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北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 摘要 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)融入了本科期間學(xué)的一些重要理論知識(shí)，如機(jī)床的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量以及加工余量和刀具等參數(shù)的選用，同時(shí)也注意到要考慮有關(guān)零件加工時(shí)的表面精度和位置精度要求。 此次畢設(shè)包括了換擋撥叉零件的工藝編制、撥叉專用夾具的設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)說(shuō)明書的撰寫。 加工工藝和夾具設(shè)計(jì)是目前工廠生產(chǎn)過(guò)程中的重要流程，加工工藝包括機(jī)械加工工藝流程、各工序的加工參數(shù)等內(nèi)容，好的機(jī)械加工工藝可以充分簡(jiǎn)化加工流程，提高工件加工質(zhì)量。夾具設(shè)計(jì)是工藝流程的一部分，它是工藝裝備的重要組成部分，是除了機(jī)床以外最重要的工藝輔助裝備。 關(guān)鍵詞：撥叉 夾具設(shè)計(jì) 工藝路線 II Abstract The graduation design into the undergraduate period to learn some important theoretical knowledge, such as machine speed, feed and processing margins and tooling and other parameters of the selection,but also noted that the parts to consider the surface accuracy and location accuracy requirements. The complete set includes the shift fork parts of the preparation process, the design of the fork for the fixture and write the design manual. Processing technology and fixture design is an important process in the factory production process. The processing technology includes the machining process and the processing parameters of each process. The good machining process can simplify the processing flow and improve the quality of the workpiece. Fixture design is part of the process, it is an important part of process equipment, in addition to the machine tool is the most important auxiliary equipment. Key words：fork fixture design process route II 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 引言 1 1.2 本課題背景及發(fā)展趨勢(shì) 2 第2章 零件的分析 3 2.1 零件的作用 3 2.2 零件的工藝分析 3 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4 3.1 確定毛坯的制造形式 4 3.2 基面的選擇 4 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 4 3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 4 3.3 制定工藝路線 5 3.4 確定工件的機(jī)械加工余量、各工序尺寸和毛坯尺寸 5 3.4.1 確定毛坯種類、加工余量和工序尺寸 5 3.5 確定切削用量及基本工時(shí) 7 第4章 專用夾具設(shè)計(jì) 21 4.1 問(wèn)題的提出 21 4.2 工序V鉆夾具設(shè)計(jì) 21 4.2.1 工件定位面的選擇 21 4.2.2 夾具定位元件選擇 21 4.2.3 定位元件限制自由度分析 21 4.2.4 計(jì)算切削力和夾緊力 22 4.2.5 定位誤差分析 23 4.2.6 零部件的設(shè)計(jì)與選用 24 4.3 工序VII銑夾具設(shè)計(jì) 25 4.3.1 工件定位基準(zhǔn)的選擇 25 4.3.2 計(jì)算切削力及夾緊力 25 4.3.3 定位誤差分析 26 4.3.4 定位鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 28 致 謝 30 參考文獻(xiàn) 31 第1章 緒論 1.1 引言 發(fā)展先進(jìn)的制造業(yè)是增強(qiáng)一個(gè)國(guó)家的國(guó)際制造競(jìng)爭(zhēng)力和科技水平能力的重要手段，也是任何國(guó)家要想取得勝利和贏得聲望的法寶，同時(shí)也是與我們的社會(huì)生產(chǎn)生活實(shí)踐是息息相關(guān)的?，F(xiàn)如今似乎很多國(guó)家都在極力提高自己的制造業(yè)能力，如德國(guó)提出的工業(yè)4.0，就是為了競(jìng)爭(zhēng)下一次的工業(yè)革命。德國(guó)工業(yè)4.0描繪了制造行業(yè)的未來(lái)前景，通過(guò)極大資源利用現(xiàn)如今的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)成果，強(qiáng)力推進(jìn)工業(yè)實(shí)現(xiàn)飛越式發(fā)展；日本的社會(huì)“5.0”同樣也是為了提高自身的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，為了改善人們的生活而提出來(lái)的；中國(guó)的中國(guó)制造2025，在國(guó)外的一些國(guó)家看來(lái)，也可稱為是“工業(yè)4.0”，甚至優(yōu)于國(guó)外。 我國(guó)目前已經(jīng)對(duì)一些重要領(lǐng)域的工業(yè)生產(chǎn)方式做出準(zhǔn)備，如航空航天，軍工等領(lǐng)域。中國(guó)的制造業(yè)雖然起步晚，但是這近幾年來(lái)以來(lái)發(fā)展的非常迅速，正在趕追美國(guó)、德國(guó)、日本、俄羅斯等軍事和工業(yè)強(qiáng)國(guó)。我們?cè)缫巡辉偈侵粫?huì)生產(chǎn)桌子、椅子、馬車的國(guó)家。在中高端制造業(yè)上，盡管我們與提出工業(yè)4.0的德國(guó)和提出社會(huì)5.0的日本在制造工業(yè)上還存在有一定程度的差距，尤其是重要核心科技還需依賴進(jìn)口，做不到自主創(chuàng)新。但從另一個(gè)角度來(lái)看，我國(guó)的制造業(yè)發(fā)展水平較改革開(kāi)放以來(lái)有很大的變化。中國(guó)的海爾冰箱就走出了國(guó)門，邁進(jìn)世界的大洪流中去，成為國(guó)人為之喝彩的冰箱制造商；其次華為也走出國(guó)門，華為的電子產(chǎn)品，如手機(jī)也受人們的青睞。近兩年來(lái)，在我國(guó)對(duì)國(guó)外一些國(guó)家的出口產(chǎn)品中，機(jī)電設(shè)備產(chǎn)品占比已經(jīng)超過(guò)了五分之二。在通訊技術(shù)的發(fā)展上中國(guó)至少已經(jīng)不遜色于德國(guó)，中國(guó)正極力發(fā)展5G技術(shù)；在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，我相信如今正在崛起的中國(guó)已經(jīng)開(kāi)始反超德國(guó)，華為就是一個(gè)很好的例子。中國(guó)制造2025在很大程度上促進(jìn)現(xiàn)有傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)，伴隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的到來(lái)，不管是對(duì)制造行業(yè)工藝裝備還是對(duì)制造產(chǎn)品的質(zhì)量，其控制要求都會(huì)更高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)控制。制造產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求更高，從而對(duì)工業(yè)設(shè)備的要求更高，就要更加精準(zhǔn)控制工業(yè)設(shè)備，零部件和相應(yīng)之配套的工具要求標(biāo)準(zhǔn)也自然而然的更高了，循環(huán)與整體促進(jìn)的和諧局面也就慢慢成形了。 2017年4月20號(hào)，在文昌航天發(fā)射中心天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船發(fā)射成功；同年5月5日，中國(guó)自制大型客機(jī)C919首飛成功。取得的這些成功無(wú)疑不是在暗示中國(guó)航空航天業(yè)邁向新的里程碑，當(dāng)然也體現(xiàn)出了中國(guó)這個(gè)制造大國(guó)的制造業(yè)獲得質(zhì)的飛躍。這次中國(guó)自制的大型客機(jī)C919的機(jī)身、機(jī)翼、尾翼等機(jī)體部件已經(jīng)完全國(guó)產(chǎn)，動(dòng)力裝置等還需采用國(guó)外進(jìn)口。當(dāng)然中國(guó)為了實(shí)現(xiàn)全部的自制，也成立了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研究中心，目的就是改變航空發(fā)動(dòng)機(jī)一直以來(lái)依賴國(guó)外進(jìn)口的現(xiàn)狀。 1.2 本課題背景及發(fā)展趨勢(shì) 撥叉是機(jī)床變速箱里的一個(gè)零件，主要位于機(jī)床上面的一個(gè)操縱機(jī)構(gòu)中，對(duì)機(jī)床的速度進(jìn)行變換。機(jī)床上加工零件時(shí)，撥叉就起著至關(guān)重要的作用，它不僅可以控制機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，而且也可以調(diào)整機(jī)床的進(jìn)給速度。撥叉零件在工業(yè)生產(chǎn)中的需求量很大，由于撥叉在變換速度時(shí)，會(huì)承受一定的力，故使用壽命會(huì)大大的降低，從而導(dǎo)致?lián)Q撥叉零件的幾率大大提高，進(jìn)而使機(jī)床的維修成本提高。因此，研究撥叉零件的加工工藝過(guò)程具有很大的實(shí)用性意義。 為了使撥叉零件的制造成本能夠降低以及制造效率能夠得到提高，我們可以通過(guò)對(duì)撥叉零件的作用，結(jié)構(gòu)以及工藝過(guò)程進(jìn)行合理有效分析，使撥叉零件能夠高效快捷的加工生產(chǎn)出來(lái)，從而獲得少缺陷，低成本的撥叉零件。同時(shí)設(shè)計(jì)中所選用的零部件的結(jié)構(gòu)性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性要好，這樣才能達(dá)到高效生產(chǎn)、長(zhǎng)的使用壽命和可靠的工作性。 目前我國(guó)將制造行業(yè)的核心主要聚焦在中、小批量等生產(chǎn)領(lǐng)域中，在很大程度范圍內(nèi)促進(jìn)了國(guó)內(nèi)一些數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家的發(fā)展和研發(fā)速度，以能夠達(dá)到國(guó)內(nèi)，甚至國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)，從而更好的將我們自己生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床推銷出去。國(guó)內(nèi)的大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家為了能在市場(chǎng)上站穩(wěn)腳跟，正在研發(fā)最新技術(shù)成果，朝著多元化的方向發(fā)展。他們?yōu)榱撕芎脩?yīng)對(duì)制造業(yè)市場(chǎng)的變化以及來(lái)自國(guó)外生產(chǎn)廠家的競(jìng)爭(zhēng)壓力，提高自身產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際影響力，NC編程技術(shù)和CNC編程中的自動(dòng)編程技術(shù)爭(zhēng)相被目前國(guó)內(nèi)的許多數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠家所深入研究和廣泛采用。而國(guó)外的一些電子、機(jī)械、航空航天等重要領(lǐng)域的制造技術(shù)，自動(dòng)編程技術(shù)的研究的較國(guó)內(nèi)要成熟，當(dāng)然也應(yīng)用的更加廣泛，涉及到很多行業(yè)。這也是國(guó)內(nèi)為什么要奮起直追的原因吧。自動(dòng)編程技術(shù)對(duì)行業(yè)顯而易見(jiàn)的突出表現(xiàn)，使得發(fā)展前景變得更加廣闊。當(dāng)然也有大多數(shù)制造廠家將CNC應(yīng)用于零件機(jī)械加工中，來(lái)獲得高效、低成本的產(chǎn)品，這也是目前許多制造行業(yè)迫切需求的。 第2章 零件的分析 2.1 零件的作用 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所要設(shè)計(jì)加工的零件是撥叉。撥叉位于機(jī)床變速機(jī)構(gòu)中，在機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，撥叉要承載一定大小的力。此次撥叉零件通過(guò)φ20H7的孔再與φ10H7兩個(gè)同軸孔接連到另一個(gè)零件上去，以搖桿的運(yùn)動(dòng)達(dá)到零件的同步運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)突出的特征是快速，運(yùn)動(dòng)精準(zhǔn)、可靠性高。 2.2 零件的工藝分析 本零件為一個(gè)撥叉，通過(guò)零件圖2-1可知，需要加工的地方有九處，分別是： （1） φ60圓臺(tái)下端面，中間φ20下凸臺(tái)端面 （2） 左端φ20上凸臺(tái)端面 （3） φ20H7孔，φ30沉頭孔 （4） Φ9.8H9孔，M12螺紋，φ13沉頭孔 （5） R10.5側(cè)面 （6） 2×φ10H7孔 （7） Φ10H7孔 （8） M6螺紋 （9） 左端凹槽 圖2-1 撥叉零件圖 加工端面可用端銑刀進(jìn)行加工；孔的精度可用鉸刀鉸孔達(dá)到要求；分別用絲錐攻絲兩個(gè)螺紋孔完成螺紋孔的加工；φ60底面大平面是有表面精度要求和位置精度要求的，必須要先找好基準(zhǔn)，進(jìn)行粗銑，半精銑，再刮削才能到達(dá)所需要求。 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 確定毛坯的制造形式 根據(jù)圖2-1可知，撥叉是一個(gè)形狀復(fù)雜零件，材料為QT200，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，屬于成批生產(chǎn)的水平。撥叉零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式多種多樣，可是撥叉零件結(jié)構(gòu)的主要特征依舊是大同小異，都有這共同的特點(diǎn)比如外形結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、較多的加工部位、擁有半圓弧結(jié)構(gòu)、比較難加工。對(duì)于這種典型的撥叉類零件，采用砂型鑄造得到毛坯是一種常用的方法，同時(shí)QT200是一種常用的鑄造材料，有很好的鑄造性能、塑性和韌性，適合用于像換擋撥叉承受較大力這樣的零件。同時(shí)焊接性，切削性能良好。 3.2 基面的選擇 基準(zhǔn)面是工件的加工基準(zhǔn)，同時(shí)基準(zhǔn)面的選取在加工時(shí)也是十分重要的，基準(zhǔn)面可以選擇較大的面、平面、大的外圓或者大的內(nèi)圓等基準(zhǔn)要素。選擇合適的基準(zhǔn)面不僅可以提高零件的加工效率，保證加工表面的質(zhì)量，例如裝夾時(shí)方便進(jìn)行定位、能很快找到夾具上得定位面和便于裝夾提升裝夾效率，從而節(jié)約了時(shí)間成本。 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇：粗基準(zhǔn)是進(jìn)行加工時(shí)所選的第一個(gè)定位基準(zhǔn)，粗基準(zhǔn)是工件上的沒(méi)有加工過(guò)的表面。這樣可以保證加工表面與不加工表面間的位置精度。在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，盡量選擇那些表面平整、均勻、沒(méi)有高低起伏、易于定位的面，應(yīng)避開(kāi)澆冒口、毛刺等不利于定位的位置，可使工件定位可靠，夾緊方便。同時(shí)粗基準(zhǔn)只可使用一次。對(duì)于本設(shè)計(jì)選用左端φ20圓柱上部端面為主要的定位粗基準(zhǔn)。 3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)要盡量保證在加工時(shí)的定位基準(zhǔn)和圖紙上標(biāo)注的基準(zhǔn)重合，即圖紙上的尺寸就是加工時(shí)的定位尺寸，避免了應(yīng)為加工基準(zhǔn)和圖紙基準(zhǔn)的不統(tǒng)一所產(chǎn)生的誤差。在精加工時(shí)，精加工的基準(zhǔn)盡量選取同一個(gè)定位基準(zhǔn)，選用同一個(gè)定位基準(zhǔn)可提高工件的加工精度，避免多次更換基準(zhǔn)以免產(chǎn)生誤差。本設(shè)計(jì)選用已加工過(guò)的中間φ20圓柱底面和φ60圓柱底面作為定位的精基準(zhǔn)。 3.3 制定工藝路線 按照?qǐng)D紙要求，加工零件毛坯時(shí)，為了使加工出的零件滿足使用的要求，如尺寸、公差、粗糙度等要求，我們需要在零件加工過(guò)程中進(jìn)行熱處理，同時(shí)要通過(guò)使用最短的加工工序和最方便加工的方式進(jìn)行加工。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》[[]李益民，機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社。 ]，編寫撥叉的機(jī)械加工工藝如下表3-1所示： 表3-1 工藝路線方案 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 I 鑄造 II 熱 時(shí)效處理 III 銑 粗銑φ60圓臺(tái)下端面、φ20下凸臺(tái)端面，半精銑φ60圓臺(tái)下端面 IV 銑 粗銑、半精銑左端φ20下凸臺(tái)端面 V 鉆 鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸至φ20H7孔，锪φ30沉頭孔 VI 鉆 鉆、鉸至φ9.8H9孔，攻M12螺紋，锪φ13沉頭孔 VII 銑 粗銑R10.5側(cè)面 VIII 鉆 鉆、粗鉸、精鉸至2×φ10H7孔 IX 鉆 鉆、粗鉸、精鉸至φ10H7孔 X 鉆 鉆φ5孔，攻M6螺紋 XI 銑 粗銑左端凹槽 XII 刮 刮φ60圓臺(tái)下端面 XIII 去毛刺 去除機(jī)械加工所留下的毛刺 XIV 清洗 在乳化液中清洗零件保證沒(méi)有贓物并吹凈 XV 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)至圖紙要求 XVI 入庫(kù) 入庫(kù) 3.4 確定工件的機(jī)械加工余量、各工序尺寸和毛坯尺寸 3.4.1 確定毛坯種類、加工余量和工序尺寸 零件材料為QT200，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-3，選用鑄件的尺寸公差為CT8級(jí)，查表2.2-5得，加工余量為MA-G級(jí)。工件的機(jī)械加工余量與工序尺寸見(jiàn)表3-2。 表3-2 機(jī)械加工余量與工序尺寸 加工面 加工余量Z（mm） 工序尺寸Z（mm） 工件φ60端面的加工余量 2.5 粗銑單邊余量1.5 半精銑單邊余量0.85 刮研單邊余量0.15 φ20下凸臺(tái)端面的加工余量 2 粗銑就可滿足其精度要求 φ20上凸臺(tái)端面的加工余量 2 粗銑單邊余量1.8 半精銑單邊余量0.2 R10.5兩側(cè)面的加工余量 2 粗銑就可滿足其精度要求 工件上所有孔的加工余量 實(shí)心鑄造 其他不加工表面的加工余量 直接鑄造 根據(jù)上表所確定的機(jī)械加工余量繪制毛坯圖，如圖3-1所示。 圖3-1 撥叉毛坯圖 3.5 確定切削用量及基本工時(shí) 工序III 粗銑φ60圓臺(tái)下端面、φ20下凸臺(tái)端面，半精銑φ60圓臺(tái)下端面。 （1）粗銑φ60圓臺(tái)下端面 1.選擇刀具：YT15硬質(zhì)合金刀片 1）根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》[[]艾興，切屑用量簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社。 ]表3.1，銑削深度時(shí)，端銑刀直徑為80mm，為60mm，但已知銑削寬度為60mm，故根據(jù)銑削寬度,選擇，標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金端銑刀，故齒數(shù) 2）銑刀幾何形狀《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.2：由于，故選擇，，，，，，。 2. 選擇切削用量 1）決定銑削深度 本次工序加工余量不大，選擇一次走刀以節(jié)省工時(shí)，則。 2）決定每齒進(jìn)給量 采用不對(duì)稱端銑以提高進(jìn)給量。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.5，當(dāng)用YT15，銑床功率為7kw時(shí)，。采用不對(duì)稱端銑，取。 3）決定銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及道具壽命 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5，由于銑刀直徑，故耐用度。 4）決定切削速度和每分鐘進(jìn)給量 切削速度可根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.27中的公式計(jì)算，也可由表中查出。根據(jù)表3.13，當(dāng)，,,時(shí)，，，。 各修正系數(shù)為： 故： 根據(jù)X62W說(shuō)明書選：，。因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為： 3.計(jì)算基本工時(shí) 式中，，根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表20，不對(duì)稱安裝銑刀，入切量及超切量，則，故 （2） 粗銑φ20圓臺(tái)下端面 粗銑φ20圓臺(tái)下端面可以同樣采取上述的機(jī)床轉(zhuǎn)速，實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量。即： ，， 計(jì)算基本工時(shí)： （3） 半精銑φ60圓臺(tái)下端面 1. 選擇切削用量 1）決定切削深度 本次工序加工余量不大，選擇一次走刀以節(jié)省工時(shí)，則。 2）決定每齒進(jìn)給量 采用不對(duì)稱端銑以提高進(jìn)給量，根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.5，當(dāng)使用YT15，銑床功率為7kw時(shí)，，采用不對(duì)稱端銑，取。 3）決定切削速度和每分鐘進(jìn)給量 切削速度可根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.27中的公式計(jì)算，也可由表中查出。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.13，當(dāng)，,,時(shí)，，，。故： 根據(jù)X62W說(shuō)明書選擇：，。因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為： 2.計(jì)算基本工時(shí) 式中，，根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表20，不對(duì)稱安裝銑刀，入切量及超切量，則，故： 工序IV 粗銑、半精銑左端φ20上凸臺(tái)端面 （1）粗銑左端φ20上凸臺(tái)端面 1.選擇切削用量 1）決定切削深度 本次工序加工余量不大，選擇一次走刀以節(jié)省工時(shí)，則。 2）決定每齒進(jìn)給量 采用不對(duì)稱端銑以提高進(jìn)給量，根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.5，當(dāng)使用YT15，銑床功率為7kw時(shí)，，采用不對(duì)稱端銑，取。 3）決定切削速度和每分鐘進(jìn)給量 根據(jù)表3.13，當(dāng)，,,時(shí)，，，。故： 根據(jù)X62W說(shuō)明書選：，。因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為： 2.計(jì)算基本工時(shí) 式中，，根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表20，不對(duì)稱安裝銑刀，入切量及超切量，則，故 （2）半精銑左端φ20的上凸臺(tái)端面 1.選擇切削用量 1）決定切削深度 本次工序加工余量不大，選擇一次走刀以節(jié)省工時(shí)，則。 2）決定每齒進(jìn)給量 采用不對(duì)稱端銑以提高進(jìn)給量，根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.5，當(dāng)使用YT15，銑床功率為7kw時(shí)，，采用不對(duì)稱端銑，取。 3）決定切削速度和每分鐘進(jìn)給量 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.13，當(dāng)，,,時(shí)，，，。故： 根據(jù)X62W說(shuō)明書選擇：，。因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為： 2.計(jì)算基本工時(shí) 式中，，根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表20，不對(duì)稱安裝銑刀，入切量及超切量，則，故： 工序V 鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸至20H7孔，锪φ30沉頭孔。 （1） 鉆孔φ18 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑。 鉆頭幾何形狀為《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.1及表2.2：修磨橫刃，，，，，，，，。 2. 選擇切削用量 1）決定進(jìn)給量 按加工要求決定進(jìn)給量：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.7，當(dāng)加工要求為鑄鐵的，，。由于，故不用乘孔深修正系數(shù)。根據(jù)Z525機(jī)床說(shuō)明書，現(xiàn)取。 2）決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命。 由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.12，當(dāng)時(shí)，鉆頭的后刀面最大磨損量取為0.6mm，壽命。 3）決定切削速度 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.15查得切削速度，所以： 根據(jù)Z525機(jī)床說(shuō)明說(shuō)書，取，但因所選轉(zhuǎn)速較計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)為高，會(huì)使刀具使用壽命降低，可將進(jìn)給量降低一級(jí)，即可取。 3. 計(jì)算基本工時(shí) 式中，，入切量及超切量由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.29查得，故： （2） 擴(kuò)孔至φ19.8 1. 選擇刀具 利用φ19.8的專用擴(kuò)孔鉆對(duì)φ18的孔進(jìn)行擴(kuò)鉆。 2. 確定切削用量 取背吃刀量，根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.10得出，擴(kuò)鉆的進(jìn)給量為，根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，選取。 則主軸轉(zhuǎn)速為，并按機(jī)床說(shuō)明書取，故實(shí)際切削速度為： 3. 計(jì)算基本工時(shí) 式中，，入切量及超切量由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.29查得，故： （3） 粗鉸孔至φ19.94 1.選擇刀具 利用φ19.94的專用鉸刀對(duì)φ19.8的孔進(jìn)行粗鉸孔。 2.確定切削用量 取背吃刀量，取進(jìn)給量，，根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，取進(jìn)給量，則機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為： 并按機(jī)床說(shuō)明書取，故實(shí)際切削速度為： 3.計(jì)算基本工時(shí) 式中，，入切量及超切量由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.29查得，故： （4） 精鉸孔至φ20H7 1.選擇刀具 利用φ20的鉸刀對(duì)φ19.94的孔進(jìn)行精鉸孔。 2. 確定切削用量 取背吃刀量，取進(jìn)給量，切削速度，根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，取進(jìn)給量，則機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為： 并按機(jī)床說(shuō)明書取，故實(shí)際切削速度為： 3.計(jì)算基本工時(shí) 式中，，入切量及超切量由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.29查得，故： （5） 锪φ30沉頭孔 根據(jù)有關(guān)資料介紹，锪沉頭孔時(shí)進(jìn)給量及切削速度約為鉆孔時(shí)的，故： 按機(jī)床說(shuō)明書取，則機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為： 按機(jī)床說(shuō)明書，選取，故實(shí)際切削速度為： 計(jì)算基本工時(shí)： 工序VI 鉆、鉸至φ9.8H9孔，攻M12螺紋，锪φ13沉頭孔。 （1）鉆φ9.6孔 工件材料為鑄鐵，孔φ9.6mm，高速鋼鉆頭，查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表5.19 切削速度，進(jìn)給量，則： 按機(jī)床說(shuō)明書，選取，故實(shí)際切削速度為： 該工序基本時(shí)間為： （2）鉸孔至φ9.8H9 取背吃刀量，孔φ9.8H9，查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表5.23 切削速度，進(jìn)給量，則： 按機(jī)床說(shuō)明書，選取，故實(shí)際切削速度為： 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表6.2-6絞孔切入切出行程， 該工序基本時(shí)間為： （3）攻的螺紋 Z525立式鉆床，刀具為細(xì)柄機(jī)用絲錐。 進(jìn)給量，查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表5.14，切削速度，則機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按機(jī)床說(shuō)明書，選取，故實(shí)際切削速度為： 攻M12螺紋的基本工時(shí)： ，刀具切入長(zhǎng)度， （3）锪φ13沉頭孔 Z525立式鉆床，刀具為：锪鉆孔φ13小直徑端面锪鉆。 可取進(jìn)給量，查表得，， 則機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按機(jī)床說(shuō)明書，選取，故實(shí)際切削速度為： 計(jì)算基本工時(shí)： ， 工序VII 粗銑R10.5側(cè)面 1.選擇刀具 刀具選取三面刃銑刀 ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進(jìn)給量及切削速度 根據(jù)X62型銑床說(shuō)明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出，則： 按機(jī)床說(shuō)明書，選取，故實(shí)際切削速度為： 當(dāng)時(shí), 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取,. 3）計(jì)算基本工時(shí) ，，， 工序VIII 鉆、粗鉸、精鉸至2×φ10H7孔 （1）鉆孔至φ9.8 由Z525立式鉆床說(shuō)明書?。?， 按機(jī)床說(shuō)明書，選取，故實(shí)際切削速度為 計(jì)算基本工時(shí)： （2） 粗鉸φ9.8孔至φ9.96 取，切削速度 ，則： 按機(jī)床說(shuō)明書，選取，故實(shí)際切削速度為： 計(jì)算基本工時(shí)： （2）精鉸孔至φ10H7 取,切削速度 ，則： 按機(jī)床說(shuō)明書，選取，故實(shí)際切削速度為： 計(jì)算基本工時(shí)： 工序IX 鉆、粗鉸、精鉸至φ10H7孔。 （1）鉆孔至φ9.8 1.決定切削用量： 取背吃刀量，由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》可查出，根據(jù)Z525立式鉆床，取進(jìn)給量，切削速度：，則： 按機(jī)床說(shuō)明書，選取，故實(shí)際切削速度為： 計(jì)算基本工時(shí)： （2）粗鉸孔至φ9.96 1.決定切削用量： 取背吃刀量，由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》可查出，根據(jù)Z525立式鉆床，取進(jìn)給量，切削速度：，則： 按機(jī)床說(shuō)明書，選取，故實(shí)際切削速度為： 計(jì)算基本工時(shí)： （3）精鉸孔至φ10H7 1.確定切削用量： 取背吃刀量，由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》可查出，根據(jù)Z525立式鉆床，取進(jìn)給量，切削速度：，則： 按機(jī)床說(shuō)明書，選取，故實(shí)際切削速度為： 計(jì)算基本工時(shí)： 工序X 鉆φ5孔，攻M6螺紋。 Z525立式鉆床鉆孔至φ5，選用φ5的麻花鉆，攻M6 螺紋選用M6細(xì)柄機(jī)用絲錐攻螺紋。 1.鉆φ5孔 切削深度，進(jìn)給量 取 ，切削速度 ，則： 按機(jī)床說(shuō)明書，選取，故實(shí)際切削速度為： 計(jì)算基本工時(shí)： 2.攻螺紋 背吃刀量，進(jìn)給量 ，切削速度 ，則： 按機(jī)床說(shuō)明書，選取，故實(shí)際切削速度為： 計(jì)算基本工時(shí)： 工序X 粗銑左端凹槽 二次粗銑左端凹槽 第一次選用高速鋼直柄立銑刀。，Z=5，槽深。查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表5.11 ， 5.14，每齒進(jìn)給量，切削速度，則： 按機(jī)床說(shuō)明書，選取，故實(shí)際切削速度為： 計(jì)算基本工時(shí)： 第二次銑削方式和第一次相同，則單件工時(shí)為 第4章 專用夾具設(shè)計(jì) 4.1 問(wèn)題的提出 根據(jù)畢設(shè)要求選擇兩道重要工序進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，本次要設(shè)計(jì)的夾具是鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸至20H7孔，锪φ30沉頭孔夾具和粗銑R10.5側(cè)面的夾具。鉆、鉸、锪通過(guò)專用的鉆頭、鉸刀、锪孔鉆都可以在鉆床上進(jìn)行加工，鉆床廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工中，是一種成本低、操作難度低、加工范圍廣的機(jī)床。而銑R10.5側(cè)面在臥式銑床上進(jìn)行加工。 4.2 工序V鉆夾具設(shè)計(jì) 4.2.1 工件定位面的選擇 工件的定位面是工件上直接和接觸的部分，對(duì)于工序V來(lái)說(shuō)，此時(shí)撥叉基本上算是毛坯狀態(tài)，大多數(shù)表面都是非加工面。選擇定位面時(shí)應(yīng)該遵循以下原則：選擇大而平整的平面或內(nèi)圓外圓進(jìn)行定位、選擇定位面后要方便后續(xù)的裝夾、定位面所對(duì)應(yīng)的裝夾位置應(yīng)該結(jié)構(gòu)牢固，在裝夾時(shí)保證不得有變形現(xiàn)象。根據(jù)上述原則選擇撥叉的φ60外圓面和φ60底面作為定位面。 4.2.2 夾具定位元件選擇 根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可知機(jī)床的定位元件可以有很多多種，例如支承板、定位銷、支承釘、定位軸、V型塊等，撥叉零件的鉆孔夾具中，由于定位面不僅大而平整的表面，也有外圓表面，故應(yīng)選用A型支承釘和V型塊對(duì)零件進(jìn)行定位。 4.2.3 定位元件限制自由度分析 任何實(shí)物要想在空間上具有確定的位置，需要約束6個(gè)自由度，分別是3個(gè)直線方向的自由度和繞三個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。對(duì)于撥叉鉆夾具，底面使用的3個(gè)支承釘，限制3個(gè)自由度，分別是1個(gè)移動(dòng)自由度和2個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度；其次分別用一個(gè)V型塊和一個(gè)A型固定定位銷定位，V型塊限制2個(gè)移動(dòng)自由度；定位銷限制1個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。 4.2.4 計(jì)算切削力和夾緊力 4.2.4.1 計(jì)算切削力 （1）刀具：刀具用高速鋼刀具鉆頭 機(jī)床：Z525機(jī)床 切削力公式： 式中 查《機(jī)床夾具及應(yīng)用》[[]楊金鳳，機(jī)床夾具及應(yīng)用[M]，北京理工大學(xué)出版社。 ]表1.2.8得： 其中： 即： 實(shí)際所需夾緊力：由《機(jī)床夾具及應(yīng)用》表1.2.12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(jiàn)《機(jī)床夾具及應(yīng)用》表1.2.1可得： 所以 ： 4.2.4.2 計(jì)算夾緊力 選用夾緊螺釘夾緊機(jī)構(gòu),由 其中為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 為工件自重 夾緊螺釘：公稱直徑。 ， 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 強(qiáng)度校核計(jì)算：螺釘許用切應(yīng)力： ，取 得： 滿足要求， 通過(guò)計(jì)算校核可以算出，強(qiáng)度要求符合標(biāo)準(zhǔn)要求，夾具安全可靠。 4.2.5 定位誤差分析 當(dāng)采用夾具加工工件時(shí)，由于工件定位基準(zhǔn)和定位元件的工作表面均有制造誤差使定位基準(zhǔn)位置變化，即定位基準(zhǔn)的最大變動(dòng)量，故由此引起的誤差稱為基準(zhǔn)位置誤差，而對(duì)于一批工件來(lái)講就產(chǎn)生了定位誤差。如圖4-1所示。 圖4-1 用V型塊定位加工時(shí)的定位誤差 當(dāng)定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，就產(chǎn)生了基準(zhǔn)不重合誤差。基準(zhǔn)不重合誤差即工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)理想位置的最大變動(dòng)量。 定位誤差指一批工件采用調(diào)整法加工，僅僅由于定位不準(zhǔn)而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動(dòng)范圍。定位誤差主要由尺寸位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差組成。 根據(jù)相關(guān)公式和公差確定具體變動(dòng)量。如圖4-2所示，兩個(gè)極端情況：情況1：,使工序基準(zhǔn)盡可能地“高”的加工尺寸；情況2：,使工序基準(zhǔn)盡可能地“低”的加工尺寸。且該工序定位誤差： 圖4-2 定位誤差 通過(guò)計(jì)算和分析，本次設(shè)計(jì)的專用夾具滿足要求。 4.2.6 零部件的設(shè)計(jì)與選用 4.2.6.1 定位銷選用 本夾具選用一個(gè)A型固定定位銷銷來(lái)定位。 4.2.6.2 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 本工序涉及到被加工孔需要依次進(jìn)行鉆擴(kuò)鉸锪等工藝，由于刀具直徑逐次增大，則需要采用外徑相同而內(nèi)孔尺寸隨刀具變更的鉆套來(lái)引導(dǎo)刀具，故選用快換鉆套，可以減少更換鉆套的時(shí)間。 鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用A型支承釘定位于夾具體上。 4.3 工序VII銑夾具設(shè)計(jì) 4.3.1 工件定位基準(zhǔn)的選擇 本道工序粗銑R10.5側(cè)面，采用φ60端面、φ20內(nèi)圓面及一側(cè)面定位，對(duì)應(yīng)的定位元件為：襯套、非標(biāo)準(zhǔn)定位銷和A型固定式定位銷。 1.襯套作為第一定位基準(zhǔn)，與工件φ60端面相配合限制三個(gè)自由度，即x軸轉(zhuǎn)動(dòng)、y軸轉(zhuǎn)動(dòng)和z軸移動(dòng)。 2.非標(biāo)準(zhǔn)定位銷作為第二定位基準(zhǔn)，與工件中間φ20內(nèi)圓面相配合限制兩個(gè)自由度，即x軸移動(dòng)和y軸移動(dòng)。 3.A型固定式定位銷作用在工件一側(cè)面，限制一個(gè)自由度，即z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 4.3.2 計(jì)算切削力及夾緊力 4.3.2.1 計(jì)算切削力 刀具：高速鋼圓柱立銑刀 機(jī)床：X51型立式銑床 由《機(jī)床夾具及應(yīng)用》所列公式得： 查《機(jī)床夾具及應(yīng)用》表9.4—8得其中：修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 考慮安全系數(shù)： 安全系數(shù) 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: 4.3.2.2 計(jì)算夾緊力 選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由 其中為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 為工件自重 夾緊螺釘：公稱直徑 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 強(qiáng)度校核計(jì)算：螺釘許用切應(yīng)力： ，取 得： 滿足要求。 通過(guò)計(jì)算校核可以算出，強(qiáng)度要求符合標(biāo)準(zhǔn)要求，夾具安全可靠。 4.3.3 定位誤差分析 本設(shè)計(jì)的專用夾具是用在Z51立式銑床上的，并在其上固定的。工件上的孔與夾具體的定位銷保持親密的接觸?？仔氖谴舜渭庸すば虻亩ㄎ换鶞?zhǔn)，即φ20的孔心。此工序的尺寸方向和孔心、圓臺(tái)的中心線方向相同，那么其定位誤差可以用下面的式子來(lái)表示： 工序中誤差總和工序規(guī)定的尺寸公差，即： 而加工誤差，我們可以用下面的式子來(lái)表示： 由《幾何量公差與檢測(cè)》[[]甘永立，幾何量公差與檢測(cè)[M]，上?？萍技夹g(shù)出版社。 [5]劉守勇.機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具.北京：機(jī)械公業(yè)出版社，1994 [6]徐鴻本.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).沈陽(yáng)：遼寧科技出版社，2004 [7]孫麗媛.機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：冶金工業(yè)出版，2002 [8]李忠海.鉆孔專用夾具設(shè)計(jì)與加工.裝備制造技術(shù)[J]，2010.09 [9]Alexander Hornberg, "Handbook of Machine Vision".(October 13, 2006) [10]Handbook of Machine Tools Manfred weck ,1984. 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Jigs and Fixture .America,SME,1982. ]可得： （1）兩定位銷的定位誤差 ： 其中： ， ， ， 且：，得： （2）夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查《幾何量公差與檢測(cè)》表1.2.15有： 。 （3）磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò) （4）夾具相對(duì)刀具位置誤差：取 誤差總和： 通過(guò)計(jì)算和分析，本次設(shè)計(jì)的專用夾具滿足要求。 4.3.4 定位鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)定位鍵使用兩個(gè)，分別安裝在夾具體底面的縱向槽中的左邊和右邊。它們的距離要相隔遠(yuǎn)一些。定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽配合，使夾具在銑床工作臺(tái)上具有正確的方位。 根據(jù)JB/T8016-1999定位鍵結(jié)構(gòu)如圖4-3所示： 圖4-3 夾具體槽形與螺釘圖 根據(jù)T形槽的寬度，定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表4-1： 表4-1 定向鍵數(shù)據(jù)表 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差 允差 公稱尺寸 允差D 18 -0.014 -0.045 25 13 3 10 5.5 18 +0.023 4 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖4-5所示： 圖 4-4 平塞尺結(jié)構(gòu)圖 對(duì)刀平塞尺尺寸見(jiàn)表4-2： 表4-2 對(duì)刀平塞尺的規(guī)格及主要尺寸 公稱尺寸H 允差d C 1 -0.014 0.25 致 謝 大學(xué)時(shí)光即將結(jié)束，按照規(guī)定的畢業(yè)設(shè)計(jì)日程表將自己的畢設(shè)完成，并交到畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師那里。在這短短的幾個(gè)月時(shí)間里，自己從接到課題開(kāi)始就一直在著手準(zhǔn)備?？紤]到此次畢設(shè)有之前課程設(shè)計(jì)的鍛煉，鑒于有之前的經(jīng)驗(yàn)，就到圖書館和網(wǎng)上查閱了大量資料，翻閱各種設(shè)計(jì)手冊(cè)，理清了自己的設(shè)計(jì)思路和畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。自己了解到此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，涉及到大學(xué)幾年里所學(xué)的很多知識(shí)，從最基礎(chǔ)的機(jī)械制圖，到機(jī)械制造工藝學(xué)，再到機(jī)床手冊(cè)、夾具手冊(cè)、刀具手冊(cè)、量具手冊(cè)的查詢等方面的專業(yè)知識(shí)。 在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我的指導(dǎo)老師趙忠澤老師以他豐富的專業(yè)知識(shí)、耐心認(rèn)真的指導(dǎo)，給我們的設(shè)計(jì)提出了很多寶貴的意見(jiàn)和建議，為我們?cè)O(shè)計(jì)的完成付出了寶貴時(shí)間和精力。在此，我向趙老師表示忠心的感謝！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說(shuō)是我們對(duì)大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)的作最后一次系統(tǒng)性的總結(jié)和檢驗(yàn)。大學(xué)里學(xué)校對(duì)我們專業(yè)做出的培養(yǎng)計(jì)劃就是一個(gè)很好的印證，為我們開(kāi)設(shè)的各學(xué)科的知識(shí)，各門任課教師一個(gè)課時(shí)一個(gè)課時(shí)的帶我們走向?qū)I(yè)方向，讓我們了解自己所學(xué)專業(yè)，讓我們提前規(guī)劃好將要面對(duì)的未來(lái)。在這里我想對(duì)我的專業(yè)任課老師說(shuō)一句：謝謝老師，你們辛苦了。是你們引領(lǐng)我們?nèi)W(xué)習(xí)專業(yè)機(jī)械知識(shí)，讓我們有信心面對(duì)就業(yè)崗位。 總之，我要感謝全體老師，感謝關(guān)心和幫助我的同學(xué)和朋友，更感謝母校北華航天工業(yè)學(xué)院對(duì)我的培養(yǎng)和教育，祝明天會(huì)更好！ 參考文獻(xiàn) 40