空調連接板機械加工工藝與夾具設計【車φ32H7孔】【鉆φ20孔】,車φ32H7孔,鉆φ20孔,空調,連接,板機,加工,工藝,夾具,設計,32,h7,20 I 畢 業(yè) 設 計（論 文） 論文題目： 空調連接板加工工藝與夾具設計 專 業(yè)： 年 月 日 II 【摘要】 空調連接板零件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 Abstract: parts processing technology and fixture design is the design of the 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 machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts of 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 the design, such as the connecting part positioning device, clamping device, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error generated when calculate fixture positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in. Key words: Technology, process, cutting, clamping, positioning III 目 錄 1 緒論 ...............................................................................................................................................................................1 2 零件的分析 ..................................................................................................................................................................2 2.1 零件的形狀 ..........................................................................................................................................................2 2.2 零件的工藝分析 ..................................................................................................................................................2 3 工藝規(guī)程設計 ..............................................................................................................................................................4 3.1 確定毛坯的制造形式 ..........................................................................................................................................4 3.2 基面的選擇 ..........................................................................................................................................................4 3.3 制定工藝路線 ......................................................................................................................................................4 3.3.1 工藝路線方案一 .........................................................................................................................................4 3.3.2 工藝路線方案二 .........................................................................................................................................5 3.3.3 工藝方案的比較與分析 .............................................................................................................................5 3.4 選擇加工設備和工藝裝備 ..................................................................................................................................6 3.4.1 機床選用 .....................................................................................................................................................6 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 3.6 確定切削用量及基本工時 ..................................................................................................................................7 4 鉆 Φ20 孔夾具設計 ..................................................................................................................................................15 4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 ............................................................................................................................15 4.2 夾具的導向 ........................................................................................................................................................16 4.3 鉆孔與工件之間的切屑間隙 ............................................................................................................................16 4.4 鉆模板 ................................................................................................................................................................17 4.5 定位誤差的分析 ................................................................................................................................................17 4.6 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 ....................................................................................................................18 4.7 確定夾具體結構和總體結構 ............................................................................................................................20 4.8 夾具設計及操作的簡要說明 ............................................................................................................................21 5 車 Φ32H7 孔夾具 ....................................................................................................................................................22 5.1 車床夾具設計要求說明 ....................................................................................................................................22 5.2 車床夾具的設計要點 ........................................................................................................................................22 5.3 定位機構 ............................................................................................................................................................24 5.4 夾緊機構 ............................................................................................................................................................24 5.5 零件的車床夾具的加工誤差分析 ....................................................................................................................24 5.6 確定夾具體結構尺寸和總體結構 ....................................................................................................................25 5.7 零件的車床專用夾具簡單使用說明 ................................................................................................................26 結 論 ..............................................................................................................................................................................27 參 考 文 獻 ..................................................................................................................................................................28 致 謝 ..............................................................................................................................................................................29 1 1緒論 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊 接和檢測等工藝過程中。 在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝 裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，幫機床夾具設計在企業(yè)的產(chǎn)品設 計和制造以及生產(chǎn)技術準備中占有極其重要的地位。機床夾具設計是一項重要的技術工作。 “工欲善其事，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(chǎn)率和產(chǎn)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。 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。 （1）對刀 調整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地 確定銑刀相對于夾具的正確位置。 （2）導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導其進行鉆削。導 向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導向功能。 2 2 零 件 的 分 析 2.1 零件的形狀 題目給的零件是空調連接板零件零件，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，結構比較簡單。 具體尺寸，公差如下圖所示 2-1。 圖 2-1 空調連接板零件圖 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 受較大應力和要求耐磨零件。 空調連接板零件零件主要加工表面為：1. 粗銑底面、半精銑，表面粗糙度 值為aR 3.2 。2. 粗銑、半精銑上端面，表面粗糙度 值 3.2 。4. 鉆內孔，及表面粗糙度m? aRm? 值 3.2 。aR 空調連接板零件共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分述如下： 3 (1)．底部端面的加工表面： 這一組加工表面包括：端面，倒角鉆孔。這一部份只有端面有 6.3 的粗糙度要求。其 要求并不高，粗銑后半精銑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).端面的加工表面： 這一組加工表面包括：端面，粗糙度為 3.2；的端面，并帶有倒角。其要求也不 高，粗銑后半精銑就可以達到精度要求。 4 3 工 藝 規(guī) 程 設 計 本空調連接板零件假設年產(chǎn)量為 10 萬臺，每臺銑床需要該零件 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 45，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 45，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，對像空調連接板零件這樣的零件來說，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) [3]。 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 鍛造 鍛造毛坯 20 時效 時效去應力 30 噴漆 噴漆 40 粗銑 粗銑上端面 5 50 精銑 精銑上端面 60 粗銑 粗銑下端面 70 精銑 精銑下端面 80 鉆擴鉸 鉆擴鉸 φ20H7 孔 90 車 粗車、精車 φ32H7 孔 100 去毛刺 去毛刺 110 檢查 檢查 3.3.2 工藝路線方案二 10 鍛造 鍛造毛坯 20 時效 時效去應力 30 噴漆 噴漆 40 粗銑 粗銑上端面 50 精銑 精銑上端面 60 粗銑 粗銑下端面 70 精銑 精銑下端面 80 鉆擴鉸 鉆擴鉸 φ20H7 孔 90 鉆擴鉸 鉆擴鉸 φ32H7 孔 100 去毛刺 去毛刺 110 檢查 檢查 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。方案二采用鏜床加 工，需要要及時更換刀具，因為有些工序在銑床上也可以加工，鏜、鉆孔等等，需要 換上相應的刀具。因此綜合工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下： 10 鍛造 鍛造毛坯 20 時效 時效去應力 30 噴漆 噴漆 40 粗銑 粗銑上端面 50 精銑 精銑上端面 60 粗銑 粗銑下端面 70 精銑 精銑下端面 80 鉆擴鉸 鉆擴鉸 φ20H7 孔 90 車 粗車、精車 φ32H7 孔 100 去毛刺 去毛刺 110 檢查 檢查 6 3.4 選擇加工設備和工藝裝備 3.4.1 機床選用 ①.工序是粗銑、和精銑。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用銑床就能滿 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 XK52 銑床。 參考根據(jù)《機械制造設計工工藝簡明手冊》表 4.2-7。 ②.工序是鉆孔，選用 Z525 搖臂鉆床。 3.4.2 選擇刀具 ①.在銑床上加工的工序,一般選用硬質合金銑刀和鏜刀。加工刀具選用 YG6 類硬質 合金銑刀，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,可選用可轉位銑刀(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) [4]。 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 “空調連接板零件” 零件材料為 45，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，灰鑄造的硬度 HB 為 143～269，表 2.2-23 灰鑄造的物理性能，45 密度 ρ=7.2～7.3（ ） ，計算零件毛坯的重量約為 2 。3cmg kg 表 3-1 機械加工銑間的生產(chǎn)性質 同類零件的年產(chǎn)量[件] 生產(chǎn)類別 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)。kg 7 根據(jù)生產(chǎn)綱領，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 [5]。 表 3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級 公差等級 CT鑄造方法 灰鑄造 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?，F(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 [6]。 工序 40：粗銑上端面 機床：銑床 X52K 刀具：面銑刀(硬質合金材料)，材料： ， ，齒數(shù) 。15YT0Dm?5Z? 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：pa1.0m? 每齒進給量 ：取 ：取銑削速度f 5/fZ2.8/Vs 每齒進給量 ：取 ，取銑削速度ff8. 47m? 機床主軸轉速 ：n (3-6) 102.47601.97/in31Vnrd???? 按照文獻，取 5/mir? 實際銑削速度 ：v (3-7) .4072.49/106nv s??? 進給量 ： fV18560.12/ffaZnms??? 工作臺每分進給量 ： m./45infV? 8 ：取?am60?? 切削工時 被切削層 ：由毛坯可知 ， l14l?'68lm? 刀具切入 ：1 210.5()(~3lDa???? (3-8)601)2? 刀具切出 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： (3-9)1jt 12420.36min7.5jmlf???? 機動時間 ： (3-10) '1jt'1268.19i.jlf 所以該工序總機動時間 '105njjtt?? 工序 50：精銑上端面 機床：銑床 X52K 刀具：面銑刀(硬質合金材料)，材料： ， ，齒數(shù) 。1YT0Dm?5Z? 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：pa1.0m? 每齒進給量 ：取 ：取銑削速度f 5/fZ2.8/Vs 每齒進給量 ：取 ，取銑削速度ff8. 47m? 機床主軸轉速 ：n (3-6) 102.47601.97/in31Vnrd???? 按照文獻，取 5/mir? 實際銑削速度 ：v (3-7) .4072.49/106nv s??? 進給量 ： fV185607.12/ffaZnms??? 工作臺每分進給量 ： m./45infV? ：取?a60? 切削工時 被切削層 ：由毛坯可知 ， l14l?'68l 刀具切入 ：1 9 210.5()(1~3lDa???? (3-8)60)2m? 刀具切出 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： (3-9)1jt 12420.36in7.5jmlf???? 機動時間 ： (3-10) '1jt'1268.19mi.jlf 所以該工序總機動時間 '105njjtt?? 工序 60：粗銑下端面 機床：銑床 X52K 刀具：面銑刀(硬質合金材料)，材料： ， ，齒數(shù) 。1YT0Dm?5Z? 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：pa1.0m? 每齒進給量 ：取 ：取銑削速度f 5/fZ2.8/Vs 每齒進給量 ：取 ，取銑削速度ff8. 47m? 機床主軸轉速 ：n (3-6) 102.47601.97/in31Vnrd???? 按照文獻，取 5/mir? 實際銑削速度 ：v (3-7) .4072.49/106nv s??? 進給量 ： fV185607.12/ffaZnms??? 工作臺每分進給量 ： m./45infV? ：取?a60? 切削工時 被切削層 ：由毛坯可知 ， l14l?'68l 刀具切入 ：1 210.5()(~3lDa???? (3-8)601)2m? 刀具切出 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 10 機動時間 ： (3-9)1jt 12420.36min7.5jmlf???? 機動時間 ： (3-10) '1jt'1268.19i.jlf 所以該工序總機動時間 '105njjtt?? 工序 70：精銑下端面 機床：銑床 X52K 刀具：面銑刀(硬質合金材料)，材料： ， ，齒數(shù) 。1YT0Dm?5Z? 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：pa1.0m? 每齒進給量 ：取 ：取銑削速度f 5/fZ2.8/Vs 每齒進給量 ：取 ，取銑削速度ff8. 47m? 機床主軸轉速 ：n (3-6) 102.47601.97/in31Vnrd???? 按照文獻，取 5/mir? 實際銑削速度 ：v (3-7) .4072.49/106nv s??? 進給量 ： fV185607.12/ffaZnms??? 工作臺每分進給量 ： m./45infV? ：取?a60? 切削工時 被切削層 ：由毛坯可知 ， l14l?'68l 刀具切入 ：1 210.5()(~3lDa???? (3-8)601)2m? 刀具切出 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： (3-9)1jt 12420.36in7.5jmlf???? 機動時間 ： (3-10) '1jt'1268.19mi.jlf 11 所以該工序總機動時間 '10.5minjjtt?? 工序 80：鉆擴鉸 φ20H7 孔 機床：立式鉆床 Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3～9 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔 209H? 鉆孔 時先采取的是鉆 孔，再擴到 ，所以 。17?1.7?17Dm? 切削深度 ：pa8.5m? 進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～38，取 。f rf/3.0 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～41，取 。V48Vs 機床主軸轉速 ：n ，100.486539./min317vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 0? 所以實際切削速度 ： .176.5/dns??? 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 ：1 117(~)05.96rDlctgkctgm????? 刀具切出長度 ： 取2l4?l32 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： jt60.5in.3jLfn?? ⑵ 擴孔 209H? 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3～31 選擇硬質合金錐柄麻花擴孔鉆頭。 片型號：E403 因鉆孔 時先采取的是先鉆到 孔再擴到 ，所以 ，17?19.7?19.7Dm?17d? 切削深度 ：pa.35m? 進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～52，取 。f 0.6/fr? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～53，取 。V4Vs 機床主軸轉速 ：n100.462.78/in319vrD???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 5mn? 所以實際切削速度 ：v..0.52/06ds? 切削工時 12 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 有：11 19.7(~)20.863rDdlctgkctgm??????? 刀具切出長度 ： ，取2l4l3 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：2jt30.16in.5jLfn??? ⑶ 鉸孔 09H? 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3～54，選擇硬質合金錐柄機用鉸刀。 切削深度 ： ，且 。pa.1m20D? 進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～58， 取 。f rmf/0.2~1rf/0.2? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～60，取 。V sV3? 機床主軸轉速 ：n100.3265.7/in14rD???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31 取 1n? 實際切削速度 ：v.0.63/ms? 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 ，10019.7(~)20.9rDdlctgkctg?????? 刀具切出長度 ： 取2l4?ml3? 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：3jt2.09.7in315jLnf?? 該工序的加工機動時間的總和是 ：jt20.1670.48minj??? 工序 90 粗車、精車 φ32H7 孔 所選刀具為 YG6 硬質合金可轉位鏜刀。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mHB?25165.4 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0V0?vK09 = ，刃傾角 = ，刀尖圓弧半徑 = 。'vK01s?0srm8. ①.確定切削深度 pa 由于單邊余量為 ，可在一次走刀內完成，故5.2 =2.5 13 ②.確定進給量 f 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，m1625?pam4?10 進給量 =0.5～1.0fr 按 CA6140 機床進給量（表 4.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知： =0.7f 確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表 1—30，CA6140 機床進 給機構允許進給力 =3530 。maxFN 根據(jù)表 1.21，當強度在 174～207 時， ， ， = 時，徑HBSpam4?f75.0rK045 向進給力： =950 。R 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：f roFfKsFf?krFfK =950 =1111.5 由于切削時f17.?N 進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選 = 可用。frm7.0 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 =m5.1T 。min60 ④.確定切削速度 0V 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 硬質合金刀加工硬度 200～219 的鑄件，15YTHBS ， ，切削速度 = 。pa4?frm75. Vmin63 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） ，tvKvsvKTvKv 故： = tv=63 （3-12）'0V?0.184.920.1? in48? = = =120 （3-13）nDc?'17mir 根據(jù) CA6140 車床說明書選擇 =1250ir 這時實際切削速度 為：cV = = （3-14）1cn?01257?inm? ⑤.校驗機床功率 14 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， = ～ ， ， ，HBS160245pam3?fr75.0 切削速度 時，min50V? =CPkw7.1 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：rcPcrK0 =1.7 =1.2 3.? 根據(jù)表 1.30，當 = 時，機床主軸允許功率為 = ， ，故所選切削用ni125EPkw9.5C?EP 量可在 CA6140 機床上進行，最后決定的切削用量為： =1.25 ， = ， = = ， =pamfr7.0nmi125rsr08.Vmin0 15 4 鉆 φ 20 孔 夾 具 設 計 4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 在本次夾具設計中，設計鉆擴鉸 φ20 孔的夾具，在工件夾緊方面要求手動夾緊。 這類夾具的特點是：針對性強，剛性好，容易操作，裝夾速度較快以及生產(chǎn)效率高和 定位精度高，但是設計制造周期長，產(chǎn)品更新?lián)Q代時往往不能繼續(xù)使用適應性差，費 用較高。 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置相應的夾 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。 夾緊裝置的基本任務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)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構和夾緊元件。 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 元件或機構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。 螺旋夾緊機構中所用的螺旋，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的特點： （1）結構簡單； （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，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 16 稱中心在規(guī)定位置上。 4.2 夾具的導向 在鉆床上加工孔時，大都采用導向元件或導向裝置，用以引導刀具進入正確的加 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。 導向元件包括刀桿的導向部分和導向套。 在這套鉆床夾具上用的導向套是鉆套。 鉆套按其結構可分為固定鉆套，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HRC60。我選擇的鉆套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。 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 GB2263-1980。材料仍選取T10A， 淬火HRC60。公差采 用H7/p6的配合。 4.3 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，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，需要不同的導套 引導刀具，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。 17 鉆套下端面與工件表面之間應留一定的空隙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。 在本次夾具鉆模設計中考慮了多方面的因素，確定了設計方案后，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。 4.4 鉆模板 在導向裝置中，導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] 4.5 定位誤差的分析 定位誤差是指由于定位不準而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對夾 具設計中采用的某一定位方案，只要其可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相關尺寸或位置 公差的 1/3，即可認為該定方案符合加工精度的要求。 在用夾具裝夾工件時，當工件上的定位基準面與夾具上的定位元件相接觸或相配合 時，工件的位置即由定位元件確定下來。而對一批工件來說，因各工件的有關表面本 身和它們之間在尺寸和位置上都存在公差，且夾具上的定位元件本身及相互間存在尺 寸和位置公差，因此，雖然工件已經(jīng)定位，但每個被定位的工件上的一些表面的位置 仍然會產(chǎn)生變化，這就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。 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。 由[5]和[6]可得： 1 定位誤差： 18 當以任意邊接觸時 minDWd?????? 當以固定邊接觸時 2d? 式中 為彼此最小間隙min 通過分析可得： 0.5D??1dmin? 因此：當以任意邊接觸時 0.63DW?? 2 夾緊誤差 ： ?cos)(minaxyj?? 其中接觸變形位移值： SNHBKRkZaZy 014.8.9])[(1?????cos0.3j?? ⑶ 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj??m5. ⑷ 夾具相對刀具位置誤差： 取AD01. 誤差總和： 0.965jwm??? 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。 4.6 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 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（其結構如下圖所 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。 19 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基本 極限 偏差 D6 ＞0～1 3 +0.010 +0.004 6 ＞1～1.8 4 7 ＞1.8～2.6 5 8 6 9 -- ＞2.6～3 +0.016 +0.006 ＞3～3.3 6 +0.016 +0.008 9 ＞3.3～4 7 10 ＞4～5 8 11 8 12 16 ＞5～6 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 13 ＞6～8 12 15 10 16 2 0 ＞8～10 +0.0 28 +0.013 15 18 ＞10～12 18 +0.023 +0.012 22 12 20 25 ＞12～15 22 26 0.008 ＞15～18 +0.034 +0.016 26 30 16 28 36 ＞18～22 30 +0.028 +0.015 34 ＞22～26 35 39 20 36 4 5 ＞26～30 +0.041 +0.020 42 46 ＞30～35 48 +0.033 +0.017 52 25 45 56 ＞35～42 +0.050 +0.025 55 +0.039 59 30 56 6 0.012 20 ＞42～48 62 66 ＞48～50 70 +0.020 74 7 0.040 鉆模板選用翻轉鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 4.7 確定夾具體結構和總體結構 對夾具體的設計的基本要求 （1）應該保持精度和穩(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，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處 理方式。 （2）應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，夾具應有足夠 的厚度，剛度可以適當加固。 （3）結構的方法和使用應該不錯 夾較大的工件的外觀，更復雜的結構，之間的相互位置精度與每個表面的要求高， 所以應特別注意結構的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求 （剛度和強度）前提下，應能減小體積減輕重量，結構應該簡單。 （4）應便于鐵屑去除 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，一般應在夾具體上面。 （5）安裝應牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或實現(xiàn)的。當夾安裝在重力的 中心，夾具應盡可能低，支撐面積應足夠大，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構，然后繪制夾具布局。圖中所 示的夾具裝配。 21 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 設計，必須考慮結構應便于鐵屑。此外，夾點技術，經(jīng)濟的具體結構和操作、安裝方 便等特點，在設計中還應考慮。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，所以夾具設計，必須考慮結構應便排出鐵 屑。 4.8 夾具設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。因此設計時，需要更換零件加 工時速度要求快。本夾具設計