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機(jī)械制造 課程設(shè)計(jì)(論文) 題 目: KCSJ-08閥體的機(jī)械加工工藝及鏜Φ28孔夾具設(shè)計(jì) 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 年 月 日 目 錄 目 錄 - 2 - 序 言 - 4 - 1 閥體的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 - 5 - 1.1閥體的作用 - 5 - 1.3閥體的工藝分析 - 5 - 1.4閥體的生產(chǎn)類型 - 6 - 2 確定毛坯、繪制毛坯圖 - 7 - 2.1選擇毛坯種類 - 7 - 2.2毛坯形狀的確定 - 7 - 2.3毛坯尺寸的確定 - 8 - 3 擬定閥體工藝路線 - 8 - 3.1定位基準(zhǔn)的選擇 - 8 - 3.2表面加工方法的確定 - 9 - 3.3加工階段的劃分 - 9 - 3.4工序的集中與分散 - 10 - 3.5工序順序的安排 - 10 - 3.6確定閥體工藝路線 - 11 - 4 工藝裝備的選擇 - 13 - 4.1機(jī)床的選用 - 13 - 4.2刀具的選用 - 14 - 4.3量具的選用 - 14 - 5加工余量、工序尺寸的確定 - 14 - 5.1確定加工余量的目的 - 14 - 5.2工序余量的選用原則 - 15 - 5.3閥體零件的加工余量 - 15 - 6 切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算 - 16 - 6.1切削用量的計(jì)算 - 16 - 6.1.1粗銑下端面的切削用量計(jì)算 - 16 - 6.1.2精銑下端面的切削用量的計(jì)算 - 16 - 6.1.3鉆螺紋孔 - 17 - 6.2時(shí)間定額的計(jì)算 - 18 - 6.2.1基本時(shí)間的計(jì)算 - 18 - 6.2.2輔助時(shí)間的計(jì)算 - 19 - 6.2.3其他時(shí)間的計(jì)算 - 19 - 第7章 鏜Φ28孔夾具設(shè)計(jì) - 20 - 7.1夾具設(shè)計(jì)要求說明 - 20 - 7.2夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) - 20 - 7.3 定位機(jī)構(gòu) - 22 - 7.4夾緊機(jī)構(gòu) - 22 - 7.5零件的車床夾具的加工誤差分析 - 24 - 7.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) - 25 - 7.7 零件的車床專用夾具簡(jiǎn)單使用說明 - 26 - 結(jié)論 - 28 - 參考文獻(xiàn) - 29 - 序 言 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)是以機(jī)械制造中的工藝問題為研究對(duì)象，實(shí)踐性較強(qiáng)的一門學(xué)科，通過對(duì)此門學(xué)科的課程設(shè)計(jì)，使我在下述各方面得到了鍛煉： ⒈能熟練運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確的解決一個(gè)零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線的安排、工藝尺寸的確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。 ⒉提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。通過設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、既經(jīng)濟(jì)合理又能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。 ⒊學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖表資料。 ⒋培養(yǎng)了一定的創(chuàng)新能力。 通過對(duì)拔叉的工藝及夾具設(shè)計(jì)，匯總所學(xué)專業(yè)知識(shí)如一體(如《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《金屬切削機(jī)床概論》、《機(jī)械制造工藝學(xué)》、《金屬切削原理與刀具》等)。讓我們對(duì)所學(xué)的專業(yè)課得以鞏固、復(fù)習(xí)及實(shí)用，在理論與實(shí)踐上有機(jī)結(jié)合；使我們對(duì)各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實(shí)際工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！ 1 閥體的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1.1閥體的作用 題目所給的零件時(shí)閥體，主要作用是通過螺紋與其他零件連接，達(dá)到控制流體開關(guān)、方向、壓力及流量。 1.2閥體的技術(shù)要求 加工表面 尺寸及偏差 mm 公差及精度等級(jí) 表面粗糙度 um 形位公差mm 閥體下端面 72 IT10 6.3 閥體上端面 72 IT10 6.3 閥體前端面 57 IT10 6.3 閥體后端面 57 IT10 6.3 對(duì)于A垂直度0.06 28H7孔 28 IT8 3.2 φ35孔 35 IT12 12.5 φ36孔 36 IT12 12.5 φ22H8孔 22 IT8 3.2 對(duì)于B垂直度0.06 φ32H8孔 32 IT8 3.2 對(duì)于B垂直度0.06 M8螺紋孔 8 IT13 M6螺紋孔 6 IT13 1.3閥體的工藝分析 閥體是一個(gè)很重要的零件，因?yàn)槠淞慵叽绫容^小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，其加工內(nèi)孔的精度要求較高，此外還有上下端面，孔端面需要加工，對(duì)精度要去也很高。其內(nèi)孔對(duì)孔端面有垂直度要求，因?yàn)槠涑叽缇?，幾何形狀精度和相互位置精度以及表面質(zhì)量均影響閥是否能夠良好的密封，進(jìn)而影響其使用性能，因此它的加工時(shí)非常關(guān)鍵和重要的作用 1.4閥體的生產(chǎn)類型 根據(jù)設(shè)計(jì)題目和設(shè)計(jì)要求確定生產(chǎn)類型是大批大量 2 確定毛坯、繪制毛坯圖 2.1選擇毛坯種類 毛坯種類的選擇主要依據(jù)的是以下幾種因素： （1）設(shè)計(jì)圖樣規(guī)定的材料及機(jī)械性能； （2）零件的結(jié)構(gòu)形狀及外形尺寸； （3）零件制造經(jīng)濟(jì)性； （4）生產(chǎn)綱領(lǐng)； （5）現(xiàn)有的毛坯制造水平。 由零件圖可知零件材料為HT250，生產(chǎn)批量為大批大量，零件結(jié)構(gòu)一般復(fù)雜，所以選擇金屬型澆鑄，因?yàn)樯a(chǎn)率很高，所以可以免去多次造型，工件尺寸較小，單邊余量不大，需要結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，所以選擇鑄件做毛坯。 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 2.2毛坯形狀的確定 毛坯形狀應(yīng)力求接近成品形狀，以減少機(jī)械加工余量。 （1）鑄件孔的最小尺寸，根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表2-7可查得，鑄件孔的最小尺寸為10~20mm。 （2）鑄件的最小壁厚。根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-7查得，鑄件的最小壁厚為4mm。 （3）鑄件的拔模斜度。鑄件垂直于分型面上，需要鑄造斜度，且各面的斜度數(shù)值應(yīng)盡可能一致，以便于制造鑄模。根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表2-8可得： 斜度位置 鑄造方法 金屬性鑄造 外表面 0°30′ 內(nèi)表面 1° （4）鑄件圓角半徑。鑄件壁部連接處的轉(zhuǎn)角應(yīng)有鑄造圓角。主要是為減少應(yīng)力集中，防止沖砂、裂紋等缺陷。一般為鄰壁厚度的1/3~1/5，中小鑄件圓角半徑為3~5mm。 （5）鑄件澆鑄位置及分型面選擇。鑄件的重要加工面或主要工作面一般應(yīng)處于底面或側(cè)面，應(yīng)避免氣孔、砂眼、疏松、縮孔等缺陷出現(xiàn)在工作面上；大平面盡可能朝下或采用傾斜澆鑄，避免夾砂或夾渣缺陷；鑄件的薄壁部分放在下部或側(cè)面，以免產(chǎn)生澆鑄不足的情況。 2.3毛坯尺寸的確定 選擇的毛坯鑄造方法是金屬模機(jī)器造型，零件的最大尺寸<250mm，鑄件的機(jī)械加工余量等級(jí)則為5~7級(jí)（查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表2-11），選擇6級(jí)。從《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4中查得全長(zhǎng)94.5mm的加工余量為2.5mm，即該毛坯尺寸為99.5mm；全長(zhǎng)為57mm的加工余量為2.5mm，即該毛坯的尺寸為62mm，加工余量為2 mm，即該毛坯的尺寸為 加工余量為1.5 mm ，即該毛坯的尺寸為，加工余量為2 mm，即該毛坯的尺寸為，加工余量為2.5 mm，即該毛坯的尺寸為，加工余量為1.5 mm，即該毛坯的尺寸為。 3 擬定閥體工藝路線 3.1定位基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇 作為粗基準(zhǔn)的表面平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺陷。選擇閥體上端面和前端面作為粗基準(zhǔn)。采用閥體上端面作為精基準(zhǔn)加工下端面及以前端面作粗基準(zhǔn)加工后端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)該閥體零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇閥體下端面和后端面作為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用它們作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。閥體的下端面和后端面是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其作精基準(zhǔn)定位加工閥體上端面和前端面以及定位孔，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。 3.2表面加工方法的確定 根據(jù)閥體零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法如表 加工面 尺寸精度等級(jí) 表面粗糙度 加工方案 閥體下端面 IT10 6.3 粗銑—精銑 閥體上端面 IT10 6.3 粗銑—精銑 閥體前端面 IT10 6.3 粗車—精車 閥體后端面 IT10 6.3 粗車—精車 φ28H7孔 IT8 3.2 粗鏜—精鏜 φ35孔 IT12 12.5 粗鏜 φ36孔 IT12 12.5 粗鏜 φ22H8孔 IT8 3.2 粗鏜—精鏜 φ32H8孔 IT8 3.2 粗鏜—精鏜 M8螺紋孔 IT13 鉆孔—攻螺紋 M6螺紋孔 IT13 鉆孔—攻螺紋 3.3加工階段的劃分 該閥體加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工和精加工兩個(gè)階段。在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)（閥體下端面和后端面）準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求，同時(shí)粗鏜內(nèi)孔；在精加工階段主要完成精銑平面和精鏜內(nèi)孔。 閥體零件的加工階段如表 加工階段 加工內(nèi)容 說 明 基準(zhǔn)面加工 粗銑上端面 以下端面和后端面為基準(zhǔn)，精加工各個(gè)端面 粗銑下端面 精銑下端面 精銑上端面 粗車前端面 粗車后端面 精銑后端面 精銑前端面 粗加工 粗鏜孔 、、孔相對(duì)于后端面有垂直度的要求，故應(yīng)該在一次裝夾中完成 粗鏜、 孔 鉆螺紋孔 精加工 精鏜孔 、、孔相對(duì)于后端面有垂直度的要求，故應(yīng)該在一次裝夾中完成 精鏜、 孔 3.4工序的集中與分散 選用工序分散原則安排閥體的加工工序。該閥體的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用普通型機(jī)床配以專用工、夾具，以降低其生產(chǎn)成本。 3.5工序順序的安排 機(jī)械加工工序 （1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)，即閥體下端面和后端面。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面，即閥體的下端面和后端面。 （4）遵循“先面后孔”原則，先加工閥體四個(gè)端面，在加工閥體的內(nèi)孔以及鉆孔、攻螺紋。 熱處理工序 鑄件為了消除殘余應(yīng)力，需在粗加工前、后各安排一次時(shí)效處理，在半精加工前、后各安排一次時(shí)效處理。 輔助工序 在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗(yàn)工序；精加工后，安排去毛刺、終檢工序。 綜上所述，該閥體工序的安排順序?yàn)椋夯鶞?zhǔn)加工----主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——熱處理——主要表面精加工。 閥體零件的機(jī)加工工序安排如表 加工階段 加工內(nèi)容 說 明 基準(zhǔn)面加工 粗銑上端面 基準(zhǔn)先行，先面后孔 先主后次，但次要加工表面的加工并非是安排在最后加工，次要表面的加工要考慮到對(duì)主要表面的加工質(zhì)量的影響 粗銑下端面 精銑下端面 精銑上端面 粗車前端面 粗車后端面 精車后端面 精車前端面 粗加工 粗鏜孔 、、孔相對(duì)于后端面有垂直度的要求，故應(yīng)該在一次裝夾中完成 粗鏜、 孔 鉆螺紋孔 精加工 精鏜孔 、、孔相對(duì)于后端面有垂直度的要求，故應(yīng)該在一次裝夾中完成 精鏜、 孔 3.6確定閥體工藝路線 工序Ⅰ：粗銑上端面 工序Ⅱ：粗、精銑下端面 工序Ⅲ：精銑上端面 工序Ⅳ：粗車前端面 工序Ⅴ：粗、精車后端面 工序Ⅵ：精車前端面 工序Ⅶ：鏜削孔（粗鏜和精鏜在一次裝夾中完成） 工序Ⅷ：鏜削孔（粗鏜和精鏜在一次裝夾中完成） 工序Ⅸ：鉆螺紋孔、鉆螺紋孔 工序Ⅹ ：攻螺紋 、攻螺紋 工序Ⅺ：去毛刺 工序Ⅻ：終檢 閥體零件加工工藝路線如表 工序號(hào) 加工內(nèi)容 說明 000 鍛造毛坯 010 粗銑上端面 020 粗銑下端面 留下精銑余量 030 精銑下端面 達(dá)到圖紙要求 040 精銑上端面 達(dá)到圖紙要求 050 粗車前端面 060 粗車后端面 留有精銑余量 070 精車后端面 達(dá)到圖紙要求 080 精車前端面 達(dá)到圖紙要求 090 粗鏜孔 留有精鏜余量 100 粗鏜、 孔 留有精鏜余量 110 鉆螺紋孔 120 精鏜孔 達(dá)到圖紙要求 130 精鏜、 孔 達(dá)到圖紙要求 140 攻螺紋 達(dá)到圖紙要求 150 去毛刺 倒角機(jī)去除銳邊毛刺 160 檢驗(yàn)入庫 4 工藝裝備的選擇 4.1機(jī)床的選用 工序號(hào) 加工內(nèi)容 機(jī)床設(shè)備 說明 000 鍛造毛坯 外協(xié) 010 粗銑上端面 X6120 常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適 020 粗銑下端面 X6120 常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適 030 精銑下端面 X6120 常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適 040 精銑上端面 X6120 常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適 050 粗車前端面 X6120 常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適 060 粗車后端面 X6120 常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適 070 精車后端面 X6120 常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適 080 精車前端面 X6120 常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適 090 粗鏜孔 T618 常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適 100 粗鏜、 孔 T618 常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適 110 精鏜孔 T618 常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適 120 精鏜、 孔 T618 常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適 130 鉆螺紋孔 Z5125A 常用，工作臺(tái)尺寸，機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率均合適 140 攻螺紋 絲錐 150 去毛刺 160 檢驗(yàn)入庫 4.2刀具的選用 銑刀 鏜刀 鉆頭 類型 鑲齒端銑刀 單刃鏜刀 麻花鉆 材料 硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金 高速鋼 4.3量具的選用 銑平面采用的量具為游標(biāo)卡尺 鏜孔采用的量具為塞規(guī)和游標(biāo)卡尺 5加工余量、工序尺寸的確定 5.1確定加工余量的目的 為保證零件質(zhì)量，一般要從毛坯上切除一層材料。合理的選擇加工余量，對(duì)保證零件的加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本都有很重要的意義。若余量確定的過小，則不能完全切除上道工序留在加工表面上的缺陷層和各種誤差，也不能補(bǔ)償本道工序加工時(shí)工件的裝夾誤差，影響零件的加工質(zhì)量，造成廢品；余量確定的過大，不僅增加了機(jī)械加工量，降低了生產(chǎn)率，而且浪費(fèi)原材料和能源，增加了機(jī)床與刀具的消耗，使加工成本升高。所以合理確定加工余量是一項(xiàng)很重要的工作。 5.2工序余量的選用原則 （1）為縮短加工時(shí)間，降低制造成本，應(yīng)采用最小的加工余量 （2）加工余量應(yīng)保證得到圖樣上規(guī)定的精度和表面粗糙度。 （3）要考慮零件熱處理時(shí)引起的變形 （4）要考慮所采用的加工方法、設(shè)備以及加工過程中零件的可能變形。 （5）要考慮被加工零件的尺寸，尺寸越大，加工余量越大。因?yàn)榱慵某叽缭龃蠛?，由切削力、?nèi)應(yīng)力等引起零件變形的可能性也增大。 （6）選擇加工余量時(shí)，還要考慮工序尺寸公差的選擇。因?yàn)楣顩Q定加工余量的最大尺寸和最小尺寸。其工序公差不應(yīng)超過經(jīng)濟(jì)加工精度的范圍。 （7）本道工序余量應(yīng)大于上道工序留下的表面缺陷層厚度 （8）本道工序的余量必須大于上道工序的尺寸公差和幾何形狀公差。 5.3閥體零件的加工余量 根據(jù)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-37——5-56確定孔、表面、螺紋的加工余量如下表： 加工工序 粗加工余量 精加工余量 下端面 1.5 1.0 上端面 1.5 1.0 后端面 1.5 1.0 前端面 1.5 1.0 1.5 1.2 0.8 1.2 0.8 1.5 1.0 1.5 1.0 1.2 6 切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算 6.1切削用量的計(jì)算 根據(jù)加工余量來確定銑削背吃刀量。粗銑時(shí)，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個(gè)工作行程銑完。半精銑時(shí)，背吃刀量一般為0.5～2mm；精銑時(shí)一般為0.1～1mm或更小。 6.1.1粗銑下端面的切削用量計(jì)算 （1）背吃刀量的確定 根據(jù)下端面的機(jī)械加工余量及粗銑時(shí)背吃刀量的確定原則，確定背吃刀量為1.5mm （2）進(jìn)給量的確定 由表1.4《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》，在粗銑鑄鐵、刀桿尺寸為16mm25mm、以及工件直徑為60～100mm時(shí) f=0.6～1.2mm/r 所以選擇 f=1.0mm/r （3）銑削速度的計(jì)算 由表1.11《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》，當(dāng)用YG6硬質(zhì)合金銑刀銑削166～181Mpa灰鑄鐵,,f1.0mm/r,切削速度υ1=80m/min。 切削速度的修正系數(shù)為（參見1.28《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》），故 選擇 這時(shí)實(shí)際切削速度 6.1.2精銑下端面的切削用量的計(jì)算 （1）背吃刀量的確定 取。 （2）進(jìn)給量的確定 精加工進(jìn)給量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》，當(dāng)表面粗糙度為6.3μm，，υ=96.5m/min時(shí)，f=0.3～0.35mm/r。 選擇f=0.3mm/r。 （3）銑削速度的計(jì)算 根據(jù)表1.11，當(dāng)時(shí)， 切削速度的修正系數(shù)為1，故。 6.1.3鉆螺紋孔 （1）選擇高速鋼麻花鉆頭的切削用量 A、按加工要求決定進(jìn)給量：當(dāng)加工精度為IT12～I(xiàn)T13精度，時(shí)，。 由于，故應(yīng)乘孔深修正系數(shù)，則 B、按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量；當(dāng)，，鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量。 C、按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量：當(dāng)，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為8800N，進(jìn)給量為0.53。 （2）選擇高速鋼麻花鉆頭的切削速度 由表2.15《切削用量手冊(cè)》，HBS=161～181MPa的灰鑄鐵，。 切削速度的修正系數(shù)為：，故 6.2時(shí)間定額的計(jì)算 6.2.1基本時(shí)間的計(jì)算 （1）粗銑上端面 式中mm,故 （2）精銑上端面 式中mm,故 上下端面相互對(duì)稱，所以所用的加工時(shí)間是相同的。 （3）粗銑后端面 式中mm,故 （4）精銑后端面 式中mm,故 6.2.2輔助時(shí)間的計(jì)算 輔助時(shí)間與基本時(shí)間之間的關(guān)系為=（0.15～0.2），取=0.15，則各工序的輔助時(shí)間分別為： 粗銑上端面的輔助時(shí)間：=0.150.20460=1.836s 精銑上端面的輔助時(shí)間：=0.150.12660=1.134s 粗銑后端面的輔助時(shí)間： 精銑后端面的輔助時(shí)間：=0.150.07260=0.648s 6.2.3其他時(shí)間的計(jì)算 除了作業(yè)時(shí)間（基本時(shí)間與輔助時(shí)間之和）以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作地時(shí)間、休息與生理需要時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于閥體的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可忽略不計(jì)；布置工作地時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2%～7%，休息與生理需要時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2%～4%，均取為3%，則各工序的其他時(shí)間（+）可按關(guān)系式（3%+3%）（+）計(jì)算，它們分別為： 粗銑下端面的其他時(shí)間：+=6%（0.20460+1.836）=0.8445s 精銑下端面的其他時(shí)間：+=6%（0.12660+1.134）=0.5216s 粗銑后端面的輔助時(shí)間：+=6%(0.11760+1.053)=0.4822s 精銑后端面的其他時(shí)間：+=6%（0.07260+0.648）=0.298s 第7章 鏜Φ28孔夾具設(shè)計(jì) 7.1夾具設(shè)計(jì)要求說明 夾具主要用于鏜Φ28孔夾具。因而車床夾具的主要特點(diǎn)是工件加工表面的中心線與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。 （1） 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設(shè)計(jì)的心軸；專用夾具通常可分為心軸式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點(diǎn)是加工時(shí)隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機(jī)構(gòu)。 角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時(shí)，由于零件形狀較復(fù)雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設(shè)計(jì)專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具。 花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個(gè)T形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復(fù)雜工件的外圓和內(nèi)孔。這類夾具不對(duì)稱，要注意平衡。 （2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，夾具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 由于后一類夾具應(yīng)用很少，屬于機(jī)床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設(shè)計(jì)的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以零件在車床上加工用專用夾具。 7.2夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) （1）定位裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求 當(dāng)加工回轉(zhuǎn)表面時(shí)，要求工件加工面的軸線與機(jī)床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點(diǎn)。 當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí)，則應(yīng)以夾具的回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來確定定位元件的位置。 工件的夾緊應(yīng)可靠。由于加工時(shí)工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個(gè)夾具還要受到重力和離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時(shí)會(huì)使主軸振動(dòng)。因此，夾緊機(jī)構(gòu)必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動(dòng)或發(fā)生事故。對(duì)于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。 （2）夾具與機(jī)床主軸的連接 車床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對(duì)夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車床主軸軸線應(yīng)具有盡可能小的同軸度誤差。 心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機(jī)床主軸錐孔配合連接，用螺桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車床前、后頂尖安裝使用。 根據(jù)徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機(jī)床主軸上的安裝連接一般有兩種方式： 1)對(duì)于徑向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車床主軸的錐孔中，并用螺桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。 2)對(duì)于徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接。過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。 圖1-b所示的過渡盤，其上有一個(gè)定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用螺紋和主軸連接。為防止停車和倒車時(shí)因慣性作用使兩者松開，可用壓板將過渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機(jī)床主軸的同軸度。 對(duì)于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu)，如圖1-c所示，過渡盤在其長(zhǎng)錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。 圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準(zhǔn)確、剛度好。 圖1 車床夾具與機(jī)床主軸的連接 過渡盤常作為車床附件備用，設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)按過渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過渡盤的材料通常為鑄鐵。各種車床主軸前端的結(jié)構(gòu)尺寸，可查閱有關(guān)手冊(cè) 7.3 定位機(jī)構(gòu) 由零件圖分析孔Φ28孔的加工要求，必須保證孔軸向和徑向的加工尺寸，得出，夾具必須限制工件的六個(gè)自由度，才可以達(dá)到加工要求。先設(shè)計(jì)夾具模型如下： 選擇定位元件為：支承板，支撐釘，2個(gè)V型塊 1個(gè)固定V型塊，1個(gè)活動(dòng)V型塊 。支撐板限制了X,Y,Z方向的移動(dòng)自由度，X,Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，支撐釘限制了Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度?？梢姡ㄎ环桨高x擇合理。 7.4夾緊機(jī)構(gòu) 選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。夾緊裝置的基本要求如下： 1. 夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置； 2. 夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過程中不移動(dòng)、不轉(zhuǎn)動(dòng)、不震動(dòng)，又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。 3. 夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全、方便、迅速、省力。 4. 機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，制造、維修要方便。 分析零件加工要素的性質(zhì)，確定夾緊動(dòng)力源類型為手動(dòng)夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來源為螺旋力。夾具的具體結(jié)構(gòu)與參數(shù)見夾具裝配圖和零件圖。 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)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(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： 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)，查參考文獻(xiàn)[5]表可得： 所以有： 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)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡(jiǎn)圖如下： 圖4.1 移動(dòng)壓板受力簡(jiǎn)圖 由表得：原動(dòng)力計(jì)算公式 即： 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)。 7.5零件的車床夾具的加工誤差分析 工件在車床夾具上加工時(shí)，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。 如夾具圖所示，在夾具上加工時(shí)，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述： （1）定位誤差 由于C面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不重合誤差為零。工件在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的，基準(zhǔn)位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。 （2）夾具誤差 夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，以及限位基面相對(duì)安裝基面C的平行度誤差是0.01. （3）安裝誤差 因?yàn)閵A具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計(jì)。 （4）加工方法誤差 如車床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動(dòng)、車床溜板進(jìn)給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機(jī)床的制造精度、夾具的懸伸長(zhǎng)度和離心力的大小等因素。一般取 =/3=0.05/3=0.017mm 零件的車床夾具總加工誤差是： 精度儲(chǔ)備： 故此方案可行。 7.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 夾具體設(shè)計(jì)的基本要求 （1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取? 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。 （2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。 （3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡(jiǎn)單。 （4）應(yīng)便于排除切屑 在機(jī)械加工過程中，切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時(shí)排除，切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會(huì)破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對(duì)于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對(duì)于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。 （5）在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠 夾具在機(jī)床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí)，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。 確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。 7.7 零件的車床專用夾具簡(jiǎn)單使用說明 （1）夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。 （2）當(dāng)工件和夾具上個(gè)元件相對(duì)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時(shí)，將產(chǎn)生較大的離心力和振動(dòng)，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機(jī)床的精度和安全生產(chǎn)，特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此，對(duì)于重量不對(duì)稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，常用適配的方法進(jìn)行夾具的平衡工作。 （3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時(shí)應(yīng)該加防護(hù)罩。 結(jié)論 閥體的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)，主要是對(duì)閥體的加工工藝和夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)。閥體的加工工藝設(shè)計(jì)主要是確定加工工藝路線，機(jī)械加工余量和切削用量、基本工時(shí)的確定，夾具的設(shè)計(jì)主要是要設(shè)計(jì)出正確的定位夾緊機(jī)構(gòu)。在本設(shè)計(jì)中工件的加工工藝路線正確合理，夾具的定位夾緊機(jī)構(gòu)也能達(dá)到定位夾緊的目的，能保證加工工件的精度。在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，如出現(xiàn)工藝路線的不合理，甚至出現(xiàn)不能保證加工所要求達(dá)到的精度。在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)，因定位基準(zhǔn)選擇不合理，出現(xiàn)過定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保證。在選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)由于機(jī)構(gòu)的大小，尺寸等不合理，而達(dá)不到夾緊的目的，也可能因夾緊力作用點(diǎn)或作用面的位置不合理而使工件產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)。不過在指導(dǎo)老師的悉心認(rèn)真的指導(dǎo)下，經(jīng)過2個(gè)月自身的不斷努力，這些問題都一一解決。在這個(gè)過程中，對(duì)機(jī)械加工工藝和夾具設(shè)計(jì)有關(guān)的知識(shí)有了更深的理解，增強(qiáng)了對(duì)本專業(yè)綜合知識(shí)運(yùn)用的能力，使我對(duì)專業(yè)知識(shí)、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1] 楊叔子，機(jī)械加工工藝師手冊(cè)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2001.8 [2] 陸劍中，孫家寧，金屬切削原理與刀具。北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2005.1 [3] 梁旭坤，焦建雄，機(jī)械制造基礎(chǔ)（公差，配合，材料熱加工分冊(cè)）。長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社 2006.6 [4] 王先逵，機(jī)械制造工藝學(xué)（第二版）。北京：機(jī)械工業(yè)出版社2006.1 [5] 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