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西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(論文)
題目：微電機(jī)殼的機(jī)械加工工藝及專用夾具設(shè)計
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級： B090206
學(xué) 生：
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師：
2013年04月
微電機(jī)殼的機(jī)械加工工藝及專用夾具設(shè)計
摘 要
本設(shè)計首先對微電機(jī)殼零件圖樣的技術(shù)特性，幾何特性，尺寸及其工藝要求進(jìn)行分析，其次明確加工內(nèi)容和要求，確定加工方案，選擇適合的數(shù)控機(jī)床（銑床），刀具和夾具，設(shè)置合理的工藝路線及選擇合理的切削用量。最終的夾具設(shè)計是根據(jù)微電機(jī)殼的零件圖，技術(shù)要求和加工批量，設(shè)計出適合于該電機(jī)殼的加工工藝的專用夾具選擇合適的加工工藝裝備并最終加工出符合生產(chǎn)要求的合格零件。
關(guān)鍵詞：微電機(jī)殼零件 工藝分析 夾具設(shè)計
Micro-motor shell machining process and its special fixture design
Abstract
First of all on the technical characteristics of the motor shell parts drawing, geometry, dimensions and technical requirements analysis for this plan, clear process and requirements determine the processing options, choose a suitable CNC machine tools (milling machines), tool and fixture, set reasonable and reasonable choice of the route of cutting.Eventually under the micro motor shell parts, technical requirements and processing bulk designs suitable for the processing technology of the motor shell and choose the right processing equipment and mouth will eventually produce qualified parts to meet the production requirements.The entire design philosophy is "simple, efficient and economical."
Key words: process analysis of micro motor；shell parts；fixture design
目 錄
第一章 緒論 1
1.1微電機(jī)的發(fā)展趨勢 1
1.2夾具發(fā)展趨勢 4
1.3總結(jié) 5
第二章 工藝設(shè)計 6
2.1零件分析 6
2.1.1零件圖的工藝分析 6
2.1.2零件的結(jié)構(gòu)功用性分析 7
2.1.3計算生產(chǎn)綱領(lǐng)、確定生產(chǎn)類型 7
2.1.4零件的工藝分析 7
2.2毛坯的選擇 8
2.2.1選擇毛坯的類型 8
2.2.2毛坯余量的確定 8
2.2.3毛坯-零件合圖 8
2.3基面的選擇 9
2.4表面加工方法的選擇 10
2.5工藝路線的確定 10
2.6加工階段的劃分 11
2.7機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11
第三章 機(jī)床及其工藝裝備的選擇 14
3.1機(jī)床的選擇 14
3.2夾具的選擇 14
3.3刀具的選擇 14
3.4量具的選擇 15
第四章 各工序的切削用量及基本工時的確定 16
4.1工序1的切削用量及基本時間的確定 16
4.2工序2的切削用量及基本時間的確定 16
4.3工序3的切削用量及基本時間的確定 17
4.4工序4的切削用量及基本時間的確定 18
4.5工序5的切削用量及基本時間的確定 19
4.6工序6-7的切削用量及基本時間的確定 19
第五章 工序60的夾具設(shè)計 25
5.1設(shè)計時注意的問題 25
5.2定位基準(zhǔn)的選擇 25
5.3切削力及夾緊力計算 25
5.4定位誤差分析 26
5.5 夾具設(shè)計及操作說明 26
第六章 總結(jié) 28
參考文獻(xiàn) 29
致 謝 30
畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 31
畢業(yè)設(shè)計（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 32
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
第一章 緒論
1.1微電機(jī)的發(fā)展趨勢
我國微電機(jī)行業(yè)創(chuàng)建于20世紀(jì)50年代末期，從為滿足國防武器裝備需要開始，經(jīng)歷了仿制、自行設(shè)計和研究開發(fā)的階段，至今已有40余年的發(fā)展歷史，已形成產(chǎn)品開發(fā)、規(guī)?；a(chǎn)和關(guān)鍵零部件、關(guān)鍵材料、專用制造設(shè)備、測試儀器配套的完整的工業(yè)體系。據(jù)統(tǒng)計，我國微特電機(jī)生產(chǎn)及配套廠家在1000家以上，從業(yè)人員超過10萬人，工業(yè)總產(chǎn)值超過 100億元。微特電機(jī)行業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)和國防現(xiàn)代化建設(shè)中不可缺少的一個基礎(chǔ)產(chǎn)品工業(yè)。自20世紀(jì)80年代以來，微特電機(jī)的國內(nèi)需求在不斷增長。我國已引進(jìn)50余條生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)25個大類、60個系列、400 個品種、2000個規(guī)格微特電機(jī)大批量、規(guī)模化生產(chǎn)。主要產(chǎn)品是有刷永磁直流電動機(jī)、小功率交流電動機(jī)、交直流串激電動機(jī)、罩極電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、振動電機(jī)、手機(jī)用、等。1999年我國微特電機(jī)產(chǎn)量約30億臺、其中民營和國企的產(chǎn)量約 2.5億臺、獨(dú)資企業(yè)的產(chǎn)量約12億臺、香港地區(qū)的產(chǎn)量約14億臺，德昌公司12億臺、臺灣地區(qū)的產(chǎn)量約1.8億臺。2000年生產(chǎn)量約39億臺，占全球總產(chǎn)量的60。技術(shù)含量高的微特電機(jī)：如精密無刷電動機(jī)、高速同步電動機(jī)、高精度步進(jìn)電動機(jī)、片狀繞組無刷電動機(jī)、高性能伺服電動機(jī)以及新原理新結(jié)構(gòu)超聲波電動機(jī)國內(nèi)尚未形成商品化或批量生產(chǎn)能力。所以國內(nèi)對高精密微特電機(jī)還依賴進(jìn)口。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計、1995、2000年年均用匯增長26.9，2001年雖然增幅降至14.81，還達(dá)11.97億美元。 我國自1995年至2000年微特電機(jī)出口年均創(chuàng)匯增長18.6，2001年比2000年減少6.02。受美國“9.11”事件的影響、美國、日本經(jīng)濟(jì)受到嚴(yán)重挫折全球經(jīng)濟(jì)不景氣，是2001年出口減少的主要因素。2001年出口創(chuàng)匯在5000萬美元的企業(yè)有6家。青島三美電機(jī)有限公司14134萬美元，天津三美電機(jī)有限公司12450萬美元，珠海三美電機(jī)有限公司10803 萬美元，東芝華強(qiáng)三洋馬達(dá)有限公司9955萬美元，萬寶至馬達(dá)大連有限公司9690萬美元，珠海松下馬達(dá)有限公司8082萬美元，三協(xié)精機(jī)，福建，有限公司7271萬美元。 麗水是國內(nèi)工業(yè)微電機(jī)和家用縫紉機(jī)馬達(dá)生產(chǎn)中心，年產(chǎn)100萬臺電機(jī)和50多萬套馬達(dá)。近年來，通過產(chǎn)業(yè)的改造和提升，麗水微電機(jī)在技術(shù)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上確立了新的比較優(yōu)勢，把競爭對手瞄準(zhǔn)日本的“兄弟” “松下”、“三菱”等知名企業(yè)，把目標(biāo)市場轉(zhuǎn)向長期被日本和臺灣廠商壟斷的歐美市場。麗水的幾家微電機(jī)龍頭企業(yè)相繼投巨資搞技改，陸續(xù)推出高技術(shù)含量的新產(chǎn)品，提升產(chǎn)品檔次?！胺秸姍C(jī)”與浙江大學(xué)聯(lián)合開發(fā)成功變頻調(diào)速交流伺服機(jī)電，不僅填補(bǔ)了國內(nèi)空白，技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，迅速占領(lǐng)了歐美市場。目前 “方正電機(jī)”等 3個龍頭企業(yè)的產(chǎn)量占了麗水微電機(jī)總產(chǎn)量的90%。每年“龍頭”后面都連接著 100多家配件加工企業(yè)，形成了長長的“產(chǎn)業(yè)鏈”據(jù)不完全統(tǒng)計：除麗水本地外，麗水微電機(jī)在外地的聯(lián)營配件廠還有200多家。 我國多年來由于重視制造技術(shù)提高與改造，特別是引進(jìn)了先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，微電機(jī)行業(yè)目前已經(jīng)初步具備了現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的特點(diǎn)，主要集中在家用電器用交流單相電動機(jī)和直流有刷電動機(jī)。估計國內(nèi)市場用于電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)和小家電產(chǎn)品等家用電器的交、直流微型電動機(jī)年產(chǎn)量約2億臺，用于各種影音裝置，激光視盤機(jī)等方面的有刷直流電動機(jī)年產(chǎn)量約2.5億臺，用于汽車電器的直流微電機(jī)約6000萬臺，用于計算機(jī)及外圍設(shè)備的有刷和無刷直流電機(jī)超過1億臺。上述用途電機(jī)產(chǎn)量約占中國微電機(jī)市場總需求量的60%。另一方面:高檔精度微電機(jī)，如無刷直流電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、無磁芯電動機(jī)、盤式繞組電動機(jī)等需求急劇增加。此外，汽車、醫(yī)療器械與儀器儀表、照相機(jī)、玩具等產(chǎn)業(yè)對微電機(jī)的需求也在逐年增加，但與其他用途產(chǎn)品比較，增加速度較慢。 雖然中國成為微電機(jī)生產(chǎn)大國，但是技術(shù)水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，仍有較大差距。中國微電機(jī)產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量60%以上，但是民營企業(yè)產(chǎn)品檔次低，獨(dú)資企業(yè)的產(chǎn)品雖屬于中檔產(chǎn)品，但許多獨(dú)資企業(yè)的開發(fā)機(jī)構(gòu)均設(shè)在本國，技術(shù)含量高的產(chǎn)品，如高速精密無刷主軸電機(jī)、高精度步進(jìn)電機(jī)、高性能交流伺服電機(jī)、精密直線電機(jī)、超聲波電機(jī)等尚未在我國生產(chǎn)。我國微電機(jī)行業(yè)發(fā)展水平較國外差距更大，大量的企業(yè)甚至沒有開發(fā)能力，而是仿制為主。整個產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)構(gòu)不理想、沒有發(fā)揮企業(yè)、大學(xué)、研究所的特點(diǎn)和優(yōu)勢。項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)展慢，成果商品化率低。我國的民營企業(yè)普遍存在產(chǎn)品開發(fā)能力不強(qiáng)、產(chǎn)品更新?lián)Q代慢等缺點(diǎn)，很難同國外公司競爭。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和控制系統(tǒng)的不斷更新，對微特電機(jī)的要求越來越高。同時，新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用，推動了微特電機(jī)的發(fā)展，出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢，主要有以下幾個方面無刷化。為了提高微特電機(jī)的可靠性，降低噪音，提高電磁兼容性能，延長電機(jī)壽命，除了在電機(jī)結(jié)構(gòu)上不斷改進(jìn)，使其能長期可靠的運(yùn)行外，國際上一直致力于發(fā)展各種無刷電機(jī)。經(jīng)過近20年的研制開發(fā)，取得了顯著的成果，如無刷直流電機(jī)，無刷自整角機(jī)，無刷旋轉(zhuǎn)變壓器等，許多電機(jī)新品種已經(jīng)進(jìn)入商品化生產(chǎn)。微型化，由于電子技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，一方面要求微電機(jī)向微型化方向發(fā)，以適應(yīng)電子產(chǎn)品日益微型化的需要。另一方面也為微特電機(jī)的微型化創(chuàng)造了條件。微特電機(jī)的微型化，不僅指它的質(zhì)量和體積，還指它的功率消耗?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品(如手機(jī))往往是耗電量最大的元件之一。而在宇航系統(tǒng)中，通常以燃料電池或太陽能電池供電，所有電器元件的耗電量受到嚴(yán)格控制。在高空飛行中，飛行物理量每增加1kg每小時就要多100kg左右的燃料。因此，微特電機(jī)的微型化是目前迫切需要解決的問題。為了使電機(jī)微型化，通常采取改進(jìn)設(shè)計、簡化結(jié)構(gòu)、采用新材料、新工藝等措施。例如：日本一家公司推出了外徑僅0.8ram，軸長1-2mm，重量僅4mg的微型電機(jī)，可在人的血管中穿行。一體化(模塊化)。一體化是指多臺電機(jī)組合，電機(jī)和傳感器的組合，電機(jī)和其他機(jī)械組合，電機(jī)和控制組合，甚至將微特電機(jī)、變速器、傳感器和控制器等構(gòu)成一體，形成新一代電動伺服系統(tǒng)，從而明顯提高系統(tǒng)的精度和可靠性。永磁化。隨著微特電機(jī)向微薄輕化、無刷化和電子化的方向發(fā)展，永磁材料在微特電機(jī)中的普遍應(yīng)用已是必然趨勢。特別是我國稀土資源豐富，約占世界稀土儲量的34%所研制生產(chǎn)的釹鐵硼(Nd—Fe—B)永磁體的最大磁能積已達(dá)318.4Kj處于國際先進(jìn)水平，為我國永磁電機(jī)的發(fā)展提供了良好的條件。數(shù)字化。微特電機(jī)的數(shù)字化是指在其控制單元中采用可編程控制器綜合現(xiàn)代控制理論、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)等；實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度和位置的自適應(yīng)調(diào)整與控制。電動機(jī)控制策略的模擬實(shí)現(xiàn)正逐漸退出歷史舞臺，而采用微處理器、FPGA、CPLD、通用計算機(jī)、DSP控制器等現(xiàn)代手段構(gòu)成的數(shù)字控制系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，作為電動機(jī)控制系統(tǒng)也正朝著高精度、高性能、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、系統(tǒng)芯片化方面不斷前進(jìn)。同時，數(shù)字化的發(fā)展，改變了微特電機(jī)作為元件使用的概念，確立了微特電機(jī)作為一個小系統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)和使用的新概念、標(biāo)志著微特電機(jī)發(fā)展已進(jìn)入一個新階段。根據(jù)我國微電機(jī)的發(fā)展和發(fā)展趨勢，預(yù)計在今后5—10年微特電機(jī)要重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)品是：交流微電機(jī)及變頻控制技術(shù)、無刷電機(jī)及控制技術(shù)、永磁交流伺服電動機(jī)及控制系統(tǒng)、步進(jìn)電動機(jī)及驅(qū)動控制技術(shù)、直線電動機(jī)及驅(qū)動控制技術(shù)、超聲波電機(jī)及應(yīng)用技術(shù)。我國微電機(jī)發(fā)展的優(yōu)勢 1、微電機(jī)的國內(nèi)和國際市場空間非常大，新的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。 2、作為勞動密集型產(chǎn)業(yè)，我國擁有微電機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的充足人力資源，較強(qiáng)的研發(fā)能力，這也是微電機(jī)產(chǎn)業(yè)迅速崛起和發(fā)展的基礎(chǔ)優(yōu)勢。3、零部件專業(yè)化生產(chǎn)水平大幅提升，出現(xiàn)一大批較高水平的零部件制造廠家，產(chǎn)品不僅為國內(nèi)企業(yè)和外資企業(yè)配套，還遠(yuǎn)銷國外。 4、制造微電機(jī)的主要材料，我國不僅資源豐富，而且隨著材料制造工藝水平的不斷提高，需求和生產(chǎn)規(guī)模日益增大，完全能夠滿足不斷發(fā)展的產(chǎn)業(yè)需求。 5、微電機(jī)專用設(shè)備制造水平有明顯提高，許多設(shè)備與國外進(jìn)口設(shè)備的差距逐步縮小，如繞線機(jī)、高速沖床、動平衡機(jī)、點(diǎn)焊機(jī)、綜合測試儀、充磁機(jī)和換向器精車機(jī)等，不少設(shè)備可與國外產(chǎn)品媲美，價格卻遠(yuǎn)比國外低，具有很強(qiáng)的國際競爭力。 總之、我國微電機(jī)行業(yè)無論從國際、國內(nèi)市場前景還是從產(chǎn)業(yè)配套環(huán)境來講，都有廣闊的發(fā)展空間。 我國微電機(jī)發(fā)展策略，國際化是我國微電機(jī)企業(yè)最終的發(fā)展方向。現(xiàn)在全球微電機(jī)的生產(chǎn)、銷售趨勢已日趨明顯，只有走國際化的道路，才能實(shí)現(xiàn)在全球環(huán)境下主動參與競爭才能立足國內(nèi)占領(lǐng)國際市場，同時企業(yè)才能發(fā)展起來。 據(jù)統(tǒng)計，中國每1萬美元國內(nèi)生產(chǎn)總值的能耗是日本的40倍。英國《金融時報》的調(diào)查顯示，如果中國企業(yè)都按照國際標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施環(huán)保措施，中國經(jīng)濟(jì)的競爭力將喪失殆盡。“價廉物美不再是中國高品的優(yōu)勢，而是中國企業(yè)的悲哀"以當(dāng)前相當(dāng)普遍的貼牌生產(chǎn)為例，中國的企業(yè)利用別人的品牌或技術(shù)，利潤永遠(yuǎn)稀薄得只能夠維持生計。我們只能做加工廠，給人家打工，掙加工費(fèi)，是不可能使企業(yè)的國際競爭力上臺階的。 企業(yè)的最終的競爭力取決于三個因素，成本優(yōu)勝、產(chǎn)品優(yōu)勝、品牌優(yōu)勢。所謂品牌優(yōu)勢是指消費(fèi)者愿意為一個企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品支付比其他競爭對手生產(chǎn)的質(zhì)量、性能相同的產(chǎn)品更高的價格。一般來講：成本優(yōu)勝的取得所需的時間最短、產(chǎn)品優(yōu)勝的取得需要較長的時間、品牌優(yōu)勢的積累需要的時間最長、也最困難。打造品牌就意味著放棄短期利益，長期不懈地滿足客戶的要求，培養(yǎng)客戶的忠誠度，最終贏得客戶的信賴。我們有世界規(guī)模的產(chǎn)品，無世界規(guī)模的品牌?！坝?品無牌"的最終結(jié)果就是中國企業(yè)很難在國際競爭中獲勝。 中國的國內(nèi)市場實(shí)際上已經(jīng)是國際化市場，從這個意義證明：國際化是中國企業(yè)的現(xiàn)實(shí)選擇。立足長遠(yuǎn)，我們的國際化道路不能緊緊依靠所謂的低成本，我們需要培養(yǎng)自已的核心競爭力和國際品牌。 1、產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路，全行業(yè)產(chǎn)量、產(chǎn)值年增加速度不低于8%， 2010年產(chǎn)量達(dá)到100億臺，年產(chǎn)值達(dá)到500億人民幣。面向國際國內(nèi)兩個市場，發(fā)展品種，提高質(zhì)量，加速結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高產(chǎn)品檔次，創(chuàng)自主品牌產(chǎn)品，加大出口份額。 2、發(fā)展目標(biāo) ：穩(wěn)定發(fā)展一般微電機(jī)產(chǎn)品，重點(diǎn)發(fā)展高技術(shù)含量產(chǎn)品，如機(jī)電一體化和數(shù)字化微電機(jī)，組合化微電機(jī)，稀土永磁微電機(jī)和精密步進(jìn)電機(jī)等。同時要針對國外需求，研究市場，開發(fā)具有出口前景的微電機(jī)。 培育發(fā)展具有現(xiàn)代企業(yè)制度的國際水準(zhǔn)的集團(tuán)公司，參與國際競爭。建立自己的技術(shù)中心，開發(fā)具有國際先進(jìn)水平、實(shí)用且外觀精致的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的品牌產(chǎn)品。使重點(diǎn)產(chǎn)品接近世界水平，高技術(shù)產(chǎn)品占產(chǎn)品品種發(fā)展總數(shù)的20。加大引進(jìn)技術(shù)消化與吸收，重點(diǎn)解決經(jīng)濟(jì)規(guī)模生產(chǎn)的制造工藝技術(shù)，加快在線檢測和自動檢測步伐實(shí)現(xiàn)裝備現(xiàn)代化、自動化、提高效率、壽命和可靠性。新材料應(yīng)用方面：一是解決釹鐵硼的嬌頑力和剩磁的溫度系數(shù)大等問題。使其盡快大量應(yīng)用于微電機(jī)中，以提高電機(jī)力能指標(biāo)，二是加快工程塑料制品在電機(jī)中的應(yīng)用，以減輕重量，降低生產(chǎn)成本。大力推進(jìn)微電機(jī)國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，引導(dǎo)企業(yè)采用推薦性標(biāo)準(zhǔn)，積極采用國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，加速與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。[1-4]
1.2夾具發(fā)展趨勢
夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，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。
1.2.1高精
隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)±5μm，夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm，平行度高達(dá)0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)±5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復(fù)定位精度高達(dá)2~5μm。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。
1.2.2高效
為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1~2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機(jī)時間，提高生產(chǎn)效率的作用。
1.2.3模塊、組合
夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾具的計算機(jī)輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。
1.2.4通用、經(jīng)濟(jì)
夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價值
1.3總結(jié)
本設(shè)計是綜合運(yùn)用以前所學(xué)有關(guān)機(jī)械專業(yè)知識，進(jìn)行零件加工工藝過程設(shè)計。其目的在于鞏固、加深擴(kuò)展機(jī)械制造技術(shù)及其他有關(guān)課程的理論知識，把理論知識和生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，能夠獨(dú)立分析問題、解決問題，以及初步具備中等復(fù)雜程度零件工藝規(guī)程的能力。
本設(shè)計包括四大部分內(nèi)容：第一步為零件的分析，第二步為機(jī)械加工的工藝分析，第三步為夾具的設(shè)計。零件加工工藝規(guī)程設(shè)計是設(shè)計的核心部分，具體地列出了設(shè)計思路以及整個零件加工工藝過程。它包括定位基準(zhǔn)的選擇、確定表面的加工方法、確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差、機(jī)床設(shè)備及工藝設(shè)備的選擇、確定切削用量與基本工時。第四步未夾具的設(shè)計，針對不同的工序設(shè)計不同的夾具方案，使得工件達(dá)到完全定位，可以使工人們更好的更準(zhǔn)確的加工工件。
22
第二章 工藝設(shè)計
2.1零件分析
2.1.1零件圖的工藝分析
如圖2.1所示為電機(jī)殼零件圖，圖中有不清晰之處請參見CAD零件圖。其年產(chǎn)量為4000件，備品為5%，廢品為1%。
圖2.1 微電機(jī)殼零件圖
2.1.2零件的結(jié)構(gòu)功用性分析
題目給定的零件是微電機(jī)殼，是圓環(huán)形厚度為4mm。其作用，一是支撐和固定電機(jī)，二是固定電機(jī)轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子能夠平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。零件的兩端各有均布3xM5—7H螺紋孔，用以安裝和固定端蓋。距離圓心往下有支撐厚度為8mm，長度為100mm,從零件端面各縮進(jìn)5mm的底座,有四個φ8锪孔φ12m均布用以固定電機(jī)。零件φ114mm內(nèi)圓有6塊寬為12mm，高為6mm的肋板均布。
2.1.3計算生產(chǎn)綱領(lǐng)、確定生產(chǎn)類型
所給任務(wù)的零件是微電機(jī)殼的設(shè)計，是機(jī)器中的零件。其年產(chǎn)量為4000臺，且每臺機(jī)器上僅有一件，若取其備品為5%，機(jī)械加工廢品為1%，則該零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)為：
N=Qm(1+5%+1%)=4000(1+5%+1%)=4240件/年
由上式可知，該零件的年產(chǎn)量為4240件，由零件的特征可知，它屬于機(jī)體
小零件，因此可以確定其生產(chǎn)類型為單件大批量生產(chǎn)。
2.1.4零件的工藝分析
該零件的機(jī)械加工工藝性我覺得很好，原因如下：
1、因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)工藝性良好，需要精加工的內(nèi)孔相對于不加工的內(nèi)孔有臺階，便于退刀。
2、完整的審核零件圖，視圖完整，表達(dá)清楚，標(biāo)注完全。
3、審查零件材料選用是否適當(dāng)，微電機(jī)殼的材料為鑄件，鑄件不應(yīng)有砂眼，氣孔，疏松等鑄造缺陷。且不加工表面應(yīng)光潔，平滑，以保證零件的強(qiáng)度，硬度，和剛度。
4、分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性，該零件為結(jié)構(gòu)簡單的微電機(jī)殼，主要對微電機(jī)殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子，定子起保護(hù)作用，并與其它結(jié)構(gòu)零件配合。
5、分析技術(shù)要求是否合理
1）底平面的表面粗糙度Ra12.5
2）左右斷面的表面粗糙度Ra12.5
3）102f9內(nèi)圓表面的表面粗糙度為Ra3.2
4）10通孔的表面粗糙度Ra12.5
6、微電機(jī)殼共有3組加工表面，它們有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：
（1）以厚度為8mm的底座底面和上表面
這一組加工表面包括：兩個底面尺寸為30x100mm，粗糙度為3.2，平行度為0.05，還有以底面為基準(zhǔn)在平面上的4個φ8mm锪孔φ12mm，其中孔中心與零件中心線尺寸為 ,孔的中心度為φ0.6mm最大要求。還有底座與零件連接的倒圓角為5mm。
（2）φ114mm孔為中心的加工兩端表面
這一組加工表面包括：兩端3xM5-7H螺紋孔深度為12mm，并與肋板界線圓中心度為φ0.4，分別以端面和肋板面為基準(zhǔn)。端面的粗糙度為12.5。
（3）在φ102肋板界線圓中的各個肋板表面
這一組加工表面包括：圓心與底座底面的平行度為0.1，肋板表面的粗糙度為3.2，內(nèi)圓與肋板的倒圓為2mm。其中，主要加工12mmX6mm的均布肋板。還要加工尺寸為9mm，11mm，47mm中2xM4-7H和φ10mm的通孔。φ10mm孔的粗糙度為12.5。
由以上分析可知，對于這幾組加工表面而言，可以先加工底座的兩個表面，然后借助于專用夾具加工另外的幾個表面，并且保證它們之間的位置精度要求。對于提高生產(chǎn)率，保證價格質(zhì)量都是有利的。[5-7]
2.2毛坯的選擇
2.2.1選擇毛坯的類型
本零件的主要作用是支撐作用，根據(jù)零件的復(fù)雜程度，考慮到電機(jī)在運(yùn)行中是高速運(yùn)行的，產(chǎn)生熱量，零件在工作過程中經(jīng)常承受高溫及變載荷，我們選擇鑄造制作毛坯，選擇HT200，其強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性均比較好，減震性良好，鑄造性能比較優(yōu)，以使材料不易變形，保證零件工作的可靠性，由于產(chǎn)品為薄壁件，且生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn)，故課采用砂型鑄造，毛坯鑄造后需要進(jìn)行人工時效處理，既將鑄件重新加熱到530°-630°，經(jīng)長時間保溫（2-6h），利用塑性變形降低應(yīng)力，然后在爐內(nèi)緩慢冷卻到200°C 以下出爐空冷，經(jīng)時效退火后可消除90%以上的內(nèi)應(yīng)力。
2.2.2毛坯余量的確定
毛坯圖的尺寸都是在零件圖尺寸的基礎(chǔ)上，加減總加工余量得到毛坯尺寸，毛坯各面的設(shè)計基準(zhǔn)一般同零件圖一致。查閱書籍后認(rèn)為這種設(shè)計方法并不合理，這是因?yàn)閺拿鞒叽绲淖饔脕碇v并不要求它和零件圖一致，對它提出的要求是:(1)保證它在機(jī)械加工時有最均勻合理的粗加工余量：(2)保證非加工面與加工面有最準(zhǔn)確的位置及尺寸。
根據(jù)該零件的圖紙要求，可確定該零件的毛坯類型為鑄件，面的余量為3mm，孔全部為實(shí)心孔。
2.2.3毛坯-零件合圖
繪制毛坯-零件合圖如圖2.2所示。
圖2.2 毛坯-零件圖
2.3基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。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廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇
對于一般的腔類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面做粗基準(zhǔn)；若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)），現(xiàn)選取外圓φ122的不加工外輪廓表面為粗基準(zhǔn)，利用一組短V形塊支承這個外輪廓作為主要定位面，以消除x,y中四個自由度，再利用專用的夾具夾持外圓用以消除z軸中的兩個自由度，達(dá)到完全定位。
（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)重合的問題 。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。
1，以φ114中心線加工底平面（粗基準(zhǔn)）
2，以底平面及4-φ8的階梯孔為基準(zhǔn)加工左右端面，（精基準(zhǔn)）
3，以底平面及φ114的中心線，左右端面加工φ10的通孔。（精基準(zhǔn)）
2.4表面加工方法的選擇
（1）底座底面 粗銑（表面粗糙度為6.3）→精銑（表面粗糙度3.2）；
（2）底座上4個φ8孔 鉆中心孔→鉆孔。
（3）底座上4個φ12×2mm沉孔 銑。
（4）兩端螺紋孔 鉆中心孔→鉆螺紋底孔→攻絲。
（5）兩側(cè)端面 銑削或者車削。
（6）φ122外圓 車削。
（7）6-12筋板 銑削。
（8）壁上螺紋孔 鉆中心孔→鉆螺紋底孔→攻絲。
（9）壁上通孔 鉆中心孔→鉆孔。
2.5工藝路線的確定
制定工藝路線的出發(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)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以采用銑床配專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。
（1）工藝路線方案一：
工序1：銑零件底座底面尺寸為30mmX 100mm，并銑兩個底面內(nèi)側(cè)6x2mm的階梯面。
工序2：銑零件φ122 0-0.63 mm兩端面
工序3：銑零件內(nèi)圓中的6個肋板表面
工序4：4次鉆底座上的孔φ8mm，锪沉頭孔φ12mm
工序5：2次鉆M4—7H的螺紋通孔，鉆φ10mm的通孔
工序6：6次攻兩端面φ122上的M5---7H的螺紋孔，深度為12mm
工序7：終檢
（2）工藝路線方案二：
工序1：銑零件φ122 0-0.63兩端面圓
工序2：6次攻兩端面φ122上的M5---7H的螺紋孔，深度為12mm
工序3：銑零件內(nèi)圓中的6個肋板表面
工序4：銑零件底座底面尺寸為24mmX 80mm
工序5：4次鉆底座上的孔φ8mm，锪沉頭孔φ12mm
工序6：2次鉆M4—7H的螺紋通孔，鉆φ10mm的通孔
工序7：終檢
（3）工藝方案的比較和分析
上述兩個工藝方案的特點(diǎn)在與：方案一是先加工底座的底面，然后以此為基面加工零件的兩個端面；而方案二則與其相反，先加工零件φ122 0-0.63兩端面圓，然后再以此端面為基準(zhǔn)加工底座的底面。經(jīng)比較可見，先加工底座底面再加工兩個端面和鉆表面上的通孔，這時的位置較易保證，并且定位及裝夾都比較方便。但方案二的裝夾次數(shù)比較少。故決定將兩個方案合理結(jié)合，具體工藝過程和加工路線確定如下：
工序1：銑零件底座底面尺寸為30mm×100mm，并銑兩個底面內(nèi)側(cè)6×100mm，厚度為2mm的階梯面。
工序2：4次鉆底座上的孔φ8mm，锪沉頭孔φ12mm。
工序3：車零件φ122mm兩端面圓。
工序4：銑零件內(nèi)圓中的6個肋板表面。
工序5：鉆M4—7H中底孔和φ10mm的通孔。
工序6：6次攻兩端面φ122mm上的M5---7H的螺紋孔，深度為12mm。
工序7：2次攻M4—7H的螺紋通孔。
工序8：終檢。
2.6加工階段的劃分
零件加工時，往往不是依次加工完各個表面，而是將各表面的粗、精加工分開進(jìn)行，為此，一般都將整個工藝過程劃分幾個加工階段，這就是在安排加工順序時所應(yīng)遵循的工藝過程劃分階段的原則。按加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過程可劃分如下幾個階段：
（1）粗加工階段——這階段的主要作用是切去大部分加工余量，為半精加工提供定位基準(zhǔn)，因此主要是提高生產(chǎn)率問題。
（2）半精加工階段——這階段的作用是為零件主要表面的精加工作好準(zhǔn)備，并完成一些次要表面的加工。
（3）精加工階段——對于零件上精度和表面粗糙度要求（精度在IT7級或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，還要安排精加工階段。這階段的主要任務(wù)是提高加工表面的各項(xiàng)精度和降低表面粗糙度。[8]
2.7機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“微電機(jī)殼”零件材料為HT200，硬度為170-241HBS，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，可采用砂型鑄造。
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：
（1）底座底面（30mmx 80mm）
考慮其厚度為8mm，與其連接外圓φ122mm的連接處為倒圓5mm，為了簡化加工余量，現(xiàn)直接鑄造兩側(cè)底座的尺寸為32X102mm，厚度為10mm，底面30X100和其中尺寸為6X100mm，高為2mm的階梯面為自由尺寸公差，表面粗糙度值要求為3.2，只要求粗加工，此時尺寸加工余量2Z=2mm已能滿足加工要求。
（2）4個孔φ8mm锪φ12mm（底座）
毛坯為實(shí)心，不沖孔。4個孔精度要求介于IT10~~IT11之間，以零件的軸線來定位。參考相關(guān)書籍和手冊可以確定工序尺寸及余量為：
鉆孔： φ7.8mm
鉆孔： φ8 mm 2Z=0.2mm
鏜锪孔： φ11mm 2Z=3mm
擴(kuò)锪孔： φ12 mm 2Z=1mm
（3）兩個端面圓（114mm----φ122 0-0.63 mm）
要求表面粗糙度為12.5，外殼長度為114mm，則可以采用粗加工。參照相關(guān)手冊確定φ122mm 0-0.63外殼毛坯長度為119mm，以及加工余量分配：
粗銑兩個端面： 115mm 2Z=4mm
半精銑端面： 114mm
（4）內(nèi)圓中6個肋板表面（φ102mm）
要求內(nèi)圓心軸線與底面的平行度為0.1，肋板表面粗糙度為3.2，肋板表面界線圓尺寸為102；肋板與內(nèi)圓連接的倒圓為2mm；參照[8]確定肋板的毛坯尺寸為寬14mmX長114mm,厚度為8mm和加工余量分配：
銑肋板了兩個側(cè)面和倒圓：12mm 2Z=2mm
粗銑肋板表面： 6.4mm 2Z=1.6mm
半精銑肋板表面： 6mm 2Z=0.4mm
（5）螺紋孔 (65mm、9mm、47mm -----2xM4—7H)
攻螺紋孔：φ3.9mm 通孔
攻螺紋孔：φ4mm 2Z=0.1mm 通孔
通孔（65mm、9mm、11mm -----φ10mm）
鉆孔：φ9.8mm 通孔
鉆孔：φ10mm 2Z=0.2mm 通孔
（6）計算各工序尺寸的基本尺寸
精鏜后孔徑應(yīng)達(dá)到圖樣規(guī)定尺寸，因此圖樣上的尺寸mm（設(shè)計尺寸）。其他各道工序基本尺寸依次為
精鏜D1=（102-0.5）mm=101.5mm
毛坯D0=（101.5-2）mm=99.5mm
（7）確定各道工序尺寸的公差及其偏差。
工序尺寸的公差按各加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度確定，查閱相關(guān)[9]中各種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度表選擇
半精鏜取IT9級，查表的T2=0.15mm（[12]）
粗鏜取IT11級，查表得T1=0.20mm（[12]）
毛坯公差取白毛坯圖，這里查閱的是[7]，取T0=0.7mm.
由于毛坯以及各道工序（或工步）的加工都有加工工差，因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量。實(shí)際上，加工余量有最大及最小之分。
由于本設(shè)計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此在計算最大、最小加工余量時，應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。
第三章 機(jī)床及其工藝裝備的選擇
3.1機(jī)床的選擇
經(jīng)分析，工序1和工序2可以在同一次裝夾中完成，由于所加工內(nèi)容較多，所需刀具較多，在普通機(jī)床上難以，故選擇在數(shù)控機(jī)床上完成，這里選擇在立式銑削加工中心上完成，其特點(diǎn)是加工內(nèi)容多，可自動換刀，大大提高了加工效率。
工序3中的工步少，加工精度低，故選在在普通上完成，及普通車床。
工序4中的工步也較少，加工精度較高，故選擇在精度較高的普通臥式銑床上加工。
工序5與工序6可以在同一裝夾中完成，其工步較多，所需刀具也較多，為了提高加工效率，減少裝夾次數(shù)，故選擇鉆床。
工序7選擇在立式鉆床。
工序8選擇在沖床上加工。
3.2夾具的選擇
該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用通用夾具無法裝夾，故該零件的加工需要設(shè)計專用夾具進(jìn)行裝夾。
3.3刀具的選擇
從零件圖中分析，根據(jù)其加工特性，確定該零件的加工刀具如表所示。
表3-1 機(jī)械加工刀具卡片
刀具名稱
刀具材料
刀具規(guī)格
加工部位
面銑刀
YT15
φ50mm，4齒
銑底座大平面
立銑刀
YT15
φ20mm
銑底座6×2臺階平面
中心鉆
高速鋼
φ2mm
鉆中心孔
麻花鉆
合金
φ8mm
鉆4-φ8孔
立銑刀
合金
φ12mm
銑沉孔4-φ12
麻花鉆
合金
φ5mm
鉆6-M5螺紋底孔
麻花鉆
合金
φ5mm
鉆2-M4螺紋底孔
麻花鉆
合金
φ10
鉆φ10孔
絲錐
合金
M5-2H
攻6-M5螺紋
絲錐
合金
M4-2H
攻2-M4螺紋
外圓車刀
合金
90°刀尖
車兩端面及φ122外圓
3.4量具的選擇
根據(jù)該零件圖的分析，確定該零件的量具選用如下：
6-M5螺紋：M5螺紋塞規(guī)；
2-M4螺紋：M4螺紋塞規(guī)；
φ10通孔：游標(biāo)卡尺；
4-φ8孔：φ8H9光滑塞規(guī)；
其余尺寸均使用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量。
第四章 各工序的切削用量及基本工時的確定
切削用量包括背吃刀量、進(jìn)給量f和切削速度V。確定順序應(yīng)該是先盡可能選取大的背吃刀量，然后盡可能選取大的進(jìn)給量，最后再確定切削速度。
4.1工序1的切削用量及基本時間的確定
（1）切削用量
本工序銑底座的兩個階梯面，所選刀具為高速鋼圓柱銑刀其直徑為d=6mm，齒數(shù)z=8。已知銑削寬度b=6mm，銑削深度2mm故機(jī)床選用XA6132臥式銑床。
1）確定每次進(jìn)給量
根據(jù)[9]查得每齒進(jìn)給fz=0.20～0.30mm/z，現(xiàn)取fz=0.20mm/z。
2）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)[9]查得銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.8mm，耐用度T=120min。
3）確定切削速度和每齒進(jìn)給量
根據(jù)[10]所知，Vc=(Cv/Tmapxvfyv)×Kv
,
依據(jù)上述參數(shù)，查取Vc＝85mm/s，n=425r/min,Vf=438mm/s。
根據(jù)XA6132臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，nc=250r/min,Vfc=400mm/s。
4）校驗(yàn)機(jī)床功率
根據(jù)資料所知，根據(jù)以上參數(shù)可知切削功率的修正系數(shù)k=1，則P = 2.5kw，P2 =0.8 kw，P3 =7.5
P = P2×P3
P =7.5×0.8=6＞P = 2.5kw
可知機(jī)床功率能滿足要求。
（2）基本時間
根據(jù)資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為：
T基==0.2min
輔助工時t =0.15min
4.2工序2的切削用量及基本時間的確定
（1）切削用量
本工序?yàn)殂@底座φ8mm孔并锪沉頭孔φ12mm，刀具選用高速鋼復(fù)合鉆頭，使用切削液
1）確定進(jìn)給量f
由于孔徑和深度都不是很大，宜采用手動進(jìn)給，fz=0.02mm/r。
2）選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)[10]查得，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm，耐用度T=50min。
3） 確定鉆削速度V
根據(jù)[10]所知，Vc=(Cv/Tmapxvfyv)×Kv
,
根據(jù)[10]查得σ=670MPa的HT200的加工性為5類，進(jìn)給量f=0.20mm/r，主軸轉(zhuǎn)速 V=17m/min，n=1082r/min。根據(jù)Z535立式鉆床說明書選擇主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速。
（2） 基本時間
T基=
鉆φ8mm的通孔，基本時間為25s 輔助工時 t=10s
锪沉頭孔4xφ8mm孔，基本時間為50s 輔助工時 t=15s
4.3工序3的切削用量及基本時間的確定
（1）切削用量的確定
本工序?yàn)檐嚘?22mm的端面。所選刀具為后角α0＝120°，45度車刀，選用CA6140車床。
a: 粗加工切削用量的確定
1）背吃刀量 根據(jù)加工余量確定。由資料可知端面加工時一般可?。篴p =(2/3~3/4)Z 其中Z為單邊加工余量。因此可知ap =0.7Z。 即：ap =0.7x4=2.8.
2）進(jìn)給量f 進(jìn)給量f的選擇主要受刀桿、刀片、工件及機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)等的強(qiáng)度、剛性的限制。實(shí)際生產(chǎn)中由查表確定。查表得：f = 0.4mm。
3）切削速度 車削端面時：刀量確定后由公式可就算得切削速度。
計算公式為：Vc=(Cv/Tmapxvfyv)×Kv
公式中的系數(shù)查表可得: Cv=235, m=0.20 , Xv=0.15 ,Yv=0.45, Kv=1
則計算得：端面加工Vc=42m/min
主軸轉(zhuǎn)速 n=189.5r/min
（2） 基本時間
T基=
粗車φ114mm端面T基=0.2min
輔助工時 t=0.15min
4.4工序4的切削用量及基本時間的確定
粗鏜φ102的內(nèi)圓表面
A. 確定背吃刀量
粗鏜時，為提高效率，一般選擇鏜削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程鏜完，所以粗鏜打孔時加工余量為2mm，選擇背吃刀量ap=2mm
B.確定進(jìn)給量和切削速度
（1）根據(jù)[11]表5-69，選擇進(jìn)給量為f=0.5mm/r切削速度為0.5m/s
(2)確定鏜刀得磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)[11]表3-7取粗鏜時單刃鏜刀刀具的耐用度T=50min
(3)確認(rèn)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
公式為：
(4)確認(rèn)時間定額
～3）=4.29mm
其中asp=1.5mm：kr=40°
L2=3～5mm 取l2=4mm
基本時間T基==1.02min=61.2s
其中l(wèi)=114mm為切削加工長度：l1為刀具切入長度：l2為刀具的切出長度：f為主軸沒轉(zhuǎn)刀具的進(jìn)給量。
半精鏜102的內(nèi)圓表面
（A)確定切削用量
（1) a 確定背吃刀量
半精鏜時一般為0.5～1.5mm或者更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，既ap=0.5mm
b 確定進(jìn)給量和切削速度
c 根據(jù)[11]表中5-69，選擇進(jìn)給量為0.4mm/r , 切削速度為 0.6mm/s
(2) 確定鏜刀得磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)[11]表3-7 取半精鏜時單刃鏜刀刀具的耐用度T=50min
(3)確認(rèn)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
(B)確定時間額
其中l(wèi)=114mm為切削加工長度，l1為刀具切入長度，l2為刀具切出長度，f為主軸每轉(zhuǎn)刀具的進(jìn)給量
+（2～3）=2.819mm
其中asp=0.2mm kr=40°
l2=3～5mm 取l2=4mm
基本時間T基=
4.5工序5的切削用量及基本時間的確定
本工序?yàn)殂@2×M4—7H的底孔和鉆φ10通孔
（1）切削用量
刀具選用高速鋼復(fù)合鉆頭，使用切削液。
1）確定進(jìn)給量f
由于孔徑和深度都不是很大，宜采用手動進(jìn)給，fz=0.02mm/r。
2）選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)[10]查得，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm，耐用度T=50min。
3） 確定鉆削速度V
根據(jù)[10]所知，Vc=(Cv/Tmapxvfyv)×Kv
,
根據(jù)[10]查得σ=670MPa的HT200的加工性為5類，進(jìn)給量f=0.20mm/r,主軸轉(zhuǎn)速V=17m/min,n=1082r/min.根據(jù)Z535立式鉆床說明書選擇實(shí)際轉(zhuǎn)速。
4) 基本時間
T基=
鉆10mm的通孔，基本時間為25s 輔助時間 t=10s
鉆2XM4的通孔，基本時間為20s 輔助工時 t=10s
4.6工序6-7的切削用量及基本時間的確定
本工序?yàn)楣タ譓5mm、M4mm螺紋。
(1)切削用量
刀具選用錐柄階梯麻花鉆，直徑d1=4mm、d2=3mm,以及機(jī)用絲錐。鉆床選用Z525臥式鉆床，使用切削液。
對于M5mm：
1）確定進(jìn)給量f
由于孔徑和深度都不大，宜采用手動進(jìn)給。
2）選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)[10]知鉆頭后到面最大磨損量為0.6mm，耐用度T=20min。
3） 確定切削速度V
根據(jù)[10]所知，Vc=(Cv/Tmapxvfyv)×Kv
,
根據(jù)[10]選取σ=670MPa的HT200的加工性為5類，進(jìn)給量可取f=0.16mm/r, V=13m/min,n=1063r/min,根據(jù)Z525臥式鉆床說明書選擇主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速。
（2） 基本時間的計算
公式： T基=
1）基本時間攻φ5mm螺紋孔,攻絲,基本時間為45s
輔助工時大約為 t=45s
2）基本時間攻φ4mm螺紋孔，攻絲，基本時間為40s
輔助工時大約為 t=40s
第五章 工序50的夾具設(shè)計
為了提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過分析，決定設(shè)計工序鉆2-M4的螺紋底孔的專用夾具，本夾具將用在鉆床上。
5.1設(shè)計時注意的問題
利用本夾具主要用來加工2-M4的螺紋底孔，由于還要攻螺紋，所以這個孔沒有表面粗糙度要求。因此本工序的加工精度容易保證，主要考慮如何定位夾緊以節(jié)省操作時間提高生產(chǎn)率。
5.2定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖知，加工2-M4的螺紋底孔最合適的方法是以φ102mm孔的內(nèi)表面以圓柱心軸定位。心軸的工作表面一般按h7、g6或f7制造，裝卸工件方便、但定心精度不高。為了減小因配合間隙而造成的工件傾斜，工件常以孔和端面聯(lián)合定位。因而要求工件定位孔與定位端而之間、心軸的圓柱工作表面與端而之間有較高的垂直度．最好能在一次裝夾中加工出來。所以在設(shè)計夾具時可以考慮把以把心軸設(shè)計成帶臺階面的,采用心軸同時對端面與中孔定位。夾緊則用一塊開口壓板和螺母就可以了。心軸可以達(dá)到2個定位，而剩余的4個定位由電機(jī)底面上的一個圓柱銷和電機(jī)底面來進(jìn)行定位，可以定位4個。因此工件的定位為完全定位，所以這一定位方案可行。
5.3切削力及夾緊力計算
鉆孔刀具為高速鋼麻花鉆φ3mm。
鉆孔時的軸向力：
查機(jī)械設(shè)計手冊
則
由于工件所受加緊力與切削力方向相互平行且豎直向下，故z方向夾緊即可，不需太大的加緊力，固定即可。由于鉆削的時候在x,y方向的水平的分力很小，心軸完全可以承受，故這里不再計算水平方向的分力。
5.4定位誤差分析
前面已經(jīng)談到心軸的定心精度不高，而這里心軸是最主要的定位，所以我們這里就只分析心軸的定位的誤差。
心軸的工作表面一般按h7、g6或f7制造，在前述中是以φ102mm孔的內(nèi)表面以圓柱心軸定位的，所以確定心軸和孔的配合尺寸為。由零件圖并且查[8]可知Φ102H7的公差數(shù)值為，兩配合處產(chǎn)生的最大側(cè)向間隙為：
由此而引起的零件最大轉(zhuǎn)角a為
則即最大側(cè)隙能夠滿足零件的精度要求。
5.5 夾具設(shè)計及操作說明
工件在夾具中裝夾包括定位相夾緊兩個過程。工件的定位是指在夾具中，工件的定位基準(zhǔn)與定位元件相接觸或配合，從而使同一批工件在夾具中都能獲得正確的位置．這就是工件在夾具中定位的實(shí)質(zhì)。工件的正確定位將保證加工精度的穩(wěn)定性．工件的定位是夾具設(shè)計中的一個重要問題。前面已經(jīng)確定心軸完全能夠承受水平方向的切削力，所以心軸的尺寸可以按照被加工零件的尺寸確定，固定心軸的夾具體的尺寸也可按照經(jīng)驗(yàn)得到。
考慮到鉆2個孔需要分度，這里設(shè)計了固定式鉆模板，同時加工完2個零件,這樣保證了各個孔的位置精度。同時設(shè)計一個底座零件便于夾具與工作聯(lián)結(jié).
為了提高加工效率，可設(shè)計2鉆套。因?yàn)槭倾@同一尺寸的孔，故可設(shè)計一固定鉆套。其尺寸根據(jù)所鉆孔的直徑，可查設(shè)計手冊得到。
鉆床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見圖紙。
圖5.1 鉆M4-7H專用夾具裝配圖
第六章 總結(jié)
本設(shè)計主要內(nèi)容為完成微電機(jī)殼機(jī)械加工工藝及其專用夾具設(shè)計，該微電機(jī)殼是個典型的機(jī)械零件，結(jié)構(gòu)相對來說比較簡單，微電機(jī)殼的加工工藝主要是確定加工工藝路線，機(jī)械加工余量和切削用量，基本工時的確定，夾具的設(shè)計主要是設(shè)計出正確的定位加緊機(jī)構(gòu)，在本設(shè)計中電機(jī)殼的加工路線一共有兩套，最終選擇了其中一套作為工藝路線，共8道工序，第一道工序?yàn)殂娏慵酌婧偷酌鎯?nèi)側(cè)的階梯面，第二道工序鉆底座上面的孔，第三道工序?yàn)檐嚵慵啥嗣?，第四道工序?yàn)殂姽ぜ?nèi)圓的6個肋板面，第五道工序?yàn)楣啥嗣嫔系穆菁y孔，第六道工序?yàn)镸4-7H的底孔和通孔，第七道工序?yàn)閮纱喂4-7H的螺紋通孔，第八道為終檢。在此次零件的加工工藝方案中設(shè)計合理。
對于夾具的設(shè)計，夾具是鉆2-M4的螺紋底孔的專用夾具本夾具是用在鉆床上的，此夾具的定位是把心軸設(shè)計成臺階面，采用短心軸同時對端面與中孔定位，加緊則是用一塊開口壓板和螺母就可以了，心軸可以達(dá)到2個定位，而剩余的4個定位由電機(jī)底面上的一個圓柱銷和電機(jī)底面來進(jìn)行定位，可以定位4個。，因此工件的定位是完全定位。方案可行。
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