)械加工工藝師手冊 表 30-23，取 。v in)214(v 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 n： 式（4-1）01dvn 取 ， 代入公式（4-1 ）得mi/20vd630 min/1634.2r 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊表 11-4，取 0 實(shí)際銑削速度 ：v in/7.191.10nd 工作臺每分進(jìn)給量 ： mf 式（4-2）wzmf 取 ， ， 代入公式（4-2）得：15.0fza6Zin/10rnwi/95.fm 取 in/9fm （1） 銑 的端面46 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll46 刀具切入長度 ：1m6 刀具切出長度 ：2l5. 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動時間： 式（4-3）mjfllt211 取 ， ， ， 代入公式（4-3）得：ml46l1l5.2in/906.461jt 故銑 的端面機(jī)動工時為： in.1j （2） 銑 的端面34 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l ml34 刀具切入長度 ：16 刀具切出長度 ：2l5. 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動時間為 ： 2jt 取 ， ， ， 代入公式（4-3）得：ml34l61ml5.2in/90f47.6342jt 故銑 的端面機(jī)動工時為： i.2jt （3） 銑 2 的的端面24 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l ml4 刀具切入長度 ：17 刀具切出長度 ：2l5. 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動時間為 ：3jt 取 ， ， ， 代入公式（4-3）得：ml4l71ml5.2min/90f37.743jt 故銑 的端面機(jī)動工時為：2 i43jt 故本工序機(jī)動工時為： min81.21jjttT 4.6.2 工序四：鉆擴(kuò)鉸精鉸 的孔。4 機(jī)床：Z525 立式鉆床 刀具：麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀 （1） 鉆 孔m2 切削深度 ：pa6 進(jìn)給量 ：根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊表 28-10，取 。f rmf/)64.052.( 取切削速度 in/.19v 取 ， 代入公式 4-1 得i/6.d20 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，min/52014.36.9rn 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計(jì) 19 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊表 9-3，取 min/54rn 實(shí)際切削速度 ：v i/.2014.3v 被切削層長度 ：lm 刀具切入長度 ：17. 刀具切出長度 ：2l5 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動時間 ：jt (4-4)fnltjj 2121 取 ， ， ， ， 代入公式ml13l7.1ml5. r/6.0min/54r （4-4）得： in1..473121 jjt （2） 擴(kuò) 孔1 切削深度 ：pam75.0 進(jìn)給量 ：根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊表 28-10，取 。f rmf/)5.04( 取切削速度 in/2.3v 取 ， 代入公式得i/.d5.10 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： in/2.783.4.3rn 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊表 9-3，取 m960n 實(shí)際切削速度 ：v in/7.4105.. 被切削層長度 ： lm3 刀具切入長度 ：15. 刀具切出長度 ：2l 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動時間為