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XX 學(xué) 院
本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
題目
方頭小軸加工工藝及銑夾具設(shè)計(jì)
作者
學(xué)院
機(jī)械工程學(xué)院
專(zhuān)業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師
二〇一五 年 四 月 二十一 日
摘 要
本文首先對(duì)方頭小軸零件進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)方頭小軸進(jìn)行研究和分析，描述了它的毛坯制造形式、機(jī)械加工余量、基準(zhǔn)選擇、工序尺寸和毛坯尺寸的確定，以及切削用量和工時(shí)的計(jì)算和加工刀具的設(shè)計(jì)等相關(guān)內(nèi)容。
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，根據(jù)課題所給的零件圖、技術(shù)要求，通過(guò)查閱相關(guān)資料和書(shū)籍，了解和掌握了的機(jī)械加工工藝和編程的一般方法和步驟，并運(yùn)用這些方法和步驟進(jìn)行了方頭小軸銑方頭扁位夾具設(shè)計(jì)，整個(gè)銑扁位夾具的設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想“簡(jiǎn)便、高效、經(jīng)濟(jì)”。力求生產(chǎn)處符合要求的產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞：方頭小軸；加工余量；銑扁位夾具；經(jīng)濟(jì)
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ABSTRACT
This design is a lather to become soon an appropriation for inside pulling out fork spare parts processing craft rules distance and some work prefaces tongs design.This pull out the construction of the fork spare parts than for complicacy, its the place that process is a peaceful in bore primarily.This design processes after processing first the bore.Process with flat surface the clear and definite dividing the line the bore the coarseness processes to process with the nicety the stage to guarantee their process the precise degree.
The basis of automation. Use of machine tools, need a large number of skilled personnel of modern numerical control technology. The application of numerical control technology not only bring revolutionary change to traditional manufacturing industry, manufacturing industry has become a symbol of industrialization, and with the continuous development of numerical control technology and application field expands, it to the national economy and people′s livelihood some important industry plays a more and more important role in the development.
KEYWORDS:fixture multi-function; Die forging links; Group technology;clipping tight
目錄
摘要 I
ABSTRACT II
第一章 緒論 1
1.1課題背景 1
1.2夾具的發(fā)展史 1
1.3 小結(jié) 1
第二章 方頭小軸的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2
2.1零件的分析 2
2.1.1零件的作用 3
2.1.2零件的工藝分析 4
2.2確定生產(chǎn)類(lèi)型 8
2.3確定毛坯 12
2.3.1確定毛坯種類(lèi) 13
2.3.2確定零件加工余量及形狀 15
2.3.3繪制零件毛坯圖 17
2.4工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 18
2.4.1選擇定位基準(zhǔn) 18
2.4.2制定工藝路線 18
2.4.3選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 19
2.4.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定 19
2.5確定切削用量及基本工時(shí) 19
2.5.1工序20：粗車(chē)右端外圓及端面至 20
2.5.2工序30：調(diào)頭裝夾，粗車(chē)左端外圓及端面 21
2.5.3工序40：粗車(chē)外圓至尺寸 22
2.5.4工序50：粗車(chē)外圓至尺寸 22
2.5.5工序70：精車(chē)至尺寸 22
2.5.6工序80：車(chē)溝槽2X0.5 23
2.5.7工序90：銑方頭扁位17X17 23
2.5.8工序100：鉆、絞H7孔 23
第三章 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì) 24
3.1銑夾具設(shè)計(jì) 25
3.1.1問(wèn)題的提出 25
3.1.2夾具的設(shè)計(jì) 26
第四章 刀具設(shè)計(jì) 26
結(jié)論 28
參考文獻(xiàn) 29
致謝 30
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第一章 緒論
1.1 課題背景
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機(jī)械制造工藝正向著高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機(jī)械能、切削力進(jìn)行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機(jī)床的問(wèn)世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復(fù)雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地推動(dòng)了機(jī)械加工工藝的進(jìn)步，使工藝過(guò)程的自動(dòng)化達(dá)到了一個(gè)新的階段。
“工欲善其事，必先利其器?！?
工具是人類(lèi)文明進(jìn)步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來(lái)，現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝自動(dòng)化都有了長(zhǎng)足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機(jī)床夾具對(duì)零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無(wú)論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
1.2 夾具的發(fā)展史
夾具在其發(fā)展的200多年歷史中，大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段，夾具在工件加工、制造的各工序中作為基本的夾持裝置，發(fā)揮著夾固工件的最基本功用。隨著軍工生產(chǎn)及內(nèi)燃機(jī)，汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展，夾具逐漸在規(guī)模生產(chǎn)中發(fā)揮出其高效率及穩(wěn)定加工質(zhì)量的優(yōu)越性，各類(lèi)定位、夾緊裝置的結(jié)構(gòu)也日趨完善，夾具逐步發(fā)展成為機(jī)床—工件—工藝裝備工藝系統(tǒng)中相當(dāng)重要的組成部分。這是夾具發(fā)展的第二階段。這一階段，夾具發(fā)展的主要特點(diǎn)是高效率。在現(xiàn)代化生產(chǎn)的今天，各類(lèi)高效率，自動(dòng)化夾具在高效，高精度及適應(yīng)性方面，已有了相當(dāng)大的提高。隨著電子技術(shù)，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代夾具的自動(dòng)化和高適應(yīng)性，已經(jīng)使夾具與機(jī)床逐漸融為一體，使得中，小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)效率逐步趨近于專(zhuān)業(yè)化的大批量生產(chǎn)的水平。這是夾具發(fā)展的第三個(gè)階段，這一階段，夾具的主要特點(diǎn)是高精度，高適應(yīng)性?？梢灶A(yù)見(jiàn)，夾具在不一個(gè)階段的主要發(fā)展趨勢(shì)將是逐步提高智能化水平。
1.3 小結(jié)
一項(xiàng)優(yōu)秀的夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，往往可以使得生產(chǎn)效率大幅度提高，并使產(chǎn)品的加工質(zhì)量得到極大地穩(wěn)定。尤其是那些外形輪廓結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的，不規(guī)則的軸承座類(lèi)，桿類(lèi)工件，幾乎各道工序都離不開(kāi)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的高效率夾具。目前，中等生產(chǎn)規(guī)模的機(jī)械加工生產(chǎn)企業(yè)，其夾具的設(shè)計(jì)，制造工作量，占新產(chǎn)品工藝準(zhǔn)備工作量的50%—80%。生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，對(duì)夾具的選擇和設(shè)計(jì)工作的重視程度，絲毫也不壓于對(duì)機(jī)床設(shè)備及各類(lèi)工藝參數(shù)的慎重選擇。夾具的設(shè)計(jì)，制造和生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)夾具的正確使用，維護(hù)和調(diào)整，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的優(yōu)劣起著舉足輕重的作用。
第2章 方頭小軸的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
題目所給的零件是方頭小軸。 它一般用于與其他零件的連接處，一般起到連接的作用。
2.1.2 零件的工藝分析
零件的材料為20Cr，20Cr屬于圓鋼，方頭小軸零件就是通過(guò)鍛壓而成。以下是方頭小軸需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
(1) 外圓的車(chē)削加工。
(2) 外圓的車(chē)削加工。
(3) 溝槽2X0.5的車(chē)削加工。
(4) 17X17扁位的銑削加工。
(5) 的鉆、絞削加工。
由上面分析可知，可以先加工方頭小軸的外圓表面，然后以此作為基準(zhǔn)采用專(zhuān)用夾具進(jìn)行扁位的銑削加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此方頭小軸零件沒(méi)有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。具體的方頭小軸的零件圖如下：
2.2 確定生產(chǎn)類(lèi)型
已知此方頭小軸零件的生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過(guò)程劃分階段；工序應(yīng)當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專(zhuān)用工裝。
2.3 確定毛坯
2.3.1 確定毛坯種類(lèi)
零件材料為20Cr，考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)不是太復(fù)雜，生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，故選擇金屬型鍛造毛坯。毛坯是用來(lái)加工各種工件的坯料,毛坯的生產(chǎn)方法主要有：鑄造、鍛造、焊接、沖壓件，以及各種型材也可以用作毛坯。
（1）零件
對(duì)形狀較復(fù)雜的毛坯，一般可用鑄造方法制造。目前大多數(shù)零件采用砂型鑄造，對(duì)尺寸精度要求較高的小型零件，可采用特種鑄造，如永久型鑄造、精密鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造成和離心鑄造等。
（2）鍛件
鍛件毛坯由于經(jīng)鍛造后可得到連續(xù)和均勻的金屬纖維組織。因此鍛件的力學(xué)性能較好，常用于受力復(fù)雜的重要鋼質(zhì)零件。其中自由鍛件的精度和生產(chǎn)率較低，主要用于小批生產(chǎn)和大型鍛件的制造。模型鍛造件的尺寸精度和生產(chǎn)率較高，主要用于產(chǎn)量較大的中小型鍛件。
（3）型材
型材主要有板材、棒材、線材等。常用截面形狀有圓形、方形、六角形和特殊截面形狀。就其制造方法，又可分為熱軋和冷拉兩大類(lèi)。熱軋型材尺寸較大，精度較低，用于一般的機(jī)械零件。冷拉型材尺寸較小，精度較高，主要用于毛坯精度要求較高的中小型零件。
（4）焊接件
焊接件主要用于單件小批生產(chǎn)和大型零件及樣機(jī)試制。其優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、節(jié)省材料、減輕重量。但其抗振性較差，變形大，需經(jīng)時(shí)效處理后才能進(jìn)行機(jī)械加工。
（5）其它毛坯
其它毛坯包括沖壓件，粉末冶金件，冷擠件，塑料壓制件等。
2.3.2 確定零件加工余量及形狀
查《機(jī)械零件切削加工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè)》125頁(yè)表1-4-7，選用各個(gè)加工面的機(jī)械加工余量均為2.5mm。
2.3.3 繪制零件零件圖
2.4工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.4.1 選擇定位基準(zhǔn)
①粗基準(zhǔn)的選擇
以零件的外圓面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以零件的側(cè)圓柱面扁位為輔助粗基準(zhǔn)。
②精基準(zhǔn)的選擇
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以加工后的外圓表面為主要的定位精基準(zhǔn)，以?xún)蓤A柱面扁位為輔助的定位精基準(zhǔn)。
2.4.2 制定工藝路線
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用各種機(jī)床配以專(zhuān)用夾具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，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。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
方案一：
工序10下料
工序20 粗車(chē)右端外圓及端面至
工序30調(diào)頭裝夾，粗車(chē)左端外圓及端面
工序40粗車(chē)外圓至尺寸
工序50粗車(chē)外圓至尺寸
工序60
工序70精車(chē)至尺寸
工序80車(chē)溝槽2X0.5
工序90銑方頭扁位17X17
工序100鉆、絞H7孔
工序110去毛刺倒棱角。
工序120驗(yàn)收、入庫(kù)
方案二：
工序10下料
工序20 粗車(chē)右端外圓及端面至
工序30調(diào)頭裝夾，粗車(chē)左端外圓及端面
工序40粗車(chē)外圓至尺寸
工序50粗車(chē)外圓至尺寸
工序60
工序70精車(chē)至尺寸
工序80車(chē)溝槽2X0.5
工序90鉆、絞H7孔
工序100銑方頭扁位17X17
工序110去毛刺倒棱角。
工序120驗(yàn)收、入庫(kù)
方案三：
工序10下料
工序20 粗車(chē)右端外圓及端面至
工序30調(diào)頭裝夾，粗車(chē)左端外圓及端面
工序40粗車(chē)外圓至尺寸
工序50粗車(chē)外圓至尺寸
工序60
工序70精車(chē)至尺寸
工序80車(chē)溝槽2X0.5
工序90銑方頭扁位17X17
工序100鉆、絞H7孔
工序110去毛刺倒棱角。
工序120驗(yàn)收、入庫(kù)
由上述幾種零件加工工藝路線方案分析確定，首先分別經(jīng)粗、精車(chē)加工外圓面及銑削扁位，以及鉆內(nèi)孔，車(chē)削溝槽2X0.5,其中，方案二的工藝路線雖能方便工人安裝加工，但在裝夾加工過(guò)程中會(huì)對(duì)零件已加工好表面造成破壞，造成零件損失；方案三，能加工出所要的零件，但加工時(shí)對(duì)零件的裝夾和拆卸較頻繁，時(shí)間耽擱較長(zhǎng)，生產(chǎn)率下降；所以，綜合選定，方案一可用。
2.4.3選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備
①機(jī)床的選擇
工序20、30、40、50、70、80采用CA6140普通車(chē)床
工序90采用X5032立式銑床
工序100采用搖臂鉆床
②選擇夾具
該方頭小軸的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專(zhuān)用夾具。
③選擇刀具
在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量。在銑削扁位時(shí)，由于精度不高，可采用硬質(zhì)合金絞刀。
④選擇量具
加工的面均采用游標(biāo)卡尺。
⑤其他
對(duì)垂直度誤差采用千分表進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)角度尺寸利用專(zhuān)用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。
2.4.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定
零件基本尺寸在20—40之間，由表2-1可知，差得該鍛件的尺寸公差等級(jí)CT為8～10級(jí)。由表2-5可知，加工余量等級(jí)MA為G級(jí)，故CT=10級(jí)，MA為G級(jí)。
表2.1用查表法確定各加工表面的總余量
加工表面
基本尺寸
加工余量等級(jí)
加工余量數(shù)值
說(shuō)明
外圓
Φ12
G
2.5
雙側(cè)加工（取下行值）
外圓
Φ20
H
2.5
雙側(cè)加工（取下行值）
外圓
Φ7
H
2.5
雙側(cè)加工（取下行值）
內(nèi)孔
G
1
雙側(cè)加工（取下行值）
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
2.5.1工序20：粗車(chē)右端外圓及端面至
機(jī)床：CA6140普通車(chē)床
刀具：硬質(zhì)合金鋼刀具YG3X
通過(guò)查表可知，車(chē)削長(zhǎng)度為；
查表可知，由于刀桿伸出長(zhǎng)度為，切削深度為。所以我們可以知道，車(chē)刀的進(jìn)給量；
切削速度：通過(guò)查找相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)和規(guī)范，可知：
由表可知，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為：，有
于是就有機(jī)床的切削速度：
=
計(jì)算每分鐘進(jìn)給量：
切削的長(zhǎng)度l的計(jì)算：
計(jì)算刀具的切入長(zhǎng)度：
計(jì)算刀具的切出長(zhǎng)度： 有
計(jì)算行程次數(shù)：
計(jì)算機(jī)動(dòng)時(shí)間：
2.5.2工序30：調(diào)頭裝夾，粗車(chē)左端外圓及端面
本工序?yàn)榇周?chē)端外圓之工序，機(jī)床選擇普通車(chē)床。
1）確定背吃刀量。由于粗加工單邊余量為1.3mm可在一次走刀內(nèi)完成，故
2）確定進(jìn)給量。根據(jù)查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》得，刀桿尺寸為，以及工件直徑為時(shí)
按CK6140車(chē)床說(shuō)明書(shū)選擇
確定的進(jìn)給量尚需滿(mǎn)足車(chē)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)。
根據(jù)CK6140車(chē)床說(shuō)明書(shū)，其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力。
當(dāng)鋼的強(qiáng)度，，，，（預(yù)計(jì)）時(shí)，進(jìn)給力為。
切削時(shí)的修正系數(shù)為，，故實(shí)際進(jìn)給力為
由于切削時(shí)的進(jìn)給力小于車(chē)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故選的進(jìn)給量可用。
3）確定切削速度
當(dāng)用硬質(zhì)合金車(chē)刀加工鋼料，，，切削速度
4）選擇車(chē)刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)以及刀具壽命
根據(jù)查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》得，車(chē)刀后刀面最大磨損量取為1.4mm，因?yàn)檐?chē)刀的材料為硬質(zhì)合金，所以車(chē)刀的壽命T=60min。
5）確定車(chē)削速度和每分鐘進(jìn)給量
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.27與1.28中公式計(jì)算：=8.88m/min；
根據(jù)一下公式，可得：
=
2.5.3工序40：粗車(chē)外圓至尺寸
查表可知，由于刀桿伸出長(zhǎng)度為，切削深度為。于是就有：車(chē)刀的進(jìn)給量；
切削速度：通過(guò)查找相關(guān)手冊(cè)可知
由表可知，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為：，有
于是就有機(jī)床的切削速度：
=
計(jì)算每分鐘進(jìn)給量：
切削的長(zhǎng)度l的計(jì)算：
計(jì)算刀具的切入長(zhǎng)度：
計(jì)算刀具的切出長(zhǎng)度： 有
計(jì)算行程次數(shù)：
計(jì)算機(jī)動(dòng)時(shí)間：
2.5.4工序50：粗車(chē)外圓至尺寸
通過(guò)查表可知，倒角深度為；
查表可知，由于刀桿伸出長(zhǎng)度為，切削深度為。于是就有：車(chē)刀的進(jìn)給量；
切削速度：通過(guò)查找相關(guān)手冊(cè)可知
由表可知，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為：，有
于是就有機(jī)床的切削速度：
=
計(jì)算每分鐘進(jìn)給量：
切削的長(zhǎng)度l的計(jì)算：
計(jì)算刀具的切入長(zhǎng)度：
計(jì)算刀具的切出長(zhǎng)度： 有
計(jì)算行程次數(shù)：
計(jì)算機(jī)動(dòng)時(shí)間：
2.5.5工序70：精車(chē)至尺寸
本工序?yàn)榫?chē)外圓的工序，已知加工材料為20Cr鋼，鍛件，有外皮，機(jī)床為CA6140型數(shù)控車(chē)床，工件裝卡在三爪自定心卡盤(pán)中。
（1）外圓精車(chē)。
1） 確定背吃刀量。由于半精加工單邊余量為1.3mm可在一次走刀內(nèi)完成，故
2）確定進(jìn)給量。根據(jù)查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》得，刀桿尺寸為，以及工件直徑為時(shí)
按CK6140車(chē)床說(shuō)明書(shū)選擇
確定的進(jìn)給量尚需滿(mǎn)足車(chē)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)。
根據(jù)CK6140車(chē)床說(shuō)明書(shū)，其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力。
當(dāng)鋼的強(qiáng)度，，，，（預(yù)計(jì)）時(shí)，進(jìn)給力為。
切削時(shí)的修正系數(shù)為，，故實(shí)際進(jìn)給力為
由于切削時(shí)的進(jìn)給力小于車(chē)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故選的進(jìn)給量可用。
3）確定切削速度
當(dāng)用硬質(zhì)合金車(chē)刀加工鋼料，，，切削速度
4）選擇車(chē)刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)以及刀具壽命
根據(jù)查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》得，車(chē)刀后刀面最大磨損量取為1.4mm，因?yàn)檐?chē)刀的材料為硬質(zhì)合金，所以車(chē)刀的壽命T=60min。
5）確定車(chē)削速度和每分鐘進(jìn)給量
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.27與1.28中公式計(jì)算：
=8.88m/min；
2.5.6工序80：車(chē)溝槽2X0.5
通過(guò)查表可知，車(chē)溝槽深度為0.5mm；
查表可知，由于刀桿伸出長(zhǎng)度為，切削深度為。所以我們可以知道，車(chē)刀的進(jìn)給量；
切削速度：通過(guò)查找相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)和規(guī)范，可知：
由表可知，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為：，有
于是就有機(jī)床的切削速度：
=
計(jì)算每分鐘進(jìn)給量：
切削的長(zhǎng)度l的計(jì)算：
計(jì)算刀具的切入長(zhǎng)度：
計(jì)算刀具的切出長(zhǎng)度： 有
計(jì)算行程次數(shù)：
計(jì)算機(jī)動(dòng)時(shí)間：
2.5.7工序90：銑方頭扁位17X17
通過(guò)查表可知，銑方頭扁位尺寸為17X17；
查表可知，由于刀桿伸出長(zhǎng)度為，切削深度為。于是就有：銑刀的進(jìn)給量；
切削速度：通過(guò)查找相關(guān)手冊(cè)可知
由表可知，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為：，有
于是就有機(jī)床的切削速度：
=
計(jì)算每分鐘進(jìn)給量：
銑削的長(zhǎng)度l的計(jì)算：
計(jì)算刀具的切入長(zhǎng)度：
計(jì)算刀具的切出長(zhǎng)度： 有
計(jì)算行程次數(shù)：
計(jì)算機(jī)動(dòng)時(shí)間：
2.5.8工序100：鉆、絞H7孔
本工序?yàn)殂@擴(kuò)鉸Φ2H7內(nèi)孔，已知工件材料20Cr，鑄件
在這里，機(jī)床的選用: 選用搖臂鉆床Z525，功率P=1.5kw；
鉆頭的選擇: 選用1.8麻花鉆，Φ2機(jī)用鉸刀，材料為高速鋼。
鉆頭基本參數(shù)為：；；
1)鉆削進(jìn)給量的選擇
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—42有
2)鉆削速度的選擇
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—42有
所以
3)計(jì)算切削深度
4)鉆削扭矩的計(jì)算
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—36有
式中：
所以，
5)計(jì)算軸向力
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—36有
軸向力
式中
所以
因零件材料為HB=150，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—36有
所以，實(shí)際的切削扭矩和軸向力分別為：
6)計(jì)算切削功率
因?yàn)?
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—36有
所以，機(jī)床功率足夠;
第三章 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)
3.1 問(wèn)題的提出
本夾具主要用來(lái)銑方頭小軸外圓扁位的夾具。本例加工的零件對(duì)象是方頭小軸，加工的主要內(nèi)容是將圓柱面銑扁，便于零件安裝拆卸以及傳送扭矩。
本例中我們?cè)O(shè)計(jì)的銑削夾具，能夠?qū)崿F(xiàn)零件加工的準(zhǔn)確快速定位、夾壓、保證刀具切削可靠，不會(huì)因?yàn)榱慵谇邢鬟^(guò)程中移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)而打壞銑刀，以及零件的快速拆卸。本課題的難點(diǎn)和主要任務(wù)是，就是要選擇最有效的裝夾定位方案和夾具元件，使我們?cè)谝淮窝b夾中能夠加工更多的零件，提高生產(chǎn)效率。
3.2夾具的設(shè)計(jì)
1）定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，在銑削方頭小軸圓柱面扁位的時(shí)候，方頭小軸的外圓面已經(jīng)進(jìn)行了粗車(chē)、精車(chē)加工，所以選擇經(jīng)過(guò)加工的外圓表面作為定位基準(zhǔn)面，并以方頭小軸的下底面以及已經(jīng)過(guò)車(chē)削的內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)來(lái)對(duì)工件進(jìn)行定位，限制工件的自由度，這樣工件就別限制了自由度，從而達(dá)到了定位的目的。
2）定位誤差的分析
定位方式選用的是能夠自動(dòng)對(duì)中的圓柱零件V型塊定位方式，一個(gè)方向（水平面上）的誤差能夠自動(dòng)對(duì)中消除；和這個(gè)方向垂直方向（鉛錘線上，也就是高度）的定位誤差，則可以通過(guò)精密計(jì)算和制造，確保V型塊定位中心高方頭小軸(見(jiàn)夾具裝配圖和V型塊零件圖）來(lái)保證。決定于銷(xiāo)軸（或套茼）本身的公差尺寸、夾具定位塊（件號(hào)方頭小軸，各人不同）的高度公差，還有夾具體本身的高度（厚度）公差決定，這幾項(xiàng)公差可以精密制造加以控制，但三項(xiàng)積累誤差加起來(lái)數(shù)值仍然不容小視
2、V形塊的尺寸的計(jì)算
根據(jù)《金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》V形塊設(shè)計(jì)公式（P281）以及零件圖和夾具裝配圖數(shù)據(jù)得：
V形塊的工作角度：α=90°
V形塊基面到定位園中心的距離：H=h+0.707D-0.5B
V形塊的開(kāi)口尺寸：B=2(h+0.707D-H)
本例因?yàn)槭且粋€(gè)變形了的V形塊定位，計(jì)算原理公式和上式類(lèi)似，得到方頭小軸尺寸（見(jiàn)銑夾具裝配圖）為
3、V形塊的定位誤差的計(jì)算
按制造公差，取D-d=XX（代入銷(xiāo)軸（或銷(xiāo)套）外圓尺寸的公差值）
Δy=0.707（D-d）=0.707×XX=？
注：
D---定位圓直徑的最大值；
d---定位圓直徑的最小值
V形塊的工作角度α越大，定位誤差越??；但工作角度α越大，定位穩(wěn)定性越差。
作為以最后精加工外圓尺寸定位的銑削工序，XX值很小，Δy誤差在允許范圍內(nèi)。前邊我們分析，此誤差還受到了V形塊和夾具底板厚度的公差影響，實(shí)際上，在夾具的安裝調(diào)整中，我們還可以采取一些措施，把這個(gè)Δy誤差嚴(yán)密控制在一個(gè)很低的水平：用外徑等于銷(xiāo)軸（或銷(xiāo)套）中值的標(biāo)準(zhǔn)芯棒在夾具上進(jìn)行試安裝并測(cè)量，第一步調(diào)整Δx到位
第二步對(duì)芯棒進(jìn)行試銑削，隨時(shí)測(cè)量相當(dāng)?shù)匿N(xiāo)軸（或銷(xiāo)套）銑削后的高度尺寸，對(duì)應(yīng)圖紙要求，使Δy為最小。
第三步同時(shí)銑削已經(jīng)初步安裝調(diào)整后的銑削對(duì)刀塊，使其與銑削后的銷(xiāo)軸平面等高
按此方法，熟練的銑工能夠利用對(duì)刀塊對(duì)刀，再進(jìn)行平面銑削，能夠?qū)ⅵ控制在10絲之內(nèi)，而不受V形塊底板等制造公差的影響。完全滿(mǎn)足圖紙的公差要求。
3）銑削力及夾緊力的計(jì)算
需要考慮銑削時(shí)的切削力影響，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》可查得：銑削力計(jì)算公式為：
其中：
Cp --- 在用高速鋼銑刀銑削時(shí)，考慮工件材料及銑刀類(lèi)型的系數(shù)，其值查表；
ap ---- 銑削深度（mm）；
af ---- 每齒進(jìn)給量（mm/z）；
D ---- 銑刀直徑（mm）；
B ---- 銑削寬度（mm）；
z ---- 銑刀的齒數(shù)；
Kp ----用高速鋼銑刀銑削時(shí)，考慮工件材料機(jī)械性能不同的修正系數(shù)，加工鑄鐵時(shí)Kp=（布氏硬度值/190）0.55。對(duì)于灰鑄鐵Kp=294。
查表可得：
Cp=68；碳鋼取68
ap=3mm；銑削深度（一次進(jìn)刀）
af=0.1mm/z；每齒進(jìn)給量
D=56mm；銑刀直徑
B=18mm；銑削寬度（按銷(xiāo)套零件圖紙，銷(xiāo)軸此尺寸為24.7）
Z=8； 銑刀齒數(shù)
Kp取1 切削材料修正系數(shù)
代入得：=68×10.83×0.10.65×56-0.83×18×8×1＝313N
三、夾緊力的計(jì)算公式：
Q=KP一套
式中：
K—安全系數(shù)，K的取值范圍一般為1.5～3，粗加工時(shí)取2.5～3，精加工時(shí)取1.5～2。K=K0K1K2K3K4K5K6
K=1.5×1.5=2.55
P一套—一套夾緊上的主切削力?！?2】
Q=KP一套=2.55×313=799N
則兩把銑刀為1600N
因?yàn)樗x用的刀具是自制的復(fù)合三面刃銑刀，兩把同樣的三面刃銑刀同時(shí)銑削銷(xiāo)軸（或銷(xiāo)套）對(duì)邊的兩個(gè)平面，兩邊銑削同時(shí)進(jìn)行，扭矩能夠互相抵消。產(chǎn)生的切向力同時(shí)指向側(cè)面定位塊方向，由于夾具的夾緊定位機(jī)構(gòu)此時(shí)連接成一個(gè)剛性的體系，由三個(gè)M16螺栓兩個(gè)M10螺栓以及兩個(gè)直徑8的圓銷(xiāo)承受側(cè)向切削力。
夾具體可以承受剪切力Fτ
Fτ=0.8бb0.25S=0.8X61S=51200kgf>>1600N
其中S為受剪力的多個(gè)螺栓和圓柱銷(xiāo)的總共橫截面積(計(jì)算過(guò)程略），經(jīng)計(jì)算要剪斷這些螺栓和銷(xiāo)，需要51200kgf，所以?shī)A緊完全可靠。
4）夾緊元件及動(dòng)力裝置的確定
根據(jù)設(shè)計(jì)要求保證夾具一定的先進(jìn)性且?jiàn)A緊力并不是很大，所以采取螺旋夾緊裝置。工件在夾具體上安裝后，通過(guò)推動(dòng)移動(dòng)V型板將工件夾緊。
5）夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
本次設(shè)計(jì)的方頭小軸銑圓柱面扁位夾具，采用了V型塊和活動(dòng)壓板壓板夾緊元件。將夾緊力均衡的分配到側(cè)面以及水平面，也就是相當(dāng)于V型塊的兩個(gè)受力平面上，使零件夾緊更加穩(wěn)定可靠。加工零件緊緊貼靠在支撐平面上，夾緊力直接傳遞到夾具體上，銷(xiāo)軸套茼元件并沒(méi)有變形的空間。通過(guò)打開(kāi)活動(dòng)壓板就可以把工件輕松地取出來(lái)。
圖4-6 銑扁位夾具裝配圖
第四章 刀具的設(shè)計(jì)
與其他加工機(jī)床的刀具相比，普通機(jī)床加工對(duì)刀具提出了更高的要求，不僅需要?jiǎng)傂院?、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷屑和排屑性能好；同時(shí)要求安裝調(diào)整方便，這樣來(lái)滿(mǎn)足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。
1、車(chē)削用刀具及其選擇 數(shù)控車(chē)削常用的車(chē)刀一般分尖形車(chē)刀、圓弧形車(chē)刀以及成型車(chē)刀三類(lèi)。
（1）尖形車(chē)刀 尖形車(chē)刀是以直線形切削刃為特征的車(chē)刀。這類(lèi)車(chē)刀的刀尖由直線形的主副切削刃構(gòu)成，如90°內(nèi)外圓車(chē)刀、左右圓柱面扁位車(chē)刀、切槽（切斷）車(chē)刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車(chē)刀。
尖形車(chē)刀幾何參數(shù)（主要是幾何角度）的選擇方法與普通車(chē)削時(shí)基本相同，但應(yīng)結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)（如加工路線、加工干涉等）進(jìn)行全面的考慮，并應(yīng)兼顧刀尖本身的強(qiáng)度。
（2）圓弧形車(chē)刀 圓弧形車(chē)刀是以一圓度或線輪廓度誤差很小的圓弧形切削刃為特征的車(chē)刀。該車(chē)刀圓弧刃沒(méi)一點(diǎn)都是圓弧形車(chē)刀的刀尖，因此，刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。
圓弧形車(chē)刀可以用于車(chē)削內(nèi)外表面，特別適合于車(chē)削各種光滑連接（凹形）的成型面。選擇車(chē)刀圓弧半徑時(shí)應(yīng)考慮兩點(diǎn)：一是車(chē)刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)小于或等于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發(fā)生加工干涉；二是該半徑不宜選擇太小，否則不但制造困難，還會(huì)因刀尖強(qiáng)度太弱或刀體散熱能力差而導(dǎo)致車(chē)刀損壞。
（3）成型車(chē)刀 成型車(chē)刀也稱(chēng)樣板車(chē)刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車(chē)刀刃的形狀和尺寸決定。
數(shù)控車(chē)削加工中，常見(jiàn)的成型車(chē)刀有小半徑圓弧車(chē)刀、非矩形車(chē)槽刀螺紋刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成型車(chē)刀。刀具的選擇原則
盡可能選擇大的刀桿橫截面盡寸，較短的長(zhǎng)度尺寸提高刀具的強(qiáng)度和剛度，減小刀具振動(dòng)；
1． 選擇較大主偏角（大于75度，接近90度）：粗加工時(shí)選用負(fù)刃傾角刀具，粗加工時(shí)選用正刃傾角刀具；
2． 粗加工時(shí)選用無(wú)涂層刀片及小的刀尖圓弧半徑；
3． 盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化刀具；
4． 選擇正確的、快速裝夾的刀桿刀柄。
（1） 選擇銑削刀具的考慮要點(diǎn)
在數(shù)控銑床上使用的刀具主要立銑刀、面銑刀、球銑刀、環(huán)形刀、鼓形刀和錐形刀等。常用到面銑刀、立銑刀、球頭銑刀和環(huán)形銑刀。除此以外還有各種孔加工刀具。
面銑刀的圓周表面和圓柱面扁位上都有切削刃。面銑刀多制成套式鑲齒結(jié)構(gòu)和刀片機(jī)夾可轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，刀齒材料為高速鋼或硬質(zhì)合金，刀體為40CR。
立銑刀是數(shù)控機(jī)床上用的最多的一種銑刀。立銑刀的圓柱表面和圓柱面扁位上都有切削刃，它們可同時(shí)進(jìn)行切削，也可單獨(dú)進(jìn)行切削。結(jié)構(gòu)有整體式和機(jī)夾式等，高速鋼和硬質(zhì)合金是銑刀工作部分的常用材料。
模具銑刀由立銑刀發(fā)展而成，可分為圓錐形立銑刀、圓柱形球銑刀、圓柱形球頭或圓柱面扁位上布滿(mǎn)切削刃，圓周刃與球頭刃圓弧連接，可以作經(jīng)向和軸向進(jìn)給。銑刀工作部分用高速鋼或硬質(zhì)合金制造。
首先根據(jù)加工內(nèi)容和工件輪廓形狀確定刀具類(lèi)型，再根據(jù)加工部分大小選擇刀具大小。
銑刀類(lèi)型選擇：
1． 加工較大平面選擇銑刀。
2． 加工凸臺(tái)、凹槽、平面輪廓選擇立銑刀。
3． 加工曲面較平坦的部位常采用環(huán)形銑刀。
4． 曲面加工選擇球頭銑刀。
5． 加工空間曲面模具型腔與凸模表面選擇模具銑刀。
6． 加工封閉鍵槽選鍵槽銑刀等。
總結(jié)
時(shí)間過(guò)得真快啊，轉(zhuǎn)眼間四年時(shí)間都過(guò)去了，在這四年中，我學(xué)到了許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)，就拿這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)吧，我查閱了《機(jī)械制造工藝編制及實(shí)施》，《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》，使我充分掌握了機(jī)床的設(shè)計(jì)方法和步驟，更重要的復(fù)習(xí)所學(xué)專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，以前總認(rèn)為學(xué)這些專(zhuān)業(yè)知識(shí)沒(méi)用，那是我太天真了，當(dāng)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，它幫了我不少的忙，特別是《機(jī)械制造工藝編制及實(shí)施》這課對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助特別大，都怪上課沒(méi)認(rèn)真聽(tīng)講，導(dǎo)致做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)要問(wèn)比我學(xué)的好的同學(xué)，通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)不是個(gè)壞事，是為了自己的，還有學(xué)習(xí)這些知識(shí)精通的話對(duì)我們找個(gè)好工作有大大的幫助，總之我除了感謝我的老師和幫助過(guò)我的同學(xué)外更要感謝自己的。
致 謝
當(dāng)我寫(xiě)到這里的時(shí)候，我心里是別提有多么的開(kāi)心，不管前面的對(duì)與錯(cuò)，總之，我覺(jué)得自己做到這里已不錯(cuò)了，感謝蔡宏健老師和幫助我的同學(xué)一起到圖書(shū)館查資料的那些同學(xué)們，要不是你們恐怕我現(xiàn)在真不知道自己能做到哪里，首先您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上對(duì)我以精心的指導(dǎo)，同時(shí)還在我改寫(xiě)論文時(shí)給我鼓勵(lì)和支持，從這點(diǎn)看出老師當(dāng)初選你當(dāng)我的老師我是明智的，而且，通過(guò)這次寫(xiě)論文我知道遇到什么事總要靠別人來(lái)完成，現(xiàn)在我覺(jué)得這種想法是我錯(cuò)啦，也許自己做的比那些人做的會(huì)更好，同時(shí)，我要把這種態(tài)度放到工作當(dāng)中，我相信我自己一定可以比別人做的出色。說(shuō)實(shí)話，我從開(kāi)始認(rèn)真做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，才領(lǐng)悟到知識(shí)確實(shí)是種強(qiáng)大的工具，我現(xiàn)在想來(lái)前面失去的，我想在通過(guò)在工作中補(bǔ)回來(lái)，想到這里自己說(shuō)了句“呵呵”，但是話說(shuō)回來(lái)，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我花了挺大的功夫，雖然是苦，但心里挺開(kāi)心的，我想如果大學(xué)這四年我好好來(lái)利用它的話，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不談在班里第一個(gè)交，最少也在前十個(gè)人之前交，最后在這里衷心的對(duì)所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)的幫助。
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