可持續(xù)夾具及固定裝置的高精度安裝的方法論J. Jamshidi，P.G. maropoulos英國巴斯大學機械工程學系摘要在夾具安裝階段，夾具組件的精確測量能力決定其精確性，尤其是對大尺寸的產品和應用來說。大量定制一些在設計上有多樣性的小批量產品和零部件是十分重要的。產品質量應該與迅速轉換理念相互協(xié)調，對于敏感元器件及組件而言，以犧牲產品質量來提高速度是不明智的，例如在航空航天工業(yè)中所看到的那些零部件。提高精確性對于夾具的安裝是很有必要的，為了要盡量少用，這可取決于夾具和夾具定位變化的耐受性預算。在航空航天工業(yè)中，靈活和可重構夾具的概念的發(fā)展及固定裝置是夾具的主要開銷成本。吸引他們的是重構夾具的可重用性，可持續(xù)使用是由于那些零部件也能夠被重新應用到許多種產品和裝配中去。一直不佳的準確性和可靠性為這類夾具的缺點，這篇論文主要是研究可持續(xù)夾具主要零部件的精確定位，影響夾具性能的因素在安裝階段會得以審查。本文介紹了一種在靈活夾具中為了最大限度地減少定位和夾緊的不確定性的方法。關鍵詞:可持續(xù)性夾具；夾具安裝；校準不確定性；夾具的監(jiān)測；計量；可重復使用的夾具1引言質量和可靠性等因素早已經轉換為新零件固有的特征。在他們的產品和服務范圍內，近期市場趨勢已經迫使制造業(yè)走向大規(guī)模定制。其次增加新陳品的多樣化設計在部件和組件級別上遵循第二次高幅度的變化。有先進制造系統(tǒng)和技術的國家提供了更多的靈活性，能使設計師更加自由的發(fā)揮想象。例如在過去幾十年發(fā)展起來的一種新的大體積測量方法，就能測量及公丈的距離。用來檢測大尺寸零件的這些設備通常是由多個組裝部件所制造出來的。在重組和裝配期間，那些大尺寸產品的制造需要用到專用的夾具和固定裝置，以便于他們的零部件能夠被定位在設計基準上。對于大批量產品，在計算機輔助軟件上就能估算出其主要的花費需求，否則，在某些情況下或以其他方式生產的產品成本可能會是非常高的。這個問題與客戶不斷用錢來尋求具有更高價值的市場需求相互矛盾。用一種典型的變化產品可以創(chuàng)建一個更加具有持續(xù)性的商業(yè)，因為它能夠滿足相對比較大地市場需求。由支持產品變化的不同形狀的產品而形成的靈活和可重構夾具及固定裝置則是應對上述挑戰(zhàn)關鍵的解決方案。靈活夾具的概念已經在研究領域存在了幾年 [1]。然而，它們在很大程度上沒有充分利用真正的生產設施，尤其是大尺寸產品的制造，如航空航天設備。這是由于關于它們的初始安裝、校準困難和可重復性等挑戰(zhàn)往往超出公差要求。這些夾具和高品質關鍵部件裝置的制造以及大量的集成計量系統(tǒng)，都可以減少上述限制。本文包括了有關安裝的計量問題和靈活的夾具校準以及檢測服務。2相關工作2.1大型零件的制造和裝配通常把要精密制造的機械零件移動到機床工作臺是必需的，先進行粗加工，然后精對準和夾緊。在這個階段，一方面是準備用于加工高精度的關鍵所在，然而，這對于一些大尺寸或重的零部件并不總是可以實現(xiàn)的。大型產品是指那些與一些不經濟的可能需要處理或在工廠周圍移動的的組件一起來達到制造和裝配的目的 [2]。制造業(yè)和這些部件的裝配工藝包括所需機器和系統(tǒng)的運動以及這些部件的位置和方向。這些零部件通常定位在大尺寸夾具及固定裝置上該定位的位置。如果這些部件以小批量生產，在航空航天工業(yè)、高開銷的情況下，每個產品將會出現(xiàn)。在設計和制造夾具上，已經有了許多嘗試，以便于能夠持有許多種組件的變種。然而，這方法是不可行的，因為敏感或關鍵的零部件完全是由它們的高精度要求所決定的。與固定的夾具相比較，可調、可重構夾具會產生更低的重復性。固定夾具有固定的方式，可以通過焊接或鉚接的接頭固定在一起來實現(xiàn)。這些機械故障，例如夾具和固定裝置由于疲勞和塑料變形就是一個終止其服務的主要原因，發(fā)送它們再進行回收。小批量制造的需求是目前常見的淘汰不合格夾具，其使用壽命取決于產品的生命周期。換句話說，在制造變種零件停止不久之后，與之有關聯(lián)的夾具和固定裝置將會變得多余。即使夾具有工作順序，但它們仍然有報廢并送往循環(huán)再造。這種方法會帶來高負擔回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夾具和夾具的漂移以及夾具都能影響大尺寸零件組裝的精確性 [5]。對于大尺寸的夾具已經開發(fā)出了幾種分析夾具剛性的方法，可用來評估振動的影響因素。在任何情況下更加可持續(xù)生產要通過選擇性方案才能得以實現(xiàn)。如圖 2.1所示。圖 2.1 典型的大型夾具元件用于制造所延誤的時間是固定夾具的又一重大缺點，這些夾具應該在制造前就被訂購，在生產計劃和產品上市前還可以創(chuàng)建額外的復雜性。不管他們的類型，大型夾具有一些共同的元素，包括一個主框架、內在的框架，有可能有一個或數(shù)多個可移動的機制或更小的組件，如鉗、套管、皮卡和可調螺絲 [表 1]。2.2柔性夾具開發(fā)的柔性夾具的概念增加了其可持續(xù)性、快速轉換以及降低了成本?，F(xiàn)在可以使用現(xiàn)成的模塊來設計和組裝夾具。根據規(guī)定，只有極少數(shù)夾具的專用零件需要設計和制造。以這種概念看，大多數(shù)散裝部件、附件關節(jié)都應用的很具體。一旦產品設計變異完全制造出來，然后就可以拆卸上述組件和重組成一種新的元件來與未來的設計變異相匹配。因為組裝和組件范圍上的設計都相當接近，所以這種方法是最能降低夾具成本的。根據組件的變化水平和工作類型的需求，每一個不同比例的柔性夾具都需要被重新安排。為了增加使用這種類型夾具的效益，這個問題在設計階段考慮是十分重要的。例如，在可能的情況下，皮卡車的位置和三維定位夾具上的組件的不同變種，甚至完全不同的部分應該是在靠近增加兼容性和夾具子系統(tǒng)間變性。夾具關鍵部件的收集在短期內能保證所需夾具的可用性。另外，這些夾具的存儲需要很少空間，因為拆除所有模塊是可能的，通常以腳手架的形式并把它們彼此放在一起。目前在一些汽車公司應用到柔性夾具，因為它們的精度等級是足夠滿足的。大尺寸制造的夾具設施盡管沒有許多柔性夾具那樣操作靈活，比如航空航天設備。準確性和定位銷的不確定性、夾具的可重復性以及夾具結構的漂移都出現(xiàn)這樣一個事實，這些夾具在發(fā)電和航空航天等工業(yè)不能滿足公差要求。一旦它們的精度問題得以解決，這些夾具在上述的工業(yè)中將會有很高的利用價值。圖 2.2 夾具與汽車行業(yè)中的可重構組件大量的體積計量系統(tǒng)和技術一直有許多新的發(fā)展。依靠計量系統(tǒng)和技術的現(xiàn)代激光技術現(xiàn)在就能夠測量一些可接受精度的大尺寸產品甚至到幾公丈的產品。在安裝和初期安裝調試期間，這些系統(tǒng)能夠用來精確定位一些夾具的關鍵部件。夾具的安裝通常開始形成機架或主要框架，然后是那些大的部件和像皮卡和夾具那樣逐漸更小的零部件。計量系統(tǒng)能夠用于柔性夾具的主要框架和其內部框架的安裝，從而來保證每個零部件彼此之間的準確定位。表 1顯示了這些大規(guī)模的測量系統(tǒng)數(shù)。跟蹤系統(tǒng)能夠測量基準點，它是實現(xiàn)這一目的的最合適的測量系統(tǒng)。一起跟蹤球式反射鏡在三維空間內都可以認準所要記錄的位置。球式反射鏡可以直接練習目標對象來提供幾何位置信息或可以在機械重復的球式反射鏡下應用，從這個角度用激光來跟蹤目標或短期目標。像一些其他測量儀器的激光跟蹤有時候不確定，在夾具的安裝過程中需要做以說明。此外，激光跟蹤和目標點之間的光線問題還應該考慮到。如果必要的話，多個跟蹤職位都可以使用，在實際測量活動中，其結果必然是伴隨著一個不確定的說明。經過測量，這些給定的分散的特征值是合理的，這個問題與一些夾具或夾具的安裝及以后的審核都是一樣的。這些知識闡明了一個給定的定位夾具的能力和裝配任務。換句話說，它表示在其相關流程中一套夾具是否能夠滿足公差要求。2.3夾具理論比較為了用于多種生產裝置和組裝應用，在不同的公司也有大量不同形狀和設計的夾具。這些夾具中的某一些的形式都是標準形式，然而另一些是經過專門設計和制造的特殊零部件。后者可以說是建立在產品的復雜性和大規(guī)模的基礎上的，所以可能會是非常昂貴的 [9]。無論成本和目的如何，制造和組裝過程都可以完成，要么不使用夾具，要么用固定幀夾具或用可重構或柔性夾具。表 2對它們的典型應用的這些方法做出了比較。固定框夾具通常用于重型應用上，它們更適合于應用在能夠減輕花費開銷的大量產品上。對于制造業(yè)和大型組裝及復雜產品來說，柔性夾具的應用有很多好處。特別是在研究和發(fā)展工作中，以及低容量產品的情況下，制造柔性夾具和夾具可能會是非常有益的。除了在時間和金錢上使利益均衡外，柔性夾具還會有一個更加靈活的設計思路。由于在夾具的制造和裝配過程中，會直接和經常改變夾具的拓撲成本。與傳統(tǒng)夾具相比較，這種類型的柔性夾具的可重用性和可重構性是一個主要的優(yōu)點。這一點尤為重要，因為它在綠色制造方面符合行業(yè)的發(fā)展方向，通過回收使用系統(tǒng)的組成部件，為相關項目的工裝費用降低了項目成本。表 2.1 用于驗證夾具大量的例子、便攜式測量儀器儀器 輔助部件測量類型接觸式 非接觸式圖像賽立信探頭 是激光跟蹤儀T型探頭 是激光雷達 球形目標 是目標 是攝影光投影 是基于激光掃描頭 是關節(jié)臂三坐標測量機接觸探頭 是2.4 柔性夾具的安裝本節(jié)中描述的夾具在安裝過程中需要考慮一些問題。夾具元件安裝在合適位置可以說是一種挑戰(zhàn)，尤其是當定位公差比較小時，柔性夾具也應當被監(jiān)測以便于開發(fā)和與傳統(tǒng)夾具相比較它們的剛性。給出了一個通用的描述階段根據初步夾具安裝在仿真軟件環(huán)境和利用一些尺寸為 5m×4m×3m的大尺寸夾具的實際實驗結果來測量指令階段。這是不論這個夾具是否是第一次安裝在夾具中還是對已經存在的夾具只做外形上的更換，其都是為了定位不同的零部件。根據其復雜性，一種典型的大尺寸夾具具有三至五個結構。通常除了有一個主框架之外，在每一個級別的基本水平，也可以由一個或多個結構。這些結構用來作為參考以便于作為夾具基準來定位。在一個自動化固定的平臺上，機器系統(tǒng)會進行多項任務，比如定位、加工和進行裝配。因此機器人的工作基準與夾具的工作框架相聯(lián)系。仔細考慮夾具的綜合數(shù)據，會確保后續(xù)安裝達到預期的公差要求。2.4.1 測試輔助柔性夾具的安裝柔性夾具的安裝在第一次進行模擬仿真時有幾個安裝階段。使用模擬演習，在這個工程中可以減少一些潛在的錯誤和返工。測量輔助安裝過程是類似的跟蹤對象位置的過程，是常見的大尺寸組件用到的。夾具的組件先用這種方法使其大致位置公差在 1mm以內，然后當所有的夾具組件被放到所設計的位置時，在 0.1mm至 0.15mm公差內，它們可以使用適當?shù)呐ぞ厥站o。典型的計量協(xié)助柔性夾具安裝階段如下：在出廠時設置初試參考結構；測量初始參照系；安裝基地或其位置的主框架；安裝脫機內結構；安裝控股和定位；在內框和主框架位置安裝鉗、套管和皮卡。底座上安裝內框；重點定位元件的精細調整和緊固；核查參照系和夾具；對于夾具關鍵位置的服務監(jiān)測。這些階段是從無到有夾具的完整安裝。更不用說，在設計變化略有變化的情況下，一些下面的操作將被忽略。表 2.2 不同夾具理念之間簡明的比較典型特征 固定框架 柔性夾具 夾具應用 大批量產品 小批量產品 樣機唯一性 可重復性 可重構性 成本效益耐用性 非常高 高 低優(yōu)點剛度 非常高 剛性不確定 低重量 重 中 低可移植性 不可移植 難以在每一個安裝中定位難以進行成本 非常高 中等 低缺點生產時間 長 中等 短2.4.2 柔性夾具的安裝柔性夾具安裝過程中采取了以下階段：安裝夾具的主框架；移動單元和子系統(tǒng)組裝；夾具內框架在夾具裝配中的安裝；皮卡和夾具的裝配。主框架通常是夾具的骨干。因此，它一般不會改變外形，和內框架及較小的元素如襯套、皮卡和夾具一樣具有規(guī)律性。慎重考慮制造過程可以減少夾具元件較大元素的重新排列，也會更進一步節(jié)約時間和成本。圖 3顯示了三組不同活動小組對于柔性夾具的安裝過程。在這個過程中，假定夾具的標準件是從可供選擇的現(xiàn)成的部件和組件中選出來的，然后提前在大量的物理安裝測試和調試時以降低測量不確定度來進行一次夾具安裝。一旦達到可接受水平的不確定性的物理安裝才能進行。圖 2.3 柔性夾具的測量輔助安裝程序在夾具安裝過程中，它可能需要用到多個測量系統(tǒng)或用到包括一套完整夾具安裝關鍵點的測量系統(tǒng)。這應該包括在夾具維修期間放在工廠的地板和墻壁上的穩(wěn)定性及漂移檢查的目標參考點。在夾具上定位的關鍵點、測量儀器的不確定性應該予以考慮。作為一個經驗法則，每個夾具關鍵位置的定位的準確性應該是在 10倍，甚至比所需的耐受性更好。換句話說，如果組件公差指定至 0.1mm，則夾具定位精度至少應為0.01mm。柔性夾具安裝的最佳做法如下：一個工廠的墻壁和地板上的初始參考點的位置是首選，以減少測量的不確定性；應驗證該儀器所在位置上經常使用初始參考點的基地；在每個夾具的大節(jié)上，為更好地具有跟蹤和可重復性，可以附加多個球式反射跟蹤系統(tǒng)；夾具大型組件有關于彎曲或扭曲的測量應集中在角梁的中央部分，以減少定位誤差；內框架參考點應選擇盡可能遠的創(chuàng)建框的坐標系統(tǒng)。這可能會導致在內框坐標系時的較小的不確定性。3.不確定性由于評估的結果旨在對于所描述物體真正價值范圍內的評估定位，則不確定性被定義為膠 [8]。這里的不確定性來自兩方面的審查，首先是與測量過程中有關的，其次是與夾具定位的不確定性有關。測量不確定性的一些因素，如灰塵、重力、溫度、氣壓、濕度、測量儀器和相關軟件中的系統(tǒng)誤差、操作人員的技能、接觸探針或球式反射跟蹤儀。基于膠 [8]的定義，測量結果應伴隨著它的不確定性說明，這些錯誤詳細來源的討論超出了本文的范圍。已經有多項研究來建立真正的不確定性的一些測量儀器 [10、11] 。夾具關鍵點的測量結果應該包括相關的置信水平。除了最初的不確定性上升的測量儀器，夾具的不確定性還有其他方面的影響。夾具框架方面的應用由于產品重量以及制造工藝過程在夾具框架中能創(chuàng)建一些彈性變形。夾具有了集成化、自動化和移動部分，是這個問題變得更加復雜。仔細考慮夾具設計階段不確定性的來源可以在一個給定的情況下減少過度使用公差預算的風險。夾具的精度和夾具的成本之間有著直接的關系。然而，整體的成本也應該被考慮在內。高數(shù)額的零部件有更長的使用壽命。換句話說，質量特征接近平均值是，在使用過程中會很少失效。朝六個方向靠近在安裝時是很必要的，然后是在高精度夾具和敏感部位上的可重構、柔性夾具及夾具的監(jiān)測。4.討論柔性夾具適用于組裝和在加工部分有不同的設計和幾何參數(shù)。尤其是當這些部件之間的設計變化小時，這種類型的夾具被證明是具有成本效益和快速的解決方案，這是因為它可能會通過夾具重新配置到一個新的產品或組件的變種上。然而，當所需的零件盒裝配的設計完全不同時，可能需要不同尺寸夾具組件的完整地重排，因此，在設計一個新的零件和重組夾具的拓撲結構時應該考慮到要便于減少夾具的安裝和重新配置的時間以及成本，并最大限度的重用現(xiàn)在的組件在當前的裝配中。一個柔性夾具有許多種裝配方式，是由于其靈活性。在正確的安裝順序下選擇合適的組件，可以最大限度的節(jié)約成本和時間。本次選擇的過程中應該對未來產品的夾具的潛在的重用予以考慮。在產品不斷變化的情況下，計劃和設計夾具框架是很重要的。使用定制的夾具、緊固件、軸套和其他夾具元件都是降低成本的關鍵問題。仿真軟件和工具的廣泛使用，可以減少返工和浪費夾具材料相關的成本。例如測量儀器，其目標點之間的視線檢查就會使用這些軟件來輔助。圖 4顯示了柔性夾具安裝在測量仿真軟件中的第一個階段。由于夾具正在興建的模擬的效益越來越明顯，因此它可以突出儀器與目標測量點的水平視線的問題和不確定性。由于關于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購買夾具元件方面的財政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因為它們能提前分析出夾具的長處和弱點，揭示其物理設置。選擇合適的測量儀器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計量。一個連貫的計量系統(tǒng)，其測量結果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個給定的公差范圍內所需任務的能力。圖 4.1 測量輔助夾具安裝的模擬過程由于關于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購買夾具元件方面的財政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因為它們能提前分析出夾具的長處和弱點，揭示其物理設置。選擇合適的測量儀器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計量。一個連貫的計量系統(tǒng)，其測量結果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個給定的公差范圍內所需任務的能力?？偨Y零件和裝配體應該以盡量減少夾具成本的方式來設計，以滿足使用標準組件。如果在夾具更新至下一產品時提前思考，則其速度和成本可能會增加。在夾具和固定裝置的設計上有強大的總成本、碳足跡及其可持續(xù)性。它往往要求生產出只有極少數(shù)的典型設計或產品，子系統(tǒng)或組件，以滿足產品的變化和客戶的需求。對于大型產品的幾何尺寸超出幾米夾具的可能會造成重大的開銷。此外，一旦所需的零部件倍制造出來，這些夾具則會變得多余。常規(guī)回收多余夾具是不經濟的。因此，找到增加夾具的靈活性才是所需求的方法。柔性夾具和夾具的概念已存于二十余年。然而它們的潛能還沒有真正發(fā)揮，是由于其精度可可重復性的不確定性。高精度計量系統(tǒng)現(xiàn)在能夠用來對夾具進行初始安裝和服務。然后使用該系統(tǒng)有可能重新設定夾具元素使其精確到一個新的拓撲結構，以便于定位不同幾何位置的組件，允許幾次使用夾具。本文提出了一種對于大規(guī)模柔性夾具及夾具初始定位和安裝的通用的算法。計量輔助夾具安裝的新概念被證明對復雜的設置和夾具的安裝是有益的。當完全裝配好時，夾具的穩(wěn)定性可以通過慎重考慮和選擇夾具幾何位置上的關鍵點來予以保證。這種方法將應用于大尺寸元件和產品的制造以及裝配件，尤其是應用于航空航天和發(fā)電工業(yè)中。CA6140 車床拔叉加工工藝及夾具設計工工藝及夾具設計任務說明書學 院： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： CA6140 車床拔叉加工工藝及夾具設計1目 錄1 緒論 .31.1 課題背景 .31.2 夾具的發(fā)展史 .31.3 小結 .42 撥叉的加工工藝規(guī) 程設計 .52.1 零件的分析 .52.1.1 零件的作用 52.1.2 零件的工藝分析 52.2 確定生產類型 .52.3 確定毛坯 .52.3.1 確定毛坯種類 52.3.2 確定鑄件加工余量及形狀 52.3.3 繪制鑄件零件圖 62.4 工藝規(guī)程設計 .62.4.1 選擇定位基準 62.4.2 制定工藝路線 62.4.3 選擇加工設備和工藝設備 82.4.4 機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 82.5 確定切削用量及基本工時 .102.5.1 工序 1：粗銑 Φ25H7 的兩側面 102.5.3 工序 3：鉆 Φ25H7 的通孔 112.5.4 工序 4：擴 Φ25H7 的通孔 132.5.5 工序 5：鉸 Φ25H7 的通孔 142.5.6 工序 6：粗銑 a、b 面 142.5.7 工序 7：粗銑 Φ60H12 孔的兩面 162.5.8 工序 8：精銑 Φ60H12 孔的兩面 162.5.9 工序 9：粗鏜下端 Φ60H12 的孔 172.5.10 工序 10：半精鏜下端孔到 Φ60H12 .182.5.11 工序 11：粗銑 16H11 的槽 182.5.12 工序 12：半精銑 16H11 的槽 192.5.13 工序 13：鉆 Φ20.50 的孔 202.5.14 工序 14：攻 M22×1.5 的螺紋 212.5.15 工序 15：銑開 Φ60H12 的孔 222.6 本章小結 .233 專用夾具 設計 .243.1 鉆孔 夾具設計 .243.1.1 問題的提出 243.1.2 夾具的設計 243.2 本章小結 .29結論 .30參 考 文 獻 .3101 緒論1.1 課題背景隨著科學技術的發(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?！肮び破涫?，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。1.2 夾具的發(fā)展史夾具在其發(fā)展的 200 多年歷史中，大致經歷了三個階段：第一階段，夾具在工件加工、制造的各工序中作為基本的夾持裝置，發(fā)揮著夾固工件的最基本功用。隨著軍工生產及內燃機，汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，夾具逐漸在規(guī)模生產中發(fā)揮出其高效率及穩(wěn)定加工質量的優(yōu)越性，各類定位、夾緊裝置的結構也日趨完善，夾具逐步發(fā)展成為機床—工件—工藝裝備工藝系統(tǒng)中相當重要的組成部分。這是夾具發(fā)展的第二階段。這一階段，夾具發(fā)展的主要特點是高效率。在現(xiàn)代化生產的今天，各類高效率，自動化夾具在高效，高精度及適應性方面，已有了相當大的提高。隨著電子技術，數(shù)控技術的發(fā)展，現(xiàn)代夾具的自動化和高適應性，已經使夾具與機床逐漸融為一體，使得中，小批量生產的生產效率逐步趨近于專業(yè)化的大批量生產的水平。這是夾具發(fā)展的第三個階段，這一階段，夾具的主要特點是高精度，高適應性?？梢灶A見，夾具在不一個階段的主要發(fā)展趨勢將是逐步提高智能化水平。11.3 小結一項優(yōu)秀的夾具結構設計，往往可以使得生產效率大幅度提高，并使產品的加工質量得到極大地穩(wěn)定。尤其是那些外形輪廓結構較復雜的，不規(guī)則的拔叉類，桿類工件，幾乎各道工序都離不開專門設計的高效率夾具。目前，中等生產規(guī)模的機械加工生產企業(yè)，其夾具的設計，制造工作量，占新產品工藝準備工作量的50%—80%。生產設計階段，對夾具的選擇和設計工作的重視程度，絲毫也不壓于對機床設備及各類工藝參數(shù)的慎重選擇。夾具的設計，制造和生產過程中對夾具的正確使用，維護和調整，對產品生產的優(yōu)劣起著舉足輕重的作用。22 撥叉的加工工藝規(guī)程設計2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用本課題所給的零件是 CA6140 車床的撥叉。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 零件的工藝分析零件的材料為 HT200，灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓。但灰鑄鐵的鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良。以下是撥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 Ф 。0.215?(2) 的螺紋孔垂直于中心孔，其中心與右面的距離為 。2.M? 0.34?(3) 鍵槽 與中心孔有 0.08 的垂直度，深為 。016 0.158?(4) 半孔 與中心孔有 的位置關系，其寬為 與中心孔有 0.1 的.3??0.127?? 0.5162垂直度。由上面分析可知，可以先加工撥叉中心孔，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，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據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撥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 HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構不是太復雜，生產類型為大批生產，故選擇金屬型鑄造毛坯。2.3.2 確定鑄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》125 頁表 1-4-7，選用各個加工面的鑄件機械加工余量均為 3mm。32.3.3 繪制鑄件零件圖圖 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“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4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、擴、鉸 Φ25H7 的通孔工序二 粗銑 a、b 面，使粗糙度達到 6.3，a 面到 Φ25H7 的孔中心距為 ，b0.34?面到 Φ25H7 的中心距為 36工序三 粗銑、半精銑 16H11 的槽工序四 粗銑下端圓孔的兩側面，使兩面之間的距離為 12d11工序五 ①粗鏜下端圓孔的內孔到 Φ59②半精鏜此孔到 Φ60H12工序六 銑開下端圓孔工序七 鉆 Φ20.50 的孔，垂直于 Φ25H7 的通孔工序八 攻 M22×1.5 的螺紋工序九 鉗工打毛刺工序十 檢驗表 2.2 工藝路線方案二工序號 工序內容工序一 粗銑 Φ25H7 的兩側面，使兩面間距為 80 工序二 粗銑平下端孔側面的工藝凸臺工序三 鉆 Φ25H7 的通孔工序四 擴 Φ25H7 的通孔工序五 鉸 Φ25H7 的通孔工序六 粗銑 a、b 面，使粗糙度達到 6.3，a 面到 Φ25H7 的孔中心距為 ，b0.34?面到 Φ25H7 的中心距為 36工序七 粗銑 Φ60H12 孔的兩面，使兩面的間距為 14工序八 精銑 Φ60H12 孔的兩面，使兩面的間距為 12d11，粗糙度 3.2工序九 粗鏜下端孔工序十 半精鏜下端孔到 Φ60H12，粗糙度達到 3.2工序十一 粗銑 16H11 的槽5續(xù)表 2.2工序十二 半精銑 16H11 的槽工序十三 鉆 Φ20.50 的孔，垂直于 Φ25H7 的通孔工序十四 攻 的螺紋21.5M?工序十五 銑開 Φ60H12 的孔工序十六 鉗工打毛刺工序十七 檢驗工藝立方案的比較與分析：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。2.4.3 選擇加工設備和工藝設備①機床的選擇工序 1、7、8、11、12、15 采用 X6022 型臥式銑床工序 2、6 采用 X5028 立式銑床工序 3、4、5、13、14 采用 Z535 立式鉆床工序 9、10 采用 T618 臥式鏜床②選擇夾具該撥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，由于精度不高，可采用硬質合金鉸刀。257H?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：6表 2.3 各加工工序的加工余量及達到的尺寸、經濟度、粗糙度工序余量工序號工序內容加工余量經濟精度工序尺寸表面粗糙度 最小 最大1粗銑 Φ25H7 的兩側面3 IT11 80 6.3 -0.1 0.12粗銑平下端孔側面的工藝凸臺3 IT11 0 6.3 -0.1 0.13 鉆 Φ25H7 通孔 IT12 2?6.3 -1 14 擴 Φ25H7 通孔 2.0 IT12 0.547?3.2 -0.05 0.055 鉸 Φ25H7 通孔 0.2 IT8 0.21?1.6 -0.006 0.006粗銑 a面(距中0.34?心孔)6粗銑a、b面 粗銑 b面3 IT1236(距中心孔)6.3 -0.1 0.17粗銑 Φ60H12 孔的兩面2 IT11 130.5?6.3 -0.1 0.18精銑 Φ60H12 孔的兩面1 IT9 0.5162?3.2 -0.05 0.059 粗鏜下端孔 2.5 IT13 0.3597??6.3 -0.2 0.210 半精鏜下端孔 0.5 IT11 0.36?3.2 -0.02 0.027續(xù)表 2.311 粗銑 16H11 的槽 IT11 140.5?6.3 -0.1 0.112 半精銑 16H11 的槽 1 IT10 0.16?3.2 -0.02 0.0213 鉆 Φ20.50 的孔 IT13 2.5??6.3 -1 114 攻 的21.5M?螺紋15 銑開 Φ60H12 的孔 4 IT13 6.3 -0.05 0.052.5 確定切削用量及基本工時2.5.1 工序 1：粗銑 Φ25H7 的兩側面機床：X6022 型臥式銑床刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為 80)，材料： ， ，齒數(shù)15YT20Dm?，為粗齒銑刀。20Z?因其單邊余量：Z=3mm所以銑削深度 ：pa3m?每齒進給量 ：根據參考文獻[3] 表 2.4-73，取 銑削速度 ：f 0.15/faZ?V參照參考文獻[3] 表 2.4-81，取 2.54/Vs機床主軸轉速 ：n，10.60.8/in314Vnrd????按照參考文獻[3]表 3.1-74 245mn?實際銑削速度 ： v3.12.56/00ds???進給量 ： fV.524/1./ffaZn?工作臺每分進給量 ： m.73infVs?：根據參考文獻[3]表 2.4-81,?a ma60?切削工時被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 42l8刀具切入長度 ：1l210.5()(1~3lDa????20.5(06)(1~37.6m????刀具切出長度 ：取lm走刀次數(shù)為 1機動時間 ：jt247.62.in35jf?查參考文獻[1]，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.23min2.5.2 工序 2：粗銑平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)mdw40?14?Z①粗銑 a 面銑削深度 :3pm?每齒進給量 ：根據《機械加工工藝手冊》表 2.4-73，取f 0.5/fam銑削速度 ：參照《機械加工工藝手冊》表 2.4-81，取V 6/Vs?機床主軸轉速 ： ，取n0160287/in3.4Vrd???3inr實際銑削速度 ：? ./160nms?進給量 ：fV0.543/1.5/ffaZ??工作臺每分進給量 ：m.3infVs?：根據《機械加工工藝手冊》表 2.4-81,?a a240?被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l 6lm刀具切入長度 ：1D)~1((5.02????刀具切出長度 ：取2l走刀次數(shù)為 1機動時間 ：jt12640.95in3jmlf??查參考文獻[1]，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.52min2.5.3 工序 3：鉆 Φ25H7 的通孔工件材料為 HT200 鐵，硬度 200HBS?？椎闹睆綖?25mm，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，1.6aR?磨出雙錐和修磨橫刃。確定鉆削用量9①確定進給量 根據參考文獻[2]，表 28-10 可查出 ，f 0.47~.5/fmr?表查 Z535 立式鉆床說明書，取 。0.43/fmr?根據參考文獻[2]表 28-8，鉆頭強度所允許是進給量 。由于機床'1./fr?進給機構允許的軸向力 （由機床說明書查出） ，根據參考文獻[2]，max1569FN表 28-9，允許的進給量 ?！?8/fr?由于所選進給量 遠小于 及 ，故所選 可用。'“ff②確定切削速度 、軸向力 F、轉矩 T 及切削功率 根據參考文獻[2]，v mP表 28-15，由插入法得，17/inm?表 4732N?表，5.69TNM?表 1.5mPkW表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。根據參考文獻[2]，由表 28-3， ， ，故0.8v.75lv?'17/in0.871.2(/in)v???表 ''0 6n rdm?表查 Z535 機床說明書，取 。實際切削速度為95/i021n4/mi10nv???由參考文獻[2]，表 28-5， ，故.06MFTk473.65()FN?5.94.8Tm???③校驗機床功率 切削功率 為mP'/)MPnk表（1.2(5/26)1.05WkW??機床有效功率 ' 4.0.83E mkkP???故選擇的鉆削用量可用。即， ， ，02dm?./fr195/inr?14/inv?相應地， ，516FN54.8T?.0mPkW切削工時 被切削層長度 ：l7?刀具切入長度 ：11012(1~)107.42rDlctgkctgm??????刀具切出長度 ： 取l42l32走刀次數(shù)為 1機動時間 ：2jt78.1.08in0395jLnf????查參考文獻[1]，表 2.5-41 工步輔助時間為：1.76min2.5.4 工序 4：擴 Φ25H7 的通孔加工機床為 Z535 立式鉆床。擴孔鉆為 ?24.7mm 標準高速鋼擴孔鉆；確定擴孔切削用量①確定進給量 根據參考文獻[2]，表 28-31，有f。根據 Z535 機床說明書，取f??::表 （ 0.78） m/r0.7=49.56m/r=0.57mm/r。②確定切削速度 及 根據表 28-33，取 。修正系數(shù)：vn2/inv?表，0.8mvk .71.02(1.509)ppRavak??根 據故 '25/in/min??表' '01)nd?表 （ (24.7)86/minr???查機床說明書，取 。實際切削速度為275/ir?30v? 34.75/i10./ir?切削工時被切削層長度 ：l8m刀具切入長度 ，有：11 24.7(~)120.8632rDdlctgkctgm?????????刀具切出長度 ： 取2lm1l32走刀次數(shù)為 1機動時間 ：2jt7830.54in.jLfn????查參考文獻[1]，表 2.5-41 工步輔助時間為：1.16min112.5.5 工序 5：鉸 Φ25H7 的通孔加工機床為 Z535 立式鉆床。鉸刀為 ?25mm 標準高速鉸刀。確定鉸孔切削用量①確定進給量 根據表 28-36， ，按該表注 4，進給量f 1.3~26fm?表取小植。查 Z535 說明書，取 。1.6/fmr?②確定切削速度 及 由表 28-39，取 。由表 28-3，得修vn8./inv表正系數(shù)， 0.8Mvk0.9pavk254.7(/0125.)pRa???根 據故 '8.2/min.7.14/minv???表 ' '01()d?表 ()(25)9./minr??查 Z535 說明書，取 ，實際鉸孔速度/ir30v? 3250/i17.8/ir???切削工時被切削層長度 ：l78m?刀具切入長度 ，101 254.(~)120.92rDdlctgkctgm???????刀具切出長度 ： 取2l?l32?走刀次數(shù)為 1機動時間 ：3jt78.093.5in61jLnf???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 ： jt.084.52.14minj???2.5.6 工序 6：粗銑 a、b 面機床：X5028刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)dwZ①粗銑 a 面銑削深度 :3pm?每齒進給量 ：根據《機械加工工藝手冊》表 2.4-73，取f 0.15/fam?銑削速度 ：參照《機械加工工藝手冊》表 2.4-81，取V 6/Vs機床主軸轉速 ： ，取n0160287/in3.4Vrd???3inr12實際銑削速度 ：V?03.1406.28/dnms????進給量 ：f .5/.5/ffaZ工作臺每分進給量 ：m.3infs?：根據《機械加工工藝手冊》表 2.4-81,?a a240?被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l 9lm刀具切入長度 ：1D)~1((5.02????刀具切出長度 ：取2l走刀次數(shù)為 1機動時間 ：jt12940.21in63jmlf??查參考文獻[1]，表 2.5-45 工步輔助時間為：2.03min②粗銑 b 面同樣的銑削深度 ap3?每齒進給量 ：根據《機械加工工藝手冊》表 2.4-73，取f 0.15/famZ?銑削速度 ：參照《機械加工工藝手冊》表 2.4-81，取V 6/Vs機床主軸轉速 ： ，n0160287/in3.4Vrd???取 30/mir?實際銑削速度 ：?0.106.28/nms??進給量 ：fV.543/.5/ffaZ?工作臺每分進給量 ：m10.630infVs??：根據《機械加工工藝手冊》表 2.4-81,?a ma24?被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll刀具切入長度 ：1D)3~1((5.02???刀具切出長度 ：取2l?走刀次數(shù)為 1機動時間 ：jt12340.12min6jmlf??查參考文獻[1]，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.52min132.5.7 工序 7：粗銑 Φ60H12 孔的兩面機床：X6022 型臥式銑床刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為 14)，材料： ， ，齒數(shù)15YT20Dm?，為粗齒銑刀。20Z?因其單邊余量：Z=2mm所以銑削深度 ：pa2m?每齒進給量 ：根據參考文獻[3] 表 2.4-73，取 銑削速度 ：f 0.15/faZ?V參照參考文獻[3] 表 2.4-81，取 .54/Vs機床主軸轉速 ：n，102.602.8/in314Vnrd????按照參考文獻[3]表 3.1-74 45mn?實際銑削速度 ： v3.12.56/00ds???進給量 ： fV.524/1./ffaZn?工作臺每分進給量 ： m.73infVs?：根據參考文獻[3]表 2.4-81,?a ma60?切削工時被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 82l刀具切入長度 ：1210.5()(1~3lDa????20.5(06)(1~37.6m????刀具切出長度 ：取lm走刀次數(shù)為 1機動時間 ：jt287.62.in35jf?查參考文獻[1]，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.57min2.5.8 工序 8：精銑 Φ60H12 孔的兩面機床：X6022 型臥式銑床刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為 )，材料： ， ，齒0.5162?15YT20Dm?數(shù) Z=25，為細齒銑刀。精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm銑削深度 ：pa1.0m?每齒進給量 ：根據參考文獻[3] 表 2.4-73，取 銑削速度 ：f 0.12/faZ?V參照參考文獻[3] 表 2.4-81，取 3.2/Vs14機床主軸轉速 ：n，103.2605.7/min14Vrd????按照參考文獻[3]表 3.1-31 1n?實際銑削速度 ：v.30.24/06ds??進給量 ：fV.125/15./ffaZnm?工作臺每分進給量 ： m.9infVs被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 l 8l?刀具切入長度 ：精銑時110lD刀具切出長度 ：取2l走刀次數(shù)為 1機動時間 ：2jt12820.31min9jmlf????查參考文獻[1]，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.94min2.5.9 工序 9：粗鏜下端 Φ60H12 的孔機床：臥式鏜床 618T刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料： 5YT切削深度 ： ，毛坯孔徑 。pa2.5m?04dm?進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4-66，刀桿伸出長度取 ，切削深度為f 20=2.5mm。因此確定進給量 。Fa./fr切削速度 ：參照參考文獻[3] 表 2.4-9 取V./14/inVs機床主軸轉速 ：n，101489.26/min3.5rd????按照參考文獻[3]表 3.1-41 取 10?實際切削速度 ：v.2.83/106ns??工作臺每分鐘進給量 ： mf0.10/infm被切削層長度 ：l2?刀具切入長度 ： 1 2.5(~3)6.3pratgktg?????刀具切出長度 ： 取2l5l4215行程次數(shù) ：i1?機動時間 ：jt216.340.1minjmlf???查參考文獻[1]，表 2.5-37 工步輔助時間為：2.61min2.5.10 工序 10：半精鏜下端孔到 Φ60H12機床：臥式鏜床 618T刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料： 5YT切削深度 ：pa0.5m?進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4-66，刀桿伸出長度取 ，切削深度為f m20= 。因此確定進給量Fa0.5m.1/fr切削速度 ：參照參考文獻[3] 表 2.4-9，取V3.18/9./inVs?機床主軸轉速 ：n，取0190.812./min3.45rd????0/ir實際切削速度 ，： v.93.9/06dns????工作臺每分鐘進給量 ：mf.150/inf?被切削層長度 ：l12刀具切入長度 ： .(~3)2.87pramtgktg?????刀具切出長度 ： 取2l5l42?行程次數(shù) ：i1機動時間 ：jt21.870.16injmlf????所以該工序總機動工時 023mijt?查參考文獻[1]，表 2.5-37 工步輔助時間為：1.86min2.5.11 工序 11：粗銑 16H11 的槽機床：X6022 型臥式銑床 刀具：錯齒三面刃銑刀切削深度 ：pa7m?根據參考文獻查[1]表 4.4-8 有：刀具的直徑 D=80mm，刀具的齒數(shù) Z=14，刀具的寬度 L=14mm。16查[2]表 2.4-76 得：進給量 ,根據參考文獻[3]表 查得切削速度0.6/famz?302?，24/inV機床主軸轉速 ：，12495./min3.80Vrd???按照參考文獻[2]表 3.1-74 取 ?實際切削速度 ：v.10.4/6Dns???進給量 ：fV0.495/.3/ffaZm機床工作臺每分進給量 ：m1.3/7.8/inmfs??被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 l 0l刀具切入長度 ：110.5(~2)lD?=42mm刀具切出長度 ：取2lm?走刀次數(shù)為 1機動時間 ： jt129041.68min7.jmlf???查參考文獻[1]，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.92min 2.5.12 工序 12：半精銑 16H11 的槽機床：X6022 型臥式銑床 刀具：錯齒三面刃銑刀刀具直徑 D=80，齒數(shù) Z=14，寬度 L=16。切削深度 ：pa1m?根據參考文獻[2]表 查得：進給量 ,根據參考文獻[3]2.476?0.12/famz?表 查得切削速度 ，302?3/inV機床主軸轉速 ：n，1091.5/i.480rd????按照參考文獻[3]表 3.1-74 取 n?17實際切削速度 ：v3.148095.4/06Dnms????進給量 ：fV.2/2./ffaZ?工作臺每分進給量 ： m.1.6infVs被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 90l刀具切入長度 ：110.5(~2)lD??=42mm刀具切出長度 ：取2lm?走刀次數(shù)為 1機動時間 ： jt12904.8min5.6jmlf???查參考文獻[1]，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.41min 本工序機動時間 12.8042.ijjtt??2.5.13 工序 13：鉆 Φ20.50 的孔機床：Z535 立式鉆床刀具： 20.50 直柄短麻花鉆?確定鉆削用量確定進給量 根據參考文獻[2] ，表 28-10 可查出 ，f 0.47~.5/fmr?表查 Z535 立式鉆床說明書，取 。.43/fmr?根據參考文獻[2]表 28-8，鉆頭強度所允許是進給量 。由于機床'1./f?進給機構允許的軸向力 （由機床說明書查出） ，根據參考文獻[2]，max15690FN表 28-9，允許的進給量 ?！?8/fr?由于所選進給量 遠小于 及 ，故所選 可用。'“ff確定切削速度 、軸向力 F、轉矩 T 及切削功率 根據參考文獻[2]，表v mP28-15，由插入法得，17/inm?表 4732N?表，5.69TNM?表 1.5mPkW表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。根據參考文獻[2]，由表 28-3， ， ，故0.8v.75lv?'17/in0.871.2(/in)v???表 ''0 74.3/i.5n rdm?表18查 Z535 機床說明書，取 。實際切削速度為175/minr?02.1.26/in10dnv????由參考文獻[2]，表 28-5， ，故0MFTk473.651()FN?5.94.8T???校驗機床功率 切削功率 為mP'/)mMPnk表（1.2(5/26)1.05WkW??機床有效功率 ' 4.0.83E mkkP???故選擇的鉆削用量可用。即， ， ，02.5dm?./fr?175/inr?1.2/minv?相應地， ，16FN4.8T?.0mPkW切削工時 被切削層長度 ：l32?刀具切入長度 ：11 0.5(~)126.92rDlctgkctg????刀具切出長度 ： 取lm42?ml32走刀次數(shù)為 1機動時間 ：2jt36.90.5in17jLnf???查參考文獻[1]，表 2.5-41 工步輔助時間為：1.58min2.5.14 工序 14：攻 M22×1.5 的螺紋機床：Z535 立式鉆床刀具：細柄機用絲錐（ ）21.5M?進給量 ：由于其螺距 ,因此進給量f mp?rmf/5.1?切削速度 ：參照《機械加工工藝手冊》表 2.4-105，取Vin/8./14.0sm?機床主軸轉速 ： ，取018.12.5/in34Vrd???130/inr?19絲錐回轉轉速 ：取0n130/minnr?實際切削速度 ： V?.42130.5/6dms???被切削層長度 ：l32刀具切入長度 ：1.5?刀具切出長度 ：2l0走刀次數(shù)為 1機動時間 ：jt 12034.52.037min1j lfnf????查參考文獻[1]，表 2.5-41 工步輔助時間為：1.33min2.5.15 工序 15：銑開 Φ60H12 的孔機床：X6022 型臥式銑床刀具：中齒鋸片銑刀刀具直徑 D=80mm，齒數(shù) Z=32，寬度 L=4mm。切削深度 ：pa12m?根據參考文獻[2]表 查得：進給量 ,根據參考文獻[3].476?0.6/famz?表 查得切削速度 ，302?0/inV機床主軸轉速 ：n，129./i3.48rd????按照參考文獻[3]表 3.1-74 取 80n?實際切削速度 ：v.1.3/06Dnms??進給量 ：fV.3280/.5/ffaZ?工作臺每分進給量 ： m.1.6infVs?被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， ll刀具切入長度 ：110.5(~2)lD??=41mm刀具切出長度 ：取2lm?走刀次數(shù)為 1機動時間 ： jt128410.8min53.6jmlf???查參考文獻[1]，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.59min 202.6 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。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。213 專用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。在加工此拔叉零件時，需要設計專用夾具。3.1 鉆孔夾具設計3.1.1 問題的提出本夾具主要用來鉆拔叉頂部 螺紋孔的底孔。這個孔距右平面有尺寸21.5M?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0.34m?57H?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。3.1.2 夾具的設計①定位基準的選擇此零件放在 Z535 立式鉆床上加工，刀具為 20.50 直柄短麻花鉆。由零件分?析，選擇用中心孔的長銷加上這個孔的一面定位，就可以限制 5 個自由度，在由下面的 大孔加個削邊銷就可以實現(xiàn)完全定位。6012H?②定位元件與夾緊元件的選擇查參考文獻[1]，表 5.2-6，選用固定式定位銷圖 3.11 固定式定位銷（GB2203-80）22圖 3.12 削邊銷（GB2203-80 B 型）壓板還是選用操作方便的轉動壓板圖 3.13 轉動壓板（GB2176-80）③切削力與夾緊力的計算由于本道工序完成螺紋底孔的鉆削，因此切削力為鉆削力。由參考文獻[1]，表 2.4-69 得：軸向力 F： 1.20759.84Fdfk???扭矩 M： .8M式中： 20.5dm? .3/fr1.6MPmk?∴ 1.20.75169.27N89.84345????如圖：23圖 3.14 扭矩圖夾緊力的方向在軸線上，與 M 產生的轉矩同軸，所以夾緊力 F 不需要太大，只要工件相對與夾具體沒有移動就可以了。④鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計螺紋底孔的加工只需鉆削加工就能滿足加工要求。考慮到鉆套可能出現(xiàn)的磨損，故查參考文獻[1]，表 5.2-13 選用可換鉆套（GB2264-80 其結構如下圖所示） ，當磨損就可更換。與其裝配的是鉆套用襯套（GB2263-80 查表 5.2-14） ，起固定的是鉆套螺釘（GB2268-80 查表 5.2-16） 。圖 3.15 可換鉆套24表 3.1 可換鉆套d D基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差12H h 1mC 12r20.5+0.041+0.02030+0.021+0.00846 42 25 12 5.5 18 1 3 2.5 29.5圖 3.16 鉆套用襯套表 3.2 鉆套用襯套d D基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差H C 130+0.041+0.02042+0.033+0.01725 1 325圖 3.17 鉆套螺釘表 3.3 鉆套螺釘L1 d1d基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差D d2 L L0 n tM8 5.5+0.20+0.0512-0.05-0.1620 6 22 11.5 2 2.5鉆模板選用伸出式鉆模板，用螺釘將其連接在夾具體上。安裝前先調整好位置然后用銷定位，后用螺釘將其擰緊在夾具體上。鉆模板參見鉆孔裝配圖。⑤夾具精度分析利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。由工序可知，本道工序只需鉆螺紋底孔，所以孔的精度無需考慮，只保證它垂直與中心孔就可以了。由于是立鉆，又是一面兩銷定位，在垂直方向可能存在偏轉（參見鉆孔裝配圖） 。其計算同前面的計算相同。轉角定位誤差為既是（由下的圖可知）：261maxin2maxin' 25.014.9860.35971( )( )20.83465dwDddrctgarctgL???????????△圖 3.18 轉角誤差分析圖除了上面的誤差外，影響孔位置度的因素還有：1） 、鉆模板上裝襯套孔的尺寸公差： 142.03.170.6m????2） 、襯套與鉆套配合的最大間隙： 833） 、鉆套與鉆頭配合的最大間隙： 3.5.44） 、鉆套的同軸度公差： 40.m∴綜合誤差為： 222222134.164106m??????能滿足零件要求。⑥夾具體設計夾具體的設計參考鉆孔夾具體零件圖。3.1 本章小結在本章是對夾具結構的設計和分析其精確度的階段。重點在于選擇基準面將零件如何定位、夾緊在夾具體上。在選擇基準面時，主要參考已加工面，在此主要用到的是一面兩銷定位，一個圓柱銷和一個削邊銷，他們分別穿過已加工過的長中心孔和大端面的孔，再由中心孔的一面定位，就使零件在夾具體上完全定位了。選用壓緊件時，分別用了移動和轉動壓板。最后設計出夾具體，參考有關資料計算夾具的定位誤差。27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，工序比較分散，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。在夾具設計中，先確定工件的基準，然后通過一面兩銷定位，將工件固定夾緊在夾具上。在此計算了了夾緊力和夾具體的誤差等。本次設計已無大的問題，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。