TL3彈性套柱銷聯(lián)軸器零件工藝規(guī)程及加工柱銷孔氣動夾具設(shè)計,tl3,彈性,套柱銷,聯(lián)軸器,零件,工藝,規(guī)程,加工,柱銷孔,氣動,夾具,設(shè)計 XX大學 課程設(shè)計論文 TL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器零件工藝規(guī)程 及加工柱銷孔氣動夾具設(shè)計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘 要 本設(shè)計是基于TL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計。TL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器是外圓及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設(shè)計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，在后續(xù)工序中除個別工序外均用平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。夾具選用專用夾具，夾緊方式選用氣動夾緊，夾緊可靠，機構(gòu)可以不必自鎖。因此生產(chǎn)效率較高。適用于大批量、流水線上加工。能夠滿足設(shè)計要求。 關(guān)鍵詞：TL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器，切削用量，夾緊，定位，誤差 35 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 第1章 序 言 1 第2章 零件的分析 2 2.1零件的形狀 2 2.2零件的工藝分析 2 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 3 3.1 確定毛坯的制造形式 3 3.2定位基準的選擇零件表面加工方法的選擇 3 3.3 制定工藝路線 4 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 5 3.4.1 機床選用 5 3.4.2 選擇刀具 6 3.4.3 選擇量具 6 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6 第4章 確定切削用量及基本時間 8 第5章 加工柱銷氣動夾具設(shè)計 22 5.1 研究原始質(zhì)料 22 5.2 定位、夾緊方案的選擇 23 5.3 切削力及夾緊力的計算 23 5.3.1 氣缸的直徑確定 26 5.3.2 氣缸的選型 27 5.4 誤差分析與計算 28 5.5定位銷選用 29 5.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 29 5.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 31 5.8夾具設(shè)計及操作的簡要說明 32 總 結(jié) 34 致 謝 35 參 考 文 獻 36 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(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)濟綜合實力和科學技術(shù)水平的重要指標。 TL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器零件加工工藝及夾具設(shè)計是在學完了機械制圖、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。 第2章 零件的分析 2.1零件的形狀 題目給的零件是TL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器零件，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。由于彈性套易發(fā)生彈性變形及其外徑與圓柱孔為間隙配合，因而使聯(lián)軸器具有補償兩軸相對位移和減震緩沖的功能。且不用設(shè)置中榫機構(gòu)，以免喪失補償相對位移的能力。 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45，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。 TL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器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、20.5，法蘭面粗糙度值6.3。 TL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器共有兩組加工表面，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，Φ95外圓，Φ35外圓，Φ20內(nèi)圓，倒角鉆孔并攻絲。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).右端面的加工表面： 這一組加工表面包括：右端面；Φ95的外圓，粗糙度為1.6；Φ35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，Φ20的孔或內(nèi)圓直接在上做鏜工就行了。 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 本TL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器假設(shè)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35，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19%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 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45，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?20mm的孔及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?95mm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、鍵槽、錐孔，材料為30CrMnSi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）?35mm的外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800—79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）?95mm的外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800—79規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為Ra6.3um，需進行精車和半精車。 （3）?20mm的柱銷孔 為未注尺寸公差，根據(jù)GB 1800—79規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為Ra6.3um，需進行粗鏜（表5-15）。 （4）?20mm的內(nèi)孔，公差等級為IT8,表面粗糙度為Ra1.6um，需進行粗膛→半精膛→精鏜加工（表5-15）。 （5）鍵槽 槽寬和槽深的公差等級分別為IT13和IT14,表面糙粗度分別為Ra3.2um和Ra6.3um,需采用三面刃銑刀，粗銑→半精銑（表5-16）。 （6）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。 3.3.1 工藝路線方案一 3.3.1 主動端 工序10 鍛造出毛坯。 工序20 毛坯熱處理，時效處理。 工序30：以?35mm處外圓及其端面定位，粗車另一端面，粗車半精車外圓?95mm， 工序40：以半精車后的?95mm外圓及其端面定位，粗車另一端面，粗車外圓?35mm，倒角。 工序20：以半精車后的?95mm外圓及其端面定位,半精車另一端面粗鏜?20mm及錐度的孔。 工序60：以?95mm外圓及其端面定位，精鏜?20mm及錐度的孔。 工序70：粗銑、半精銑鍵槽。 工序80：以?20mm孔、端面及粗銑后的鍵槽定位，一共要加工8個?20mm的錐銷孔。 工序95：去毛刺。 工序100 終檢入庫。 3.3.2 從動端 工序10 鍛造出毛坯。 工序20 毛坯熱處理，時效處理。 工序30：以?35mm處外圓及其端面定位，粗車另一端面，粗車半精車外圓?95mm， 工序40：以半精車后的?95mm外圓及其端面定位，粗車另一端面，粗車外圓?35mm，倒角。 工序20：以半精車后的?95mm外圓及其端面定位,半精車另一端面粗鏜?20mm孔。 工序60：以?95mm外圓及其端面定位，精鏜?20mm孔。 工序70：粗銑、半精銑鍵槽。 工序80：以?20mm孔端面及粗銑后的鍵槽定位，一共要加工8個?20mm的錐銷孔。 工序95：去毛刺。 工序100 終檢入庫。 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。 主、從動端工序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5-55）。 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(GB5343.1-85,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 “TL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器” 零件材料為35，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143～269，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 10~200 100~200 中批生產(chǎn) 100~300 200~200 200~2000 大批生產(chǎn) 300~1000 200~2000 2000~20000 大量生產(chǎn) 1000以上 2000以上 20000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30～20，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3.1-19 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 11~13 砂型機器造型及殼型 8~10 金屬型 7~9 低壓鑄造 7~9 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 63 100 160 100 160 95 1.6 1.8 2.0 根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，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（JB2854-80）如下 鑄件基本尺寸 加工余量等級 6 澆注時位置 >120~95 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。 第4章 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 以?35mm外圓及其端面定位，粗車另一端面，粗車半精車外圓?95mm， 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，故 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—9）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：=920。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為： =920=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1.9，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200～219的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =205 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，=0.9，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） 式中=++，= 由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=+= == （3-8） 3.6.1.3 確定粗鏜的切削用量及基本工時 ①.確定切削深度 == ②.確定進給量 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.5可知，當粗鏜鑄件時，鏜刀直徑，，鏜刀伸出長度為時： =0.15～0.40 按CA6140機床的進給量（表4.2—9），選擇， =0.25 ③.確定切削速度 = （3-9） 式中=，=0.2，=0.20，=，=0.15 （3-10） =37 == （3-11） 按CA6140機床的轉(zhuǎn)速，選擇 =160=2.6 ④.計算基本工時 選鏜刀的主偏角=，則=，，，，，，，則： ==117 4.1.2 基本時間 5.1.2.1主動端 確定粗車主動端外圓?95的基本時間。參考文獻[1]表2-24，車外圓基本時間為 T 式中，=40mm,～3), 95°，=2mm，=4mm,=0, f=0.65mm/r,n=0.77r/s, s 確定粗車主動端外圓?35的基本時間： 式中，=9mm, =2mm, =4mm, =0, f=0.55mm/r, n=0.77r/s, ，則 s 確定粗車主動端端面的基本時間： ， 式中，d=164.8mm,d=0, =2mm, =4mm, =0, f=0.65mm/r, n=0.77r/s, ，則 =177s 確定粗車主動端臺階面的基本時間： ， 式中，d=164.8mm,=94.6mm, =0mm, =4mm, =0, f=0.6mm/r, n=0.77r/s, ，則 =85s 確定粗鏜?20mm孔的基本時間，選鏜刀的主偏角35°。 式中，=84mm, =3.5mm, =4mm, =0，f=0.1mm/r，n=6.17r/s, ,則 =148s 確定工序的基本時間： =35+35+2+85+148=643s 5.1.2.2從動端 確定粗車從動端外圓的基本時間: =80s 確定粗車從動端端面的基本時間： =95s 確定粗車從動端臺階面的基本時間： =94s 確定粗鏜?20mm孔的基本時間: =197s 確定工序的基本時間： =80+95+94+197=466s 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： 本工序為粗車（車端面、外圓及倒角），已知條件與工序Ⅰ相同。車端面、外圓可采用與工序Ⅰ相同的可轉(zhuǎn)位車刀。 4.2.1主動端 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 1.5 113 粗車外圓?35mm 2.3 0.52 0.38 1.5 68 倒角 手動 0.38 1.5 4.2.2 從動端 見表5-2 表5-2 從動端工序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 0.65 25.4 0.77 177 粗車外圓?160mm 2.4 0.65 25.4 0.77 152 4.3 工序Ⅲ切削用量及基本時間的確定 4.3.1 切削用量 本工序為半精加工（車端面、外圓、鏜孔）。已知條件與粗加工工序相同。 確定以半精車后的?95mm外圓及其端面定位，粗車另一端面，粗車外圓?35mm，倒角。切削用量。所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。車刀形狀所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同，查參考文獻[6]表1-3，車刀幾何形狀為，′= ⅰ. 確定背吃刀量 ==0.75mm ⅱ. 確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表1.6及參考文獻[2]表4.2-9中C620-1機床進給量，選擇。由于是半精加工，切削力較小，故不須校核機床進給機構(gòu)強度。 ⅲ. 選擇車刀磨鈍標準及耐用度 查參考文獻[7]表1.9，選擇車刀后刀面最大磨損量為0.4mm，耐用度T=30min。 查參考文獻[6]表1.10，當用YT15硬質(zhì)合金車刀加工σb>1000MPs的合金鋼，，，切削速度=97m/min。 切削速度的修正系數(shù)查參考文獻[7]表1.28得：，其余的修正系數(shù)均為1，故： V=97×0.81×1.15=95.4m/min =178r/min 查參考文獻[6]表4.2-8選擇C620-1機床的轉(zhuǎn)速為： n=185r/min=3.08r/s 則實際切削速度v=1.56m/s 半精加工，機床功率也可不校驗。 最后確定的切削用量為： =0.75mm, f=0.3mm/r, n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。 確定半精車主動端端面的切削用量。采用車外圓?160mm相同的刀具加工，切削用量為： ,f=0.3mm/r,n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。 確定半精車從動端外圓?71mm的切削用量。采用車外圓?160mm相同的刀具加工，切削用量為： ，f=0.3mm/r, n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。 確定半精車從動端端面的切削用量。采用車外圓?160mm相同的刀具加工，切削用量為： ，f=0.3mm/r,n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。 確定半精鏜孔?20mm的切削用量。所選刀具為YT15硬質(zhì)合金、主偏角°、直徑為20mm的圓形鏜刀。其耐用度T=60min。 ⅰ.。 ⅱ.參考文獻[1]表5-139和表5-57，f=0.2mm/r。 ⅲ.參考文獻[1]表2-8的計算公式確定。 V= 式中，C=291，m=0.2,x=0.15,y=0.2,T=60min,k=0.9,則 V==120m/min =1209.4r/min 選擇C620-1車床的轉(zhuǎn)速n=1200r/min=20r/s。 4.3.2 切削用量 確定半精車主動端外圓?95mm的基本時間： =52s 確定半精車主動端端面的基本時間： =94s 確定半精車從動端外圓?35mm的基本時間： =35s 確定半精車從動端端面的基本時間： =35s 確定半精鏜主動端孔?20mm的基本時間： =14s 確定半精鏜從動端孔?20mm的基本時間： =30s 4.4 工序Ⅳ切削用量及基本時間的確定 4.4.1 切削用量 本工序為精鏜?20mm的孔。 確定精鏜?20mm孔的切削用量。選刀具為YT30硬質(zhì)合金、主偏角°、直徑為20mm的圓形鏜刀。其耐用度T=60min。 ==0.25mm f=0.15mm/r v=×1.4=230.77mm/min =1837.3r/min 參考文獻[1]表5-56，根據(jù)C6140車床的轉(zhuǎn)速表，選擇n=1400r/min=23.3r/s,則實際切削速度v=4.98m/s。 4.4.2 基本時間 5.4.2.1 確定精鏜主動端?20mm孔的基本時間： =16s 5.4.2.2確定精鏜從動端?20mm孔的基本時間： =34s 4.5 工序Ⅴ切削用量及基本時間的確定 4.5.1 粗銑 5.5.1.1 切削用量 粗銑以?20mm孔及端面定位，粗銑、半精銑鍵槽，所選刀具為高速鋼三面刃銑刀。銑刀直徑d=80,寬度L=20mm,齒數(shù)z=10。參考文獻[1]表5-143選銑刀的基本形狀。由于加工材料的σ>1000MPs,故選前角=10°，后角=20°(周銑)，=6°（端銑）。已知銑削寬度=9mm,銑削深度=8mm。機床選用X62W型臥式銑床。 確定每齒進給量。參考文獻[1]表5-144，X62W臥式銑床的功率為7.5KW（表5-74），工藝系統(tǒng)剛性為中等，細齒盤銑刀加工鋼料，查得每齒進給量=0.6～1.0mm/z?，F(xiàn)取=0.07mm/z。 確定銑刀磨鈍標準及耐用度。參考文獻[1]表5-148，用高速鋼盤銑刀粗加工鋼料，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.6mm，銑刀直徑d=80mm,耐用度T=120min（表5-149）。 確定切削速度和工作臺每分鐘進給量。參考文獻[1]表2-17中公式計算： 式中，=48,=0.25，=0.1，=0.2，=0.3，=0.1，m=0.2,T=120min, =8, =0.07mm/z, =9mm, z=10,d=80mm,=1.0。 =2.62m/min n==10.4r/min 參考文獻[1]表5-75，根據(jù)X62W型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表，選擇n=30r/min=0.5r/s,則實際切削速度v=0.13m/s,工作臺每分鐘進給量為 =0.07×10×30=28mm/min 參考文獻[1]表5-76, 根據(jù)X62W型臥式銑床工作臺進給量，選擇=23.5mm/min,則實際的每齒進給量為==0.078mm/z。 驗證機床效率。參考文獻[1]表2-18的計算公式，銑削時的功率（單位為KW）為 （N） 式中，=620,=1.0,=0.72,=0.35,=0,=0.35, =8, =0.078mm/z, =9mm, z=10,d=80mm, n=30r/min,=0.63。 =797.3 v=0.13m/s =0.10KW X62W銑床主電動機的功率為7.5KW，故所選切削用量可以采用。所確定的切削用量為 =0.078mm/z, =23.5mm/min, n=30r/min, v=0.13m/s 5.5.1.2 基本時間 參考文獻[1]表2-28，三面刃銑刀銑槽的基本時間為 a.主動端： 式中，=84mm,=+(1～3)，=9mm,d=80mm,=76mm,=4mm, =23.5mm/min,=4 =6.98min=419s b.從動端： =8.17min=495s 4.5.2 半精銑 5.5.2.1 切削用量 半精銑鍵槽，所選刀具為高速鋼錯齒三面刃銑刀。d=80mm, L=20mm, z=10。機床亦選用X62W型臥式銑床。 確定每齒進給量。加工要求保證的表面粗糙度3.2μm, 參考文獻[1]表5-144,每轉(zhuǎn)進給量=0.5～1.2mm/r,現(xiàn)取=0.6mm/r，則 ==0.06mm/r 確定銑刀磨鈍標準及耐用度。參考文獻[1]表5-148，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.25mm；參考文獻[1]表5-149，耐用度T=120min。 確定切削速度和工作臺每分鐘進給量。參考文獻[1]表2-17中公式計算，得 =17.79m/min=0.3m/s n=1.19r/s=71r/min 參考文獻[1]表5-75，根據(jù)X62W型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表，選擇n=75r/min=1.25r/s, 則實際切削速度v=0.314m/s, 工作臺每分鐘進給量為=0.06×10×75=35mm/min 參考文獻[1]表5-76, 根據(jù)X62W型臥式銑床工作臺進給量，選擇=47.5mm/min,則實際的每齒進給量為==0.063mm/z。 5.5.2.2 基本時間 a.主動端： =×4=10s b.從動端： =×4=20s 4.6 工序Ⅵ切削用量及基本時間的確定 4.6.1 主動端 （1）鉆孔 3.6.5.1 確定以?20mm孔、端面及粗銑后的鍵槽定位，一共要加工8個?20mm的錐銷孔。 鉆孔Φ20，本工序采用計算法。 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 GB1420-85 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 5.0～20.0 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3200，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=20，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 20 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（2020HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=20，參考《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=20=10.32 （3-17） 則 = =131 （3-18） 查表4.2-20可知， 取 n = 120 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 確定鉆孔的切削用量 鉆孔選用機床為Z525搖臂機床，刀具選用GB1420-85直柄短麻花鉆，《機械加工工藝手冊》第2卷。 根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進給量為0.20～0.35。 則取 確定切削速度，根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9 切削速度計算公式為 （3-20） 查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35 則 ==1.6 所以 ==72 選取 所以實際切削速度為=2.64 確定切削時間（一個孔） = 第5章 加工柱銷氣動夾具設(shè)計 5.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來加工柱銷孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。 一、機床夾具定位元件 工件定位方式不同，夾具定位元件的結(jié)構(gòu)形式也不同，這里只介紹幾種常用的基本定位元件。實際生產(chǎn)中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。 （一）工件以平面定位常用定位元件 1．支承釘 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式如圖6-1所示。平頭支承釘（圖a）用于支承精基準面；球頭支承釘（圖b）用于支承粗基準面；網(wǎng)紋頂面支承釘（圖c）能產(chǎn)生較大的摩擦力，但網(wǎng)槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基準定位且要求產(chǎn)生較大摩擦力的側(cè)面定位場合。一個支承釘相當于一個支承點，限制一個自由度；在一個平面內(nèi)，兩個支承釘限制二個自由度；不在同一直線上的三個支承釘限制三個自由度。 圖6-1 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式 2．支承板 常用的支承板結(jié)構(gòu)形式如圖6-2所示。平面型支承板（圖a）結(jié)構(gòu)簡單，但沉頭螺釘處清理切屑比較困難，適于作側(cè)面和頂面定位；帶斜槽型支承板（圖b），在帶有螺釘孔的斜槽中允許容納少許切屑，適于作底面定位。當工件定位平面較大時，常用幾塊支承板組合成一個平面。一個支承板相當于兩個支承點，限制兩個自由度；兩個（或多個）支承板組合，相當于一個平面，可以限制三個自由度。 圖6-2 常用支承板的結(jié)構(gòu)形式 3．可調(diào)支承 常用可調(diào)支承結(jié)構(gòu)形式如圖6-3所示?？烧{(diào)支承多用于支承工件的粗基準面，支承高度可以根據(jù)需要進行調(diào)整，調(diào)整到位后用螺母鎖緊。一個可調(diào)支承限制一個自由度。 圖6-3 常用可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件 1．定位銷 圖6-6是幾種常用固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式。當工件的孔徑尺寸較小時，可選用圖 a 所示的結(jié)構(gòu)；當孔徑尺寸較大時，選用圖 b 所示的結(jié)構(gòu)；當工件同時以圓孔和端面組合定位時，則應(yīng)選用圖c所示的帶有支承端面的結(jié)構(gòu)。用定位銷定位時，短圓柱銷限制二個自由度；長圓柱銷可以限制四個自由度；短圓錐銷（圖d）限制三個自由度。 圖6-6 固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式 5.2 定位、夾緊方案的選擇 由零件圖可知：在對加工前，平面進行了粗、精銑加工，底面進行了鉆、擴加工。因此，定位、夾緊方案有： 為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，采用1面一銷的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。一面即底平面。 5.3 切削力及夾緊力的計算 刀具：鉆頭。 則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4 F=Cdfk……………………………………3.1 式中： C=422， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=( F=422 轉(zhuǎn)矩 T=Cdfk 式中: C=0.226, Z=2.0, y=0.8 T=0.226 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。 氣缸的選型計算： 根據(jù)氣缸推力拉力的大小要求，選定氣缸使用壓力參數(shù)以及缸徑尺寸 氣缸推力計算公式：氣缸推力F1=0.25πD2P 氣缸拉力計算公式F2=0.25π（D2-d2）P 公式式中：D-氣缸活塞直徑（cm） d-氣缸活塞桿直徑（cm） P-氣缸的工作壓力（kgf/cm2） F1，F(xiàn)2-氣缸的理論推拉力（kgf） 為了避免用戶選用時的有關(guān)計算，下附雙作用氣缸輸出力換算表，用戶可根據(jù)負載、工作壓力、動作方向從表格中選擇合適的缸徑尺寸 雙作用氣缸輸出力表單位Kgf 缸徑 mm 氣缸的理論輸出力（推力）單位：KG/公斤 使用空氣壓力MPa 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 10 1.57 2.36 3.14 3.93 4.71 5.50 6.28 16 4.02 6.03 8.04 10.1 12.1 14.1 16.1 20 6.28 9.42 12.6 15.7 18.8 22.0 25.0 25 9.81 14.7 19.6 24.5 29.4 34.4 39.2 32 16.0 24.1 32.2 40.2 48.3 56.3 64.4 40 25.1 37.7 50.3 62.8 75.4 88.0 100.5 50 39.2 58.9 78.5 98.2 117 137 157 63 62.3 93.5 125 156 187 218 250 80 100 151 201 251 300 352 402 100 157 236 314 393 471 550 628 125 245 368 491 615 736 859 982 160 402 603 804 1005 1206 1407 1608 180 508 763 1018 1272 1527 1781 2036 200 628 942 1257 1571 1885 2199 2514 250 981 1473 1963 2454 2945 3436 3926 320 1608 2412 3216 4021 4825 5629 6432 400 2531 3796 5026 6283 7539 8796 10052 · 選定氣缸的行程：確定工作的移動距離，考慮工況可選擇滿行程或預(yù)留行程。當行程超過推薦的最長行程時，要考慮活塞桿的剛度，可以選擇支撐導向或選擇特殊氣缸。 · 選定氣缸緩沖方式：根據(jù)需要選擇緩沖形式，無緩沖氣缸，固定緩沖氣缸，可調(diào)緩沖氣缸 · 選擇潤滑方式：有給油潤滑氣缸，無給油潤滑氣缸 · 選擇氣缸系列：根據(jù)以上條件，按需選擇適當系列的氣缸 · 選擇氣缸的安裝形式：根據(jù)不同的用途和安裝需要，選用適當?shù)陌惭b形式 5.3.1 氣缸的直徑確定 本氣缸屬于單向作用氣缸。根據(jù)力平衡原理，單向作用氣缸活塞桿上的輸出推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作時的總阻力，其公式為: 式中: - 活塞桿上的推力，N - 彈簧反作用力，N - 氣缸工作時的總阻力，N - 氣缸工作壓力，Pa 彈簧反作用按下式計算: Gf = 式中:- 彈簧剛度，N/m - 彈簧預(yù)壓縮量，m - 活塞行程，m - 彈簧鋼絲直徑，m - 彈簧平均直徑，. - 彈簧有效圈數(shù). - 彈簧材料剪切模量，一般取 在設(shè)計中，必須考慮負載率的影響，則: 由以上分析得單向作用氣缸的直徑: 代入有關(guān)數(shù)據(jù)，可得 所以: 查有關(guān)手冊圓整，得 由,可得活塞桿直徑: 圓整后，取活塞桿直徑校核，按公式 有: 其中，[]， 則: 滿足實際設(shè)計要求。 5.3.2 氣缸的選型 經(jīng)過比較，參考市場上的氣缸類型，選擇一種可靠優(yōu)質(zhì)的氣缸產(chǎn)品的生產(chǎn)商—速易可（上海）有限公司http://www.tonab.net/about_us.asp。 速易可氣動（上海）有限公司成立于2004年，從事于空油壓零組件和設(shè)備研 究、生產(chǎn)、銷售的自動化廠商，產(chǎn)品以『TONAB』品牌營銷國內(nèi)外市場，產(chǎn)品主要有空氣凈化組件、氣動控制組件、氣動執(zhí)行組件、輔助組件、空油壓設(shè)備，產(chǎn) 品廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、工業(yè)機器人、食品包裝機械、紡織機械、半導體設(shè)備、軌道交通、煙草機械、機床自動控制、真空搬運、汽車制造、教學培訓等行業(yè)。 速易可目前主要產(chǎn)品有：無桿氣缸、滑臺氣缸、止動氣缸、回轉(zhuǎn)氣缸、機械夾、回轉(zhuǎn)夾緊氣（油）壓缸、導桿氣缸、帶鎖氣缸、雙軸缸、標準型氣缸、控制閥、空氣控制組件、真空系統(tǒng)組件及相關(guān)氣動輔助零組件。 根據(jù)上節(jié)計算，在這選擇DEG32. 5.4 誤差分析與計算 該夾具以一銷定位，為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻[5]可得： ⑴銷的定位誤差 ： 其中： ， ， ， ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 5.5定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和棱形銷來定位，其參數(shù)如下表： 表3.1 定位銷 d H D 公稱尺寸 允差 22 16 22 ～0.011 22 5 1 4 M20 4 5.6 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。 圖5.1 可換鉆套 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 20 16 ＞3～3.3 +0.022 +0.010 ＞3.3～4 7 +0.019 +0.010 10 ＞4～5 8 11 ＞5～6 10 13 10 16 22 ＞6～8 +0.028 +0.013 20 +0.023 +0.020 15 ＞8～10 15 18 20 22 25 ＞10～20 +0.034 +0.016 18 22 ＞20～15 22 +0.028 +0.015 26 16 28 36 ＞15～18 26 30 0.020 ＞18～22 +0.041 +0.022 30 34 22 36 HT220 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 HT220 56 ＞30～35 +0.050 +0.025 48 52 ＞35～42 55 +0.039 +0.022 59 30 56 67 ＞42～48 62 66 ＞48～50 70 74 0.040 鉆模板選用鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 5.7 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。 5.8夾具設(shè)計及操作的簡要說明 為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了氣動夾緊方式（螺旋機構(gòu)）。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應(yīng)用。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨