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工序 鏜Ф180mm的孔 （1）機床和刀具的選擇 機床：根據(jù)零件尺寸采用型號為T68 的鏜床 刀具：采用裝夾式可調(diào)單刃鏜刀 （2）切削深度及進給量的選擇 《實用金屬切削加工工藝設計手冊》表9-2 機床的主電機功率為5.5KW，主軸進 給量取0.04~4.28mm/z 故取=0.2mm/z (3)計算切削速度 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表4-1， = 108 m/min，切削直徑到180mm 429.96r/min 查機床選?。簄=465r/min 116.8m/min (4)加工計算 ——加工長度（mm） = 刀具的切入長度[mm] =0.5-2 i ——走刀次數(shù) 已知=65mm =1mm i=1 =0.87min 14 五、鏜Φ180孔夾具設計 為了達到提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度的目的。在加工粗鏜、精鏜Φ180mm孔零件時，需要設計專用夾具。 如前所述，應該注意提高生產(chǎn)率，雖然該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。但是由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構(gòu)）。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，支承釘采用可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整。 5.1 問題的提出 利用本夾具主要用來粗鏜、精鏜Φ180mm孔。加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足孔軸線對底孔有位置度公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。 5.2 定位基準的選擇 由零件圖可知：粗鏜、精鏜Φ180mm孔的軸線與底孔有位置度要求，在對孔進行加工前，小頭孔進行了粗、精加工。因此，選底孔為定位精基準（設計基準）來滿足位置度公差要求。 粗鏜、精鏜Φ180mm孔的軸線間有位置公差，選擇小頭孔左端面為定位基準來設計鏜模，從而滿足孔軸線間的位置度公差要求。工件定位用小頭孔、大頭孔端面和大頭孔的側(cè)面定位來定位。 如圖5.1： 圖5.1 鏜孔定位 5.3 夾具方案的確定 設計專用夾具的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等的技術(shù)要求能夠得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，應該使所設計的專用夾具在加工過程中裝夾方便，有較高的生產(chǎn)效率。因此，我設計了兩個夾具方案以供選擇，其方案如下： （1）夾具設計方案一 在加工本工序之前，工件的大頭孔兩端面、小頭孔及它的端面都均已經(jīng)加工過。因此，我選擇小頭孔用長心軸定位，以大小頭孔的左端面為定位面，并在大頭孔的下方用一檔銷定位，以實現(xiàn)典型的一面兩銷定位。在大小頭孔之間用一個移動壓板壓在連接板上，實現(xiàn)夾緊。并選用固定鏜套作為刀具的導向裝置。 （2）夾具設計方案二 在加工本工序之前，工件的大頭孔兩端面、小頭孔及它的端面都均已經(jīng)加工過。在小頭孔用一長銷定位，以小頭孔的左端面作為定位面，在大頭孔下方用一定位塊作為檔銷以實現(xiàn)一面兩銷定位。在小頭孔的心軸右端用一個帶肩的螺母和開口墊圈作為壓緊，在加工處用一輔助支撐以抵消加工時所產(chǎn)生的軸向力。 所鏜孔其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與底面垂直。根據(jù)基準重合、基準統(tǒng)一原則。在定位基準應選擇底面作為主要定位基面以限制工件的三個自由度，通過底面孔插一個銷以限制工件兩個自由度，再配合一個擋銷限制一個自由度實現(xiàn)六點定位。 （3）方案的比較分析 上述兩個夾具方案的特點在于：它們都采用了典型的一面兩銷定位，它們的不同之處在于，方案一是以兩個平面同時作為一個定位面，采用移動壓板作為夾緊機構(gòu)。方案二是以定位環(huán)作為定位面，在心軸上加一個螺母進行了夾緊，在加工處用一螺釘作為輔助支撐。通過對它們的比較方案一以兩個不同的平面同時作為定位面，如果那兩個平面在加工的時候，出現(xiàn)了加工誤差，則在以這兩個面作為定位面進行孔的加工會出現(xiàn)受力不均的情況，使工件受較大的外力而變形。而方案二用一個定位環(huán)作為定位面就解決了這個問題，因此，我選擇方案二作為加工本工序的專用夾具。所鏜孔其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與底面垂直。根據(jù)基準重合、基準統(tǒng)一原則。在定位基準應選擇底面作為主要定位基面以限制工件的三個自由度，通過底面孔插一個銷以限制工件兩個自由度，再配合一個擋銷限制一個自由度實現(xiàn)六點定位。 如圖5.2： 圖5.2 夾具方案 5.4 誤差分析與計算 該夾具以兩個平面定位，要求保證孔軸線與端面間的尺寸公差以及孔軸線與底孔的位置度公差。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)定的工序公差。 由于本工序的加工是以心軸定位,工件孔和心軸的誤差可分為以下兩種:一是工件以圓孔在過盈配合圓柱心軸上定位,所以定位副之間無徑向間隙,也即這時不存在徑向基準位移誤差(,)。工件在軸線方向上的軸向定位誤差，則可利用夾緊力加以控制。由此可見，過盈配合圓柱心軸的定位精度是相當?shù)母?。二是以圓孔在間隙配合圓柱心軸上定位，根據(jù)心軸放置位置的不同，有不同情況。在設計中，是將心軸水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此，有徑向基準位移誤差。在重力作用下，定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸母線接觸。故此時的徑向基準位移誤差僅在Z軸方向，且向下。 如圖5.3： 圖5.3 定位分析 由《機床夾具設計手冊》可得： 定位誤差（兩個垂直平面定位）： （式5.1） 式中 ——定位副間的最小配合間隙； ——工件圓孔直徑公差； ——心軸外圓直徑公差， 由（式5.1） 可知， （1）夾緊誤差： （式5.2） 其中接觸變形位移值： （式5.3） （2） 磨損造成的加工誤差：通常不超過 （3） 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 5.5 切削力及夾緊力的計算 鏜刀材料：（硬質(zhì)合金鏜刀） 刀具的幾何參數(shù)： 由參考文獻《機床夾具設計手冊》查表可得： 圓周切削分力公式： （式5.4） 式中 ——圓周切削分力； ——背吃刀量； ——修正系數(shù)； f——每轉(zhuǎn)進給量。 式中 （式5.5） 式中 ——考慮工件材料機械性能的系數(shù)； ——考慮刀具幾何參數(shù)的系數(shù)。 查參考文獻[10]表得： 取 由參考文獻[10]表可得參數(shù)： 即： 同理：徑向切削分力公式 ： （式5.6） 式中 ——徑向切削分力； ——背吃刀量； ——修正系數(shù)； f——每轉(zhuǎn)進給量。 式中參數(shù)： 即： 軸向切削分力公式 ： （式5.7） 式中 ——軸向切削分力； ——背吃刀量； ——修正系數(shù)； f——每轉(zhuǎn)進給量。 式中參數(shù)： 即： 根據(jù)工件受切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： （式5.8） 式中 ——實際所需夾緊力； ——在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力； ——安全系數(shù)。 安全系數(shù)K可按下式計算， （式5.9） 式中 ——加工性質(zhì)； ——刀具鈍化程度； ——切削特點； ——夾緊力的穩(wěn)定性； ——手動夾緊時的手柄位置； ——僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時工件與支承面接觸的情況。 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[10]表可得： 粗鏜：代入（式5.9）得 所以，由（式5.8）有： 精鏜：代入（式5.9）得 所以，有： 鏜削產(chǎn)生的圓周切削分力由定位塊和夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力平衡。 查表可得： 所以， （式5.10） 因此，所需的夾緊力為4668N，由于螺母產(chǎn)生的夾緊力，所以，，且還有定位塊可以作為支承，因此，滿足要求。 鏜削產(chǎn)生的徑向切削分力為 由于有定位塊、心軸和由夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力遠遠大于F。 鏜削產(chǎn)生的軸向切削分力為 由于有輔助支承和定位環(huán)作為軸向分力的支承，它所產(chǎn)生的支承力。 由上面的計算可知所需實際夾緊力不是很大，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構(gòu)，滿足設計要求。 5.6 鏜床夾具的分析 用鏜模鏜孔時,工件的加工精度可以不受鏜床精度的影響,而由鏜模的精度來保證。機床的主軸和鏜桿采用浮動聯(lián)接,機床只是提供鏜桿的轉(zhuǎn)動動力。鏜模的結(jié)構(gòu)類型主要取決于導向的設置，導向的設置不僅是考慮加工孔的位置精度，更重要的是考慮加工時鏜桿的剛度。因此以加工情況設置導向使鏜桿獲得高的支承剛度。 鏜桿在鏜模中只有一個位于刀具前面或后面的鏜套導向。這時鏜桿與機床主軸采用剛性聯(lián)接，鏜桿的一端直接插入機床主軸的莫式錐孔中，并使鏜套的軸線與主軸軸線重合。這項調(diào)整比較困難，機床主軸的回轉(zhuǎn)精度會影響鏜孔精度。因此，只適用于小孔和短孔。 采用雙支承導向的鏜模。鏜桿與機床主軸采用浮動聯(lián)接。所鏜的孔的位置精度主要取決于鏜模架上鏜套的位置精度，因此兩鏜套的同軸度要求很高。 在本設計中，由于鏜的空的直徑比較的大為的，因此，在設計鏜模時，采用雙支承導向的鏜模。 固定鏜套的支架稱為鏜模架，一般用鑄鐵鑄造。鏜模應設計成單獨體不要設計與夾具底座設計成一體，更不要與夾緊裝置用支架相聯(lián)接。這樣便于制造，更重要的是有利于位置精度的獲得及避免其他因素對鏜模架精度的影響。結(jié)構(gòu)設計時，要特別注意剛度設計。鏜模架用螺釘和銷釘固定在夾具底座上，并保證有足夠的接觸剛度，螺釘?shù)闹睆健?shù)量、分布要合理。 鏜模架不宜用焊接結(jié)構(gòu)，以避免內(nèi)應力引起蠕變而失去精度。還要注意，不允許鏜模架承受夾緊反力。 其鏜模架如下圖5.4： 圖5.4 鏜模架 5.7 本章小結(jié) 夾具如夾具裝配圖所示。通過底面定位銷定位，用彈簧壓緊裝置壓緊，定好位后擰緊螺母，墊板與夾具體座通過定位銷連接,定位精度高。夾緊裝置旁用以擋銷，擋銷插入旁側(cè)通孔，要求此處精度很高，這樣就可以保證定位準確，誤差小，另一端與零件未加工表面接觸從而防止工件轉(zhuǎn)動。拆卸時只需要擰掉壓板零件和緊固件零件即可，方便直接，快捷有效，使用方便。 通過本工序?qū)Ｓ脢A具的設計，使我對鏜夾具有了較大的認識，對鏜床夾具的特點及主要類型有了深刻的了解。在這個設計中所主要保證的精度是Φ180孔精度和它的位置度要求。 總 結(jié) 加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，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生產(chǎn)率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，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。 完成了本次設計，通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅實的基礎。 參考文獻 [1] 黃如林，切削加工簡明實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2004。 [2] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計[M]，重慶：重慶大學出版社，1995。 [3] 李洪，機械加工工藝手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。 [4] 方昆凡，公差與配合手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1999。 [5] 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊[M]，上海科學技術(shù)出版社，2000。 [6] 東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊[M]，上海：上?？茖W技術(shù)出版社，1979。 [7] 吳宗澤，機械設計實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2000。 [8] 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學技術(shù)出版社，1987。 [9] 上海金屬切削技術(shù)協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術(shù)出版社，1984。 [10] 周永強，高等學校畢業(yè)設計指導[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。 [11] 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