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武夷學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 學院 屆 專業(yè) 學生姓名 學 號 課題名稱 矩形齒花鍵套機械加工工藝及花鍵拉刀設(shè)計 一、本課題的研究背景、意義，在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，尚待研究的問題 本課題的研究背景、意義: 通過進行本次畢業(yè)設(shè)計，全面系統(tǒng)地對學生進行設(shè)計方法和研究方法的基本訓(xùn)練。要求學生樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)學生進行科學的研究。學生能獨立進行資料的收集、加工與整理，能綜合運用科學的理論、知識和技能，鍛煉獨立解決設(shè)計問題的能力，圖紙繪制規(guī)范，符合國家標準，編寫符合要求的設(shè)計說明書并答辯，從而使學生樹立嚴謹、實事求是的科學態(tài)度，并掌握工程設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法。 近年來中國制造業(yè)快速發(fā)展，中國機械行業(yè)發(fā)展得也非常好，急切需要工藝裝備方面的人才。根據(jù)工廠實際情況，要求工藝技術(shù)人員能制定合理的工藝規(guī)程，并設(shè)計出符合產(chǎn)品技術(shù)要求的花鍵拉刀。 工藝規(guī)程的制定與花鍵拉刀設(shè)計，可以使學生得到機械專業(yè)知識的系統(tǒng)鍛煉。首先，看懂加工零件的零件圖需要機械制圖和互換性與測量技術(shù)兩門課的知識；其次制定工藝規(guī)程需要機械制造工藝學的知識；花鍵拉刀設(shè)計需要機械制造裝備設(shè)計的知識；最后還要畫出花鍵拉刀圖總裝圖和重要零件的零件圖。 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢: 1.國外研究現(xiàn)狀 目前,單件、小批量生產(chǎn)正逐漸成為現(xiàn)代機械制造業(yè)新的生產(chǎn)模式。在這種模式中,要求加工機床和花鍵拉刀裝備具有更好的柔性,以縮短生產(chǎn)準備時間、降低生產(chǎn)成本,所以,按單一品種設(shè)計專用花鍵拉刀的方法已不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求,而組合花鍵拉刀正是適應(yīng)這一生產(chǎn)模式的柔性工裝設(shè)備。它對縮短工藝裝備的設(shè)計、制造周期,以及產(chǎn)品換型后對原有工裝花鍵拉刀延續(xù)使用起到至關(guān)重要的作用。國外為了適應(yīng)這種生產(chǎn)模式,也把柔性制造系統(tǒng)作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段,并將其作為機械制造業(yè)的主要發(fā)展?；ㄦI拉刀的設(shè)計包括三個步驟:設(shè)備規(guī)劃、花鍵拉刀規(guī)劃和花鍵拉刀結(jié)構(gòu)設(shè)計。目前,Joneja以及Ferreira等人在進行CAPP 方面的研究中對設(shè)備規(guī)劃有詳細論述。計算機輔助花鍵拉刀設(shè)計(CAFD) 就花鍵拉刀方面也作了一些工作:Chou YC ,Chandru V[9 ]等人提出的自動花鍵拉刀定位和夾緊的一種方法;De Meter EC提出的利用機械杠桿原理進行定位和夾緊位置選擇的一種算法;Markus A[11 ]等人提出的針對棱柱形工件進行組合花鍵拉刀設(shè)計的基于規(guī)則的系統(tǒng)。目前,關(guān)于工件花鍵拉刀的自動化配置方面的工作,自動花鍵拉刀結(jié)構(gòu)設(shè)計( AFCD) 中很少提及。TrappeyAJC等人提出了一個二維組合花鍵拉刀元件的配置算法。幾乎所有的AFCD 研究者都承認,在一個成功的AFCD 系統(tǒng)中, 工件的幾何形狀是一個關(guān)鍵因素。Nnaji B ,Alladin S[13 ]等人也對具有復(fù)雜幾何形狀的工件進行嘗試研究然而其結(jié)果也僅僅適用于特定的幾何體,比如多邊形棱柱。Brost 和Goldberg 提出了一個“完整”的算法用來分析多邊形工件的組合花鍵拉刀設(shè)計。并開發(fā)出一個組合花鍵拉刀設(shè)計系統(tǒng),針對一個任意存在的工件,能自動產(chǎn)生所有可行的花鍵拉刀設(shè)計。并且采用力球分析的方法對產(chǎn)生的方案進行優(yōu)化。以后的許多研究者大多借鑒了Brost 和Goldberg 的算法。組合花鍵拉刀在動力學方面的研究也取得了一定的進步,Yu and Goldberg 的花鍵拉刀加載規(guī)劃方案是把花鍵拉刀的加載問題看作基于傳感器的集成問題并給了一個規(guī)劃算法。Cai 等提出了一種指導(dǎo)花鍵拉刀設(shè)計的方法,此方法是縮小由于工件表面與花鍵拉刀安裝誤差所帶來的定位誤差。Hockenberger 與DeMter 提出的模式是在工件加工期間工件的靜態(tài)分析,這種方法是一種定性分析并且是在抓緊或夾緊物體的最壞的情況下的偏差,這種情況是由于在單位扭球的干涉扭矩。 2.國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國于80 年代末開始對組合花鍵拉刀元件的設(shè)計與管理進行了研究和開發(fā),在總結(jié)和吸取我國應(yīng)用和發(fā)展槽系花鍵拉刀經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)代機械加工特征及花鍵拉刀的發(fā)展趨勢,研制了新一代孔系組合花鍵拉刀系統(tǒng)。此系統(tǒng)發(fā)揮了槽系平移可調(diào)性和孔的旋轉(zhuǎn)可調(diào)性的優(yōu)勢,可直接組裝獲得任何直線尺寸和角度尺寸。此系統(tǒng)把大中小三個系列的元件有機融為一體,可在一塊多花鍵拉刀基礎(chǔ)板上,既能組裝單個大工件花鍵拉刀,又能組裝多個中小零件花鍵拉刀,有利于裝花鍵拉刀基礎(chǔ)板長期固定在機床工作臺上,此系統(tǒng)還設(shè)有孔系和槽系過渡元件,便于實現(xiàn)孔、槽系花鍵拉刀元件混合使用。北京工商大學麻建東和劉璇開發(fā)的組合花鍵拉刀元件庫,元件庫模塊的核心程序用ObjectARX SDK2. 02工具包開發(fā),界面程序用AU TOCAD 提供的對話框控制語言DCL (Dialog Cont rol Language) 語言開發(fā),在VC + + 6. 0 下編譯和聯(lián)接,生成的ARX 可執(zhí)行程序在AU TOCADR14 下直接加載運行。元件庫可為使用者提供7 類組合花鍵拉刀元件三維圖形的瀏覽以及交互設(shè)計功能,并生成三維組合花鍵拉刀構(gòu)形圖,在CAD 環(huán)境中可進行修改或刪除山東工業(yè)大學的徐志剛在“廣義映射原理”的指導(dǎo)下,開發(fā)了支持“top - down”風范的花鍵拉刀設(shè)計軟件自動化系統(tǒng)。吳玉光博士在這個領(lǐng)域取得了較大的突破。提出孔系基礎(chǔ)板組合花鍵拉刀設(shè)計的系統(tǒng)方法。該方法利用連桿機構(gòu)原理自動確定由直線和圓弧組成定位邊界的零件的全部候選定位方案。并提出定位銷可見概念和定位銷轉(zhuǎn)動支點的概念,進行定位方案的裝卸方便性分析。進一步提出瞬心三角形和同向邊的概念,對工件進行可夾緊性分析,確定工件邊界的可夾緊范圍。其理論水平在國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)開拓了新的局面。 尚待研究的問題: ⑴矩形花鍵套工藝分析 ⑵矩形花鍵套花鍵拉刀草圖的確定 ⑶花鍵拉刀方案的方案論證 ⑷主要零部件的設(shè)計計算 ⑸繪制裝配圖的基本規(guī)范 ⑹繪制零件圖的基本規(guī)范 ⑺設(shè)計計算的說明書的編寫 二、完成任務(wù)的研究思路和方案 研究思路:確定加工順序和工序內(nèi)容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段，這項工作與生產(chǎn)綱領(lǐng)有密切關(guān)系，具體可以根據(jù)生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設(shè)備等。生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序次數(shù)；如批量小時可采用在通用機床上工序集中原則，批量大時即可按工序分散原則，組織流水線生產(chǎn)，也可利用高生產(chǎn)率的通用設(shè)備，按工序集中原則組織生產(chǎn)。 課題研究的主要方案： (1)搜集資料，了解并掌握矩形齒花鍵套主要零件加工工藝結(jié)構(gòu)和工作原理。 (2)確定設(shè)計大體思路，撰寫開題報告，要求完成具體的設(shè)計內(nèi)容及計算。 (3)根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，熟悉相關(guān)軟件AutoCAD，確定設(shè)計方法及設(shè)計要點。按要求完成完整的設(shè)計計劃及預(yù)期達到的結(jié)果，進行相關(guān)設(shè)計及計算。 (4)對所設(shè)計花鍵拉刀設(shè)計相關(guān)校核，準備相關(guān)資料。 (5)對設(shè)計說明書初稿進行相關(guān)格式修改，對設(shè)計圖紙并進行修改。 3、 其它需要的條件 需要準備一臺電腦，繪圖軟件CAD還有WORD等辦公軟件。 借閱《機械制圖》、《金屬工藝學》、《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》、《機械創(chuàng)新設(shè)計》、《機械工程材料應(yīng)用基礎(chǔ)》、《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》、《機械制造裝備技術(shù)》、《數(shù)控技術(shù)》以及CAD、pro-E、UG等軟件的一些基本操作，能獨立完成一些專業(yè)基礎(chǔ)課的課程設(shè)計，并能進行一些具有實踐性的分析。 四、課題工作的總體安排及進度 第一周到第四周 收集資料，閱讀文獻； 第五周 編制開題報告； 第六周 外文翻譯； 第七周 總體方案設(shè)計； 第八周 進行相關(guān)內(nèi)容的計算； 第九周 進行相關(guān)內(nèi)容的計算； 第十周 進行相關(guān)內(nèi)容的計算； 第十一周 進行相關(guān)內(nèi)容的計算； 第十二周 根據(jù)計算結(jié)果畫出要求的圖紙草圖； 第十三周 根據(jù)計算結(jié)果畫出要求的圖紙草圖； 第十四周 根據(jù)計算結(jié)果畫出要求的圖紙草圖； 第十五周 整理說明書； 第十六周 整理說明書； 第十七周 編寫計算說明書，形成畢業(yè)設(shè)計全部文件，準備答辯； 第十八周 畢業(yè)答辯； 五、指導(dǎo)教師評語 ×××××××× 注：建議填寫內(nèi)容：對學生提出的方案給出評語，明確是否同意開題，提出學生完成上述任務(wù)的建議、注意事項等。 可自行加頁 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 六、院系意見： 院系（蓋章） 年 月 日 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 矩形花鍵套 零件圖號 產(chǎn)品名稱 矩形花鍵套 零件名稱 矩形花鍵套 共 5 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 機加工 30 車 45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鍛造 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) CA6140 臥式車床 1 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 1 專用夾具 普通乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 2 2 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時/s r/min m/s mm/r mm 機動 輔助 1 粗車、半精車外圓?120mm、外圓?70mm及端面 專用夾具，高速鋼刀具，游標卡尺 500 1.27 0.8 3 1 15 10 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 矩形花鍵套 零件圖號 產(chǎn)品名稱 矩形花鍵套 零件名稱 矩形花鍵套 共 5 頁 第 ２ 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 機加工 40 車 45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鍛造 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) CA6140 臥式車床 1 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 1 專用夾具 普通乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 2 2 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時/s r/min m/s mm/r mm 機動 輔助 1 粗車另一端面，粗車、半精車外圓?45mm 專用夾具，高速鋼刀具，游標卡尺 500 1.27 0.8 3 1 15 10 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 矩形花鍵套 零件圖號 產(chǎn)品名稱 矩形花鍵套 零件名稱 矩形花鍵套 共 9 頁 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 機加工 50 鉆 45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鍛造 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 Z525 1 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 1 專用夾具 普通乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 2 2 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時/s r/min m/s mm/r mm 機動 輔助 1 鉆擴鉸?19mm孔 專用夾具，鉆頭，鉸刀，游標卡尺 500 1.27 0.8 3 1 15 10 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 矩形花鍵套 零件圖號 產(chǎn)品名稱 矩形花鍵套 零件名稱 矩形花鍵套 共 5 頁 第 4 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 機加工 60 拉 45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鍛造 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 臥式拉床 L6120 1 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 1 專用夾具 普通乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 2 2 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時/s r/min m/s mm/r mm 機動 輔助 1 拉花鍵孔 專用夾具，拉刀，游標卡尺 500 1.27 0.8 3 1 15 10 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 矩形花鍵套 零件圖號 產(chǎn)品名稱 矩形花鍵套 零件名稱 矩形花鍵套 共 5 頁 第 5 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 機加工 70 鉆 45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鍛造 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 Z525 1 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 1 專用夾具 普通乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 2 2 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時/s r/min m/s mm/r mm 機動 輔助 1 鉆加工8-?13mm孔 專用夾具，鉆頭，游標卡尺 800 12.7 0.5 2 1 15 10 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 表二 機械加工工藝過程卡片 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 矩形花鍵套 零件名稱 矩形花鍵套 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45 毛 坯 種 類 鍛造 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工序號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 10 鍛造 鍛造出毛坯 20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理 30 車 粗車、半精車外圓?120mm、外圓?70mm及端面 機 二 臥式車床CA6140 專用夾具，高速鋼刀具，游標卡尺 40 車 粗車另一端面，粗車、半精車外圓?45mm 機 二 臥式車床CA6140 專用夾具，高速鋼刀具，游標卡尺 50 鉆 鉆擴鉸?19mm孔 機 二 鉆床Z525 專用夾具，鉆頭，鉸刀，游標卡尺 60 拉 拉花鍵孔 機 二 臥式拉床L6120 專用夾具，拉刀，游標卡尺 70 鉆 鉆加工8-?13mm孔 機 二 鉆床Z525 專用夾具，鉆頭，游標卡尺 80 去毛刺 去毛刺 90 終檢 終檢入庫 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改 文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改 文件號 簽 字 日 期 畢業(yè)論文（設(shè)計） 矩形齒花鍵套機械加工工藝及花鍵拉刀設(shè)計 院 系 ： XX學院 專 業(yè)： XXX 年級（班級）： 2013級（X）班 姓 名： XX 學 號: XX 指導(dǎo)教師： 劉×× 職 稱： 副教授 完成日期： 2016年6月20日 摘 要 矩形齒花鍵套機械加工工藝及花鍵拉刀設(shè)計 是包括零件加工的工藝設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計、花鍵拉刀三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。 關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 33 Abstract Rectangular tooth spline bushing machining process and spline broach design includes parts manufacturing process design and special fixture design, spline broaches three parts. In the process design to first analyze the parts to understand parts of the process and then design a rough structure, and select the machining datum good parts, design parts of the process line; then the part of each step of the process to calculate the size of a key is to determine the technical equipment and cutting the amount of each step; then dedicated fixture design, select the individual components to design a fixture, such as positioning element, clamping element, the guide element, clamp connecting the machine parts and other components; positioning errors in the calculation of the fixture, analyze rationality and shortcomings of the fixture structure and attention to improving future designs. Keywords: technology, process, cutting the amount of clamping, positioning error 目 錄 第1章 序 言 1 第2章 零件的分析 2 2.1零件的形狀 2 2.2零件的工藝分析 2 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 4 3.1 確定毛坯的制造形式 4 3.2定位基準的選擇零件表面加工方法的選擇 4 3.3 制定工藝路線 5 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 6 3.4.1 機床選用 6 3.4.2 選擇刀具 6 3.4.3 選擇量具 6 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6 第4章 確定切削用量及基本時間 9 4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本時間的確定 9 4.2 工序II車另一端面，粗車、半精車外圓?45mm 11 4.3 鉆擴鉸?19mm孔 11 4.4 拉鍵槽 13 4.5 工序Ⅵ切削用量及基本時間的確定 14 第5章 加工8X?13mm孔夾具設(shè)計 17 5.1 研究原始質(zhì)料 17 5.2 定位、夾緊方案的選擇 18 5.3 切削力及夾緊力的計算 18 5.4 誤差分析與計算 20 5.5定位銷選用 21 5.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 21 5.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 23 5.8夾具設(shè)計及操作的簡要說明 24 第6章 矩形花鍵拉刀設(shè)計 25 6.1 被加工零件材料的選擇 25 6.2 設(shè)計步驟 25 總 結(jié) 32 致 謝 33 參 考 文 獻 34 形齒花鍵套機械加工工藝及花鍵拉刀設(shè)計 第1章 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術(shù)水平的重要指標。 矩形齒花鍵套零件加工工藝及夾具設(shè)計是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等的基礎(chǔ)下，進行的一個全面的考核。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。 本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 第2章 零件的分析 2.1零件的形狀 題目給的零件是矩形齒花鍵套零件，主要作用是起連接作用。它主要用于軸與軸之間的連接，以傳遞動力和轉(zhuǎn)矩。 零件的實際形狀如上圖所示，從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡單。具體尺寸，公差如下圖所示。 2.2零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為45#，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件。 矩形齒花鍵套零件主要加工表面為：1.車外圓及端面，表面粗糙度值為3.2。2.車外圓及端面，表面粗糙度值3.2。3.車裝配孔，表面粗糙度值3.2。4.半精車側(cè)面，及表面粗糙度值3.2。5.兩側(cè)面粗糙度值6.3、12.5，法蘭面粗糙度值6.3。 矩形齒花鍵套共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： (1)．左端的加工表面： 這一組加工表面包括：左端面，Φ45外圓，倒角鉆孔。這一部份只有端面有6.3的粗糙度要求。其要求并不高，粗車后半精車就可以達到精度要求。而鉆工沒有精度要求，因此一道工序就可以達到要求，并不需要擴孔、鉸孔等工序。 (2).右端面的加工表面： 這一組加工表面包括：右端面；Φ120的外圓，粗糙度為1.6；Φ120的外圓并帶有倒角其要求也不高，粗車后半精車就可以達到精度要求。 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 本矩形齒花鍵套假設(shè)年產(chǎn)量為10萬臺，每臺車床需要該零件1個，備品率為19%，廢品率為0.25%，每日工作班次為2班。 該零件材料為45#，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鍛造。依據(jù)設(shè)計要求Q=100000件/年，n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率α和 廢品率β分別取19%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng) N=2XQn(1+α)（1+β)=238595件/年 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為45#，考慮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，最后選用鍛造，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用鍛造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。 3.2定位基準的選擇零件表面加工方法的選擇 待加工的兩零件是盤狀零件，孔是設(shè)計基準（也是裝配基準和測量基準），為避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。具體而言，即選?19mm的孔及其一端面作為精基準。 由于待加工的兩零件全部表面都需加工，而孔作為精基準應(yīng)先進行加工，對主動端而言，應(yīng)選面積較大的外圓及其端面為粗基準；對從動端而言，應(yīng)選面積較大?120mm的外圓及其端面為粗基準。 待加工的兩零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、鍵槽、錐孔，材料為30CrMnSi鋼。以公差等級和表面粗糙度要求，參考相關(guān)資料，其加工方法選擇如下。 （1）?45mm的外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800—79規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為Ra25um，粗車即可（表5-14）。 （2）?120mm的外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800—79規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為Ra6.3um，需進行精車和半精車。 （3）?13mm的柱銷孔 為未注尺寸公差，根據(jù)GB 1800—79規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為Ra6.3um，需進行鉆孔。 （4）端面 本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度的都要求不高，表面粗糙度為Ra25um,粗車即可。 3.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 3.3.1 工藝路線方案一 10 鍛造 鍛造出毛坯 20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理 30 車 粗車、半精車外圓?120mm、外圓?70mm及端面 40 車 粗車另一端面，粗車、半精車外圓?45mm 50 鉆 鉆擴鉸?19mm孔 60 拉 拉花鍵孔 70 鉆 鉆加工8-?13mm孔 80 去毛刺 去毛刺 90 終檢 終檢入庫 3.3.2 工藝路線方案二 10 鍛造 鍛造出毛坯 20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理 30 車 粗車、半精車外圓?120mm、外圓?70mm及端面 40 車 粗車另一端面，粗車、半精車外圓?45mm 50 鉆 鉆加工8-?13mm孔 60 鉆 鉆擴鉸?19mm孔 70 拉 拉花鍵孔 80 去毛刺 去毛刺 90 終檢 終檢入庫 最終工藝路線方案： 10 鍛造 鍛造出毛坯 20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理 30 車 粗車、半精車外圓?120mm、外圓?70mm及端面 40 車 粗車另一端面，粗車、半精車外圓?45mm 50 鉆 鉆擴鉸?19mm孔 60 拉 拉花鍵孔 70 鉆 鉆加工8-?13mm孔 80 去毛刺 去毛刺 90 終檢 終檢入庫 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 3.4.1 機床選用 ①.工序粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，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臥式車床。參考根據(jù)《機械制造設(shè)計工工藝簡明手冊》表4.2-7。 ②.工序是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。 工序都為CA6140臥式車床。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉(zhuǎn)體，故宜在車床上鏜孔。由于要求的精度較高，表面粗糙度較小，需選用較精密的機床才能滿足要求，因此選用CA6140臥式車床（表5-55）。 3.4.2 選擇刀具 ①.在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金車刀，它的主要應(yīng)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(chǎn)率及經(jīng)濟性,可選用可轉(zhuǎn)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(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。 3.4.3 選擇量具 本零件屬于成批量生產(chǎn)，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。 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “矩形齒花鍵套” 零件材料為45#，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，硬度HB為143～269，表2.2-23 球墨鑄鐵的物理性能，密度ρ=7.2～7.3（），計算零件毛坯的重量約為2。 表3-1 機械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì) 生產(chǎn)類別 同類零件的年產(chǎn)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(chǎn) 5以下 10以下 100以下 小批生產(chǎn) 5~100 10~200 100~500 中批生產(chǎn) 100~300 200~500 500~5000 大批生產(chǎn) 300~1000 500~5000 5000~50000 大量生產(chǎn) 1000以上 5000以上 50000以上 根據(jù)所發(fā)的任務(wù)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(chǎn)。 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類型的主要特點要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟合理性，采用機器砂模造型鑄件。 表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級 鑄造方法 公差等級CT 球墨鑄鐵 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。 3-3 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3-4 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(cè)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。 第4章 確定切削用量及基本時間 切削用量包括背吃刀量a、進給量f和切削速度v。確定順序是先確定a、f、再確定v。 4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本時間的確定 4.1.1 切削用量 粗車、半精車外圓?120mm、外圓?70mm及端面 所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。 ①.確定切削深度 由于單邊余量為3mm，可在一次走刀內(nèi)完成，故=3mm ②.確定進給量 根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4 刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時， 進給量=0.5～1.0 按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知： =0.7 確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，CA6140機床進給機構(gòu)允許進給力=3530。 根據(jù)表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為： =950=1111.5 （3-2） 由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質(zhì)合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =125 這時實際切削速度為： == （3-5） ⑤.校驗機床功率 切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。 由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時， = 切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 （3-6） 根據(jù)表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為： =3.75，=，==，= 4.1.2 基本時間 確定粗車基本時間。參考文獻[1]表2-24，車外圓基本時間為 T 式中，=40mm,～3), 90°，=2mm，=4mm,=0, f=0.65mm/r,n=0.77r/s, s 4.2 工序II車另一端面，粗車、半精車外圓?45mm 切削用量的及基本時間的確定 采用與工序30確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時間如下：可采用與工序Ⅰ相同的可轉(zhuǎn)位車刀。 見表5-1 表5-1 主動端工序Ⅱ的切削用量及基本時間 工步 /mm f/mm·r v/m·s n/r·s /s 粗車端面 2 0.52 0.38 1.5 113 粗車外圓?45#mm 2.3 0.52 0.38 1.5 68 倒角 手動 0.38 1.5 4.3 鉆擴鉸?19mm孔 機床：立式鉆床Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔 鉆孔時先采取的是鉆孔，再擴到，所以。 切削深度： 進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～38，取。 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～41，取。 機床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻[3]表3.1～31，取 所以實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間： ⑵ 擴孔 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～31選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花擴孔鉆頭。 片型號：E403 因鉆孔時先采取的是先鉆到孔再擴到，所以， 切削深度： 進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～52，取。 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～53，取。 機床主軸轉(zhuǎn)速： 按照參考文獻[3]表3.1～31，取 所以實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度有： 刀具切出長度： ，取 走刀次數(shù)為1 機動時間： ⑶ 鉸孔 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～54，選擇硬質(zhì)合金錐柄機用鉸刀。 切削深度：。 進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～58，取。 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～60，取。 機床主軸轉(zhuǎn)速： 按照參考文獻[3]表3.1～31取 實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度， 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 該工序的加工機動時間的總和是： 4.4 拉鍵槽 機床：臥式拉床L6120。 刀具：查參考文獻[9]表1.3-1，選擇拉刀類型為矩形花鍵拉刀第三型號，該刀具特點：拉削長度大于30mm，同時加工齒數(shù)不小于5。材料：W18Cr4V做拉刀材料，柄部采用40Cr材料（具體刀具設(shè)計見拉刀設(shè)計）。 拉削過程中，刀具進給方向和拉削方向一致，拉刀各齒齒升量詳見拉刀設(shè)計，拉削的進給量即為單面的齒升量。查參考文獻[5]表2.4-118和2.4-119，確定拉削速度=0.116~0.08，取。 拉削工件長度：； 拉刀長度：（見拉刀設(shè)計）； 拉刀切出長度=5~10mm，取。 走刀次數(shù)一次。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)代入公式（計算公式由參考文獻[5]表2.5-20獲得），得機動時間 4.5 工序Ⅵ切削用量及基本時間的確定 （1）鉆孔 鉆加工8-?13mm孔 本工序采用計算法。 表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途 標準號 類型 直徑范圍（mm） 用途 GB1436-85 直柄麻花鉆 2.0～20.0 在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔 GB1437-85 直柄長麻花鉆 1.0～31.5 在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔 GB1438-85 錐柄麻花鉆 3.0～100.0 在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔 GB1439-85 錐柄長麻花鉆 5.0～50.0 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 選用Z525搖臂鉆床，查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，查《機》表2.4-37鉆頭的磨鈍標準及耐用度可得，耐用度為45#00，表10.2-5標準高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長，麻花鉆，則螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。 表3-6 標準高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度（摘自GB6137-85） mm 直徑范圍 直柄麻花鉆 l l1 >11.80～13.20 151 101 表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù)GB6137-85） （o） d (mm) β 2ф αf ψ 8.6～18.00 30 118 12 40～60 表3-8 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及耐用度 （1）后刀面最大磨損限度mm 刀具材料 加工材料 鉆頭 直徑d0（mm） ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 （2）單刃加工刀具耐用度T min 刀具類型 加工材料 刀具材料 刀具直徑d0（mm） 11～20 鉆頭（鉆孔及擴孔） 鑄鐵、銅合金及合金 高速鋼 60 鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min ①.確定進給量 查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進給量為f=0.25～0.65,根據(jù)表4.13中可知，進給量取f=0.60。 ②.確定切削速度 查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在球墨鑄鐵（190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12，參考《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-10鉆擴鉸孔條件改變時切削速度修正系數(shù)K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17） 則 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150 則實際切削速度 = = =11.8 ③.確定切削時間 查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-43，鉆孔時加工機動時間計算公式： T= （3-19） 其中 l= l=5 l=2～3 則： t= =9.13 確定鉆孔的切削用量 鉆孔選用機床為Z525搖臂機床，刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆，《機械加工工藝手冊》第2卷。 根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進給量為0.20～0.35。 則取 確定切削速度，根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9 切削速度計算公式為 （3-20） 查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35 則 ==1.6 所以 ==72 選取 所以實際切削速度為=2.64 確定切削時間（一個孔） = 第5章 加工8X?13mm孔夾具設(shè)計 5.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來加工4X?13mm孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。 一、機床夾具定位元件 工件定位方式不同，夾具定位元件的結(jié)構(gòu)形式也不同，這里只介紹幾種常用的基本定位元件。實際生產(chǎn)中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。 （一）工件以平面定位常用定位元件 1．支承釘 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式如圖6-1所示。平頭支承釘（圖a）用于支承精基準面；球頭支承釘（圖b）用于支承粗基準面；網(wǎng)紋頂面支承釘（圖c）能產(chǎn)生較大的摩擦力，但網(wǎng)槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基準定位且要求產(chǎn)生較大摩擦力的側(cè)面定位場合。一個支承釘相當于一個支承點，限制一個自由度；在一個平面內(nèi)，兩個支承釘限制二個自由度；不在同一直線上的三個支承釘限制三個自由度。 圖6-1 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式 2．支承板 常用的支承板結(jié)構(gòu)形式如圖6-2所示。平面型支承板（圖a）結(jié)構(gòu)簡單，但沉頭螺釘處清理切屑比較困難，適于作側(cè)面和頂面定位；帶斜槽型支承板（圖b），在帶有螺釘孔的斜槽中允許容納少許切屑，適于作底面定位。當工件定位平面較大時，常用幾塊支承板組合成一個平面。一個支承板相當于兩個支承點，限制兩個自由度；兩個（或多個）支承板組合，相當于一個平面，可以限制三個自由度。 圖6-2 常用支承板的結(jié)構(gòu)形式 3．可調(diào)支承 常用可調(diào)支承結(jié)構(gòu)形式如圖6-3所示?？烧{(diào)支承多用于支承工件的粗基準面，支承高度可以根據(jù)需要進行調(diào)整，調(diào)整到位后用螺母鎖緊。一個可調(diào)支承限制一個自由度。 圖6-3 常用可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件 1．定位銷 圖6-6是幾種常用固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式。當工件的孔徑尺寸較小時，可選用圖 a 所示的結(jié)構(gòu)；當孔徑尺寸較大時，選用圖 b 所示的結(jié)構(gòu)；當工件同時以圓孔和端面組合定位時，則應(yīng)選用圖c所示的帶有支承端面的結(jié)構(gòu)。用定位銷定位時，短圓柱銷限制二個自由度；長圓柱銷可以限制四個自由度；短圓錐銷（圖d）限制三個自由度。 圖6-6 固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式 5.2 定位、夾緊方案的選擇 由零件圖可知：在對加工前，平面進行了粗、精銑加工，底面進行了鉆、擴加工。因此，定位、夾緊方案有： 夾緊方式用操作簡單，通用性較強的鉸鏈移動壓板來夾緊。 為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，采用一面一銷的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。一面即底平面。 5.3 切削力及夾緊力的計算 刀具：鉆頭。 則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4 F=Cdfk……………………………………3.1 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= 在計算切削力時,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 鉆削時 T=17.34 N 切向方向所受力: F= 取 F=4416 F> F 所以,時工件不會轉(zhuǎn)動,故本夾具可安全工作。 根據(jù)工件受力切削力、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)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： 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)，查參考文獻[5]表可得： 所以有： 該孔的設(shè)計基準為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準，實現(xiàn)“基準重合”原則；　參考文獻，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF 軸向力：F夾＝KF （N） 扭距： Nm 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機構(gòu)。 5.4 誤差分析與計算 該夾具以一銷定位，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)定的尺寸公差。 與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻[5]可得： ⑴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： 從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 5.5定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和棱形銷來定位，其參數(shù)如下表： 表3.1 定位銷 d H D 公稱尺寸 允差 20 16 20 ～0.011 22 5 1 4 M12 4 5.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)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(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。 圖6.1 可換鉆套 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差F7 基本 極限 偏差D6 ＞0～1 +0.016 +0.006 3 +0.010 +0.004 6 6 9 -- 0.008 ＞1～1.8 4 +0.016 +0.008 7 ＞1.8～2.6 5 8 ＞2.6～3 6 9 8 12 16 ＞3～3.3 +0.022 +0.010 ＞3.3～4 7 +0.019 +0.010 10 ＞4～5 8 11 ＞5～6 10 13 10 16 20 ＞6～8 +0.028 +0.013 12 +0.023 +0.012 15 ＞8～10 15 18 12 20 25 ＞10～12 +0.034 +0.016 18 22 ＞12～15 22 +0.028 +0.015 26 16 28 36 ＞15～18 26 30 0.012 ＞18～22 +0.041 +0.020 30 34 20 36 45# ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 45# 56 ＞30～35 +0.050 +0.025 48 52 ＞35～42 55 +0.039 +0.020 59 30 56 67 ＞42～48 62 66 ＞48～50 70 74 0.040 鉆模板選用鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 5.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對夾具體的設(shè)計的基本要求 （1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。 （2）應(yīng)具有足夠的強度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯 夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。 （4）應(yīng)便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。 （5）安裝應(yīng)牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。 加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點技術(shù)，經(jīng)濟的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點，在設(shè)計中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。 5.8夾具設(shè)計及操作的簡要說明 為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋機構(gòu)）。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應(yīng)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(diào)整換取。 第6章 矩形花鍵拉刀設(shè)計 6.1 被加工零件材料的選擇 被加工零件如圖1.所示 工件如圖2所示。材料為：45鋼；硬度HBS195 ；強度σb = 600Mpa；工件長度L=77mm。 6.2 設(shè)計步驟 6.2.1選擇拉刀材料 拉刀材料常用 W6Mo5Cr4V2高速工具鋼整體制造,一般不焊接柄部.由于拉刀制造精度高,技術(shù)要求嚴,在刀具成本中加工費用占的比重比較大,為了延長拉刀壽命,所以生產(chǎn)上也用W25Mo Cr4VCo8和W6Mo5Cr4V2Al等硬度和耐磨性均較高的高性能高速鋼制造.但一般常用W6Mo5Cr4V2,故該拉刀材料選擇W6Mo5Cr4V2. 6.2.2拉削方式 采用組合式的拉削方式,即在同一只拉刀上采用了兩種拉削方式的組合.它的粗精切削齒都不分組,粗切削齒上開圓弧形分削槽,槽寬略小于刃寬,前后刀齒上分削槽交錯排列,故粗切削齒上齒升量較大,拉削表面質(zhì)量高,拉刀制造容易,適用于拉削余量較多的圓孔,是目前常用的一種拉削方式。 6.3拉削余量 假設(shè)該矩形花鍵拉刀用來拉孔,則其拉削余量可用如下公式: δ= 6.4幾何參數(shù) 拉刀的幾何參數(shù)主要指刀齒上的前角,后角和后刀面上的刃帶寬,為制造方便,其校準齒上的前角通常與切削齒相同。 查表有: 切削齒: 前角= 后角= 6.5齒升量fz 一般粗切齒應(yīng)切除拉削余量的80%以上,精切齒的齒升量按被拉削表面的質(zhì)量和精度來確定,通?？扇?.0250.08,但不得小于0.025。 6.6確定切削齒齒距 查表有 故:取=10mm 6.7確定同時工作齒數(shù) 6.8 容屑槽形狀 為減少加工容屑槽的成形車刀和樣板的種類，應(yīng)盡量將容屑槽的形狀和尺寸標準化，系列化。目前常用的容屑槽形狀有直線齒背型，曲線齒背型和直線齒背雙圓弧型三種. 直線齒背雙圓弧槽型槽型容削空間大，制造較簡便，目前生產(chǎn)的拉刀大多采用這種槽型，適用于組合式及分塊式的拉削和齒升量大的拉刀上。，故應(yīng)選用直線齒背雙圓弧槽型 6.9 確定容削系數(shù)K 容屑系數(shù)K是拉刀容屑槽的有效面積A與切削層面積Ad的比值，即K=A/ 由于A=*h*h/2 查表有 K=3.2 6.10計算容屑槽深 為保證拉刀有足夠的容削空間，設(shè)計時必須滿足如下條件3.14*h*h/(4L*)>=K, 故拉刀容屑槽深h1.13 6.11確定容屑槽尺寸 查拉刀容屑曹形狀尺寸表 有： p=10時,取Ⅱ型.故,有:h=4mm, g=3.2mm, r=2mm 6.12拉刀的分屑槽形狀及其尺寸 常用分屑槽的形狀有圓弧形和角度形兩種。圓弧形分屑槽主要用于輪切式拉刀的切削齒和組合式拉刀的粗切齒和過度齒上；角度形分屑槽用于同廓式拉刀的切削齒和組合式拉刀的精切齒上。 故 本設(shè)計若粗切齒時采用圓弧形分屑槽；若精切齒時采用角度形分屑槽. 查表可知:拉刀分屑槽數(shù): 粗切齒(圓弧型分屑槽):槽數(shù)=10 精切齒(角度型分屑槽):槽數(shù)=14 6.13粗算切削齒齒數(shù) 過度齒齒數(shù)=35,精切齒齒數(shù)=37,校準齒齒數(shù)=37 根據(jù)選定的粗削齒齒升量和已知的加工余量δ,切削齒齒數(shù)可按下式估算 = 6.14確定校準齒齒數(shù)和校準齒直徑 有孔直徑公差0.025,查如下表一得拉削孔徑擴張量=0 取=5 考慮到拉后孔徑可能產(chǎn)生擴張或收縮,校準齒直徑的基本尺寸為 ==30.021-0=30.021(=0) 其中 --拉后孔徑的最大極限尺寸 -----拉后孔徑的擴張量或收縮量 6．15確定拉刀各刀齒直徑 由δ=-可知：=-δ=58.025-1.6=56.425 故d=+(12) 其具體結(jié)果見拉刀工作圖。 式中：---拉削后孔的最大直徑，單位：mm ---拉削前預(yù)制孔的最小直徑，單位：mm 6.16確定齒形狀及尺寸 具體的齒形與尺寸如圖3所示 圖3 刀齒寬度 B=10mm。 刃帶 f=0.8±0.2mm。 刀刃長度 l=3mm。 6.17倒角刀齒的計算 已知B=5, 6.18柄部結(jié)構(gòu)形式及尺寸 拉刀圓柱形前柄的結(jié)構(gòu)形式可分為Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型用于柄部直徑小于18mm的拉刀，Ⅱ型用于柄部直徑大于18mm的拉刀。Ⅰ型和Ⅱ型又可分為無周向定位面和有周向定位面。當拉刀用于實現(xiàn)工作行程和返回行程的自動循環(huán)時，需要有后柄結(jié)構(gòu)，后柄放置在拉刀后導(dǎo)部的后邊，后柄的結(jié)構(gòu)形式有Ⅰ型和Ⅱ型兩種，Ⅰ型為整體式，Ⅱ型為裝配式，一般在后柄直徑較大時采用。 故該拉刀選擇 Ⅱ型A-無周向定位面的圓柱形前柄型式，Ⅰ型圓柱形后柄型式. 查表知: 柄部尺寸為: 6.19頸部長度 頸部直徑可取與前柄直徑相同值,也可略小于前柄直徑.頸部長度要保證拉刀第一個刀齒尚未進入工件之前,拉刀前柄能被拉床的夾頭夾住.因此可得拉刀頸部長度計算公式 取m=20mm, B=70mm, A=30mm 6.20過度錐長度 過度錐長度根據(jù)拉刀直徑不同可取為10,15,20mm ,故取=20mm 故: =35+70+30-20=100mm 6.21前導(dǎo)部直徑,長度 6.22后導(dǎo)部直徑,長度 后導(dǎo)部直徑的基本尺寸等于拉后孔的最小直徑,長度可取為工件長度的1/22/3,但不得小于20 mm. 故取 故:取=40mm 6.23柄部前端到第一齒長度 = 6.24計算最大切削力 = 小于拉床額定拉力, 則: = 6.25拉床拉力校驗 計算出的拉削力應(yīng)小于拉床的實際拉力,即 對于良好狀態(tài)的舊拉床, =0.8,其中L6110型拉床的公稱拉力=200 KN 故0.8=0.8200=160 KN,所以拉床拉力足夠. 6.26拉刀強度校驗 為防止拉刀拉斷,拉削時產(chǎn)生的拉應(yīng)力應(yīng)小于拉刀材料的許用應(yīng)力,即=/, 式中: --拉刀上的危險截面積,一般在柄部或頸部. --拉刀材料的許用應(yīng)力,高速鋼的=343392 MPa 故=346.2 =/=3155.7/346.3=9.1MPa< 所以拉刀強度允許. 6.27計算校驗拉刀 L=++++ 其中=P=90mm ==50mm ==50mm =455mm 查表二 故L=455 所以合格 表二:花鍵拉刀允許的最大總長度 拉刀直徑 >1215 >1520 >2025 >2530 >3050 >50 最大總長度 600 800 1000 1200 1300 1500 精密花鍵拉刀一般不超過20 6.28確定拉刀技術(shù)要求(GB3813-83) ①拉刀熱處理 用W6Mo5Cr4V2高速工具鋼制造的拉刀熱處理硬度 刀齒和后導(dǎo)部 63 66HRC 前導(dǎo)部 60 66HRC 柄部 40 52HRC 允許進行表面強化處理 ②拉刀表面粗糙度(見表三) 表三 拉刀主要表面粗糙度 拉刀表面 表面粗糙度 拉刀表面 表面粗糙度 拉刀表面 表面粗糙度 刀齒圓柱刃帶表面 粗切齒前面和后面 中心孔工作錐面 校準齒前面和后面 前導(dǎo)部外圓表面 柄部外圓表面 精切齒前面和后面 后導(dǎo)部外圓表面 容屑槽槽底 ③拉刀粗切齒外圓直徑的極限偏差(見表四) 表四 拉刀粗切齒外圓直徑的極限偏差 齒升量 外圓直徑極限偏差 相鄰齒齒升量允差 0.3 0.005 > 0.007 > 0.010 >0.06 0.02 ④矩形花鍵拉刀精切齒與外圓校準齒外圓直徑的極限偏差(見表五) 表五 矩形花鍵拉刀精切齒與外圓校準齒外圓直徑的極限偏差 被加工孔的直徑偏差 校準齒與其尺寸相同的精切齒的外圓直徑的極限偏差 其余精切齒的外圓直徑的極限偏差 0.018 > > > >0.046 ⑤拉刀外圓表面對拉刀基準軸線的徑向圓跳動公差(見表六) 表六 矩形花鍵外圓表面對拉刀基準軸線的徑向圓跳動公差 對拉刀基準軸線的徑向跳動公差 拉刀柄部與卡爪接觸的錐面對拉刀基準軸線的斜向圓跳動公差 拉刀各部分的徑向圓跳動應(yīng)在同一個方向 校準齒和校準齒相同直徑的精切齒及后導(dǎo)部 其余部分 0.1 拉刀全長與其基本直徑的比值 徑向圓跳動公差 不得超過表五中所規(guī)定的外圓直徑公差值 > >25 0.03 0.04 0.06 ⑥拉刀前導(dǎo)部與后導(dǎo)部外圓直徑公差(按f7) ⑦拉刀全長尺寸的極限偏差(見表七) 表七 拉刀全長尺寸的極限偏差 拉刀全長尺寸 長度尺寸允許的極限偏差 1000 >1000 總 結(jié) 課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。 課程設(shè)計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學到了很多，也非常珍惜大學給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們課程設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。 致 謝 這次課程設(shè)計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計。 這次課程設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治