機(jī)殼加工工藝及夾具設(shè)計(jì)【鉆2-Φ18孔】（全套含CAD圖紙）

機(jī)殼加工工藝及夾具設(shè)計(jì)【鉆2-Φ18孔】（全套含CAD圖紙）,鉆2-Φ18孔,機(jī)殼,加工,工藝,夾具,設(shè)計(jì),18,全套,cad,圖紙 三軸并聯(lián)銑床的功能仿真器 米洛斯Glavonjic和德拉甘米盧蒂諾維奇和莎莎Zivanovic 收稿日期：2007年7月12日 接稿日期：2008年6月27日 發(fā)表時(shí)間：2008年7月24日 施普林格出版社有限公司2008年倫敦 摘要：盡管許多實(shí)驗(yàn)室，許多人以并聯(lián)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)機(jī)為研究和發(fā)展的主題，，不幸的是，至今還是沒(méi)有個(gè)人有一定的成就。因此,利用低成本的但是功能強(qiáng)大的模擬器模擬三軸聯(lián)動(dòng)銑床來(lái)獲取基本經(jīng)驗(yàn)。這個(gè)想法是基于這樣的模擬器可以由傳統(tǒng)的三軸數(shù)控機(jī)床的控制驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)上進(jìn)行的。本文描述了一個(gè)包括相應(yīng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)學(xué)建模和編程算法的選擇模擬器的發(fā)展過(guò)程。功能模擬器的想法已經(jīng)被充分驗(yàn)證在標(biāo)準(zhǔn)化操作條件下，使得一些軟材料試件加工成功。 關(guān)鍵詞：并聯(lián)機(jī)床； 功能仿真器；模擬和測(cè)試 1簡(jiǎn)介 在當(dāng)今世界上，教育和培訓(xùn)具有戰(zhàn)略上的重要性，特別是在技術(shù)和科學(xué)學(xué)科。這也適用于并行結(jié)構(gòu)機(jī)研究和開發(fā)這個(gè)世界性的話題。對(duì)并聯(lián)機(jī)床的基本知識(shí)的已經(jīng)出版很多書，許多不同的并行機(jī)制，3至6個(gè)自由度，包括三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平移正交，也有使用。今天，不幸的是，研究機(jī)構(gòu)，大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，和企業(yè)絕大多數(shù)沒(méi)有并聯(lián)機(jī)床。究其原因，很明顯，是教育和培訓(xùn)的新技術(shù)，如個(gè)人知識(shí)管理，成本高。為了有助于實(shí)現(xiàn)在造型，設(shè)計(jì)，控制，編程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的收購(gòu)，以及個(gè)人知識(shí)管理，降低成本，可以使用新提出的三軸并聯(lián)銑床功能仿真器來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)想法是基于這樣的模擬器可以由傳統(tǒng)的3軸數(shù)控機(jī)床的控制驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)上進(jìn)行的。作為傳統(tǒng)的三軸數(shù)控機(jī)床的軸是相互正交，不同的三自由度正交平移關(guān)節(jié)空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，可用于生成模擬器。本文描述了模擬器發(fā)展，包括相應(yīng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)學(xué)建模和編程算法的選擇程序。功能模擬器應(yīng)經(jīng)被驗(yàn)證了在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化操作條件下成功加工一些軟質(zhì)材料。 2模擬器的概念 根據(jù)現(xiàn)在的知識(shí),以系列運(yùn)動(dòng)機(jī)器和可用的資源為其程序,模擬器看作一種混合的三軸驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)數(shù)控銑床空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)。其中的一種功能仿真器的概念，如圖1所示。 完全平行的三自由度不斷支撐關(guān)節(jié)的長(zhǎng)度和線性驅(qū)動(dòng)機(jī)制，由傳統(tǒng)的三軸數(shù)控機(jī)床的控制。這個(gè)機(jī)制是基于線性三角，但與正交的線性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，促進(jìn)其用XM，YM和水平或垂直軸系列運(yùn)動(dòng)機(jī)ZM連接。通用平臺(tái)，始終保持與基地的同時(shí)，使主軸在三個(gè)不同的正交XP中。在圖一中,始終如一的平行與地平行,使主軸的位置在三個(gè)不同的正交XP,YP,?ZP方向。在論文中。一些可能的配置的機(jī)制、其中的一個(gè)平臺(tái)被選中,因?yàn)樗贡阌诎惭b并聯(lián)機(jī)構(gòu)的機(jī)器在XM軸上。 其中的2個(gè)自由度被用來(lái)減少來(lái)自XM和YM軸的震動(dòng),除了選擇和調(diào)整引擎的機(jī)理與所選擇的串行機(jī),下面的過(guò)程，模型，算法，以及軟件必須定義和發(fā)展: -對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)——運(yùn)動(dòng)造型,即直接運(yùn)動(dòng)學(xué)、矩陣, 運(yùn)動(dòng)學(xué)和奇異性分析模型 -模擬工作空間分析和適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 -模擬器的設(shè)計(jì)制造 3模擬器的機(jī)制作用 同時(shí)作為垂直和水平三軸數(shù)控機(jī)床的串行正交和驅(qū)動(dòng)仿真器的軸，是最好的，如果三個(gè)自由度空間并聯(lián)，模擬器的機(jī)制以及正交平移的關(guān)節(jié)。與串行數(shù)控機(jī)床的軸耦合，這將是必不可少的，在一般情況下，至少有一個(gè)兩個(gè)自由度被動(dòng)的去耦串聯(lián)機(jī)構(gòu)。數(shù)控機(jī)床模擬器與移動(dòng)刀架和工作臺(tái)的是最方便的。在這樣的概念下兩三個(gè)軸的耦合，使其中一個(gè)自由度串聯(lián)他們的去耦和被動(dòng)的模擬器驅(qū)動(dòng)機(jī)制就足夠了。 如果沒(méi)有橫向和縱向的3軸數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的劃分，有三自由度正交平移關(guān)節(jié)，考慮和模擬器使用空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的一些例子，如圖2，他們的工作區(qū)的形狀也顯示在圖中。 該機(jī)制類似于上面的例子，在圖所示，基本運(yùn)動(dòng)學(xué)的概念差異問(wèn)題是可以解決的。自由度被動(dòng)串行，用于分離駕駛一系列數(shù)控機(jī)床軸運(yùn)動(dòng)機(jī)制的例子如圖所3示。在一些系列數(shù)控機(jī)床的概念中，其軸線可直接用作模擬的并行機(jī)制平移關(guān)節(jié)。在這種情況下，模擬器的一般概念的基礎(chǔ)上，如圖所示機(jī)制就可能被簡(jiǎn)化了。 圖4顯示了沒(méi)有自己的關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化模擬器的例子。數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動(dòng)是一個(gè)臥式加工中心。相應(yīng)的機(jī)械接口連接與分離軸加工中心聯(lián)合組成一個(gè)平行四邊形。兩自由度串聯(lián)機(jī)構(gòu)加工中心分離出來(lái)Y和Z軸。 圖5顯示了一個(gè)簡(jiǎn)化的立式數(shù)控銑床與兩個(gè)耦合軸模擬器的設(shè)計(jì)。模擬器的機(jī)制有一個(gè)自己的移動(dòng)式，聯(lián)合兩自由度串聯(lián)機(jī)構(gòu)也是垂直軸數(shù)控銑床脫鉤使用方法。 4模擬器造型的例子 圖一中對(duì)模擬器詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析是以圖六中的幾何模型為基礎(chǔ)的，由于機(jī)械本身特有的性質(zhì)，平臺(tái)和底座是平行的，因此，圖一中的每個(gè)空間平行四邊形由支柱表示。 連接底座和平臺(tái)的坐標(biāo)構(gòu)架{P}和{B}是平行的，同時(shí)平行于參考系列機(jī)器協(xié)調(diào)框架{ M }，這使得整個(gè)模擬器造型歸于普通化。這意味著分離并聯(lián)機(jī)構(gòu)的造型本身是可行的，并且不考慮其安裝在水平還是垂直的系列機(jī)器上，也不考慮其在平臺(tái)上的軸的位置。構(gòu)架{B}和{P}中的向量V分別用Bv 和 Pv.表示。 模擬器參數(shù)定義的向量： 移動(dòng)平臺(tái)上的連接中心之間的中心點(diǎn)Ci的位置向量在構(gòu)架{P}被定義為PPCi;（i=1，2，3） 工具末端的位置向量在構(gòu)架{P}中被定義為PPT ; [xTP yTP zTP]t , where zTP=-h. 模擬器的驅(qū)動(dòng)軸參考點(diǎn)Ri的位置向量被定義為BPRi; （i=1，2，3 ）連接坐標(biāo)向量 L=[l1 l2 l3]T, ,l1,l2, 和l3是系列CNC機(jī)器在lmin ≤li≤ lmax范圍內(nèi)提供動(dòng)力和控制的標(biāo)量變數(shù)，而Bai是單位向量，,和領(lǐng)域坐標(biāo)向量：代表工具末端已編制好的位置向量，而代表平臺(tái)的位置，即連接在上面的坐標(biāo)構(gòu)架{P}的原操作。由于坐標(biāo)構(gòu)架{B}和{P}總是平行的，所以這兩個(gè)向量之間的關(guān)系是很明顯的，即 (1) 其它向量和參數(shù)的定義如圖六所示，其中Bwi和Bqi是單位向量，而C是相互連接的平行四邊形的固定長(zhǎng)度。模擬器連接坐標(biāo)向量和 系列機(jī)器連接坐標(biāo)之間的關(guān)系如圖六所示，是 根據(jù)圖六中幾何關(guān)系，得出下列等式： 等式4中等號(hào)兩邊加以平方得出： 在等式3中應(yīng)用 運(yùn)動(dòng)學(xué)造型便被簡(jiǎn)化。為了滿足這個(gè)要求，人們已經(jīng)找到了具體的方法，即設(shè)置參考點(diǎn)Ri， 通過(guò)替代等式5中的機(jī)械參數(shù)，得到三個(gè)等式的方程組： 由這個(gè)方程組又得出：相反的運(yùn)動(dòng)學(xué)等式如 和直接運(yùn)動(dòng)學(xué)等式如 由以上等式得出： 如上所提，通過(guò)調(diào)整模擬器的機(jī)械參數(shù)，等式6，相反和直接運(yùn)動(dòng)學(xué)的解大大被簡(jiǎn)化了。為了滿足等式6中的條件，采用了六根指示長(zhǎng)度的校準(zhǔn)支柱，如圖七，應(yīng)用通過(guò)校正支柱長(zhǎng)度而得出的相反和正運(yùn)動(dòng)學(xué)解，定義了sliders（不知道啥意思） Si, (i=1, 2, 3)的參照點(diǎn)位置，并通過(guò)校準(zhǔn)plain環(huán)固定，如圖七。 4.1 分析運(yùn)動(dòng)學(xué)的正解和逆解 分析逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方差解，等式8，在給定平臺(tái)位置的情況下，不同的平行機(jī)械構(gòu)造有： 基本構(gòu)造，圖2a，在等式8中，在平方根之前的所有符號(hào)都是負(fù)號(hào) 可供選擇的構(gòu)造之一，圖2b，在等式8中，在平方根之前所有符號(hào)都是正的 其它可能的機(jī)械構(gòu)造，在等式8中，在平方根之前的符號(hào)是正負(fù)號(hào)用相同的方法，通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)正解分析，等式9，在驅(qū)動(dòng)軸位置給定的情況下，建立不同的平行機(jī)械構(gòu)造： 基本構(gòu)造，圖2a，和實(shí)際情況一致，在等式9中，在平方根之前是正號(hào) 供選擇的構(gòu)造，圖2c和d，在等式9中，在平方根之前是負(fù)號(hào)，根據(jù)驅(qū)動(dòng)系列機(jī)器的結(jié)構(gòu)可通過(guò)不同的方法實(shí)現(xiàn)圖2所示的基本的和供選擇的構(gòu)造。 4.2 雅可比矩陣和異常分析 鑒于PKM異常關(guān)系重大，這個(gè)問(wèn)題已被細(xì)致分析，如圖2a中顯示的機(jī)械變型，這種機(jī)械變型可用來(lái)發(fā)展水平機(jī)器中心的模擬器，如圖1。考慮時(shí)間的情況下區(qū)分等式8，得到的雅可比矩陣為： 由于方程組7中的等式有連接和領(lǐng)域坐標(biāo)的功能，根據(jù)它們的區(qū)別也可以得出雅可比矩陣： 其中 是正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的雅可比矩陣，用這種方法，可以識(shí)別出三種不同形式的異常，比如，正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)異常和聯(lián)合異常。 仔細(xì)分析雅可比矩陣的決定因素， 正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)異常和聯(lián)合異常是顯而易見(jiàn)的。 通過(guò)適當(dāng)?shù)拿枋龊偷仁?，圖8中顯示了可能的模擬器異常構(gòu)造，從圖8中可以看出，所有的異常都處在理論上可獲得工作空間的臨界上，所以，通過(guò)足夠的設(shè)計(jì)解答和或機(jī)械限制可以輕松地避免這些異常，這就意味著可獲得的模擬器工作空間要比理論上的工作空間要小，理論上工作空間的界線是在半徑C的汽缸上，而半徑C的軸是從逆運(yùn)動(dòng)學(xué)等式8中得出的XB, YB, ?ZB，同時(shí)半徑C的范圍是以圖8中的OB為中心的。 5 模擬器的實(shí)例 大家都知道，除了要選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)布局，選擇正確的幾何維度也是非常重要的，因?yàn)橐紤]已定的用途，這是個(gè)困難的工作，開發(fā)PKM的設(shè)計(jì)工具仍然需要研究，調(diào)整圖1、4和5中的模擬器設(shè)計(jì)參數(shù)是為了在可用CNC機(jī)器運(yùn)作效果的基礎(chǔ)上獲得更多的模型和工作空間維度，其中制造的模擬器就是配給CNC機(jī)器的，這個(gè)程序必須要進(jìn)行重復(fù)，因?yàn)樵谶x擇基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，要考慮機(jī)構(gòu)因素可能的干擾和det(J) 與 det(J?1)決定因素的重要性（等式14、15和16中涉及）。 在圖6中模擬器變型的幾何模型中，可以看到工作空間維度主要受到平行四邊形長(zhǎng)度C的影響，同時(shí)要達(dá)到圖8中D3, D3I2, 和 D3I1異常得出的機(jī)械距離。 對(duì)于配備模擬器的可用CNC機(jī)器，要用重復(fù)的程序?qū)ζ叫兴倪呅伍L(zhǎng)度C和坐標(biāo)（l1,2,3min l1,2,3max）的重要結(jié)合進(jìn)行分析，在每次重復(fù)過(guò)程中，要注意潛在的設(shè)計(jì)限制、干擾以及det(J) 與 det(J?1)的重要性，即異常產(chǎn)生的距離。 用這種方法得到的參數(shù)在圖9中模擬器原型的詳細(xì)設(shè)計(jì)中得到輕微的糾正，長(zhǎng)度C=850 mm、l1,2,3min=200 mm和l1,2,3max=550 mm的平行四邊形的形狀、體積和可獲得工作空間的位置如圖2a所示。 在采用這種構(gòu)想和設(shè)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了頭兩個(gè)模擬器，如圖9、10所示。 6 模擬器編程和測(cè)試 在PC平臺(tái)上以CAD–CAM environment標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)模擬器編程系統(tǒng)（圖11），幾何工作空間模型可以和其它系統(tǒng)交換，并且可以模仿工具軌跡，線性插值工具軌跡是從CL文件標(biāo)準(zhǔn)。 模擬器使用者可以選擇其它方式也能畫出工具軌跡，系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分是由developed and implemented postprocessor組成的，并且不用后處理器發(fā)電機(jī)，后處理器包括正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)（inverse and direct kinematics）、模擬器設(shè)計(jì)參數(shù)和模擬器工具途徑的運(yùn)算法則（圖12），模擬器工具途徑線性化是必要的，因?yàn)镃NC機(jī)器線性插值是被當(dāng)做模擬器聯(lián)合坐標(biāo)插值使用的，這樣的話，模擬器的工具軌跡仍在先定半徑的偏差范圍之內(nèi)，先定半徑是CL文件中點(diǎn)Tj?1 和點(diǎn) Tj之間，對(duì)于以這種方式獲得數(shù)控機(jī)床長(zhǎng)節(jié)目傳送到數(shù)控機(jī)床，可以在空閑的模擬器運(yùn)行驗(yàn)證。對(duì)軸的運(yùn)動(dòng)范圍已經(jīng)在處理器上檢查了。 該模擬器在這個(gè)階段的測(cè)試包括：核查的程序和通信系統(tǒng)，切割加工各種試件測(cè)試（圖13）。 7結(jié)束語(yǔ) 為了有助于實(shí)現(xiàn)在造型，設(shè)計(jì)，控制，編程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的收購(gòu)，以及降低個(gè)人知識(shí)管理的成本，提出了三軸并聯(lián)銑床功能仿真。所開發(fā)的三維并聯(lián)數(shù)控銑床功能仿真器作為混合系統(tǒng)，現(xiàn)有的技術(shù)設(shè)備（數(shù)控機(jī)床的CAD - CAM的硬件和軟件）和并聯(lián)機(jī)制，為全面和復(fù)雜的教學(xué)提供了設(shè)施。關(guān)于功能模擬器的想法，為驗(yàn)證一些軟質(zhì)材料在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試操作條件下作出成功的決策。這個(gè)想法可能會(huì)進(jìn)一步用于模擬器的決策。致謝由塞爾維亞科技部支持，并提出的尤里卡計(jì)劃3239工作。 8 XX大學(xué) 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 產(chǎn)品代號(hào) 零件圖號(hào) 零件名稱 機(jī)殼 材料 HT200 供應(yīng)狀態(tài) 毛坯種類 毛坯重量(kg) 每一毛坯可制零件數(shù) 零件重量(kg) 大批量 鑄件 1 工序號(hào) 工序名稱 設(shè)備 主要工藝裝備名稱及規(guī)格 名稱 型號(hào) 夾具 刀具 量具 輔具 10 鑄件毛坯，時(shí)效處理 20 粗銑底面 立式銑床 X5032 專用夾具 YT15 銑刀 D=50 游標(biāo)卡尺 30 半精銑底面 立式銑床 X5032 專用夾具 YT15 銑刀 D=50 游標(biāo)卡尺 40 粗銑、半精銑上端面 立式銑床 X5032 專用夾具 YT15 銑刀 D=50 游標(biāo)卡尺 50 粗銑、半精銑左端面(M68X2端面) 立式銑床 X5032 專用夾具 YT15 銑刀 D=50 游標(biāo)卡尺 60 粗銑、半精銑φ46孔上端臺(tái)階面 立式銑床 X5032 專用夾具 YT15 銑刀 D=50 游標(biāo)卡尺 70 粗銑、半精銑φ46孔下端面 立式銑床 X5032 專用夾具 YT15 銑刀 D=50 游標(biāo)卡尺 80 車M68X2外圓及外螺紋 車床 CA6140 專用夾具 外圓車刀，螺紋車刀 游標(biāo)卡尺 90 車φ45孔、φ40孔內(nèi)孔及臺(tái)階 車床 CA6140 專用夾具 內(nèi)孔車刀 游標(biāo)卡尺 100 鉆孔攻絲M27X2 立式鉆床 Z5125A 專用夾具 麻花鉆 絲錐 游標(biāo)卡尺 110 鉆孔攻絲M39X2 立式鉆床 Z5125A 專用夾具 麻花鉆 絲錐 游標(biāo)卡尺 設(shè)計(jì) 共1頁(yè) 校核 第1頁(yè) 標(biāo)記 處數(shù) 文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 文件號(hào) 簽字 日期 XX大學(xué) 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 產(chǎn)品代號(hào) 零件圖號(hào) 零件名稱 機(jī)殼 材料 HT200 供應(yīng)狀態(tài) 毛坯種類 毛坯重量(kg) 每一毛坯可制零件數(shù) 零件重量(kg) 大批量 鑄件 1 工序號(hào) 工序名稱 設(shè)備 主要工藝裝備名稱及規(guī)格 名稱 型號(hào) 夾具 刀具 量具 輔具 120 鉆擴(kuò)2-φ18孔 立式鉆床 Z5125A 專用夾具 麻花鉆 擴(kuò)刀 游標(biāo)卡尺 130 鉆擴(kuò)2-φ14孔 立式鉆床 Z5125A 專用夾具 麻花鉆 擴(kuò)刀 游標(biāo)卡尺 140 終檢入庫(kù) 設(shè)計(jì) 共1頁(yè) 校核 第1頁(yè) XX大學(xué) 課程設(shè)計(jì)論文 機(jī)殼加工工藝及夾具設(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 摘 要 機(jī)殼零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。 關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 第1章 序 言 5 第2章 零件的分析 6 2.1零件的形狀 6 2.2零件的工藝分析 6 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 7 3.1 確定毛坯的制造形式 7 3.2 基面的選擇 7 3.3 制定工藝路線 8 3.3.1 工藝路線方案一 8 3.3.2 工藝路線方案二 9 3.3.3 工藝方案的比較與分析 9 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 10 3.4.1 機(jī)床選用 10 3.4.2 選擇刀具 10 3.4.3 選擇量具 10 3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11 3.6確定切削用量及基本工時(shí) 12 第4章 鉆2-Φ18孔夾具設(shè)計(jì) 32 4.1研究原始質(zhì)料 32 4.2定位基準(zhǔn)的選擇 32 4.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 33 4.4誤差分析與計(jì)算 34 4.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用 35 4.5.1支撐釘選用 35 4.5.2 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 35 4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 36 4.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 38 總 結(jié) 38 參 考 文 獻(xiàn) 40 致謝 41 41 第1章 序 言 機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。 機(jī)殼零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)行的一個(gè)全面的考核。正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問(wèn)題，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。 第2章 零件的分析 2.1零件的形狀 題目給的零件是機(jī)殼零件，主要作用是起連接作用。 零件的實(shí)際形狀如上圖所示，?從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。具體尺寸，公差如下圖所示。 2.2零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄造，具有較高強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件。 機(jī)殼零件主要加工表面為：1. 粗銑底面、半精銑，表面粗糙度值為3.2。2. 粗銑、半精銑上端面，表面粗糙度值3.2。3. 車M68X2外圓及外螺紋，表面粗糙度值3.2。4. 車φ45孔、φ40孔內(nèi)孔及臺(tái)階，及表面粗糙度值3.2。5.兩側(cè)面粗糙度值6.3、12.5，法蘭面粗糙度值6.3。 機(jī)殼共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： (1)．左端的加工表面： ? ? 這一組加工表面包括：外圓端面，Φ52內(nèi)圓，倒角鉆孔并攻絲。這一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，。其要求并不高，粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。而鉆工沒(méi)有精度要求，因此一道工序就可以達(dá)到要求，并不需要擴(kuò)孔、鉸孔等工序。 (2).端面的加工表面： 這一組加工表面包括：端面，粗糙度為3.2；Φ70的端面，并帶有倒角；中心孔。其要求也不高，粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。其中，Φ55的孔或內(nèi)圓直接在上做鏜工就行了。 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 本機(jī)殼假設(shè)年產(chǎn)量為10萬(wàn)臺(tái)，每臺(tái)車床需要該零件1個(gè)，備品率為19%，廢品率為0.25%，每日工作班次為2班。 該零件材料為HT200，考慮到零件在工作時(shí)要有高的耐磨性，所以選擇鑄鐵鑄造。依據(jù)設(shè)計(jì)要求Q=100000件/年，n=1件/臺(tái)；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率α和 廢品率β分別取19%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng) N=2XQn(1+α)（1+β)=238595件/年 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200，鑄件的特點(diǎn)是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件，也適用于不同的金屬，還特別適應(yīng)制造形狀復(fù)雜的鑄件?？紤]到零件在使用過(guò)程中起連接作用，分析其在工作過(guò)程中所受載荷，最后選用鑄件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達(dá)成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型鑄造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。 3.2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，不但使加工工藝過(guò)程中的問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)的選擇，對(duì)像機(jī)殼這樣的零件來(lái)說(shuō)，選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的。對(duì)本零件來(lái)說(shuō)，如果外圓的端面做基準(zhǔn)，則可能造成這一組內(nèi)外圓的面與零件的外形不對(duì)稱，按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則(即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面做粗基準(zhǔn)，若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)應(yīng)位置精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn))。 對(duì)于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不在重復(fù)。 3.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 3.3.1 工藝路線方案一 10 鑄件毛坯，時(shí)效處理 20 粗銑底面 30 半精銑底面 40 粗銑、半精銑上端面 50 粗銑、半精銑左端面(M68X2端面) 60 粗銑、半精銑φ46孔上端臺(tái)階面 70 粗銑、半精銑φ46孔下端面 80 車M68X2外圓及外螺紋 90 車φ45孔、φ40孔內(nèi)孔及臺(tái)階 100 鉆孔攻絲M27X2 110 鉆孔攻絲M39X2 120 鉆擴(kuò)2-φ18孔 130 鉆擴(kuò)2-φ14孔 140 終檢入庫(kù) 3.3.2 工藝路線方案二 10 鑄件毛坯，時(shí)效處理 20 車M68X2外圓及外螺紋 30 粗銑底面 40 半精銑底面 50 粗銑、半精銑上端面 60 粗銑、半精銑左端面(M68X2端面) 70 粗銑、半精銑φ46孔上端臺(tái)階面 80 粗銑、半精銑φ46孔下端面 90 車φ45孔、φ40孔內(nèi)孔及臺(tái)階 100 鉆孔攻絲M27X2 110 鉆孔攻絲M39X2 120 鉆擴(kuò)2-φ18孔 130 鉆擴(kuò)2-φ14孔 140 終檢入庫(kù) 3.3.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便，但是要更換多臺(tái)設(shè)備，加工過(guò)程比較繁瑣，而且在加工過(guò)程中位置精度不易保證。方案二減少了裝夾次數(shù)，但是要及時(shí)更換刀具，因?yàn)橛行┕ば蛟谲嚧采弦部梢约庸?，鏜、鉆孔等等，需要換上相應(yīng)的刀具。因此綜合工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過(guò)程如下： 10 鑄件毛坯，時(shí)效處理 20 粗銑底面 30 半精銑底面 40 粗銑、半精銑上端面 50 粗銑、半精銑左端面(M68X2端面) 60 粗銑、半精銑φ46孔上端臺(tái)階面 70 粗銑、半精銑φ46孔下端面 80 車M68X2外圓及外螺紋 90 車φ45孔、φ40孔內(nèi)孔及臺(tái)階 100 鉆孔攻絲M27X2 110 鉆孔攻絲M39X2 120 鉆擴(kuò)2-φ18孔 130 鉆擴(kuò)2-φ14孔 140 終檢入庫(kù) 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 3.4.1 機(jī)床選用 ①.工序是粗車、和精車。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的CA6140臥式車床。參考根據(jù)《機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-7。 ②.工序是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。 3.4.2 選擇刀具 ①.在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金車刀，它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性,可選用可轉(zhuǎn)位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。 ②.鉆孔時(shí)選用高速鋼麻花鉆，參考《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（主編 孟少農(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。 ③.磨具的選用：磨具通常又稱為砂輪。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取決于磨具的磨料、結(jié)合劑、粒度、硬度、組織以及砂輪的形狀和尺寸。參考《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（主編 徐圣群） 表12-47，選擇雙斜邊二號(hào)砂輪。 3.4.3 選擇量具 本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計(jì)量器具的不確定度選擇；二是按計(jì)量器的測(cè)量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。 3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “機(jī)殼” 零件材料為HT200，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（以后簡(jiǎn)稱《工藝手冊(cè)》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，灰鑄造的硬度HB為143～269，表2.2-23 灰鑄造的物理性能，HT200密度ρ=7.2～7.3（），計(jì)算零件毛坯的重量約為2。 表3-1 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì) 生產(chǎn)類別 同類零件的年產(chǎn)量[件] 重型 （零件重>2000kg） 中型 （零件重100~2000kg） 輕型 （零件重<100kg） 單件生產(chǎn) 5以下 10以下 100以下 小批生產(chǎn) 5~100 10~200 100~500 中批生產(chǎn) 100~300 200~500 500~5000 大批生產(chǎn) 300~1000 500~5000 5000~50000 大量生產(chǎn) 1000以上 5000以上 50000以上 根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類型的主要特點(diǎn)要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊(cè)》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟(jì)合理性，采用機(jī)器砂模造型鑄件。 表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí) 鑄造方法 公差等級(jí)CT 灰鑄造 砂型手工造型 11~13 砂型機(jī)器造型及殼型 8~10 金屬型 7~9 低壓鑄造 7~9 熔模鑄造 5~7 根據(jù)上表選擇金屬型公差等級(jí)為7級(jí)。 3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值 鑄件基本尺寸 公差等級(jí)CT 大于 至 8 63 100 160 100 160 250 1.6 1.8 2.0 根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級(jí)為8級(jí)的公差數(shù)值為1.8。 表3-4 鑄鐵件機(jī)械加工余量（JB2854-80）如下 鑄件基本尺寸 加工余量等級(jí) 6 澆注時(shí)位置 >120~250 6.0 4.0 頂、側(cè)面 底 面 鑄孔的機(jī)械加工余量一般按澆注時(shí)位置處于頂面的機(jī)械加工余量選擇。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 3.6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。 工序10：鑄造 時(shí)效處理無(wú)切削加工，無(wú)需計(jì)算 工序20、30：粗銑、半精銑底面 機(jī)床：銑床X5032 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)。 單邊余量：Z=3mm 所以銑削深度： 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣? 每齒進(jìn)給量：取取銑削速度 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按照文獻(xiàn)，取 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： ：,取 切削工時(shí) 被切削層：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間 工序40：粗銑、半精銑上端面 機(jī)床：銑床X5032 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)。 單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度： 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣? 每齒進(jìn)給量：取，取銑削速度 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按照文獻(xiàn)，取 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： ：取 切削工時(shí) 被切削層：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間 工序50：粗銑、半精銑左端面(M68X2端面) 機(jī)床：銑床X5032 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度： 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣? 每齒進(jìn)給量：取取銑削速度 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按照，取 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： ：取 切削工時(shí) 被切削層：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間 工序60：粗銑、半精銑φ46孔上端臺(tái)階面 機(jī)床：銑床X5032 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度： 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣? 每齒進(jìn)給量：取取銑削速度 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按照，取 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： ：取 切削工時(shí) 被切削層：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間 工序70：粗銑、半精銑φ46孔下端面 機(jī)床：銑床X5032 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度： 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣? 每齒進(jìn)給量：取取銑削速度 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按照，取 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： ：取 切削工時(shí) 被切削層：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間 工序80：車M68X2外圓及外螺紋 已知加工材料灰鑄鐵 CA6140普通車床 所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。根 故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。 ①.確定加工深度 一次走刀內(nèi)完成 ②.確定進(jìn)給量 根據(jù)《加工手冊(cè)》可知 刀桿尺寸為，，進(jìn)給量=0.5～1.0 按進(jìn)給量在《工藝手冊(cè)》可知： =0.7 CA6140進(jìn)給力=3530。 ，，=時(shí)， 進(jìn)給力：=950。 實(shí)際進(jìn)給力為： =950=1111.5 （1-2） 所選=可用。 ③.選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)耐用度 根據(jù)《加工手冊(cè)》，最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定加工速度 故： ==63 （1-3） ===120 （1-4） 根據(jù)CA6140車床選擇 =125 這時(shí)實(shí)際速度為： == （1-5） ⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率 由《加工手冊(cè)》=～，，，加工速度時(shí)， = 實(shí)際功率為： =1.7=1.2 （1-6） 在CA6140上進(jìn)行，最后用量為： =3.75，=，==，= 精車加工 所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。 選刀桿尺寸=，刀片厚度為。 ①.確定加工深度 可在一次走刀內(nèi)完成 ②.確定進(jìn)給量 根據(jù)《加工手冊(cè)》可知 刀桿尺寸為， 進(jìn)給量=0.5～1.0 按CA6140進(jìn)給量 =0.7 CA6140進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。 =950=1111.5故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《加工手冊(cè)》車刀后刀面磨損量，車刀壽命=。 ④.確定加工速度 當(dāng)硬質(zhì)合金刀度200～219鑄件， ，，加工速度=。 ==63 ===120 （3-13） 根據(jù)CA6140車床=125 實(shí)際速度為： == （3-14） ⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率 由《加工手冊(cè)》加工速度時(shí)， = 加工功率修正系數(shù)=0.73=0.9， 時(shí)間功率為： =1.7=1.2 =1.25，=，==，= 工序90：車φ45孔、φ40孔內(nèi)孔及臺(tái)階 已知加工材料灰鑄鐵 CA6140普通車床 所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。根 故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。 ①.確定加工深度 一次走刀內(nèi)完成 ②.確定進(jìn)給量 根據(jù)《加工手冊(cè)》可知 刀桿尺寸為，，進(jìn)給量=0.5～1.0 按進(jìn)給量在《工藝手冊(cè)》可知： =0.7 CA6140進(jìn)給力=3530。 ，，=時(shí)， 進(jìn)給力：=950。 實(shí)際進(jìn)給力為： =950=1111.5 （1-2） 所選=可用。 ③.選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)耐用度 根據(jù)《加工手冊(cè)》，最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定加工速度 故： ==63 （1-3） ===120 （1-4） 根據(jù)CA6140車床選擇 =125 這時(shí)實(shí)際速度為： == （1-5） ⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率 由《加工手冊(cè)》=～，，，加工速度時(shí)， = 實(shí)際功率為： =1.7=1.2 （1-6） 在CA6140上進(jìn)行，最后用量為： =3.75，=，==，= 精車加工 所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。 選刀桿尺寸=，刀片厚度為。 ①.確定加工深度 可在一次走刀內(nèi)完成 ②.確定進(jìn)給量 根據(jù)《加工手冊(cè)》可知 刀桿尺寸為， 進(jìn)給量=0.5～1.0 按CA6140進(jìn)給量 =0.7 CA6140進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。 =950=1111.5故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《加工手冊(cè)》車刀后刀面磨損量，車刀壽命=。 ④.確定加工速度 當(dāng)硬質(zhì)合金刀度200～219鑄件， ，，加工速度=。 ==63 ===120 （3-13） 根據(jù)CA6140車床=125 實(shí)際速度為： == （3-14） ⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率 由《加工手冊(cè)》加工速度時(shí)， = 加工功率修正系數(shù)=0.73=0.9， 時(shí)間功率為： =1.7=1.2 =1.25，=，==，= 工序100：鉆孔攻絲M27X2 已知加工材料灰鑄鐵 CA6140普通車床 所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。根 故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。 ①.確定加工深度 一次走刀內(nèi)完成 ②.確定進(jìn)給量 根據(jù)《加工手冊(cè)》可知 刀桿尺寸為，，進(jìn)給量=0.5～1.0 按進(jìn)給量在《工藝手冊(cè)》可知： =0.7 CA6140進(jìn)給力=3530。 ，，=時(shí)， 進(jìn)給力：=950。 實(shí)際進(jìn)給力為： =950=1111.5 （1-2） 所選=可用。 ③.選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)耐用度 根據(jù)《加工手冊(cè)》，最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定加工速度 故： ==63 （1-3） ===120 （1-4） 根據(jù)CA6140車床選擇 =125 這時(shí)實(shí)際速度為： == （1-5） ⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率 由《加工手冊(cè)》=～，，，加工速度時(shí)， = 實(shí)際功率為： =1.7=1.2 （1-6） 在CA6140上進(jìn)行，最后用量為： =3.75，=，==，= 精車加工 所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。 選刀桿尺寸=，刀片厚度為。 ①.確定加工深度 可在一次走刀內(nèi)完成 ②.確定進(jìn)給量 根據(jù)《加工手冊(cè)》可知 刀桿尺寸為， 進(jìn)給量=0.5～1.0 按CA6140進(jìn)給量 =0.7 CA6140進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。 =950=1111.5故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《加工手冊(cè)》車刀后刀面磨損量，車刀壽命=。 ④.確定加工速度 當(dāng)硬質(zhì)合金刀度200～219鑄件， ，，加工速度=。 ==63 ===120 （3-13） 根據(jù)CA6140車床=125 實(shí)際速度為： == （3-14） ⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率 由《加工手冊(cè)》加工速度時(shí)， = 加工功率修正系數(shù)=0.73=0.9， 時(shí)間功率為： =1.7=1.2 =1.25，=，==，= 工序110：鉆孔攻絲M39X2 已知加工材料灰鑄鐵 CA6140普通車床 所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。根 故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。 ①.確定加工深度 一次走刀內(nèi)完成 ②.確定進(jìn)給量 根據(jù)《加工手冊(cè)》可知 刀桿尺寸為，，進(jìn)給量=0.5～1.0 按進(jìn)給量在《工藝手冊(cè)》可知： =0.7 CA6140進(jìn)給力=3530。 ，，=時(shí)， 進(jìn)給力：=950。 實(shí)際進(jìn)給力為： =950=1111.5 （1-2） 所選=可用。 ③.選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)耐用度 根據(jù)《加工手冊(cè)》，最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定加工速度 故： ==63 （1-3） ===120 （1-4） 根據(jù)CA6140車床選擇 =125 這時(shí)實(shí)際速度為： == （1-5） ⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率 由《加工手冊(cè)》=～，，，加工速度時(shí)， = 實(shí)際功率為： =1.7=1.2 （1-6） 在CA6140上進(jìn)行，最后用量為： =3.75，=，==，= 精車加工 所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。 選刀桿尺寸=，刀片厚度為。 ①.確定加工深度 可在一次走刀內(nèi)完成 ②.確定進(jìn)給量 根據(jù)《加工手冊(cè)》可知 刀桿尺寸為， 進(jìn)給量=0.5～1.0 按CA6140進(jìn)給量 =0.7 CA6140進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。 =950=1111.5故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《加工手冊(cè)》車刀后刀面磨損量，車刀壽命=。 ④.確定加工速度 當(dāng)硬質(zhì)合金刀度200～219鑄件， ，，加工速度=。 ==63 ===120 （3-13） 根據(jù)CA6140車床=125 實(shí)際速度為： == （3-14） ⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率 由《加工手冊(cè)》加工速度時(shí)， = 加工功率修正系數(shù)=0.73=0.9， 時(shí)間功率為： =1.7=1.2 =1.25，=，==，= 工序120 鉆擴(kuò)2-φ18孔 本工序采用計(jì)算法。 表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 類型 直徑范圍（mm） 用途 GB1436-85 直柄麻花鉆 2.0～20.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1437-85 直柄長(zhǎng)麻花鉆 1.0～31.5 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1438-85 錐柄麻花鉆 3.0～100.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1439-85 錐柄長(zhǎng)麻花鉆 5.0～50.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 選用Z525搖臂鉆床，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編，查《機(jī)》表2.4-37鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度可得，耐用度為4500，表10.2-5標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長(zhǎng)，麻花鉆，則螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。 表3-6 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的全長(zhǎng)和溝槽長(zhǎng)度（摘自GB6137-85） mm 直徑范圍 直柄麻花鉆 l l1 >11.80～13.20 151 101 表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù)GB6137-85） （o） d (mm) β 2ф αf ψ 8.6～18.00 30 118 12 40～60 表3-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 （1）后刀面最大磨損限度mm 刀具材料 加工材料 鉆頭 直徑d0（mm） ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 （2）單刃加工刀具耐用度T min 刀具類型 加工材料 刀具材料 刀具直徑d0（mm） 11～20 鉆頭（鉆孔及擴(kuò)孔） 鑄鐵、銅合金及合金 高速鋼 60 鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min ①.確定進(jìn)給量 查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編，第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進(jìn)給量為f=0.25～0.65,根據(jù)表4.13中可知，進(jìn)給量取f=0.60。 ②.確定切削速度 查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在灰鑄造（190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12，參考《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-10鉆擴(kuò)鉸孔條件改變時(shí)切削速度修正系數(shù)K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17） 則 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150 則實(shí)際切削速度 = = =11.8 ③.確定切削時(shí)間 查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-43，鉆孔時(shí)加工機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： T= （3-19） 其中 l= l=5 l=2～3 則： t= =9.13 工序130：鉆擴(kuò)2-φ14孔 機(jī)床：立式鉆床Z525 刀具：根據(jù)選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔 鉆孔時(shí)先鉆孔。 切削深度： 進(jìn)給量：取。 切削速度取。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照文獻(xiàn)，取 所以實(shí)際切削速度： 切削工時(shí) 被切削層： 刀具切入： 刀具切出： 取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： ⑵ 擴(kuò)孔φ14 刀具：選擇擴(kuò)孔鉆頭（硬質(zhì)合金錐柄麻花材料）。 片型號(hào)：E403 切削深度： 進(jìn)給量：取。 切削速度：取。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按照文獻(xiàn)取 所以實(shí)際切削速度： 切削工時(shí) 被切削層： 刀具切入有： 刀具切出： ，取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 第4章 鉆2-Φ18孔夾具設(shè)計(jì) 4.1研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來(lái)鉆底面2-Φ18小孔，并攻絲，因?yàn)榧庸ぞ炔桓?，故在加工中，主要目的是降低生產(chǎn)成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度從而來(lái)提高效率。 4.2定位基準(zhǔn)的選擇 要合理選擇定位基準(zhǔn)，不然會(huì)影響加工過(guò)程的質(zhì)量，進(jìn)而最終工件質(zhì)量。選擇不合適的基準(zhǔn)，故會(huì)增加加工過(guò)程或不合理工藝路線，導(dǎo)致夾具設(shè)計(jì)困難，最終達(dá)不到零件加工精度（特別位置精度）。所以我們應(yīng)該根據(jù)零件的技術(shù)要求，以保證加工精度的要求，定位基準(zhǔn)的合理選擇。以已加工好的端面作定位夾具。 由零件圖可知：在鉆孔前，平面進(jìn)行了粗、精銑加工。定位、夾緊方案： 為了在定位誤差范圍滿足要求，定位一面一銷一擋塊，結(jié)構(gòu)中的定位是簡(jiǎn)單易操作的。一邊是底平面圖的處理；在孔無(wú)位置公差要求，所以我們?yōu)槎ㄎ换鶞?zhǔn)設(shè)計(jì)的底面和兩個(gè)孔鉆的模式選擇，以滿足加工要求。底部和5自由度的兩個(gè)定位孔限制工件的定位。 4.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 鉆孔選用：鉆床Z525，刀具鉆頭。 由文獻(xiàn)可得： 切削力公式： 式中 查表得： 其中： 即： 實(shí)際所需夾緊力： 有： 安全系數(shù)K可按： 式中：安全系數(shù) 所以 通過(guò)計(jì)算實(shí)際夾緊力不大，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單操作方便，采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 取，， 查文獻(xiàn)移動(dòng)螺旋夾緊時(shí)夾緊力計(jì)算： 式中參數(shù)由文獻(xiàn)查得： 螺旋夾緊力： 由上述計(jì)算易得： 通過(guò)計(jì)算實(shí)際所需夾緊力不大，該夾具具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，決定使用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 4.4誤差分析與計(jì)算 該夾具以底面、支撐釘定位基準(zhǔn)， 由文獻(xiàn)可得： ⑴支撐釘?shù)亩ㄎ徽`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、所設(shè)計(jì)的夾具滿足零件加工精度要求。 4.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用 4.5.1支撐釘選用 本夾具用支撐釘定位 表3.1 支撐釘 d H D 公稱 允差 12～18 16 15 ～0.011 22 5 1 4 M12 4 4.5.2 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 為了減少輔助時(shí)間采用可換鉆套，以來(lái)滿足達(dá)到孔的加工的要求。 圖3.1 可換鉆套 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下 表3.4 鉆套 d H D 公稱 允差 6 12 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 9 0.5 18 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖3.2 固定襯套 其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下 表3.5 固定襯套 d H D C 公稱 允差 公稱 允差 12 +0.034 +0.016 12 18 +0.023 +0.012 0.5 2 4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求 （1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。 （2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 保證在加工過(guò)程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò) 夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單。 （4）應(yīng)便于鐵屑去除 在加工過(guò)程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個(gè)過(guò)程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對(duì)切削過(guò)程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。 （5）安裝應(yīng)牢固、可靠 夾具安裝在所有通過(guò)夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識(shí)別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。 加工過(guò)程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過(guò)程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過(guò)程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。 4.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 本夾具用于在鉆床上加工孔。夾緊機(jī)構(gòu)，操作簡(jiǎn)單，夾緊可靠。 如前所述，夾具設(shè)計(jì)，為了提高生產(chǎn)率，首先想到的是如何安裝，拆卸方便，鉆模的表面，所以主要的鉆削力，因?yàn)殂@削力向下，鉸鏈板壓得我們使用，減少壓力，鉆削力和夾緊力的方向是相同的，它是更容易保證工件的穩(wěn)定性。 總 結(jié) 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們讀到一些技術(shù)資料和設(shè)計(jì)手冊(cè)，在機(jī)械領(lǐng)域中的一些基本問(wèn)題的探討。因此，這樣的設(shè)計(jì)不僅要加強(qiáng)自己的理解和知識(shí)，和他們的知識(shí)，拓寬。此外，該拉延工藝的設(shè)計(jì)，AutoCAD繪圖軟件的使用，并在同一時(shí)間，手繪，所有這些因素都使我們學(xué)到更多的知識(shí)，圖像識(shí)別和提高我們的繪圖能力。 本課題是機(jī)殼的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)，主要是確定的工藝設(shè)計(jì)的工藝路線，確定加工和切削參數(shù)，基本工時(shí)，本設(shè)計(jì)的零件工藝路線是正確合理的，定位和夾緊的夾緊機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)定位和夾緊的目的，可以保證工件的加工精度。在很多問(wèn)題的設(shè)計(jì)過(guò)程中，假設(shè)出現(xiàn)不合理工藝路線，甚無(wú)法保證夾具設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。在夾具設(shè)計(jì)中，由于定位基準(zhǔn)的選擇不合理，出現(xiàn)了定位或不定位零件加工精度無(wú)法保證。在夾緊機(jī)構(gòu)由于尺寸的選擇，如不合理，但沒(méi)有達(dá)到夾緊的目的，也可能是由于位置的夾緊力和工件表面的作用所產(chǎn)生的營(yíng)業(yè)額不合理。然而，在老師的細(xì)心指導(dǎo)的悉心指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)三個(gè)月的努力，這些問(wèn)題都一一解決方案。在這一過(guò)程中，加工工藝及夾具設(shè)計(jì)知識(shí)和更深入的了解，提高了綜合專業(yè)知識(shí)的能力，我的專業(yè)知識(shí)，進(jìn)一步提高技能，為以后從事專業(yè)技術(shù)工作。然而，在老師的細(xì)心指導(dǎo)的悉心指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)努力，這些問(wèn)題都一一解決方案。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 李 洪．工藝手冊(cè)[M] ．北京出版社，2006．1． [2] 陳宏鈞．實(shí)用金屬切削手冊(cè)[M] ．機(jī)械工業(yè)出版社，2005．1． [3] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì)．金屬切削手冊(cè)[M]．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002． [4] 楊叔子．機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2000． [5] 徐鴻本．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M] ．遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2003．10． [6] 都克勤．機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)[M] 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說(shuō)實(shí)話，課程設(shè)計(jì)真是有點(diǎn)累了。然而，明確其自身的設(shè)計(jì)結(jié)果，課程設(shè)計(jì)仔細(xì)回味的旅程，一個(gè)罕見(jiàn)的成功立刻讓我昏昏欲睡。雖然這是我剛學(xué)的第一個(gè)走，一點(diǎn)在我的生命中的成功，但它讓我覺(jué)得更成熟了。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我深深地感受到，做任何事都必須有耐心，細(xì)心。有時(shí)是不小心計(jì)算誤差，只能被無(wú)情地重做。但一想到老師教得比平時(shí)多，病人，認(rèn)為他們的社會(huì)責(zé)任感的未來(lái)，思想在世界上是因?yàn)橐恍┬″e(cuò)誤，讓人觸目驚心的事故，我不能不提醒自己，要形成一個(gè)高度負(fù)責(zé)的好習(xí)慣，一絲不茍。發(fā)現(xiàn)自己的知識(shí)真的很差，他們的能力，用學(xué)到的知識(shí)是不夠的，幾年來(lái)學(xué)習(xí)很多課程，今天才知道自己和不使用。想到這里，我真的有點(diǎn)不耐煩。