油閥座粗銑135度上端面缺口的專用機床夾具的設計

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課程設計（論文）資料 設計（論文）題目： 油閥座夾具設計 　　 系　　　　部： 機 電 工 程 系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 班 級： 機 本 一 班 指導教師姓名： 職稱 副教授 最終評定成績 六月制 2 長沙學院課程設計 課程設計指導書 一、課程設計任務書 題目：設計 油閥座 零件的機械加工工藝規(guī)程 設計要求：熟練使用計算機輔助(軟件自選)，獨立完成 （1） 毛坯圖、零件－毛坯合圖各一張(3或4號圖CAD出圖，手工圖為2號)2 （2） 關鍵工序機械加工工藝規(guī)程卡片一張(4號圖，CAPP出圖)1 （3） 指定工序夾具裝配圖一張(2或3號圖，CAD出圖可拼接)1 （4） 夾具部分零件圖1～2張(圖幅自定)1 （5） 設計說明書(一份，>10頁，正文小4號字，含插圖) （6） 夾具3D裝配效果圖一張(3或4號圖，可渲染)1 以上均需輸出，以書面交設計資料，保留軟盤待查。 原始資料：該零件圖樣一張；年產(chǎn)量為6000件。 二、課程設計指導 (一)設計的目的 本課程設計是在學完了機械制造工藝及夾具設計課程，并進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的一個教學環(huán)節(jié)，它要求學生全面地綜合運用本課程及其有關先修課程的理論和實踐知識，進行零件加工工藝規(guī)程的設計和機床夾具的設計．其目的在于： (1) 培養(yǎng)學生運用機械制造工藝學及有關課程(工程材料與熱處理、機械設計、公差與技術測量等)的知識，結合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 (2) 能根據(jù)被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，提高結構設計能力。 (3) 培養(yǎng)學生熟悉并運用CAD、CAPP設計以及查詢手冊、規(guī)范、圖表等技術資料的能力。 (4) 進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件等基本技能。 (二)設計要求與內(nèi)容 本次設計要求編制一個中等復雜程度零件的機械加工工藝規(guī)程，按教師指定的任務設計其中一道工序的專用夾具，并撰寫設計說明書。學生應在教師指導下，按本指導書的規(guī)定，認真地、有計劃地按時完成設計任務。必須以負責的態(tài)度對待自己所作的技術決定，數(shù)據(jù)和計算結果。注意理論與實踐的結合，以期使整個設計在技術上是先進的，在經(jīng)濟上是合理的，在生產(chǎn)上是可行的。 具體內(nèi)容如下： (1)確定生產(chǎn)類型(一般為中批或大批生產(chǎn))，對零件進行工藝分析。 (2)選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖(零件－毛坯合圖)； (3)運用CAPP軟件擬訂零件的機械加工工藝過程，選擇各工序加工設備及工藝裝備(刀具，夾具，量具，輔具)，確定各工序切削用量及工序尺寸。 (4)填寫指定工序的工序卡片，并設計該工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖1～2張 (5)撰寫設計說明書。 (6)運用CAD軟件繪制專用夾具的3D裝配圖，并制夾具效果圖。 目 錄 課程設計指導書 1 一、課程設計任務書 1 原始資料：該零件圖樣一張；年產(chǎn)量為6000件。 1 二、課程設計指導 1 (一)設計的目的 1 本課程設計是在學完了機械制造工藝及夾具設計課程，并進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的一個教學環(huán)節(jié)，它要求學生全面地綜合運用本課程及其有關先修課程的理論和實踐知識，進行零件加工工藝規(guī)程的設計和機床夾具的設計．其目的在于： 1 (二)設計要求與內(nèi)容 1 目 錄 3 第1章、零件的分析 5 1.1零件的作用 5 1.2零件的工藝分析 5 1.2.1以￠22㎜為中心的加工表面 5 1.2.2以￠16H10為中心的加工表面 5 第2章、工藝規(guī)程設計 7 2.1毛坯制造形式 7 2.2基面的選擇。 7 2.2.1粗基準的選擇。 7 2.2.2精基準的選擇。 7 2.3制定工藝路線 8 2.3.1表面加工方法的確定 8 2.3.2加工階段的劃分 9 2.3.3工序的集中與分散 9 2.3.4工序的順序安排 9 2.3.5工藝路線方案一 9 2.3.6工藝路線方案二 10 2.3.7工藝路線的比較與分析 10 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11 2.4.1外圓表面（￠63㎜） 12 2.4.2外圓表面沿軸線長度方向的加工余量（￠63㎜端面、￠32㎜端面） 12 2.4.3孔￠16㎜ 12 2.4.4外圓端面（￠24㎜） 12 2.4.5銑缺口（￠16㎜） 12 2.5確定切削用量和基本工時 12 第3章、夾具設計 23 3.4銑135度缺口夾具設計 23 3.4.1 確定設計方案 23 3.4.2 計算切削用量 24 3.4.3 決定每齒進給量Fz 24 3.4.4 選擇銑刀磨鈍標準幾耐用度 24 3.4.5決定切削速度v和工作臺每分鐘進給量Fmz 24 3.4.6效驗機床功率 25 3.4.7 基本時間 25 3.4.8 切削力及夾緊力計算 26 3.4.9 定位誤差的計算 27 3.4.10 操作說明 27 3.4.11 夾具的優(yōu)化設計及經(jīng)濟性分析 27 3.4.12設計心得體會 28 參考文獻 29 附錄 30 附錄1： 機械加工工藝過程工藝卡片 30 CA6140 31 附錄2 夾具3D裝配效果圖 39 附錄3 油閥座毛坯圖 39 第1章、零件的分析 1.1零件的作用 目所給定的零件是鑿巖機注油器上的油閥座，左端通過Rc3/4與主機相連，一管套穿過油壺殼體與Φ24.5㎜孔焊接，高壓氣體從左端進入閥座，在負壓作用下，油壺內(nèi)油從Φ2㎜孔流至Φ22㎜孔與高壓氣體混合后成霧狀從套管噴出。Φ16H10孔裝入油量調(diào)節(jié)裝置，缺口標志油量調(diào)節(jié)范圍。 1.2零件的工藝分析 油閥座共有兩組加工表面?，F(xiàn)分述如下： 1.2.1以￠22㎜為中心的加工表面 這一組加工表面包括：￠63㎜的外圓，￠24.5㎜的內(nèi)孔，￠22㎜的內(nèi)孔以及Rc3/4錐孔，60錐角，145倒角，2個￠2㎜的通孔，￠5㎜，￠3㎜垂直于￠5㎜，￠2㎜的平面及左端垂直平面。 圖1.1 以￠22㎜為中心的加工表面 1.2.2以￠16H10為中心的加工表面 這一組加工表面包括：￠16H10的孔，￠10.5㎜的孔以及135缺口，￠16.8㎜內(nèi)槽以及45倒角。 由以上分析可知，Rc3/4連接用￠63㎜定位。￠24.5㎜焊管套形位公差靠機床自身來保證，且粗精加工盡可能一次加工完成。 圖1.2 以￠16H10為中心的加工表面 第2章、工藝規(guī)程設計 2.1毛坯制造形式 零件材料為ZG45，采用砂型機器鑄造。從《機械制造工藝手冊》中可查出其公差等級為IT8～IT10，尺寸公差1.6～3.2㎜,加工余量4～5㎜，毛坯為實心，以如圖的過水平中心線與￠24㎜圓柱體相垂直的平面為分型面。加工前進行退火處理。由于零件年產(chǎn)量為6000件，已達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用砂型機器鑄造。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應該的。 圖2.1 分型面 2.2基面的選擇。 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 2.2.1粗基準的選擇。 作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛刺或其它表面欠缺。對一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的，本零件選用不加工表面Φ32外圓柱面作為粗基準。采用Φ32外圓柱面作為粗基準加工內(nèi)孔可以保證空的壁厚均勻，而且便于裝夾。 。 2.2.2精基準的選擇。 主要應該考慮基準重合的問題。閥座的右端面和Φ24.5孔既是裝配基準，又是設計基準，用它們作精基準，能使加工遵循“基準重合”的原則，實現(xiàn)閥座零件“一面兩孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。此外，B面的面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單、可靠，操作方便。加工￠10.5㎜孔時，以右端端面及￠24.5㎜內(nèi)孔為基準。加工內(nèi)孔時應以￠63㎜端面為基準。由于形位公差由機床自身來保證，粗精加工盡可能一次完成。 2.3制定工藝路線 制定工藝路線出發(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(chǎn)綱領已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低。 2.3.1表面加工方法的確定 根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達到的經(jīng)濟精度。確定各表面的加工方法如下： 表2.1 工藝分析表格 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/微米 加工方案 備注 右端面 IT13 12.5 車 左端面 IT13 12.5 車 上端面凸臺 IT10 12.5 銑 Φ22mm孔 IT13 12.5 鉆 Φ24.5孔 IT11 12.5 車 Rc3/4錐螺紋孔 IT13 12.5 車 Φ10.5mm孔 IT13 12.5 鉆 Φ16mmH10孔 IT10 3.2 鉆-擴 Φ3mm孔 IT11 25 鉆 Φ5mm孔 IT13 12.5 鉆 Φ2mm孔 IT11 25 鉆 2.5*2.5*4缺口 IT13 12.5 銑 135 退刀槽 12.5 銑 內(nèi)槽 IT12 12.5 鏜 專用鏜刀 2.3.2加工階段的劃分 由于工件加工精度要求不高，所以可以不分加工階段，一個加工階段可以完成；且由于工件的精度要求不太高，所以可以把焊工藝放置到最后，影響不太大。 2.3.3工序的集中與分散 本零件選用工序集中原則安排油閥座的加工工序，端面Φ5、Φ3的孔一次裝夾完成加工，￠63㎜外圓、端面，￠22㎜孔，￠24.5mm內(nèi)圓一次裝夾完成。該油閥座的生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)（6000件），為了提高生產(chǎn)效率；運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮減輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了多個表面，有利于保證各加工面之間的相對位置要求。 2.3.4工序的順序安排 根據(jù)先基準后其它的原則，首先加工精基準——Φ63mm圓柱面、右端面，Φ24.5孔；根據(jù)先主后次的原則，先加工主要面——右端面，Φ22mm孔,后加工次要面——Φ10.5mm孔，Φ16mmH10孔；根據(jù)先面后孔的原則，先加工右端面，后鉆軸向孔；先加工凸臺面，后鉆Φ10.5孔。 2.3.5工藝路線方案一 工序1 車￠63㎜外圓、端面 工序2 鉆￠22㎜孔 工序3 車左端端面、車內(nèi)倒角、車錐孔、車內(nèi)螺紋、車145倒角 工序4 半精車￠24.5㎜、精車￠24.5㎜ 工序5 鉆￠10.5㎜孔 工序6 粗鏜￠16.8㎜的孔 工序7 車￠24㎜端面、 車倒角 工序8 鉆￠3㎜孔、 工序9 鉆￠5㎜孔 工序10 鉆圓周上￠2㎜孔 工序11 鉆端面上￠2㎜孔 工序12 精鏜￠16㎜的孔、鏜內(nèi)槽￠16.8㎜的孔 工序13 銑缺口 工序14 焊封、去毛刺 2.3.6工藝路線方案二 工序1 鑄造 工序2 車￠63㎜外圓、端面，鉆￠22㎜孔，擴￠24.5mm內(nèi)圓，粗鏜退刀槽； 工序3 車左端端面、車內(nèi)倒角、車錐孔、車內(nèi)螺紋、車145倒角 工序4 銑￠24㎜端面，保證至定位基準長度為39.6mm 工序5 鉆￠10.5㎜孔，锪倒角； 工序6 用專用鏜刀鏜內(nèi)槽，距￠24mm面2.5mm，寬度為1.1mm 擴孔￠16 H10mm，保證26.60.11mm； 工序7 銑￠16孔的下端面，半粗銑上端面平臺； 工序8 鉆￠3㎜孔，鉆￠5㎜孔，保證深度6mm； 工序9 鉆端面上￠2㎜孔，保證長度14mm； 工序10 鉆圓周上￠2㎜孔； 工序11 銑130度的缺口； 工序12 焊封、去毛刺； 工序13 終檢，按零件圖樣要求全面檢查； 2.3.7工藝路線的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一工序4重復使用了初￠32㎜的外圓，方案二把此工序放在了工序2中一次裝夾加工，且精度要求能夠保證；方案一中工序5鉆孔時沒有遵循先面后孔的原則，方案二保證了這一原則；￠16mm孔和￠16.8內(nèi)槽一次加工就能保證精度，所以無需像方案一中那樣分粗加工和精加工，且把鏜孔的工序先于擴直徑為16的孔，減小了因鏜工藝造成工件變形的影響，加之對兩個直徑為2的油孔，先加工右端面的，而后加工圓周面上的孔，易于排屑和減小了加工的難度和增加刀具的使用壽命。綜上從優(yōu)考慮，選擇工藝路線為方案二 工序1 鑄造 工序2 車￠63㎜外圓、端面，鉆￠22㎜孔，擴￠24.5mm內(nèi)圓，粗鏜退刀槽； 工序3 車左端端面、車內(nèi)倒角、車錐孔、車內(nèi)螺紋、車145倒角 工序4 銑￠24㎜端面，保證至定位基準長度為39.6mm 工序5 鉆￠10.5㎜孔，锪倒角； 工序6 用專用鏜刀鏜內(nèi)槽，距￠24mm面2.5mm，寬度為1.1mm 擴孔￠16 H10mm，保證26.60.11mm； 工序7 銑￠16孔的下端面，半粗銑上端面平臺； 工序8 鉆￠3㎜孔，鉆￠5㎜孔，保證深度6mm； 工序9 鉆端面上￠2㎜孔，保證長度14mm； 工序10 鉆圓周上￠2㎜孔； 工序11 銑130度的缺口； 工序12 焊封、去毛刺； 工序13 終檢，按零件圖樣要求全面檢查； 首先以￠32㎜外圓為粗基準加工端面，￠63㎜外圓，鉆￠22㎜孔，車￠24.5mm內(nèi)圓，尺寸公差由機床保證。利用￠63㎜外圓和￠24.5mm內(nèi)圓加工￠32㎜端面、錐孔、倒角、車螺紋。利用￠63㎜端面和￠24.5mm內(nèi)圓以及￠24mm外圓加工￠24mm端面。由于￠2㎜孔和￠3㎜孔不能在同一機床上完成，所以應分成2道工序在2個不同的機床上加工。而兩個￠2㎜孔相通，所以先鉆端面￠2㎜孔，再鉆另一個￠2㎜孔時應以端面￠2mm為定位基準。 圖2.2 主要加工尺寸 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 油閥座零件材料為ZG45，強度和切削性能良好，塑性、韌性較低。生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型機器鑄造（壓實式或震壓式）。查《機械加工工藝手冊》及相關資料，長度方向上的余量為4㎜。鑄造精度為IT9-IT11，尺寸公差為1.6-3.2mm. 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械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 2.4.1外圓表面（￠63㎜） 考慮其加工長度為9㎜，與其聯(lián)結的非加工外圓表面直徑為￠70㎜，為簡化鑄造毛坯的外形，現(xiàn)直接取其外圓表面直徑為￠70㎜?！?3㎜表面為自由尺寸公差. 2.4.2外圓表面沿軸線長度方向的加工余量（￠63㎜端面、￠32㎜端面） 分2次加工。第1次加工3㎜，余下的0.5㎜1次加工。 2.4.3孔￠16㎜ 由于孔的直徑都小于24毫米，故采用毛坯為實心，不沖出孔來。內(nèi)孔精度要求界于IT8～IT10之間。參照《機械加工工藝手冊》確定工序尺寸及余量為 鉆孔￠10.5㎜ 粗鏜￠15.85㎜ 2Z=5.35㎜ 精鏜￠15.95㎜ 2Z=0.1㎜ 2.4.4外圓端面（￠24㎜） 查《機械加工工藝手冊》￠24㎜端面的余量為4㎜。分兩次加工，第一次加工3㎜，第二次加工1㎜。 2.4.5銑缺口（￠16㎜） 由于題目中對￠16㎜圓柱缺口的精度要求不高。故粗銑余量為4㎜。經(jīng)過粗銑后即可達到題目的要求。 2.5確定切削用量和基本工時 工序2：車￠63㎜外圓及端面，鉆￠22㎜孔，車￠24.5mm內(nèi)圓，粗鏜退刀槽 1、加工條件 加工材料：ZG45，＝0.05Gp,鑄造 加工要求：粗車￠63㎜外圓及端面 機床：CA6140車床 刀具：刀片材料YT15，刀桿尺寸16㎜25㎜，=90，=15，=12，=0.5㎜。 2、計算切削用量 （1）車￠63㎜外圓端面 1）已知毛坯長度方向的加工余量為，分2次加工，=3㎜，長度加工公差按IT10級。 2）進給量f：根據(jù)《機械加工工藝手冊》P507表2.4-3,當?shù)稐U尺寸為16㎜25㎜，≤3㎜以及工件直徑為63㎜時f=0.5～0.7㎜/r 按CA6140車床說明《機械加工工藝手冊》P871表3.1-19取f=0.51㎜/r 3）計算切削速度。 據(jù)《切削用量簡明手冊》P30，切削速度計算公式為（壽命選T=60min） =(m/min) （2.1） 其中=242，=0.15,=0.35,=0.8 將上述數(shù)據(jù)帶入公式中 =0.8=91.5m/min 4)確定機床主軸轉速 ===399r/min 按機床說明（見《切削用量簡明手冊》表1.13）與399 r/min相近的機床轉速為320r/min以及400r/min，現(xiàn)取400r/min。若選320r/min，則速度損失太大。 所以，實際切削速度： V===91.69m/min 5)切削工時，據(jù)《機械加工工藝手冊》P694表2.5-3 t== =0.245min 6)效驗機床功率 主切削力按《切削用量簡明手冊》P37表1.29 所示公式計算 = （2.2） 其中 =2795，=1.0,=0.75,=-0.15 =0.890.951.01.0=0.8455 =27950.8455=2169.4N 切削時消耗功率為 ===3.32Kw 根據(jù)中CA6140機床說明可知，CA6140主電動機功率為7.5Kw，所以機床功率已足夠，可以正常加工。 7）效驗機床進給系統(tǒng)速度。已知主切削力=2169.4N，徑向切削力按《切削用量簡明手冊》表1.29公式計算 = （2.3） 其中=1940,=0.6,=0.6,=0.9 =0.50.851.00.66=0.8455 =19400.2468=224.4N 而軸向切削力 = （2.4） 其中=2880,=0.5,=-0.4,=1.0 =1.170.851.01.0=1.445 =28801.445=1433.25N 取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)為0.1，則切削力在縱向進給方向對進給機構的作用力為 F=+u（+） =1433.25+0.1(2169.4+224.4)=1672.63N 而機床縱向進給機構可承受的最大縱向力遠遠大于1672.63N。故機床進給系統(tǒng)可正常工作。 |1|車￠63㎜外圓 切削深度: 單邊余量Z=4㎜。分兩次切削，第一次切3㎜。 進給量: 據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.16，選用f=0.5㎜/r 計算切削速度： = （2.5） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==23.5r/min 確定主軸轉速： ===102.52r/min 按機床選取n=100r/min 所以實際切削速度： V===22.92m/min 切削工時： 按《機械加工工藝手冊》P694表2.5-3 t== =0.8min |2|鉆￠22㎜孔 選用機床：Z550型立式鉆床 進給量：f=0.41㎜/r（《切削用量簡明手冊》表2.7） 切屑速度：v=10.25m/min(《切削用量簡明手冊》表2.13及表2.14按5類加工性考慮) ===148.38r/min 按機床選取=125r/min(《切削用量簡明手冊》表2.36) 所以實際切削速度 V===8.635m/min 切削工時： t===1.346min 其中切入=10㎜，切出=4㎜，L=55㎜ | 3|半精車￠24.5㎜、精車￠24.5㎜沉孔，孔深為10㎜ （1）半精車￠24.5㎜，半精車至￠24㎜。單邊余量Z=1㎜，一次車去全部余量，=1㎜。查《切削用量簡明手冊》表1.6可知 f=0.51㎜/r ①計算切削速度。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27，切削速度的計算公式為 =（m/min） （2.8） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==40.58r/min ===527.49r/min 按機床說明，取=560r/min 實際切削速度： V===42.2m/min 切削工時： t===0.507min ⑵精車至￠㎜。單邊余量Z=0.25㎜、f=0.25㎜/r、=0.25㎜ ①計算切削速度。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27，切削速度的計算公式為 =（m/min） （2.9） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==40.58r/min ===527.49r/min 按機床說明，取=560r/min 實際切削速度： V===42.2m/min 切削工時： t== =0.507min 工序3：車左端端面、車錐孔Rc3/4、車60內(nèi)倒角、車內(nèi)螺紋、車145倒角。 （1）車左端端面 ①確定進給量。當?shù)稐U尺寸為16㎜25㎜，≤3㎜以及工件直徑為32㎜時，f=0.51㎜/r。查《切削用量簡明手冊》表1.10及《機械加工工藝手冊》P507表2.4-3 ②計算切削速度 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27，切削速度的計算公式為 =（m/min） （2.6） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==29.11r/min ===289.7r/min 按機床說明（見《切削用量簡明手冊》表1.31）與289.7 r/min相近的機床轉速為320r/min以及250r/min，現(xiàn)取320r/min。若選250r/min，則速度損失太大。 所以實際切削速度 V===32.15m/min 切削工時： t===0.444min (2)車錐孔 ①確定進給量。查《機械加工工藝手冊》P507表2.4-5，知f=0.37㎜/r ②計算切削速度 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27，切削速度的計算公式為=（m/min） （2.7） 其中=38，=0，=0.8,=0.8，m=0.2 ==29.76r/min ===473.89r/min 按機床說明，取=500r/min 所以實際切削速度 V===31.4m/min ③切削工時： t===0.19min 工序4：銑￠24㎜端面，保證至定位基準長度為39.6mm 銑￠24㎜端時：=3㎜，f=0.38mm/r（查《機械加工工藝手冊》P507） 切削速度根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27，切削速度的計算公式為 =（m/min） （2.10） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==29.11r/min ===386.28r/min 按機床說明，取=400r/min 實際切削速度 V===30.144m/min 切削工時： t===0.237min 工序5:鉆￠10.5㎜孔，锪倒角 ①確定進給量f:根據(jù)《切削用量簡明手冊》,當鋼的=800Mp,d=￠10.5㎜時，f=0.22mm/r～0.28mm/r ②切削速度：據(jù)機床說明（《切削用量簡明手冊》P55表2.13及2.14按5類加工性考慮）查得切削速度V=12.7m/min所以 ===385.2r/min 按機床說明，（《切削用量簡明手冊》P79表2.36）取=351r/min 故實際切削速度： V===11.57m/min ③切削工時：按《機械加工工藝手冊》P696表2.5-7 t===0.387min 工序6：鏜內(nèi)槽￠16.8㎜的孔，擴￠16㎜的孔、 據(jù)有關手冊，確定鏜床的切削速度為30m/min。則 ===597.1r/min 由于T68臥式鏜床說明中有=100r/min 故實際切削速度 V= ==5.024m/min 切削工時： t== =0.66min 擴孔至￠16㎜。單邊余量Z=2.75㎜。一次切除全部余量。=2.75㎜，進給量f=0.5mm/r 工序7：銑￠16孔的下端面，半粗銑上端面平臺； 銑￠16㎜端時：=3㎜，f=0.38mm/r（查《機械加工工藝手冊》P507） 切削速度根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27，切削速度的計算公式為 =（m/min） （2.10） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==29.11r/min ===386.28r/min 按機床說明，取=400r/min 實際切削速度 V===30.144m/min 切削工時： t===0.237min 工序8：鉆￠3㎜孔，鉆￠5㎜孔，保證深度6mm； 一，鉆￠3㎜孔、 選用鉆床為Z550 f=0.02mm/r（查《切削用量簡明手冊》P59表2.18） V=25m/min（查《切削用量簡明手冊》P59表2.18） ===2653.93r/min 按機床說明，取=1500r/min 故實際切削速度： V===14.13m/min 切削工時： t===0.633min 鉆孔時軸向力，扭矩，功率的計算公式查《切削用量簡明手冊》P77表2.32 軸向力： = （2.11） 其中=600，=1.0,=0.7,=0.95 =6000.95=110.59N 扭矩: = （2.12） =0.3050.95=0.114N*m 功率: = （2.13） ==0.018Kw 二，鉆￠5㎜孔 鉆￠5㎜孔時： f=0.015mm/r（查《切削用量簡明手冊》P59表2.18） V=28m/min（查《切削用量簡明手冊》P59表2.18） ===1783.4r/min 按機床說明，取=1500r/min 故實際切削速度： V===23.55m/min 切削工時： t== =0.533min 鉆孔時軸向力，扭矩，功率的計算公式查《切削用量簡明手冊》P77表2.32 軸向力： = （2.13） 其中=600，=1.0,=0.7,=0.95 =6000.95=150.69N 扭矩: = （2.14） =0.3050.95=0.317N*m 功率: = （2.15） ==0.05Kw 工序9：鉆端面上￠2㎜孔 選用鉆床：Z515 f=0.05mm/r（查《機械加工工藝手冊》P545表2.4-38） V=0.75m/s（查《機械加工工藝手冊》P547表2.4-41） ===7165.6r/min 按機床說明，取=2900r/min 故實際切削速度： V===18.212m/min 切削工時： t===0.124min 鉆孔時軸向力，扭矩，功率的計算公式查《切削用量簡明手冊》P77表2.32 軸向力： = （2.15） 其中=600，=1.0,=0.7,=0.95 =6000.95=140.02N 扭矩: = （2.16） =0.3050.95=0.1055N*m 功率: = （2.17） ==0.032Kw 工序10:鉆圓周上￠2㎜孔 由于此道工序與上一道工序機床選擇相同。故切削用量和基本工時與上一步相同。 f=0.05mm/r =2900r/min，V= 18.212m/min t=0.193min 工序11：銑缺口 工件材料：ZG45 刀具：硬質合金立銑刀。材料為YT15 /Z=16/3 , f=0.03mm/z V=2.66m/s=159.6m/min ===2117.8r/min 按機床說明，取=1450r/min 故實際切削速度：V===109.27m/min 切削工時：t== =0.077min 工序12：焊封、去毛刺 第3章、夾具設計 3.4銑135度缺口夾具設計 這次設計的夾具為第11道工序在Ф24面上粗銑135的缺口，其深度為4，粗銑缺口。 3.4.1 確定設計方案 這道工序所加工在圓柱Ф24面上，按照基準重合原則并考慮到目前有Ф22孔，孔Ф16經(jīng)過加工，并以Ф22孔和豎孔定位，因為Ф16孔在加工位置，在此定位比較適宜。 從對工件的結構形狀分析，需在工件中裝上鎖緊螺母，定位夾緊都比較穩(wěn)定可靠，也容易實現(xiàn)，外圍須加上外框。在此框架上還須加上圓柱銷，用來定位豎孔。夾具以夾具體安裝面和定位孔，定位銷定位，用鎖緊螺母聯(lián)接。 工件以外框側面和鎖緊螺母，定位銷定位，限制了6個自由度。這種方案定位可靠，夾緊也很方便，由于加工空間需要，在夾緊后，把定位銷撤除。 由于缺口有角度要求，所以采用一類似分度裝置，并將直角對刀塊安裝在支架上，并由夾緊元件定位。 本道工序的夾具為銑夾具故選手動夾緊，且夾具簡單，操作可靠。 3.4.2 計算切削用量 所選用刀具為高速鋼直柄立銑刀。銑刀直徑d=5mm,寬度L=5mm,齒數(shù)z=3 3.4.3 決定每齒進給量Fz 根據(jù)表3.3 X52型臥式銑床的功率為7.5kw,工藝系統(tǒng)剛性為中等，粗辭銑刀加工鋼料，查得每齒進給量Fz0.03~0.15mm/z。現(xiàn)取Fz=0.1mm/z。 3.4.4 選擇銑刀磨鈍標準幾耐用度 根據(jù)表3.7，直柄立銑刀粗加工鋼料，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.5mm;刀直徑d=5mm,耐用度T=60min(表3.8)。 3.4.5決定切削速度v和工作臺每分鐘進給量Fmz 根據(jù)表3.27公式計算： 式中： 根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉速，選擇 n=475r/min=7.9r/s 實際切削速度 v=1.57m/s 工作臺每分鐘進給量為 Fmz=0.1660mm/min=36mm/min 根據(jù)X62型銑床工作臺進給量，選擇 Fmz=36mm/min 則實際的每齒進給量為：Fz= =0.2mm/z 3.4.6效驗機床功率 根據(jù)計算公式，銑削時的功率（單位KW）為 ， ， ，， ， =2.36KW X62銑床主電動機的功率為7.5KW，故所選切削用量可以采用。 所確定的切削用量為 3.4.7 基本時間 根據(jù)公式 式中 =1.1min=66s 3.4.8 切削力及夾緊力計算 切削力計算： 刀具：高速剛直柄銑刀，5mm，z=3 F=. 其中： 所以 F= =1128.26(N) F= 水平分力： 1241.086(N) 垂直分力： 338.49 (N) 旋轉力矩； T= 在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)K=K 式中 K---基本安全系數(shù)1.5 K---加工性質系數(shù)1.1 K---刀具鈍化系數(shù)1.1 K---斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以F=KF=1.51.11.11.11241.086=2477.83（ N ） 3.4.9 定位誤差的計算 加工槽，用的是兩孔一平面的定位形式，一孔即是零件通孔和上豎孔，一平面即是零件的右端面， 根據(jù)機床夾具設計中的有關計算—二、夾具定位精度的有關計算中的相關公式，得 Δy=0 Δy=(0.13+0) =0.13 =0.065(mm) （注：通孔直徑：Φ24.5，長圓柱銷的直徑：Φ10.5，為小間隙配合。） 而通孔與長圓柱銷的軸線垂直相交，所以說它的最大定位誤差為 Δy=0 =0.0（mm） 而Δy<<Δy 故，符合定位精度要求。 3.4.10 操作說明 夾具使用在X52立式銑床上，加工油閥座圓柱Ф24面上的缺口。工件以主軸和擋板，以及圓柱銷定位?？梢砸淮瓮瓿伤枰墓ば颉Ｈ缟蠄D，首先將底座支架放好，然后將心軸與油閥座的通孔配合好，合上翻板。然后將定位壓塊旋至右端正確位置，有檔塊定位，再將長銷旋入定位壓位孔至同時配合好壓板和心軸，其夾緊采用的是通過旋轉壓緊螺釘夾緊，夾緊簡單。至此工件在夾具內(nèi)已完全定好位，最后用壓緊螺母和緊固件將工件和心軸，和夾具體夾緊，保持先前的位置不變，最后將長銷與壓板撤去。 3.4.11 夾具的優(yōu)化設計及經(jīng)濟性分析 這種優(yōu)化設計的特點：可以正確確定適用對象種數(shù)。根據(jù)優(yōu)化設計的結果，對可調(diào)、可換元件和通用基體的結構設計從成本比例的角度進行調(diào)整，從而使之滿足優(yōu)化設計，達到整體經(jīng)濟性的目的。 從成組夾具適用對象種數(shù)所分攤的夾具成本看，可以認為：適用對象在成組夾具滿負荷的范圍內(nèi)，對象種數(shù)愈多則夾具分攤到適用對象種數(shù)上的單位成本就愈低。 從夾具上的可調(diào)、可換元件看，隨著夾具適用對象種數(shù)的增加，則夾具上的可調(diào)、可換元件也隨著增加，這時，可調(diào)、可換元件的設計、制造費用以及夾具的調(diào)整次數(shù)和調(diào)整、保管費用也隨之相應增加。 當所設計的成組夾具，其適用對象零件種數(shù)等于或接近NK值時，可以認為這套成組夾具符合經(jīng)濟性的原則；反之，從經(jīng)濟的角度可以認為是不合理的。這時，應該從各方面采取調(diào)整措施，如修改通用基體或可調(diào)、可換元件的結構設計，使之Ct值與P值的比例關系得到調(diào)整，最終符合經(jīng)濟性的原則。 在成組夾具設計中，根據(jù)夾具的復雜程度，從已積累的統(tǒng)計資料中取得Ct值與P值的當量值，以預定成組夾具適用對象零件種數(shù)，然后對實際的Ct值與P值進行評價，這樣可以達到減少過程損失的目的。 大幅度提高單機設備的通過能力，提高產(chǎn)品質量。現(xiàn)場同類設備由于工裝的差異影響了設備本身較寬的工藝通過能力，通用工裝使現(xiàn)場整體的設備通過能力得到提高，有利于均衡生產(chǎn)，提高了工藝質量和產(chǎn)品質量。提高現(xiàn)場應變能力和單一品種的加工能力，有利于物流順暢和均衡生產(chǎn)。 3.4.12設計心得體會 為期兩周（其實是三周）的夾具課程設計終于結束了。夾具課程設計，一方面是對單夾具知識的初淺驗證，另一方面可以幫助我們理解鞏固所學知識，激發(fā)我們對機械制造技術課程的興趣，更鍛煉了我們獨立思考、開拓創(chuàng)新的能力。同時也培養(yǎng)了我們的團隊合作精神！在這次設計中，我們不僅在紙上進行談兵，同時也慢慢加入了一些實用的元素，充分考慮實際。 在整個夾具課程設計的過程中，我們遇到了很多的問題，才發(fā)現(xiàn)自己學習的不到位。也了解到書本上理論性的東西與在實際運用中的還是有一定的出入的，很多東西理論知識和實際情況是銜接不上的，在設計中才發(fā)現(xiàn)，有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。實踐才是檢驗真理的唯一標準！在開始設計之時，便是決定工藝工序，面對這個問題，我們小組基本是沒多大頭緒，只得參考以前的類似資料。在這個設計過程中，問題是一個又一個的涌現(xiàn)，首先是設計思維有時并不一定能同時與現(xiàn)實對接起來，只有經(jīng)過充分思考和討論。實在不行，就從老師那取經(jīng)。其次是畫圖軟件不會用，由于PROE以前沒有學過，所以只能從網(wǎng)上看視頻自學，有時請教會的人，當然在使用過程中會存在一些無法處理的問題，有時一個小問題會耽擱我一大半天的時間，所以時間過得很快。 這對于自己以后的學習和工作都會有很大的幫助。經(jīng)驗要靠自己一點一滴地積累，問題要靠自己一點一滴地解決，在解決的過程當中你就會不斷地提升自己的水平。對于夾具設計，其加工是比較簡單的，主要是解決零件定位中的問題，而零件定位是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個設計的靈魂所在。因此在整個設計過程中大部分時間是用在零件定位上面的。雖然很多定位是可以借鑒書本上的，但怎樣銜接各個定位才是關鍵的問題所在，用盡可能少的夾具加工盡可能多的位子。這需要對夾具的結構和性能很熟悉。 這次夾具的課程設計為我們提供了一個理論聯(lián)系實際的平臺。將培養(yǎng)我們在以后的夾具設計中能更加快速，更加完善地完成任務的能力；思考問題也會更加全面。這對一個設計人員來說，這是一個很重要的因素和能力。同時，經(jīng)過這次設計，我們也能更加清楚地知道自己哪些方面存在不足，以使自己在缺陷的地方多多努力，完善自我。對于這個課程設計自己有自己的想法，我希望自己能多用一些自己的元素，少借鑒于先人，不管我的結果是好與壞，只求我已做到了“我的最好”。 2010年6月16日星期三 參考文獻 [1] 李洪主編. 機械加工工藝手冊. 北京：北京出版社，1990 [2] 孟少農(nóng)主編. 機械加工工藝手冊. 第一卷. 北京：機械工業(yè)出版社，1996 [3] 東北重型機械學院,洛陽工學院,第一汽車制造廠職工大學編. 機床夾具設計手冊.上?？茖W技術出版社，1990 [4] 鄭修本,馮冠大主編. 機械制造工藝學. 北京：機械工業(yè)出版社，1991 [5] 張耀宸編. 機械加工工藝設計實用手冊. 航空工業(yè)出版社，1993 [6] 艾興,肖詩綱編. 切削用量手冊. 機械工業(yè)出版社，1995 [7] 侯珍秀編. 機械系統(tǒng)設計. 哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003 [8] 張世昌,李旦,高航主編. 機械制造技術基礎. 高等教育出版社，2001 附錄 附錄1： 機械加工工藝過程工藝卡片 工序卡片 工序二，記