閥體零件工藝及夾具設計,閥體,零件,工藝,夾具,設計 閥體加工工藝及夾具設計 學生姓名: 學生學號: 院（系）: 年級專業(yè): 機械制造與自動化 指導教師: ____ 序 言 機械加工工藝是實現(xiàn)產品設計，保證產品質量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段。機械制造技術基礎是以機械制造中的工藝問題為研究對象，實踐性較強的一門學科，通過對此門學科的課程設計，使我在下述各方面得到了鍛煉： ⒈能熟練運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產實習中學到的實踐知識，正確的解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線的安排、工藝尺寸的確定等問題，保證零件的加工質量。 ⒉提高結構設計能力。通過設計夾具的訓練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、既經(jīng)濟合理又能保證加工質量的夾具的能力。 ⒊學會使用手冊及圖表資料。 ⒋培養(yǎng)了一定的創(chuàng)新能力。 本課題是研究閥體的加工工藝和夾具設計。 首先通過對零件圖的分析，了解工件的結構形式，明確了具體的技術要求，從而對工件各組成表面選擇合適的加工方法。再擬訂較為合理的工藝規(guī)程，充分體現(xiàn)質量、生產率和經(jīng)濟性的統(tǒng)一。 夾具除了夾緊、固定被加工零件外，還要求保證加工零件的位置精度、提高加工生產率。 由于個人能力有限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教，本人將表示真誠的感謝 目 錄 序 言 ……………………………………………………………………………………… 任務書………………………………………………………………………………………… 第一章 閥體的加工工藝設計……………………………………………………… 1.1 零件圖的工藝分析…………………………………………………………. 1.11零件結構功用分析……………………………………………………………………： 1.21零件圖紙分析………………………………………………………………………… 2．2.1 毛坯的結構確定…………………………………………………………. 2.1.1毛坯的結構工藝要求…………………………………………………………………… 2.2.1毛坯類型……………………………………………………………………………….. 2.3.1毛坯余量確定………………………………………………………………………………. 2.4.1毛坯－零件合圖草圖 3 3.1.1 基準的選擇…………………………………………………… 4.1.1 加工方法選擇的原則 4.1.2 加工階段的劃分 4.1.3 工序的合理組合 5. 1 制定工藝路線 5.1.1 工藝路線方案……………………………………………………………………………… 5.1.2 制定工藝路線如下:………………………………………………………………………. 5.2.1機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定……………………………………………. 5.3.1 設備及其工藝裝備確定……………………………………………………………………. 5.3.2確定切削用量及基本工時………………………………………………………………. 小結…………………………………………………………………………………………… 第二章 專用夾具設計 1.1銑φ68外圓端面夾具……………………………………………………………………… 1.1.1定位基準的選擇 1.1.2定位元件的設計 1.1.3定位誤差的分析 1.1.4夾具體槽形與對刀裝置設計 3.2.6夾緊裝置及夾具體設計 3.2.7夾具設計及操作的簡要說明 結 論 參考文獻 機械制造工藝及夾具課程設計任務書 設計題目:制定閥體的加工工藝并設計夾具 設計內容: 1、零件圖 2、繪制零件圖 3、繪制毛坯圖 4、編寫工藝過程卡片和工序卡片 5、繪制夾具體圖 6、繪制夾具裝配圖 7、說明書一份 第一章 閥體的加工工藝設計 機械加工工藝是實現(xiàn)產品設計，保證產品質量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段，是企業(yè)進行生產準備，計劃調度，加工操作，安全生產，技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種，上質量，上水平，加速產品更新，提高經(jīng)濟效益的技術保證。 在實際生產中，由于零件的生產類型、材料、結構、形狀、尺寸和技術要求等不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上，用某一種加工方法就能完成的，而是要經(jīng)過一定的工藝過程才能完成其加工。因此，不僅要根據(jù)零件的具體要求，結合現(xiàn)場的具體條件，對零件的各組成表面選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，逐步地把零件加工出來。 對于某個具體零件，可采用幾種不同的工藝方案進行加工。雖然這些方案都可以加工出來合格的零件，但從生產效率和經(jīng)濟效益來看，可能其中有種方案比較合理且切實可行。因此，必須根據(jù)零件的具體要求和可能的加工條件等，擬訂較為合理的工藝過程。 1. 1零件圖工藝性分析 1.11零件結構功用分析： 題目所給的零件是常見零件的一種——閥體零件，它的應用范圍很廣。由于它們功用的不同，該類零件的結構和尺寸有著很大的差異，但結構上仍有共同特點：零件的主要表面為精度要求較高的孔及其平面，零件由內孔、外圓、端面等表面構成。 1.21零件圖紙分析： 由零件圖可知，該零件形狀較為復雜、外形尺寸不大，可以采用鑄造毛坯。由于該零件的兩個φ20孔與φ14孔要求較高，它的表面質量直接影響工作狀態(tài)，通常對其尺寸要求較高。一般為IT7-IT9。加工時兩φ20孔的與其平面的垂直度要求較高.應該控制在0.03mm以內。 1.3.1主要技術條件： ① 孔徑精度：兩φ20孔的孔徑的尺寸誤差和形狀誤差會影響到工作狀態(tài)，因此對孔的要求較高，其孔的尺寸公差為IT7 ② 主要平面的精度：由于φ６８外圓端面影響聯(lián)接時的密封性能，并且加工過程中常作為定位基面，則會影響孔的加工精度，因此須規(guī)定其加工要求。 2.1 毛坯的結構確定 2.1.1毛坯的結構工藝要求 閥體零件為鑄造件，對毛坯的結構工藝有一定要求： ① 鑄件的壁厚應和合適，均勻，不得有突然變化。 ② 鑄造圓角要適當，不得有尖角。 ③ 鑄件結構要盡量簡化，并要有和合理的起模斜度，以減少分型面、芯子、并便于起模。 ④ 加強肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時鑄件變形或產生裂紋。 ⑤ 鑄件的選材要合理，應有較好的可鑄性。 2.1.2毛坯形狀、尺寸確定的要求 設計毛坯形狀、尺寸還應考慮到： ① 各加工面的幾何形狀應盡量簡單。 ② 工藝基準以設計基準相一致。 ③ 便于裝夾、加工和檢查。 ④ 結構要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 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，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，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 形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 2.2.1毛坯類型 考慮到閥體零件工作時的作用，要求材料要有很高的強度，并且該零件結構較為復雜，故選用鑄造毛坯材料為HT200。 2.3.1毛坯余量確定 由書機械加工工藝設計資料表1.2-10查得毛坯端面加工余量為2mm孔加工余量為３.５mm，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得為1.4. 2.4.1毛坯－零件合圖草圖 3.1 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 粗加工時，加工精度與表面粗糙度要求不高，毛坯余量較大，因此，選擇粗加工切削用量時，要盡量保證較高的單位時間金屬切除量（金屬切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、進給量F和切削深度醦）中，提高任何一項，都能提高金屬切削率。但是對刀具耐用度影響最大的是切削速度，其次是進給量，切削深度影響最小。所以，粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個盡 可能大的切削深度醦，其次選擇一個較大的進給量F，最后確定一個合適的切削速度V。 精加工時加工精度和表面質量要求比較高，加工余量要求小而均勻。因此，選取精加工切削用量時應著重考慮，如何保證加工質量，并在此前提下盡量提高生產率。所以，在精加工時，應選用較小的切削深度醦和進給量F，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工質量和表面質量。 4.1工藝過程設計中應考慮的主要問題 .4.1.1 加工方法選擇的原則 ① 所選加工方法應考慮每種加工方法的經(jīng)濟、精度要求相適應。 ② 所選加工方法能確保加工面的幾何形狀精度，表面相互位置精度要求。 ③ 所選加工方法要與零件材料的可加工性相適應。 ④ 加工方法要與生產類型相適應。 ⑤ 所選加工方法企業(yè)現(xiàn)有設備條件和工人技術水平相適應。 4.1.2 加工階段的劃分 按照加工性質和作用的不同，工藝過程一般可劃分為三個加工階段： ① 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產生的內應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為，粗糙度為。 ② 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為。表面粗糙度為 。 ③ 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為，表面粗糙度為。 ④ 光整加工階段 對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質量，對尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為,表面粗糙度為。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 4.1.3 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具體生產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 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 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，相應減少了操作工人數(shù)和生產面積，也簡化了生產管理，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。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織 流水線生產。 5.1 制定工藝路線 5.1.1 工藝路線方案 訂工藝路線的出發(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。在生產綱領已確定為中批量生產的條件下，可以考慮盡量采用專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產成本盡量下降。 5.1.2 制定工藝路線如下: 工序1、鑄 鑄造、清理 工序2、熱處理 時效 工序3、粗,精銑φ68底平面 工序4、粗,精銑螺紋端上頂面 工序5、粗,精銑φ32側平面 工序6、車螺紋端外圓成型 工序7、車M20×2－6g螺紋 工序8、鉆4×φ7按裝孔 工序9、鉆２×φ８按裝孔 工序10、鉆、鉸φ14內孔 工序11、粗鏜、精鏜側面φ20內孔 工序12、粗鏜、精鏜底面φ20內孔 工序13、去毛刺： 工序14、終檢： 5.2.1機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 后托架零件材料為HT200。硬度HB190~210，中批量生產，采用鑄造毛坯。 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如下： 由書機械加工工藝設計資料表1.2-10查得毛坯端面加工余量為2mm. 孔加工余量為３.５mm，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得為1.4. 5.3.1 設備及其工藝裝備確定 所用的設備有： CA6140、X62W、T618、Z4012、檢驗臺、鉗工臺。 夾具有：鏜2-φ20孔專用夾具、鉆4-φ7孔專用夾具、鉆φ14孔專用夾具、銑φ68底面專用夾具 刀具有：90度車刀、硬質合金銑刀、平板銼、開式自鎖夾緊鏜刀、φ20鉸刀、φ20鉆頭、圓銼刀 量具有：游標卡尺、專用塞規(guī)。 5.3.2確定切削用量及基本工時 5.3.2.1.主要工序切削用量及工時計算 工序①粗車、半精車、精車時：（T1=T輔助時間 T2=T機床時間） 挖φ16環(huán)形槽： ap=2 由根據(jù)參考文獻[5] 查表5.3-1可得進給量f=0.4m/r 由表5.3-20得：v=90m/r 則n=220x90/40=495 r/mm (2)工序工時定額： 根據(jù)參考文獻[3]表3.3-3得：操作機床時間為： 0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min 由表3.3-4得：測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min 所以輔助時間T1=0.64+0.16=0.8 min 根據(jù)參考文獻[5]表 5.4-1得機動時間為： T2=0.05+0.02+0.03=0.1 min 根據(jù)文獻[13] 表2-24得T基公式- 則T總=T1+T2+T基=2.26 min 粗車φ20外圓時：因為單邊與量: Z=2mm 根據(jù)參考文獻表[3]中3-1得：：f=0.5 m/r 根據(jù)參考文獻[5]中5.3-20得：v=82 m/r 則機床主軸轉速 工時定額： 根據(jù)參考文獻表[3]中 3.3-3得：操作機床時間為： 0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min 根據(jù)參考文獻由表[3]中 3.3-4得： 測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min 所以T1=0.64+0.16=0.8 min 根據(jù)參考文獻表5.4-1得機動時間為： T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r 根據(jù)文獻[13] 表2-24得T基公式- 則T總=T1+T2+T基=0.347 min 半精車φ20外圓時：（車刀刀桿尺寸BXH取16X25） 精車該面的單邊余量: Z=1mm 車削深度: ap=1 由表3-1得:f=0.4 m/r 由表5.3-20得：v=100 m/r 則 工時定額： 由表3.3-3得：操作機床時間為： 0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min 由表3.3-4得：測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min T1=0.64+0.16=0.8 min 由表5.4-1得機動時間為： T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r 則T總=T1+T2+T基=0.52 min 精車φ20外圓時：（車刀刀桿尺寸BXH取16X25）ap=0.5 由表3-1得：：f=0.3 m/r 由表5.3-20得：v=107 m/r 則工時定額： 由表3.3-3得：操作機床時間為： 0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min 由表3.3-4得：測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min T1=0.64+0.16=0.8 min 由表5.4-1得機動時間為： T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r 則T總=T1+T2+T基=1.75 min 工序 : 銑φ68底平面 查參考文獻[14]表2.4-73 刀具：硬質合金銑刀（面銑刀），材料：，D=68mm ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=3.5mm 所以銑削深度：=3.5mm 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]表2.4-75，取，銑削速度：參照參考文獻[7]表30—34，取V=1.33m/s 機床主軸轉速： 式（2.1） 式中 V—銑削速度； d—刀具直徑。 機床主軸轉速： 按照參考文獻[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量：6.7mm/s×60=402mm/min ：根據(jù)參考文獻[7]表2.4-81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 銑刀切入時?。? ， 銑刀切出時?。? 根據(jù)《機械制造工藝學》表可得： =0.22min 由表3.3-7得：操作機床時間為：0.83 min 由表3.3-8得：測量工件時間為：0.14 min T1=0.97min 則T總=T1+T2 =1.19min C:鉆4-φ7孔時； 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,切削速度，切削深度 機床主軸轉速 取 實際切削速度 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 根據(jù)《機械制造工藝學》表可得： =0.09 由表3.3-9得：裝夾工件時間為0.17min 由表3.3-10得：松開卸下工件時間為0.15min 由表3.3-12得：測量工件時間為：0.04min 所以輔助時間是T1=1.34 min T2=0.09×4=0.36min 則T總=T1+T2=1.80min 粗銑、半精銑φ68底平面時； 粗銑：切削用量：ap=2.5 v=1.33m/s 機床主軸轉速： 按照參考文獻[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進給量： 精銑時：切削用量：ap=1 由表6.3-2得：f=0.12 m/r V=2.5m/s 由表6.3-21硬質合金銑刀銑削灰鑄鐵時v=150 m/r 則機床轉速 工時定額：由表6.4-1得： 由表3.3-7得：操作時間為0.83min 由表3.3-8得：測量工件時間為：0.14min T1=0.97mi n 則T總=T1+T2 =1..41min 粗鏜φ20內孔、精鏜φ20內孔時； 粗鏜時：切削用量：ap=3 毛坯孔徑d=14 由表8.2-1得：f=0.5 m/r v=80 m/r 則n=318V/D=1817.1m/r 取D=1800r/min 實際切削速度 工作臺每分鐘進給量 被切削層長度 刀具切入長度 刀具切出長度 取 行程次數(shù)： 基本工時，由式（1.5）有： 半精鏜時: 毛坯孔徑d=17 由表8.2-1得：f=0.3 m/r v=80 m/r 機床主軸轉速 取n=1500r/min 實際切削速度 工作臺每分鐘進給量 被切削層長度： 刀具切入長度 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 基本工時： 精鏜時：切削用量：ap=1 毛坯孔徑D=15 由表6.3-2得：f=0.2m/r v=100m/r 機床主軸轉速 取n=2100r/min 實際切削速度 工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 基本工時： 鉆φ14孔時； ⑴．鉆孔 鉆孔時先采取的是鉆到在鉸到，所以， 切削深度： 進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-53，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度： 式（1.8） 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 基本工時： 式（1.9） 擴孔加工 擴孔：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表查表： ,； ，取 ， 擴圓柱孔時，由《機械加工工藝手冊》表得： 根據(jù)《機械制造工藝學》表可得： 由表3.3-9得：裝夾工件時間為0.04min 由表3.3-10得：松開卸下工件時間為0.05min 由表3.3-11得：操作機床時間為：0.32 min T1=0.04+0.05+0.32=0.41min T總= 1.09min 小結 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。對加工工藝規(guī)程的設計，可以了解了加工工藝對生產、工藝水平有著極其重要的影響。生產規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn) 、 結 論 課程設計是對我們所學課程知識的應用和提高。通過課程設計可以體現(xiàn)出我們在校期間的學習程度,同時也是理論聯(lián)系實際的訓練。從而對我們所學專業(yè)知識做出有力判斷。 從我們拿到零件圖紙的第一天開始，我們的老師就詳細給我們講了設計的步驟，還安排了輔導時間,為我們圓滿的完成任務奠定了良好的基礎。我們以前所接觸的只是課本上的知識，對機械加工工藝只有側面的了解。但是同過這次設計，我們不但學到許多機械設計的有關知識，還讓我們更加明白專業(yè)知識的重要性。 剛開始設計的時候，總覺的難度很大，不知道從什么地方下手，對一些設計的步驟根本不知道怎么安排，怎么設計。老師給我們詳細講解了機械設計應注意的條件，讓我們先從分析零件圖開始，然后在得出零件技術要求，在根據(jù)零件的技術要求畫出毛坯和零件合圖。 在設計期間，我們第一次接觸了機械加工工藝的設計，對我有了很大提高。遇到不懂的問題時，指導老師們都能細心的幫助我。同學之間雖然每個人的設計課題不一樣，但我們之間還是會經(jīng)常討論，互相幫助，不緊學會了知識，而且還鍛煉了我們的團隊精神。在這次設計中，非常感謝老師的指導，他們在設計期間為我們的解決了很多難題。相信我們通過這次設計，一定會在以后的工作崗位中更好的發(fā)揮。 第二部分　夾具設計說明書 ２.１ 4×φ7的孔夾具: 工序尺寸精度分析:由工序圖可知此工序的加工精度要求不高，具體加工要求如下：鉆4×φ7孔，無其它技術要求，該工序在搖臂鉆床上加工，零件屬成批量生產。定位方案確定：根據(jù)該工件的加工要求可知該工序必須限制工件五個自由度，即x移動、x轉動、y轉動、y移動、z轉動，但為了方便的控制刀具的走刀位置，還應限制z移動，因而工件的六個自由度都被限制，由分析可知要使定位基準與設計基準重合。選φ34平面作為定位基準，采取一面兩孔定位限制移動。具體結構如下: 1、選擇定位元件： 由于本工序的定位面是φ34平面及平面上2個φ8的孔作為定位基準,所以夾具上相應的定位元件選為一個定位平面和兩個孔。定位誤差分析計算：分析計算孔的尺寸8的定位誤差：用φ34表面定位，工件定位面是外圓表面，定位元件的定位工作面是φ8外圓面，定位基準是外圓母線，當發(fā)生變化時其中心線在定位孔內左右移動。定位誤差計算如下： △jb=1/2T(d)= 1/2x0.021=0.0105 △db=1/2(△D+△d+△min)=(0.021+0.015+0.023)/2=0.0295 △dw=△jb+△db-=0.04≤T/3 所以滿足要求。 夾緊方案及元件確定 （1）計算切削力及所需加緊力： 工件在加工時所受的力有加緊力J、切削力F和工件重力G，三者作用方向一至，由機床夾具設計手冊表1-2-7得切削力的計算公式： Fx=667DsKp=667x7x700x650/726≈1083N 實際所需加緊力與計算加緊力之間的關系為： F=KFx(K由表1-2-2查得為1.15)=1.15Fx==1245.45N （2）設計鉆套，連接元件及夾具體，鉆模板： 由于此工件是成批量生產，固選用GB2264-80可換鉆套，選用活動式鉆模板。 根據(jù)鉆床T型槽的寬度，決定選用GB2206-80寬度B=14，公差帶為h6的A型兩個定位鍵來確定夾具在機床上的位置。 夾具體選用灰鑄鐵的鑄造夾具體，并在夾具體底部兩端設計出供T型槽用螺栓緊固夾具用的U型槽耳座。 2.2 鏜φ20孔夾具 鏜床夾具又稱鏜模它主要用于加工相體，支架等工件上的單孔或孔系。鏜模不僅廣泛用于一般鏜床和鏜孔組合機床上也可以用在一般車床、銑床和搖臂鉆床上，加工有較高精度要求的孔或孔系。鏜床夾具，除具有定位元件、加緊機構和夾具體等基本部分外，還有引導刀具的鏜套。而且還像鉆套布置在鉆模板上一樣，鏜套也按照被加工孔或孔系的坐標位置，布置在一個或幾個專用的鏜孔的位置精度和孔的幾何形狀精度。因此，鏜套、鏜模支架和鏜桿是鏜床夾具的特有元件。根據(jù)基準面重合的原則，選定底面定位基準，限制三個自由度，工序孔限制三個自由度，實現(xiàn)定位。由于定位基準是經(jīng)過加工過的光平面，故定位元件等用夾具體把兩個定位元件聯(lián)成一體，工件放在上面，使重力與加緊方向一致。本夾具屬于單支承前引導的鏜床夾具，本就加以說明介紹。 單支承前引導的鏜床夾具，既鏜套位于被加工孔的前方，介于工件與機床主軸之間，主要用于加工D<90mm。 夾緊力大小的確定原則：夾緊力大小對于確定夾緊裝置的結構尺寸，保證夾緊可靠性等有很大影響。夾緊力過大易引起工件變形，影響加工精度。夾緊力過小則工件夾不緊，在加工過程中容易發(fā)生工件位移，從而破壞工件定位，也影響加工精度，甚至造成安全事故。由此可見夾緊力大小必須適當。 計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)，然后根據(jù)工件受切削力、夾緊力（大工件還應考慮重力，運動的工件還需考慮慣性）后處于靜力平衡條件，求出理論夾緊力，為了安全起見再乘以安全系數(shù)K。 式中W`——計算出的理論夾緊力； W——實際夾緊力； K——安全系數(shù)，通常k=1.5~3.當用于粗加工時，k=2.5~3,用于精加工時k=1.5~2. （二）在分析受力時，往往可以列出不同的工件靜平衡方程式。這時應選產生夾緊力最大的一個方程，然后求出所需的夾緊力。如圖所示垂直方向平衡式為 W=1.5KN;水平方向可以列出：,f 為工件與定位件間的摩擦系數(shù)，一般0.15,即W=10KN；對o點取矩可得下式 比較上面三種情況，選最大值，既W=10KN。 （三）上述僅是粗略計算的應用注意點，可作大致參考。由于實際加工中切削力是一個變值，受工件材料性質的不均勻、加工余量的變動、刀具的鈍化等因素影響，計算切削力大小的公式也與實際不可能完全一致，故夾緊力不可能通過這種計算而得到結果。生產中也有根據(jù)一定生產實際經(jīng)驗而用類比法估算夾緊力的，如果是一些關鍵性的重要夾具，則往往還需要通過實驗的方法來確定所需夾緊力。 表2-1，削邊銷尺寸參考表（mm） d >3~6 >6~8 >8~20 >20~25 >25~32 >32~40 >40~50 >50 B d-0.5 d-1 d-2 d-3 d-4 d-5 d-5 -- b 1 2 3 3 3 4 5 -- 2 3 4 5 5 6 8 14 計算定位誤差：由于孔定位有旋轉角度誤差a,使加工尺寸產生定位誤差和，應考慮較大值對加工尺寸的影響。兩個方向上的偏轉其值相同。因此，只對一個方向偏轉誤差進行計算。 式中——中心線與圓柱銷中心線交點至左端面的距離 ——中心線與圓柱銷中心線交點至右端面的距離 由于轉角誤差很小，不計工件左右端面的旋轉對定位誤差的影響， 故 較大的定位誤差尚小于工件公差的三分之一；此方案可取。 2定位銷高度的計算 確定定位銷高度時，要注意防止卡住現(xiàn)象，當安裝比較笨重的工件時，不太可能將工件托平后同時裝入定位銷，而是將工件一邊支在夾具支承面上，逐漸套入兩銷。這時，如定位銷高度選擇不當，將使工件卡在定位銷邊緣上而裝不進去。避免產生卡住的最大高度，可按下列計算。定位裝置為一面兩銷，定位銷的最大工作高度為 為了裝卸工件方便，可使圓柱銷低于3~5mm。 結論：通過本次的課程設計，使我能夠對書本的知識做進一步的了解與學習，對資料的查詢與合理的應用做了更深入的了解，本次進行工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過程的分析、鏜鉆夾具的設計與分析，對我們在大學期間所學的課程進行了實際的應用與綜合的學習。 2.3 鉆φ14孔夾具 設計任務 設計在成批生產條件下,在專用立式鉆床上擴φ14孔的鉆床夾具. 1、φ14可一次鉆削保證.該孔在軸線方向的設計基準是以鉆套的中心線的，設計基準是以外圓與另一端面. 2、定位基準的選擇 工序結合面是已加工過的平面，且又是本工序要加工的孔的設計基準，按照基準重合原則選擇它作為定位基準是比較恰當?shù)?。因此，選擇結合面與外圓作為定位比較合理。 3、切削力及夾緊力的計算 刀具：麻花鉆，dw=14mm, 則F=9.81×54.5 ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0δFz (《切削手冊》) 查表得：d0=14mm,ae=195, af =0.2, ap =9.5mm, δFz =1.06所以： F=(9.81×54.5×2.50.9×0.20.74×192×14×1.06) ÷20=79401N 查表可得，銑削水平分力，垂直分力，軸向力與圓周分力的比值： FL/ FE=0.8, FV / FE =0.6, FX / Fe =0.53 故FL=0.8 FE =0.8×79401=63521N FV=0.6 FE=0.6×79401=47640N FX =0.53 FE=0.53×79401=42082N 在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù) K=K1K2K3K4 式中：K1 —基本安全系數(shù)，2.5 K2—加工性質系數(shù)，1.1 K3—刀具鈍化系數(shù)，1.1 K2—斷續(xù)切削系數(shù)，1.1 則F/=K FH=2.5×1.1×1.1×1.1×63521 =211366N 選用螺旋壓頭夾緊機構，故夾緊力 fN=1/2 F/ f為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，f=0.25 則 N=0.5×211366÷0.25=52841N 4、操作的簡要說明 在設計夾具時，為降低成本，可選用手動螺釘夾緊，本道工序的鉆床夾具就是選擇了手動螺旋－壓頭夾緊機構。由于本工序是粗加工，切削力比較大，為夾緊工件，勢必要求工人在夾緊工件時更加吃力，增加了勞動強度，因此應設法降低切削力?？梢圆扇〉拇胧┦翘岣呙鞯闹圃炀龋棺畲笄邢魃疃冉档?，以降低切削力。 5、工序精度分析 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。影響設計尺寸的各項誤差分析 1、重合,故產生定位誤差。定位尺寸公差=02mm，在加工尺寸方向上的投影，的方向與加工方向是一致的，所以=0.2mm,因為平面定位。所以 故 2、垂直度所引起的夾具安裝誤差，對工序尺寸的影響均小，既可以忽略不計。面到鉆套座孔之間的距離公差，按工件相應尺寸公差的五分之一，。 通常不超過0.005mm.。偏移 用概率法相加總誤差為： 098137mm<0.2mm 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 當上述各種元件的結構和布置確定之后，也就基本上決定了夾具體和夾具整體結構的型式。 繪圖時先用雙點劃線（細線）繪出工件，然后在各個定位面繪制出定位元件和夾緊機構，就形成了夾具體。并按要求標注夾具有關的尺寸、公差和技術要求。 2.4. 銑φ68外圓端面夾具 本夾具主要用來銑閥體零件φ68外圓端面，由于加工本道工序的工序簡圖可知。銑閥體時，粗糙度要求，閥體上平面與下平面有平行度要求,并與φ２０孔軸線有垂直度的要求，本道工序是對閥體φ68外圓端面進行加工。因此在本道工序加工時，主要應考慮提高勞動生產率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質量。 3.2.1定位基準的選擇 由零件圖可知φ２０孔的軸線所在平面有垂直度的要求，從定位和夾緊的角度來看，本工序中，定位基準是下平面與外圓，設計基準也是要求保證φ２０孔與上,下兩平面的垂直度要求，定位基準與設計基準重合，不需要重新計算上下平面的平行度，便可保證垂直度的要求。在本工序只需保證下平面放平就行，保證下平面與兩定位板正確貼合就行了。 為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把銑刀垂直于面同時進行粗精銑加工。同時進行采用手動夾緊。 3.2.2定位元件的設計 本工序選用的定位基準為外圓與平面定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面與V型。因此進行定位元件的設計主要是對V型和壓頭進行設計。 3.2.3定位誤差分析 本夾具選用的定位元件為一面與V型塊定位,,不存在定位誤差.可見這種定位方案是可行的。 3.2.4銑削力與夾緊力計算 本夾具是在銑床上使用的，用于定位壓頭螺釘?shù)牟坏鸬蕉ㄎ挥?，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產生振動，必須對壓頭施加一定的夾緊力。由計算公式 Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) 式（3.2） Fj－沿螺旋軸線作用的夾緊力 Fs－作用在六角螺母 L－作用力的力臂(mm) d0－螺紋中徑(mm) α－螺紋升角(゜) ψ1－螺紋副的當量摩擦(゜) ψ2－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角(゜) r’－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當量摩擦半徑(゜) 根據(jù)參考文獻[6]其回歸方程為 Fj＝ktTs 其中Fj－螺栓夾緊力(N)； kt－力矩系數(shù)(cm－1) Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =5×2000=10000N 3.2.5夾具體槽形與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺U形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù)參考文獻[8]定向鍵的結構如圖3.7所示。 定向鍵 根據(jù)參考文獻[8]夾具U型槽的結構如圖3.8所示。 U型槽 主要結構尺寸參數(shù)如下表所示。 表U型槽的結構尺寸 螺栓直徑 12 14 30 20 對刀裝置由對刀塊來實現(xiàn)，用來確定刀具與夾具的相對位置。 由于本道工序是完成閥體零件下平面尺寸為φ68mm的粗、精銑加工，所以選用直角對刀塊。根據(jù)GB2243—80直角對到刀塊的結構和尺寸如圖3.9所示。 直角對刀塊 塞尺選用平塞尺，其結構如圖所示。 平塞尺 塞尺尺寸如表3.6所示。 表3.6 平塞尺結構尺寸 公稱尺寸H 允差d C 3 -0.006 0.25 3.2.6夾緊裝置及夾具體設計 夾緊裝置采用移動的壓頭來夾緊工件，采用的移動壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。 夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構夾具裝配圖如上所示。 3.2.7夾具設計及操作的簡要說明 本夾具用于在立式銑床上加工，工件以與此相垂直的下平面為及其側面和水平面底為定位基準，在V型塊與底板實現(xiàn)定位。采用轉動壓頭夾緊工件。當加工完一邊，可松開手柄來加工另一邊。如夾具裝配圖所示。 第五部分　設計體會 設計是對我們所學課程知識的總結。通過課程設計可以體現(xiàn)出我們在校期間的學習程度。從而對我們所學專業(yè)知識做出有力判斷。 從我們拿到零件圖紙的第一天開始，我們的老師就詳細給我們講了設計的步驟，還安排了輔導時間。為我們圓滿的完成任務奠定了良好的基礎。我們以前所接觸的只是課本上的知識，對機械加工工藝只有側面的了解。但是同過這次設計，我們才全方位的懂得了什么是機械設計，從而更加了解了我們的專業(yè)。 剛開始設計的時候，總覺的難度很大，不知道從什么地方下手，對一些設計的步驟根本不知道怎么安排，怎么設計。老師給我們詳細講解了機械設計應注意的條件，讓我們先從分析零件圖開始，然后在得出零件技術要求，在根據(jù)零件的技術要求畫出毛坯和零件合圖。 在設計期間，我們第一次接觸了機械加工工藝的設計，對我有了很大提高。遇到不懂的問題時，指導老師們都能細心的幫助我。同學之間雖然每個人的設計課題不一樣，但我們之間還是會經(jīng)常討論，互相幫助，不緊學會了知識，而且還鍛煉了我們的團隊精神。在這次設計中，要感謝我們的指導老師，他們在設計期間為我們的解決了很多難題。相信我們通過這次設計，一定會在以后的工作崗位中更好的發(fā)揮。 參 考 資 料 1.《機械制圖》 教材 2.《機械設計》 教材 3.《金屬切削原理》 教材 4.<<機械工程材料>> 教材 5.<<金屬工藝學>> 教材 6.<<機械制造工藝學>> 教材 7.<<機床夾具設計>> 教材 8.<<機床夾具設計手冊>> 機械工業(yè)出版社 9.<<機械制造工藝學課程設計指導書>> 哈工大出版社 10.<<切削用量手冊 >> 機械工業(yè)出版社 11.<<機械制造工藝及專用夾具設計指導>> 冶金工業(yè)出版社 12.<<典型零件機械加工工藝>> 機械工業(yè)出版社 36