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XX學院
畢業(yè)設計論文
水泵后側蓋的
加工工藝設計及夾具設計
所在學院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學 號
指導老師
年 月 日
27
摘 要
水泵后側蓋零件加工工藝及鉆床夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設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計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、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生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。
關鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差
Abstract
The fixture design of a certain type of motor armature bracket parts processing and drilling machine is design process design, including the parts processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then a special fixture, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in.
Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning,
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
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)程設計 3
3.1 確定毛坯的制造形式 3
3.2 基面的選擇 3
3.3 制定工藝路線 4
3.3.1 工藝路線方案一 4
3.3.2 工藝路線方案二 5
3.3.3 工藝方案的比較與分析 5
3.4 選擇加工設備和工藝裝備 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
3.6確定切削用量及基本工時 8
第4章 鉆4-Φ12孔夾具設計 16
4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 16
4.2 夾具的導向 17
4.3 切削力及夾緊力的計算 17
4.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 20
4.5 鉆模板 20
4.6定位誤差的分析 20
4.7 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 21
4.8 確定夾具體結構和總體結構 22
4.9 夾具設計及操作的簡要說明 23
總 結 24
致 謝 25
參 考 文 獻 26
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品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(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濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。
水泵后側蓋零件加工工藝及鉆床夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等的基礎下，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，并設計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。
本次設計水平有限，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
題目給的零件是水泵后側蓋零件，主要作用是起連接作用。
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，結構比較簡單。具體尺寸，公差如下圖所示。
圖2-1 水泵后側蓋
2.2零件的工藝分析
由零件圖可知，其材料為HT20-40，該材料為灰口鑄鐵，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨零件。
水泵后側蓋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.半精車側面，及表面粗糙度值3.2。5.兩側面粗糙度值6.3、12.5，法蘭面粗糙度值6.3。
水泵后側蓋共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F分述如下：
(1)．左端的加工表面：
? ? 這一組加工表面包括：左端面，Φ59外圓，Φ80外圓，Φ45.5內圓。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；Φ110的外圓，粗糙度為1.6鉆中心孔。其要求也不高，粗車后精車就可以達到精度要求。
第3章 工藝規(guī)程設計
本水泵后側蓋，假設年產量為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。
該零件材料為灰口鑄鐵 ，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鑄鋁鑄造。依據設計要求Q=100000件/年，n=1件/臺；結合生產實際，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綱領
N=2XQn(1+α)（1+β)=238595件/年
3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為灰口鑄鐵 ，鑄件的特點是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點是適應性強，即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件，也適用于不同的金屬，還特別適應制造形狀復雜的鑄件?？紤]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，最后選用鑄件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產量已達成批生產水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型鑄造，這從提高生產效率，保證加工精度，減少生產成本上考慮，也是應該的。
3.2 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產效率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。
粗基準的選擇，對像水泵后側蓋這樣的零件來說，選好粗基準是至關重要的。對本零件來說，如果外圓的端面做基準，則可能造成這一組內外圓的面與零件的外形不對稱，按照有關粗基準的選擇原則(即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面做粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對應位置精度較高的不加工表面做為粗基準)。
對于精基準而言，主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復。
3.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為成批生產的條件下，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率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。
3.3.1 工藝路線方案一
10 鑄造 鑄造出毛坯
20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理
30 粗車 粗車右端面，粗車外圓Φ110，注意各外圓留1mm的半精車余量
40 粗車 掉頭，粗車左端面，粗車外圓Φ59，粗車外圓Φ80端面，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的半精車余量
50 精車 精車右端面，精車外圓Φ110，達到圖紙尺寸公差要求
60 精車 精車左端面，精車外圓Φ59，精車外圓Φ80端面，達到圖紙尺寸公差要求
70 車 車5X2.5槽
80 車 車內孔Φ98孔、Φ45.5孔
90 車 車內孔3XΦ48.5油槽孔
100 鉆孔攻絲 鉆圓周鉆孔4-Φ12
110 銑槽 銑槽
120 鉗 去毛刺，清洗
130 終檢 終檢入庫
3.3.2 工藝路線方案二
10 鑄造 鑄造出毛坯
20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理
30 粗銑 粗銑右端面，粗銑外圓Φ110，注意各外圓留1mm的半精車余量
40 粗銑 掉頭，粗銑左端面，粗車外圓Φ59，粗車外圓Φ80端面，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的半精車余量
50 精車 精車右端面，精車外圓Φ110，達到圖紙尺寸公差要求
60 精車 精車左端面，精車外圓Φ59，精車外圓Φ80端面，達到圖紙尺寸公差要求
70 車 車5X2.5槽
80 車 車內孔Φ98孔、Φ45.5孔
90 車 車內孔3XΦ48.5油槽孔
100 鉆孔攻絲 鉆圓周鉆孔4-Φ12
110 銑槽 銑槽
120 鉗 去毛刺，清洗
130 終檢 終檢入庫
3.3.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個方案的特點在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便，但是要更換多臺設備，加工過程比較繁瑣，而且在加工過程中位置精度不易保證。方案二減少了裝夾次數，但是要及時更換刀具，因為有些工序在車床上也可以加工，鏜、鉆孔等等，需要換上相應的刀具。而且在磨削過程有一定難度，要設計專用夾具。因此綜合兩個工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下：
10 鑄造 鑄造出毛坯
20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理
30 粗車 粗車右端面，粗車外圓Φ110，注意各外圓留1mm的半精車余量
40 粗車 掉頭，粗車左端面，粗車外圓Φ59，粗車外圓Φ80端面，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的半精車余量
50 精車 精車右端面，精車外圓Φ110，達到圖紙尺寸公差要求
60 精車 精車左端面，精車外圓Φ59，精車外圓Φ80端面，達到圖紙尺寸公差要求
70 車 車5X2.5槽
80 車 車內孔Φ98孔、Φ45.5孔
90 車 車內孔3XΦ48.5油槽孔
100 鉆孔攻絲 鉆圓周鉆孔4-Φ12
110 銑槽 銑槽
120 鉗 去毛刺，清洗
130 終檢 終檢入庫
3.4 選擇加工設備和工藝裝備
3.4.1 機床選用
①.工序是粗車、粗鏜和精車、精鏜。各工序的工步數不多，成批量生產，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《機械制造設計工工藝簡明手冊》表4.2-7。
②.工序鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。
3.4.2 選擇刀具
①.在車床上加工的工序,一般選用硬質合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質合金車刀，它的主要應用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產率及經濟性,可選用可轉位車刀(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），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數。
3.4.3 選擇量具
本零件屬于成批量生產，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
“水泵后側蓋” 零件材料為灰口鑄鐵 ，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，灰口鑄鐵的硬度HB為143～269，表2.2-23 灰口鑄鐵的物理性能，灰口鑄鐵 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性質
生產類別
同類零件的年產量[件]
重型
（零件重>2000kg）
中型
（零件重100~2000kg）
輕型
（零件重<100kg）
單件生產
5以下
10以下
100以下
小批生產
5~100
10~200
100~500
中批生產
100~300
200~500
500~5000
大批生產
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生產
1000以上
5000以上
50000以上
根據所發(fā)的任務書上的數據，該零件的月工序數不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產。
根據生產綱領，選擇鑄造類型的主要特點要生產率高，適用于大批生產，查《工藝手冊》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點和應用范圍，再根據表3.1-20 各種鑄造方法的經濟合理性，采用機器造型鑄件。
表3-2 成批和大量生產鑄件的尺寸公差等級
鑄造方法
公差等級CT
灰口鑄鐵
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
根據上表選擇金屬型公差等級為7級。
3-3 鑄件尺寸公差數值
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。
3.6確定切削用量及基本工時
切削用量一般包括切削深度、進給量及切削速度三項。確定方法是先是確定切削深度、進給量，再確定切削速度?，F根據《切削用量簡明手冊》（第三版，艾興、肖詩綱編，1993年機械工業(yè)出版社出版）確定本零件各工序的切削用量所選用的表格均加以*號，與《機械制造設計工工藝簡明手冊》的表區(qū)別。
3.6.1 工序30
粗車右端面，粗車外圓Φ110，注意各外圓留1mm的半精車余量
所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據《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，可在一次走刀內完成，故
== （3-1）
②.確定進給量
根據《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《機械制造工藝設計手冊》可知：
=0.7
確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。
根據表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《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
切削速度可根據公式計算，也可直接有表中查出。
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。
切削速度的修正系數為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-3）
===120 （3-4）
根據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=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2 （3-6）
根據表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，=，==，=
3.6.2 工序40
掉頭，粗車左端面，粗車外圓Φ59，粗車外圓Φ80端面，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的半精車余量
本工序仍為粗車。已知條件與工序相同，車端面及倒角，可采用工序Ⅳ相同的可轉位車刀。
采用工序Ⅰ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：
a=2.5 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T=56
3.6.3 工序50
半精車右端面，半精車外圓Φ100，半精車外圓Φ85，半精車外圓Φ58，半精車各外圓臺階及圓弧圓角
所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據《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，可在一次走刀內完成，故
==
②.確定進給量
根據《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《機械制造工藝設計手冊》可知：
=0.7
確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。
根據表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。
切削時的修正系數為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為：
=950=1111.5 由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度
根據《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
切削速度可根據公式計算，也可直接有表中查出。
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。
切削速度的修正系數為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-12）
===120 （3-13）
根據CA6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
== （3-14）
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=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2
根據表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：
=1.25，=，==，=
⑥.計算基本工時
（3-15）
3.6.4 工序60
精車左端面，精車外圓Φ59，精車外圓Φ80端面，達到圖紙尺寸公差要求
所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據《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，可在一次走刀內完成，故
==
②.確定進給量
根據《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《機械制造工藝設計手冊》可知：
=0.7
確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。
根據表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。
切削時的修正系數為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為：
=950=1111.5 由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度
根據《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
切削速度可根據公式計算，也可直接有表中查出。
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。
切削速度的修正系數為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-12）
===120 （3-13）
根據CA6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
== （3-14）
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=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2
根據表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：
=1.25，=，==，=
工序80. 車內孔Φ98孔、Φ45.5孔
所選用的刀具為YG6X硬質合金圓形鏜刀，主偏角為K=45，直徑為16mm的圓形鏜刀，其耐用度為。
①.確定切削深度 a
②.根據表1.5，當半精鏜鑄料，鏜刀直徑為，a≤，鏜刀伸出長度時，進給量為：。
③ .確定切削速度 按表1.27的計算公式確定
V = （3-16）
式中 C=189.8 m = 0.2 X=0.15 Y=0.20
V=124.6
選擇CA6140機床轉速：n=
n =1200=20
實際切削速度為： v = 2.08
④.確定基本時間
確定半精鏜孔的基本時間50s
工序100 鉆圓周鉆孔4-Φ12
取
（）
所以 （）
按機床選取= （）
所以實際切削速度 （）
切削工時（一個孔）：
工序110 銑槽
機床的選擇：X52K型銑床
（1）選擇刀具：查，根據表2.1-72，因為銑削寬度，可查得立銑刀
2）查，根據表2.1-20，選擇7:24錐柄立銑刀，標準系列L=198mm，標準系列l(wèi)=63mm，粗齒數為4。
（2）選擇切削用量
1）決定銑削深度
銑削深度由工序決定，因為每次的銑削深度不大，故均可以一次性走完，則粗銑削時為3.4mm。
2）決定每齒進給量
查，根據表2.1-72，當銑削寬度=12mm時，銑刀的每齒進給量，取，所以。
3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命
查，根據表2.1-75，可選擇高速鋼立銑刀，，粗銑，后刀面的最大磨損限度為0.3～0.5mm，查，根據表2.1-76，可選用的高速鋼立銑刀，其耐用度T=90min。
4）決定切削速度
查，根據表2.1-77可查得：=1.18，=1.0，=0.9，=1.2，=1.0，=1.25（銑削余量較小時，）
銑削速度計算公式：
查，根據表2.1-77可查得：
所以 m/min
r/min
查，根據表3.30，X52K萬能銑床的使用說明書，選擇：
這時實際切削速度為
m/min
第4章 鉆4-Φ12孔夾具設計
4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。
夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質量和生產安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動源即產生原始作用力的部分。夾緊機構即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構和夾緊元件。
考慮到機床的性能、生產批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。
螺旋夾緊機構是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。
螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。
典型的螺旋夾緊機構的特點：
（1）結構簡單；
（2）擴力比大；
（3）自瑣性能好；
（4）行程不受限制；
（5）夾緊動作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉，通過螺栓夾緊移動壓板，實現對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調整。通過松緊螺栓實現壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。
在這次夾具設計中，定位是采用一根心軸和一個定位插銷來定位水平方向的。在垂直方向，用兩個同心半圓環(huán)來定位。當被加工零件放到夾具體同心圓環(huán)上后，用定位插銷把夾具上的鉆模板和零件通過先加工的孔進行定位，把壓板壓緊，之后取出定位插銷。
4.2 夾具的導向
在鉆床上加工孔時，大都采用導向元件或導向裝置，用以引導刀具進入正確的加工位置，并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過程中，導向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導向裝置如同定位元件一樣，對于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。
導向元件包括刀桿的導向部分和導向套。
在這套鉆床夾具上用的導向套是鉆套。
鉆套按其結構可分為固定鉆套，可換鉆套，快換鉆套及特殊鉆套。
因此套鉆夾具加工量不大，磨損較小，孔距離精度要求較高，則選用固定鉆套。如圖4.2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。
圖4.2 鉆套
鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性，材料選擇20Mn2。淬火HRC110。相同的，為了防止定位銷與模板之間的磨損，在模板定位孔之間套上兩個固定襯套。選取的標準件代號為12*18 GB2263-19134。材料仍選取T10A， 淬火HRC110。公差采用H7/p6的配合。
4.3 切削力及夾緊力的計算
刀具：鉆頭φ12。
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,安全系數
K=KKKK
式中 K—基本安全系數，1.5;
K—加工性質系數，1.1;
K—刀具鈍化系數, 1.1;
K—斷續(xù)切削系數, 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,時工件不會轉動,故本夾具可安全工作。
根據工件受力切削力、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，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值。即：
安全系數K可按下式計算有：：
式中：為各種因素的安全系數，查參考文獻[5]表可得：
所以有：
該孔的設計基準為中心軸，故以回轉面做定位基準，實現“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之間的關系F夾＝KF
軸向力：F夾＝KF （N）
扭距：
Nm
在計算切削力時必須把安全系數考慮在內，安全系數
由資料《機床夾具設計手冊》查表可得：
切削力公式： 式（2.17）
式中
查表得：
即：
實際所需夾緊力：由參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表得：
安全系數K可按下式計算，由式（2.5）有：：
式中：為各種因素的安全系數，見參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表 可得：
所以
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，決定選用螺旋夾緊機構。
4.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙
鉆套的類型和特點:
1、固定鉆套：鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產或加工孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。
2、可換鉆套：主要用在大批量生產中，由于鉆套磨損大，因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內，鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。
3、快換鉆套：當對孔進行鉆鉸等加工時，由于刀徑不斷增大，需要不同的導套引導刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。
4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標準鉆套不同的鉆套統稱特殊鉆套。
鉆套下端面與工件表面之間應留一定的空隙C，使開始鉆孔時，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內孔，如圖4.3。
圖4.3
切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。
在本次夾具鉆模設計中考慮了多方面的因素，確定了設計方案后，選擇了C=8。因為此鉆的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。
4.5 鉆模板
在導向裝置中，導套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈式鉆模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。
在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下，鉆模板在夾具體上采用定位銷一面雙孔定位，螺栓緊固，鉆模精度較高。[4]
4.6定位誤差的分析
制造誤差ZZ
（1）中心線對定位件中心線位置精度
. 取.
（2）內外圓同軸度誤差（查表P297）
.故，.
則.
知此方案可行。
4.7 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用
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（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。
為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。
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
11
10
16
20
＞6～8
+0.028
+0.011
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
HT150
＞22～26
35
+0.033
+0.017
39
＞26～30
42
46
25
HT150
56
＞30～35
+0.050
+0.025
48
52
＞35～42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
＞42～48
110
66
＞48～50
70
74
0.040
鉆模板選用翻轉鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。
4.8 確定夾具體結構和總體結構
對夾具體的設計的基本要求
（1）應該保持精度和穩(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，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。
（2）應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，夾具應有足夠的厚度，剛度可以適當加固。
（3）結構的方法和使用應該不錯
夾較大的工件的外觀，更復雜的結構，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應特別注意結構的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應能減小體積減輕重量，結構應該簡單。
（4）應便于鐵屑去除
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：對切削過程中產生更多的，一般應在夾具體上面。
（5）安裝應牢固、可靠
夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或實現的。當夾安裝在重力的中心，夾具應盡可能低，支撐面積應足夠大，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構，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，所以夾具設計，必須考慮結構應便于鐵屑。此外，夾點技術，經濟的具體結構和操作、安裝方便等特點，在設計中還應考慮。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，所以夾具設計，必須考慮結構應便排出鐵屑。
4.9 夾具設計及操作的簡要說明
由于是大批大量生產，主要考慮提高勞動生產率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉動自由度。此時雖然有過定位，但面是經精銑的面，定位是允許的。
總 結
畢業(yè)設計即將結束了，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合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，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計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎。
畢業(yè)設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了很多，也非常珍惜大學給我們的這次設計的機會，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵一步。
致 謝
這次畢業(yè)設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數據存在大量的重復和重疊，由于經驗不足，在選取數據上存在一些問題，不過我的指導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畢業(yè)設計。
這次畢業(yè)設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，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，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻
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