撥叉零件的鉆擴鉸Φ15孔夾具設計及加工工藝含4張CAD圖

撥叉零件的鉆擴鉸Φ15孔夾具設計及加工工藝含4張CAD圖,零件,鉆擴鉸,15,夾具,設計,加工,工藝,cad 機械制造技術基礎 課程設計說明書 學 院： 專 業(yè)： 姓 名： 學 號： 20XX年6月 目 錄 一、課程設計的題目···································1 二、課程設計時間·····································1 三、課程設計的目的及其要求···························1 3.1 課程設計的目地·······························1 3.2 課程設計的要求······························1 四、設計內(nèi)容·········································2 4.1 零件的工藝分析·······························2 4.2零件的工藝要求································3 4.3毛坯設計······································3 4.4選擇加工方法，擬定工藝路線····················4 4.5切削用量的選擇及基本工時······················5 五、鉆擴鉸?15孔夾具設計·····························14 5.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置·····················14 5.2 切削力及夾緊力的計算·························15 5.3 夾具的導向···································17 5.4 定位方案分析與比較···························18 5.5鉆孔與工件之間的切屑間隙······················20 5.6 鉆模板········································21 5.7定位誤差的分析 ······························21 5.8 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用··················21 5.9確定夾具體結構和總體結構·······················23 5.10 夾具設計及操作的簡要說明·····················24 六、心得體會··········································24 七、參考文獻··········································24 1、 課程設計的題目 撥叉零件的機械加工工藝規(guī)程制訂及鉆擴鉸Φ15孔夾具設計 二、課程設計時間 2016年6月6日—2016年6月18日 三、課程設計的目的及其要求 3.1 課程設計的目地 機械加工工藝課程設計是機械類學生在學完了機械制造技術，進行了生產(chǎn)實習之后的一項重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。本課程設計主要培養(yǎng)學生綜合運用所學的知識來分析處理生產(chǎn)工藝問題的能力，使學生進一步鞏固有關理論知識，掌握機械加工工藝規(guī)程設計的方法，提高獨立工作的能力，為將來從事專業(yè)技術工作打好基礎。 另外，這次課程設計也為以后的畢業(yè)設計進行了一次綜合訓練和準備。通過本次課程設計，應使學生在下述各方面得到鍛煉： ① 熟練的運用機械制造基礎、機械制造技術和其他有關先修課程中的基本理論，以及在生產(chǎn)實習中所學到的實踐知識，正確的分析和解決某一個零件在加工中基準的選擇、工藝路線的擬訂以及工件的定位、夾緊，工藝尺寸確定等問題，從而保證零件制造的質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。從而培養(yǎng)制定零件機械加工工藝規(guī)程和分析工藝問題的能力。 ② 通過夾具設計的訓練，進一步提高夾具結構設計(包括設計計算、工程制圖等方面)的能力。 ③ 熟悉有關標準和設計資料，學會使用有關手冊和數(shù)據(jù)庫。 ④ 在設計過程中培養(yǎng)學生嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和獨立工作的能力。 3.2 課程設計的內(nèi)容要求 1.對零件圖進行工藝分析。 2.對零件進行分析后，初步擬定工藝路線、確定切削余量、繪制零件的毛坯圖，填寫機械加工工藝過程卡。 3．進行切削用量、機械加工時間等的計算和查表。 4．填寫機械加工工序卡片。 5.對指定工序提出工裝設計任務書。 6．根據(jù)工裝設計任務書進行機床專用夾具設計，包括設計方案的確定、結構設計、定位誤差和夾緊力的計算，繪制夾具裝配圖、零件圖等等。 7．編寫課程設計說明書。 四、設計內(nèi)容 4.1 撥叉的工藝分析 其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求，撥叉底面與大頭孔上平面有平行度公差要求，所要加工的，在其邊有平行度公差和對稱度公差要求相等。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關鍵和重要的。 撥叉是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結構形狀較復雜，但其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有小頭孔端要求加工，對精度要求也很高。撥叉的底面、大頭孔上平面和小頭孔粗糙度要求都是Ra1.6，所以都要求精加工。 4.2撥叉的工藝要求 設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求。一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。 該加工有七個加工表面，平面加工包括：撥叉底面、大頭孔上平面；孔系加工包括：大、小頭孔、?5小孔,小頭孔端的加工以及大頭孔的銑斷加工。 ⑴ 以平面為主有： ① 撥叉底面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是Ra=1.6； ② 大頭孔端面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是Ra=1.6。 ⑵ 孔系加工有： ① ?27的大頭孔粗、精鏜加工，其表面粗糙度為Ra=6.3； ② ?15H7的小頭孔鉆、擴和鉸加工，其表面粗糙度要求Ra=1.6； ③ ?5的小孔鉆加工?5小孔表面粗糙度要求Ra=12.5。 (3)大頭孔的銑斷加工，要求斷口粗糙度Ra=6.3。 撥叉毛坯的選擇鑄造，因為生產(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單邊余量一般在1~3mm，結構細密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因其年產(chǎn)量是5000件，由表可知是中批量生產(chǎn)。 上面主要是對撥叉零件的結構、加工精度和主要加工表面進行了分析，選擇了其毛坯的的制造方法為鑄造和中批的批量生產(chǎn)方式，從而為工藝規(guī)程設計提供了必要的準備。 4.3毛坯的設計 撥叉的鑄造采用的是HT200鋼鑄造制造，其材料是HT200，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 撥叉為鑄造件，對毛坯的結構工藝性有一定要求： ⑴ 由于鑄造件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機件配合的表面才需要進行機械加工，其表面均應設計為非加工表面。 ⑵ 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，鑄造件外形應力求簡單、平直的對稱，盡量避免鑄造件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺等結構。 ⑶ 鑄造件的結構中應避免深孔或多孔結構。 ⑷ 鑄造件的整體結構應力求簡單。 ⑸ 工藝基準以設計基準相一致。 ⑹ 便于裝夾、加工和檢查。 ⑺ 結構要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 4.4選擇加工方法，擬定工藝路線 4.4.1加工方法的選擇 ⑴ 由參考文獻[3]表2.1可以確定，平面的加工方案為：粗銑—精銑（IT7～IT9），粗糙度為6.3～0.8，一般淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。 ⑵ 由參考文獻[3]表2.1確定，?27孔的表面粗糙度要求為Ra6.3，則選擇孔的加工方案順序為：粗鏜—精鏜。 ⑶ 小頭孔?15H7加工方法：加零件毛坯不能直接鑄出孔，只能鑄出一個小坑，以便在以后加工時找正其中心，但其表面粗糙度的要求為Ra=1.6，所以選擇加工的方法是鉆—擴—鉸。 ⑷ ?5的孔加工方法： 因為孔的表面粗糙度的要求都不高，是Ra=12.5，所以我們采用一次鉆孔的加工方法。 ⑸ 小頭端面的加工方法是：因兩側面表面粗糙度的要求較高，為Ra=1.6，所以我們采用粗銑—精銑。 4.4.2擬定工藝路線 對于中批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。撥叉2的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔和面定位粗、精加工撥叉底面大頭孔上平面。后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。 加工工藝過程表 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 車 工 10 鑄件 鑄件 鍛 20 時效 時效處理 熱加工 30 銑 粗、精銑底面 金工 二 40 銑 粗、精銑上斷面 金工 二 50 鉆、擴、鉸 鉆、擴、鉸?15孔 金工 二 60 鏜 粗、精鏜?27孔 金工 二 70 銑 銑斷?27孔 金工 二 80 銑 銑斷?27孔 金工 二 90 鉆 鉆?15 ?11孔 金工 二 100 檢驗 檢查各部分尺寸及精度 金工 二 110 入庫 組裝入庫 金工 二 4.5確定切削用量及基本工時 工序30：粗、精銑底面。 機床：銑床 X52K 刀具：硬質(zhì)合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：YT15 ，D=100mm ，齒數(shù)Z=5 ，此為粗齒銑刀。因其單邊余量：Z=2.2mm所以銑削深度ap ：ap=2.2mm。精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm，銑削深度ap ：ap=1.0mm 。每齒進給量af：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，取af=0.15mm/Z：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度V=2.8m/s 機床主軸轉速n：n=1000Vπd=1000×2.47×603.14×100≈471.97r/min 按照參考文獻[3]表3.1～74，取n=475r/min 實際銑削速度： v=πdn1000=3.14×100×4751000×60≈2.49m/s 進給量Vf：Vf=afZn=0.18×5×475/60≈7.12mm/s 工作臺每分進給量fm：fm=Vf=7.12mm/s=427.5mm/min aε：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81,取aε=60mm 切削工時，被切削層長度l：由毛坯尺寸可知l=141mm， l'=68mm 刀具切入長度l1：l1=0.5(D-D2-aε2)+(1~3) =0.5(100-1002-602)+(1~3)=12mm 刀具切出長度l2：取l2=2mm 走刀次數(shù)為1 機動時間tj1：tj1=l+l1+l2fm=141+12+2427.5≈0.36min 機動時間tj1'：tj1'=l+l1+l2fm=68+12+2427.5≈0.19min 所以該工序總機動時間tj=tj1+tj1'=0.55min 工序40：粗、精銑上端面。 機床：銑床 X52K 刀具：硬質(zhì)合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：YT15，D=100mm ，齒數(shù)Z=8，此為細齒銑刀。因其單邊余量：Z=2.2mm。所以銑削深度ap：ap=2.2mm，精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm銑削深度ap：ap=1.0mm 每齒進給量af：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，取af=0.18mm/Z根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度V=2.47m/s 機床主軸轉速n：n=1000Vπd=1000×2.8×603.14×100≈535r/min 按照參考文獻[3]表3.1～31，取n=600r/min 實際銑削速度v：v=πdn1000=3.14×100×6001000×60=3.14m/s 進給量Vf：Vf=afZn=0.15×8×600/60=12mm/s 工作臺每分進給量fm： fm=Vf=12mm/s=720mm/min 被切削層長度l：由毛坯尺寸可知l=141mm，l'=68mm 刀具切入長度l1：精銑時l1=D=100mm 刀具切出長度l2：取l2=2mm 走刀次數(shù)為1 機動時間tj2：tj2=l+l1+l2fm=141+100+2720≈0.34min 機動時間tj2：tj2'=l+l1+l2fm=68+100+2720≈0.24min 所以該工序總機動時間tj=tj2+tj2'=0.58min 工序50：鉆、擴、鉸?15孔。 機床：立式鉆床Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔?15孔 鉆孔?15時先采取的是鉆?12孔，再擴到?14.7，所以D=12mm。 切削深度ap：ap=6mm。進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～38，取f=0.33mm/r。切削速度V：參照參考文獻[3]表2.4～41，取V=0.48m/s。 機床主軸轉速n：n=1000vπd=1000×0.48×603.14×12≈539.53r/min， 按照參考文獻[3]表3.1～31，取n=630r/min 所以實際切削速度v：v=πdn1000=3.14×12×6301000×60≈0.56m/s 切削工時 ，被切削層長度l：l=42mm 刀具切入長度l1：l1=D2ctgkr+(1~2)=172ctg120°+1=5.9mm≈6mm 刀具切出長度l2：l2=1~4mm 取l2=3mm 走刀次數(shù)為1 機動時間tj1：tj1=Lfn=42+6+30.33×630≈0.25min ⑵ 擴孔?15孔 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～31選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花擴孔鉆頭。 片型號：E403。切削深度ap：ap=1.35mm。進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～52，取f=0.6mm/r。切削速度V：參照參考文獻[3]表2.4～53，取V=0.44m/s。 機床主軸轉速：n=1000vπD=1000×0.44×603.14×14.7≈426.78r/min 按照參考文獻[3]表3.1～31，取n=500r/min 所以實際切削速度：v=πdn1000=3.14×14.7×5001000×60≈0.52m/s 切削工時，被切削層長度：刀具切入長度l1有：l1=D-d12ctgkr+(1~2)=19.7-172ctg120°+2=2.86mm≈3mm。 刀具切出長度l2：l2=1~4mm ，取l2=3mm 。走刀次數(shù)為1 機動時間tj2：tj2=Lfn=42+3+30.6×500≈0.16min ⑶ 鉸孔?15孔 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～54，選擇硬質(zhì)合金錐柄機用鉸刀。 切削深度ap：ap=0.15mm，且D=20mm。進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4 f=1.0~2.0mm/r取f=2.0mm/r。 切削速度V：參照參考文獻[3]表2.4～60，取V=0.32m/s。 機床主軸轉速：n=1000VπD=1000×0.32×603.14×20≈305.73r/min 按照參考文獻[3]表3.1～31取 實際切削速度：v=πDn1000=3.14×20×6001000×60≈0.63m/s 切削工時，被切削層長度： 刀具切入長度，l1=D-d02ctgkr+(1~2)=20-19.72ctg120°+2≈2.09mm 刀具切出長度l2：l2=1~4mm 取l2=3mm 走刀次數(shù)為1 機動時間tj3：tj3=Lnf=42+2.09+32×315≈0.07min 該工序的加工機動時間的總和是tj：tj=0.25+0.16+0.07=0.48min 工序60 ：粗、精鏜?27孔。 機床：鏜床 T68 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：YT5 ⑴ 粗鏜?27孔 單邊余量Z=1.1mm,一次鏜去全部余量ap=1.1mm。進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4，刀桿伸出長度取200mm，切削深度為。因此確定進給量f=0.2mm/r。切削速度V：參照參考文獻[3]表2.4～HT200，取V=2.0m/s=120m/min機床主軸轉速n：n=1000Vπd=1000×1203.14×43.2≈912.11r/min， 按照參考文獻[3]表3.1～41，取n=1000r/min 實際切削速度：v=πdn1000=3.14×43.2×10001000×60≈2.24m/s 工作臺每分鐘進給量fm：fm=fn=0.2×1000=200mm/min 被切削層長度l：l=15mm 刀具切入長度l1：l1=aptgkr+(2~3)=2.2tg30°+2≈3.27mm 刀具切出長度l2：l2=3~5mm 取l2=4mm 行程次數(shù)i：i=1 機動時間tj1：tj1=l+l1+l2fm=15+3.27+4200×1≈0.11min ⑵ 精鏜?27孔 粗加工后單邊余量Z=0.4mm，一次鏜去全部余量， ap=0.4mm，精鏜后孔徑d=44mm。進給量f：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～66，刀桿伸出長度取200mm，切削深度為0.4mm。因此確定進給量f=0.15mm/r 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～HT200，取V=2.1m/s=126m/min 機床主軸轉速n：n=1000Vπd=1000×1263.14×44≈948.17r/min， 按照參考文獻[3]表3.14—41，取n=1000r/min 實際切削速度v：v=πdn1000=3.14×44×10001000×60≈2.64m/s 工作臺每分鐘進給量fm：fm=fn=0.15×1000=150mm/min 被切削層長度l：l=15mm 刀具切入長度l1：l1=aptgkr+(2~3)=0.8tg30°+2≈3.5mm 刀具切出長度l2：l2=3~5mm 取l2=4mm 行程次數(shù)i：i=1 機動時間tj2：tj2=l+l1+l2fm=15+3.5+4217.5×1≈0.104min 所以該工序總機動工時tj=0.11+0.15=0.26min 工序70：銑寬度為44的兩側面 機床：雙立軸圓工作臺銑床X52K 刀具：錯齒三面刃銑刀 ⑴ 粗銑 切削深度ap：ap=9.5mm。根據(jù)參考文獻[3]表2.4-76查得：進給量af=0.06mm/z,根據(jù)參考文獻[1]表30-32查得切削速度V=24m/min。 機床主軸轉速n：n=1000Vπd=1000×243.14×125≈62.1r/min， 按照參考文獻[3]表3.1～74，取n=75r/min 實際切削速度v：v=πdn1000=3.14×125×751000×60≈0.50m/s 進給量Vf：Vf=afZn=0.06×18×75/60=1.35mm/s 工作臺每分進給量fm： fm=Vf=1.35mm/s=81mm/min 被切削層長度l：由毛坯尺寸可知l=20mm， 刀具切入長度l1：l1=0.5D+(1~2)=63mm 刀具切出長度l2：取l2=2mm 走刀次數(shù)為1 機動時間tj1：tj1=l+l1+l2fm=20+63+281≈1.05min ⑵ 精銑 切削深度ap：ap=2.0mm。根據(jù)參考文獻[3]表2.4-76查得：進給量af=0.08mm/z,根據(jù)參考文獻[1]表30-32查得切削速度V=23m/min， 機床主軸轉速n：n=1000Vπd=1000×233.14×160≈45.8r/min， 按照參考文獻[3]表3.1～74，取n=47.5r/min。 實際切削速度v：v=πdn1000=3.14×160×47.51000×60≈0.40m/s 進給量Vf：Vf=afZn=0.08×22×47.5/60=1.39mm/s 工作臺每分進給量fm： fm=Vf=1.39mm/s=83.6mm/min 被切削層長度l：由毛坯尺寸可知l=20mm， 刀具切入長度l1：l1=0.5D+(1~2)=81mm 刀具切出長度l2：取l2=2mm 走刀次數(shù)為1 機動時間tj2：tj2=l+l1+l2fm=20+81+283.6≈1.23min 本工序機動時間：tj=tj1+tj2=1.05+1.23=2.28min 工序80：銑斷?27孔 機床：雙立軸圓工作臺銑床X52K 刀具：根據(jù)參照參考文獻[1]表21～7，選細齒鋸片銑刀。切削深度ap：ap=4mm。根據(jù)參考文獻[3]表2.4-76查得：進給量af=0.03mm/z,根據(jù)參考文獻[1]表30-23查得切削速度V=55m/min。 機床主軸轉速n：n=1000Vπd=1000×553.14×125≈140.12r/min， 按照參考文獻取n=150r/min。 實際切削速度v：v=πdn1000=3.14×125×1501000×60≈0.98m/s 進給量Vf：Vf=afZn=0.03×48×150/60=3.6mm/s 工作臺每分進給量fm： fm=Vf=3.6mm/s=216mm/min 被切削層長度l：由毛坯尺寸可知l=68mm， 刀具切入長度l1：l1=0.5D+(1~2)=63mm 刀具切出長度l2：取l2=2mm 走刀次數(shù)為1，機動時間tj：tj=l+l1+l2fm=68+63+2216≈0.616min 工序90：鉆?5孔、?11孔 機床：鉆床Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～9，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭 切削深度ap：ap=2.5mm 根據(jù)參考文獻[3]表2.4-39查得：進給量f=0.22mm/r,切削速度V=0.36m/s。 機床主軸轉速n：n=1000Vπd=1000×0.36×603.14×5≈1147r/min， 按照參考文獻[3]表3.1～31，取n=1600r/min。 實際切削速度v：v=πDn1000=3.14×5×16001000×60≈0.50m/s 切削工時，被切削層長度l：l=30mm 刀具切入長度l1：l1=D2ctgkr+(1~2)=62ctg120°+2≈4mm 刀具切出長度l2：l2=1~4mm 取l2=3mm。 加工基本時間tj： 五、鉆擴鉸?15孔夾具設計 5.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。 夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。 一般夾緊裝置由動源（即產(chǎn)生原始作用力的部分）,夾緊機構（即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分）。他包括中間遞力機構和夾緊元件。 考慮到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。 螺旋夾緊機構是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。 螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。 典型的螺旋夾緊機構的特點： （1）結構簡單； （2）擴力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。 工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。 5.2 切削力及夾緊力的計算 刀具：鉆頭φ15。則軸向力：見《工藝師手冊》表28-4，F(xiàn)=Cdfk 式中：CF =420， ZF =1.0, yF =0.8, f=0.35。kF =(HB190)nF=(200190)1.3=1.07 F=420×151.0×0.350.8×1.07=2123(N) 轉矩T=CTdZTfyTkT式中:CT =0.206, ZT =2.0, yT =0.8 T=0.206×13.52.0×0.350.8×1.07=17.34(N?M) 功率 Pm =TV30d0=17.34×16.9530×8=0.726KW 在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=KKKK 式中 K—基本安全系數(shù)，1.5; K—加工性質(zhì)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 則F=KF=1.5×1.1×1.1×1.1×2123=4239(N) 鉆削時 轉矩T=17.34 N?M 切向方向所受力: F=TL=17.3465×10-3=267N 取f=0.1 F=4416×0.1=441.6(N) F> F 所以,時工件不會轉動,故本夾具可安全工作。 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：WK=K?F 安全系數(shù)K可按下式計算有：K=K0K1K2K3K4K5K6 式中：K0~K6為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表1-2-1可得： KC=1.2×1.0×1.0×1.0×1.3×1.0×1.0=1.56 KP=1.2×1.2×1.05×1.2×1.3×1.0×1.0=2.36 Kf=1.2×1.2×1.0×1.2×1.3×1.0×1.0=2.25 所以有： WK=KC?FC=1193.08(N) WK=KP?FP=766.37(N) WK=Kf?Ff=1359.90(N) 該孔的設計基準為中心軸，故以回轉面做定位基準，實現(xiàn)“基準重合”原則；　參考文獻，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關系F夾＝KF 軸向力：F夾＝KF （N） 扭矩：M=CMd0XFfYFKM10-3=333.54×10.51.9×0.2340.8×1.33×10-3=11.93Nm 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=K1K2K3 由資料《機床夾具設計手冊》查表1-2-7可得： 切削力公式：Ff=412D1.2f0.75KP 式中 D=20mm f=0.3mm/r 查表1-2-8得：Kp=(HB190)0.6=0.95 即：Ff=1980.69(N) 實際所需夾緊力：由參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表1-2-11得：WK=Ff×K 安全系數(shù)K可按下式計算，由式（2.5）有：：K=K0K1K2K3K4K5K6式中：K0~K6為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表1-2可得： K=1.2×1.2×1.0×1.2×1.3×1.0×1.0=2.25 所以 WK=K?Ff=1980.69×2.25=4456.55(N) 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機構。 5.3 夾具的導向 在鉆床上加工孔時，大都采用導向元件或?qū)蜓b置，用以引導刀具進入正確的加工位置，并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過程中，導向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導向裝置如同定位元件一樣，對于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。 導向元件包括刀桿的導向部分和導向套。在這套鉆床夾具上用的導向套是鉆套。 鉆套按其結構可分為固定鉆套，可換鉆套，快換鉆套及特殊鉆套。 因此套鉆夾具加工量不大，磨損較小，孔距離精度要求較高，則選用固定鉆套。如圖4.2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。 圖4.2 鉆套 鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性，材料選擇20Mn2。淬火HRC60。我選擇的鉆套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。 相同的，為了防止定位銷與模板之間的磨損，在模板定位孔之間套上兩個固定襯套。選取的標準件代號為12*18 GB2263-1980。材料仍選取T10A， 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。 5.4 定位方案分析與比較（列舉了3種方案） 方案Ⅰ： 首先必須明確其加工時應如圖所示，這樣水平放置，便于鉆床加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型塊和滑動V型塊定位，這樣既簡單又方便。如上圖所示，一底面限制的自由度有3個，一個固定V型塊限制兩個自由度，一個滑動V型塊限制限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設計的定位方案，總共限制了工件的全部6個自由度，屬于完全定位。 方案2： 選底平面一面、V型塊定位，夾緊方式選用螺旋夾緊機構夾緊。 方案3： 一面加固定V型塊和固定V型塊定位，這樣既簡單。如上圖所示，一底面限制的自由度有3個，一個固定V型塊限制兩個自由度，一個固定V型塊限制限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設計的定位方案，總共限制了工件的全部6個自由度，屬于完全定位。可是這種方案無法調(diào)節(jié)。如果毛坯超差還得通過螺絲調(diào)節(jié)。 在該定位方案中，一個支撐面頂住，限制了z軸的移動，z軸的旋轉，y軸的旋轉三個移動自由度。一個固定V型塊限制了y軸的移動，x軸的移動，一個滑動V型塊限制了z軸的旋轉，這樣6個自由度全部被限制 綜合上面所述，方案是根據(jù)外圓輪廓進行的定位，方案一和方案三不如方案二方便操作，根據(jù)上面敘述選擇方案二。 5.5鉆孔與工件之間的切屑間隙 鉆套的類型和特點: 1、固定鉆套：鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。 2、可換鉆套：主要用在大批量生產(chǎn)中，由于鉆套磨損大，因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內(nèi)，鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。 3、快換鉆套：當對孔進行鉆鉸等加工時，由于刀徑不斷增大，需要不同的導套引導刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。 4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標準鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。 鉆套下端面與工件表面之間應留一定的空隙C，使開始鉆孔時，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內(nèi)孔，如圖4.3。 圖4.3 切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。 在本次夾具鉆模設計中考慮了多方面的因素，確定了設計方案后，選擇了C=8。因為此鉆的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。 5.6 鉆模板 在導向裝置中，導套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈式鉆模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。 在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下，鉆模板在夾具體上采用定位銷一面雙孔定位，螺栓緊固，鉆模精度較高。 5.7定位誤差的分析 制造誤差ΔZZ （1）中心線對定位件中心線位置精度 Δ2=0.03~0.05mm. 取Δ2=0.04mm. （2）V型塊同軸度誤差（查表P297）Δ3=0.008mm ΔDW2+Δ22+Δ32+Δ42+Δ52=0.1252+0.042+0.082+0.052+0.162=0.142mm. 則0.142<23δ=0.533. 知此方案可行。 5.8鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。 為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。 d D D1 H t 基本 極限 偏差F7 基本 極限 偏差D6 ＞0～1 +0.016 +0.006 3 +0.010 +0.004 6 6 9 -- 0.008 ＞1～1.8 4 +0.016 +0.008 7 ＞1.8～2.6 5 8 ＞2.6～3 6 9 8 12 16 ＞3～3.3 +0.022 +0.010 ＞3.3～4 7 +0.019 +0.010 10 ＞4～5 8 11 ＞5～6 10 13 10 16 20 ＞6～8 +0.028 +0.013 12 +0.023 +0.012 15 ＞8～10 15 18 12 20 25 ＞10～12 +0.034 +0.016 18 22 ＞12～15 22 +0.028 +0.015 26 16 28 36 ＞15～18 26 30 0.012 ＞18～22 +0.041 +0.020 30 34 20 36 HT200 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 HT200 56 ＞30～35 +0.050 +0.025 48 52 ＞35～42 55 +0.039 +0.020 59 30 56 67 ＞42～48 62 66 ＞48～50 70 74 0.040 鉆模板選用翻轉鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 5.9確定夾具體結構和總體結構 對夾具體的設計的基本要求 （1）應該保持精度和穩(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，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。 （2）應具有足夠的強度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應有足夠的厚度，剛度可以適當加固。 （3）結構的方法和使用應該不錯 夾較大的工件的外觀，更復雜的結構，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應特別注意結構的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應能減小體積減輕重量，結構應該簡單。 （4）應便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應在夾具體上面。 （5）安裝應牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應盡可能低，支撐面積應足夠大，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，識別特定的文件夾結構，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。 加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動，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度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便于鐵屑。此外，夾點技術，經(jīng)濟的具體結構和操作、安裝方便等特點，在設計中還應考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便排出鐵屑。 5.10夾具設計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計，用底部大平面定位三個自由度， V型塊定位兩個自由度，再用一個壓塊限制最后一個自由度。 六、心得體會 在本次設計中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、部件都是操作簡單，通用性較強的標準件，從現(xiàn)時以最低的成本實現(xiàn)最先進的加工。但也有不足之處：特別是對于鏜孔夾具，在刀具加工完退出工件孔時，有可能會劃傷工件內(nèi)孔表面，本可以在夾具體內(nèi)部設置液壓升降系統(tǒng)，使工件孔與定位立臺可升可降，這樣，在刀具退出時，使定位立臺連同工件孔一起升起，從而避免劃傷。但考慮到成本問題，未采用這種方法。為此，鏜孔的專用夾具還有待改進。無論怎樣，這次的畢業(yè)設計使我獲益良多，是我在學校的其中的一次答卷，也是我成功邁向社會的第一步。 七、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 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?？茖W技術出版社，2000。 [6] 機床夾具設計手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，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 夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987。 [9] 金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，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] 楊叔子，機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2004。 [12] 金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，2004。 29