閥蓋的鉆4-Ф14孔專用夾具設計及機械加工工藝規(guī)程裝備含4張CAD圖-獨家.zip,14,專用,夾具,設計,機械,加工,工藝,規(guī)程,裝備,CAD,獨家 閥蓋的機械加工工藝規(guī)程及4-Ф14孔專用夾具設計 摘要 本文選擇了閥蓋作為研究對象，閥蓋的種類很多，用途也很廣。閥蓋的一端可以是封閉的，用于變速箱用于變速箱主軸側面，阻止外界灰塵進入箱體內，也可用于固定軸承，起到軸向定位的作用。 本文主要研究內容是閥蓋的機械加工工藝規(guī)程及專用夾具設計。制定了加工閥蓋的機械加工工藝路線，詳細計算了加工余量、切削用量、尺寸公差，確定各工序尺寸、工序加工余量、加工工時、機械加工三要素等，選擇其加工設備。通過本設計掌握零件的加工過程分析、工藝卡片的編制和步驟。學會應用手冊、標準、規(guī)范等資料。認識到工藝在機械制造中的重要性。了解刀具的選用規(guī)則，產品質量、精度、壽命等屬性和節(jié)約材料，降低成本，最重要的是提高生產效率。 設計加工鉆削4-Ф14通孔鉆床專用夾具，設計內容有：定位方案和夾緊方案的確定，定位元件和夾緊元件的選擇，夾具體的設計，鉆削力的計算等等。 關鍵詞：閥蓋、工藝規(guī)程、專用夾具、4-Ф14通孔、鉆床 Abstract In this paper, the valve cover has been chosen as the research object. The valve cover has many kinds and uses widely. One end of the valve cover may be enclosed for use in the transmission on the side of the main shaft, preventing dust from entering the box body, or for fixing the bearing to play an axial positioning role. The main content of this paper is the machining process and special fixture design of the bonnet. The machining process route of valve cover is worked out. The machining allowance, cutting parameters and dimensional tolerance are calculated in detail. The working procedure dimensions, working procedure machining allowance, working hours and machining elements are determined, and the machining equipment is selected. Through this design, we can grasp the process analysis of parts, the compilation and steps of process cards. Learn application manuals, standards, specifications and other information. Recognize the importance of technology in machine manufacturing. Knowing the rules of tool selection, product quality, precision, life and other attributes and saving materials, reducing costs, the most important thing is to improve production efficiency. The special fixture for drilling 4-14 through hole drilling machine is designed and manufactured. The design contents include the determination of positioning scheme and clamping scheme, the selection of positioning elements and clamping elements, the design of fixture body, the calculation of drilling force and so on. Key words: valve cover, process specification, special fixture, 4- 14 hole and drilling machine I 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 機加工工藝規(guī)程及機床夾具的概述 1 1.2 機床夾具的研究現(xiàn)狀 2 1.3 機床夾具的發(fā)展方向 2 第2章 閥蓋機械加工工藝規(guī)程設計 4 2.1 零件的作用、設計基準及技術要求 4 2.1.1 零件的作用 4 2.1.2 零件的設計基準 4 2.1.3 零件的表面構成 4 2.2 零件加工表面的分析 5 2.3 零件的機械加工工藝性、材質及熱處理要求 5 2.3.1 零件的機械加工工藝性 5 2.3.2 零件的材質 5 2.4 基準的選擇及加工方案的選擇與確定 6 2.4.1 基準的選擇 6 2.4.2 加工方案的選擇比較與確定 7 2.5 毛坯尺寸及加工余量的確定 8 2.5.1 毛坯尺寸的確定 8 2.5.2 加工余量的確定 9 2.6 機械加工機床、刀具及量具的選擇 11 2.7 確定切削用量及基本工時 11 第3章 鉆4-Ф14通孔專用夾具設計 21 3.1 定位方案及定位元件的確定與選擇 21 3.1.1設計定位方案應滿足的要求 21 3.1.2定位方案的確定 21 3.1.3定位元件的選擇 21 3.2 夾緊方案及裝置的確定與選擇 22 3.2.1設計夾緊裝置應遵循的原則 22 3.2.2夾緊裝置滿足的基本要求 23 3.2.3夾緊方案的確定 23 3.2.4夾緊元件的選擇 23 3.3 夾具體的確定 24 3.3.1夾具體的設計要求 24 3.3.2夾具體制造形式的確定 24 3.4 導向裝置的確定 25 3.5 鉆削力的計算 28 3.6 夾緊力的計算 28 3.7 定位誤差的計算 29 結論 30 致謝 31 參考文獻 32 II 第1章 緒論 1.1 機加工工藝規(guī)程及機床夾具的概述 機械工業(yè)是為國民經濟提供裝備和為人民生活提供耐用消耗品的產業(yè)，國民經濟各部門生產技術的進步和經濟效益的高低在很大程度上取決于它所采用裝備的性能和質量。所以機械工業(yè)的技術水平和規(guī)模是衡量一個國家科技水平和經濟實力的重要標志。 經過建國40多年的發(fā)展，機械工業(yè)已成為我國工業(yè)中產品門類比較齊全，具有相當規(guī)模和一定技術基礎的支柱產業(yè)之一。改革開放以來，機械工業(yè)引進了大量的國外先進技術，目前這些技術已大批量投入生產，加上國內自行研究開發(fā)的結果，使機械產品的結構正向著合理化方向發(fā)展，對市場的適應能力也明顯增強。 通過對引進技術的消化吸收，又計劃的推進了企業(yè)的技術改造，引導企業(yè)走依靠科技進步的道路，使制造技術機械產品的性能及企業(yè)的經濟效益都發(fā)生了顯著的變化，我國機械工業(yè)綜合技術水平有了較大幅度的提高，一批先進的生產技術在生產中得到應用和普及，約有近10%的企業(yè)進入了高技術企業(yè)的行列，60%以上的企業(yè)建立了專門的技術開發(fā)機構，此外科技體制改革不斷深化，絕大多數研究院、所已進入經濟建設主戰(zhàn)場，正發(fā)揮越來越大的作用。 按照傳統(tǒng)的專業(yè)劃分，機械制造工藝學的研究范疇是零件的機械加工和裝配的工藝過程。很長時間以來，機械加工工藝最廣泛采用的方法是切削加工和磨削加工，即按照一定的順序，采用硬度比工件高的切削刀具實現(xiàn)機械加工。改革開放以來，機械工業(yè)充分利用國內外的技術資源，進行技術改造，依靠科技進步，已經取得了長足的發(fā)展。但與世界先進水平相比，我國的機械制造業(yè)的產品在功能、質量等方面還有較大的差距，產品構成落后，精度保持性差、科研開發(fā)能力較薄弱、人員技術素質還跟不上現(xiàn)代機械制造業(yè)飛速發(fā)展的需要。因此，我國機械制造業(yè)必須不斷增強技術力量，培養(yǎng)高水平的人才和提高現(xiàn)有人員的素質，學習和引進國外先進科學技術，使我國的機械制造工業(yè)早日趕上世界先進水平。 機床夾具是在切削加工中，用以準確確定工件位置，并將其牢固地夾緊的工藝裝備。主要作用是：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。因此，機床夾具在機械制造中占有重要的地位。 1.2 機床夾具的研究現(xiàn)狀 機床夾具是在金屬切削加工中，用以準確地確定工件位置，并將其牢固地夾緊，以接受加工的工藝裝備。它的主要作用：可靠的保證工件的加工質量，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。因此，機床夾具在機械制造中占有重要的地位。機床夾具可以分為多種類型，其中最有代表性的就是專用夾具、組合夾具。專用夾具為某一工件的某道工序設計制造的夾具。組合夾具采用標準的組合夾具元、部件，組裝而成的夾具。論實用性，組合夾具要遠大于專用夾具。組合夾具大部分的部件都是采用標準件，跟換容易，成本低效益高。 近年來，數控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術的應用，機床夾具提出了如下新的更高的要求： 1、可快速，方便地裝備新產品投入生產，以降低生產成本，縮短生產準備周期； 2、可夾持一組具有相似特征的零件； 3、可用于高精密加工精密夾具及固定裝置； 4、可用于各種現(xiàn)代制造夾具和新技術的裝置； 5、提高機床夾具的標準化程度。 1.3 機床夾具的發(fā)展方向 夾具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，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發(fā)展。 1、高精的發(fā)展方向 隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達±5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內；夾具重復安裝的定位精度高達±5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復定位精度高達2~5μm。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，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。 2、高效的發(fā)展方向 為了提高機床的生產效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1~2秒，夾具結構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產效率的作用。 3、模塊、組合的發(fā)展方向 夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用CAD技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經營電子商務化。 32 第2章 閥蓋機械加工工藝規(guī)程設計 2.1 零件的作用、設計基準及技術要求 2.1.1 零件的作用 本次設計的零件是閥蓋，閥蓋的種類很多，用途也很廣。閥蓋的一端可以是封閉的，用于變速箱用于變速箱主軸側面，阻止外界灰塵進入箱體內，也可用于固定軸承，起到軸向定位的作用，本設計中的閥蓋，M36X2螺紋可以起到定位軸的零件作用，外圓Ф41和一端面均4-Ф14通孔起到固定法蘭的作用。 具體結構見下圖2.1閥蓋零件圖。 圖2.1 閥蓋零件圖 2.1.2 零件的設計基準 通過資料的參看我們能夠知道，依據零件的結構和設計要求，用以確定的一些點、線、面稱為設計基準。 依據對零件的分析，本次設計零件的設計基準為Ф20內孔及端面。由零件圖可以看出，該閥蓋的結構不是很復雜，加工表面也不多，加工精度要求也不大。 2.1.3 零件的表面構成 1、M36X2螺紋所在螺紋面及端面； 2、Ф50外圓及R6所在圓柱面及圓弧面； 3、75X75所在表面及四周邊； 4、Ф53、Ф50及Ф41外圓所在表面及端面； 5、Ф28.5、Ф20及Ф36內孔所在表面及端面； 6、4-Ф14通孔所在表面及端面；R12.5所在圓弧面； 7、未注明鑄造圓角為R1-R3. 2.2 零件加工表面的分析 1、M36X2左端面，其表面粗糙度公差為25um； 2、Ф28.5內孔及右端面，其表面粗糙度公差為12.5um； 3、Ф20內孔，其表面粗糙度公差為25um； 4、Ф36內孔及左端面，其表面粗糙度公差為12.5um； 5、尺寸12右端面，其表面粗糙度公差為25um； 6、Ф50外圓及左端面，其表面粗糙度公差為12.5um； 7、Ф41外圓及左端面，其表面粗糙度公差為25um； 8、Ф36內孔及左端面，其表面粗糙度公差為12.5um； 9、鑄件應經過時效處理，消除內應力。 2.3 零件的機械加工工藝性、材質及熱處理要求 2.3.1 零件的機械加工工藝性 零件的結構工藝性是指在滿足使用性能的前提下，是否能以較高的生產率和最低的成本方便地加工出來的特性。所設計的閥蓋零件有利于達到所要求的加工質量和有利于減少加工的勞動量。 通過上面對零件的分析，能夠知道本次設計的零件是閥蓋零件。生產綱領是中批量生產。本次設計的零件主要加工的表面有端面、表面、內孔、螺紋孔等等。 2.3.2 零件的材質 閥蓋與各元件配合表面的尺寸精度和配合精度通常都較高，為了節(jié)省材料和減少加工的勞動量，毛坯常采用鑄件。在選擇閥蓋的毛坯結構時，應以結構合理性、工藝性、經濟性、標準化的可能性以及工廠的具體條件為依據綜合考慮。 由于ZG25具有良好的鑄造性、吸振性、切削加工性及一定的力學性能，并且價格低廉，生產設備簡單，所以在機械零件材料中占有很大的比重，廣泛地用來制作各種機架、底座。箱體等形狀復雜的零件。又由于ZG25具有良好的鑄造性、耐磨性、抗振性和切削加工性，所以選擇ZG25作為鑄造的材料。ZG25材料的具體介紹如下： ZG230-450是一種鑄造碳鋼，也叫ZG25或者25號鋼。230是指鑄鋼件的屈服強度為230Mpa，450是指鑄鋼件的抗拉強度為450Mpa。ZG代表鑄鋼的拼音縮寫，執(zhí)行GB/T11352標準。以此種材料為原料生產制造的建筑扣件成為鑄鋼扣件。 國內多使用鑄鐵扣件，無論鑄鐵扣件還是鑄鋼扣件，原材料的性能直接影響到建筑扣件成品的性能，所以抓好原料這個源頭的質量，建筑扣件的質量就有50%的保證。 2.4 基準的選擇及加工方案的選擇與確定 2.4.1 基準的選擇 定位基準的選擇在工藝規(guī)程制定中直接影響到工序數目，各表面加工順序，夾具結構及零件的精度。 定位基準分為粗基準和精基準，用毛坯上未經加工的表面作為定位基準成為粗基準，使用經過加工表面作為定位基準稱為精基準。在制定工藝規(guī)程時，先進行精基準的選擇，保證各加工表面按圖紙加工，再考慮用什么樣的粗基準來加工精基準。 1、粗基準的選擇原則 為保證工件某重要表面的余量均勻，應選重要表面為粗基準。應盡量選光滑平整，無飛邊，澆口，冒口或其他缺陷的表面為粗基準，以便定位準確，夾緊可靠。 2、精基準的選擇原則 “基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合引起的定位誤差。 “基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產生的誤差，簡化夾具設計與制造。 “自為基準“原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 “互為基準“原則 當兩個表面相互位置精度及尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。 根據上述定位基準的選擇原則，分析本零件，根據閥蓋零件圖，本零件帶有孔形狀軸類零件。 粗基準的選擇：零件的Φ42外圓及端面是零件的主要設計基準，也比較適合作零件上眾多表面加工的定位基準。 精基準的選擇：Φ20內孔及端面作為精基準。 2.4.2 加工方案的選擇比較與確定 工藝路線的擬訂是制定工藝規(guī)程的關鍵，其主要任務是選擇各個表面的加工方法和加工方案，確定各個表面的加工順序和工序的組合內容，它與定位基準的選擇密切相關。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。在生產綱領已確定的條件下，應考慮機床的夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量降低。2套工藝路線方案如下： 工藝路線方案1： 工序1、車Ф53右端面； 工序2、車尺寸12右端面； 工序3、車Ф50外圓及左端面； 工序4、車Ф41外圓及左端面； 工序5、車Ф20內孔； 工序6、車Ф36內孔及左端面； 工序7、車M36X2左端面； 工序8、車Ф28.5內孔及右端面； 工序9、車M36X2外螺紋； 工序10、鉆4-Ф14通孔； 工序11、倒角； 工序12、終檢； 工序13、入庫。 工藝路線方案2： 工序1、車Ф53右端面； 工序2、車尺寸12右端面； 工序3、車Ф50外圓及左端面； 工序4、車Ф41外圓及左端面； 工序5、鏜Ф20內孔； 工序6、鏜Ф36內孔及左端面； 工序7、車M36X2左端面； 工序8、鏜Ф28.5內孔及右端面； 工序9、車M36X2外螺紋； 工序10、鉆4-Ф14通孔； 工序11、倒角； 工序12、終檢； 工序13、入庫。 加工工藝路線的比較：方案1采用車削和鉆削的加工流程，先加工端面、再加工外圓及內孔，而且依據尺寸公差的要求把粗精加工分開保證零件的粗糙度。其加工流程比較簡單、零件需要設計的專用夾具較少，性價比較高。 方案2采用車削、鏜削、鉆削的加工流程，先車削加工零件的端面和外圓，而后采用鏜削的方法對零件的內孔進行加工。最后，鉆削4-Ф14通孔。因為零件是批量生產，采用工序分散。其加工流程也比較簡單，但零件需要設計專用夾具的件數較方案1較多，性價比不高。 加工工藝路線的確定：通過上面對2種加工方案的選擇與比較，權衡利弊。決定采用方案1作為本次零件的加工工藝路線。以上工藝過程見“機械加工工藝卡片”。 2.5 毛坯尺寸及加工余量的確定 2.5.1 毛坯尺寸的確定 1、選擇毛坯 該零件的生產綱領為年產量中批量生產，根據《機械加工工藝手冊》，選擇尺寸比較接近的并能滿足使用要求的閥蓋。成型方法為鑄造。 2、確定毛坯尺寸及公差 （1）零件的材料和其力學性能 當零件材料為鑄鐵和青銅時采用鑄件；零件材料為鋼材時、形狀不復雜而力學性能要求較高時采用鍛件；力學性能要求不高時采用幫料。 （2）零件的結構形狀和尺寸 大型零件一般用自由鍛或砂型鑄造件，中型零件可用模鍛件或特種鑄件；階梯軸零件各個臺階直徑相差不大時用幫料，相差較大時用鍛件。 （3）生產類型 在大批量生產時應采用較多專用的設備和工具制造毛坯，如金屬模機器造型的鑄件、模鍛或精密鍛造的毛坯；在單件小批生產中一般采用通用設備和工具制造毛坯，如自由鍛件、木模砂型鑄件，也可以使用焊接的方法制作大件毛坯。 （4）車間的生產能力 應結合車間的生產能力合理的選擇毛坯。 （5）充分注意應用新工藝、新技術、新材料 查閱《金屬機械加工工藝人員手冊》，選擇本次設計的閥蓋其毛坯圖如下圖2.2閥蓋的毛坯圖。 圖2.2 閥蓋毛坯圖 2.5.2 加工余量的確定 合理選擇加工余量對零件的加工質量和整個工藝過程的經濟性都有很大影響。余量過大，則浪費材料及工時，增加機床和刀具的消耗；余量過小，則不能去掉加工前存在的誤差和缺陷層，影響加工質量，造成廢品。所以合理確定加工余量是一項很重要的工作。故應在保證在保證加工質量的前提下盡量減少加工余量。確定工序加工余量的方法有以下三種： 1、分析計算法； 2、查表修正法； 3、經驗估算法。 工藝路線確定后，就要計算各個工序加工時所應能達到的工序尺寸及其公差的確定與工序余量的大小，工序尺寸的標注方法，基準選擇中間工序安排等密切相關，是一項繁瑣的工作，但就其性質和特點而言，一般可以歸納為以下兩大類： （1）在工藝基準不變的情況下，某表面本身各次加工工序尺寸的計算。對于這類簡單的工序尺寸，當決定了各工序間余量和工序所能達到的加工精度后，就可計算各工序的尺寸和公差。計算順序是從最后一道工序開紿，由后向前推。 （2）基準不重合時工序尺寸的計算。在零件的加工過程中，為了加工和檢驗方便可靠或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用設計 根據上述加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量如下： 工序1、車Ф53右端面 依據相關加工資料，決定其加工余量為3mm。 工序2、車尺寸12右端面 依據相關加工資料，決定其加工余量為3mm。 工序3、車Ф50外圓及左端面 依據相關加工資料，決定其加工余量為1.5mm（單邊）。 工序4、車Ф41外圓及左端面 依據相關加工資料，決定其加工余量為4.5mm（單邊）。 工序5、車Ф20內孔 依據相關加工資料，決定其加工余量為3mm（單邊）。 工序6、車Ф36內孔及左端面 依據相關加工資料，決定其加工余量為8mm（單邊）。 工序7、車M36X2左端面 依據相關加工資料，決定其加工余量為3mm。 工序8、車Ф28.5內孔及右端面 依據相關加工資料，決定其加工余量為4.25mm（單邊）。 工序9、車M36X2外螺紋 工步1、車Ф36外圓 依據相關加工資料，決定其加工余量為3mm（單邊）。 工步2、車M36X2外螺紋 依據相關加工資料，決定其加工余量為2.5mm（單邊）。 工序10、鉆4-Ф14通孔 工步1、鉆4-Ф14通孔底孔 依據相關加工資料，決定其加工余量為2.5mm（單邊）。 工步2、擴4-Ф14通孔 依據相關加工資料，決定其加工余量為4.4mm（單邊）。 工步3、鉸4-Ф14通孔 依據相關加工資料，決定其加工余量為0.1mm（單邊）。 工序11、倒角 工序12、終檢 工序13、入庫 2.6 機械加工機床、刀具及量具的選擇 零件的加工精度和生產率在很大程度上是由使用的機床所決定的。在設計工藝規(guī)程時，主要是選擇機床的種類和型號。選擇時參考有關手冊，產品樣本。選擇工藝裝備即選擇夾具、刀具、量具等，在選擇時應考慮產品的生產綱領、生產類型及生產組織結構；產品的通用化程度及產品的壽命周期；現(xiàn)由設備、工藝規(guī)程的特點等情況。 由于該工件生產規(guī)模為中批生產，根據工件的結構特點和技術要求，選用專用夾具較為合適。為更好的加工出外圓、端面及內孔，保證尺寸的同時保證零件的粗糙度。對零件加工之前，需要對使用機床、采用的刀具、量具和夾具進行相應選擇。 1、車削加工 選用CA6140臥式車床，零件裝夾在三爪卡盤上，加工刀具有端面車刀、外圓車刀、內孔車刀、螺紋車刀，測量工具為游標卡尺和螺紋量規(guī)。 2、鉆削加工 選用Z525立式鉆床，零件裝夾在專用夾具上，加工刀具有麻花鉆、擴孔鉆、鉸孔鉆，測量的工具為游標卡尺。 2.7 確定切削用量及基本工時 工序1、車Ф53右端面 1、背吃刀量的確定，在查閱資料后，決定取3mm。 2、進給量f的確定，在查閱資料后，取0.2mm/r。 3、切削速度V的確定，在查閱了相關的設計資料和加工的資料后，取60m/min； 361r/min 依據CA6140臥式車床的主軸轉動速度圖，取n=330，得到： 54.9m/min. 4、基本時間 根據切削資料，其基本時間為： 式中：l=19.5，則 5、輔助時間 根據切削資料，其輔助時間為： 式中：，則 工序2、車尺寸12右端面 1、背吃刀量的確定，在查閱資料后，決定取3mm。 2、進給量f的確定，在查閱資料后，取0.2mm/r。 3、切削速度V的確定，在查閱了相關的設計資料和加工的資料后，取60m/min； 255r/min 依據CA6140臥式車床的主軸轉動速度圖，取n=280，得到： 65.9m/min. 4、基本時間 根據切削資料，其基本時間為： 式中：l=11，則 5、輔助時間 根據切削資料，其輔助時間為： 式中：，則 工序3、車Ф50外圓及左端面 1、背吃刀量的確定，在查閱資料后，決定取1.5mm。 2、進給量f的確定，在查閱資料后，取0.2mm/r。 3、切削速度V的確定，在查閱了相關的設計資料和加工的資料后，取60m/min； 382r/min 依據CA6140臥式車床的主軸轉動速度圖，取n=330，得到： 51.8m/min. 4、基本時間 根據切削資料，其基本時間為： 式中：l=9，則 5、輔助時間 根據切削資料，其輔助時間為： 式中：，則 工序4、車Ф41外圓及左端面 1、背吃刀量的確定，在查閱資料后，決定取4.5mm。 2、進給量f的確定，在查閱資料后，取0.2mm/r。 3、切削速度V的確定，在查閱了相關的設計資料和加工的資料后，取60m/min； 466r/min 依據CA6140臥式車床的主軸轉動速度圖，取n=450，得到： 57.9m/min. 4、基本時間 根據切削資料，其基本時間為： 式中：l=4，則 5、輔助時間 根據切削資料，其輔助時間為： 式中：，則 工序5、車Ф20內孔 1、背吃刀量的確定，在查閱資料后，決定取3mm。 2、進給量f的確定，在查閱資料后，取0.2mm/r。 3、切削速度V的確定，在查閱了相關的設計資料和加工的資料后，取40m/min； 637r/min 依據CA6140臥式車床的主軸轉動速度圖，取n=550，得到： 34.5m/min. 4、基本時間 根據切削資料，其基本時間為： 式中：l=56，則 5、輔助時間 根據切削資料，其輔助時間為： 式中：，則 工序6、車Ф36內孔及左端面 1、背吃刀量的確定，在查閱資料后，決定取8mm。 2、進給量f的確定，在查閱資料后，取0.2mm/r。 3、切削速度V的確定，在查閱了相關的設計資料和加工的資料后，取40m/min； 354r/min 依據CA6140臥式車床的主軸轉動速度圖，取n=330，得到： 37.3m/min. 4、基本時間 根據切削資料，其基本時間為： 式中：l=8，則 5、輔助時間 根據切削資料，其輔助時間為： 式中：，則 工序7、車M36X2左端面 1、背吃刀量的確定，在查閱資料后，決定取3mm。 2、進給量f的確定，在查閱資料后，取0.2mm/r。 3、切削速度V的確定，在查閱了相關的設計資料和加工的資料后，取60m/min； 455r/min 依據CA6140臥式車床的主軸轉動速度圖，取n=450，得到： 59.3m/min. 4、基本時間 根據切削資料，其基本時間為： 式中：l=11，則 5、輔助時間 根據切削資料，其輔助時間為： 式中：，則 工序8、車Ф28.5內孔及右端面 1、背吃刀量的確定，在查閱資料后，決定取4.25mm。 2、進給量f的確定，在查閱資料后，取0.2mm/r。 3、切削速度V的確定，在查閱了相關的設計資料和加工的資料后，取40m/min； 447r/min 依據CA6140臥式車床的主軸轉動速度圖，取n=450，得到： 40.2m/min. 4、基本時間 根據切削資料，其基本時間為： 式中：l=5，則 5、輔助時間 根據切削資料，其輔助時間為： 式中：，則 工序9、車M36X2外螺紋 工步1、車Ф36外圓 1、背吃刀量的確定，在查閱資料后，決定取3mm。 2、進給量f的確定，在查閱資料后，取0.2mm/r。 3、切削速度V的確定，在查閱了相關的設計資料和加工的資料后，取60m/min； 531r/min 依據CA6140臥式車床的主軸轉動速度圖，取n=500，得到： 56.5m/min. 4、基本時間 根據切削資料，其基本時間為： 式中：l=16，則 5、輔助時間 根據切削資料，其輔助時間為： 式中：，則 工步2、車M36X2外螺紋 1、背吃刀量的確定，在查閱資料后，決定取2.5mm。 2、進給量f的確定，在查閱資料后，取0.25mm/r。 3、切削速度V的確定，在查閱了相關的設計資料和加工的資料后，取60m/min； 531r/min 依據CA6140臥式車床的主軸轉動速度圖，取n=500，得到： 56.5m/min. 4、基本時間 根據切削資料，其基本時間為： 式中：l=16，則 5、輔助時間 根據切削資料，其輔助時間為： 式中：，則 工序10、鉆4-Ф14通孔 工步1、鉆4-Ф14通孔底孔 1、采用的麻花鉆的材質是硬質合金鉆頭，它的具體的數值在下面： 。 2、根據相關設計資料和設計指南取 3、切削速度的確定 取。 主軸的轉動速度，查主軸轉速表，??； 得 4、基本時間 根據切削資料，其基本時間為： 式中：l=12，則 5、輔助時間 根據切削資料，其輔助時間為： 式中：，則 工步2、擴4-Ф14通孔 1、采用的擴孔鉆的材質是硬質合金鉆頭，它的具體的數值在下面： 。 2、根據相關設計資料和設計指南取 3、切削速度的確定 取。 主軸轉動速度，查主軸轉速表，取； 得 4、基本時間 根據切削資料，其基本時間為： 式中：l=12，則 5、輔助時間 根據切削資料，其輔助時間為： 式中：，則 工步3、鉸4-Ф14通孔 1、采用的鉸孔鉆的材質是硬質合金鉆頭，它的具體的數值在下面： 。 2、根據相關設計資料和設計指南取 3、切削速度的確定 取。 主軸轉動速度，查主軸轉速表，??； 得 4、基本時間 根據切削資料，其基本時間為： 式中：l=12，則 5、輔助時間 根據切削資料，其輔助時間為： 式中：，則 工序11、倒角； 工序12、終檢； 工序13、入庫。 第3章 鉆4-Ф14通孔專用夾具設計 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。經過與指導老師協(xié)商，決定設計鉆4-Ф14通孔鉆床專用夾具，本夾具將用于Z525立式鉆床。 3.1 定位方案及定位元件的確定與選擇 3.1.1設計定位方案應滿足的要求 工件在夾具中定位的任務是：使需要加工的工件的所有相同的工序，在夾具中都能擁有相同的正確位子，不能滿足加工的技術要求的全部是不正確的，雖然不能保證100%一致，但是所有工件的誤差必須保證要在所要求的誤差之內。 3.1.2定位方案的確定 1、閥蓋定位方案的確定 （1）利用零件Ф41右端面（見零件圖）和夾具體凸臺上端面進行定位，限制零件3個方向自由度。 （2）利用零件Ф20圓柱孔（見零件圖）和工件定位銷進行定位，限制零件2個方向自由度。 （3）利用在75X75四周邊其中一端面和工件插銷進行定位，限制零件1個方向自由度。完成本次加工零件的完全定位。 本次設計需要完成4-Ф14通孔的鉆削加工，設計的鉆套一次可以加工2個Ф14通孔，在完成2個Ф14通孔的鉆削后，拔出工件插銷、松開夾緊裝置，將零件轉動180°，插入工件插銷、擰緊夾緊裝置，鉆削另外2個Ф14通孔。 2、鉆模座定位方案的確定 采用的定位方案是“一面兩銷”。 3、鉆模板定位方案的確定 采用的定位方案是“一面兩銷”。 3.1.3定位元件的選擇 1、閥蓋定位元件的選擇 本次對閥蓋進行定位選擇的定位元件有：夾具體、工件定位銷、工件插銷。 2、鉆模座定位元件的選擇 定位元件有：圓柱銷、菱形銷。 3、鉆模板定位元件的選擇 定位元件有：圓柱銷、菱形銷。具體構造見圖3.1夾具裝配圖。 圖3.1 夾具裝配圖 3.2 夾緊方案及裝置的確定與選擇 3.2.1設計夾緊裝置應遵循的原則 1、工件不移動原則 夾緊過程中，應不改變工件定位后所占據的正確位置。 2、工件不變形原則 夾緊力的大小要適當，既要保證夾緊可靠，又應使工件在夾緊力的作用下不致產生加工精度所不允許的變形。 3、工件不振動原則 對剛性較差的工件，或者進行斷續(xù)切削，以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動。 4、安全可靠原則 夾緊傳力機構應有足夠夾緊行程，手動夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。 5、經濟實用原則 夾緊裝置的自動化和復雜程度應與生產綱領相適應，在保證生產效率的前提下，其結構應力求簡單，便于制造、維修，工藝性能好；操作方便、使用性能好。 3.2.2夾緊裝置滿足的基本要求 為了確保工件的加工質量和提高生產率，對夾緊裝置提出“正、牢、簡、快”的基本要求，如下： 1、“正”就是在夾緊過程中應保持工件原有的正確定位。 2、“牢”就是夾緊力要可靠、適當，既要把工件壓緊夾牢，保證工件不位移、不抖動；又不因為夾緊力過大而使工件表面損傷或變形。 3、“簡”就是結構簡單、工藝性能好、容易制造。只有在生產批量較大的時候，才考慮相應增加夾具夾緊機構的復雜程度和自動化程度。 4、“快”就是夾緊機構的操作應安全、迅速、方便、省力。 設計夾緊裝置時，首先要合理選擇夾緊力的方向，再確定其著力點和大小，并確定夾緊力的傳遞方式和相應的機構，最后選用或設計夾緊裝置的具體結構，來保證實現(xiàn)上述基本要求。 3.2.3夾緊方案的確定 1、閥蓋夾緊方案的確定 在零件左右方向上利用2套雙頭螺栓、壓板、六角螺母、彈簧對工件進行上下方向的夾緊。 2、鉆模座夾緊方案的確定 在對角線方向上采用內六角螺栓對其進行夾緊。 3、鉆模板夾緊方案的確定 在對角線方向上采用內六角螺栓對其進行夾緊。 3.2.4夾緊元件的選擇 1、閥蓋夾緊元件的選擇 本次對閥蓋進行夾緊選擇的夾緊元件有：雙頭螺栓、壓板、六角螺母、彈簧。 2、鉆模座夾緊元件的選擇 夾緊元件有：2個內六角螺栓。 3、鉆模板夾緊元件的選擇 夾緊元件有：2個內六角螺栓。 3.3 夾具體的確定 3.3.1夾具體的設計要求 1、有適當的精度和尺寸穩(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀或導向元件的表面以及夾具體的安裝基面等，應有適當的尺寸和形狀精度，之間應有適當位置精度。 為使夾具體尺寸穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。 2、有足夠的強度和剛度 加工過程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。為保證夾具體不產生變形和振動，夾具體應有足夠的強度和剛度。 3、結構工藝性好 夾具體應便于制造、裝配和檢驗。 4、排屑方便 切屑多時，夾具體上應考慮排屑結構。可以在夾具體開排屑槽、在夾具體下部設置排屑斜面。 5、在機床上安裝穩(wěn)定可靠 3.3.2夾具體制造形式的確定 通過資料的查閱，能夠知道夾具體毛坯有如下類型： 1、鑄造夾具體 鑄造夾具體的優(yōu)點是工藝性好，可鑄出各種復雜形狀，具有較好的抗壓強度、剛度和抗振性，但生產周期長，需進行時效處理，以消除內應力。常用材料為灰鑄鐵（如HT200），要求強度高時用鑄鋼（如ZG270-500），要求重量輕時鑄鋁（如ZL104）。目前鑄造夾具體應用較多。 2、焊接夾具體 焊接夾具體，它由鋼板、型材焊接而成，這種夾具體制造方便、生產周期短、成本低、重量輕。但焊接夾具體的熱應力較大，易變形，需經退火處理，以保證夾具體尺寸的穩(wěn)定性。 3、鍛造夾具體 鍛造夾具體，它適用于形狀簡單、尺寸不大、要求強度和剛度大的場合。鍛造后也需經退火處理。此類夾具體應用較少。 結合之前的分析，用HT200的灰鑄鐵來作為夾具的材料。具體構造見圖3.2夾具體零件圖： 圖3.2 夾具體零件圖 3.4 導向裝置的確定 本次選擇的導向裝置，除了鉆模座、鉆模板以外，還需要選擇鉆套。鉆套是鉆模上特有的元件，它的作用是確定鉆頭，鉸刀等刀具的軸線位置，防止刀具在加工過程中發(fā)生偏斜，保證被加工孔的位置精度和提高工藝系統(tǒng)的剛度。 根據使用特點，鉆套可分為固定式，可換式，快換式等多種結構形式。 1、固定鉆套 固定鉆套（如圖3.3）直接被壓在鉆模板上，其位置精度要求較高，但磨損后不易更換，鉆模板較薄時，為使鉆套具有足夠的引導長度，應采用有肩鉆套。 圖3.3 固定鉆套 2、可換鉆套 可換鉆套（如圖3.4）用于零件單一、大批量生產中，方便更換磨損的鉆套。鉆套和襯套之間采用F7/m6或F7/k6配合，襯套和鉆模板之間采用H7/n6配合。當鉆套磨損后，可卸下螺釘，更換新的鉆套。螺釘能防止鉆套加工時轉動及退刀時脫出。 圖3.4 可換鉆套 3、快換鉆套 在工件的一次裝夾中，若順序進行鉆孔、擴孔、鉸孔或攻絲等多個加工工步，需要不同孔徑的鉆套來引導刀具，此時應使用快換鉆套（如圖3.5）。更換鉆套時，只需逆時針轉動鉆套使削邊平面轉至螺釘位置，即可向上快速取出鉆套。 圖3.5 快換鉆套 4、特殊鉆套 因工件的形狀或被加工孔的位置需要而不能使用標準鉆套時，需自行設計的鉆套稱為特殊鉆套。圖3.6加長鉆套為常見的特殊鉆套，在加工凹面上的孔時使用，為減少刀具與鉆套的摩擦，可將鉆套引導高度H以上的孔徑放大，鉆套的高度H增大，則導向性能好，刀具剛度提高，加工精度高，但鉆套與刀具的磨損加劇，一般取H=1～2.5d。 圖3.6 加長鉆套 本次設計的要求是要對零件上4-Ф14通孔進行鉆孔加工，最后才能實現(xiàn)圖上所要求的加工要求，所以要選快換鉆套來用作刀具的導向元件。 3.5 鉆削力的計算 加工機床：Z525立式鉆床；刀具：Φ14鉆頭 根據相關設計資料和設計指南，得鉆削力計算方法： 其中P—鉆削力； D─鉆頭直徑，Φ14mm； S—進給量，0.1mm； HB─布氏硬度，取180HBS。 所以 3.6 夾緊力的計算 夾緊力的計算由于受多方面工藝因素的影響，計算起來比較復雜，一般只能粗略計算。為了簡化計算，在設計夾緊裝置時可假定工藝系統(tǒng)是剛性的，只考慮切削力的切削力矩對夾緊力的影響。 。 其中：為基本安全系數，取1.5；為加工性質系數，取1.1； 為刀具鈍化系數，取1.1；為繼續(xù)切削系數，取1.1； 為夾緊力穩(wěn)定系數，取1.3；為手動夾緊手柄位置系數，取1.0。 所以=2.6 實際夾緊力應為：。 其中及為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數，，（見《機床夾具設計手冊》） 所以 取螺栓預緊力。 選雙頭螺栓M10粗牙螺紋，材料為45#鋼。 則，遠遠小于45#鋼的許用拉應力。故可以采用雙頭螺栓M10粗牙螺紋。 3.7 定位誤差的計算 所謂定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面相對工序基準的位置誤差。因為對一批工件來說，刀具經調整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于定位基準是不變的，所以定位誤差就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量。造成定位誤差的原因有：由于定位基準與工序基準不一致所引起的定位誤差，稱基準不重合誤差，即工序基準相對定位基準在加工尺寸方向上的最大變動量；由于定位副制造誤差及其配合間隙所引起的定位誤差，稱基準位移誤差，即定位基準的相對位置在加工尺寸方向上的最大變動量。 分析和計算定位誤差的目的，就是為了判斷所采用的定位方案能否保證加工要求，以便對不同方案進行分析比較，從而選出最佳定位方案，它是決定定位方案時的一個重要依據。 1、定位元件及公差的確定 夾具體的主要定位元件為工件定位銷和夾具體，工件定位銷的尺寸與公差中《機床夾具設計手冊》和定位直徑大小的確定，工件定位銷保證零件的徑向誤差。夾具體：根據結構特點和相關資料，確定夾具體的結構和尺寸見夾具體零件圖，夾具體保證零件的軸向誤差。 （1）徑向誤差的確定 由徑向尺寸Ф20可以確定，因為該尺寸為標注公差，查表得： （2）軸向誤差確定 夾具體的軸向誤差只與夾具體的制造精度和定位誤差有關，不需計算。通過對零件圖的分析，其加工精度不高，因此上述定位誤差在范圍內。 結論 在本次設計中，要用到許多基礎理論，由于有些知識已經遺忘，這使我們要重新溫習知識，因此設計之前就對大學里面所涉及到的有關該課題的課程認真的復習了一遍，開始對本課題的設計任務有了大致的了解，并也有了設計的感覺。同時，由于設計的需要，要查閱并收集大量關于機械制造方面的文獻，進而對這些文獻進行分析和總結，這些都提高了我們對于專業(yè)知識的綜合運用能力和分析解決實際問題的能力。 本次夾具設計不但完成了零件的分析、零件圖和毛坯圖的繪制、加工工藝路線的選擇與確定、切削用量的計算等，還對加工4-Ф40通孔鉆床專用夾具完成了設計，其夾具設計內容有夾緊方案、夾緊元件、定位方案、定位元件的選擇與計算、鉆套的選擇與確定、定位誤差的分析與計算等等。 雖然本次設計我很努力去做，但還是存在一些不足： 1、我對機械工藝規(guī)程設計理論方面的知識還沒有十分扎實，對并沒有投入生產，在實際生產中的產品，還要根據生產部門的設備，要求等，考慮零件的結構，精度和余量，難免會有我們現(xiàn)在沒有考慮周全的內容。 2、對零件熱處理方式及夾具的設計把握不準，其主要原因是對零件的了解不足，沒有在真正的實踐，而且沒有見過實體，一些細節(jié)部分沒有掌握好。 因此，在以后的學習中，我要多學習相關的知識，關注前沿的科學技術，拓寬知識面，盡量進行實踐，以便設計時能夠在保證成本的前提下，較好地利用其本身。 致謝 設計的過程中得到了老師耐心的指導。老師非常關注我的設計進程，為我細心的講解，幫助我理順設計的思路，熱忱鼓勵和精心點撥，老師學識淵博、治學嚴謹、高度的責任感使我受益非淺。請允許我對您表達我最衷心的感謝！這次課程設計還得到了其他老師和同學的熱心幫助，他們的建議使我的論文更加嚴謹。在此也一并表示感謝！ 最后再次感謝我的老師、同伴及所有幫助我的人。祝你們萬事如意！同時也祝愿我的母校越來越好。 參考文獻 [1] 陳宏鈞.《機械加工工藝手冊》[M].機械工業(yè)出版社,2006 [2] 李云.機械制造工藝及設備設計指導手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1996 [3] 《機械加工技術》[M].西安電子科技大學出版社.2002 [4] 徐海枝.機械加工工藝編制[M]. 北京: 北京理工大學出版社，2009. 9 [5] 王先逵.機械加工工藝規(guī)程制定[M]. 北京: 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