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四川大學(xué)錦城學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 叉桿加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 【鉆M8孔+銑R23的2端面保證12尺寸】 系 別 專 業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 年級 指導(dǎo)教師 二Ο一五 年 月 日 叉桿加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生： 指導(dǎo)老師： 摘 要 本設(shè)計(jì)是基于叉桿零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計(jì)。叉桿零件的主要加工表面是平面及孔系。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(jì)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，再以頂平面與支承孔系定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個(gè)別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。支承孔系的加工采用的是坐標(biāo)法鏜孔。整個(gè)加工過程均選用通用。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用氣動(dòng)夾緊，夾緊可靠，機(jī)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(jì)要求。 關(guān)鍵詞：叉桿類零件；工藝；夾具； Process and Fixture Design of Fork Rod Major: mechanical design manufacturing and automation Student: Tang Guojin The instructor: Huang Weiju Abstract This design is the special fixture for machining technology for the chemical pipeline parts and process design based on. The main processing surface chemical pipeline parts is the plane and a series of hole. In general, ensure the machining accuracy of plane than to ensure the accuracy of the processing easily. Therefore, the design follows the surface after the first hole principle. And the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages to ensure machining precision. The main process of machining technology is first to support hole positioning processing the top plane, and then the top plane and the series of supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes are individual processes with the top plane positioning technology and other processing Kong and plane. Processing support holes using the coordinate boring. The whole process selection of general. The special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, agencies can not self-locking, therefore the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements. Keywords: chemical pipe parts; technology; fixture; 目 錄 第1章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 1 1.1 零件的分析 1 1.1.1 零件的作用 1 1.1.2 零件的工藝分析 1 1.2 叉桿加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 2 1.2.1 孔和平面的加工順序 2 1.2.2 孔系加工方案選擇 2 1.3 叉桿加工定位基準(zhǔn)的選擇 3 1.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 3 1.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 3 1.4 叉桿加工主要工序安排 3 1.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9 1.6 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 10 1.6.1 機(jī)床選用 10 1.6.2 選擇刀具 10 1.6.3 選擇量具 10 1.7 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 1.8確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） 12 第2章 鉆M8孔夾具設(shè)計(jì) 17 2.1研究原始質(zhì)料 17 2.2定位基準(zhǔn)的選擇 17 2.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 17 2.4誤差分析與計(jì)算 18 2.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用 19 2.5.1定位銷選用 19 2.5.3 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 20 2.6夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 21 第3章 銑R23的2端面保證12尺寸夾具設(shè)計(jì) 22 3.1研究原始質(zhì)料 22 3.2定位基準(zhǔn)的選擇 22 3.3 切削力及夾緊分析計(jì)算 23 3.4 誤差分析與計(jì)算 24 3.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用 25 3.5.1定位銷選用 25 3.5.2 定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì) 25 3.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 27 總 結(jié) 28 參考文獻(xiàn) 29 致 謝 30 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 第1章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 1.1 零件的分析 1.1.1 零件的作用 題目給出的零件是叉桿。叉桿的主要作用是保證各安裝孔之間的中心距及平行度，并保證部件正確安裝。因此叉桿零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運(yùn)動(dòng)精度，而且還會(huì)影響工作精度、使用性能和壽命。 圖1.1 零件圖 1.1.2 零件的工藝分析 由叉桿零件圖可知。叉桿零件，它的外表面上有4個(gè)平面需要進(jìn)行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下： 題目所給的零件是車床的叉桿。它位于車床的變速機(jī)構(gòu)中，主要起換擋，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照操作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。其中，尺寸為的孔操縱機(jī)構(gòu)相連接，尺寸為的孔則是用于和所控制齒輪的軸接觸。兩零件鑄為一體，加工時(shí)分開。 1.2 叉桿加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 由以上分析可知。該叉桿零件的主要加工表面是平面及孔系。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，對于叉桿來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。 由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。 1.2.1 孔和平面的加工順序 叉桿類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工叉桿上的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。叉桿的加工自然應(yīng)遵循這個(gè)原則。這是因?yàn)槠矫娴拿娣e大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護(hù)刀具。 叉桿零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開的原則，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。 1.2.2 孔系加工方案選擇 叉桿孔系加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價(jià)格最底的機(jī)床。 根據(jù)叉桿零件圖所示的叉桿的精度要求和生產(chǎn)率要求，當(dāng)前應(yīng)選用在組合機(jī)床上用鏜模法鏜孔較為適宜。 （1）用鏜模法鏜孔 在大批量生產(chǎn)中，叉桿孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進(jìn)行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設(shè)計(jì)制造的。當(dāng)鏜刀桿通過鏜套的引導(dǎo)進(jìn)行鏜孔時(shí)，鏜模的精度就直接保證了關(guān)鍵孔系的精度。 采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時(shí)加工。所以生產(chǎn)效率很高。但鏜模結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機(jī)床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。 （2）用坐標(biāo)法鏜孔 在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且要求能夠?qū)崿F(xiàn)大批量、多品種以及產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的時(shí)間短等要求。鏜模法由于鏜模生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長，不大能適應(yīng)這種要求，而坐標(biāo)法鏜孔卻能適應(yīng)這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時(shí)，鏜模板的加工也需要采用坐標(biāo)法鏜孔。 用坐標(biāo)法鏜孔，需要將叉桿孔系尺寸及公差換算成直角坐標(biāo)系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標(biāo)系中作精密運(yùn)動(dòng)的機(jī)床進(jìn)行鏜孔。 1.3 叉桿加工定位基準(zhǔn)的選擇 1.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： （1）保證各重要支承孔的加工余量均勻； （2）保證裝入叉桿的零件與箱壁有一定的間隙。 為了滿足上述要求，應(yīng)選擇的主要支承孔作為主要基準(zhǔn)。即以叉桿的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準(zhǔn)。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準(zhǔn)以限制工件的四個(gè)自由度，再以另一個(gè)主要支承孔定位限制第五個(gè)自由度。由于是以孔作為粗基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)面。因此，以后再用精基準(zhǔn)定位加工主要支承孔時(shí)，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。 1.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 從保證叉桿孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證叉桿在整個(gè)加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從叉桿零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個(gè)平面定位僅僅能限制工件的三個(gè)自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個(gè)加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。至于前后端面，雖然它是叉桿的裝配基準(zhǔn)，但因?yàn)樗c叉桿的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準(zhǔn)加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面都有一定的困難，所以不予采用。 1.4 叉桿加工主要工序安排 對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。叉桿加工的第一個(gè)工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個(gè)工序是加工定位用的兩個(gè)工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到叉桿加工完成為止，除了個(gè)別工序外，都要用作定位基準(zhǔn)。因此，頂面上的螺孔也應(yīng)在加工兩工藝孔的工序中同時(shí)加工出來。 后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應(yīng)該在粗加工階段完成。對于叉桿，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應(yīng)先精加工平面再加工孔系，但在實(shí)際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實(shí)際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動(dòng)公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進(jìn)行。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進(jìn)行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。 工藝路線的擬訂是制訂工藝規(guī)程的總體布局，加工方法、花粉加工階段、決定工序的集中與分散、加工順序的安排以及安排熱處理、檢驗(yàn)及其他鋪助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影響加工的質(zhì)量和效率，而且影響工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、設(shè)備投資、車間面積、生產(chǎn)成本等。 1、表面加工方法的確定 查閱《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》，表2.24、2.25可以得到各加工面的加工方法。 加工表面 尺寸及偏差/mm 尺寸精度等級 粗糙度/m 加工方案 上端面 Φ36 無 Ra12.5 粗銑 下端面 Φ36 無 Ra12.5 粗銑 內(nèi)圓面 IT8 無 鉆-擴(kuò)-鉸 上端面 R35 無 Ra6.3 粗銑-半精銑 下端面 R35 無 Ra6.3 粗銑-半精銑 內(nèi)圓面 IT12 Ra12.5 鏜 上端面 無 Ra12.5 粗銑 下端面 無 Ra12.5 粗銑 內(nèi)圓孔 IT8 Ra3.2 鉆-擴(kuò)-鉸 M8螺紋孔 無 無 無 鉆-攻絲 2、該叉桿加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工。在粗加工階段，先把精基準(zhǔn)（的下端面和其內(nèi)表面）準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序可用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面精度要求。 3、工序的集中與分散 選用工序集中原則安排叉桿的加工工序。該叉桿的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，可以采用萬能型機(jī)床配以專用夾具，以提高效率；而運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，但不可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對位置精度。 根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將叉桿加工工藝路線確定如下： 工藝路線一： 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 10 鑄造 采用鑄造的方法獲得毛坯 20 時(shí)效 時(shí)效處理，回火，去應(yīng)力 30 劃線 打點(diǎn)劃線 40 粗銑 粗銑上端面，以Φ36外圓表面為粗基準(zhǔn) 50 粗銑 粗銑下端面，以Φ36外圓表面為粗基準(zhǔn) 60 鉆-擴(kuò)-鉸 鉆-擴(kuò)-鉸內(nèi)孔并倒角 70 鏜孔 鏜為半徑的孔，以內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 80 銑斷 銑斷，以內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 90 粗銑 粗銑R23的2端面保證12尺寸 100 半精銑 半精銑R23的2端面保證12尺寸 110 鉆-擴(kuò)-鉸 鉆-擴(kuò)-鉸內(nèi)孔，以內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 120 鉆孔 鉆M8x1.25螺紋底孔 130 攻絲 攻M8x1.25內(nèi)螺紋 140 鉗工 去毛刺 150 清洗 清洗 160 檢驗(yàn)入庫 檢驗(yàn)入庫 工藝路線二： 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 10 鑄造 采用鑄造的方法獲得毛坯 20 時(shí)效 時(shí)效處理，回火，去應(yīng)力 30 劃線 打點(diǎn)劃線 40 粗車 粗車上端面，以Φ36外圓表面為粗基準(zhǔn) 50 粗車 粗車下端面，以Φ36外圓表面為粗基準(zhǔn) 60 鉆-擴(kuò)-鉸 鉆-擴(kuò)-鉸內(nèi)孔并倒角 70 鏜孔 鏜為半徑的孔，以內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 80 銑斷 銑斷，以內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 90 粗銑 粗銑R23的2端面保證12尺寸 100 半精銑 半精銑R23的2端面保證12尺寸 110 鉆-擴(kuò)-鉸 鉆-擴(kuò)-鉸內(nèi)孔，以內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 120 鉆孔 鉆M8x1.25螺紋底孔 130 攻絲 攻M8x1.25內(nèi)螺紋 140 鉗工 去毛刺 150 清洗 清洗 160 檢驗(yàn)入庫 檢驗(yàn)入庫 以上加工方案大致看來合理，但通過仔細(xì)考慮，零件的技術(shù)要求及可能采取的加工手段之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)仍有問題， 方案二把端面的加工改為車床加工，而方案一端面的加工采取銑削的方法。由于該零件是圓形的外形，如果采用銑端面的方式加工而需要專門設(shè)計(jì)對于的夾具，如果采用車床加工，可直接用三爪卡盤進(jìn)行裝夾，這樣就減少了夾具的設(shè)計(jì)成本。 以上工藝過程詳見機(jī)械加工工藝過程綜合卡片。綜合選擇方案二： 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 10 鑄造 采用鑄造的方法獲得毛坯 20 時(shí)效 時(shí)效處理，回火，去應(yīng)力 30 劃線 打點(diǎn)劃線 40 粗銑 粗銑上端面，以Φ36外圓表面為粗基準(zhǔn) 50 粗銑 粗銑下端面，以Φ36外圓表面為粗基準(zhǔn) 60 鉆-擴(kuò)-鉸 鉆-擴(kuò)-鉸內(nèi)孔并倒角 70 鏜孔 鏜為半徑的孔，以內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 80 銑斷 銑斷，以內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 90 粗銑 粗銑R23的2端面保證12尺寸 100 半精銑 半精銑R23的2端面保證12尺寸 110 鉆-擴(kuò)-鉸 鉆-擴(kuò)-鉸內(nèi)孔，以內(nèi)孔為精基準(zhǔn) 120 鉆孔 鉆M8x1.25螺紋底孔 130 攻絲 攻M8x1.25內(nèi)螺紋 140 鉗工 去毛刺 150 清洗 清洗 160 檢驗(yàn)入庫 檢驗(yàn)入庫 1.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “叉桿”零件材料采用鑄鐵制造。材料為QT450-5，硬度HB為170—241，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 零件材料為QT450-5，鑄件的特點(diǎn)是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件，也適用于不同的金屬，還特別適應(yīng)制造形狀復(fù)雜的鑄件。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，最后選用鑄件，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(dá)成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型鑄造，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。 零件機(jī)械加工的工序數(shù)量、材料消耗和勞動(dòng)量等在很大程度上與毛坯的選擇有關(guān)，因此，正確選擇毛坯具有重要的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。根據(jù)該零件的材料為ZG35、生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)形狀不是很復(fù)雜、尺寸大小中等大小、技術(shù)要求不高等因素，在此毛坯選擇鑄造成型。 已知此叉桿類零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段，工序適當(dāng)集中加工設(shè)備以通用設(shè)備為主大量采用專用工裝。 零件的材料為QT450-5，根據(jù)該種零件所生產(chǎn)的批量，該種零件的結(jié)構(gòu)形式比較簡單，零件在機(jī)床運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的沖擊和震動(dòng)大小，可以選擇鑄件毛坯，選擇金屬型鑄造。 確定鑄件加工余量及形狀 查閱《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》，可以得到各加工面的鑄件余量。 加工代號 基本尺寸 加工余量等級 加工余量 說明 D1 H 6 孔降一級雙側(cè)加工 D2 H 6 孔降一級雙側(cè)加工 T1 40 H 2.5 單側(cè)加工 T2 40 H 2.5 單側(cè)加工 T3 12 H 2.5 單側(cè)加工 T4 12 H 2.5 單側(cè)加工 1.6 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 1.6.1 機(jī)床選用 ①.工序端面加工是銑加工。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型臥式車床。參考根據(jù)《機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡明手冊》表４.２-７。 ②.工序鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。 1.6.2 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(jì)性,可選用可轉(zhuǎn)位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。 ②.鉆孔時(shí)選用高速鋼麻花鉆，參考《機(jī)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)。 1.6.3 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(jì)量器具的不確定度選擇；二是按計(jì)量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。 1.7 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “叉桿” 零件材料為QT450-5，查《機(jī)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，灰鑄鐵的硬度HB為143～269，表2.2-23 灰鑄鐵的物理性能，QT450-5密度ρ=7.2～7.3（），計(jì)算零件毛坯的重量約為2。 表1-1 機(jī)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 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30～50，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(diǎn)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(diǎn)和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟(jì)合理性，采用機(jī)器砂模造型鑄件。 表1-2 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 灰鑄鐵 砂型手工造型 11~13 砂型機(jī)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。 1-3 鑄件尺寸公差數(shù)值 鑄件基本尺寸 公差等級CT 大于 至 8 63 100 160 100 160 250 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1-4 鑄鐵件機(jī)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(shí)位置 >120~250 6.0 4.0 頂、側(cè)面 底 面 鑄孔的機(jī)械加工余量一般按澆注時(shí)位置處于頂面的機(jī)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(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 1.8確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》和《機(jī)械零件手冊》中可查得： 工件材料：QT450-5，=450Mpa，HB=160-210HBS，鑄造。 加工要求：粗銑孔的上端面。 工序以外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑孔的上下端面。 機(jī)床：X52K立式銑床。 刀具：W18Cr4v硬質(zhì)合金鋼端銑刀，牌號 切屑深度為ap=2.5mm 每齒進(jìn)給量為af=0.1mm/z，采用高速鋼鑲齒套式面銑刀，齒數(shù)為Z=10，則進(jìn)給量f=afZ=1mm/r，直徑D=100mm 切屑速度取 v=0.35m/s 轉(zhuǎn)速 ns=r/min， = r/min =66.84r/min 取ns=70 r/min 銑削基本時(shí)間：Tj= Tj==64.6s 工序 以孔下端面為精基準(zhǔn)，鉆-擴(kuò)-鉸內(nèi)圓孔，使孔的精度達(dá)到8級，保證其垂直度誤差 （1） 選擇鉆床及鉆頭 選擇Z525立式鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)，=18mm,鉆頭采用雙頭刃磨法；車床主軸轉(zhuǎn)速為n=50-2000r/min， 取n=1000 r/min。 （2） 選擇切削用量 a、 決定進(jìn)給量 由=18mm，查表并計(jì)算得：按鉆頭性能可查出進(jìn)給量f=0.47-0.57mm/r，按機(jī)床強(qiáng)度查得進(jìn)給量f=0.056-1.8mm/r。最終選擇機(jī)床進(jìn)給量為f=0.45mm/r。 b、 切削速度n=1000r/min c、 計(jì)算工時(shí) 擴(kuò)、鉸和精鉸的切削用量如下 擴(kuò)鉆：選擇高速鋼擴(kuò)孔鉆 n=1000r/min f=0.7-0.8mm/r 鉸孔：選擇高速鋼絞刀 n=1000r/min f=1.3-2.6 mm/r 工序 以內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)，粗銑-半精銑以為半徑的孔的上下端面 粗銑： 切屑深度為ap=2mm 每齒進(jìn)給量為=0.1mm/z，采用高速鋼鑲齒套式面銑刀，齒數(shù)為Z=10，則進(jìn)給量=afZ=1mm/r，直徑D=100mm 切屑速度取 v=0.35m/s 轉(zhuǎn)速 =r/min， = r/min =66.84r/min 取ns1=704r/min 銑削基本時(shí)間： = =s=131.1s 半精銑： 切屑深度為ap=0.5mm 每齒進(jìn)給量為=0.07mm/z，采用高速鋼鑲齒套式面銑刀，齒數(shù)為Z=10，則進(jìn)給量=afZ=0.7mm/r，直徑D=100mm 切屑速度取 v=0.35m/s 轉(zhuǎn)速 =r/min， = r/min =66.84r/min 取ns2=70 r/min 銑削基本時(shí)間：= =187.2s 總時(shí)間=318.3s 工序 以內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)，鏜以為半徑的孔。 （1）選擇鉆床及鉆頭 選擇Z525立式鏜床，選擇高速鋼鏜刀，鏜孔時(shí)，=46mm,鉆頭采用雙頭刃磨法；車床主軸轉(zhuǎn)速為n=50-2000r/min， 取n=500 r/min。 （2）選擇切削用量 a、決定進(jìn)給量 由=46mm，查表并計(jì)算得：按鉆頭性能可查出進(jìn)給量f=1.2-1.4mm/r，按機(jī)床強(qiáng)度查得進(jìn)給量f=0.056-1.8mm/r。最終選擇機(jī)床進(jìn)給量為f=1.2mm/r。 b、 切削速度n=500r/min c、 計(jì)算工時(shí) 工序 以內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)，鉆-擴(kuò)-鉸內(nèi)圓孔，使孔的精度達(dá)到8級，并保證其垂直度誤差。 （1） 選擇鉆床及鉆頭 選擇Z525立式鉆床，選擇硬質(zhì)合金YG8鉆頭，粗鉆時(shí)，=8mm,鉆頭采用雙頭刃磨法；車床主軸轉(zhuǎn)速為n=50-2000r/min， 取n=1000 r/min。 （2） 選擇切削用量 a、 決定進(jìn)給量 由=8mm，查表并計(jì)算得：按鉆頭性能可查出進(jìn)給量f=0.18-0.22mm/r，按機(jī)床強(qiáng)度查得進(jìn)給量f=0.056-1.8mm/r。最終選擇機(jī)床進(jìn)給量為f=0.20mm/r。 b、 切削速度n=1000r/min c、 計(jì)算工時(shí) 擴(kuò)、鉸和精鉸的切削用量如下 擴(kuò)鉆：選擇高速鋼擴(kuò)孔鉆 n=1000r/min f=0.5-0.6mm/r 鉸孔：選擇高速鋼絞刀 n=1000r/min f=0.65-1.3 mm/r ，取f=1mm/r 工序 以內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)，锪孔的上下端面。 （1）選擇鉆床及鉆頭 選擇Z525立式鉆床，選擇高速鋼锪鉆，锪孔鉆時(shí)，=20mm,車床主軸轉(zhuǎn)速為n=50-2000r/min， 取n=500 r/min。 （2）選擇切削用量 a、決定進(jìn)給量 由=20mm，查表并計(jì)算得：按鉆頭性能可查出進(jìn)給量f=0.6-0.7mm/r，按機(jī)床強(qiáng)度查得進(jìn)給量f=0.056-1.8mm/r。最終選擇機(jī)床進(jìn)給量為f=0.6mm/r。 d、 切削速度n=500r/min e、 計(jì)算工時(shí) 工序 以內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)，鉆一個(gè)M6的孔，攻M8x1.25內(nèi)螺紋。鉆孔： （1） 選擇鉆床及鉆頭 選擇Z525立式鉆床，選擇硬質(zhì)合金YG8鉆頭，粗鉆時(shí)，=6mm,車床主軸轉(zhuǎn)速為n=50-2000r/min，取n=1000 r/min。 （2） 選擇切削用量 a、 決定進(jìn)給量 由=6mm，查表并計(jì)算得：按鉆頭性能可查出進(jìn)給量f=0.18-0.22mm/r，按機(jī)床強(qiáng)度查得進(jìn)給量f=0.056-1.8mm/r。最終選擇機(jī)床進(jìn)給量為f=0.20mm/r。 b、 切削速度n=1000r/min c、 計(jì)算工時(shí) 車螺紋: 采用高速鋼刀具W18Cr4V 采用精加工模式，加工行程i=3， 進(jìn)給量fz=0.8mm 切屑速度 v=0.85m/s 轉(zhuǎn)速 ns=r/min ns=274.8r/min 車削基本時(shí)間：Tj= Tj=8.19s 第2章 鉆M8孔夾具設(shè)計(jì) 2.1研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來鉆M8孔，加工時(shí)要滿足粗糙度要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 2.2定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知：在對鉆孔進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行了粗、精銑加工，孔進(jìn)行了鉆、擴(kuò)、鉸加工。因此，定位、夾緊方案有： 方案Ⅰ：選底平面、工藝孔和大頭孔定位，即一面、心軸和棱形銷定位，夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。 方案Ⅱ：選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強(qiáng)的移動(dòng)壓板來夾緊。 分析比較上面二種方案：方案Ⅰ中的心軸夾緊、定位是不正確的，孔端是不加工的，且定位與夾緊應(yīng)分開，因夾緊會(huì)破壞定位。 通過比較分析只有方案Ⅱ滿足要求，孔其加工與孔的軸線間有尺寸公差，選擇小頭孔和大頭孔來定位，從而保證其尺寸公差要求。 為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，采用一面兩銷的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。一面即為叉桿底平面；圖中對孔的的加工沒有位置公差要求，所以我們選擇底平面和兩孔為定位基準(zhǔn)來設(shè)計(jì)鉆模，從而滿足孔的加工要求。工件定位用底面和兩孔定位限制5個(gè)自由度。 2.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 鉆該孔時(shí)選用：臺(tái)鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻(xiàn)[5]查表可得： 切削力公式： 式中 查表得： 其中： 即： 實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[5]表得： 有： 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[5]表 可得： 所以 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 取，， 查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知移動(dòng)形式壓板螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算： 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 由上述計(jì)算易得： 因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。 2.4誤差分析與計(jì)算 該夾具以底面、兩孔為定位基準(zhǔn)，要求保證被加工和孔粗糙度為12.5。該孔次性加工即可滿足要求。 由參考文獻(xiàn)[5]可得： ⑴ 兩定位銷的定位誤差 ： 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： 2.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用 2.5.1定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來定位，其參數(shù)如表3.1和3.2： 表3.1可換定位銷 d H D 公稱尺寸 允差 12～18 16 15 ～0.011 22 5 1 4 M12 4 表3.2 固定棱形銷 d H d 公稱尺寸 允差 40～50 20 22 +0.034 ～0.023 65 5 3 8 1 6 1.5 2.5.3 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)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(shí)間。 圖3.1 可換鉆套 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表3.4： 表3.4 鉆套 d H D 公稱尺寸 允差 6 12 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 9 0.5 18 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖3.2 固定襯套 其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表3.5： 表3.5 固定襯套 d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 12 +0.034 +0.016 12 18 +0.023 +0.012 0.5 2 鉆模板選用固定式鉆模板，用4個(gè)沉頭螺釘和2個(gè)錐銷定位于夾具體上。 2.6夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 本夾具用于在鉆床上加工M8孔。工件以底平面、兩孔為定位基準(zhǔn)，在定位環(huán)上實(shí)現(xiàn)完全定位。采用手動(dòng)螺旋壓板機(jī)構(gòu)夾緊工件。該夾緊機(jī)構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。 第3章 銑R23的2端面保證12尺寸夾具設(shè)計(jì) 3.1研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用銑R23的2端面保證12尺寸，要滿足對稱度要求以及其兩邊的平行度要求。在銑此槽時(shí)，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 3.2定位基準(zhǔn)的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工精度。Φ12的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ12孔和其端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計(jì)本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的φ12孔的端面作為定位夾具。 為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，決定用簡單的螺母作為夾緊機(jī)構(gòu)。 3.3 切削力及夾緊分析計(jì)算 刀具：錯(cuò)齒三面刃銑刀（硬質(zhì)合金） 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計(jì)算 選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 [s]=2.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 3.4 誤差分析與計(jì)算 （1）定位元件尺寸及公差確定。 夾具的主要定位元件為一平面和一定位銷，孔與銷間隙配合。 （2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會(huì)使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。 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(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用 3.5.1定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來定位，其參數(shù)如下表： 表5.1 定位銷 d H D 公稱尺寸 允差 12 16 15 ～0.011 22 5 1 4 M12 4 3.5.2 定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì) 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖5.1 夾具體槽形與螺釘 根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4： 表5.4 定向鍵 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 18 ～0.012 ～0.035 25 12 4 12 4.5 18 +0.019 5 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示： 圖5.3 平塞尺 塞尺尺寸參數(shù)如表5.5： 表5.5 塞尺 公稱尺寸H 允差d C 3 ～0.006 0.25 3.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。 此外，當(dāng)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(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。 總 結(jié) 加工工藝的編制和專用夾具的設(shè)計(jì)，使對零件的加工過程和夾具的設(shè)計(jì)有進(jìn)一步的提高。在這次的設(shè)計(jì)中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時(shí)，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率都有相當(dāng)大的影響。在對某幾個(gè)工序進(jìn)行專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，為達(dá)到零件能在保證精度的前提下進(jìn)行加工，而且方便快速，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，針對這些問題查閱了大量的相關(guān)資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動(dòng)夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。 完成了本次設(shè)計(jì)，通過做這次的設(shè)計(jì)，使對專業(yè)知識(shí)和技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1] 黃如林，切削加工簡明實(shí)用手冊[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004。 [2] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，1995。 [3] 李洪，機(jī)械加工工藝手冊[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990。 [4] 方昆凡，公差與配合手冊[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999。 [5] 王光斗，王春福，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M]，上海科學(xué)技術(shù)出版社，2000。 [6] 東北重型機(jī)械學(xué)院等，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M]，上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1979。 [7] 吳宗澤，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000。 [8] 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同時(shí)也要感謝其他同學(xué)、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場所，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計(jì)中去，為更好、更快的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了重要保障。