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XX大學 課程設計論文 直角管接頭加工工藝及車削M22X1.5夾具設計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘 要 直角管接頭零件加工工藝及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(jié)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(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)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 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 第1章 序 言 5 第2章 零件的分析 6 2.1零件的形狀 6 2.2零件的工藝分析 6 第3章 工藝規(guī)程設計 7 3.1 確定毛坯的制造形式 7 3.2 基面的選擇 7 3.3 制定工藝路線 8 3.3.1 工藝路線方案一 8 3.3.2 工藝路線方案二 9 3.3.3 工藝方案的比較與分析 9 3.4 選擇加工設備和工藝裝備 10 3.4.1 機床選用 10 3.4.2 選擇刀具 10 3.4.3 選擇量具 10 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 3.6確定切削用量及基本工時 12 第4章 加工Φ28孔夾具設計 22 4.1 車床夾具設計要求說明 22 4.2車床夾具的設計要點 22 4.3 定位機構 24 4.4夾緊機構 24 4.5零件的車床夾具的加工誤差分析 26 4.6 確定夾具體結(jié)構尺寸和總體結(jié)構 27 4.6 零件的車床專用夾具簡單使用說明 28 總 結(jié) 29 致 謝 30 參 考 文 獻 31 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(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)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 直角管接頭零件加工工藝及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(zhì)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(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 題目給的零件是直角管接頭零件，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(jié)構比較簡單。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Q235，該材料為Q235鋼，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。 直角管接頭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。 直角管接頭共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： (1)．上端的加工表面： ? ? 這一組加工表面包括：上端面，外圓Φ22,R1/2錐段。這一部份只有端面有6.3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).下底面的加工表面： 這一組加工表面包括：30X30底面；其要求也不高，粗銑后精銑就可以達到精度要求。 第3章 工藝規(guī)程設計 本直角管接頭來假設年產(chǎn)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Q235，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鑄鐵鑄造。依據(jù)設計要求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19%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)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Q235，選擇型材，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(zhì)量得到保證，生產(chǎn)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(chǎn)無法正常進行。 粗基準的選擇，對像直角管接頭這樣的零件來說，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(nèi)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(chǎn)綱領已經(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，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 3.3.1 工藝路線方案一 10 開料 選擇毛坯，型材開料90X35 X50 20 銑 粗銑外部輪廓,銑至86X31X46，各個方向留1mm的加工余量 30 銑 精銑外部輪廓,銑至85X30X45，加工到尺寸公差要求 40 車 粗車、半精車外圓Φ22,R1/2錐段 50 車 車R1/2錐螺紋 60 車 粗車、半精車另外一頭外圓Φ22 70 車 車退刀槽Φ17.8X2 80 車 車M22X1.5外螺紋 90 鉆 鉆Φ10孔(2處) 100 車 粗車、半精車Φ17.8孔,角度24度的內(nèi)圓錐段 110 去毛刺 去毛刺 120 檢驗 按圖紙要求檢驗各部尺寸及形位公差 130 入庫 清洗，加工表面涂防銹油，入庫 3.3.2 工藝路線方案二 10 開料 選擇毛坯，型材開料90X35 X50 20 銑 粗銑外部輪廓,銑至86X31X46，各個方向留1mm的加工余量 30 銑 精銑外部輪廓,銑至85X30X45，加工到尺寸公差要求 40 鉆 鉆Φ10孔(2處) 50 車 粗車、半精車外圓Φ22,R1/2錐段 60 車 車R1/2錐螺紋 70 車 粗車、半精車另外一頭外圓Φ22 80 車 車退刀槽Φ17.8X2 90 車 車M22X1.5外螺紋 100 車 粗車、半精車Φ17.8孔,角度24度的內(nèi)圓錐段 110 去毛刺 去毛刺 120 檢驗 按圖紙要求檢驗各部尺寸及形位公差 130 入庫 清洗，加工表面涂防銹油，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(shù)，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 開料 選擇毛坯，型材開料90X35 X50 20 銑 粗銑外部輪廓,銑至86X31X46，各個方向留1mm的加工余量 30 銑 精銑外部輪廓,銑至85X30X45，加工到尺寸公差要求 40 車 粗車、半精車外圓Φ22,R1/2錐段 50 車 車R1/2錐螺紋 60 車 粗車、半精車另外一頭外圓Φ22 70 車 車退刀槽Φ17.8X2 80 車 車M22X1.5外螺紋 90 鉆 鉆Φ10孔(2處) 100 車 粗車、半精車Φ17.8孔,角度24度的內(nèi)圓錐段 110 去毛刺 去毛刺 120 檢驗 按圖紙要求檢驗各部尺寸及形位公差 130 入庫 清洗，加工表面涂防銹油，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。 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(GB5343.1-85,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(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 “直角管接頭” 零件材料為Q235，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，Q235鋼的硬度HB為143～269，表2.2-23 Q235鋼的物理性能，Q235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 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。 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。現(xiàn)根據(jù)《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。 工序10：選擇毛坯，型材開料90X35 X50，無需計算 工序20、30：粗銑、精銑外部輪廓,銑至86X31X46，各個方向留1mm的加工余量 機床：銑床X52K 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)。 單邊余量：Z=3mm 所以銑削深度： 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進給量：?。喝°娤魉俣? 每齒進給量：取取銑削速度 機床主軸轉(zhuǎn)速： (3-1) 按照文獻，取 實際銑削速度： (3-2) 進給量： 工作臺每分進給量： ：,取 切削工時 被切削層：由毛坯可知， 刀具切入： (3-3) 刀具切出：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： (3-4) 機動時間： (3-5) 所以該工序總機動時間 工序40粗車、半精車外圓Φ22,R1/2錐段 1、加工條件 （1）選擇刀具 1） 選擇直頭焊接式外圓車刀 2）依據(jù)，根據(jù)表1.1，車床CA6140的中心高度，所以選擇的刀桿尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度為4.5mm。 3）依據(jù)，根據(jù)表1.2，粗車毛坯為Q235鋼，可以選擇YT15硬質(zhì)合金刀具。 4）依據(jù)，根據(jù)表1.3，車刀幾何形狀如表12 表12 車刀幾何形狀角度 刀角名稱 符號 范圍 取值 主偏角 kr 30～Q235 Q235 副偏角 10～15 15 前角 5～10 10 后角 5～8 5 刃傾角 0 0 倒棱前角 -10～ -15 -10 續(xù)表12 車刀幾何形狀角度 倒棱寬度 0.4［（0.3~0.8）f］ 1 0.4~0.8 0.5 （2）選擇切削用量 1）、確定切削深度ap 由于粗加工余量僅為2.9mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故 ap=2.9mm 2）、進給量 依據(jù)，根據(jù)表1.4，在粗車鋼料，刀桿的尺寸為16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直徑小于40mm時， 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書選擇 確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的要求，故需進行校驗 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書得其進給機構允許的進給力為。 依據(jù)，根據(jù)表1.21，當鋼的強度=570~670MPa，，，， (預計)時，進給力為N。 依據(jù)，根據(jù)表1.29-2，切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.0，故實際進給力為 N 由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故所選的進給量可用 3）、車刀磨鈍標準及耐用度T 依據(jù)，根據(jù)表1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為1.0mm（1.0~1.4），車刀的壽命T=60min。 4）、確定切削速度 依據(jù)，根據(jù)表1.28，切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故 =0.94 依據(jù)，根據(jù)表1.27，切削速度的計算 故 =110m/min r/min 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書，選擇 這時實際切削速度為 =120m/min 最后決定的車削用量為 。 工序60粗車、半精車另外一頭外圓Φ22 1、加工條件 （1）選擇刀具 1） 選擇直頭焊接式外圓車刀 2）依據(jù)，根據(jù)表1.1，車床CA6140的中心高度，所以選擇的刀桿尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度為4.5mm。 3）依據(jù)，根據(jù)表1.2，粗車毛坯為Q235鋼，可以選擇YT15硬質(zhì)合金刀具。 4）依據(jù)，根據(jù)表1.3，車刀幾何形狀如表12 表12 車刀幾何形狀角度 刀角名稱 符號 范圍 取值 主偏角 kr 30～Q235 Q235 副偏角 10～15 15 前角 5～10 10 后角 5～8 5 刃傾角 0 0 倒棱前角 -10～ -15 -10 續(xù)表12 車刀幾何形狀角度 倒棱寬度 0.4［（0.3~0.8）f］ 1 0.4~0.8 0.5 （2）選擇切削用量 1）、確定切削深度ap 由于粗加工余量僅為2.9mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故 ap=2.9mm 2）、進給量 依據(jù)，根據(jù)表1.4，在粗車鋼料，刀桿的尺寸為16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直徑小于40mm時， 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書選擇 確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的要求，故需進行校驗 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書得其進給機構允許的進給力為。 依據(jù)，根據(jù)表1.21，當鋼的強度=570~670MPa，，，， (預計)時，進給力為N。 依據(jù)，根據(jù)表1.29-2，切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.0，故實際進給力為 N 由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故所選的進給量可用 3）、車刀磨鈍標準及耐用度T 依據(jù)，根據(jù)表1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為1.0mm（1.0~1.4），車刀的壽命T=60min。 4）、確定切削速度 依據(jù)，根據(jù)表1.28，切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故 =0.94 依據(jù)，根據(jù)表1.27，切削速度的計算 故 =110m/min r/min 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書，選擇 這時實際切削速度為 =120m/min 最后決定的車削用量為 。 工序80 車M22X1.5外螺紋 1、加工條件：工件材料為Q235鋼，。 (1)、選擇刀具 選擇切槽刀。 （2）選擇切削用量 1）、確定切削深度 由于精加工余量僅為1mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故 依據(jù)，得精車余量ap=1mm 2）、進給量 依據(jù)，根據(jù)表1.6，加工材料為碳鋼，當表面粗糙度為，（預計）時，。 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書選擇 確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的要求，故需進行校驗 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書，其進給機構允許的進給力為=3530N。 查，根據(jù)表1.21，當鋼的強度，，，，=100m/min(預計)時，進給力為=375N。 依據(jù)，根據(jù)表1.29-2，切削時的修正系數(shù)為，，，故實際進給力為 由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故所選的進給量可用 3）、車刀磨鈍標準及耐用度T 依據(jù)，根據(jù)表1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為0.5mm（0.4~0.6），車刀的壽命T=60min。 4）、確定切削速度 依據(jù)，根據(jù)表1.28，可查得切削速度的修正系數(shù)為，，，，，故 =0.94 依據(jù)，根據(jù)表1.27，切削速度的計算為 故 =224m/min r/min 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書，選擇 這時實際切削速度為 =120m/min 最后決定的車削用量為 。 3.6.5 工序90 鉆Φ10孔(2處) 表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途 標準號 類型 直徑范圍（mm） 用途 GB1436-85 直柄麻花鉆 2.0～20.0 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1437-85 直柄長麻花鉆 1.0～31.5 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1438-85 錐柄麻花鉆 3.0～100.0 在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔 GB1439-85 錐柄長麻花鉆 5.0～50.0 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 選用Z525搖臂鉆床，查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，查《機》表2.4-37鉆頭的磨鈍標準及耐用度可得，耐用度為HT200，表10.2-5標準高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長，麻花鉆，則螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。 表3-6 標準高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度（摘自GB6137-85） mm 直徑范圍 直柄麻花鉆 l l1 >11.80～13.20 151 101 表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù)GB6137-85） （o） d (mm) β 2ф αf ψ 8.6～18.00 30 118 12 40～60 表3-8 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及耐用度 （1）后刀面最大磨損限度mm 刀具材料 加工材料 鉆頭 直徑d0（mm） ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 （2）單刃加工刀具耐用度T min 刀具類型 加工材料 刀具材料 刀具直徑d0（mm） 11～20 鉆頭（鉆孔及擴孔） 鑄鐵、銅合金及合金 高速鋼 60 鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min ①.確定進給量 查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進給量為f=0.25～0.65,根據(jù)表4.13中可知，進給量取f=0.60。 ②.確定切削速度 查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在球墨鑄鐵（190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12，參考《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-10鉆擴鉸孔條件改變時切削速度修正系數(shù)K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17） 則 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150 則實際切削速度 = = =11.8 ③.確定切削時間 查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-43，鉆孔時加工機動時間計算公式： T= （3-19） 其中 l= l=5 l=2～3 則： t= =9.13 工序100 粗車、半精車Φ17.8孔,角度24度的內(nèi)圓錐段 （1）選擇機床： 由于加工的零件的外廓尺寸不是很大，又屬于回轉(zhuǎn)體，故可以在車床上鏜孔。又因為經(jīng)濟精度的要求不是很高，故可以選擇CA6140型臥式車床。 （2）選擇刀具 依據(jù)，根據(jù)表1.2，可以選擇YG6型硬質(zhì)合金鏜刀。 依據(jù)，根據(jù)表1.30，由于CA6140機床的中心高度，所以可以選擇刀桿的尺寸為BXH=16mmX25mm,刀片的厚度為4.5mm。 依據(jù)，根據(jù)表1.3，選擇車刀的幾何形狀為平面帶倒棱形前刀面，如表13 表13 車刀幾何形狀角度 刀角名稱 符號 范圍 取值 主偏角 kr 60～75 60 副偏角 15～20 20 前角 10～15 10 后角 6～8 8 刃傾角 0 0 0.4~0.8 0.5 （3)切削用量的計算 1）決定切削速度 由于加工余量為0.9，故可在一次走刀內(nèi)切完，則 mm 2）決定進給量f 依據(jù)，根據(jù)表1.5，當粗鏜Q235鋼，鏜刀的直徑為20mm，，鏜刀伸出的長度為125mm時， 依據(jù)，根據(jù)表4.2-9，查得CA6140型機床的進給量選 3）依據(jù)，根據(jù)表1.9，所選擇的鏜刀磨鈍標準及刀具壽命T=60min。 4）決定切削速度 依據(jù)，根據(jù)表1.28，可查得切削速度的修正系數(shù)為，，，，，故 =0.65x0.92x0.8x1.24x1.18=0.7 依據(jù)，根據(jù)表1.27，切削速度的計算為 =116m/min r/min 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書，選擇 這時實際切削速度為 =82m/min 5)校驗機床功率 依據(jù)，根據(jù)表1.24，當，，，時，。 依據(jù)《切削用量簡明手冊》，根據(jù)表1.29-2，可查得切削功率的修正系數(shù)0.94，1.0。故實際切削時的功率為。 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書，當，車床主軸所允許的功率,因為,故所選擇之切削用量可以在C620-1車床上進行。 最后決定的車削用量為 。 第4章 車削M22X1.5夾具設計 4.1 車床夾具設計要求說明 車床夾具主要用于車削M22X1.5夾具設計夾具。因而車床夾具的主要特點是工件加工表面的中心線與機床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。 （1） 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設計的心軸；專用夾具通?？煞譃樾妮S式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點是加工時隨機床主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具做進給運動 定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機構。 角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時，由于零件形狀較復雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設計專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具。 花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個T形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復雜工件的外圓和內(nèi)孔。這類夾具不對稱，要注意平衡。 （2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉(zhuǎn)運動，夾具做進給運動。 由于后一類夾具應用很少，屬于機床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設計的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以零件在車床上加工用專用夾具。 4.2車床夾具的設計要點 （1）定位裝置的設計特點和夾緊裝置的設計要求 當加工回轉(zhuǎn)表面時，要求工件加工面的軸線與機床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結(jié)構和布置必須保證這一點。 當加工的表面與工序基準之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時，則應以夾具的回轉(zhuǎn)軸線為基準來確定定位元件的位置。 工件的夾緊應可靠。由于加工時工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個夾具還要受到重力和離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時會使主軸振動。因此，夾緊機構必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動或發(fā)生事故。對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。 （2）夾具與機床主軸的連接 車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車床主軸軸線應具有盡可能小的同軸度誤差。 心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機床主軸錐孔配合連接，用螺桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車床前、后頂尖安裝使用。 根據(jù)徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機床主軸上的安裝連接一般有兩種方式： 1)對于徑向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車床主軸的錐孔中，并用螺桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。 2)對于徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接。過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構。 圖1-b所示的過渡盤，其上有一個定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用螺紋和主軸連接。為防止停車和倒車時因慣性作用使兩者松開，可用壓板將過渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機床主軸的同軸度。 對于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構，如圖1-c所示，過渡盤在其長錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。 圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準確、剛度好。 圖1 車床夾具與機床主軸的連接 過渡盤常作為車床附件備用，設計夾具時應按過渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過渡盤的材料通常為鑄鐵。各種車床主軸前端的結(jié)構尺寸，可查閱有關手冊 4.3 定位機構 由零件圖分析孔F的加工要求，必須保證孔軸向和徑向的加工尺寸，得出，夾具必須限制工件的六個自由度，才可以達到加工要求。先設計夾具模型如下： 選擇定位元件為：支承板，支撐釘，定位銷。支撐板限制了X,Y,Z方向的移動自由度，X,Y方向的轉(zhuǎn)動自由度，支撐釘限制了Z方向的轉(zhuǎn)動自由度。可見，定位方案選擇合理。 4.4夾緊機構 選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機構時，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點。夾緊裝置的基本要求如下： 1. 夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置； 2. 夾緊力要適當，既要保證工件在加工過程中不移動、不轉(zhuǎn)動、不震動，又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。 3. 夾緊機構的操作應安全、方便、迅速、省力。 4. 機構應盡量簡單，制造、維修要方便。 分析零件加工要素的性質(zhì)，確定夾緊動力源類型為手動夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來源為螺旋力。夾具的具體結(jié)構與參數(shù)見夾具裝配圖和零件圖。 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： 螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 4.5零件的車床夾具的加工誤差分析 工件在車床夾具上加工時，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。 如夾具圖所示，在夾具上加工時，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述： （1）定位誤差 由于C面既是工序基準，又是定位基準，基準不重合誤差為零。工件在夾具上定位時，定位基準與限位基準是重合的，基準位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。 （2）夾具誤差 夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，以及限位基面相對安裝基面C的平行度誤差是0.01. （3）安裝誤差 因為夾具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計。 （4）加工方法誤差 如車床主軸上安裝夾具基準與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動、車床溜板進給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機床的制造精度、夾具的懸伸長度和離心力的大小等因素。一般取 =/3=0.05/3=0.017mm 零件的車床夾具總加工誤差是： 精度儲備： 故此方案可行。 4.6 確定夾具體結(jié)構尺寸和總體結(jié)構 夾具體設計的基本要求 （1）應有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應有適當?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應有適當?shù)奈恢镁取? 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。 （2）應有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。 （3）應有良好的結(jié)構工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應特別注意其結(jié)構工藝性，應做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。 （4）應便于排除切屑 在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應在夾具體上設置排屑槽。 （5）在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，支承面積應足夠大，安裝基面應有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應中空，大型夾具還應設置吊環(huán)或起重孔。 確定夾具體的結(jié)構尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。 4.7 零件的車床專用夾具簡單使用說明 （1）夾具的總體結(jié)構應力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。 （2）當工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時，將產(chǎn)生較大的離心力和振動，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機床的精度和安全生產(chǎn)，特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此，對于重量不對稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設置平衡塊或加工減重孔。在工廠實際生產(chǎn)中，常用適配的方法進行夾具的平衡工作。 （3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時應該加防護罩。 總 結(jié) 課程設計即將結(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。 課程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(jié)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，它將是我們課程設計完成的更出色的關鍵一步。 致 謝 這次課程設計使我收益不小，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(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，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課程設計。 這次課程設計成績的取得，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?shù)闹螌W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 [1] 東北重型機械學院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學，機床夾具設計手冊[M]，上海：上海科學技術出版社，1980。 [2] 張進生。機械制造工藝與夾具設計指導［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1995。 [3] 李慶壽。機床夾具設計［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1991。 [4] 李洪。機械加工工藝手冊［Ｍ］。北京出版社，1996。 [5] 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