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上海工程技術(shù)大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
接頭的加工工藝及銑槽夾具的設(shè)計(jì)
學(xué) 院
專(zhuān) 業(yè)
班級(jí)學(xué)號(hào)
學(xué) 生
指導(dǎo)教師
32
摘要
本文是對(duì)接頭零件加工應(yīng)用及加工的工藝性分析，主要包括對(duì)零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線(xiàn)的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫(xiě)。選擇正確的加工方法，設(shè)計(jì)合理的加工工藝過(guò)程。此外還對(duì)接頭零件的工序的加工設(shè)計(jì)了專(zhuān)用夾具。
機(jī)床夾具的種類(lèi)很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標(biāo)準(zhǔn)化，并且有專(zhuān)業(yè)的工廠進(jìn)行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專(zhuān)為某工件加工工序服務(wù)的專(zhuān)用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設(shè)計(jì)制造。 論文完成了工件銑槽專(zhuān)用夾具。主要包括夾具的定位方案，夾緊方案，夾具體與定位鍵的設(shè)計(jì)及加工精度等方面的分析。
關(guān)鍵詞：接頭，加工工藝，專(zhuān)用夾具
ABSTRACT
This article is the joint part of the application process and machining process analysis, including the analysis of the parts diagram, fill in the blank choice to develop clamping, routing of parts, tool selection, cutting the amount determined, processing files . Select the correct processing methods, the rational design of machining processes. In addition to the joint part of the processing steps designed a special fixture.
Many types of jigs and fixtures, which use the widest range of universal fixture, size and more have been standardized, and a professional production factories. Is widely used in mass production, a special fixture designed for workpiece machining processes and services, the needs of the manufacturer according to their own design and manufacture of workpiece machining processes. Thesis completed workpiece milling special fixture. Including analysis of the jig positioning scheme clamping scheme, clamp and targeting key design and other aspects of the machining accuracy.
Keywords: fittings, processing technology, special fixture
目 錄
第1章 緒論 1
1.1研究的目的及意義 1
1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展及研究狀況 2
1.2.1國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r 2
1.2.2國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 2
1.2.3機(jī)械夾具未來(lái)發(fā)展方向 3
1.3本課題研究的內(nèi)容 4
1.3.1研究?jī)?nèi)容 4
1.3.2研究意義 5
第2章 零件的分析 7
2.1 零件的作用 7
2.2 零件的工藝分析 7
2.2.1分析、審查產(chǎn)品的零件圖和裝配圖 7
2.2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 7
第3章 確定毛坯畫(huà)毛坯圖 9
第4章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 11
4.1 定位基準(zhǔn)的選擇 11
4.2制定工藝路線(xiàn) 11
4.3 方案比較與分析 12
4.4選擇加工設(shè)備及刀、量具 14
4.5確定切削用量及基本工時(shí) 14
4.5.1 工序30 14
4.5.2 工序30、40 16
4.5.3 工序40 19
4.5.4工序60 粗鏜?20H7 19
4.5.5工序70 車(chē)?20H7孔倒角C2 20
第5章 銑寬28H11深35mm的槽夾具設(shè)計(jì) 24
5.1設(shè)計(jì)要求 24
5.2夾具設(shè)計(jì) 24
5.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 24
5.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 24
5.3定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 26
5.4定位誤差的分析 27
5.5夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 28
總 結(jié) 29
致 謝 30
參 考 文 獻(xiàn) 31
第1章 緒論
1.1研究的目的及意義
夾具是能夠使產(chǎn)品按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它的主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、輔助產(chǎn)品檢測(cè)、展示、運(yùn)輸?shù)?。保證穩(wěn)定可靠地達(dá)到各項(xiàng)加工精度要求，縮短加工工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，可由較低等級(jí)的工人進(jìn)行加工，能擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍。槽類(lèi)工件是常見(jiàn)的工程結(jié)構(gòu)，提高槽類(lèi)工件銑床夾具設(shè)計(jì)效率有實(shí)際工程意義。應(yīng)用機(jī)床夾具，有利于保證機(jī)床的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動(dòng)條件，保證安全生產(chǎn)。
一個(gè)優(yōu)良的機(jī)床夾具必須滿(mǎn)足下列基本要求：
（1）保證工件的加工精度
保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確地選定定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件，必要時(shí)還需進(jìn)行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零部件的結(jié)構(gòu)對(duì)加工精度的影響，確保夾具能滿(mǎn)足工件的加工精度要求。
（2）提高生產(chǎn)效率
專(zhuān)用夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機(jī)構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
（3）工藝性能好
專(zhuān)用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、維修等。
專(zhuān)用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)，當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時(shí)，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整和修配結(jié)構(gòu)。
（4）使用性能好
專(zhuān)用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟(jì)適用的前提下，應(yīng)盡可能采用氣動(dòng)、液壓等機(jī)械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。專(zhuān)用夾具還應(yīng)排屑方便。必要時(shí)可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)，防止切屑破壞工件的定位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來(lái)大量的熱量而引起工藝系統(tǒng)變形。
（5）經(jīng)濟(jì)性好
專(zhuān)用夾具應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。
1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展及研究狀況
1.2.1國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r
由于計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展、CAD技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用, 國(guó)外對(duì)零庫(kù)技術(shù)一直給予了充分的重視。早在1971年, 德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（DIN）為建立標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)而制定發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)件和通用件的DIN4000標(biāo)準(zhǔn), 并逐漸得到了多個(gè)國(guó)家（包括中國(guó)）的采用。隨著WEB技術(shù)的發(fā)展和制造業(yè)的全球化, 對(duì)零部件供商與企業(yè)之間, 企業(yè)與企業(yè)之間數(shù)據(jù)交換和共享的要求也日益強(qiáng)烈。為了提供一個(gè)傳輸零件庫(kù)數(shù)據(jù)的中性機(jī)制和獨(dú)立于任何使用零件庫(kù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng), ISO/TC184技術(shù)委員會(huì)在德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN4000的基礎(chǔ)上, 制定了一個(gè)關(guān)于計(jì)算機(jī)可解釋的零件庫(kù)數(shù)據(jù)表達(dá)和交換的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO13584。ISO13584對(duì)零件庫(kù)的基本原理、零件庫(kù)的概念模型、表達(dá)式的邏輯模型、供應(yīng)商庫(kù)的邏輯模型、零件族構(gòu)造方法學(xué)等進(jìn)行了描述, 為零件庫(kù)的信息表達(dá)、數(shù)據(jù)交換、使用和更新提供了必要的機(jī)制和定義。這一標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施為基于的零件庫(kù)建立與應(yīng)用提供了必要條件在具體應(yīng)用方面, 目前國(guó)外已有多家極具規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)零件庫(kù)。如EWEBCAD、Inpart3Dcontent、CADClick和TraceParts等。各零件供應(yīng)廠家提供的CAD模型支持目前世界上較流行的CAD系統(tǒng)如：AutoCAD、Pro/Engineer、SolidEdge、SoidWorks、CATIA等。
1.2.2國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r
在理論研究方面, 上海交大的楊東, 張申生等對(duì)基于ISO13584的零件庫(kù)的零件的表達(dá)方法、體系結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方案等進(jìn)行了研究；浙江大學(xué)蘇寶華等人基于零件庫(kù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO13584）, 對(duì)零件庫(kù)建立的方法及基于零件庫(kù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品資源共享的原理進(jìn)行了研究, 分析了網(wǎng)上信息交互的類(lèi)型, 討論了零件庫(kù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；中科院軟件研究所對(duì)基于Internet/Intranet的零件庫(kù)資源共享技術(shù)進(jìn)行了研究；中國(guó)礦業(yè)大學(xué)的張宏林等對(duì)建立基于Internet的符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO13584）的零件庫(kù)總體開(kāi)發(fā)方案進(jìn)行了探討。
隨著各種CAD系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)企業(yè)中的廣泛應(yīng)用, 許多企業(yè)在CAD系統(tǒng)中提供的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)基礎(chǔ)上建立了企業(yè)自己的零件庫(kù)系統(tǒng), 并基于IEGS和STEP 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)零件信息在不同CAD系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。但是在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)滿(mǎn)足零部件供應(yīng)商與企業(yè)之間, 企業(yè)與企業(yè)之間數(shù)據(jù)交換和共享的、投人實(shí)際運(yùn)行的在線(xiàn)零件庫(kù)。
一提供了一個(gè)3D標(biāo)準(zhǔn)件的在線(xiàn)零件圖庫(kù), 可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽三維零件圖, 查看詳細(xì)尺寸。但不提供下載功能, 也沒(méi)有供應(yīng)商的信息, 只相當(dāng)于一個(gè)在線(xiàn)的電子設(shè)計(jì)手冊(cè)[6]-[7]。
1.2.3機(jī)械夾具未來(lái)發(fā)展方向
有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，目前的中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類(lèi)總數(shù)的85％左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專(zhuān)用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬(wàn)套專(zhuān)用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專(zhuān)用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為10～20％左右。特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：
a．能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；
b．能裝夾一組具有相似性特征的工件；
c．能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；
d．能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；
e．采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；
f.提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。
標(biāo)準(zhǔn)化:
機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148～T2259－91以及各類(lèi)通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。
精密化:
隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類(lèi)型很多，例如用于精密分度的多齒盤(pán)，其分度精度可達(dá)±0.1"；用于精密車(chē)削的高精度三爪自定心卡盤(pán)，其定心精度為5μm。
高效化:
高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見(jiàn)的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車(chē)床上使用高速三爪自定心卡盤(pán)，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線(xiàn)、自動(dòng)線(xiàn)配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。
柔性化:
機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過(guò)調(diào)整、組合等方式以適應(yīng)可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類(lèi)主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專(zhuān)用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。[2]
1.3本課題研究的內(nèi)容
1.3.1研究?jī)?nèi)容
我們目前常見(jiàn)的夾具工程庫(kù)主要是基于不同CAD 支撐軟件的典型夾具庫(kù)，它的建立和使用提高了設(shè)計(jì)效率，使設(shè)計(jì)人員有更多的時(shí)間注重產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，充分體現(xiàn)了使用CAD 系統(tǒng)所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。
從目前的使用情況來(lái)看，主要有二維和三維工程圖庫(kù)兩大類(lèi)。二維工程庫(kù)一般是利用編程方式實(shí)現(xiàn)的，調(diào)用方便。但這種建庫(kù)方式編程工作量相當(dāng)大，增加和修改零件時(shí)都需修改程序，系統(tǒng)的應(yīng)用范圍窄，此外，二維圖形不夠直觀，不便于設(shè)計(jì)的可用性評(píng)價(jià)，也很難進(jìn)行干涉檢驗(yàn)。與此相比，三維平臺(tái)可以很方便地實(shí)現(xiàn)參數(shù)驅(qū)動(dòng)功能﹑裝配圖和零件圖關(guān)聯(lián)功能，而且其造型非常直觀，進(jìn)行干涉檢驗(yàn)也非常方便，所以隨著三維設(shè)計(jì)的廣泛使用，現(xiàn)在越來(lái)越多的工程圖庫(kù)基于三維平臺(tái)建立。
三維典型夾具圖庫(kù)的建立現(xiàn)在常用的有三種: 1.建立完全的三維標(biāo)準(zhǔn)模型，為每一個(gè)零件建立一個(gè)實(shí)體模型，然后將每個(gè)零件都存儲(chǔ)在軟件庫(kù)中，在需要時(shí)直接調(diào)用。這種方法工作量巨大不說(shuō)，并且會(huì)出現(xiàn)存儲(chǔ)量占用龐大，管理困難，調(diào)用速度慢等一系列問(wèn)題。 2.利用二次開(kāi)發(fā)工具通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)三維組件建模，對(duì)于每一系列的夾具組件，采用一個(gè)獨(dú)立的子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)預(yù)留的接口來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化。這樣的好處是不必建立三維實(shí)體模型庫(kù)，典型夾具實(shí)例化是在程序運(yùn)行時(shí)自動(dòng)形成裝配用的零件圖形文件，大大節(jié)省了硬盤(pán)空間。缺點(diǎn)是編程工作量龐大，有些復(fù)雜零件建模困難，容易出錯(cuò)。 3.采用參數(shù)化方法建立三維組件模型，由于相同系列的夾具具有相間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和不同的尺寸參數(shù)，對(duì)同一系列的組件就可以使用同一三維實(shí)體模型，不同的實(shí)際尺寸由存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的參數(shù)表來(lái)提供。其特點(diǎn)一是現(xiàn)用現(xiàn)生成，執(zhí)行速度快，占用空間?。欢侵煌ㄟ^(guò)修改參數(shù)表就可以修改標(biāo)準(zhǔn)件，給工程庫(kù)的維護(hù)和擴(kuò)充帶來(lái)了極大的便利。它是一種非?？尚械慕◣?kù)方法，因此，本文也正是采用這種方法建立了SOLID WORKS 環(huán)境下的典型夾具結(jié)構(gòu)手冊(cè)[15]。
1.3.2研究意義
夾具是能夠使產(chǎn)品按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它的主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、輔助產(chǎn)品檢測(cè)、展示、運(yùn)輸?shù)?。保證穩(wěn)定可靠地達(dá)到各項(xiàng)加工精度要求，縮短加工工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，可由較低等級(jí)的工人進(jìn)行加工，能擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍。心接頭類(lèi)工件是常見(jiàn)的工程結(jié)構(gòu)，提高心接頭類(lèi)工件銑床夾具設(shè)計(jì)效率有實(shí)際工程意義。應(yīng)用機(jī)床夾具，有利于保證機(jī)床的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動(dòng)條件，保證安全生產(chǎn)。在現(xiàn)代的數(shù)字化設(shè)計(jì)主導(dǎo)未來(lái)機(jī)械夾具的設(shè)計(jì)及制造的背景下，熟練的掌握三維設(shè)計(jì)技術(shù)及知識(shí)，及時(shí)更新知識(shí)信息，對(duì)于每個(gè)設(shè)計(jì)人員必不可少，也是整個(gè)制造行業(yè)的迫切需要。
在龐大的夾具系統(tǒng)中，要把所有類(lèi)型的夾具歸類(lèi)統(tǒng)一，比如：銑床類(lèi)夾具、鏜床類(lèi)夾具、車(chē)床類(lèi)夾具、鉆床類(lèi)夾具等一一歸類(lèi)，建成標(biāo)準(zhǔn)化的參考結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，知識(shí)信息體系，數(shù)據(jù)表庫(kù)，并非易事，此論文研究的意義還在于作為這個(gè)總系統(tǒng)的一部分載入典型夾具工作手冊(cè)，以便查閱和填充夾具庫(kù)，達(dá)到一個(gè)完整的機(jī)械夾具手冊(cè)庫(kù)。
第2章 零件的分析
2.1 零件的作用
下面所示為裝置中的主要零件，主要通過(guò)連接作用。
圖1 接頭
2.2 零件的工藝分析
2.2.1分析、審查產(chǎn)品的零件圖和裝配圖
制定工藝規(guī)程時(shí)，首先應(yīng)分析零件圖及該零件所在部件的裝配圖。了解該零件在部件中的作用及零件的技術(shù)要求，找出其主要的技術(shù)關(guān)鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右员ＷC。
2.2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
所謂零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指設(shè)計(jì)的零件在滿(mǎn)足使用要求的前提下，其制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。
由圖3-5所示得知：其零件材料為ZG45鋼，調(diào)質(zhì)處理200HBS，此為低碳鋼具有較高
的強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性適用于較大應(yīng)力，要求耐磨的零件。
該零件的主要加工面為接頭的表面和孔銷(xiāo)。接頭的表面會(huì)直接影響配合的接觸精度和密封。由參考文獻(xiàn)中有關(guān)資料所得和機(jī)床所能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的工藝性是可行的。
第3章 確定毛坯畫(huà)毛坯圖
在擬訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，毛坯選擇得是否正確，不僅直接影響毛坯的制造工藝及費(fèi)用，而且對(duì)零件的機(jī)械加工工藝、設(shè)備、工具以及工時(shí)的消耗都有很大影響。毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件，機(jī)械加工的勞動(dòng)量就越少，但毛坯制造的成本可能會(huì)越高。由于原材料消耗的減少，會(huì)抵消或部分抵消毛坯成本的增加。所以，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)、零件的材料、形狀、尺寸、精度、表面質(zhì)量及具體的生產(chǎn)條件等作綜合考慮，以選擇毛坯。在毛坯選擇時(shí)，應(yīng)充分注意到采用新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性，以降低成本、提高質(zhì)量和生產(chǎn)率。
毛坯的種類(lèi)包括：型材件、鍛件、型材、沖壓件、冷或熱壓制件、焊接件等。合理的選擇毛坯，通常從下面幾個(gè)方面綜合考慮：1、零件材料的工藝特性；2、生產(chǎn)綱領(lǐng)的大??；3、零件的形狀和尺寸；4、現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。
根據(jù)零件材料確定此毛坯為鍛件。型材時(shí)應(yīng)安排人工調(diào)質(zhì)處理200HBS
參考文獻(xiàn)，＜1＞表2。3-7，該鍛件的尺寸公差等級(jí)為IT7-13級(jí)加工精度要求高的地方：例如：粗，h10,IT9-IT10 (6.3-3.2), 精，h8 IT7-IT8, (1.6-0.8).
根據(jù)該零件的各加工精度要求，經(jīng)過(guò)查表得型材的毛坯尺寸為各加工表面都留有加工余量3mm，因此為圓柱所以保留加工余量為6mm.。
鍛件直接型材出此大概形狀，參考文獻(xiàn)（1）表2.3-6。用查表法確定各個(gè)加工的總余量如上圖所示。
由參考文獻(xiàn)（1）2.3-9可得鍛件主要尺寸的公差如下表所示：
主要毛坯尺寸及公差 （mm）
主要面尺寸
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
公差CT11
鍛件的長(zhǎng)度尺寸
70
5
75
——
第4章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
4.1 定位基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇零件的重要孔的毛坯孔和接頭面作粗基準(zhǔn)：1、在保證各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；2保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。
選擇精基準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置精度，以及安裝的方便可靠。其選擇的原則如下：1、基準(zhǔn)重合原則；2、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；3、自為基準(zhǔn)原則；4、互為基準(zhǔn)原則；5、所選精基準(zhǔn) 應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確穩(wěn)定，裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適用。
精基準(zhǔn)的選擇：加工接頭，通過(guò)了解零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工精度要求，可以初步選定車(chē)各階梯圓柱面時(shí)分別以不加工面為基準(zhǔn)。選定A面面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案比較簡(jiǎn)單，可靠，操作方便，使用夾具即可。利用鉆頂尖孔可以對(duì)精加工面進(jìn)行自由度的限制確保加工達(dá)到要求精度。
4.2制定工藝路線(xiàn)
根據(jù)各表面加工要求和各加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各外圓面加工方法如下：外圓面：粗車(chē)—精車(chē)
因?yàn)橥鈭A面與A端面的中心孔φ16H7有同接頭度要求，所以宜在一次固定加工中完成，以保證其位置精度。根據(jù)先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的加工原則，先完成一端的粗加工后再精加工，再調(diào)頭加工另外一端。然后加工鍵槽，滾斜齒輪，最后進(jìn)行修磨加工。
為改善工件材料的力學(xué)性能的熱處理工序，例如淬火、滲碳淬火等，一般都安排在半精加工和精加工之間進(jìn)行，這是因?yàn)榇慊鹛幚砗笥绕涫菨B碳淬火后工件會(huì)有較大的變形產(chǎn)生，為修正滲碳、淬火處理產(chǎn)生的變形，熱處理后需要安排精加工工序。在淬火處理之前，需要將銑鍵槽、鉆孔、攻螺紋，去毛刺等次要表面的加工進(jìn)行完畢。當(dāng)工件需要作滲碳淬火處理時(shí)，由于滲碳過(guò)程工件會(huì)有較大的變形產(chǎn)生，常將滲碳過(guò)程放在次要表面加工之前進(jìn)行，這樣可以減少次要表面與淬硬表面間的位置誤差。
根據(jù)機(jī)械加工工序先后順序的安排，一般應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：
1、先加工定位基準(zhǔn)，再加工其他表面。
2、先加工主要表面，后加工次要表面。
3、先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
4、先加工平面，后加工孔。
為了減少工件的換位帶來(lái)的加工誤差，可以在一次裝夾中通過(guò)換刀來(lái)完成幾個(gè)工序的加工。對(duì)于位置度要求較高的孔系，宜在同一工位工安排該孔系相關(guān)表面的加工工作，以消除工件更換裝夾誤差對(duì)孔系位置精度要求的影響。
綜合上述論述，初步擬訂加工工藝路線(xiàn)如下：
4.3 方案比較與分析
加工路線(xiàn)方案一：
10 開(kāi)料 型材開(kāi)料
20 時(shí)效 粗車(chē)?50外圓面，長(zhǎng)70mm
30 粗車(chē) 粗車(chē)?30g10外圓面及端面，長(zhǎng)25mm
40 粗銑 精車(chē)?30g10外圓面及端面，長(zhǎng)25mm
50 鉆 鉆?18孔
60 車(chē) 粗鏜?20H7
70 車(chē) 車(chē)?20H7孔倒角C2
80 鉆 鉆?6H9孔
90 鉆 鉆?10孔
100 銑 粗銑寬28H11深35mm的槽
110 銑 精銑寬28H11深35mm的槽
120 鉗 去毛刺
130 檢 檢驗(yàn)入庫(kù)
加工路線(xiàn)方案二：
10 開(kāi)料 型材開(kāi)料
20 時(shí)效 粗車(chē)?50外圓面，長(zhǎng)70mm
30 粗車(chē) 粗車(chē)?30g10外圓面及端面，長(zhǎng)25mm
40 粗銑 精車(chē)?30g10外圓面及端面，長(zhǎng)25mm
50 鉆 鉆?18孔
60 車(chē) 粗鏜?20H7
70 車(chē) 車(chē)?20H7孔倒角C2
80銑 粗銑寬28H11深35mm的槽
90 銑 精銑寬28H11深35mm的槽
100 鉆 鉆?6H9孔
110 鉆 鉆?10孔
120 鉗 去毛刺
130 檢 檢驗(yàn)入庫(kù)
上述方案中遵循了工藝路線(xiàn)擬定的一般原則，但是在某些工序上有些問(wèn)題還值得進(jìn)一步討論。
從上述2種方案比較可以看出，二者的區(qū)別在于調(diào)質(zhì)工序的安排，方案一把調(diào)質(zhì)放到后面工序，而方案二把調(diào)質(zhì)放到粗加工之后加工。從手冊(cè)了解可知調(diào)質(zhì)容易出現(xiàn)開(kāi)裂變形等缺陷，如果安排在最終工序?qū)?huì)導(dǎo)致零件尺寸超差達(dá)不到使用要求。
根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素來(lái)劃分工序時(shí)，可按粗、精加工跟開(kāi)的原則來(lái)劃分工序，即先粗加工再精加工。此外，可用不同的機(jī)床或不同的刀具順次同步進(jìn)行加工。對(duì)于單個(gè)零件要先粗加工、后半精加工，而后精加工?；蛘咭慌慵热窟M(jìn)行粗加工、半精加工，最后再進(jìn)行精加工。通常在一次安裝中，不允許將零件某一部分表面粗、精加工完畢后，再加工另的其他表面；否則，可能會(huì)在對(duì)新的表面進(jìn)行大切削量加工過(guò)程中，因切削力太大而引起已精加工完成的表面變形。所以在車(chē)削中應(yīng)先切除整個(gè)零件的大部分余量，再將其表面精車(chē)一遍，以保證加工精度和表面粗糙度的要求。粗精加工中間最好隔一段時(shí)間，以使粗加工后零件的變形能得到充分的恢復(fù)，再進(jìn)行精加工，以提高零件的加工精度。
修改后的工藝路線(xiàn)如下：
型材毛坯
10 開(kāi)料 型材開(kāi)料
20 時(shí)效 粗車(chē)?50外圓面，長(zhǎng)70mm
30 粗車(chē) 粗車(chē)?30g10外圓面及端面，長(zhǎng)25mm
40 粗銑 精車(chē)?30g10外圓面及端面，長(zhǎng)25mm
50 鉆 鉆?18孔
60 車(chē) 粗鏜?20H7
70 車(chē) 車(chē)?20H7孔倒角C2
80 鉆 鉆?6H9孔
90 鉆 鉆?10孔
100 銑 粗銑寬28H11深35mm的槽
110 銑 精銑寬28H11深35mm的槽
120 鉗 去毛刺
130 檢 檢驗(yàn)入庫(kù)
4.4選擇加工設(shè)備及刀、量具
由于生產(chǎn)類(lèi)型為少批量生產(chǎn)，所以所選設(shè)備宜以通用機(jī)床為主，輔以少量專(zhuān)用機(jī)車(chē)。起生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加專(zhuān)用夾具為主，輔以少量專(zhuān)用機(jī)床加工生產(chǎn)。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳遞，由于工件質(zhì)量較大，故需要輔助工具來(lái)完成。
平端面確定工件的總長(zhǎng)度?？蛇x用量具為多用游標(biāo)卡尺（mm）,測(cè)量范圍0～1000mm（參考文獻(xiàn)[2]表6—7）。采用車(chē)床加工，床選用臥式車(chē)床CA6140（參考文獻(xiàn)[2]表4—3），專(zhuān)用夾具。鉆孔、擴(kuò)孔、攻絲所選刀具見(jiàn)（參考文獻(xiàn)[2]第五篇金屬切削刀具，第2、3節(jié)），采用相匹配的鉆頭，專(zhuān)用夾具及檢具。
鉆中心孔。選用60°中心鉆（參考文獻(xiàn)[4]第6章）。
4.5確定切削用量及基本工時(shí)
切削用量一般包括切削深度、進(jìn)給量及切削速度三項(xiàng)。確定方法是先是確定切削深度、進(jìn)給量，再確定切削速度?，F(xiàn)根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（第三版，艾興、肖詩(shī)綱編，1993年機(jī)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(hào)，與《機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》的表區(qū)別。
4.5.1 工序30
本工序?yàn)榇周?chē)?50外圓面，長(zhǎng)70mm，已知加工材料為ZG45，型材件，有外皮，機(jī)床CA6140普通車(chē)床，工件用內(nèi)鉗式卡盤(pán)固定。
所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車(chē)刀。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.1，由于CA6140機(jī)床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車(chē)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，可在一次走刀內(nèi)完成，故
= （3-1）
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時(shí)，
進(jìn)給量=0.5～1.0
按CA6140機(jī)床進(jìn)給量（表4.2—9）在《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：
=0.7
確定的進(jìn)給量尚需滿(mǎn)足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表1—30，CA6140機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
根據(jù)表1.21，當(dāng)強(qiáng)度在174～207時(shí)，，，=時(shí)，徑向進(jìn)給力：=950。
切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實(shí)際進(jìn)給力為：
=950=1111.5 （3-2）
由于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.9，車(chē)刀后刀面最大磨損量取為，車(chē)刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.11，當(dāng)硬質(zhì)合金刀加工硬度200～219的型材件，，，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(jiàn)表1.28），故：
==63 （3-3）
===120 （3-4）
根據(jù)CA6140車(chē)床說(shuō)明書(shū)選擇
=125
這時(shí)實(shí)際切削速度為：
== （3-5）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
切削時(shí)的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計(jì)算。
由《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.25，=～，，，切削速度時(shí)，
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實(shí)際切削時(shí)間的功率為：
=1.7=1.2 （3-6）
根據(jù)表1.30，當(dāng)=時(shí)，機(jī)床主接頭允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為：
=2，=，==，=
⑦. 計(jì)算基本工時(shí)
（3-7）
由《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.26，
== （3-8）
4.5.2 工序30、40
粗車(chē)?30g10外圓面及端面，長(zhǎng)25mm，
精車(chē)?30g10外圓面及端面，長(zhǎng)25mm
所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車(chē)刀。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.1，由于C6140機(jī)床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車(chē)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，可在一次走刀內(nèi)完成，故
==
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時(shí)，
進(jìn)給量=0.5～1.0
按CA6140機(jī)床進(jìn)給量（表4.2—9）在《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：
=0.7
確定的進(jìn)給量尚需滿(mǎn)足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表1—30，CA6140機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
根據(jù)表1.21，當(dāng)強(qiáng)度在174～207時(shí)，，，=時(shí)，徑向進(jìn)給力：=950。
切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實(shí)際進(jìn)給力為：
=950=1111.5 由于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.9，車(chē)刀后刀面最大磨損量取為，車(chē)刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.11，當(dāng)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(jiàn)表1.28），故：
==63 （3-12）
===120 （3-13）
根據(jù)CA6140車(chē)床說(shuō)明書(shū)選擇
=125
這時(shí)實(shí)際切削速度為：
== （3-14）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
切削時(shí)的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計(jì)算。
由《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.25，=～，，，切削速度時(shí)，
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實(shí)際切削時(shí)間的功率為：
=1.7=1.2
根據(jù)表1.30，當(dāng)=時(shí)，機(jī)床主接頭允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為：
=1.25，=，==，=
⑥.計(jì)算基本工時(shí)
（3-15）
式中=++，=
由《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.26
==
4.5.3 工序40
鉆?18孔，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進(jìn)給量為0.20～0.35。
則取
確定切削速度，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第2卷表10.4-9
切削速度計(jì)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(shí)際切削速度為=2.64
確定切削時(shí)間（一個(gè)孔） =
4.5.4工序60 粗鏜?20H7
切削深度ap：ap=3mm
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表查得：進(jìn)給量,查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-82得切削速度，
機(jī)床主接頭轉(zhuǎn)速：
，
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表3.1-74取
實(shí)際切削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知深度為3mm，l=3mm
機(jī)動(dòng)時(shí)間==0.052min=3.12s
4.5.5工序70 車(chē)?20H7孔倒角C2
該工序與工序50的計(jì)算方法完全一樣，在此不一一計(jì)算。
鉆?6H9孔
工序6：鉆孔
機(jī)床：臺(tái)式鉆床
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭
切削深度：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表查得：進(jìn)給量,切削速度。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取。
實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度： 取。
加工基本時(shí)間：
鉆?10孔
工序70：鉆，鉸Φ10H7孔
機(jī)床：Z525
刀具：硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭。型號(hào)：E211和E101
帶導(dǎo)柱直柄平底锪鉆（GB4260-84）
公制/莫式4號(hào)錐直柄鉸刀 刀具材料：
Φ10H7孔先鉆Φ9.5孔，然后鉸孔至Φ10
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-52，取
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-53，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，取
實(shí)際切削速度，由式（1.2）有：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
式（1.8）
刀具切出長(zhǎng)度： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間： 式（1.9）
．鉸孔
切削深度：，
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-58，取
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-60，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，取
實(shí)際切削速度，由式（1.2）有：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度，由式（1.8）有：
刀具切出長(zhǎng)度： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間，由式（1.9）有：
工序100 粗銑寬28H11深35mm的槽
機(jī)床：立式銑床
刀具：硬質(zhì)合金立銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-81，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
， 式（1.1）
實(shí)際銑削速度： 式（1.2）
進(jìn)給量： 式（1.3）
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-81,
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長(zhǎng)度：
式（1.4）
取
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間： 式（1.5）
工序110 精銑寬28H11深35mm的槽
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-81，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，
實(shí)際銑削速度，由式（1.2）有：
進(jìn)給量，由式（1.3）有：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長(zhǎng)度：精銑時(shí)
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1。
機(jī)動(dòng)時(shí)間，由式（1.5）有：
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間
第5章 銑寬28H11深35mm的槽夾具設(shè)計(jì)
5.1設(shè)計(jì)要求
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。下面即為銑床夾具銑寬28H11深35mm的槽的專(zhuān)用夾具，本夾具將用于X52K立式銑床。
本夾具無(wú)嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，精度不是主要考慮的問(wèn)題。
5.2夾具設(shè)計(jì)
5.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知：在對(duì)寬28H11深35mm的槽平面進(jìn)行加工前端面進(jìn)行了加工，定位方式選擇心軸和一個(gè)底面。定位元件的設(shè)計(jì)定位元件為定位心軸，此類(lèi)軸制造方便。環(huán)形工件依次被嵌套與心軸上，工件的內(nèi)孔與心軸采用過(guò)盈配合，數(shù)量可以根據(jù)需要自行調(diào)整，比較靈活。軸向的定位元件為擋圈，制造方便如有損壞，也易于更換。此定位元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。自由度分析：根據(jù)零件被加工特征，選定基準(zhǔn)后，要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。以水平面為x-y平面，縱向?yàn)閦方向。心軸左端與底座孔通過(guò)軸孔過(guò)盈配合，保證了左端的y,z.兩個(gè)方向的限制,保留了定位心軸在軸向的運(yùn)動(dòng)，以便在加工完成后拆卸方便，故此只采用過(guò)盈配合，心軸另一端被頂尖頂緊，因此定位心軸得到準(zhǔn)確定位。工件一端被心軸階梯限制x左方向自由度，另一端被夾具專(zhuān)用螺母壓緊，x方向自由度被完全限制。因工件為環(huán)形工件，一次銑削若干個(gè)工件，故在加工過(guò)程中，選擇先銑削槽后銑削側(cè)平面，防止在銑削槽口的過(guò)程中刀具的回轉(zhuǎn)力矩使工件轉(zhuǎn)動(dòng)，因此螺母加大擰緊力，工件側(cè)表面的加工在此道工序之后，因而增加摩擦系數(shù)，增大摩擦，防止打滑。如此，工件的自由度被完全控制，得到準(zhǔn)確定位。
夾緊方式用操作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的移動(dòng)壓板來(lái)夾緊。
5.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：立銑刀（硬質(zhì)合金）
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》可查得：
銑削力計(jì)算公式為
圓周分力 式（3-1）
查表可得：
代入公式（3-1）得
=
查表可得銑削水平分力、垂直分力、軸向分力與圓周分力的比值為：
銑削加工產(chǎn)生的水平分力應(yīng)由夾緊力產(chǎn)生的摩擦力平衡。
即： （）
計(jì)算出的理論夾緊力F再乘以安全系數(shù)k既為實(shí)際所需夾緊力
即： 取k=2
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)， 由上述計(jì)算易得：
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(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
5.3定向鍵與對(duì)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(guò)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(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖 5.3 夾具體槽形與螺釘圖
根據(jù)T形槽的寬度 a=25mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下：
表 5.1 定向鍵數(shù)據(jù)表
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱(chēng)尺寸
允差d
允差
公稱(chēng)尺寸
允差D
25
-0.014
-0.045
40
14
6
15
6
24
+0.023
7
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來(lái)確定刀具與夾具的相對(duì)位置。
由于本道工序是完成后加工，所以選用對(duì)刀塊。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖 5.5 平塞尺圖
塞尺尺寸為：
表 5.2 平塞尺尺寸表
公稱(chēng)尺寸H
允差d
C
3
-0.006
0.25
5.4定位誤差的分析
該為了滿(mǎn)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(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻(xiàn)[5]可得：
⑴ 銷(xiāo)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(guò)
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿(mǎn)足零件的加工精度要求。
5.5夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)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(kāi)工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于該工件體積小，經(jīng)過(guò)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(lèi)夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(guò)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(xiāo)。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
總 結(jié)
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我在大學(xué)四年中所學(xué)知識(shí)的重要總結(jié)，它將我所學(xué)的科學(xué)理論知識(shí)與社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合，是我們大學(xué)生從學(xué)校步入社會(huì)的主要載體之一。也正因通過(guò)老師的細(xì)心指導(dǎo)，在同學(xué)的積極幫助和我的不懈努力下，我完成了這個(gè)重要的畢業(yè)設(shè)計(jì)。
在這次設(shè)計(jì)中我遇到不少難以解決的問(wèn)題，比如：夾具的設(shè)計(jì)問(wèn)題、CAD的繪圖問(wèn)題以及說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，我知道自己的一些薄弱環(huán)節(jié)；也通過(guò)解決這些問(wèn)題，我更進(jìn)一步的對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的鞏固加深。所謂“溫故而知新”，在這些知識(shí)的基礎(chǔ)上還明白了許多課本所未涉及的知識(shí)，令人振奮！
這次設(shè)計(jì)使我能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并能結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，獨(dú)立的分析和解決工藝問(wèn)題，初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件（接頭）的工藝規(guī)程的能力和學(xué)到了夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，培養(yǎng)了我的熟悉并運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)了我的識(shí)圖、制圖、圖表和編寫(xiě)技術(shù)文件等基本技能，為未來(lái)從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。
致 謝
彈指一揮間，大學(xué)生活瞬間即逝。在最后階段，通過(guò)老師的認(rèn)真指導(dǎo)和我的不懈努力我終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我將在課堂上所學(xué)到的相關(guān)的科學(xué)知識(shí)都運(yùn)用到設(shè)計(jì)里面，又一次的鞏固了所學(xué)內(nèi)容，甚感欣慰。在完成這一設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我遇到了許多困難。面對(duì)它們，我并沒(méi)有心灰意冷，而是查資料、尋找別人的幫助。在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，我一個(gè)個(gè)的解決了它們，獲得了最后勝利！在這里，對(duì)幫助我完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師和同學(xué)表示真誠(chéng)的謝意。在此特別感謝殷曉中與陳興和老師：這兩個(gè)月來(lái)他們不斷的引導(dǎo)我、教導(dǎo)我，讓我在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多知識(shí)！對(duì)于我不懂的問(wèn)題，只要我提出他們就毫不吝嗇的、不厭其煩地幫我解決，殷老師和陳老師這兩個(gè)月來(lái)付出了辛勤汗水，換來(lái)了我在這次設(shè)計(jì)中所學(xué)到知識(shí)！我會(huì)謹(jǐn)記兩位老師的教誨，為社會(huì)貢獻(xiàn)一份自己的力量?？傊瑳](méi)有你們的幫助，我很難完成這次設(shè)計(jì)，再一次表示我對(duì)你們最真誠(chéng)的謝意。
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