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1、 本科課程論文 題 目 扇形板加工工藝夾具設(shè)計 學(xué) 院 工程 專 業(yè) 機 年 級 學(xué) 號 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 成 績 2014年6月5日 目錄 1 扇形板的分析......

2、.................................................................................................2 1.1 扇形板的工藝分析..........................................................................................2 1.2 扇形板的工藝要求.................................................................................

3、...........2 2 選擇毛坯的制造方式,初確定毛坯形狀........................................................................3 3 工藝規(guī)程設(shè)計.......................................................................................................4 3.1 加工工藝過程....................................................................

4、..........................4 3.2 確定各表面加工方案.......................................................................................4 3.2.1 影響加工方法的因素..........................................................................4 3.2.2 加工方案的選擇...............................................................

5、..................4 3.3 確定定位基準(zhǔn).............................................................................................5 3.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇...................................................................................5 3.3.2精基準(zhǔn)選擇的原則..............................................................

6、...................5 3.4 工藝路線的擬訂........................................................................................6 3.4.1 工序的合理組合..............................................................................6 3.4.2 工序的集中與分散....................................................................

7、........6 3.4.3 加工工藝路線方案的比較................................................................7 3.5 扇形板的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定............................8 3.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求......................................................................8 3.5.2 扇形板的偏差計算............................................

8、.............................8 3.6 選擇機床及對應(yīng)夾具、量具、刃具..........................................................9 3.7 確定切削用量..................................................................................10 4 夾具設(shè)計......................................................................................

9、....................15 4.1 研究原始質(zhì)料..........................................................................................15 4.2 定位基準(zhǔn)的選擇...................................................................................... 15 4.3 鉆削力及夾緊力的計算........................................................

10、....................15 4.4 誤差分析與計算......................................................................................16 4.5 夾具設(shè)計及操作的簡要說明....................................................................17 5 參考文獻.................................................................................

11、.........................18 1.扇形板的分析 1.1 扇形板的工藝分析 扇形板零件尺寸比較小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，加工孔和表面的精度要求較高，上下表面、圓弧表面都有粗糙度要求，精度要求較高，此外還有孔要求加工，對精度要求也很高?？状植诙纫蠖际荝a1.6，所以都要求精加工。其小頭孔與下平面有平行度的公差要求,和孔有對稱度公差要求。 1.2 扇形板的工藝要求 圖2.1 扇形板的零件圖 圖2.2 扇形板的零件實體圖 該零件需要切削加工的地方有5 個處：平面加工包括扇形板上端面、下端面；孔系加工包括；小孔φ8 和扇形板兩個外圓弧面的加

12、工。不去除材料加工上下兩個表面。 (1) 以平面為主有： ① 扇形板上端面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是Ra=6.3；下端面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是Ra=3.2； ② 扇形板R48 弧面采用數(shù)控機床加工，其粗糙度要求是Ra=3.2。 (2)孔系加工有： ①孔的鉆、鉸加工，并且進行倒角1x45。其表面粗糙度為Ra=1.6； ② φ8 孔鉆、鉸加工，其表面粗糙度要求Ra =1.6；并且與下端面的平行度要求為0.08μm，與的對稱度為0.1μm。 扇形板毛坯的選擇用鑄造，因為生產(chǎn)率較高，所以可以免去每次造型。單邊余量一般在3.5-4mm，結(jié)構(gòu)細密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積

13、較小。于是中批量生產(chǎn)。 上面主要是對扇形板零件的結(jié)構(gòu)、加工精度和主要加工表面進行了分析，選擇了其毛坯的的制造方法為鑄造和中批的批量生產(chǎn)方式，從而為工藝規(guī)程設(shè)計提供了必要的準(zhǔn)備。 2選擇毛坯的制造方式,初確定毛坯形狀 本零件是中批、大批大量生產(chǎn)，還有零件的復(fù)雜程度及加工表面與非加工表面的技術(shù)要求，我們選擇毛坯的制造方式為鑄造。根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（機械工業(yè)出版出版社、哈爾濱工業(yè)大學(xué)李益民主編） 零件材料為HT250 鋼，采用金屬型鑄造，精度可達到3.2—10，因此毛坯的加工余量比較小。 3.工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 加工工藝過程 由以上分析可知，該扇形板零件的主要加工

14、表面是平面、孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于扇形板來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系以及槽的各尺寸精度。由上面的分析得知：扇形板的尺寸精度，形狀精度以及位置關(guān)系精度要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。 3.2 確定各表面加工方案 3.2.1 影響加工方法的因素 (1) 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工。 (2) 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設(shè)備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。 (3) 要考慮被加

15、工材料的性質(zhì)。 (4) 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應(yīng)考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。 (5) 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術(shù)要求來選定最終加工方法。再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為IT6，表面粗糙度為Ra0.63μm，并要求淬硬時，其最終工序選用精度，前面準(zhǔn)備工序可為粗車——半精車——淬火——粗磨。 3.2.2 加工方案的選擇 (1)平面的加工方案為：粗銑——精銑（IT 7 ～ IT 9），粗糙度為 Ra6.3～1.6，一般不

16、淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。故上下端面可用粗銑——精銑。 (2) 孔的表面粗糙度要求為1.6，則選擇孔的加方案序為：鉆—鉸—精鉸。并且進行倒角1x45。 (3) 小孔φ8表面粗糙的要度求為Ra =1.6，并且其孔徑較小，所以選擇加工的方法是鉆—鉸—精鉸。 (4) R48 圓弧面的加工方法：采用數(shù)控機床進行加工。 3.3 確定定位基準(zhǔn) 3.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： (1) 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作

17、為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 (2) 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。 (3) 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 (4) 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位 準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時需經(jīng)初加工。 (5)便于裝夾原則。 (6)保證不加工表面位置準(zhǔn)確原則。 (7) 粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用原則。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證扇形板在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從扇形板零件圖分析可知，主要是選擇加工扇形板上下底面的

18、裝夾定位面為其加工粗基準(zhǔn)。故這里選用扇形板的下端面做為粗基準(zhǔn)。 3.3.2 精基準(zhǔn)選擇的原則 (1) 基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。 (2) 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。基準(zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計和制造工作。 (3) 互為基準(zhǔn)的原則。當(dāng)兩個表面位置精度以及它們自身的尺寸與形狀精度都要求很高時，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。 (4)自為基準(zhǔn)原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，在加工時就應(yīng)盡量選擇加工表面

19、本身作為精基準(zhǔn)。 此外，還應(yīng)選擇工件上精度高，尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計簡單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證扇形板在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從扇形板零件圖分析可知，它的上端面與，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個平面和一個孔定位限制工件自由度不夠，如果使用典型的一面兩銷定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求，所以再在分度盤上加上一個定位銷，這樣零件的六個自由度就都限制好了。 綜上所述，選擇精基準(zhǔn)的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾方便。 3.4 工

20、藝路線的擬定 對于批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。扇形板的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔和面定位粗加工扇形板上下端面，再精加工上下端面。后續(xù)工序安排都應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔等原則。 3.4.1 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： (1) 工序分散原則 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管

21、理復(fù)雜。 (2) 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 3.4.2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則。所謂工序

22、集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 (1)工序集中的特點 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 (2)工序分散的特點 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備，簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)水平要求不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。

23、 工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 3.4.3 加工工藝路線方案的確定 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可 以考慮采用專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產(chǎn)成本， 加工工藝路線方案見下； 工序1：鑄造毛坯。 工序2：粗銑零件的上端面，以下端面為粗基準(zhǔn)。 工序3：粗銑零件的下端面，以上端面為粗基準(zhǔn)。 工序4：精銑

24、零件的上端面，以下端面為精基準(zhǔn)。 工序5：精銑零件的下端面，以上端面為精基準(zhǔn)。 工序6：對孔空進行鉆—擴—鉸—精鉸。以下端面為基準(zhǔn)。 工序7：孔進行倒角1X45，以上、下端面為基準(zhǔn)。 工序8：對φ8 孔空進行鉆—鉸—精鉸。孔和下端面為基準(zhǔn)。 工序9：用數(shù)控機床加工R48 外圓弧，以下端面和孔為基準(zhǔn)。 工序10：清洗表面。 工序11：剔除毛刺。 工序12：終檢。 3.5 扇形板的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 扇形板的毛胚采用的是HT150 制造,其材料是HT150（最小抗拉強度150）, 生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 3.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 扇

25、形板為鑄造件，對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性有一定要求： (1) 由于鑄造件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機件配合的表面才需要進行機械加工，其表面均應(yīng)設(shè)計為非加工表面。 (2) 工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)相一致。 (3)便于裝夾、加工和檢查。 (4) 結(jié)構(gòu)要求統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類、形狀及尺

26、寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 3.5.2 扇形板的偏差計算 (1) 扇形板上下端面的偏差及加工余量計算 上下端面加工余量的計算。根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：由機械余量加工手冊知，其單邊余量值規(guī)定為1.5—2.0mm，現(xiàn)取1.5mm?？芍浯帚姇r精度等級為IT12，粗銑平面時厚度偏差取-0.25mm 精銑：由機械余量加工手冊知，其單邊余量值規(guī)定為0.7mm。鑄造毛坯的基本尺寸為32mm，由機械余量加工手冊知鍛件復(fù)雜系數(shù)S2 ，重0.608kg，則鍛件偏差為 毛坯的名義尺寸為：32+（1.5+0.7）2=36.4mm 毛坯最小尺寸為：36.4-0

27、.5=35.9mm 毛坯最大尺寸為：36.4+1.1=37.5mm 粗銑后最大尺寸為：32+0.72=33.4mm 粗銑后最小尺寸為：33.4-0.25=33.15mm 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，且保證各個尺寸精度。 (2) 孔的偏差及加工余量計算 該孔精度要求為IT7，換算為φ22H7，由考參考文獻2知確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：φ20mm 2Z=20mm 擴孔:φ21.80mm 2Z=1.8mm（Z 為單邊余量） 粗鉸:φ21.94mm 2

28、Z=0.14mm（Z 為單邊余量） 精鉸: mm ，即φ22H7 2Z=0.06mm（Z 為單邊余量） 該孔就可達到精度要求。 (3)φ 8 孔孔的偏差及加工余量計算 該孔精度設(shè)為為IT7，由考參考文獻1 知確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：φ7.8mm 粗擴：φ7.96mm 2Z=0.16mm（Z 為單邊余量） 精鉸：φ8H7mm 2Z=0.04mm（Z 為單邊余量） 該孔就可達到精度要求。 (4)外圓弧表面沿軸線長度加工余量及公差。 由機械余量加工手冊知鍛件復(fù)雜系數(shù)S1，重1.25kg，則鍛件偏差為。長度方向的余量由機械余量加工手冊其余

29、量規(guī)定值是2.0 ～ 2.5mm 現(xiàn)取2.0mm。 3.6 選擇機床及對應(yīng)夾具、量具、刃具 選擇機床： （1）工序2、3、4、5 是銑削加工，各工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，根據(jù)工件尺寸選用X5020A 立式銑床。（機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計表5-5） （2）工序8,9 是鉆——鉸----精鉸加工，根據(jù)工件尺寸可以選用立式鉆床Z5125A。（機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計表5-6） 選擇夾具： 由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為10 萬/年，為大批大量生產(chǎn)，故均采用專用夾具； 選擇量具： 本零件屬成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件表面的精度要求、尺寸和形狀特點，參考本書有關(guān)資料

30、，選擇如下。 （1）選擇加工工藝孔量具。Φ8H7 工藝孔經(jīng)鉆孔、擴、精鉸三次加工鉆孔至φ7.8mm，粗餃至φ7.96mm，精鉸至φ8H7mm。 工藝孔經(jīng)鉆孔、擴、鉸、精鉸四次加工鉆孔至φ20mm ，擴孔至φ21.8mm，粗鉸至φ21.94mm，精鉸至φ22H7 mm。選擇測量范圍0mm-60mm 的內(nèi)徑千分尺即可。 （2）選擇測量弧面至支承孔軸線及兩端面間距離的量具。由毛坯及零件圖分析可知，選用測量范圍0mm-100mm 的游標(biāo)卡尺即可。 選擇刃具（表5-14 到表5-26） （1）銑削兩端面時，選用鑲齒套式面銑刀，直徑D=Φ50mm （2）鉆孔孔時選用直柄短麻花鉆，直徑D=Φ20m

31、m （3）擴孔φ21.8mm 時，選擇φ21.8mm錐柄擴孔鉆。 （4）鉸孔φ21.94mm 時，選擇φ21.94mm，精度等級為H7 級的直柄機用鉸刀。 （5）鉸孔φ22mm 時，選擇φ22mm，精度等級為H7 級的直柄機用鉸刀 （3）鉆孔φ7.8mm 時，選用直柄短麻花鉆，直徑φ7.8mm。 （4）鉸孔φ7.96mm 時，選擇φ8mm，精度等級為H7 級的直柄機用鉸刀。 （5）鉸孔φ8mm 時，選擇φ8mm，精度等級為H7 級的直柄機用鉸刀。 3.7 確定切削用量 工序2 粗銑上端面 （1）確定切削用量 a．確定背吃刀量 粗銑時，為提高銑削效率，一般選擇銑削背吃刀

32、量等于加工余量。一個工作行程完成，所以粗銑底面A 的加工余量為 1.5mm，選擇背吃刀量ap = 1.5 。 b．確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz 為0.05mm/z. c．選取切削速度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇切削速度 Vc =70.2m / min （2）確定銑刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表9.4-6，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.5mm，由表9.4-7 查得刀具的耐用度T =180min 。 （3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/(πd)=1000x70.2/(3.14x60)=373.32 / min

33、工序3 粗銑下端面 a．確定背吃刀量 粗銑時，為提高銑削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量。一個工作 行程完成，所以粗銑底面A 的加工余量為 1.5mm，選擇背吃刀量ap = 1.5 。 b．確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz 為0.05mm/z. c．選取切削速度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇切削速度 Vc 70.2m / min （2）確定銑刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表9.4-6，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.5mm，由表9.4-7 查得刀具的耐用度T =180min 。 （3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速n n

34、=1000v/(πd)=1000x70.2/(3.14x60)=373.32 r/ min 工序4 精銑上端面 （1）確定切削用量 a．確定背吃刀量 精銑時一般為0.1~1mm 或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.7mm。 b．確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz 為0.12mm/z. c．選取切削速度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇切削速度。Vc= 49m /min （2）確定銑刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表9.4-6，取磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.5mm，由表9。4-7 查

35、 得刀具的耐用度T =180min 。 （3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速n n=1000v/(πd)=1000x49/(3.14x60)=210.6r/ min 工序5 精銑下端面 （1）確定切削用量 a．確定背吃刀量 精銑時一般為0.1~1mm 或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.7mm。 b．確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz 為0.08mm/z. c．選取切削速度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72 ， 選擇切削速度。Vc= 57.6m / min （2）確定銑刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《機械加工工藝手

36、冊》表9.4-6，取磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.5mm，由表9。4-7 查得刀具的耐用度T =180min 。 （3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/(πd)=1000x57.6/(3.14x60)=305.75r / min 工序8 鉆、擴、鉸孔 工步1 鉆孔 （1） 確定切削用量 a. 確定背吃刀量 因為第一次鉆孔的加工余量為20mm。一次工作行程鉆完，所以選擇背吃刀量a=20mm。 b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-64，（HT150 硬度為硬度為170HBS）選擇進給量f 為0.8mm/r c. 確定切削速度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-66,選擇

37、切削速度Vc=0.45m/s （2）確定麻花鉆的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度 T=100min。 （3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速n n=60000v/(πd)=60000x0.45/(3.14x20)=429.94 r/ min 工步2：擴孔 a. 確定背吃刀量 因為擴孔的加工余量為1.8mm。一次工作行程擴完，所以選擇背吃刀量a=1.8mm。 b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-67，（HT150 硬度為170HBS）選擇進給量f 為0.8mm/r c. 確定切削速度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計

38、》表5-66,選擇切削速度Vc=0.45m/s （2）確定擴孔鉆的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度T=150min。 （3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速n n=60000v/(πd)=60000x0.45/(3.14x21.8)=394.44 r/ min 工步3：粗餃孔； a. 確定背吃刀量 因為擴孔的加工余量為0.14mm。一次工作行程擴完，所以選擇背吃刀量a=0.14mm。 b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-64，（HT150 硬度為170HBS）選擇進給量f 為0.8mm/r c. 確定切削速度 根據(jù)

39、《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.45m/s （2）確定擴孔鉆的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度T=150min。 （3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速n=60000v/(πd)=60000x0.45/(3.14x21.94)=391.92 r/ min 工步4：精餃孔； a. 確定背吃刀量 因為擴孔的加工余量為0.06mm。一次工作行程擴完，所以選擇背吃刀量a=0.06mm。 b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-64，（HT150 硬度為170HBS）選擇進給量f 為0.8mm/r c.

40、 確定切削速度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.45m/s （2）確定擴孔鉆的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度T=150min。 （3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速n=60000v/(πd)=60000x0.45/(3.14x22)=390.85 r/ min 工序9鉆、擴、鉸φ8 孔 工步1 鉆孔 （1） 確定切削用量 a. 確定背吃刀量 因為第一次鉆孔的加工余量為7.8mm。一次工作行程鉆完，所以選擇背吃刀量a=7.8mm。 b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-64，（HT

41、150 硬度為硬度為170HBS）選擇進給量f 為0.5mm/r c. 確定切削速度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.45m/s （2）確定麻花鉆的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度 T=100min。 （3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速n n=60000v/(πd)=60000x0.45/(3.14x7.8)=1102.4 r/ min 工步2：擴孔 a. 確定背吃刀量 因為擴孔的加工余量為0.16mm。一次工作行程擴完，所以選擇背吃刀量a=0.16mm。 b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基

42、礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-67，（HT150 硬度為170HBS）選擇進給量f 為0.8mm/r c. 確定切削速度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.45m/s （2）確定擴孔鉆的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度T=150min。 （3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速n n=60000v/(πd)=60000x0.45/(3.14x7.96)=1080.24 r/ min 工步3：精餃孔； a. 確定背吃刀量 因為擴孔的加工余量為0.04mm。一次工作行程擴完，所以選擇背吃刀量a=0.04mm。 b. 確定進

43、給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-64，（HT150 硬度為170HBS）選擇進給量f 為0.5mm/r c. 確定切削速度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.45m/s （2）確定擴孔鉆的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度T=150min。 （3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速n=60000v/(πd)=60000x0.45/(3.14x8)=1074.84 r/ min 4. φ22孔夾具設(shè)計 4.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來鉆φ22 的孔，加工時要滿足粗糙度要求。為了保證技術(shù)要求

44、，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高產(chǎn)品生產(chǎn)率和降低勞動強度，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。 4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知：上下端面進行了粗、精銑加工，上下圓弧面進行了加工。因此，定位、夾緊方案為：即一面、心軸和銷定位，夾緊方式選用螺母開口墊圈在心軸上夾緊。圖中對孔的的加工有位置公差要求，所以我們選擇底平面、孔和銷為定位基準(zhǔn)來設(shè)計鉆模模具，從而滿足孔的加工要求。工件定位用底面和孔定位限制5個自由度，用削限制一個自由度，保證了6 個自由度都得到限制。利用分度盤轉(zhuǎn)到，可以加工出3 個空。 4.3 鉆削力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用：臺式鉆床Z4006A，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻

45、[5]查表1?2?7可得： 鉆削力公式： Ff=210Df0.8 Kp 式中D=7.8mm ，f=0.2mm/r 查表1? 2 ? 8得：Kp=(HB/190) 0.6 其中：HB=229 則Kp=1.118 即：Ff=3942.4（N) 實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表1?2?12得： Wk=FK/(μ1+μ2) 有：μ1 = 0.7, μ2= 0.16 安全系數(shù)K 可按下式計算有： K =K0K1K2K3K4K5K6 式中：K0 ~ K6為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[5]表1?2?1 可得： K =1.21.01.01.01.31.01.0=

46、1.56 所以Wa=KxF=880.7x1.56=1373.892(N) 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，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 取K =1.56，μ1 = 0.7，μ2 = 0.16 查參考文獻[5]1～2～26 可知壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算： W0=QL/［γ＇tg ?１+γ２tg(α+ ?２)］ 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： γ＇＝６．２２　rz＝２．７６　 ?１＝９０ｏ　?２＝９ｏ５０＇　α＝２ｏ２９＇ 其中：L=32mm Q = 80(N ) 螺旋夾緊力：W0 =4952.32(N) 由上述計算易得： W

47、o >>Wk因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。 4.4 誤差分析與計算 該夾具以底面、兩孔為定位基準(zhǔn)，要求保證被加工和孔粗糙度為1.6。由參考文獻[5]可得： (1) 圓柱位銷的定位誤差：由于是孔的誤差引起取Δ=0.03mm (2) 夾緊誤差 ：Δj.j=(ymax-ymin)cosα 其中接觸變形位移值： Δy=(kRazRaz+kHB/HB+c1)(Nz/19.62l)n 查[5]表1～2～15 有kRaz =0.004, kHB =0.0016, c1 =0.412, n=0.7 。 Δj.j=Δycosα=0.0028mm (3)磨損造成的加工誤差：Δj.M通常不超過0

48、.005mm (4) 夾具相對刀具位置誤差：ΔD.A 取0.01mm (5)分度誤差 1. 直線分度誤差查機床夾具設(shè)計知Smin=S-(δ+X1+X2+e ） Smax=S+(δ+X1+X2+e） 所以ΔF=2(δ+X1+X2+e） 2.回轉(zhuǎn)分度誤差查機床夾具設(shè)計知Δa=4artcg[(Δf/4+2X3)/4R] 誤差總和：0.070mm 滿足要求。 4.5 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 本夾具用于在鉆床上加工孔。工件以端面、一孔、一銷為定位基準(zhǔn)，在定位環(huán)上實現(xiàn)完全定位，采用手動螺旋壓板機構(gòu)夾緊工件，該夾緊機構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。擰緊開口墊圈旁的螺母，可以使工件與分度機構(gòu)貼緊，擰

49、緊另一個螺母整個裝配體就夾緊了，這樣就可以開動機床進行第一個孔的加工，先鉆孔然后換刀具進行鉸孔，這樣一個孔就加工好了，旋轉(zhuǎn)螺套，使分度盤與加具體之間有空隙，這樣拔出對位銷就可以旋轉(zhuǎn)分度盤，旋轉(zhuǎn)到下一個孔，松開對位銷反轉(zhuǎn)螺套直到不能再轉(zhuǎn)，這樣就可以進行加工第二個孔，用同樣的方法加工第三個孔，加工完后，松開開口墊圈旁的螺母，開口墊圈取下，換上下一個工件，如此往復(fù)進行。此次設(shè)計是對扇形板零件的加工工藝和夾具設(shè)計，其零件為鑄造，具有體積小，零件復(fù)雜的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時，就先加工面，再以面為基準(zhǔn)來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具，特別的對于加工φ8孔工序中，選一面兩銷的定位方

50、式，并以操作簡單的手動夾緊方式夾緊，其機構(gòu)設(shè)計簡單，方便且能滿足要求。 4. φ8孔夾具設(shè)計 4.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來鉆圓周面上3 個φ8 的孔，加工時要滿足粗糙度要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高產(chǎn)品生產(chǎn)率和降低勞動強度，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。 4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知：上下端面進行了粗、精銑加工，孔進行了粗、半精、精鏜加工。因此，定位、夾緊方案為：即一面、心軸和銷定位，夾緊方式選用螺母開口墊圈在心軸上夾緊。圖中對孔的的加工有位置公差要求，所以我們選擇底平面、孔和銷為定位基準(zhǔn)來設(shè)計鉆模模具，從而滿足孔的加工要求。工件定位用

51、底面和孔定位限制5個自由度，用削限制一個自由度，保證了6 個自由度都得到限制。利用分度盤轉(zhuǎn)到，可以加工出3 個空。 4.3 鉆削力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用：臺式鉆床Z4006A，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻[5]查表1?2?7可得： 鉆削力公式： Ff=210Df0.8 Kp 式中D=7.8mm ，f=0.2mm/r 查表1? 2 ? 8得：Kp=(HB/190) 0.6 其中：HB=229 則Kp=1.118 即：Ff=3942.4（N) 實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表1?2?12得： Wk=FK/(μ1+μ2) 有：μ1 = 0.7, μ2

52、= 0.16 安全系數(shù)K 可按下式計算有： K =K0K1K2K3K4K5K6 式中：K0 ~ K6為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[5]表1?2?1 可得： K =1.21.01.01.01.31.01.0= 1.56 所以Wa=KxF=880.7x1.56=1373.892(N) 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，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 取K =1.56，μ1 = 0.7，μ2 = 0.16 查參考文獻[5]1～2～26 可知壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算： W0=QL/［γ＇tg ?１+γ２tg(α+ ?２)］ 式中參數(shù)由參

53、考文獻[5]可查得： γ＇＝６．２２　rz＝２．７６　 ?１＝９０ｏ　?２＝９ｏ５０＇　α＝２ｏ２９＇ 其中：L=32mm Q = 80(N ) 螺旋夾緊力：W0 =4952.32(N) 由上述計算易得： Wo >>Wk因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。 4.4 誤差分析與計算 該夾具以底面、兩孔為定位基準(zhǔn)，要求保證被加工和孔粗糙度為1.6。由參考文獻[5]可得： (1) 圓柱位銷的定位誤差：由于是孔的誤差引起取Δ=0.03mm (2) 夾緊誤差 ：Δj.j=(ymax-ymin)cosα 其中接觸變形位移值： Δy=(kRazRaz+kHB/HB+c1)(Nz/19.62

54、l)n 查[5]表1～2～15 有kRaz =0.004, kHB =0.0016, c1 =0.412, n=0.7 。 Δj.j=Δycosα=0.0028mm (3)磨損造成的加工誤差：Δj.M通常不超過0.005mm (4) 夾具相對刀具位置誤差：ΔD.A 取0.01mm (5)分度誤差 1. 直線分度誤差查機床夾具設(shè)計知Smin=S-(δ+X1+X2+e ） Smax=S+(δ+X1+X2+e） 所以ΔF=2(δ+X1+X2+e） 2.回轉(zhuǎn)分度誤差查機床夾具設(shè)計知Δa=4artcg[(Δf/4+2X3)/4R] 誤差總和：0.070mm 滿足要求。 4.5

55、夾具設(shè)計及操作的簡要說明 本夾具用于在鉆床上加工孔。工件以端面、一孔、一銷為定位基準(zhǔn)，在定位環(huán)上實現(xiàn)完全定位，采用手動螺旋壓板機構(gòu)夾緊工件，該夾緊機構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。擰緊開口墊圈旁的螺母，可以使工件與分度機構(gòu)貼緊，擰緊另一個螺母整個裝配體就夾緊了，這樣就可以開動機床進行第一個孔的加工，先鉆孔然后換刀具進行鉸孔，這樣一個孔就加工好了，旋轉(zhuǎn)螺套，使分度盤與加具體之間有空隙，這樣拔出對位銷就可以旋轉(zhuǎn)分度盤，旋轉(zhuǎn)到下一個孔，松開對位銷反轉(zhuǎn)螺套直到不能再轉(zhuǎn)，這樣就可以進行加工第二個孔，用同樣的方法加工第三個孔，加工完后，松開開口墊圈旁的螺母，開口墊圈取下，換上下一個工件，如此往復(fù)進行。此次設(shè)計是對扇形板零件的加工工藝和夾具設(shè)計，其零件為鑄造，具有體積小，零件復(fù)雜的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時，就先加工面，再以面為基準(zhǔn)來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具，特別的對于加工φ8孔工序中，選一面兩銷的定位方式，并以操作簡單的手動夾緊方式夾緊，其機構(gòu)設(shè)計簡單，方便且能滿足要求。 5 參考文獻 [1] 呂明，機械制造技術(shù)基礎(chǔ)，武漢理工大學(xué)出版社，2010. [2] 柯建宏，機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計，華中科技大學(xué)出版社，2008. [9]王伯平，互換性與技術(shù)測量，機械工業(yè)出版社，2012. - 22 - 優(yōu)質(zhì)材料