軸支架的加工工藝工裝設計-鉆2-Φ12孔,支架,加工,工藝,工裝,設計,12,十二 摘 要 本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 軸支架零件的工藝規(guī)程及其鉆2-Ф12孔的工裝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：軸支架、夾具設計、工藝路線。 III Abstract The design content of the mechanical manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance matching and measurement of aspects of knowledge. Shaft bracket parts of process planning and its 2 - Ф 12 holes of fixture design is including parts processing process design, process design and special fixture design three parts. Should first analyze the parts in the process design, understand parts of technology to design the structure of blank, and choose the good parts processing benchmark, design process of the parts; Then the parts size of each work step of the process, the key is to determine the process equipment for each process and cutting parameter; For the design of special fixture, then select design out of the component parts of the fixture, such as the positioning device, clamping device, led components, specific connection with machine parts and other parts; Calculated at the exit of fixture locating position error, analysis the rationality of the fixture structure and deficiency, and pay attention to the improvement in the later design. Keywords : Shaft bracket , fixture design, process route.  目 錄 摘 要 I Abstract II 1 概述發(fā)展 1 1.1機床夾具的主要功能 1 1.2機床夾具的組成 1 1.3 夾具設計的步驟和基本要求 1 2 工藝規(guī)程設計 7 2.1毛坯的制造形式 7 2.2 零件分析 7 2.3 基面的選擇 7 2.3.1 粗基準的選擇原則 7 2.3.2 精基準選擇的原則 8 2.4 制定工藝路線 8 2.5 確定各工序的加工余量及公差 9 2.6 確定切削用量及基本工時 10 3 鉆床夾具設計 19 3.1定位機構 19 3.2 夾緊機構 19 3.3 導向裝置的選擇 21 3.4 機床夾具的總體形式 23 3.4.1確定夾具體 23 3.4.2確定聯(lián)接體 24 3.5 繪制夾具裝配圖 24 4 定位誤差設計 27 4.1誤差分析 27 4.1.1定位誤差 27 4.1.2產生定位誤差的原因 27 4.2定位誤差的計算 28 總 結 30 致 謝 31 參 考 文 獻 32 1 概述發(fā)展 1.1機床夾具的主要功能 機床夾具已成為機械加工時的重要裝備，同時是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術也正朝著高精、高效、模塊、組合、通用 、經濟方向發(fā)展。機床夾具的主要功能是使工件定位夾緊，使工件相對于刀具及機床占有正確的加工位置，保證其被加工表面達到工序所規(guī)定的技術要求，工件定位后，經夾緊裝置施力于工件，將其固定夾牢，使其在加工過程中不致因切削力、重力、離心力等外力作用而發(fā)生位置改變。為了適應不同行業(yè)的需求和經濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。 安裝方法有找正法和用專用夾具，找正法用于單件、小批生產中，而專用夾具用于生產批量較大或特殊需要時。 1.2機床夾具的組成 （1）定位支承元件 確定工件在夾具中的正確位置并支承工件。 （2）夾緊裝置 將工件夾緊不發(fā)生移動。 （3）對刀或導向元件 保證刀具與工件加工表面的正確位置。 （4）夾具體 將夾具的所有組成部分組成一體，并保證它們之間的相對位置關系。 1.3 夾具設計的步驟和基本要求 1、夾具設計的基本要求 夾具在機械加工中起著重要的作用，它直接影響機械加工的質量、工人的勞動強度、生產率和加工成本。因此對設計的夾具，提出以下幾點基本要求。 （1）能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術要求。若工件達不到加工技術要求，成為廢品，則夾具設計是失敗的，該夾具不能用與生產。 （2）操作簡單，便于工件安裝，減輕工人的勞動強度，節(jié)省工件安裝時間，降低輔助工時，保證高的生產效率。 （3）具有良好的工藝性，便于制造，降低夾具制造成本，從而降低分攤在工件上的加工成本。 為保證上述基本要求，夾具的生產過程應按下面程序進行：夾具生產任務書—夾具的結構設計—使用、制造部門會簽——夾具制造——夾具驗收——生產使用。 夾具生產任務書是由工藝人員在編制工藝規(guī)程時，根據生產需要而提出的。任務書中包含內容有設計理由、使用車間、使用設備，該夾具所使用工件工序的工序圖并在工序圖上要標明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基準、夾緊點。這是設計夾具的依據，也是驗收制造夾具的依據。夾具結構設計是設計人根據夾具設計任務書的加工要求，提出幾種可行方案、分析比較、進行誤差計算，以確定出合理方案，進行設計。夾具結構設計完成后，要會同使用部門、制造部門就夾具的結構合理性、結構工藝性和經濟性進行審核、會簽、交付制造。制成的夾具要同設計人員。工藝人員、使用部門、制造部門共同進行驗證。當確認夾具可保證工件該工序加工要求，能保證生產率、操作方便、安全，就可交付生產車間使用。 2、夾具的設計步驟 當接到夾具設計任務書后，按下面6個步驟，逐步設計。 （1）明確設計任務，收集研究設計的原始資料。原始資料包括如下內容。 A：加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過程，所設計夾具應有的工序圖，并了解該工序所使用的設備、刀具、量具、其他輔具以及該工序的加工余量、切削用量、加工要求、生產節(jié)拍等參數。 B：了解零件的生產類型，就是決定夾具采用簡單結構或復雜結構的依據。若屬大批量生產，則力求夾具結構完善、生產率高 或是單件小批量生產或急于應付生產，則夾具結構應簡單，以便迅速制造交付使用。 C：收集該夾具所用機床的資料，主要指與夾具連接部分的安裝尺寸。如銑床夾具要安裝在工作臺上，要收集工作如大小，工作如T形槽及槽距，以及機床的技術參數。 D：收集所使用刀具的資料如刀具的精度、安裝方式、使用要求及技術條件等。 E：收集國內外同類型夾具資料，吸收其中先進而又能結合本廠情況的合理部分。 F：了解本廠制造夾具的能力和使用的條件，如夾具制造的條件及精度水平，有無壓縮空氣壓值等。 G：收集有關夾具部件的標準（包括國標、部標、企標、廠標），典型夾具結構圖冊等。 （2）確定夾具結構方案，繪制結構草圖，其主要內容如下。 A：根據工件加工尺寸、要求和開關，確定工件的定位方式，選擇或設計定位元件，計算定位誤差。 B：確定刀具的引導方式及引導元件（指鉆夾具、鏜夾具）。 C：確定工件夾緊方式 ，選擇或設計夾緊機構，計算夾緊力。 D：確定其他裝置（如分度裝置、頂出裝置）的結構型式。 E：確定和設計其他結構，如銑床夾具與機床的連接裝置、對刀裝置。 在確定夾具結構的各組成部分時，可提出幾種不同方案，分別畫出草圖，進行分析比較，從中選擇出合理方案。 （3）繪制夾具總圖。應注意以下幾點。 A：繪制夾具總圖，盡量按1：1繪制，以保證直觀性。 B：主視圖盡量符合操作者的正面位置。 C：工件輪廓用雙點畫線繪制，并視為假想透明體，不影響其他元件的繪制。 D：繪圖順序為：工件——定位元件——引導元件——夾緊裝置——其他裝置——夾具體。 （4）標注總圖上的尺寸、公差與配合和技術條件。夾具總圖結構繪制完成后，需標注五類尺寸和四類技術條件。 （5）編寫零件明細表。明細表應包括零件序號、名稱、代號（指標準件代號或通用件代號 ）、數量、材料、熱處理、質量等。 （6）繪制總圖中非標準件的零件圖。 3、夾具總圖上尺寸、公差與配合和技術條件的標注 在夾具設計中，對于初設計者，在夾具總圖上如何標注尺寸及技術條件，往往是難點之一，以下對此作簡要闡述。 （1）夾具總圖上應標注的五類尺寸 A：夾具外形輪廓尺寸——指夾具在長、寬、高三個方向上的最大極限尺寸。若有可動部分，則指運動部件在空間達到的極限位置的尺寸。標注夾具外形尺寸的目的是避免夾具與機床或刀具在空間發(fā)生干涉。 B：工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸——主要指工件定位面與定位元件工作面的配合尺寸或各定位元件的位置尺寸，它們直接影響工件加工精度，是計算工件定位誤差的依據。 C：夾具與刀具的聯(lián)系尺寸——主要指對刀元件或引導元件與夾具定位元件之間的位置尺寸、引導元件之間的位置尺寸或引導與導向部分的配合尺寸。 D：夾具與機床的連接部分尺寸——這類尺寸主要指夾具與機床主軸或工作如必須固定連接的平俱。如車床夾具要安裝在車床主軸上，要標注與車床主軸的連接尺寸，銑床夾具要安裝在工作臺上，要標注與工作如T形槽相配的定位鍵尺寸。 E：夾具內容的配合尺寸——中心軸與夾具體孔的配合尺寸，鉆套與襯套、襯套與夾具體的配合尺寸，此類尺寸必須標注尺寸、配合性質及配合精度，否則夾具精度無法保證。 （2） 夾具總圖上應標注的四類技術條件 夾具中的技術條件主要指夾具裝配好后，各表面之間的位置精度要求。 A：定位元件之間的相互位置要求——這是指組合定位時多個定位元件之間的相互位置要求或多件裝夾時相同定位元件之間的相互位置要求。如兩端頂尖頂軸兩端中心孔，要求兩頂尖軸線同軸度，兩V形塊對稱線的同軸度。 B：定位元件與連接元件或夾具體底面的相位置要求——夾具的連接元件或夾具體底面是夾具與機床的連接部分，它決定了夾具與機床的相對位置，也就是決定了定位元件相對機床，或刀具的位置，即決定了工件相對機床或刀具的位置。 C：引導元件與連接元件或夾具體底面的位置要求 D：引導元件與定位元件之間的相互位置要求 （3）五類尺寸、四類技術條件的分類 五類尺寸、四類技術條件根據是否與工序加工要求相關而分為兩類，其精度值大小和取法不同。 A：與工件加工要求無直接關系的 ① 尺寸公差與配合 這類尺寸公差與配合應按照元件在夾具中的功用和裝配要求，根據公差與配合國家標準或參閱有關資料來制定。 ② 技術條件 與工件加工要求無直接關系的夾具上技術條件。 B： 與加工要求直接相關的 這類尺寸和技術條件與工件上相應尺寸和技術條件直接對應，直接根據工件相應尺寸公差和相互位置允差的（1/5～1/2）的值選取。一般工件允差小，取大系數，工件允差大，則取小系數。 制定這類夾具尺寸公差時，要注意下列問題。 ① 應經工件的平均尺寸作為夾具相應尺寸的基本尺寸，極限偏差按對稱雙向標注。 ② 應以工序尺寸（不一定是工件最終尺寸）作為夾具基本尺寸的設計依據。 （4）夾具調刀尺寸的標注 當夾具設計完成，按要求標注尺寸后，對有些夾具如銑夾具，往往還要標注調刀尺寸（調刀尺寸一般是指夾具的調刀基準到對刀元件工作表面的位置尺寸），即刀具相對基準的尺寸，它與工件加工尺寸直接相關，也是夾具總圖上關鍵尺寸要求。 4、夾具體設計 夾具總體設計中最后完成的主要元件是夾具體。夾具體是夾具基礎件、組成夾具的各種元件、機構、裝置都要安裝在夾具體上。在加工過程中，它還要承受切削力、夾緊、慣性力及由此而產生的振動和沖擊。所以，夾具體是夾具中一個設計、制造勞動量大，耗費材料多，加工要求高的零部件。在夾具成本中所占比重較大，制造周期也長，設計時，應給以足夠的重視。 （1） 夾具體和毛坯結構 實際生產中所用夾具體常用的有三種結構。 A：鑄造結構 鑄造結構夾具體的優(yōu)點如下： ① 可鑄出復雜的結構形狀。 ② 鑄件抗壓強度大、抗振性好，特別適用于加工時振動大、切削負荷大的場合。 ③ 鑄件易于加工，價格低廉，成本低。但鑄件生產周期長，因存在鑄內應力，易引起變形，影響夾具精度的保持性，因此，夾具體必須進行時效處理。 B：焊接結構其優(yōu)點如下： ① 容易制造，周期短。 ② 采用鋼板、型材，如結構合理，布置得當，可減小質量。由于上述兩優(yōu)點，特別適用于新產品試制或臨時急用的場合，以縮短生產周期。此外，一些結構簡單的小型夾具，如翻轉式鉆模、蓋板式鉆模、可缷式鉆模，采用焊接式結構十分有利，因為這些夾具要頻繁拆缷翻轉，力求結構輕巧耐磨。 但焊接結構夾具體在焊接過程中的熱變形和殘余應力對夾具精度會有不得影響，因此，焊完后要進行退火處理；另外，為提高剛性需加加強筋。 C：裝配結構 裝配夾具體是選用夾具專用標準毛坯或標準零件，根據使用要求組裝而成，可得到精確的外形和空間位置尺寸。標準毛坯和標準零件可組織專業(yè)化生產，這樣不但可以大大縮短夾具體的生產周期，還可降低生產成本。要使裝配夾具體在生產中得到廣泛使用，必須實行夾具零部件的標準化、系列化。 （2）對夾具體的基本要求 A：一定的形狀和尺寸 夾具的外形，取決于安裝在夾具上的各種元件、機構、裝置的形狀及它們之間的布置位置。設計時，只要將組成該夾具的所有元件、機構和裝置的結構尺寸都設計好并布置好它們在圖紙上的位置，就可以由此勾畫出夾具體的大致外形輪廓尺寸。因為是單件生產，一般不作復雜計算設計。通常參照類似的夾具結構，按經驗類比法估計確定。 確定夾具體尺寸時，可參考下面數據。 ① 鑄造結構的夾具體，壁厚取8～25mm，過厚處挖空。 ② 焊接結構用鋼板取6～10mm，剛度不夠時加筋板。 ③ 夾具體上不加工表面與工件表面之間應有一定間隙，以保證工件與夾具體之間不發(fā)生干涉。間隙大小按以下規(guī)定選?。? a:夾具體、工件都是毛面，間隙取8～15mm. b:夾具體是毛面，工件是光面，間隙取4～10mm. B：足夠的強度和剛度 目的是減小在加工過程中因受切削力、夾緊力等而發(fā)生變形或振動。當剛度不夠時，可增設加強筋或用框形結構。若用加強筋，其壁厚取0.7～0.9倍壁厚，高度不大于壁厚5倍。 C：良好的結構工藝性 以便于制造、裝配、并減少加工工時。如夾具體上大平面上要局部加工，可鑄出3～5mm凸臺；各加工表面，最好在同一平面內或在同一回轉表面上，以便于加工；盡量減少加工表面面積。另外，對于切削量大的工件所使用夾具，要注意應能方便排屑，以免影響安裝精度；對于大而重的夾具體，要考慮起吊裝置，如吊環(huán)螺釘或起重螺栓。 2 工藝規(guī)程設計 2.1毛坯的制造形式 零件材料為HT200，由于零件成批生產，而且零件的輪廓尺寸不大，選用金屬型鑄造，鑄造精度為CT8級，加工余量等級MA-F，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產率和保證加工精度上考慮也是應該的。 2.2 零件分析 要對該零件的平面、孔、槽和螺紋進行加工。具體加工要求如下： 軸支架左端面 粗糙度25 軸支架右端面 粗糙度Ra25 軸支架90×24端面 粗糙度25 軸支架Φ24孔 粗糙度6.3 軸支架2-Φ10孔 粗糙度25 軸支架A向視圖 粗糙度25 軸支架A向視圖上Φ18孔 粗糙度6.3 軸支架A向視圖上2-Φ12孔 粗糙度25 2.3 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確、合理，可以保證質量，提高生產效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。 2.3.1 粗基準的選擇原則 1）如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面 之間的位置要求，應以不加工表面作為粗基準。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應以其中與加工面位置精度要求較高的表面作粗基準。 2）如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻，應選擇該表面作精基準。 3）如需保證各加工表面都有足夠的加工余量，應選加工余量較小的表面作粗基準。 4）選作粗基準的表面應平整，沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷，以便定位可靠。 5）粗基準一般只能使用一次，特別是主要定位基準，以免產生較大的位置誤差。 由以上及零件知，選用軸支架右端面、Φ46外圓面及90×24端面作為定位粗基準。 2.3.2 精基準選擇的原則 選擇精基準時要考慮的主要問題是如何保證設計技術要求的實現以及裝夾準確、可靠、方便。 精基準選擇應當滿足以下要求： 1） 用設計基準作為定位基準，實現“基準重合”，以免產生基準不重合誤差。 2） 當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面時，應盡可能采用此組精基準定位，實現“基準統(tǒng)一”，以免生產基準轉換誤差。 3） 當精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時，應選擇加工表面本身作為精基準，即遵循“自為基準”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。 4） 為獲得均勻的加工余量或較高 的位置精度，可遵循“互為基準”、反復加工的原則。 5） 有多種方案可供選擇時應選擇定位準確、穩(wěn)定、夾緊可靠，可使夾具結構簡單的表面作為精基準。 由上及零件圖知，選用Φ30H7孔及其底面作為定位精基準。 2.4 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。在生產綱領以確定為大批生產的條件下，可采用通用機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產效率。除此以外，還應考慮經濟效果，以便降低生產成本。 工序00：金屬型澆注 工序05：時效處理以消除內應力 工序10：粗銑工件左端面 工序15：粗銑工件右端Φ46端面 工序20：粗銑90×24端面 工序25：擴左端Φ21孔至Φ24孔 工序30：擴右端Φ21孔至Φ24孔 工序35：鉆2-Φ10孔 工序40：粗銑A向面 工序45：鉆A向面上Φ17孔；擴Φ17孔至Φ18 工序50：鉆A向面上2-Φ12孔 工序55：鉗工去毛刺 工序60：檢驗至圖紙要求 工序65：外表面涂藍漆 工序70:入庫 2.5 確定各工序的加工余量及公差 1. 軸支架左端面的加工余量 鑄件尺寸公差等級CT8級，加工余量等級MA-F，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得鑄件的單邊加工余量Z=2.0mm,表面粗糙度25，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步銑削即可滿足其精度要求。 2. 軸支架右端Φ46端面的加工余量 鑄件尺寸公差等級CT8級，加工余量等級MA-F，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得鑄件的單邊加工余量Z=2.0mm,表面粗糙度25，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步銑削即可滿足其精度要求。 3. 軸支架9024端面的加工余量 鑄件尺寸公差等級CT8級，加工余量等級MA-F，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得鑄件的單邊加工余量Z=2.0mm,表面粗糙度25，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步銑削即可滿足其精度要求。 4. 軸支架Φ24孔的加工余量 鑄件尺寸公差等級CT8級，加工余量等級MA-F，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得鑄件的單邊加工余量Z=1.5mm,表面粗糙度6.3，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7，一步擴削即可滿足其精度要求。 5. 軸支架2-Φ10孔的加工余量 因孔的尺寸不大，故采用實心鑄造，孔的表面粗糙度Ra25，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7知，一步鉆削即可達到其精度要求。 6. 軸支架2-Φ12孔的加工余量 因孔的尺寸不大，故采用實心鑄造，孔的表面粗糙度Ra25，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7知，一步鉆削即可達到其精度要求。 7. 軸支架A向視圖面的加工余量 鑄件尺寸公差等級CT8級，加工余量等級MA-F，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得鑄件的單邊加工余量Z=2.0mm,表面粗糙度25，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步銑削即可滿足其精度要求。 8. 軸支架A向視圖上Φ18孔的加工余量 因孔的尺寸較小，故采用實心鑄造，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7知，需要經過兩步加工即鉆——擴方可達到其精度要求。 首先鉆孔至Φ17，再擴Φ17孔至Φ18。 1. 軸支架A向視圖上2-Φ12孔的加工余量 因孔的尺寸較小，故采用實心鑄造，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7知，一步鉆削即可達到其精度要求。 10．其他不加工表面，鑄造即可滿足其精度要求。 2.6 確定切削用量及基本工時 工序00：金屬型澆注 工序05：時效處理以消除內應力 工序10：粗銑工件左端面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀 ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據X52K型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當＝600r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，，， 則機動工時為 工序15：粗銑工件右端Φ46端面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀 ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據X52K型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當＝600r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，，， 則機動工時為 工序20：粗銑90×24端面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀 ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據X52K型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當＝600r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，，， 則機動工時為 工序25：鏜左端Φ21孔至Φ24孔 利用鏜刀將Φ21孔擴至Φ24孔，根據有關手冊規(guī)定，鏜刀的切削用量可根據鏜孔的切削用量選取 根據T68臥式銑鏜床說明書，選取 則主軸轉速為，并按T68臥式銑鏜床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，， 則機動工時為 工序30：鏜右端Φ21孔至Φ24孔 利用鏜刀將Φ21孔擴至Φ24孔，根據有關手冊規(guī)定，鏜削的切削用量可根據鏜孔的切削用量選取 根據T68臥式銑鏜床說明書，選取 則主軸轉速為，并按T68臥式銑鏜床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，， 則機動工時為 工序35：鉆2-Φ10孔 1、加工條件 加工材料:HT200 工藝要求：孔徑d=10mm，精度H12～H13,用乳化液冷卻。 機床：選用Z525立式鉆床和專用夾具。 2、選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭（如圖3所示），其直徑d=10mm 鉆頭幾何形狀為（根據《切削用量手冊》表2.1及表2.2）：標準鉆頭，，，后角，，橫刃長度，弧面長度。 3．選擇切削用量 （1）選擇進給量 按加工要求決定進給量：根據《切削用量手冊》表2.7，當鑄鐵硬度>200H 有。 （2）計算切削速度 根據《切削用量手冊》表2.15，當鑄鐵硬度=200～220HBS時， , 時，=30mm/min。 切削速度的修正系數為：，，，， 故=301.01.00.751.0m/min22.5m/min =r/mm=717r/mm 根據Z525型鉆床技術資料（見《簡明手冊》表4.2-12）可選擇n=680r/mm，=25mm/min。 4．計算基本工時 根據公式 式中，，l=8mm，入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出，計算得， L=（8+7）mm=15mm 故有： t=≈0.176min 工序40：粗銑A向面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀 ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據X52K型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝600 當＝600r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，，， 則機動工時為 工序45：鉆A向面上Φ17孔；擴Φ17孔至Φ18 工步一：鉆A向面上Φ17孔 1、加工條件 加工材料:HT200 工藝要求：孔徑d=17mm，精度H12～H13,用乳化液冷卻。 機床：選用Z525立式鉆床和專用夾具。 2、選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭（如圖3所示），其直徑d=17mm 鉆頭幾何形狀為（根據《切削用量手冊》表2.1及表2.2）：標準鉆頭，，，后角，，橫刃長度，弧面長度。 3．選擇切削用量 （1）選擇進給量 按加工要求決定進給量：根據《切削用量手冊》表2.7，當鑄鐵硬度>200H 有。 （2）計算切削速度 根據《切削用量手冊》表2.15，當鑄鐵硬度=200～220HBS時， , 時，=30mm/min。 切削速度的修正系數為：，，，， 故=301.01.00.751.0m/min22.5m/min =r/mm=421r/mm 根據Z525型鉆床技術資料（見《簡明手冊》表4.2-12）可選擇n=392r/mm，=20mm/min。 4．計算基本工時 根據公式 式中，，l=30mm，入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出，計算得， L=（30+10.5）mm=40.5mm 故有： t=≈0.413min 工步二：擴Φ17孔至Φ18 利用擴孔鉆將Φ17孔擴至Φ18孔，根據有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取 根據Z525立式鉆床說明書，選取 則主軸轉速為，并按車床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，， 則機動工時為 工序50：鉆A向面上2-Φ12孔 1、加工條件 加工材料:HT200 工藝要求：孔徑d=12mm，精度H12～H13,用乳化液冷卻。 機床：選用Z525立式鉆床和專用夾具。 2、選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭（如圖3所示），其直徑d=12mm 鉆頭幾何形狀為（根據《切削用量手冊》表2.1及表2.2）：標準鉆頭，，，后角，，橫刃長度，弧面長度。 3．選擇切削用量 （1）選擇進給量 按加工要求決定進給量：根據《切削用量手冊》表2.7，當鑄鐵硬度>200H 有。 （2）計算切削速度 根據《切削用量手冊》表2.15，當鑄鐵硬度=200～220HBS時， , 時，=30mm/min。 切削速度的修正系數為：，，，， 故=301.01.00.751.0m/min22.5m/min =r/mm=597r/mm 根據Z525型鉆床技術資料（見《簡明手冊》表4.2-12）可選擇n=545r/mm，=22.5mm/min。 4．計算基本工時 根據公式 式中，，l=8mm，入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出，計算得， L=（8+8）mm=16mm 故有： t=≈0.235min 工序55：鉗工去毛刺 工序60：檢驗至圖紙要求 工序65：外表面涂藍漆 工序70:入庫 3 鉆床夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 由指導老師的分配，決定設計工序50：鉆A向面上2-Φ12孔的夾具。 3.1定位機構 在夾具設計中，定位方案不合理，工件的加工精度就無法保證。工作定位方案的確定是夾具設計中首先要解決的問題。 根據工序圖給出的定位元件方案，按有關標準正確選擇定位元件或定位的組合。在機床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選用標準定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機床夾具的維修和維護。 設計夾具是原則上應選該工藝基準為定位基準。無論是工藝基準還是定為基準，均應符合六點定位原理。 由于該零件的加工是鉆A向面上2-Φ12孔，以軸支架Φ46外圓面、軸支架左端面及A向視圖背面為定位面。 1、 固定V型塊作為第一定位基準，與軸支架Φ46外圓相配合限制三個自由度（即Y軸移動、Y軸轉動、Z軸移動）。 2、 支承板作為第二定位基準，與軸支架左端面相配合，限制兩個自由度（即X軸移動、Z軸轉動）。 3、 定位銷和可調支承釘作為第三定位基準，與軸支架A向視圖背面相配合限制一個自由度（即X軸轉動），工件六個自由度被完全限制，屬于完全定位。 3.2 夾緊機構 1.夾緊的目的：使工件在加工過程中保持已獲得的定位不被破壞，同時保證加工精度。 2 .夾緊力的方向的確定： 1）夾緊力的方向應有利于工件的準確定位，而不能破壞定位，一般要求主夾緊力應垂直于第一定位基準面。 2）夾緊力的方向應與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形。 3）夾緊力的方向盡可能與切削力、重力方向一致，有利于減小夾緊力。 3 .夾緊力的作用點的選擇： 1）夾緊力的作用點應與支承點“點對點”對應，或在支承點確定的區(qū)域內，以避免破壞定位或造成較大的夾緊變形。 2）夾緊力的作用點應選擇在工件剛度高的部位。 3）夾緊力的作用點和支承點盡可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的剛度和抗振性。 4）夾緊力的反作用力不應使夾具產生影響加工精度的變形。 4. 選擇夾緊機構： 設計夾緊機構一般應遵循以下主要原則： 1)夾緊必須保證定位準確可靠，而不能破壞定位。 2)工件和夾具的變形必須在允許的范圍內。 3)夾緊機構必須可靠。夾緊機構各元件要有足夠的強度和剛度，手動夾緊機構 4)必須保證自鎖，機動夾緊應有聯(lián)鎖保護裝置，夾緊行程必須足夠。 5)夾緊機構操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習慣。 6)夾緊機構的復雜程度、自動化程度必須與生產綱領和工廠的條件相適應。 選用螺栓螺母夾緊機構來對被加工工件進行夾緊。 螺栓螺母夾緊機構的特點：①結構簡單，制造方便加緊可靠施力范圍大；②自鎖性能好操；③擴力比80以上，行程S不受限制；④加緊工作慢，效力低。 5、夾緊力的計算： 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=10mm，材料45鋼 性能級數為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 3.3 導向裝置的選擇 Ф12孔加工一步鉆削即可滿足精度要求，因為大批量生產，為了防止鉆套磨損后無法更法，故選用可換鉆套（其結構如下圖所示）。查機床夾具標準件可知Φ12相配的可換鉆套的具體結構如下 具體的尺寸如下 因為快換鉆套和夾具體是間隙配合，加工的時間快換鉆套靠壓緊螺釘把他壓緊在鉆模板上，以防止加工的時間工件的旋轉，有上圖可知和Φ29.8快換鉆套相配的螺釘的尺寸為M8，查機床夾具標準件可知，M8快換鉆套壓緊螺釘的具體結構如下 具體的尺寸如下 3.4 機床夾具的總體形式 機床夾具的總體形式一般應根據工件的形狀、大小、加工內容及選用機床等因素來確定。 夾具的組成歸納為： 1）定位元件及定位裝置 用于確定工件正確位置的元件或裝置。 2）夾緊元件及夾緊裝置 用于固定元件已獲得的正確位置的元件或裝置。 3）導向及對刀元件 用于確定工件與刀具相互位置的元件。 4） 動力裝置在成批生產中，為了減輕工人勞動強度，提高生產率，常采用氣動、液動等動力裝置。 5） 夾具體用于將各種元件裝置連接在一體，并通過它將整個夾具安裝在機床上。 6）其他元件及裝置 根據加工需要來設置的元件或裝置。 3.4.1確定夾具體 夾具體是夾具的基礎件，夾具上的各種裝置和無件通過夾具體連接成一個整體。故夾具體的形狀與尺寸取決于夾具上各種裝置的布置及夾具與機床的連接。 對夾具體的要求： 1、有足夠的強度與剛度，在加工過程中，夾具體在切削力、夾緊力的作用下，應不會產生不允許的變形和振動。 2、尺寸穩(wěn)定，為保證夾具加工后尺寸穩(wěn)定，對鑄造夾具體要進行時效處理；對焊接夾具體要進行退火處理，以削除內應力。 3、對構工藝性好，在保證強度和剛度的前提下，夾具體應力求結構簡單，便于制造、裝配和檢驗；體積小、重量輕以便于操作。對于移動或翻轉夾具，其重量一般不宜超過10kg， 3.4.2確定聯(lián)接體 聯(lián)接體是將導向裝置與夾具體聯(lián)接的工件，設計時主要考慮聯(lián)接體的剛性，合理布置聯(lián)接體的位置，給定位元件、夾緊機構留出空間。 3.5 繪制夾具裝配圖 1.裝配圖按1:1的比例繪制，根據工件在幾個視圖上的投影關系，分別畫出其輪廓線。 2.視工件為透明體，用雙點劃線畫出主要部分（如輪廓、定位面、夾緊面和加工表面）。畫出定位元件、夾緊機構、導向裝置的位置。 3.安排定位元件。 4.按夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件和夾緊機構。 5.布置對刀元件，連接元件；設計夾具體并完成夾具總圖。 此機床夾具要用到的零件如下圖2.5-2和2.5-3所示： 圖3.5-1 明細表（一） 圖3.5-2 明細表（二） 5.標注必要的尺寸、配合、公差等 (1)夾具的外形輪廓尺寸，所設計夾具的最大長、寬、高尺寸。 (2)夾具與機床的聯(lián)系尺寸，即夾具在機床上的定位尺寸。如車床夾具的莫氏硬度、銑床夾具的對定裝置等。 (3)夾具與刀具的聯(lián)系尺寸，如用對刀塊塞尺的尺寸、對刀塊表面到定位表面的尺寸及公差。 (4)夾具中所有有配合關系的元件間應標注尺寸和配合種類。 (5)各定位元件之間，定位元件與導向元件之間，各導向元件之間應標注裝配后的位置尺寸和形位公差。 6.夾具裝備圖上應標注的技術要求 (1)定位元件的定位面間相互位置精度。 (2)定位元件的定位表面與夾具安裝基面、定向基面間的相互位置精度。 (3)定位表面與導向元件工作面間的相互位置精度。 (4)各導向元件的工作面間的相互位置精度。 (5)夾具上有檢測基準面的話，還應標注定位表面，導向工作面與該基準面間的位置精度。 對于不同的機床夾具，對于夾具的具體結構和使用要求，應進行具體分析，訂出具體的技術要求。設計中可以參考機床夾具設計手冊以及同類的夾具圖樣資料。 7.對零件編號，填寫標題欄和零件明細表： 每一個零件都必須有自己的編號，此編號是唯一的。在工廠的生產活動中，生產部件按零件編號生產、查找工作。 完整填寫標題欄，如裝配圖號、名稱、單位、設計者、比例等。 完整填寫明細表，一般來說，加工工件填寫在明細表的下方，標準件、裝配件填寫在明細表的上方。注意，不能遺漏加工工件和標準件、配套件。 8.機床夾具應滿足的基本要求包括下面幾方面： 1)保證加工精度 這是必須做到的最基本要求。其關鍵是正確的定位、夾緊和導向方案，夾具制造的技術要求，定位誤差的分析和驗算。 2)夾具的總體方案應與年生產綱領相適應 在大批量生產時，盡量采用快速、高效的定位、夾緊機構和動力裝置，提高自動化程度，符合生產節(jié)拍要求。在中、小批量生產時，夾具應有一定的可調性，以適應多品種工件的加工。 3)安全、方便、減輕勞動強度 機床夾具要有工作安全性考慮，必要時加保護裝置。要符合工人的操作位置和習慣，要有合適的工件裝卸位置和空間，使工人操作方便。大批量生產和工件笨重時，更需要減輕工人勞動強度。 4)排屑順暢 機床夾具中積集切屑會影響到工件的定位精度，切屑的熱量使工件和夾具產生熱變形，影響加工精度。清理切屑將增加輔助時間，降低生產率。因此夾具設計中要給予排屑問題充分的重視。 5)機床夾具應有良好的強度、剛度和結構工藝性 機床夾具設計時，要方便制造、檢測、調整和裝配，有利于提高夾具的制造精度。 4 定位誤差設計 4.1誤差分析 4.1.1定位誤差 工件的加工誤差，是指工件加工后在尺寸，形狀和位置三個方面偏離理想工件的大小，它是由三部分因素產生的： 1）工件在夾具中的定位、夾緊誤差。 2）夾具帶著工件安裝在機床上，夾具相對機床主軸（或刀具）或運動導軌的位置誤差，也稱對定誤差。 3）加工過程中誤差，如機床幾何精度，工藝系統(tǒng)的受力、受熱變形、切削振動等原因引起的誤差。 其中定位誤差是指工序基準在加工方向上的最大位置變動量所引起愛的加工誤差。 4.1.2產生定位誤差的原因 1.基準不重合來帶的定位誤差： 夾具定位基準與工序基準不重合，兩基準之間的位置誤差會反映到被加工表面的位置上去，所產生定位誤差稱之為基準轉換誤差。 2.間隙引起的定位誤差 在使用心軸、銷、定位套定位時，定位面與定位元件間的間隙可使工件定心不準產生定位誤差。 3.與夾具有關的因素產生的定位誤差 1）定位基準面與定位元件表面的形狀誤差。 2）導向元件、對刀元件與定位元件間的位置誤差，以及其形狀誤差導致產生的導向誤差和對刀誤差。 3）夾具在機床上的安裝誤差，即對定誤差導致工件相對刀具主軸或運動方向產生的位置誤差。 4）夾緊力使工件與定位元件間的位置誤差，以及定位元件、對刀元件、導向元件、定向元件等元件的磨損。 4.2定位誤差的計算 定位誤差是指采用調整法加工一批工件時，由于定位不準確而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面對工序基準的距離尺寸）或位置要求方面的加工誤差。 當采用夾具加工工件時，由于工件定位基準和定位元件的工作表面均有制造誤差使定位基準位置變化，即定位基準的最大變動量，故由此引起的誤差稱為基準位置誤差，而對于一批工件來講就產生了定位誤差。如圖1所示 圖1用V型塊定位加工時的定位誤差 當定位基準與工序基準不重合時，就產生了基準不重合誤差?；鶞什恢睾险`差即工序基準相對定位基準理想位置的最大變動量。 定位誤差指一批工件采用調整法加工，僅僅由于定位不準而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動范圍。定位誤差主要由尺寸位置誤差和基準不重合誤差組成。 根據相關公式和公差確定具體變動量。如圖2，兩個極端情況：情況1：d1=d1,d2=d2使工序基準盡可能地"高"得加工尺寸；情況2：d1=d1,d2=d2使工序基準盡可能地"低"得加工尺寸。且該工序定位誤差 圖2 定位誤差 =O1O2+(d2-（d2-Td2))/2 =Td1/(2sina/2)+Td2/2 =0.043/2sin45+0.03/2 0.392 總 結 這次設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數據存在大量的重復和重疊，由于經驗不足，在選取數據上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了設計。 這次設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 致 謝 這次畢業(yè)設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數據存在大量的重復和重疊，由于經驗不足，在選取數據上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。 這次畢業(yè)設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 1， 鄒青 主編 機械制造技術基礎課程設計指導教程 北京： 機械工業(yè)出版社 2004，8 2， 趙志修 主編 機械制造工藝學 北京： 機械工業(yè)出版社 1984，2 3， 孫麗媛 主編 機械制造工藝及專用夾具設計指導 北京：冶金工業(yè)出版社 2002，12 4， 李洪 主編 機械加工工藝手冊 北京： 北京出版社 1990，12 5， 鄧文英 主編 金屬工藝學 北京： 高等教育出版社 2000 6， 黃茂林 主編 機械原理 重慶： 重慶大學出版社 2002，7 7， 丘宣懷 主編 機械設計 北京： 高等教育出版社 1997 8， 儲凱 許斌 等主編 機械工程材料 重慶： 重慶大學出版社 1997，12 9， 廖念釗 主編 互換性與技術測量 北京： 中國計量出版社 2000，1 10，樂兌謙 主編 金屬切削刀具 北京： 機械工業(yè)出版社 1992，12 11，李慶壽 主編 機床夾具設計 北京： 機械工業(yè)出版社 1983，4 12，陶濟賢 主編 機床夾具設計 北京： 機械工業(yè)出版社 1986，4 13， 機床夾具結構圖冊 貴州：貴州人民出版社 1983，7 14，龔定安 主編 機床夾具設計原理 陜西：陜西科技出版社，1981,7 15，李益民 主編 機械制造工藝學習題集 黑龍江： 哈兒濱工業(yè)大學出版社 1984, 7 16, 周永強等 主編 高等學校畢業(yè)設計指導 北京： 中國建材工業(yè)出版社 2002,12 31