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寧XX學院 畢業(yè)設計(論文) 156FM凸輪軸調節(jié)叉加工工藝及夾具設計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘 要 本文是對156FM凸輪軸調節(jié)叉零件加工應用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設計合理的加工工藝過程。此外還對156FM凸輪軸調節(jié)叉零件的兩道工序的加工設計了專用夾具. 機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè)的工廠進行生產。而廣泛用于批量生產，專為某工件加工工序服務的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設計制造。本論文夾具設計的主要內容是設計鏜床夾具和銑床夾具，最后設計了一副檢驗夾具。 關鍵詞：調節(jié)叉，加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具 35 Abstract This article is on the156FM camshaft adjusting fork parts processing application and processing technology and analysis, including the spare parts diagram analysis, the choice of blank, parts of the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing method, the rational design of machining process. In addition to the156FM camshaft adjusting fork parts of the two process designing special fixture. Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, designed for a certain workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design jig boring machine and milling fixture, the design of a test fixture. Key Words:Adjust the fork，Processing technology, processing method, process documentation, fixture 目 錄 摘 要 I Abstract 1 目 錄 2 第1章 緒論 1 1.1 機械加工工藝概述 1 1.2機械加工工藝流程 1 1.3夾具概述 2 1.4機床夾具的功能 2 1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 3 1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀 3 1.5.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 4 第2章156FM凸輪軸調節(jié)叉的加工工藝規(guī)程設計 5 2.1零件的分析 5 2.1.1零件的作用 5 2.1.2零件的工藝分析 5 2.2確定生產類型 6 2.3確定毛坯 6 2.3.1確定毛坯種類 6 2.3.2確定鍛件加工余量及形狀 6 2.3.3繪制鍛件零件圖 6 2.4工藝規(guī)程設計 7 2.4.1選擇定位基準 7 2.4.2制定工藝路線 7 2.4.3選擇加工設備和工藝設備 9 2.4.4機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 10 2.5確定切削用量及基本工時 11 2.5.1工序1：粗精銑Φ12H7的兩側面 11 2.5.3工序3：鉆Φ12H7的通孔 13 2.5.4工序5：鉸Φ12H7的通孔 15 2.5.5工序6：粗銑Φ12H7的兩側面 16 2.5.6工序7：粗銑Φ26孔的兩面 17 2.5.7工序8：精銑Φ26孔的兩面 18 2.5.8工序10：銑斜面 19 2.5.9工序13：鉆鉸Φ8的孔 20 2.6本章小結 22 第3章 鏜孔夾具設計 23 3.1問題的提出 23 3.2 定位、夾緊方案的選擇 23 3.3切削力及夾緊力的計算 24 3.4 誤差分析與計算 25 3.5 零、部件的設計與選用 26 3.6 夾具設計及操作的簡要說明 27 3.7 本章小結 27 第4章 銑床夾具設計 29 4.1問題的指出 29 4.2定位基準的選擇 29 4.3 定位方案和元件設計 29 4.4 夾緊機構的設計 29 4.5定位誤差的計算 29 4.6 本章小結 30 第5章 檢驗夾具的設計 31 5.1題的指出 31 5.2定位基準的選擇 31 5.3檢驗夾具設計 31 5.4檢驗夾具檢測項目 32 5.5 本章小結 32 結 論 33 參 考 文 獻 34 第1章 緒論 第1章 緒論 1.1 機械加工工藝概述 機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據(jù)。 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。 機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。 技術人員根據(jù)產品數(shù)量、設備條件和工人素質等情況，確定采用的工藝過程，并將有關內容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣。 總的來說，工藝流程是綱領，加工工藝是每個步驟的詳細參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。 1.2機械加工工藝流程 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經審批后用來指導生產。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。 制訂工藝規(guī)程的步驟 1) 計算年生產綱領，確定生產類型。 2) 分析零件圖及產品裝配圖，對零件進行工藝分析。 3) 選擇毛坯。 4) 擬訂工藝路線。 5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。 6) 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和輔助工具。 7) 確定切削用量及工時定額。 8) 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。 9) 填寫工藝文件。 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內容進行調整，以提高經濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。 1.3夾具概述 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。 在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產率和產品的制造成本等，幫機床夾具設計在企業(yè)的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位。機床夾具設計是一項重要的技術工作。 隨著科學技術的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術不斷涌現(xiàn)，機械制造工藝正向著高質量、高生產率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復雜的零件加工的生產率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進步，使工藝過程的自動化達到了一個新的階段。 “工欲善其事，必先利其器。” 工具是人類文明進步的標志。自20世紀末期以來，現(xiàn)代制造技術與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質量、生產率和產品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 1.4機床夾具的功能 在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。 1．機床夾具的主要功能 機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。 （1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。 （2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 2．機床夾具的特殊功能 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。 （1）對刀 調整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。 （2）導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導其進行鉆削。導向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導向功能。 1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 隨著科學技術的巨大進步及社會生產力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀 國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工作品種已占工件種類總數(shù)的85%左右。現(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為15%左右。特別是近年來，數(shù)控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本。 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。 3）適用于精密加工的高精度機床夾具。 4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具。 5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產率。 6）提高機床夾具的標準化程度。 1.5.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化四個方面。 精密化 隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達0.2～0.5μm。 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗）轉速為2600r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。 柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、拼裝、組合等方式，以適應可變因素的能力。可變因素主要有：工序特征、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機床夾具等。在較長時間內，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。 標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。在制訂典型夾具結構的基礎上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結構。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標準化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。 第2章 156FM凸輪軸調節(jié)叉的加工工藝規(guī)程設計 第2章156FM凸輪軸調節(jié)叉的加工工藝規(guī)程設計 2.1零件的分析 2.1.1零件的作用 題目所給的零件是156FM凸輪軸調節(jié)叉。它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。 2.1.2零件的工藝分析 圖1.1 凸輪軸調節(jié)叉零件圖 零件的材料為45#，鍛造性能和切削加工性能優(yōu)良。以下是156FM凸輪軸調節(jié)叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： (1) 中心圓孔Ф26，Ф12H7。 (2) 兩端面與中心孔Ф12H7有0.05的垂直度 (4) 半孔Ф26與中心孔Ф12H7有51.5的位置關系。 由上面分析可知，可以先加工156FM凸輪軸調節(jié)叉中心孔，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此156FM凸輪軸調節(jié)叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 2.2確定生產類型 已知此156FM凸輪軸調節(jié)叉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；工序應當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。 2.3確定毛坯 2.3.1確定毛坯種類 零件材料為45#。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊大，零件結構復雜，生產類型為大批生產，故選擇鍛造毛坯。 2.3.2確定鍛件加工余量及形狀 查《機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊》112頁表1-4-7 2.3.3繪制鍛件零件圖 圖2.1 零件毛坯圖 2.4工藝規(guī)程設計 2.4.1選擇定位基準 ①粗基準的選擇 以零件的下端孔為主要的定位粗基準，以較大面a面為輔助粗基準。 ②精基準的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以加工后的通孔為主要的定位精基準，以下端孔為輔助的定位精基準。 2.4.2制定工藝路線 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用各種機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 表2.1工藝路線方案一 工序號 工序內容 工序一 鉆Φ12H7的底孔Φ11.5 工序二 鉸Φ12H7的通孔,達到圖紙尺寸公差 工序三 粗銑Φ12H7的兩端面，使粗糙度達到6.3，使兩面間的距離為27 工序四 精銑Φ12H7的兩端面，使粗糙度達到3.2，達到圖紙尺寸公差 工序五 粗銑下端圓孔的兩側面，使兩面之間的距離為6.85 工序六 精銑下端圓孔的兩側面，使兩面之間的距離為5.35,留0.5mm的磨削余量 工序七 磨削Φ26半圓孔兩凸臺端面,達到圖紙尺寸公差4.85和粗糙度要求0.8 工序八 鏜孔Φ26,達到圖紙尺寸公差 工序九 銑削距離為一段 工序十 銑斜面?zhèn)冗?使距離Φ12H7中心孔距離為 工序十一 銑Φ8孔端面,使距離Φ12H7中心孔距離為 工序十二 鉆Φ8的底孔Φ7.5，垂直于Φ12H7的通孔 工序十三 鉸Φ8的孔，垂直于Φ12H7的通孔 工序十四 鉗工打毛刺 工序十五 檢驗 表2.2工藝路線方案二 工序號 工序內容 工序一 鍛造毛坯，正火后達到硬度HB167~299 工序二 粗銑Φ12H7的兩側面，使兩面間距為27 工序三 精銑Φ12H7的兩側面，使兩面間距為25 工序四 粗銑Φ26孔的兩面，使兩面的間距為6.85 工序五 精銑下端圓孔的兩側面，使兩面之間的距離為5.35,留0.5mm的磨削余量 工序六 鉆Φ12H7的底孔Φ11.5 工序七 鉸Φ12H7的通孔 工序八 鏜孔Φ26 工序九 銑削距離為一段 工序十 銑斜面?zhèn)冗?使距離Φ12H7中心孔距離為 工序十一 銑Φ8孔端面,使距離Φ12H7中心孔距離為 工序十二 鉆Φ8的底孔Φ7.5，垂直于Φ12H7的通孔 工序十三 銑削爪部開口槽至 工序十四 熱處理HRC555 工序十五 磨削爪部兩端面，達到圖紙尺寸公差4.85和粗糙度要求0.8 工序十六 鉗工打毛刺 工序十七 檢驗 工藝方案的比較與分析： 上述兩個工藝方案的特點在于：方案二是加工工序分散，適合流水線生產，縮短裝換刀具的時間。加工完前次的又可成為下次加工的基準，這樣使工序非常清晰易提高加工精度，是對大批量生產是很合適的。方案一把工件加工工序分得很紊亂并且很集中，基準得不到保證，加工出來的精度低，不符合現(xiàn)代化的生產要求。兩種方案的裝夾比較多，但是考慮到加工零件的方便性，及加工精度，且還是大批生產，所以采用方案二比較合適。 工序號 工序內容 工序一 粗銑Φ12H7的兩側面，使兩面間距為27 工序二 精銑Φ12H7的兩側面，使兩面間距為25 工序三 粗銑Φ26孔的兩面，使兩面的間距為6.85 工序四 精銑下端圓孔的兩側面，使兩面之間的距離為5.35,留0.5mm的磨削余量 工序五 鉆Φ12H7的底孔Φ11.5 工序六 鉸Φ12H7的通孔 工序七 鏜孔Φ26 工序八 銑削距離為一段 工序九 銑斜面?zhèn)冗?使距離Φ12H7中心孔距離為 工序十 銑Φ8孔端面,使距離Φ12H7中心孔距離為 工序十一 鉆Φ8的底孔Φ7.5，垂直于Φ12H7的通孔 工序十二 銑削爪部開口槽至 工序十三 熱處理HRC555 工序十四 磨削爪部兩端面，達到圖紙尺寸公差4.85和粗糙度要求0.8 工序十五 鉗工打毛刺 工序十六 檢驗 2.4.3選擇加工設備和工藝設備 ①機床的選擇 工序1、2、3、4、8、9、12采用X5028立式銑床 工序5、6、7、11采用Z535立式鉆床 ②選擇夾具 該156FM凸輪軸調節(jié)叉的生產綱領為大批生產，所以采用專用夾具。 ③選擇刀具 在銑床上加工的各工序，采用硬質合金銑刀即可保證加工質量。在鉸孔Φ12H7，由于精度不高，可采用硬質合金鉸刀。 ④選擇量具 加工的孔均采用極限量規(guī)。 ⑤其他 對垂直度誤差采用千分表進行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。 2.4.4機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 根據(jù)前面資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下： 表2.3各加工工序的加工余量及達到的尺寸、經濟度、粗糙度 工序號 工序內容 加工余量 經濟精度 表面粗糙度 工序余量 最小 最大 1 粗銑Φ12H7的兩側面 3 IT11 6.3 -0.1 0.1 2 粗銑平下端孔側面的工藝凸臺 3 IT11 6.3 -0.1 0.1 3 鉆Φ12H7通孔 IT12 6.3 -1 1 4 擴Φ12H7通孔 2.0 IT12 3.2 -0.05 0.05 5 鉸Φ12H7通孔 0.2 IT8 1.6 -0.006 0.006 6 粗銑Φ12H7的兩側面 粗銑左面 3 IT12 6.3 -0.1 0.1 粗銑右面 7 粗銑Φ26孔的兩面 2 IT11 6.3 -0.1 0.1 8 精銑Φ26孔的兩面 1 IT9 3.2 -0.05 0.05 9 鉆鉸Φ8的孔 IT13 6.3 -1 1 2.5確定切削用量及基本工時 2.5.1工序1：粗精銑Φ12H7的兩側面 機床：X5028立式銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=3mm 所以銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4-81，取 機床主軸轉速： ， 按照參考文獻[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-81, 切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.23min 2.5.2工序2：粗精銑下端孔側面的工藝凸臺 機床：X5028 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù) ①粗銑a面 銑削深度 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.52min 2.5.3工序3：鉆Φ12H7的通孔 工件材料為45#，硬度200HBS。孔的直徑為12mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床。鉆頭為?22mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃。 確定鉆削用量 ①確定進給量 根據(jù)參考文獻[2]，表28-10可查出，查Z535立式鉆床說明書，取。 根據(jù)參考文獻[2]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據(jù)參考文獻[2]，表28-9，允許的進給量。 由于所選進給量遠小于及，故所選可用。 ②確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據(jù)參考文獻[2]，表28-15，由插入法得 ， ， 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。 根據(jù)參考文獻[2]，由表28-3，，，故 查Z535機床說明書，取。實際切削速度為 由參考文獻[2]，表28-5，，故 ③校驗機床功率 切削功率為 機床有效功率 故選擇的鉆削用量可用。即 ，，， 相應地 ，， 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： 查參考文獻[1]，表2.5-41工步輔助時間為：1.76min 2.5.4工序5：鉸Φ12H7的通孔 加工機床為Z535立式鉆床。鉸刀為?12mm標準高速鉸刀。 確定鉸孔切削用量 ①確定進給量 根據(jù)表28-36，，按該表注4，進給量取小植。查Z535說明書，取。 ②確定切削速度及 由表28-39，取。由表28-3，得修正系數(shù) ， 故 查Z535說明書，取，實際鉸孔速度 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： 查參考文獻[1]，表2.5-41工步輔助時間為：1.51min 該工序的加工機動時間的總和是： 2.5.5工序6：粗銑Φ12H7的兩側面 機床：X5028 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù) ①粗銑左面 銑削深度 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：2.03min ②粗銑右面 同樣的銑削深度 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取 機床主軸轉速：， 取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.52min 2.5.6工序7：粗銑Φ26孔的兩面 機床：X5028立式銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為14)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4-81，取 機床主軸轉速： ， 按照參考文獻[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-81, 切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.57min 2.5.7工序8：精銑Φ26孔的兩面 機床：X5028立式銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為)，材料：， ，齒數(shù)Z=12，為細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4-81，取 機床主軸轉速： ， 按照參考文獻[3]表3.1-31 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.94min 2.5.8工序10：銑斜面 機床：X5028立式銑床 加工余量：3mm。 由于零件此處的設計精度不高，用銑削達到尺寸精度的要求 銑刀參數(shù)：L=10 D=100mm d=30mm ro=15°ao=12°an=6°Z=24 由于寬度為25mm, 故一次走完， ap=3mm 由《切削用量簡明手冊》表3.3 確定f=0.5mm/r 現(xiàn)取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z 選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.7,得最大磨損量為0.5 由表3.8確定刀具壽命：T=120。 確定切削速度Vc和每齒進給量：決定切削速度Vc和每齒進給量Vf、由《切削用量簡明手冊》的公式 Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12, n=1000×Vc/do=1000×98.6/3.14×100= 314r/min 根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》X5028立式銑床型銑床說明選nc=300r/min 實際速度Vc=donc/1000=94.2m/min 選Vfc=ncf=300×0.5=150mm/min 根據(jù)X62W型銑床說明書選Vf=150mm/min fzc=150/300×24=0.020mm/z 基本工時基本工時根據(jù) 《切削用量簡明手冊》表3.5 Tm=(L+L1+△)×i/Vf=(40+20)×2/150=0.8（min） 2.5.9工序13：鉆鉸Φ8的孔 機床：Z535立式鉆床 刀具：7.8直柄短麻花鉆 8鉸刀 確定鉆削用量 確定進給量 根據(jù)參考文獻[2]，表28-10可查出，查Z535立式鉆床說明書，取。 根據(jù)參考文獻[2]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據(jù)參考文獻[2]，表28-9，允許的進給量。 由于所選進給量遠小于及，故所選可用。 確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據(jù)參考文獻[2]，表28-15，由插入法得 ， ， 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。 根據(jù)參考文獻[2]，由表28-3，，，故 查Z535機床說明書，取。實際切削速度為 由參考文獻[2]，表28-5，，故 校驗機床功率 切削功率為 機床有效功率 故選擇的鉆削用量可用。即 ，，， 相應地 ，， 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： 查參考文獻[1]，表2.5-41工步輔助時間為：1.58min 2.6本章小結 本章節(jié)主要從零件的結構和外型入手分析，從而得出設計毛坯的依據(jù)。再查閱有關資料，設計出零件加工的毛坯。在工藝規(guī)程的制定上，將兩種方案進行比較，選取一個最佳方案來。在計算每一步的切削用量時，先選用刀具和機床，再查閱資料找出進給量，由它算出機床所需的轉速，翻閱機床手冊選一個最接近它的一值。算切削速度、機動時間等。 第3章 鏜孔夾具設計 第3章 鏜孔夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度。在加工此156FM凸輪軸調節(jié)叉零件時，需要設計專用夾具。 根據(jù)任務要求中的設計內容，需要設計 鉆鉸孔夾具、銑面夾具及檢驗夾具各一套。 3.1問題的提出 本夾具主要用來鉆156FM凸輪軸調節(jié)叉26孔。這個孔距右平面有尺寸精度要求為，與中心孔垂直。因為位置精度要求不高，也無需表面粗糙度要求，故再本道工序加工時主要應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度。 3.2 定位、夾緊方案的選擇 由零件圖可知：在對孔進行加工前，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、工藝孔和大頭孔外圓端來定位，即一面、一短圓柱銷和V型塊定位，夾緊方式可設計圓環(huán)套在大頭孔圓周邊進行夾緊。 方案Ⅱ：應用一面即撥叉底面，一銷即定位于大頭孔外端的擋銷和工藝孔的心軸來定位，夾緊方式就用螺母在心軸上夾緊。 方案Ⅲ：選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，還有一擋銷定位于大頭孔外端，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。 分析比較上面三種方案：方案Ⅰ中的V型塊定位造成過定位，而夾緊方式加大了設計量，裝、取工件也不易。方案Ⅱ中的心軸夾緊、定位是不正確的，也端是不加工的，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Ⅲ滿足要求，孔其加工與孔的軸線間有尺寸公差，選擇小頭孔為定位基準來設計鏜模，從而保證其尺寸公差要求。 3.3切削力及夾緊力的計算 鏜刀材料：（硬質合金鏜刀） 刀具的幾何參數(shù)： 由參考文獻[5]查表可得： 圓周切削分力公式： 式中 查[5]表得： 查[5]表 取 由表可得參數(shù)： 即： 同理：徑向切削分力公式 ： 式中參數(shù)： 即： 軸向切削分力公式 ： 式中參數(shù)： 即： 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： 螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 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，決定選用螺絲夾緊機構。 3.4 誤差分析與計算 該夾具以一個平面和和個定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。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。 由[5]和[6]可得： 1 定位誤差： 當短圓柱銷以任意邊接觸時 當短圓柱銷以固定邊接觸時 式中為定位孔與定位銷間的最小間隙 通過分析可得： 因此：當短圓柱銷以任意邊接觸時 2 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 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 1.定位銷選用本夾具選用一可換定位銷來定位，其參數(shù)如下： 表3.1 定位銷參數(shù) d H D 公稱尺寸 允差 14～18 16 15 ～0.011 22 5 1 4 M12 4 2．夾緊裝置的選用 該夾緊裝置選用螺絲 3.6 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，該工件不但可以采用心軸夾緊、定位，還可設計圓環(huán)套來夾緊，但由于心軸的夾緊有可能破壞其定位，不選用該方式，而設計圓環(huán)套不易裝、取工件，也不選用，為提高生產率，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。 3.7 本章小結 鏜孔夾具的設計要認真的分析方案，應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，盡可能的考慮多個方面在考慮采取什么樣的夾緊的方案的同時，還要考慮誤差的存在，要選取最適合的鏜孔夾具方案，要考慮怎么去確保零件的尺寸，所以設計夾具是一門很復雜的藝術。 圖3.1 鏜孔夾具裝配圖 第4章 銑床夾具設計 第4章 銑床夾具設計 4.1問題的指出 為了提高勞動生產率和降低生產成本，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。對于銑削156FM凸輪軸調節(jié)叉斜平面，由于對加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工時，主要考慮如何降低降低生產成本和降低勞動強度。 4.2定位基準的選擇 在加工中用作確定工件在夾具中占有正確位置的基準，稱為定位基準。據(jù)《夾具手冊》知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。根據(jù)本道工序，選G面為定位基準。 4.3 定位方案和元件設計 根據(jù)工序圖及對零件的結構的分析，本道工序需限制4個自由度，為了增加定位的可靠行，實際限制了其6個自由度。本夾具采用6點定位原則，用兩個固定的支撐板作為一大平面，限制了工件的兩個旋轉自由度和一個移動自由度；用一個側向支撐板作為一小平面，限制了工件的一個旋轉自由度和一個移動自由度；用一個支撐釘作為止推點，本夾具的止推點采用了自位支撐的方式。 4.4 夾緊機構的設計 本夾具采用定位銷和螺絲進行夾緊，同時保證了夾緊可靠和動作迅速的要求。同時，由于定位銷和螺絲屬于標準件，可直接購買，降低了夾具的制造成本。 4.5定位誤差的計算 本夾具的定位表面為工序所要求的基準不重合誤差ΔJB=0；由于G面是加工表面，根據(jù)其制造方式，其表面粗糙度為Ra25，由于H7/g6為間隙配合，最大間隙為0.017因此基準位移誤差ΔJw=0.025+0.017=0.042。 總定位誤差Δdw=ΔJB+ΔJw=0.042＜=0.333，因此該夾具滿足精度要求。 4.6 本章小結 銑床夾具的設計本次主要是選擇了銑背面，但是看上去比較簡單，實際上還是有很多問題存在的，當中也遇到了很多難題，說明平時的基礎掌握的不夠扎實，很多方面都是考慮不周全的原因，所以夾具設計真的是一門千變萬化的藝術，我們以后再工作中也許還會碰到許多這樣的夾具，我們不妨多去觀察觀察，學習學習，以這樣的方式來提升自我。 圖4.1銑斜面夾具裝配圖 第5章 檢驗夾具的設計 第5章 檢驗夾具的設計 5.1題的指出 為了提高勞動生產率和降低生產成本，保證檢驗效率，降低勞動強度，需要設計檢驗夾具。在檢驗時，主要考慮如何降低生產成本和降低勞動強度。 5.2定位基準的選擇 在加工中用作確定工件在夾具中占有正確位置的基準，稱為定位基準。據(jù)《夾具手冊》知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。根據(jù)本道工序，選G面為定位基準。 5.3檢驗夾具設計 檢驗夾具:檢驗工件及裝配件的尺寸大小和形狀等參數(shù)時，用來夾持或安裝被測工件(或裝配件)，便于進行檢測的一種裝置。 圖5.1 檢驗夾具裝配圖 5.4檢驗夾具檢測項目 檢驗夾具主要測量中心距離51.1,及銷孔與中心孔之間的距離14，幾個工件能否正常安裝上去,可以檢驗位置關系是否正確的。檢驗兩孔中心距時，圖5.1大圓柱銷固定在夾具體上，放置工件至圖示大致為止，然后裝入小圓柱銷。如果小圓柱銷能夠順利裝入，說明是合適的。如果裝入太卡或太松，則說明有問題。當檢驗φ12H7與φ8孔的距離位置關系情況時，當二者中心距放置調整下，在圖示位置裝入小孔銷，如果小孔銷能正常順利裝入說明合理。如果裝入困難或根本無法裝入，說明存在問題。 5.5 本章小結 檢驗夾具的設計是之前從來沒有接觸過的，雖然平時在上課的時候，在實訓中心的時候都會碰到很多的量具，但是和這種專用夾具還是有很大的區(qū)別的，說實話剛開始連什么是檢驗夾具都不知道，在實習的時候問了一些師傅，也查看了一些書籍，終于算了入門，但是還是存在很多問題的，以后再工作生活中也許還會碰到這樣的難題，相信通過這次的設計會好許多。 結論 結 論 本次設計從零件的毛坯生產到最終成品，中間經過了銑、鏜、鉆、攻螺紋、打毛刺等工序。因為是大批量生產，工序就分得很散，中間就可省去換刀具和調試的時間。在每道工序中都有計算切削用量和工時。 在本次設計中已無大的問題，基本達到了要求。只是在夾具的設計中沒有能提出多中方案進行分析比較，有所不足。 參考文獻 參 考 文 獻 [1] 李 洪．機械加工工藝手冊[M] ．北京出版社，2006．1． [2] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊[M] ．機械工業(yè)出版社，2005．1． [3] 上海市金屬切削技術協(xié)會．金屬切削手冊[M]．上?？茖W技術出版社，2002． [4] 楊叔子．機械加工工藝師手冊[M]．機械工業(yè)出版社，2000． [5] 徐鴻本．機床夾具設計手冊[M] ．遼寧科學技術出版社，2003．10． [6] 都克勤．機床夾具結構圖冊[M] ．貴州人民出版社，2003．4 [7] 胡建新．機床夾具[M] ．中國勞動社會保障出版社，2001．5． [8] 馮 道．機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊[M] ．安徽文化音像出版社，2003． [9] 王先逵．機械制造工藝學[M]．機械工業(yè)出版社，2000． [10] 馬賢智．機械加工余量與公差手冊[M]．中國標準出版社，1994．12． [11] 劉文劍．夾具工程師手冊[M]．黑龍江科學技術出版社，2007 [12] 王光斗．機床夾具設計手冊[M]．上?？茖W技術出版社，2002．8． 致謝 致謝 在畢業(yè)設計即將結束之際我向所有幫助過我的老師和同學說一聲，謝謝！我想沒有他們的幫助，畢業(yè)設計就會做得很困難。 這次畢業(yè)設計是在老師悉心指導下完成的。老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W風范、高度的責任感使我受益非淺。在做設計的過程中也遇到了不少的問題，楊老師給了我許多關懷和幫助，并且隨時詢問我畢業(yè)設計的進展情況、細心的指導我們，也經常打電話或者發(fā)電子郵件過來指導我的設計。 在論文工作中，得到了機電學院有關領導和老師的幫助與支持，在此表示衷心的感謝。 最后，在即將完成畢業(yè)設計之時，我再次感謝對我指導、關心和幫助過老師、領導及同學。謝謝了！