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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
1 緒論
隨著社會(huì)的發(fā)展，能源問題成為全球共同的話題，而石油作為不可再生能源，一直是各個(gè)國(guó)家最為關(guān)注的。世界各國(guó)在努力尋求解決石油緊缺問題的方法。其實(shí)石油問題的解決不外乎兩點(diǎn)，一是開發(fā)新能源，二是減少資源的浪費(fèi)。如何解決石油的泄漏問題是本設(shè)計(jì)研究的關(guān)鍵。汽車中石油的泄漏主要體現(xiàn)在填料箱蓋上。本設(shè)計(jì)的課題將就填料箱蓋的工藝規(guī)程及夾具的設(shè)計(jì)。
當(dāng)今國(guó)內(nèi)的工業(yè)社會(huì)，尚處于發(fā)展階段,制造工業(yè)占主導(dǎo)地位。而在實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)品的加工路線的確定對(duì)企業(yè)的生存有著至關(guān)重要的影響。隨著三維建模軟件的日益廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期明顯縮短，且工件報(bào)廢率明顯下降，本設(shè)計(jì)對(duì)填料箱蓋工藝路線以及夾具的設(shè)計(jì)正是基于目前廣泛的Unigrafics軟件，通過本軟件的建模和工程圖功能，能有效地提高生產(chǎn)率，更形象地反映工藝夾具的工作情況。
2 零件的分析
2.1 零件的作用
零件的制造工藝方法可以分為材料成形法，材料去除法以及材料累加法。根據(jù)零件的特性以及從經(jīng)濟(jì)性的角度分析，經(jīng)過一系列的性能比較，HT200是相對(duì)適合的材料，毛壞的成型方法為鑄造。
本設(shè)計(jì)是首先對(duì)零件進(jìn)行分析，確定零件加工的工藝規(guī)程，設(shè)計(jì)加工工序，然后根據(jù)要求設(shè)計(jì)夾具，利用UG的建模功能設(shè)計(jì)夾具的各個(gè)組件，最后將各組件組裝成裝配圖，最后導(dǎo)出工程圖。
題目所給定的零件是汽車的填料箱蓋如圖2.1所示，其主要作用是保證對(duì)箱體起密封作用，使箱體在工作時(shí)不致讓油液滲漏。填料箱主要由填料，水封環(huán)，填料筒，填料壓蓋，水封管組成。填料函的作用主要是為了封閉泵殼與泵軸之間的空隙，不讓泵內(nèi)的水流不流到外面來也不讓外面的空氣進(jìn)入到泵內(nèi)。始終保持水泵內(nèi)的真空。當(dāng)泵軸與填料摩擦產(chǎn)生熱量就要靠水封管住水到水封圈內(nèi)使填料冷卻，保持水泵的正常運(yùn)行。
圖2.1 填料箱蓋三維圖
2 .2 零件的工藝分析
填料箱蓋的零件圖中規(guī)定了一系列技術(shù)要求，如圖2.2所示： ，
1.以ф65H5（）軸為中心的加工表面。
包括：尺寸為ф65H5（）的軸，表面粗糙度為1.6, 尺寸為ф80的與ф65H5（）相接的肩面, 尺寸為ф100f8()與ф65H5（）同軸度為0.025的面. 尺寸為ф60h5()與ф65H5（）同軸度為0.025的孔。
2.以ф60h5()孔為中心的加工表面。
尺寸為78與ф60H8()垂直度為0.012的孔底面,表面粗糙度為0.4,須研磨。
3. 以ф60H8()孔為中心均勻分布的12孔,6-ф13.5,4-M10-6H深20孔深24及4-M10-6H。
4.其它未注表面的粗糙度要求為6.3,粗加工可滿足要求。
圖2.2填料箱蓋零件圖
3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 毛坯的制造形式
零件材料為HT200，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(chǎn)量為1000件，屬于中批生產(chǎn)的水平，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(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。
3.2 基準(zhǔn)面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。按照有關(guān)的粗基準(zhǔn)選擇原則（保證某重要表面的加工余量均勻時(shí)，選該表面為粗基準(zhǔn)。若工件每個(gè)表面都要求加工，為了保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選擇加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)。）,所以本設(shè)計(jì)選擇軸的ф65的外圓面作為粗基準(zhǔn)。
3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇
按照有關(guān)的精基準(zhǔn)選擇原則（基準(zhǔn)重合原則；基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；可靠方便原則），對(duì)于本零件，有中心孔，可以以中心孔作為統(tǒng)一的基準(zhǔn)，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(dāng)中心孔直徑較小時(shí)，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(shí)，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(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批生產(chǎn)的條件下，考慮采用普通機(jī)床以及部分高效專用機(jī)床，配以專用夾具，多用通用刀具，萬(wàn)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(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
3.3.1 工藝線路方案一
工序Ⅰ 銑削左右兩端面。
工序Ⅱ 粗車ф65，ф85，ф75，ф155,ф100外圓及倒角。
工序Ⅲ 鉆ф30孔、擴(kuò)ф32孔，锪ф43孔。
工序Ⅳ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋
工序Ⅴ 精車ф65外圓及與ф80相接的端面.
工序Ⅵ 粗、精、細(xì)鏜ф60H8（孔。
工序Ⅶ 銑ф60孔底面
工序Ⅷ 磨ф60孔底面。
工序Ⅸ 鏜ф60孔底面溝槽。
工序Ⅹ 研磨ф60孔底面。
工序Ⅺ 去毛刺，終檢。
3.3.2 工藝路線方案二
工序Ⅰ 車削左右兩端面。
工序Ⅱ 粗車ф65，ф85，ф75，ф155外圓及倒角。
工序Ⅲ 鉆ф30孔、擴(kuò)ф32孔，锪ф43孔。
工序Ⅳ 精車ф65外圓及與ф80相接的端面.
工序Ⅴ 粗、精、細(xì)鏜ф60H8（孔。
工序Ⅵ 銑ф60孔底面
工序Ⅶ 磨ф60孔底面。
工序Ⅷ 鏜ф60孔底面溝槽。
工序Ⅸ 研磨ф60孔底面。
工序Ⅹ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋
工序Ⅺ 去毛刺，終檢。
3.3.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)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ф60H8（孔。；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(yīng)車削端面，在中批生產(chǎn)中，綜合考慮，我們選擇工藝路線二。
但是仔細(xì)考慮，在線路二中，工序Ⅳ 精車ф65外圓及與ф80相接的端面。
然后工序Ⅹ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋。
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(huì)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：
工序Ⅰ 車削左右兩端面。
工序Ⅱ 粗車ф65，ф85，ф75，ф155,ф100外圓及倒角。
工序Ⅲ 鉆ф30孔、擴(kuò)ф32孔，锪ф43孔。
工序Ⅳ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋
工序Ⅴ 精車65外圓及與80相接的端面.
工序Ⅵ 粗、精、細(xì)鏜ф60H8（孔。
工序Ⅶ 銑ф60孔底面
工序Ⅷ 磨ф60孔底面。
工序Ⅸ 鏜ф60孔底面溝槽。
工序Ⅹ 研磨ф60孔底面。
工序Ⅺ 去毛刺，終檢。
以上工藝過程詳見“機(jī)械加工工藝過程綜合卡片”。
3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“填料箱蓋”零件材料為HT200，硬度為HBS190~241，毛坯質(zhì)量約為5kg，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用機(jī)器造型鑄造毛坯。
根據(jù)上述材料及加工工藝，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）外圓表面(ф65、ф80、ф75、ф100、ф91、ф155)考慮到尺寸較多且相差不大，為簡(jiǎn)化鑄造毛坯的外形，現(xiàn)直接按零件結(jié)構(gòu)取為ф84、ф104、ф160的階梯軸式結(jié)構(gòu)，除ф65以外，其它尺寸外圓表面粗糙度值為R6.3um,只要粗車就可滿足加工要求,以ф155為例,2Z=5mm已能滿足加工要求。
（2）外圓表面沿軸線長(zhǎng)度方向的加工余量及公差。鑄件輪廓尺寸(長(zhǎng)度方向>100~160mm,故長(zhǎng)度方向偏差為 mm，其余量值規(guī)定為3.0~3.5 mm.現(xiàn)取3.0 mm。
（3）內(nèi)孔。毛坯為實(shí)心。兩內(nèi)孔精度要求自由尺寸精度要求，R 為
6.3,鉆——擴(kuò)即可滿足要求。
（4）內(nèi)孔ф60H8()。要求以外圓面ф65H5（）定位，鑄出毛坯孔ф30。
粗鏜ф59.5 2Z=4.5
精鏜 ф59.9 2Z=0.4
細(xì)鏜ф60H8() 2Z=0.1
(5) ф60H8()孔底面加工[10]。
1. 研磨余量 Z=0.010~0.014 取Z=0.010
2. 磨削余量 Z=0.2~0.3 取Z=0.3
3. 銑削余量 Z=3.0—0.3—0.01=2.69
(6)底面溝槽，采用鏜削，經(jīng)過底面研磨后鏜可保證其精度。Z=0.5
(7) 6—孔及2—M10—6H孔、4—M10—6H深20孔。均為自由尺寸精度要求。
1．6—孔可一次性直接鉆出。
2．攻螺紋前用麻花鉆直徑為ф8.5的孔。
鉆孔 ф8.5 ，攻螺紋 M10。
3.5 確定切削用量及基本工時(shí)
3.5.1 工序Ⅰ：車削端面、外圓
本工序采用計(jì)算法確定切削用量、加工條件。
工件材料：HT200，鑄造。
加工要求：粗車ф65、ф155端面及ф65、ф80、ф75、ф100，ф155外圓，表面粗糙度值R 為6.3。
機(jī)床：C620—1臥式車床。
刀具：刀片材料為YG6，刀桿尺寸為16mmX25mm,k=90°,r=15°=12 r=0.5mm。
計(jì)算切削用量。
（1）粗車ф65、ф155兩端面
確定端面最大加工余量：已知毛坯長(zhǎng)度方向單邊余量為3mm，則毛坯長(zhǎng)度方向的最大加工余量為4.25mm,分兩次加工,a=2mm計(jì)。長(zhǎng)度加工方向取IT12級(jí)，取mm。確定進(jìn)給量f當(dāng)?shù)稐U16mmX25mm, a<=2mm時(shí),以及工件直徑為ф160時(shí)。
f=0.5~0.7mm/r
按C620—1車床說明書取f=0.5 mm/r計(jì)算切削速度 ,切削速度的
計(jì)算公式為
V=(m/min) (3.1)
式中, =1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2修正系數(shù)k 見,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(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
n===253(r/min)
按機(jī)床說明書與253r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速有230r/min及305r/min?，F(xiàn)選取305r/min。如果選230m/min，則速度損失較大。所以實(shí)際切削速度 V=80m/min
計(jì)算切削工時(shí)，取
L==42mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm
t==0.59(min)[4]
（2）粗車ф160端面
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
n===133(r/min)
取133r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速有120r/min及150r/min?，F(xiàn)選取150r/min。如果選120m/min，
則速度損失較大。所以實(shí)際切削速度 V=75.4m/min
計(jì)算切削工時(shí)，取
L==80mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm
t==2.21(min)
L==28mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm
t==0.82(min)
3.5.2 工序Ⅱ：粗車65,80,75,100外圓以及槽和倒角
切削深度:先84車至80以及104車至100。
進(jìn)給量:
V=(m/min)
=
=66.7(m/min)
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
n===204(r/min)
按機(jī)床選取n=230 r/min。所以實(shí)際切削速度
V===75.1 m/min檢驗(yàn)機(jī)床功率: 主切削力
F=CFafvk (3.2)
式中：CF=900, x=1.0 , y=0.75 , n=-0.15
k=(
k=0.73
所以
F=900
切削時(shí)消耗功率
P=
C630-1機(jī)床說明書可知[4], C630-1主電動(dòng)機(jī)功率為7.8KW,當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為230r/min時(shí),主軸傳遞的最大功率為2.4KW,所以機(jī)床功率足夠,可以正常加工。
檢驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度:已知主切削力F=598N,徑向切削力F
F=CFafVk (3.3)
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(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)u=0.1,則切削力在縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為3550N,故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。
切削工時(shí)：
t=
式中： L=105mm, L=4mm, L=0
所以
t=
（1）粗車65外圓
實(shí)際切削速度
V==
計(jì)算切削工時(shí)，取
L=17mm, L=3mm, L=0mm
t=
（2）粗車75外圓
取 n=305r/min
實(shí)際切削速度
V==
計(jì)算切削工時(shí)[16]，取
L=83mm, L=3mm, L=0mm
t=
（3）粗車100外圓
取 n=305r/min
實(shí)際切削速度
V==
計(jì)算切削工時(shí)[4]，取
L=15mm, L=3mm, L=0mm
t=
（4）車槽.采用切槽刀，r=0.2mm
取 f=0.25mm/r
n=305r/min
計(jì)算切削工時(shí)
L=9mm, L=3mm, L=0mm
t=
3.5.3 工序Ⅲ 鉆擴(kuò)mm、及锪孔。轉(zhuǎn)塔機(jī)床C365L
（1）鉆孔
f=0.41mm/r
r=12.25m/min[5]
按機(jī)床選?。?
=136r/min所以實(shí)際切削速度
切削工時(shí)計(jì)算：
， =10mm， =4mm
=
（2）鉆孔mm
根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用鉆頭進(jìn)行擴(kuò)鉆時(shí)，其進(jìn)給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實(shí)心孔的進(jìn)給量與切削速度之關(guān)系為
f=（1.2~1.3）
v=（）
公式中、為加工實(shí)心孔時(shí)的切削用量
得 =0.56mm/r
=19.25m/min
并令： f=1.35
=0.76mm/r
按機(jī)床取f=0.76mm/r
v=0.4=7.7m/min
按照機(jī)床選取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)計(jì)算：
， ，
=
（3）锪圓柱式沉頭孔
根據(jù)有關(guān)資料介紹，锪沉頭孔時(shí)進(jìn)給量及切削速度約為鉆孔時(shí)的1/2~1/3，故
f=
按機(jī)床取f=0.21mm/r
r=
按機(jī)床選?。?
所以實(shí)際切削速度為：
切削工時(shí)計(jì)算：
， ，
=
3.5.4 工序Ⅳ 鉆6—13.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24
（1）鉆6-13.5
f=0.35mm/r
V=17mm/min
所以 n==401(r/min)
按機(jī)床選取：
所以實(shí)際切削速度為：
切削工時(shí)
， ， 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(jī)床選取
實(shí)際切削速度
切削工時(shí)
， ， 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(jī)床選取
實(shí)際切削速度
切削工時(shí)
， ， 則：
=
（4）攻螺紋孔2
r=0.2m/s=12m/min
所以
按機(jī)床選取
則
實(shí)際切削速度
計(jì)算工時(shí)
， ， 則：
=
（5）攻螺紋4-M10
r=0.2m/s=12m/min
所以
按機(jī)床選取
則
實(shí)際切削速度
計(jì)算工時(shí)
， ， 則：
=
3.5.5 工序Ⅴ：精車Φ65mm的外圓及與Φ80mm相接的端面
車床：C616
（1）精車端面
Z=0.4mm
計(jì)算切削速度[19]，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=90min）
式中,,
根據(jù)1023r/min。如果選995r/min，則速度損失較大。
所以實(shí)際切削速度：
計(jì)算切削工時(shí)
， ， ， 則：
=
（2）精車Φ65外圓
2Z=0.3
f=0.1mm/r
式中,
所以實(shí)際切削速度
計(jì)算切削工時(shí)
， ， 則：
=
（3）精車外圓Φ100mm
2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r
取
實(shí)際切削速度
計(jì)算切削工時(shí)
， ， 則：
=
3.5.6 工序Ⅵ：精、粗、細(xì)鏜mm孔
（1）粗鏜孔至Φ59.5mm
2Z=4.5mm則
Z=2.25mm
查有關(guān)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(zhuǎn)數(shù)為無(wú)級(jí)調(diào)數(shù)，故以上轉(zhuǎn)數(shù)可以作為加工時(shí)使用的轉(zhuǎn)數(shù)。
， ， 則：
=
（2）精鏜孔至Φ59.9mm
2Z=0.4mm， Z=0.2mm
f=0.1mm/r
v=80m/min
計(jì)算切削工時(shí)
， ， 則：
=
（3）細(xì)鏜孔至mm
由于細(xì)鏜與精鏜孔時(shí)共用一個(gè)鏜桿，利用金剛鏜床同時(shí)對(duì)工件精、細(xì)鏜孔，故切削用量及工時(shí)均與精樘相同。
f=0.1mm/r
=425r/min
V=80m/min
3.5.7 工序Ⅶ：銑Φ60孔底面
銑床：X63
銑刀：選用立銑刀 d=10mm L=115mm 齒數(shù)Z=4
切削速度：參照有關(guān)手冊(cè)，確定v=15m/min
=477.7r/min
采用X63臥式銑床，根據(jù)機(jī)床使用說明書
取 =475r/min
故實(shí)際切削速度為：
當(dāng)時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
查機(jī)床說明書，剛好有故直接選用該值。
計(jì)算切削工時(shí)
L=（60mm-30mm）=30mm
倒角1x45°采用90°锪鉆。
3.5.8 工序Ⅷ：磨Φ60孔底面
(1) 選擇磨床：
選用MD1158（內(nèi)圓磨床）
(2) 選擇砂輪：
結(jié)果為A36KV6P 20x6x8mm
(3)切削用量的選擇：
砂輪轉(zhuǎn)速 ，m/s
軸向進(jìn)給量
徑向進(jìn)給量
(4)切削工時(shí)計(jì)算：
當(dāng)加工一個(gè)表面時(shí)
式中 L：加工長(zhǎng)度 L=30mm
b：加工寬度 b=30mm
：?jiǎn)挝患庸び嗔? =0.2mm
K： 系數(shù) K=1.1
r： 工作臺(tái)移動(dòng)速度（m/min）
：工作臺(tái)往返一次砂輪軸向進(jìn)給量
： 工作臺(tái)往返一次砂輪徑向進(jìn)給量
則 。
3.5.9 工序Ⅸ： 鏜Φ60mm孔底溝槽
內(nèi)孔車刀 保證t=0.5mm，d=2mm。
3.5.10 工序Ⅹ： 研磨Φ60mm孔底面
采用手工研具進(jìn)行手工研磨：Z=0.01mm。
4 基于UG專用夾具設(shè)計(jì)
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，需要設(shè)計(jì)專用夾具。經(jīng)過各方面的比較,決定設(shè)計(jì)圖中的孔、螺紋的銑床專用夾具。本夾具將用于數(shù)控加工中心或數(shù)控銑床，刀具為麻花鉆，立銑刀，絲錐。
4.1 問題的指出
本夾具主要用來加工孔及螺紋，由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
4.2 夾具設(shè)計(jì)
4.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，12孔中，6—13.5在圓周上均勻分布,2—M10，4—M10也為對(duì)稱分布，尺寸精度為自由尺寸精度要求。其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為兩對(duì)稱孔中心距，由于難以使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，只能以65外圓面作為定位基準(zhǔn)。
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(duì)12孔進(jìn)行加工。同時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn)備采用氣動(dòng)夾緊。
4.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：高速鋼麻花鉆頭，尺寸為13.5。
則軸向力：
F=Cdfk (4.1)
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù)，1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
氣缸選用。當(dāng)壓縮空氣單位壓力P=0.6MP,夾緊拉桿。
N=
N>F
鉆削時(shí) T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
所以,鉆削時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。
4.3 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。
4.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，應(yīng)首先著眼于機(jī)動(dòng)夾具，本道工序的鉆床夾具選用氣動(dòng)夾緊方式。本工序由于是粗加工，切削力較大，為了夾緊工件，勢(shì)必要增大氣缸直徑，而這將使整個(gè)夾具過于龐大。因此，應(yīng)設(shè)法降低切削力。目前采取的措施有兩個(gè)：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情況下，適當(dāng)提高壓縮空氣的工作壓力（由0.5M增至0.6 M）以增加氣缸推力。結(jié)果，本夾具結(jié)構(gòu)比較緊湊。
4.5 基于UG的夾具建模過程概述
根據(jù)上述計(jì)算與設(shè)計(jì),確定的夾具的夾具體的設(shè)計(jì)，最終確立夾具的結(jié)構(gòu)[17]。
基于UG的夾具體的建模過程：
第一步,新建一個(gè)文件名為“jiajuti"文件類型為（*prt),單位：mm的文件如圖4.1所示：
圖4.1 創(chuàng)建新文件
第二步，插入一個(gè)長(zhǎng)為310mm，寬280mm,25mm的長(zhǎng)方體。生成實(shí)體模型如圖4.2所示：
圖4.2 長(zhǎng)方體特征
第三步，選擇成形特征下的凸墊，選擇生成長(zhǎng)方體的一個(gè)棱邊為水平參考，凸墊的長(zhǎng)250mm，寬310mm，高度為185mm。生成特征如下4.3圖示：
圖4.3 凸墊特征
第四步，創(chuàng)建長(zhǎng)210mm,寬度190mm,深度310mm腔體特征如下4.4圖所示：
圖4.4 腔體特征
第五步，創(chuàng)建拉伸異形定位孔，具體做法如下
(1)在草繪環(huán)境下，繪出孔的草圖；
(2)進(jìn)入建模環(huán)境下，拉伸草繪完成的草圖剖面完成結(jié)果如下4.5圖所示：
圖4.5 異形孔特征
第六步，創(chuàng)建夾具體的其他的三個(gè)異形定位孔，具體做法如下：
1.創(chuàng)建XOZ和YOZ平面；
2.點(diǎn)擊UG菜單中的插入命令中的關(guān)聯(lián)復(fù)制中鏡像特征；
3.選擇上一步生成的異形定位孔，然后選擇鏡像平面XOZ，確定完成；
4.選擇生成的兩個(gè)異形定位孔，選擇鏡像平面YOZ，確定完成四個(gè)定位孔的繪制如4.6圖所示：
圖4.6 異形孔特征
第七步，生成夾具體的四個(gè)夾緊定位孔并插入螺紋特征。
1.利用UG中的簡(jiǎn)單孔功能，根據(jù)孔的定位參數(shù)繪制一個(gè)孔；
2.在繪制好的孔中插入螺紋特征；
3.插入基準(zhǔn)軸Z軸；
4.利用UG工具欄中的環(huán)形特征生成其余3個(gè)孔，選擇生成的孔簡(jiǎn)單孔和孔內(nèi)螺紋，
選擇Z軸，輸入數(shù)量4，角度為90度，生成4個(gè)螺紋孔如4.7圖示。
圖4.7 螺紋孔特征
第八步，在夾具體上創(chuàng)建一個(gè)夾緊拉桿的了孔創(chuàng)建如4.8圖所示。
圖4.8 拉桿孔特征
最后創(chuàng)建完成的實(shí)體模型如圖4.9所示：
圖4.9 夾具體型特征
經(jīng)過一系列的設(shè)計(jì)和零件裝配，最終夾具與零件的裝配圖如圖4.10所示：
圖4.10 裝配圖
爆炸組件如圖4.11所示：
圖4-11 爆炸圖
全文總結(jié)
本文是針對(duì)如何提高填料箱蓋的加工質(zhì)量以及如何縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期提出的基于UG的填料箱蓋的工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)。本文的重點(diǎn)是對(duì)填料箱蓋加工路線的確定，制定工序卡片，然后對(duì)工序4中的鉆12孔進(jìn)行專用夾具設(shè)計(jì)。最后利用UG的建模功能對(duì)零件以及夾具零件進(jìn)行建模，最后進(jìn)行夾具與零件進(jìn)行裝配，生成爆炸圖。在本次設(shè)計(jì)中，我主要從以下方面得到了收獲：
（1） 在工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的方面，對(duì)基準(zhǔn)面的選擇是十分重要的，正確合理的基準(zhǔn)面對(duì)加工質(zhì)量的保證，生產(chǎn)率的提高有很大的作用。最終經(jīng)過多方面的比較最終確定零件的粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，在工藝路線的確定方面，我設(shè)計(jì)出了兩個(gè)不同的方案，兩個(gè)方案的不同之處在于對(duì)零件加工的順序不一樣，經(jīng)過多方面的分析，我最終選擇了工藝路線方案二，并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。
（2） 在確定工藝路線后，對(duì)工件的加工余量以及工時(shí)的確定也是十分重要的，我查閱了《工藝手冊(cè)》及《切削手冊(cè)》，對(duì)切削力進(jìn)行計(jì)算，對(duì)工件的強(qiáng)度進(jìn)行校核，最終確定零件的切削用量以及各工序的工時(shí)。
（3） 在進(jìn)行對(duì)工序4的加工12孔進(jìn)行專業(yè)夾具設(shè)計(jì)，由于12孔中6-φ13.5，
2-M10,4-M10,為平均分布，尺寸精度為自由尺寸精度要求。其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為兩對(duì)稱孔中心距，由于難以使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，選擇以φ65外圓面作為定位基準(zhǔn)。在選定定位基準(zhǔn)后，夾緊方式的選擇成了重點(diǎn)，考慮到夾具的體積和夾緊裝卸的方便性，所以采用氣動(dòng)夾緊。最終確定夾具的結(jié)構(gòu)。
（4）在對(duì)零件和夾具進(jìn)行UG的建模時(shí)，我對(duì)UG的軟件的認(rèn)識(shí)及應(yīng)用又有了一個(gè)新提高。
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致謝
經(jīng)近三個(gè)月的時(shí)間，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于告一段落了。一路走來，這三個(gè)月的時(shí)間可以算是我大學(xué)三年來最充實(shí)的一段生活。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅讓我把三年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通，達(dá)到專業(yè)學(xué)習(xí)的要求，而且在通過在解決遇到困難時(shí)與老師同學(xué)的共同探討，最后將問題、疑點(diǎn)逐個(gè)解決我深切地體會(huì)到合作精神的重要性。更明白了學(xué)無(wú)止境的道理，人只有在不停地探索和解決問題中才能進(jìn)步。
在此，我要特別感謝陳志剛老師的對(duì)我的教導(dǎo)和幫助，他總是不厭其煩地指出我設(shè)計(jì)中的問題，耐心地幫我解決設(shè)計(jì)中的問題；另外我還要感謝在工廠實(shí)習(xí)時(shí)領(lǐng)導(dǎo)和同事們的幫助，他們豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及在公司的一些資料給了設(shè)計(jì)很大的幫助；另外還有在我遇到困難時(shí)在一直鼓勵(lì)我支持我的室友們。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成也預(yù)示我的大學(xué)生活就將劃上一個(gè)句號(hào)，我的人生又將迎來一個(gè)嶄新的起點(diǎn)。大學(xué)生活結(jié)束了，但畢業(yè)設(shè)計(jì)的一點(diǎn)一滴將永遠(yuǎn)留在我的心里。畢業(yè)后，我將用自己的滿腔熱誠(chéng)迎接挑戰(zhàn)，把三年所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到工作中，不斷完善自我，努力做好工作。
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