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1 設(shè)計題目：制定刀具（圖 5-22）的加工工藝， 設(shè)計 鉆鉸 Ф12 孔的鉆床夾具 1 目 錄 目 錄 .1 序 言 .1 1 零件的分析 .1 1.1 零件的作用 .1 1.2 零件的工藝分析 .1 2.毛坯的選擇 1 3.機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計 2 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 2 3.2 加工方法的選擇 3 3.3 制定工藝路線 4 4.機(jī)械加工設(shè)備的選擇 5 4.1 確定機(jī)床設(shè)備、工件夾具和量具 5 5.確定加工余量和工序尺寸（單位：MM） 6 6.確定切削用量和工時 .8 7 臺階軸鉆小孔夾具設(shè)計 .21 7.1 設(shè)計要求 21 7.2 夾具設(shè)計 21 7.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 .21 7.3.2 切削力及夾緊力的計算 .21 7.3 定位誤差的分析 24 7.4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 25 結(jié) 論 .27 參考文獻(xiàn) .28 致 謝 .30 1 序 言 機(jī)械制造技術(shù)是我們機(jī)械學(xué)學(xué)生的一門重要的專業(yè)課程，機(jī)械制造 是我們機(jī)電專業(yè)大部分學(xué)生的就業(yè)方向。這次課程設(shè)計是我們在畢業(yè)前 對機(jī)械制造技術(shù)的一次系統(tǒng)復(fù)習(xí)，理論聯(lián)系實(shí)際的一次實(shí)訓(xùn)，是我們四 年的大學(xué)中一個不可缺少的部分。 這次課程設(shè)計對我們以后的工作也是一次很好的練習(xí)，讓我們?yōu)橐?后的工作留下了寶貴經(jīng)驗(yàn)。 由于初學(xué)能力有限，很多地方做的有誤的地方，懇請老師給與指導(dǎo)。 2 1 零件的分析 1.1 零件的作用 題目所給定的零件是 C6132 車床或 CA6140 車床的刀桿，它裝在普通 車床主軸上的，主要作用是利用彈簧夾頭彈性原理 來夾持一些直徑較小、 精度要求較高的零件。 1.2 零件的工藝分析 該刀桿屬于軸類零件，結(jié)構(gòu)較簡單，但精度要求較高。從零件圖的 分析可以知道，零件的表面大都由一系列的規(guī)則的直線組成，因此選擇 通用的加工方法即可（查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》 ） 。軸類零件的 主要加工表面為： 1.以 ф22h6 軸為中心的加工表面，包括尺寸為 M20x1.5 的螺紋面, 尺寸為 3x1.5 的退刀槽，尺寸為 ф22h6 的軸頸，表面粗糙度為 0.8, 尺 寸為 2x0.5 的退刀槽，尺寸為 ф25js6 的軸頭，表面粗糙度為 0.8，尺寸 為 1x0.5 的退刀槽，尺寸為 ф35 的軸肩，表面粗糙度為 0.8。 2.以軸肩面為基面，以 ф22h6 軸為中心，加工剩余軸下部分各表面， 底面表面粗糙度為 3.2，該部分高 50mm，厚 26mm，長 38mm，弧面 R=15, 圓角 R=3。 3. 以軸肩面為基面，加工孔：ф12mm，與軸肩面垂直距離為 30mm 的孔，ф8mm，與側(cè)面垂直距離為 8mm，表面粗糙度為 1.6 的孔， ф10H7，深度 22mm 的鉆孔，ф8m，與軸肩面垂直距離為 40mm 的螺紋孔， 底面 ф10H9 的孔，各孔位置具體如零件圖所示。 其它未注表面的粗糙度要求為 6.3,粗加工可滿足要求。由以上分析可 知，可以先加工軸表面，然后借助專用夾具加工剩余軸下部分，保證它 們之間的位置精度要求。 2.毛坯的選擇 設(shè)計題目給定的零件是 CA6140 車床的刀桿，該車床年產(chǎn)量為 8000 3 臺，設(shè)其備品率 A 為 10﹪，機(jī)械加工費(fèi)品率 B 為 1﹪，則該零件的年生 產(chǎn)綱領(lǐng)為： N=8.000×(1+10﹪+1﹪)=8880(件/年) 根據(jù)生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系可知該產(chǎn)品為大批大量生產(chǎn)。 該刀桿形狀不復(fù)雜，尺寸較小，不屬于精密零件或制造要求高的零件， 又是大批大量生產(chǎn)。因此由表 2-6（《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》）采用 45 鋼 精軋圓棒料即可。 通過查表 2.2-34（《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》）得，毛坯直徑 應(yīng)選 45mm，又由表 2.2-35 得知，所下棒料切斷時應(yīng)留 2mm 余量，加工余 量每端留 4mm，兩端總共應(yīng)留 10mm 余量，故毛坯的長度為 230mm。最終 毛坯應(yīng)選擇 Φ 55×230 的 45 鋼精軋圓棒料。 設(shè)計、繪制毛坯圖： 3.機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 第一道工序保證長度 215mm 時，選擇端面作為定位基準(zhǔn)，兩個端面 互為精基準(zhǔn)。而加工外圓時以軸線為定位基準(zhǔn)，同時軸線也為工序基準(zhǔn)。 而加工剩余軸下部分時以軸肩面為定位基準(zhǔn)，軸線為工序基準(zhǔn)。加工孔 時以軸肩面、軸線為定位基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)重合原則。 4 3.2 加工方法的選擇 該零件需要加工的部分主要為： 兩端面，使用 45°角車刀車削。下端面 Ra=3.2，公差未給出，按 《簡明公差標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊》 關(guān)于經(jīng)濟(jì)加工精度部分取為 IT8，查表知需]4[ 先粗車，再半精車。 1.加工 M20x1.5 的外螺紋，使用螺紋車刀車削。公差 IT8，Ra=3.2， 需粗車，半精車。 2.加工寬 3mm 深 1.5mm 的退刀槽，使用切斷刀車削。公差 IT10，Ra=6.3，需粗車。 3.加工 ф22 的軸頸，使用外圓車刀車削。公差取 IT6，Ra=0.8，需 粗車，半精車，精車。 4.加工寬 2mm 深 1.5mm 的退刀槽，使用切斷刀車削。公差 IT10，Ra=6.3，需粗車及半精車。 5.加工 ф25 的軸頭，使用外圓車刀車削。公差取 IT6，Ra=0.8，需 粗車，半精車，精車，磨削。 6.加工寬 1mm 深 1.5mm 的退刀槽，使用切斷刀車削。公差 IT10，Ra=6.3，需粗車。 7.加工 ф35 的軸肩，使用外圓車刀車削。公差取 IT6，Ra=0.8，需 粗車，半精車，精車，磨削。 8.加工弧面，使用特形面銑刀洗削。公差 IT10，Ra=6.3，需粗銑， 半精銑。 9.加工前側(cè)面（即弧面的兩側(cè)面之一） ，使用銑刀銑削。公差取 IT10， Ra=6.3 ，需粗銑，半精銑。 10.加工后側(cè)面（即弧面的兩側(cè)面之一） ，使用銑刀銑削。公差取 IT10，Ra=6.3，需粗銑，半精銑。 11.加工正面（即弧面對面） ，使用銑刀銑削。公差取 IT10，Ra=6.3，需粗銑，半精銑。 5 12.加工寬為 2mm，深度大于 8mm 的間槽，使用銑刀銑削。公差 IT10，Ra=6.3，需粗銑，半精銑。 13.加工兩側(cè)面 φ12 的通孔，使用鉆床鉆孔。公差取 IT10，Ra=6.3，需鉆孔，擴(kuò)孔。 14.加工兩側(cè)面 φ4H7 的通孔，使用鉆床鉆孔。公差取 IT8，Ra=1.6，需鉆孔，鉸孔，精鉸孔。 15.加工底端面 φ10H9 的孔, 深度為 50，使用鉆床鉆孔。公差取 IT10，Ra=6.3，需鉆孔，擴(kuò)孔。 16.加工正面 φ10H7，深度為 20mm 的孔，使用鉆床鉆孔。公差取 IT8，Ra=6.3，需鉆孔，鉸孔，精鉸孔。 16.加工弧面 M8 的螺紋孔，使用鉆床鉆孔。公差取 IT8，Ra=1.6，需 鉆孔，鉸孔，精鉸孔。 3.3 制定工藝路線 制定工藝路線應(yīng)該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置 精度）和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定 為大批大量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機(jī)床配以專用工夾具，并 盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便 使生產(chǎn)成本盡量下降。工藝路線方案如下： 工序 1：正火熱處理 工序 2：以長方形端面（棒料毛坯的一端）及其外圓面定位，粗車螺紋端 面、軸頸 φ22h6、軸頭 φ25js6、軸肩 φ35 及其端面（另一端） ，粗車 3x1.5mm、2x0.5mm 以及 1x0.5mm 退刀槽,以粗車后的螺 紋端面及其外圓定位，粗車長方形端面,倒角； 工序 3：以粗車后的長方形端面及其外圓面定位，半精車、精車螺紋端面、 軸頸 φ22h6、軸頭 φ25js6、軸肩 φ35 及其端面（另一端）， 倒角； 6 工序 4：粗車，半精車，精車螺紋 M20x1.5； 工序 5：以精車后的軸肩端面及其外圓定位，粗銑、半精銑前后側(cè)面、正 面、長方形端面,以精車后的軸肩端面及其外圓定位,粗銑弧面； 工序 6：以精車后的軸肩端面及工件中心定位，鉆兩側(cè)面 φ12 的通孔、 兩側(cè)面 φ4H7 的通孔、底端面 φ10H9 的孔、φ10H7，正面深度 為 20mm 的孔、弧面 M8 的螺紋孔； 工序 7：以精車后的軸肩端面及工件中心定位，鉸、精鉸兩側(cè)面 φ4H7 的 通孔、φ10H7，正面深度為 20mm 的孔、弧面 M8 的螺紋孔； 工序 8：以精車后的軸肩端面及工件中心定位，擴(kuò)兩側(cè)面 φ12 的通孔、 底端面 φ10H9 的孔。 工序 9：以精車后的軸肩端面及其外圓定位，粗銑、半精銑寬為 2mm，深 度大于 8mm 的間槽 工藝 10：鉗 工 去 毛 刺 工 藝 11： 檢測入庫 4.機(jī)械加工設(shè)備的選擇 4.1 確定機(jī)床設(shè)備、工件夾具和量具 （1）確定機(jī)床設(shè)備 工 序 2、 3、 4 是 粗 車 、 半 精 車 和 精 車 ， 車 螺 紋 ， 零 件 外 輪 廓 尺 寸 不 大 ， 又 是 回 轉(zhuǎn) 體 ， 選 用 C620-1 型 臥 式 車 床 。 工 序 5、 9 是 銑 平 面 和 間 槽 ， 選 用 XA5302 型 臥 式 銑 床 。 其 余 加 工 工 序 是 鉆 孔 ， 所 以 選 用 Z525 型 立 式 鉆 床 。 （2）工件夾具 車削工序中該工件要以一端面和一外圓表面定位，設(shè)計采用專用的 彈簧卡頭式夾具。 （3）量具的選擇 7 測量外圓時采用分度值 0.01，測量范圍 50-100mm 的游標(biāo)卡尺。測量 長度時采用最小單位為 1mm 的直尺。檢測螺紋時使用螺紋量規(guī)。 5.確定加工余量和工序尺寸（單位：mm） 1.兩端面，查《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》表 2-4： 2.軸頸 φ22h6，查表 2-4 3.軸頭 φ25js6,查表 2-4 工序名 稱 工序間余 量 工序達(dá)到的公 差 基本尺寸 入體標(biāo)注 粗車 15 IT13 215 215 - 00.09 毛坯 - - 230 230 工序名 稱 工序間余 量 工序達(dá)到的公 差 基本尺寸 入體標(biāo)注 精車 0.2/2 IT7 22 φ22 -00.025 半精車 1.9/2 IT10 22 φ22 -00.1 粗車 11.1/2 IT13 23.9 φ23.9 - 00.39 毛坯 - - 45 φ45 工序名 稱 工序間余 量 工序達(dá)到的公 差 基本尺寸 入體標(biāo)注 精車 0.2/2 IT7 25 φ25 -00.025 半精車 1.9/2 IT10 25 φ25 -00.1 粗車 8.1/2 IT13 26.9 φ26.9 -00.39 8 4. 軸肩 φ35，查表 2-4 5.退刀槽 3x1.5mm，查表 2-4 6.前后側(cè)面，查表 2-6 毛坯 - - 45 φ45 工序名 稱 工序間 余量 工序達(dá)到的公 差 基本尺寸 入體標(biāo)注 精車 0.2/2 IT7 35 φ35 -00.025 半精車 1.9/2 IT10 35 φ35 -00.1 粗車 8.1/2 IT13 36.9 φ36.9 -00.39 毛坯 - - 45 φ45 工序名 稱 工序間余量 (兩對面余量 之和) 工序達(dá)到 的公差 基本尺寸 入體標(biāo)注 （內(nèi)切圓 直徑） 粗車 3/2 IT13 17 φ19 -00.39 毛坯 - - 20 φ20 工序名 稱 工序間 余量 工序達(dá)到的公 差 基本尺寸 入體標(biāo)注 半精銑 1.9 IT10 26 φ26 -00.1 粗銑 8.1 IT13 27.9 φ27.9 -00.39 毛坯 - - 45 φ45 9 7.正面，查表 2-6 8.螺紋加工，查表 2-4 9.兩側(cè)面 φ12 的通孔，查表 2-5 10.φ10H7，正面深度為 20mm 的孔，查表 2-5 工序名 稱 工序間余 量 工序達(dá)到的公 差 基本尺寸 入體標(biāo)注 半精銑 1.9 IT10 17 φ17 -00.1 粗銑 3.6 IT13 18.9 φ18.9 -00.39 工序名 稱 工序間余 量 工序達(dá)到的公 差 基本尺寸 入體標(biāo)注 精車 0.2/2 IT7 M20x1.5 M20x1.5 半精車 1.9/2 IT10 20.1 φ22 -00.1 粗車 1 IT13 22 φ22 -00.39 毛坯 - - 22 φ22 -00.025 工序名 稱 工序間余 量 工序達(dá)到的公 差 基本尺寸 入體標(biāo)注 擴(kuò)孔 1.5/2 IT10 φ12 φ12 +0.006 鉆孔 10.5/2 IT13 φ10.5 φ10.5 +00.23 毛坯 - - 0 0 工序名 工序間 工序達(dá)到的公 基本尺寸 入體標(biāo)注 10 6.確 定切削用量和工時 6.1 工序 2：粗車削端面、外圓和退刀槽 本工序采用計算法確定切削用量 （1）加工條件 工件材料：45 鋼精軋圓棒料,正火。 加工要求：粗車螺紋端面，軸頸 φ22h6、軸頭 φ25js6、軸肩 φ35 外圓面，粗車 3x1.5mm、2x0.5mm 以及 1x0.5mm 退刀槽，表面粗糙度值 R 為 6.3。a 機(jī)床：C620 —1 臥式車床。 刀具：刀片材料為 YT15，刀桿尺寸為 16mmx25mm, k =90°,r r =15° =12 r =0.5mm。0?0·R （2）計算切削用量 1）粗車螺紋端面 1.確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向的最大加工余量為 15mm，則毛坯長度方向單邊余量為 7.5mm,分兩次加工完成,取： a =4mm。p 2.確定進(jìn)給量 f: 根據(jù)《切削用量簡明手冊》 （第三版）表 1.4,當(dāng)?shù)稐U 16mmx25mm, a FJ 需。 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(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上 設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全 部任務(wù)。 夾緊裝置的基本任務(wù)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(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實(shí)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(jī)構(gòu)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(wù)的部分。他包括中 間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。 考慮到機(jī)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(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件， 25 或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的 一種夾緊機(jī)構(gòu)。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)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(zhuǎn)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(jī)構(gòu)的特點(diǎn)： （1）結(jié)構(gòu)簡單； （2）擴(kuò)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(jī)動夾緊，通過螺栓 夾緊移動壓板。達(dá)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(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板， 實(shí)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(shí)現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單， 便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動，以達(dá)到壓緊的目的。 壓緊的同時，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對稱中心在規(guī)定位置上。 查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26 可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計 算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有： )(210 ??????tgtQLWz 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得： 6.2??.76zr?901052???'29? 螺旋夾緊力： 048()N? 該夾具采用夾緊機(jī)構(gòu)， 由上述計算易得： KW?? 由計算可知所需實(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，決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 7.3 定位誤差的分析 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。 26 gwj???? 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差 ，一般可用下式表示：j MjjWDAZWj ???? ??? ⑴定位誤差 ： 11minDWd???? 2i 2min. DdJarctgL????? 其中： ，10.52Dm??20D?? ，d .3d ， in?in4 ⑵ 夾緊誤差 ： ?cos)(minaxyj?? 其中接觸變形位移值： 1()(9.62nHBZyRaZkNl?? 查[5]表 1～2～15 有 。 10.4,0,.42,0.7zKC???cos8jym??? ⑶ 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj?5. ⑷ 夾具相對刀具位置誤差： 取AD01. 誤差總和： 0.853jw??? 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。 7.4 夾具設(shè)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(shè)計時，需 要更換零件加工時速度要求快。本夾具設(shè)計，用移動夾緊的大平面定位 三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。 夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這 一基礎(chǔ)件連接成一個有機(jī)整體。為了滿足加工要求，夾具體應(yīng)有足夠的 剛度和強(qiáng)度，同時結(jié)構(gòu)工藝性要好。 由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程 度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料 選取 HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。 27 由于工件采用 V 型塊定位外圓面，這就要求 V 型塊固定在一個與水 平面成 45°的支撐面上。我們可以采用加工一有 45°面的支撐塊固定在 夾具體上，經(jīng)過切削加工達(dá)到我們要求的定位尺寸。 28 結(jié) 論 通過近一個月的設(shè)計，使我們充分的掌握了一般的設(shè)計方法和步驟， 不僅是對所學(xué)知識的一個鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時也提 高了自己運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液 壓設(shè)計的整個過程。 在整個設(shè)計過程中，我本著實(shí)事求是的原則，抱著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài) 度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關(guān)的 資料和相關(guān)產(chǎn)品信息。這一次設(shè)計是大學(xué)四年來最系統(tǒng)、最完整的一次 設(shè)計，也是最難的一次。在設(shè)計的時候不停的計算、比較、修改，再比 較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難 和挫折，幸好有老師的指導(dǎo)和幫助，才能夠在設(shè)計中少走了一些彎路， 順利的完成了設(shè)計。 本設(shè)計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進(jìn)一步深入， 具體如下： （1）缺乏實(shí)際工廠經(jīng)驗(yàn)，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合 理，有一定的浪費(fèi)。 （2）與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚。 （3）系統(tǒng)的設(shè)計不太完善，在與計算機(jī)配合進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)采集和 控制上還有一些不足。 （4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實(shí)際中尚不 明確。 29 參考文獻(xiàn) [1] 劉德榮，組合夾具結(jié)構(gòu)簡圖的初步探討，組合夾具，1983. 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