擺臂的機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計-車60孔【SW三維】,SW三維,機(jī)械,加工,工藝,夾具,設(shè)計,60,SW,三維 摘 要 為了滿足這些要求，加工技術(shù)和知識顯得越發(fā)重要了，其中，對于特殊的零件加工，有的零件與機(jī)床相連的加工精度無法滿足要求，所以夾具設(shè)計越發(fā)重要了。 三維、二維軟件的出現(xiàn)，方便了設(shè)計者們的設(shè)計過程，有效的提高了工作效率，節(jié)省了工作時間，而且更方便的觀察其設(shè)計結(jié)構(gòu)，有利于在設(shè)計中的改正，從而為夾具設(shè)計提供了一種便利。 本課題的主要任務(wù)就是要設(shè)計一個對擺臂的機(jī)加工夾具。此工件的孔的相對位置要求較高，對零件的定位和夾緊要求較高，需要我們多次查閱資料，了解和明白在夾具設(shè)計方面的知識與技能，必須嚴(yán)格按照國家規(guī)定的要求，來對零件進(jìn)行設(shè)計，需要我們更好的理解和掌握夾具設(shè)計所需要的知識，從而能夠在之后的社會生活中更好地去應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計；定位；精度 ABSTRACT In order to meet the processing requirements, processing technology and knowledge is more and more important, of which, for special parts processing, and some parts connected with the machine tool machining accuracy can not meet the requirements, so fixture design more important. Fixture design is an important task between connection design and manufacturing. Computer aided fixture design and development of the emergence of the design to facilitate the design process, effectively improve the efficiency of the fixture design provides a convenient. For a part, first consider the six-point positioning, through the six-point positioning part, and then determine the parts of the clamping mechanism, positioning mechanism. And the parts are fully linked together to form a form of institutions. Kang Youwei et al. Defined the spatial relationship between the modularization of the assembly constraint modeling and the fixture component. In the fixture design of the subject of the main task is to design a swing arm of the machining fixture. The relative position of the hole of the workpiece is higher, the positioning and clamping of the parts are higher, and the fixture design needs to be fully understood and studied. In order to locate the parts and clamping system to understand the way. Key words：fixture design; positioning; precision 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 前言 1 1.1 設(shè)計內(nèi)容 1 2 零件的分析 3 2.1 零件圖 3 2.2 零件的作用 3 2.3 零件的工藝分析 3 2.4 零件的加工方案的確定 5 2.5 零件的夾緊方案確定 5 3 工藝規(guī)程設(shè)計 6 3.1 確定毛坯的制造形式 6 3.2 基面的選擇 6 3.3 制定工藝路線 6 3.4 確定工序順序 7 3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 7 4 計算切削用量及時間額定 10 4.1 銑端面，平面，槽 10 4.1.1 銑端面，平面 10 4.1.2 銑槽 11 4.2粗車Φ96mm 11 4.3 精車Φ96mm 13 4.4 粗車、粗鉸內(nèi)孔 14 4.4.1 粗車Φ60內(nèi)孔 14 4.4.2 粗車Φ20內(nèi)孔 16 4.4.3 粗鉸內(nèi)孔 17 4.5 車砂輪越程槽 18 4.6 粗車Φ35mm 18 4.7 鉆、擴(kuò)孔 20 4.7.1 Φ6mm鉆、擴(kuò)孔 20 4.7.2 M10的擴(kuò)孔 21 4.7.3 M10的鉸孔 21 4.7.4 M8旳斜孔 21 5 夾具設(shè)計 24 5.1 選擇定位基準(zhǔn) 24 5.2 切削力及夾緊力的計算 24 5.3 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計 25 5.4 確定夾緊方案夾緊力的確定 25 5.5 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計 26 6 結(jié)論 27 參考文獻(xiàn) 28 致謝 29 - 28 - 1 前言 我們?yōu)榱藵M足加工要求，所學(xué)習(xí)的加工技術(shù)和知識就會顯得越發(fā)重要了，其中，尤其是對于特殊的零件加工，而有的零件與機(jī)床相連的加工精度無法滿足要求，所以夾具設(shè)計越發(fā)重要了。我們應(yīng)將加工過程拓展一下思路，利用學(xué)習(xí)到的知識來將零件加工出來，從而吸引了大量學(xué)者對其進(jìn)行思考和研究。CAD開發(fā)的出現(xiàn)，方便了設(shè)計者們的設(shè)計過程，有效的提高了工作效率，為夾具設(shè)計提供了一種便利。 1.1 設(shè)計內(nèi)容 1.設(shè)計思路 （1）首先根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)及要求確定擺臂的總體結(jié)構(gòu)形式。重點分析零件的加工精度。 （2）確定擺臂的工藝分析，并做好排布， 考慮其優(yōu)缺點。 （3）工藝規(guī)程的設(shè)計：毛坯的制造形式，選擇毛坯種類及其加工方法，并且制定工藝路線，加工設(shè)備及工藝裝備選擇，機(jī)械的加工余量確定，確定切削用量及基本工時。 （4）制作機(jī)械工序卡片，機(jī)械工藝卡片。 （5）夾具設(shè)計：采用三維軟件（SolidWorks軟件）繪出該夾具三維圖、零部件三維圖，根據(jù)三維軟件來繪制標(biāo)準(zhǔn)的二維圖（CAD）。 （6）定位誤差分析，然后對其進(jìn)行強(qiáng)度的校核。 對于該零件，毛胚是鑄造結(jié)構(gòu)，平面幾乎只有3mm左右的余量，所以在加工左右兩端上下平面的時候，可把粗精加工放在一起；鉆削孔的時候，要先鉆中心孔，以確定孔位置的準(zhǔn)確性。 2. 工件要求 （1） 銑Φ96mm外圓端面以下距離30mm處端面，首先進(jìn)行銑平面，先進(jìn)行一次粗銑的加工，加工出大體的輪廓，然后在進(jìn)行一次精銑，為的是要滿足零件的加工精度，零件的粗糙度要求要高，所以必須要有精車這一部分來滿足零件的加工精度要求，其中我們采用的是X51銑床。 （2）銑Φ96mm端面需要經(jīng)過粗銑，先進(jìn)行一次粗銑的加工，加工出大體的輪廓，然后在進(jìn)行一次精銑，為的是要滿足零件的加工精度，零件的粗糙度要求要高，所以必須要有精銑這一部分來滿足零件的加工精度要求，其中我們采用的是X51銑床。 （3）Φ96mm外圓表面粗糙度要求是Ra3.2，需要經(jīng)過粗車，先進(jìn)行一次粗車的加工，加工出大體的輪廓，然后在進(jìn)行一次精車，為的是要滿足零件的加工精度，零件的粗糙度要求要高，所以必須要有精車這一部分來滿足零件的加工精度要求，其中我們采用的是CA6140車床。 （4）加工Φ60mm孔，其中，這個孔的表面粗糙度為Ra1.6，它的工藝精度為且其軸線對端面Φ100mm的垂直度公差為0.03mm，這個孔與Φ20H8的孔的軸線距離要求很高。Φ20H8孔，它的表面粗糙度為Ra1.6，然而它的其軸線與Φ60的軸線距離為70mm，并且Φ20H8內(nèi)孔相對于Φ60mm內(nèi)孔的平行度公差為Φ0.04mm，需要經(jīng)過車—鉸三步方能滿足要求。 （5）然后根據(jù)上平面來加工退刀槽，根據(jù)加工精度，退刀槽距上端面60mm處，根據(jù)CA6140車床來對零件進(jìn)行加工。 （6）Φ35mm外圓表面粗糙度要求是Ra6.3，需要經(jīng)過粗車，先進(jìn)行一次粗車的加工，加工出大體的輪廓，然后在進(jìn)行一次精車，為的是要滿足零件的加工精度，零件的粗糙度要求要低，所以有粗車這一部分就會滿足零件的加工精度要求，其中我們采用的是CA6140車床。 （7）Φ35mm端面表面粗糙度要求是Ra3.2，需要經(jīng)過粗車，先進(jìn)行一次粗車的加工，加工出大體的輪廓，然后在進(jìn)行一次精車，為的是要滿足零件的加工精度，零件的粗糙度要求要高，所以必須要有精車這一部分來滿足零件的加工精度要求，其中我們采用的是CA6140車床。 （8）與Φ60mm孔中心向左距離90處，做Φ6mm孔，使用Φ6mm的麻花鉆，設(shè)備為Z540鉆床，再擴(kuò)成Φ10mm孔到距表面15mm處。 （9）與零件水平中心成且距離下端面15mm處做M8旳斜孔，設(shè)備為Z540鉆床，設(shè)備為擴(kuò)孔鉆，夾具為專用車夾具。 （10）在Φ96mm的端面上銑出與水平中心對稱分布8F7的槽。并在表面鉆出與水平中心成的4個M8的孔，且其深度為12mm，設(shè)備為X5032銑床，設(shè)備為Z540鉆床。 2 零件的分析 2.1 零件圖 圖2.1 擺臂零件圖 2.2 零件的作用 題目的零件是常見零件，可以連接孔類零件和軸類零件,使兩者之間能夠傳遞扭矩。 2.3 零件的工藝分析 由于工件是鑄件毛坯，加工余量達(dá)4.4mm。 （1）粗銑，精銑Φ96外圓端面以下距離30mm處端面，Φ96外圓端面，設(shè)備為X61。查表2-25得，粗銑加工余量為4.0mm，精銑加工余量為1.0mm。在Φ6的端面上銑出與水平中心對稱分布8F7的槽。查表2-18得，槽的加工余量為1.0mm。 （2）加工Φ96mm軸需要首先經(jīng)過粗車，然后它的粗糙度不滿足零件的要求，所以在進(jìn)行精車，這樣才能夠滿足零件所需要的要求，而加工要求又較高（Ra=3.2μm），所以采用CA6140車床來加工工件，所需要的夾具時專用夾具。查表2-11得，粗車加工余量為4.0mm，半精車加工余量為1.8mm，車端面長度偏差在0.80-1.60mm之間。 （3）加工Φ60mm孔表面粗糙度為Ra1.6，且其軸線對Φ100mm端面的垂直度公差為0.03mm，需要首先經(jīng)過車床粗車、精車來對孔進(jìn)行加工，但是孔的精度要求太高，所以要進(jìn)行粗鉸來滿足孔的加工要求，Φ56mm的孔，車孔Φ59.6mm，粗鉸Φ60mm。查表2-20得，車孔加工余量為4.5mm,粗鉸加工余量為0.4mm。加工Φ20H8孔，表面粗糙度為Ra1.6，其軸線與Φ60mm的軸線距離為70，且Φ20H8內(nèi)孔相對于Φ60mm內(nèi)孔的平行度公差為Φ0.04mm，需要首先經(jīng)過車床粗車、精車來對孔進(jìn)行加工，但是孔的精度要求太高，所以要進(jìn)行粗鉸來滿足孔的加工要求，設(shè)備為Z525鉆床，CA6140車床。Φ16mm的孔首先用車孔Φ19.8mm，粗鉸Φ20mm，查表2-20得，車孔加工余量為1.8mm，粗鉸加工余量為0.2mm。 （4）在距上端面60mm下處加工4×2退刀槽，設(shè)備為CA6140車床，夾具為專用車夾具。查表2-18得，精車槽加工余量為1.0mm。 （5）加工Φ35mm外圓表面粗糙度要求是Ra6.3，需要經(jīng)過粗車滿足要求，并攻絲，在粗車中所需要的設(shè)備是CA6140車床，在其中需要的夾具必須是專用夾具。查表2-11得，粗車加工余量為2.0mm。車端面長度偏差在0.70-1.40mm之間。并攻絲，查表2-29得,粗牙普通螺紋加工精度為1.5mm。 （6）加工Φ35mm端面表面粗糙度要求是Ra3.2需要經(jīng)過粗車，先進(jìn)行一次粗車的加工，加工出大體的輪廓，然后在進(jìn)行一次精車，為的是要滿足零件的加工精度，零件的粗糙度要求要高，所以必須要有精車這一部分來滿足零件的加工精度要求，其中我們采用的是CA6140車床。 查表2-14~表2-17得，粗車加工余量為1.4mm，精車加工余量0.8mm。 （7）與Φ60mm孔中心向左距離90處，做Φ6孔，使用Φ6的麻花鉆，設(shè)備為Z540鉆床，再擴(kuò)成Φ10孔到距表面15處，設(shè)備為擴(kuò)孔鉆，在攻Φ10螺紋，夾具為專用車夾具。夾具為專用車夾具。首先鉆孔為Φ5.8mm，可直接粗鉸精度到Φ6H7。查表2-20得，鉆加工余量為0.2mm。查表2-29得，粗牙普通螺紋加工精度為1.5mm。 （8）并在表面鉆出與水平中心成的4個M8的孔，且其深度為12mm，設(shè)備為Z540鉆床。查表2-29得，粗牙普通螺紋加工精度為1.2mm。 （9）與零件水平中心成且距離下端面15mm處做M8旳斜孔，需要經(jīng)過鉆—粗鉸方能滿足要求，在攻絲。設(shè)備為Z525鉆床，夾具為專用車夾具。查表2-20得，鉆加工余量為0.2mm，粗鉸加工余量為0.16mm。查表2-29得，粗牙普通螺紋加工精度為1.2mm。 2.4 零件的加工方案的確定 加工工序順序為：車端面--銑槽--粗車外圓--半精車外圓----加工兩孔--加工斜孔--加工孔。 2.5 零件的夾緊方案確定 由于兩個中心孔要求精度較高，用底平面來約束3個自由度，用V型定位塊定位，約束3個自由度，因此采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。夾具體與過渡盤的連接，采用的是鉤形壓板，利用鉤形壓板將夾具體固定，形成偏心距，以此在車床上用一道工序加工兩個孔，再用手拉式定位銷，將夾具體定位。夾具體與過渡盤的連接，利用了夾緊機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)，從而確定了零件的夾緊方案。 3 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 確定毛坯的制造形式 該零件為擺臂，材料HT200，中小批量生產(chǎn)。所以采用毛坯鑄造方式制造。毛坯尺寸如下圖所示。 圖3.1 毛坯尺寸圖 3.2 基面的選擇 （1）選擇粗基準(zhǔn)。根據(jù)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取零件下平面為粗基準(zhǔn)。 （2）選擇精基準(zhǔn)。對于此擺臂精基準(zhǔn)的選擇主要考慮到Φ60mm與下端面的垂直度要求、與Φ20H8內(nèi)孔的平行度要求。所以在加工外圓時用零件上平面作為精基準(zhǔn)。 3.3 制定工藝路線 Ⅰ：鑄造； Ⅱ：冷作清砂； Ⅲ：時效處理； Ⅳ：銑平面、端面、銑鍵槽； Ⅴ：粗車，半精車外圓； Ⅵ：車內(nèi)孔； Ⅶ：鉆孔； Ⅷ：鉆斜孔； Ⅸ：終檢； Ⅹ：入庫； 3.4 確定工序順序 工序一：鑄造HT200的毛坯，其中灰鑄鐵硬度190HBW。 工序二：粗銑，精銑Φ96外圓端面以下到距離30mm處端面。粗銑，精銑Φ96外圓端面和上面的鍵槽，選用專用夾具。 工序三：粗、精車擺臂Φ96外圓表面。選用專用夾具，車刀YG6，車床CA6140。 （1）首先粗車外圓 選用專用夾具定位加緊，車床CA6140。車刀YG6，車床CA6140，單邊余量為2mm。 （2）在精車外圓 選用專用夾具定位加緊，車刀YG6，車床CA6140，單邊余量為0.9mm。 工序四：粗車、粗鉸、半精鉸擺臂Φ60內(nèi)孔，Φ20H8內(nèi)孔。 （1）粗車內(nèi)孔。選用專用夾具定位加緊，車刀YG6，車床CA6140。 （2）粗鉸內(nèi)孔。選用專用夾具定位加緊，選用高速鋼鉸刀，車床CA6140。 工序五：在距上端面60mm下處加工4×2退刀槽。車刀YG6，車床CA6140。 工序六：粗車擺臂Φ35外圓表面，再攻絲，車刀YG6，車床CA6140，粗車、精車擺臂Φ35外圓端面。車刀YG6，車床CA6140。 工序七：鉆、粗、精鉸Φ6孔、攻絲成Φ10孔到距表面15處，在表鉆出與水平中心成的4個M8的孔，且其深度為12mm。 工序八：鉆、粗鉸、半精鉸與零件水平中心成且距離下端面15mm處做M8旳斜孔，攻絲。 3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 （1） 銑平面 表3.1 平面機(jī)械加工余量表 工序名稱 工序余量 工序尺寸 公差等級 尺寸公差 毛坯 4 34 -- -- 粗車 2.2 31.8 IT12 半精車 1.8 30 IT8 （2） 銑端面 表3.2 平面機(jī)械加工余量表 工序名稱 工序余量 工序尺寸 公差等級 尺寸公差 毛坯 4 64 -- -- 粗銑 3.2 60.8 IT12 精銑 0.8 60 IT8 （3） 銑槽 表3.3 平面機(jī)械加工余量表 工序名稱 工序余量 工序尺寸 公差等級 尺寸公差 毛坯 2 6 -- -- 粗銑 1.6 7.6 IT12 精銑 0.4 8 IT8 （4） Φ96mm的外圓 表3.4 Φ96mm的外圓的機(jī)械加工余量表 工序名稱 工序余量 工序尺寸 公差等級 尺寸公差 毛坯 4 Φ100 -- -- 粗車 2.2 Φ97.8 IT12 半精車 1.8 Φ96 IT8 （5）Φ60mm的內(nèi)孔和Φ20H8的內(nèi)孔 表3.5 Φ60mm的內(nèi)孔的機(jī)械加工余量表 工序名稱 工序余量 工序尺寸 公差等級 尺寸公差 毛坯 4 64 -- -- 粗車 3.2 60.8 IT12 半精車 0.8 60 IT8 表3.6 Φ20H8mm的內(nèi)孔的機(jī)械加工余量表 工序名稱 工序余量 工序尺寸 公差等級 尺寸公差 毛坯 4 Φ24 -- -- 粗車 2.2 Φ21.8 IT12 半精車 1.4 Φ20.4 IT8 粗鉸 0.4 Φ20 IT7 （6） 車槽輪越程槽 表3.7 Φ35mm的外圓的機(jī)械加工余量表 工序名稱 工序余量 工序尺寸 公差等級 尺寸公差 毛坯 11 Φ43 -- -- 粗車 10 Φ31 IT12 （7） Φ35mm的外圓 表3.8 Φ35mm的外圓的機(jī)械加工余量表 工序名稱 工序余量 工序尺寸 公差等級 尺寸公差 毛坯 3.5 Φ38.5 -- -- 粗車 3.5 Φ35 IT12 3.6 擬定工藝路線 1、基準(zhǔn)先行：先銑擺臂零件下平面，先以零件靠近4×2槽的平面為下平面，并以這個平面作為粗基準(zhǔn)，先加工此基準(zhǔn)，然后在進(jìn)行工件的加工。在此基準(zhǔn)的前提下，銑上平面，并將上平面當(dāng)做是精基準(zhǔn)。 2、先粗后精：先粗車Φ100至Φ97.8，確保用專用夾具時不會過大的搖晃，減低工件誤差。 3、先主后次，先面后孔。 4 計算切削用量及時間額定 4.1 銑端面，平面，槽 4.1.1 銑端面，平面 1、選擇刀具 根據(jù)表1.2，選擇YT15硬質(zhì)合金刀片，根據(jù)表1.3，銑削深度時，端銑刀直徑為80mm，為60mm。但已知銑削寬度為90mm，根據(jù)表3.13，根據(jù)銑削寬度，選擇。采用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金端銑刀。 銑刀幾何形狀，根據(jù)表3.3，材料硬度<200HBS，故選擇，，，（假定），，，。 2、選擇切削用量 （1）確定銑削速度：由于加工余量不大，故可在兩次走刀內(nèi)切完，則。 （2）決定每齒進(jìn)給量：采用不對稱端銑以提高進(jìn)給量。根據(jù)表3.5，機(jī)床功率為7.5kW時，。采用不對稱端銑，則。 3、決定銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：根據(jù)表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.8mm；由于銑刀直徑，所以刀具的壽命T=180min。 4、決定切削速度：根據(jù)表3.27計算，其中，，，時，，，。各為修正系數(shù)： 故 公式(4.1) 公式(4.2) 公式(4.3) 根據(jù)X62萬能銑床說明書，選擇，因此實際切削速度和每齒進(jìn)給量為 公式(4.4) 公式(4.5) 5、計算基本工時 公式(4.6) 式中，根據(jù)表3.26，車削時的入切量及超切量，則L=90+27=117mm，故。 4.1.2 銑槽 1、選擇刀具 選擇高速鋼銑槽刀具，直柄鍵槽銑刀：直徑d=8mm，e8的標(biāo)準(zhǔn)系列普通直柄鍵槽銑刀，銑刀幾何形狀，根據(jù)表3.3，材料硬度<200HBS，故選擇，，，（假定），，，。 2、選擇切削用量 由上面可知，，實際切削速度和每齒進(jìn)給量，可由公式4.4可得，可由公式4.5可得，。 3、計算基本工時：可由公式4.6可知，式中，根據(jù)表3.26，車削時的入切量及超切量，則L=100+4=104mm，故。 4.2粗車Φ96mm 1、選擇刀具 刀具選擇YG6硬質(zhì)合金。 根據(jù)可知：刀具幾何形狀為=45°，′=10o，a。=6o，，， ，； 卷屑槽尺寸為：。 2、選擇切削用量 (1)確定切削深度：由于切削粗加工余量僅為4mm，可在一次走刀內(nèi)走完，故 (2)確定進(jìn)給量：根據(jù)表1.4，在粗車，刀桿尺寸為16mm×25mm，，以及工件直徑為時，按CA6140車床說明書選擇。 根據(jù)表1.21，毛坯的硬度為190HBW， 進(jìn)給力。根據(jù)表1.29-2，切削時的修正系數(shù)為，故實際進(jìn)給力為。 由于切削時的進(jìn)給量小于車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故選的進(jìn)給量是可用的。 3、選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量根據(jù)表查出其最大磨損量是1mm，所以此車削的壽命T=60min。 4、確定切削速度：切削速度可根據(jù)公式計算， 根據(jù)表1.10，當(dāng)用車刀硬度為190HBW的鑄件時，切削速度。根據(jù)表1.28，切削速度的修正系數(shù)為，故 公式(4.7) 公式(4.8) 根據(jù)CA6140車床說明書，選擇，這時實際切削速度，可由公式4.4可知，。 5、校驗機(jī)床功率：由表1.24，加工硬度為190HBW的鑄件，，，, 故實際切削時的功率為。 根據(jù)CA6140車床說明書，當(dāng)時，車床主軸允許功率，因，所以符合。 最后決定的車削用量為。 6、計算基本工時 公式(4.9) 式中，根據(jù)表1.26，車削時的入切量及超切量，則L=30+3.5=33.5mm，故。 4.3 精車Φ96mm 1、選擇刀具 刀具選擇YG6硬質(zhì)合金。 根據(jù)可知：刀具幾何形狀為′=6o，=6o，，， ，；卷屑槽尺寸為：。 2、 選擇切削用量 （1）確定切削深度：由于切削粗加工余量僅為4mm，可在一次走刀內(nèi)走完，故 。 （2）確定進(jìn)給量 半精加工進(jìn)給量主要受加工表面粗糙度的限制，根據(jù)表1.6，當(dāng)表面粗糙度，，刀尖圓弧半徑，，則取。 3、選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量根據(jù)表查出最大磨損量是0.4mm，所以其壽命T=60min。 4、確定切削速度：切削速度可根據(jù)公式計算，根據(jù)表1.10，當(dāng)用YG6硬質(zhì)合金車刀加工硬度為190HBW的鑄件時，切削速度。，由公式4.8可得。 根據(jù)CA6140車床說明書，選擇，這時實際切削速度，由公式4.4可得 最后決定的車削用量為 5、計算基本工時 由公式4.9可得，式中，根據(jù)表1.26，車削時的入切量及超切量，則L=30+2=32mm，故。 4.4 粗車、粗鉸內(nèi)孔 4.4.1 粗車Φ60內(nèi)孔 1、選擇刀具 刀具選擇YG6硬質(zhì)合金。 根據(jù)可知：刀具幾何形狀為=45°，′=10o，a。=6o，，， ，； 卷屑槽尺寸為：。 2、選擇切削用量 (1)確定切削深度：由于切削粗加工余量僅為2mm，進(jìn)行一次走刀，故 (2)確定進(jìn)給量 根據(jù)表1.4，在粗車，刀桿尺寸為16mm×25mm，，以及工件直徑為時，按CA6140車床說明書選擇。 根據(jù)表1.21，毛坯的硬度為190HBW， 進(jìn)給力。根據(jù)表1.29-2，切削時的修正系數(shù)為，故實際進(jìn)給力為。 由于切削時的進(jìn)給量小于車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故選的進(jìn)給量是可用的。 3、選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量根據(jù)表查出最大磨損量是1mm，所以其壽命T=60min。 4、確定切削速度：切削速度可根據(jù)公式計算，根據(jù)表1.10，當(dāng)用YG6硬質(zhì)合金車刀加工硬度為190HBW的鑄件時，切削速度。 根據(jù)表1.28，切削速度的修正系數(shù)為 由公式4.1可得，由公式4.8可得。 根據(jù)CA6140車床說明書，選擇，這時實際切削速度，由公式4.4可得。 5、校驗機(jī)床功率：由表1.24，加工硬度為190HBW的鑄件，。 故實際切削時的功率為。 根據(jù)CA6140車床說明書，當(dāng)時，車床主軸允許功率，因，所以此車床符合。 最后決定的車削用量為。 6、計算基本工時：由公式4.9可得，式中，根據(jù)表1.26，車削時的入切量及超切量，則L=30+3.5=33.5mm，故 4.4.2 粗車Φ20內(nèi)孔 1、選擇刀具 刀具選擇YG6硬質(zhì)合金車刀。 根據(jù)可知：刀具幾何形狀為=45°，′=10o，a。=6o，，， ，； 卷屑槽尺寸為：。 2、選擇切削用量 （1）確定切削深度：由于切削粗加工余量僅為4mm，進(jìn)行一次走刀，故 。 （2）確定進(jìn)給量 根據(jù)表1.4，在粗車，刀桿尺寸為16mm×25mm，，以及工件直徑為時，按CA6140車床說明書選擇。 根據(jù)表1.21，毛坯的硬度為190HBW 進(jìn)給力。根據(jù)表1.29-2，切削時的修正系數(shù)為，故實際進(jìn)給力為。 由于切削時的進(jìn)給量小于車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故選的進(jìn)給量是可用的。 3、選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量根據(jù)表查出最大磨損量取為1mm，所以其壽命T=60min。 4、確定切削速度：切削速度可根據(jù)公式計算，根據(jù)表1.10，當(dāng)用YG6硬質(zhì)合金車刀加工硬度為190HBW的鑄件時，切削速度。根據(jù)表1.28，切削速度的修正系數(shù)為 由公式4.1可得，由公式4.8可得。 根據(jù)CA6140車床說明書，選擇，這時實際切削速度，由公式4.4可得。 5、校驗機(jī)床功率：由表1.24，加工硬度為190HBW的鑄件，，，，。 故實際切削時的功率為。 最后決定的車削用量為。 6、計算基本工時：由公式4.9可得，式中，根據(jù)表1.26，車削時的入切量及超切量，則L=30+3.5=33.5mm，故 4.4.3 粗鉸內(nèi)孔 1、選擇刀具：根據(jù)表2.6，當(dāng)加工鑄鐵時選擇高速鋼鉸刀，，，，，。根據(jù)表2.11，鉸孔的直徑當(dāng)材料硬度>170HBS，進(jìn)給量為0.7~1.1mm/r。 2、鉸孔磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：根據(jù)表2.12，決定鉸孔的直徑，擴(kuò)孔鉆后刀面的最大磨損量取0.6mm，壽命T=20min。 3、鉸孔的切削速度：在表2.24選擇中性硬度，d=15~20mm，，，。 4.5 車砂輪越程槽 1、選擇刀具：根據(jù)表1.3-2，，，根據(jù)表1.3-3，，根據(jù)表1.3-4，，根據(jù)表1.3-5，，根據(jù)表1.3-6，刀尖圓弧半徑，根據(jù)表1.3-7，過渡刃長度，過渡刃傾角，根據(jù)表1.3-6，，，根據(jù)表1.3-6，卷屑槽尺寸16×25mm。 2、確定進(jìn)給量：根據(jù)表1.7，工件直徑d=Φ35，切槽寬度為3~4mm，則。 3、選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量根據(jù)表查出最大磨損量取為2.0mm，所以其壽命T=60min。4、確定切削速度： 公式(4.10) 查找可知，根據(jù)，，m=0.2代入，則。 4.6 粗車Φ35mm 1、選擇刀具 刀具選擇YG6硬質(zhì)合金車刀。 根據(jù)可知，刀具幾何形狀：=45°，′=10o，=6o，，， ，。 卷屑槽尺寸為：。 2、選擇切削用量 （1）確定切削深度：由于切削粗加工余量僅為3.5mm，可在一次走刀內(nèi)走完，故。 （2）確定進(jìn)給量 根據(jù)表1.4，在粗車，刀桿尺寸為16mm×25mm，，以及工件直徑為時，按CA6140車床說明書選擇。 根據(jù)表1.21，毛坯的硬度為190HBW，，，，進(jìn)給力。根據(jù)表1.29-2，切削時的修正系數(shù)為： 故實際進(jìn)給力為。由于切削時的進(jìn)給量小于車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故選的進(jìn)給量是可用的。 3、 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量根據(jù)表查出最大磨損量取為1.0mm，所以其壽命T=60min。 4、 確定切削速度：切削速度可根據(jù)公式計算，根據(jù)表1.10，當(dāng)用YG6硬質(zhì)合金車刀加工硬度為190HBW的鑄件時，切削速度。根據(jù)表1.28可知：切削速度的修正系數(shù)為 故由公式4.1可得，由公式4.8可得。 根據(jù)CA6140車床說明書，選擇這時實際切削速度，由公式4.4可得。 5、校驗機(jī)床功率：根據(jù)表1.24，當(dāng)硬度為190HBW的鑄件時，則查表得出故實際切削時的功率為。 根據(jù)CA6140車床說明書，當(dāng)時，車床主軸允許功率，因，所以在CA6140車床上加工。 最后決定的車削用量為。 6、 計算基本工時：由公式4.9可得，式中，根據(jù)表1.26，車削時的入切量及超切量，則 L=26+3.5=29.5m 4.7 鉆、擴(kuò)孔 4.7.1 Φ6mm鉆、擴(kuò)孔 1、選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑為Φ6mm， 根據(jù)表2.1-2.2，鉆頭的幾何形狀為：標(biāo)準(zhǔn)刃，，，，。 2、選擇切削用量 確定進(jìn)給量 （1）按加工要求決定進(jìn)給量f：根據(jù)表2.7，當(dāng)加工要求達(dá)到IT6~IT7精度時，灰鑄鐵硬度，時，則進(jìn)給量。 由于,故應(yīng)乘孔深修正系數(shù)為0.97，則 （2）按鉆頭強(qiáng)度求進(jìn)給量：根據(jù)表2.8，灰鑄鐵硬度，，則進(jìn)給量。 （3）按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量：根據(jù)表2.9，灰鑄鐵硬度，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力3430N，則進(jìn)給量。 從以上三個進(jìn)給量可以看出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為，根據(jù)Z525鉆床說明書，選擇進(jìn)給量。 3、決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：由表2.12可知，當(dāng)時，鉆頭后刀面的最大磨損量根據(jù)表查出最大磨損量取為0.6mm，所以其壽命T=35min。 4、決定切削速度：由表2.15可知，灰鑄鐵硬度取，，標(biāo)準(zhǔn)鉆頭，則。切削速度的修正系數(shù)，，，。 實際切削速度，故由公式4.1可得，由公式4.8可得。 根據(jù)Z525鉆床說明書，可考慮選擇，則v=12.6mm/min。 5、檢驗機(jī)床扭矩功率：根據(jù)表2.20，，，，扭矩的修正系數(shù)均為1.0，故。根據(jù)表2.23，查表可得。 6、計算基本工時：由公式4.9可得，式中，根據(jù)表1.26，車削時的入切量及超切量，則L=22+2.5=24.5mm，故。 4.7.2 M10的擴(kuò)孔 1、選擇刀具：根據(jù)表2.5，當(dāng)材料硬度=180~225HBS,選擇高速鋼擴(kuò)孔鉆，，，，，，，。根據(jù)表2.10，擴(kuò)孔鉆的直徑當(dāng)材料硬度<200HBS，進(jìn)給量為0.7~0.9mm/r。則取f=0.7mm/r。 2、擴(kuò)孔鉆磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：根據(jù)表2.12，擴(kuò)孔鉆的直徑，擴(kuò)孔鉆后刀面的最大磨損量，查表得出最大磨損量取為0.6mm，所以其壽命T=35min。 4.7.3 M10的鉸孔 1、選擇刀具：根據(jù)表2.6，當(dāng)加工鑄鐵時選擇高速鋼鉸刀，，，，，。根據(jù)表2.11，鉸孔的直徑當(dāng)材料硬度>170HBS，進(jìn)給量為0.7~1.1mm/r 2、鉸孔磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：根據(jù)表2.12，決定鉸孔的直徑，擴(kuò)孔鉆后刀面的最大磨損量，查表得出最大磨損量取為0.6mm，所以其壽命T=20min。 3、鉸孔的切削速度： 由表2.24可知，選擇中性硬度，d=5~10mm，，，。 4.7.4 M8旳斜孔 1、選擇鉆頭：選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑為Φ8mm。根據(jù)表2.1-2.2,鉆頭的幾何形狀為：標(biāo)準(zhǔn)刃，，，，。 2、選擇切削用量 首先確定進(jìn)給量 （1）按加工要求決定進(jìn)給量：根據(jù)表2.7，當(dāng)加工要求達(dá)到IT6~IT7精度時，灰鑄鐵硬度，時，則進(jìn)給量f=0.36~0.44mm/r。由于,故應(yīng)乘孔深修正系數(shù)為1.03，則 。 （2）按鉆頭強(qiáng)度求進(jìn)給量：根據(jù)表2.8，灰鑄鐵硬度，，則進(jìn)給量f=0.72mm/r。 （3）按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量：根據(jù)表2.9，灰鑄鐵硬度，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力3430N，則進(jìn)給量f=0.42mm/r。 從以上三個進(jìn)給量可以看出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為f=0.36~0.44mm/r，根據(jù)Z525鉆床說明書，選擇進(jìn)給量f=0.42mm/r。 3、決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：表2.12，當(dāng)時，鉆頭后刀面的最大磨損量根據(jù)表查出最大磨損量取0.6mm，所以其壽命T=35min。 4、決定切削速度：表2.15，灰鑄鐵硬度取，，標(biāo)準(zhǔn)鉆頭，則。切削速度的修正系數(shù)，，，。則可由公式(4.1)可得，可由公式(4.4)可得。 根據(jù)Z525鉆床說明書，可考慮選擇，則v=9.8m/min。 5、檢驗機(jī)床扭矩功率：根據(jù)表2.20，，，，扭矩的修正系數(shù)均為1.0，故。根據(jù)表2.23，查表可得。 6、計算基本工時：可由(4.9)可知，式中，根據(jù)表1.26，車削時的入切量及超切量，則L=22.5+2.5=25mm，所以該工序的基本工時為。 5 夾具設(shè)計 5.1 選擇定位基準(zhǔn) 設(shè)計夾具時應(yīng)考慮提高勞動生產(chǎn)率和夾緊等的輔助時間，本零件是大批生產(chǎn)，要使零件的自由度完全限定，以零件下端為定位基準(zhǔn)，以固定V型塊和移動V型塊采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊零件。首先以零件下平面為粗基準(zhǔn)，銑零件的上平面，并且確定以零件上平面為精基準(zhǔn)。由于兩個中心孔要求精度較高，用底平面來約束3個自由度，用V型定位塊定位，約束3個自由度，因此采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。夾具體與過渡盤的連接，采用的是鉤形壓板，利用鉤形壓板將夾具體固定，形成偏心距，以此在車床上用一道工序加工兩個孔，再用手拉式定位銷，將夾具體定位。 5.2 切削力及夾緊力的計算 查表10-1常見的夾緊形式及加緊機(jī)構(gòu)的夾緊力的計算公式得： 或取其中最大值（其中K取2。，查表10-2） 車床切削力的計算：查表1-29得 切削力中系數(shù)指數(shù): 背向力中系數(shù)指數(shù)： 進(jìn)給力中系數(shù)指數(shù)： 外圓Φ96的切削用量： 主切削力： 公式(5.1) 切深抗力： 公式(5.2) 進(jìn)給力、軸向力： 公式(5.3) 切削力： 公式(5.4) 夾緊力： 公式(5.5) 取中較大值5015.15N 5.3 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計 在設(shè)計擺臂夾具，但是由于兩孔的中心距要求較高，在車床上很難一次加工，現(xiàn)以平面來約束零件3個自由度，固定V型塊和移動V型塊采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊零件，來約束3個自由度，利用夾具體和過渡盤偏心原理，在車床上加工孔后，在旋轉(zhuǎn)180?后在加工孔，從而保證達(dá)到兩個孔的位置精度要求。如圖5.1所示。下圖為零件的夾緊裝置，能夠有效得固定夾緊零件，而不損壞零件。 圖5.1 零件夾緊機(jī)構(gòu) 5.4 確定夾緊方案夾緊力的確定 夾緊力的作用點應(yīng)正對定位元件，或位于定位元件所形成的支撐面內(nèi)、夾緊力的作用點應(yīng)位于工件剛度高的部位、夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面使加穩(wěn)固可靠。以確保工件定位準(zhǔn)確、不變形。 選擇夾緊機(jī)構(gòu)，選用固定V型塊和移動V型塊采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，利用利用夾具體和過渡盤來達(dá)到偏心的作用。 5.5 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計 首先，根據(jù)零件的技術(shù)要求，用計算機(jī)輔助軟件（CAD）畫出零件的輪廓，再通過分析零件的輪廓，確定夾緊面，定位面和加工面，然后進(jìn)一步的確定零件的夾緊機(jī)構(gòu)，確定零件的定位方式。 對于這個零件，我采用的是用V形塊夾緊，然后用孔定位，因為涉及偏心問題，在夾具體上加上過渡盤，夾具體和過渡盤用鉤形壓板夾緊，然后用手動式定位銷，將其夾緊。再畫CAD時，零件的輪廓使用雙點劃線畫出，并且注意各元件與夾具體的連接，使夾具體能夠有效的對零件夾緊，并且要對夾具體進(jìn)行夾緊力的驗算，以及重要的受力元件，機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度驗算。在畫圖時，對零件編號，填寫標(biāo)題欄和零件明細(xì)表，完成結(jié)構(gòu)設(shè)計。以下是我用Solidworks三維軟件畫的三維夾具體圖，如圖5.1所示。 圖5.2 夾具體的三維設(shè)計圖 6 結(jié) 論 經(jīng)過幾個月的時間，畢業(yè)設(shè)計終于是完成了，經(jīng)過短短幾個月的畢業(yè)設(shè)計，我們從中學(xué)習(xí)到了很多。本次畢業(yè)設(shè)計，是我們即將步入社會參與工作的最好設(shè)計實踐，它為我們今后的實習(xí)工作打下了基礎(chǔ)。 通過做畢業(yè)設(shè)計，我們不僅可以重溫所學(xué)的知識，而且可以巧妙地將相關(guān)專業(yè)課的知識聯(lián)系起來形成一個完整的知識脈絡(luò)。讓我們將所學(xué)的專業(yè)理論知識很好的聯(lián)系了起來并應(yīng)用于實踐當(dāng)中。使我們對理論知識有了更深得理解，也讓我對機(jī)械行業(yè)有了更多地了解。 本次設(shè)計是一個全面性的設(shè)計，將自己的不足、缺點統(tǒng)統(tǒng)的暴露出來，再通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)知識，在進(jìn)行設(shè)計，讓我們更好的鍛煉自己。 在設(shè)計的過程中，通過去圖書館和上網(wǎng)查閱資料，向指指導(dǎo)老師和各個同學(xué)請教，進(jìn)一步了解夾具設(shè)計的思路脈絡(luò)。 由于實際的設(shè)計不僅僅是理論上的應(yīng)用，還要考慮到實際的生產(chǎn)情況，所以在設(shè)計過程中遇到了不少困難，解決困難的辦法主要是通過查閱各種資料，請教指導(dǎo)老師，同學(xué)間討論等方式解決。 再設(shè)計夾具體時遇到了許多問題： （1） 對于零件的分析不夠全面，零件的加工工藝分析沒弄明白。 （2） 對于零件加工的基準(zhǔn)分析，沒有考慮基準(zhǔn)的要求。 （3） 零件與夾具體的夾緊和定位的要求，分析不夠全面。 （4） 在自己的設(shè)計中沒有考慮到實際的生產(chǎn)情況。 在設(shè)計的過程中也顯現(xiàn)了自己的很多不足，像對專業(yè)知識的掌握不足、綜合應(yīng)用各專業(yè)知識的能力差、部分軟件掌握不夠熟練等。但經(jīng)過跟同學(xué)討論學(xué)習(xí)，向老師請教等逐漸彌補(bǔ)了自己的一些不足，讓我在本次設(shè)計過程中有了很大的提高。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 鄒青，呼詠.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011. [2] 李益明.切削用量簡明手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2009. [3] 周兆英，葉雄英，等.微型系統(tǒng)和微型制造技術(shù)[J].微米納米科學(xué)與技術(shù)，1996(1):1. [4] 丁衡高.微型慣性測量組合[J].儀器儀表學(xué)報，1996(17)：9-13. [5] 干東英.微型機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機(jī)械工程學(xué)報，1994(20):1-7. [6] Kurt E Petersen.Silicon as a mechanical Material[C].Proc.IEEE,1982(5):420, [7] Gary Stix.微型機(jī)械發(fā)展趨勢：微米機(jī)械概況[J],科學(xué)，1993(3);51. [8] 苑偉政.立體微細(xì)光刻技術(shù)[J].航空精密制造技術(shù)，1995(5):5-6 [9] 徐慶仁.激光微細(xì)加工特點和現(xiàn)狀[J].機(jī)械設(shè)備制造技術(shù)，1989(1). [10]Hayashi teru,Introduction to Actual Micromachine[J].精密工學(xué)會.1994,60(3). [11] 徐慶仁.激光微細(xì)加工的特點和現(xiàn)狀[J].航空機(jī)載設(shè)備制造新工藝新技術(shù)文集，1992. [12] 羅先剛.姚漢民.嚴(yán)佩英.納米光刻技術(shù)的進(jìn)展[J].物理學(xué)和高新技術(shù)，2000(29):6. [13] 趙萬華.激光固化快速成型精度研究[D].西安：西安交通大學(xué)，1998. [14] 李川奇.尤輝.沈連官.亞微米和納米光刻技術(shù)的進(jìn)展[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器，1998(1-2):49-54. [15] 饒勤.微型機(jī)械制造技術(shù)[C].航空機(jī)載設(shè)備制造新工藝新技術(shù)文集，1992. [16] 李栓慶.微機(jī)械微米/納米加工技術(shù)現(xiàn)狀[J].儀器儀表學(xué)報，1996,17(1)：45-49. [17] 苑偉政.微技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，1995(4):120. 致 謝 畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)期間重要的一部分，通過畢業(yè)設(shè)計我們可以學(xué)到很多東西。這首先要感謝大學(xué)給我提供如此好的學(xué)習(xí)環(huán)境，提供如此強(qiáng)大的師資力量和硬件設(shè)備。使我有充足的后備資源可以利用。 通過本次的設(shè)計，我在許多方面的能力都得到了顯著的提高。通過畢業(yè)設(shè)計，使我大學(xué)所學(xué)的相關(guān)課程理論知識與生產(chǎn)實際進(jìn)行了一次完美結(jié)合，進(jìn)行一次液壓齒輪泵的設(shè)計綜合運(yùn)用了我的所有知識，通過實際的生產(chǎn)設(shè)計，鞏固與擴(kuò)充了課程所學(xué)的知識內(nèi)容，使我掌握了夾具設(shè)計方法和步驟，提高了專業(yè)技能。從分析工件的性能入手，確定其工藝的方案，了解其系統(tǒng)基本的結(jié)構(gòu)，提高了我的計算和繪圖能力，使我熟悉了相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時也使我對各科的相關(guān)課程都有了一個全面的復(fù)習(xí)，我的獨(dú)立思考能力也有了顯著的提高，其也培養(yǎng)和提高了我獨(dú)立工作的相關(guān)能力。畢業(yè)設(shè)計也提高了我查閱相關(guān)設(shè)計資料的能力，使我熟悉了相關(guān)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。 老師對我們每個設(shè)計環(huán)節(jié)，從書寫開題報告到查閱資料，設(shè)計方案的修改和確定，主要零件的設(shè)計，再到繪制裝配圖和零件圖等整個過程中都給予了我們非常細(xì)心的指導(dǎo)。在設(shè)計中，我在結(jié)構(gòu)設(shè)計、排樣設(shè)計、圖紙的繪制等工作中都出現(xiàn)了不少的問題，老師都對我進(jìn)行了耐心的講解和指導(dǎo)。每一位同學(xué)提出的問題，老師都會不厭其煩地進(jìn)行指導(dǎo)。謝謝老師的教導(dǎo)，這讓我受益匪淺。