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杭州萬向職業(yè)技術(shù)學(xué)院 設(shè)計（論文）題目 I軸法蘭盤加工工藝和夾具設(shè)計 2015 年 4 月 13 日 第 27 頁 共 30 頁 畢業(yè)設(shè)計原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計說明書是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行的設(shè)計工作所取得的成果。據(jù)我所知，除設(shè)計中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表的成果。對本設(shè)計的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在設(shè)計說明書中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 摘 要 I軸法蘭盤零件加工工藝及夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)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(guān)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(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)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(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。 關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 Abstract The flange parts processing technology and fixture design is the design of 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 1 序 言 6 2 零件的分析 7 2.1零件的形狀 7 2.2零件的工藝分析 7 3 工藝規(guī)程設(shè)計 9 3.1 確定毛坯的制造形式 9 3.2定位基準的選擇零件表面加工方法的選擇 9 3.3 制定工藝路線 10 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 10 3.4.1 機床選用 10 3.4.2 選擇刀具 11 3.4.3 選擇量具 11 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11 4 確定切削用量及基本時間 13 4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本時間的確定 13 4.2 工序Ⅱ切削用量的及基本時間的確定 15 5 鉆3Xφ9mm孔夾具設(shè)計 19 5.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 19 5.2 夾具的導(dǎo)向 20 5.3 切削力及夾緊力的計算 20 5.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 23 5.5 鉆模板 24 5.6定位誤差的分析 24 5.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 24 5.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 26 5.9 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 27 總 結(jié) 28 致 謝 29 參考文獻 30 1 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(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)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(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)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(chǔ)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(jīng)濟綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標。 I軸法蘭盤零件加工工藝及夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等的基礎(chǔ)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(shè)計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。 本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 2 零件的分析 2.1零件的形狀 題目給的零件是I軸法蘭盤零件，主要作用是起連接作用。它主要用于軸與軸之間的連接，以傳遞動力和轉(zhuǎn)矩。 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(jié)構(gòu)比較簡單。具體尺寸，公差如下圖所示。 2.2零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為HT200，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件。 I軸法蘭盤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(cè)面，及表面粗糙度值3.2。5.兩側(cè)面粗糙度值6.3、12.5，法蘭面粗糙度值6.3。 I軸法蘭盤共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： (1)．左端的加工表面： ? ? 這一組加工表面包括：左端面，Φ120和Φ116外圓左端面以及外圓面倒角鉆孔。這一部份只有端面有1.6的粗糙度要求，其要求并不高，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；Φ100、Φ62、Φ55外圓右端面Ф36、Ф60、Ф72內(nèi)圓以及外圓面的外圓并帶有倒角其要求也不高，粗車后半精車就可以達到精度要求。其中，內(nèi)孔或內(nèi)圓直接在上做鏜工就行了。 3 工藝規(guī)程設(shè)計 本I軸法蘭盤假設(shè)年產(chǎn)量為10萬臺，每臺需要該零件1個，備品率為111%，廢品率為0.25%，每日工作班次為2班。 該零件材料為HT200，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鍛造。依據(jù)設(shè)計要求Q=100000件/年，n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率α和 廢品率β分別取111%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng) N=2XQn(1+α)（1+β)=23134115件/年 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200，考慮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，最后選用鍛造，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用鍛造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。 3.2定位基準的選擇零件表面加工方法的選擇 待加工的兩零件是盤狀零件，孔是設(shè)計基準（也是裝配基準和測量基準），為避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。具體而言，即選?110mm其一端面作為精基準。 由于待加工的兩零件全部表面都需加工，而孔作為精基準應(yīng)先進行加工，對主動端而言，應(yīng)選面積較大的外圓及其端面為粗基準；對從動端而言，應(yīng)選面積較大?190mm的外圓及其端面為粗基準。 待加工的兩零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面，材料為HT200鋼。以公差等級和表面粗糙度要求，參考相關(guān)資料，其加工方法選擇如下。 （1）?134mm的外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 11340—711規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為Ra25um，粗車即可（表5-14）。 （2）端面 本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度的都要求不高，表面粗糙度為Ra25um,粗車即可。 3.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當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)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)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(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 1 鍛造 鍛造 2 退火處理 退火處理 3 車 車左端面 4 車 車右端面 5 車 車Φ120和Φ116外圓 6 車 車Φ100，Φ62和Φ55外圓 7 車 車Φ36，Φ60和Φ72內(nèi)孔 8 車 車寬7.5槽 9 車 車2x0.5退刀槽 10 鉆 鉆3-Φ9孔，锪Φ15孔 11 鉆 鉆2-M8螺紋孔 12 銑 銑距離140mm側(cè)面 13 銑 銑距離137mm側(cè)面 14 檢驗 檢驗，入庫 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 3.4.1 機床選用 ①.工序Ⅳ和工序Ⅵ是粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，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(jù)《機械制造設(shè)計工工藝簡明手冊》表4.2-7。 ②.工序Ⅸ是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。 工序Ⅳ都為CA6140臥式車床。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉(zhuǎn)體，故宜在車床上鏜孔。由于要求的精度較高，表面粗糙度較小，需選用較精密的機床才能滿足要求，因此選用CA6140臥式車床（表5-134）。 3.4.2 選擇刀具 ①.在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金車刀，它的主要應(yīng)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(chǎn)率及經(jīng)濟性,可選用可轉(zhuǎn)位車刀(GB5343.1-134,GB5343.2-134)。 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(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。 3.4.3 選擇量具 本零件屬于成批量生產(chǎn)，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 “I軸法蘭盤” 零件材料為HT200，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，硬度HB為143～2611，表2.2-23 球墨鑄鐵的物理性能，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(chǎn)性質(zhì) 生產(chǎn)類別 同類零件的年產(chǎn)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(chǎn) 5以下 10以下 100以下 小批生產(chǎn) 5~100 10~200 100~500 中批生產(chǎn) 100~300 200~500 500~5000 大批生產(chǎn) 300~1000 500~5000 5000~50000 大量生產(chǎn) 1000以上 5000以上 50000以上 根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類型的主要特點要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊》表3.1-111 特種鑄造的類別、特點和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟合理性，采用機器砂模造型鑄件。 表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級 鑄造方法 公差等級CT 球墨鑄鐵 砂型手工造型 11~11 砂型機器造型及殼型 8~10 金屬型 7~11 低壓鑄造 7~11 熔模鑄造 5~7 根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。 3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值 鑄件基本尺寸 公差等級CT 大于 至 8 63 100 190 100 190 250 1.6 1.8 2.0 根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至190，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。 表3-4 鑄鐵件機械加工余量（JB4054-134）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(cè)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(jù)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。 4 確定切削用量及基本時間 切削用量包括背吃刀量a、進給量f和切削速度v。確定順序是先確定a、f、再確定v。 4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本時間的確定 4.1.1 切削用量 車左端面 所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《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3mm，可在一次走刀內(nèi)完成 ②.確定進給量 根據(jù)《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—11）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知： =0.7 確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，CA6140機床進給機構(gòu)允許進給力=3530。 根據(jù)表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=1150。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.211—2），故實際進給力為： =1150=1111.5 （3-2） 由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)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(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，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(jù)公式計算，也可直接有表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質(zhì)合金刀加工硬度200～2111的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.112，0.8，=1.0，=1.0（見表1.40），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根據(jù)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(shù)=0.73，=0.11，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 （3-6） 根據(jù)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，=，==，= ⑥.倒角 為了縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同 換車刀手動進給。 ⑦. 計算基本工時 （3-7） == （3-8） 4.2 工序Ⅱ切削用量的及基本時間的確定 采用與工序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： 掉頭，車右端面 見表5-1 表5-1 主動端工序Ⅱ的切削用量及基本時間 工步 /mm f/mm·r v/m·s n/r·s /s 粗車端面 2 0.52 0.38 1.5 111 粗車外圓?134mm 2.3 0.52 0.38 1.5 68 倒角 手動 0.38 1.5 工序5：車Φ120和Φ116外圓 1）進給量 f 根據(jù)《手冊》表8-58（P380） 取f=1.0mm/r 2）切削速度 根據(jù)《手冊》表8-60（P381） vc=85m/min 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×85/(3.14×120)=225(r/min) 4)切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=(l+y+△)/nf=(15+1)/225×1.0=0.07(min) 工序6：車Φ100，Φ62和Φ55外圓 1）進給量 f 根據(jù)《手冊》表8-58（P380） 取f=0.8mm/r 2）切削速度 根據(jù)《手冊》表8-60（P381） vc=105m/min 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×105/(3.14×80)=418(r/min) 4)切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=(l+y+△)/nf=(40+1)/418×0.8=0.12(min) 工序7：車Φ36，Φ60和Φ72內(nèi)孔 1）進給量 f 根據(jù)《手冊》表8-58（P380） 取f=0.6mm/r 2）切削速度 根據(jù)《手冊》表8-60（P381） vc=106m/min 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×106/(3.14×60)=560(r/min) 4)切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=(l+y+△)/nf=(40+1)/560×0.6=0.13(min) 工序8：車7.5槽 1）進給量 f 根據(jù)《手冊》表8-58（P380） 取f=0.4mm/r 2）切削速度 根據(jù)《手冊》表8-60（P381） vc=125m/min 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×125/(3.14×52)=765(r/min) 4)切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=(l+y+△)/nf=(10+1)/765×0.4=0.04(min) 工序9：車2x0.5退刀槽 1）進給量 f 根據(jù)《手冊》表8-58（P380） 取f=0.4mm/r 2）切削速度 根據(jù)《手冊》表8-60（P381） vc=125m/min 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×125/(3.14×52)=765(r/min) 4)切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=(l+y+△)/nf=(10+1)/765×0.4=0.04(min) 工序10：鉆3-Φ9孔，锪Φ15孔 機床：搖臂鉆床 刀具：麻花鉆 切削用量： 1. 鉆三個通孔Φ9 刀具材料：麻花鉆 1）進給量 f=0.2mm/r (見《手冊》表10-15（P437）) 2）切削速度 Vc=40(m/min) (見《手冊》表10-15（P437） 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×40/(3.14×9)=1150(r/min) 4)切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=3*(l+y+△)/nf=15/(1150×0.2)= 0.21(min) 2. 鉆三個階梯孔Φ15 刀具材料：高速鋼。 1）進給量 f=0.2mm/r (見《手冊》表10-15（P437）) 2）切削速度 Vc=40(m/min) (見《手冊》表10-15（P437） 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×40/(3.14×15)=770(r/min) 4) 切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=3×(l+y+△)/nf=5/(770×0.2)= 0.1(min) 工序11：鉆2-M8螺紋孔 機床：立式鉆床 刀具：麻花鉆 切削用量： 1.鉆Φ8 刀具材料：麻花鉆 1）進給量 f=0.2mm/r (見《手冊》表10-15（P437）) 2）切削速度 Vc=40(m/min) (見《手冊》表10-15（P437） 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×40/(3.14×9)=1150(r/min) 4)切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=3*(l+y+△)/nf=15/(1150×0.2)= 0.21(min) 工序12：銑距離140mm側(cè)面 機床：立式銑床X51 刀具：鑲齒三面刃銑刀（高速鋼） 切削用量： 1）進給量 f=2.0mm/r (見《手冊》表13-8（P481）) 2）切削速度 Vc=20(m/min) (見《手冊》表13-12（P484） 3）切削深度 ap=6mm (見《手冊》P480敘述） 4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×20/(3.14×100)=65(r/min) 5) 切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=(l+y+△)/nf=48/(65×2.0)=0.37 (min) 工序13：銑距離137mm側(cè)面 1）進給量 f=2.0mm/r (見《手冊》表13-8（P481）) 2）切削速度 Vc=20(m/min) (見《手冊》表13-12（P484） 3）切削深度 由于該工序余量較大（26.5±0.5mm），所以分四次銑削成型。 根據(jù)《手冊》P480敘述，通常鑄鐵件銑削深度為5-7mm,所以，前三次選用ap=7mm，第四次選用ap=5.5mm。 4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×20/(3.14×100)=65(r/min) 5) 切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=4×(l+y+△)/nf=100×4/(65×2.0)= 3.08(min) 5 鉆3Xφ9mm孔夾具設(shè)計 5.1 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(lián)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(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設(shè)置相應(yīng)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(wù)。 夾緊裝置的基本任務(wù)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(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)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(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構(gòu)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(wù)的部分。他包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件。 考慮到機床的性能、生產(chǎn)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(gòu)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(gòu)組成復(fù)合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。 螺旋夾緊機構(gòu)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(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)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(gòu)的特點： （1）結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)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(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)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(shè)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。 5.2 夾具的導(dǎo)向 在鉆床上加工孔時，大都采用導(dǎo)向元件或?qū)蜓b置，用以引導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)向元件包括刀桿的導(dǎo)向部分和導(dǎo)向套。 在這套鉆床夾具上用的導(dǎo)向套是鉆套。 鉆套按其結(jié)構(gòu)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。我選擇的鉆套:12.5F7*22K6*35 GB2264-19134。 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。 5.3 切削力及夾緊力的計算 刀具：鉆頭φ9。 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(zhuǎn)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(shù),安全系數(shù) K=KKKK 式中 K—基本安全系數(shù)，1.5; K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1; K—刀具鈍化系數(shù), 1.1; K—斷續(xù)切削系數(shù), 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(zhuǎn)動,故本夾具可安全工作。 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： 該孔的設(shè)計基準為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準，實現(xiàn)“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(guān)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(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù) 由資料《機床夾具設(shè)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(shè)計手冊》表得： 安全系數(shù)K可按下式計算，由式（2.5）有：： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[16]《機床夾具設(shè)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(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機構(gòu)。 5.4 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(chǎn)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(chǎn)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(nèi)，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(dǎo)套引導(dǎo)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(tǒng)稱特殊鉆套。 鉆套下端面與工件表面之間應(yīng)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(nèi)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(shè)計中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)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。 5.5 鉆模板 在導(dǎo)向裝置中，導(dǎo)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] 5.6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(nèi)外圓同軸度誤差（查表P297） .故，. 則. 知此方案可行。 5.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)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(jié)構(gòu)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 HT200 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 HT200 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(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 5.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對夾具體的設(shè)計的基本要求 （1）應(yīng)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(yīng)該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。 （2）應(yīng)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(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯 夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)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(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。 （4）應(yīng)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(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。 （5）安裝應(yīng)牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)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(jié)構(gòu)，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(chǎn)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(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點技術(shù)，經(jīng)濟的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點，在設(shè)計中還應(yīng)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(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。 5.9 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設(shè)計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設(shè)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(zhuǎn)動自由度。此時雖然有過定位，但面是經(jīng)精銑的面，定位是允許的。 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)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(shè)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(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，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(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。 畢業(yè)設(shè)計使我們認識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了很多，也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們畢業(yè)設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。 致 謝 這次畢業(yè)設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)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(shè)計。 這次畢業(yè)設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)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(shù)上的一些難題，她嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)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(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴謹和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習和工作。在此謹向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參考文獻 [1] 東北重型機械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)，機床夾具設(shè)計手冊[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，111134。 [2] 張進生。機械制造工藝與夾具設(shè)計指導(dǎo)［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，111115。 [3] 李慶壽。機床夾具設(shè)計［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，111111。 [4] 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