接頭零件機械加工工藝及銑槽夾具的設(shè)計【銑寬28H11深35mm的槽】【說明書+CAD+SOLIDWORKS+STP】
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上海工程技術(shù)大學
畢業(yè)設(shè)計(論文)
接頭的加工工藝及銑槽夾具的設(shè)計
學 院
專 業(yè)
班級學號
學 生
指導教師
32
摘要
本文是對接頭零件加工應(yīng)用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設(shè)計合理的加工工藝過程。此外還對接頭零件的工序的加工設(shè)計了專用夾具。
機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè)的工廠進行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為某工件加工工序服務(wù)的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設(shè)計制造。 論文完成了工件銑槽專用夾具。主要包括夾具的定位方案，夾緊方案，夾具體與定位鍵的設(shè)計及加工精度等方面的分析。
關(guān)鍵詞：接頭，加工工藝，專用夾具
ABSTRACT
This article is the joint part of the application process and machining process analysis, including the analysis of the parts diagram, fill in the blank choice to develop clamping, routing of parts, tool selection, cutting the amount determined, processing files . Select the correct processing methods, the rational design of machining processes. In addition to the joint part of the processing steps designed a special fixture.
Many types of jigs and fixtures, which use the widest range of universal fixture, size and more have been standardized, and a professional production factories. Is widely used in mass production, a special fixture designed for workpiece machining processes and services, the needs of the manufacturer according to their own design and manufacture of workpiece machining processes. Thesis completed workpiece milling special fixture. Including analysis of the jig positioning scheme clamping scheme, clamp and targeting key design and other aspects of the machining accuracy.
Keywords: fittings, processing technology, special fixture
目 錄
第1章 緒論 1
1.1研究的目的及意義 1
1.2國內(nèi)外發(fā)展及研究狀況 2
1.2.1國外發(fā)展狀況 2
1.2.2國內(nèi)發(fā)展狀況 2
1.2.3機械夾具未來發(fā)展方向 3
1.3本課題研究的內(nèi)容 4
1.3.1研究內(nèi)容 4
1.3.2研究意義 5
第2章 零件的分析 7
2.1 零件的作用 7
2.2 零件的工藝分析 7
2.2.1分析、審查產(chǎn)品的零件圖和裝配圖 7
2.2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 7
第3章 確定毛坯畫毛坯圖 9
第4章 工藝規(guī)程設(shè)計 11
4.1 定位基準的選擇 11
4.2制定工藝路線 11
4.3 方案比較與分析 12
4.4選擇加工設(shè)備及刀、量具 14
4.5確定切削用量及基本工時 14
4.5.1 工序30 14
4.5.2 工序30、40 16
4.5.3 工序40 19
4.5.4工序60 粗鏜?20H7 19
4.5.5工序70 車?20H7孔倒角C2 20
第5章 銑寬28H11深35mm的槽夾具設(shè)計 24
5.1設(shè)計要求 24
5.2夾具設(shè)計 24
5.2.1 定位基準的選擇 24
5.2.2 切削力及夾緊力的計算 24
5.3定向鍵與對刀裝置設(shè)計 26
5.4定位誤差的分析 27
5.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明 28
總 結(jié) 29
致 謝 30
參 考 文 獻 31
第1章 緒論
1.1研究的目的及意義
夾具是能夠使產(chǎn)品按一定的技術(shù)要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它的主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動強度、輔助產(chǎn)品檢測、展示、運輸?shù)?。保證穩(wěn)定可靠地達到各項加工精度要求，縮短加工工時，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，可由較低等級的工人進行加工，能擴大機床工藝范圍。槽類工件是常見的工程結(jié)構(gòu)，提高槽類工件銑床夾具設(shè)計效率有實際工程意義。應(yīng)用機床夾具，有利于保證機床的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動條件，保證安全生產(chǎn)。
一個優(yōu)良的機床夾具必須滿足下列基本要求：
（1）保證工件的加工精度
保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確地選定定位基準、定位方法和定位元件，必要時還需進行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零部件的結(jié)構(gòu)對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。
（2）提高生產(chǎn)效率
專用夾具的復雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。
（3）工藝性能好
專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗、維修等。
專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)，當最終精度由調(diào)整或修配保證時，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整和修配結(jié)構(gòu)。
（4）使用性能好
專用夾具的操作應(yīng)簡便、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟適用的前提下，應(yīng)盡可能采用氣動、液壓等機械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動強度。專用夾具還應(yīng)排屑方便。必要時可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)，防止切屑破壞工件的定位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來大量的熱量而引起工藝系統(tǒng)變形。
（5）經(jīng)濟性好
專用夾具應(yīng)盡可能采用標準元件和標準結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進行必要的技術(shù)經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。
1.2國內(nèi)外發(fā)展及研究狀況
1.2.1國外發(fā)展狀況
由于計算機技術(shù)迅猛發(fā)展、CAD技術(shù)和標準化技術(shù)的廣泛應(yīng)用, 國外對零庫技術(shù)一直給予了充分的重視。早在1971年, 德國標準化協(xié)會（DIN）為建立標準件庫而制定發(fā)布了標準件和通用件的DIN4000標準, 并逐漸得到了多個國家（包括中國）的采用。隨著WEB技術(shù)的發(fā)展和制造業(yè)的全球化, 對零部件供商與企業(yè)之間, 企業(yè)與企業(yè)之間數(shù)據(jù)交換和共享的要求也日益強烈。為了提供一個傳輸零件庫數(shù)據(jù)的中性機制和獨立于任何使用零件庫數(shù)據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng), ISO/TC184技術(shù)委員會在德國國家標準DIN4000的基礎(chǔ)上, 制定了一個關(guān)于計算機可解釋的零件庫數(shù)據(jù)表達和交換的國際標準ISO13584。ISO13584對零件庫的基本原理、零件庫的概念模型、表達式的邏輯模型、供應(yīng)商庫的邏輯模型、零件族構(gòu)造方法學等進行了描述, 為零件庫的信息表達、數(shù)據(jù)交換、使用和更新提供了必要的機制和定義。這一標準的制定和實施為基于的零件庫建立與應(yīng)用提供了必要條件在具體應(yīng)用方面, 目前國外已有多家極具規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)零件庫。如EWEBCAD、Inpart3Dcontent、CADClick和TraceParts等。各零件供應(yīng)廠家提供的CAD模型支持目前世界上較流行的CAD系統(tǒng)如：AutoCAD、Pro/Engineer、SolidEdge、SoidWorks、CATIA等。
1.2.2國內(nèi)發(fā)展狀況
在理論研究方面, 上海交大的楊東, 張申生等對基于ISO13584的零件庫的零件的表達方法、體系結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方案等進行了研究；浙江大學蘇寶華等人基于零件庫國際標準（ISO13584）, 對零件庫建立的方法及基于零件庫實現(xiàn)產(chǎn)品資源共享的原理進行了研究, 分析了網(wǎng)上信息交互的類型, 討論了零件庫在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用；中科院軟件研究所對基于Internet/Intranet的零件庫資源共享技術(shù)進行了研究；中國礦業(yè)大學的張宏林等對建立基于Internet的符合國際標準（ISO13584）的零件庫總體開發(fā)方案進行了探討。
隨著各種CAD系統(tǒng)在國內(nèi)企業(yè)中的廣泛應(yīng)用, 許多企業(yè)在CAD系統(tǒng)中提供的標準件庫基礎(chǔ)上建立了企業(yè)自己的零件庫系統(tǒng), 并基于IEGS和STEP 標準實現(xiàn)零件信息在不同CAD系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。但是在國內(nèi)還沒有一個滿足零部件供應(yīng)商與企業(yè)之間, 企業(yè)與企業(yè)之間數(shù)據(jù)交換和共享的、投人實際運行的在線零件庫。
一提供了一個3D標準件的在線零件圖庫, 可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽三維零件圖, 查看詳細尺寸。但不提供下載功能, 也沒有供應(yīng)商的信息, 只相當于一個在線的電子設(shè)計手冊[6]-[7]。
1.2.3機械夾具未來發(fā)展方向
有關(guān)統(tǒng)計表明，目前的中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10～20％左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機床夾具提出了如下新的要求：
a．能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本；
b．能裝夾一組具有相似性特征的工件；
c．能適用于精密加工的高精度機床夾具；
d．能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具；
e．采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率；
f.提高機床夾具的標準化程度。
現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。
標準化:
機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148～T2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。
精密化:
隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm。
高效化:
高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動線配置相應(yīng)的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。
柔性化:
機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、組合等方式以適應(yīng)可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。[2]
1.3本課題研究的內(nèi)容
1.3.1研究內(nèi)容
我們目前常見的夾具工程庫主要是基于不同CAD 支撐軟件的典型夾具庫，它的建立和使用提高了設(shè)計效率，使設(shè)計人員有更多的時間注重產(chǎn)品的設(shè)計，充分體現(xiàn)了使用CAD 系統(tǒng)所帶來的經(jīng)濟效益。
從目前的使用情況來看，主要有二維和三維工程圖庫兩大類。二維工程庫一般是利用編程方式實現(xiàn)的，調(diào)用方便。但這種建庫方式編程工作量相當大，增加和修改零件時都需修改程序，系統(tǒng)的應(yīng)用范圍窄，此外，二維圖形不夠直觀，不便于設(shè)計的可用性評價，也很難進行干涉檢驗。與此相比，三維平臺可以很方便地實現(xiàn)參數(shù)驅(qū)動功能﹑裝配圖和零件圖關(guān)聯(lián)功能，而且其造型非常直觀，進行干涉檢驗也非常方便，所以隨著三維設(shè)計的廣泛使用，現(xiàn)在越來越多的工程圖庫基于三維平臺建立。
三維典型夾具圖庫的建立現(xiàn)在常用的有三種: 1.建立完全的三維標準模型，為每一個零件建立一個實體模型，然后將每個零件都存儲在軟件庫中，在需要時直接調(diào)用。這種方法工作量巨大不說，并且會出現(xiàn)存儲量占用龐大，管理困難，調(diào)用速度慢等一系列問題。 2.利用二次開發(fā)工具通過編程來實現(xiàn)三維組件建模，對于每一系列的夾具組件，采用一個獨立的子程序來實現(xiàn)，通過預留的接口來實現(xiàn)參數(shù)化。這樣的好處是不必建立三維實體模型庫，典型夾具實例化是在程序運行時自動形成裝配用的零件圖形文件，大大節(jié)省了硬盤空間。缺點是編程工作量龐大，有些復雜零件建模困難，容易出錯。 3.采用參數(shù)化方法建立三維組件模型，由于相同系列的夾具具有相間的拓撲結(jié)構(gòu)和不同的尺寸參數(shù)，對同一系列的組件就可以使用同一三維實體模型，不同的實際尺寸由存儲在數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)表來提供。其特點一是現(xiàn)用現(xiàn)生成，執(zhí)行速度快，占用空間?。欢侵煌ㄟ^修改參數(shù)表就可以修改標準件，給工程庫的維護和擴充帶來了極大的便利。它是一種非?？尚械慕◣旆椒ǎ虼?，本文也正是采用這種方法建立了SOLID WORKS 環(huán)境下的典型夾具結(jié)構(gòu)手冊[15]。
1.3.2研究意義
夾具是能夠使產(chǎn)品按一定的技術(shù)要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它的主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動強度、輔助產(chǎn)品檢測、展示、運輸?shù)?。保證穩(wěn)定可靠地達到各項加工精度要求，縮短加工工時，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，可由較低等級的工人進行加工，能擴大機床工藝范圍。心接頭類工件是常見的工程結(jié)構(gòu)，提高心接頭類工件銑床夾具設(shè)計效率有實際工程意義。應(yīng)用機床夾具，有利于保證機床的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動條件，保證安全生產(chǎn)。在現(xiàn)代的數(shù)字化設(shè)計主導未來機械夾具的設(shè)計及制造的背景下，熟練的掌握三維設(shè)計技術(shù)及知識，及時更新知識信息，對于每個設(shè)計人員必不可少，也是整個制造行業(yè)的迫切需要。
在龐大的夾具系統(tǒng)中，要把所有類型的夾具歸類統(tǒng)一，比如：銑床類夾具、鏜床類夾具、車床類夾具、鉆床類夾具等一一歸類，建成標準化的參考結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，知識信息體系，數(shù)據(jù)表庫，并非易事，此論文研究的意義還在于作為這個總系統(tǒng)的一部分載入典型夾具工作手冊，以便查閱和填充夾具庫，達到一個完整的機械夾具手冊庫。
第2章 零件的分析
2.1 零件的作用
下面所示為裝置中的主要零件，主要通過連接作用。
圖1 接頭
2.2 零件的工藝分析
2.2.1分析、審查產(chǎn)品的零件圖和裝配圖
制定工藝規(guī)程時，首先應(yīng)分析零件圖及該零件所在部件的裝配圖。了解該零件在部件中的作用及零件的技術(shù)要求，找出其主要的技術(shù)關(guān)鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時采取適當?shù)拇胧┘右员ＷC。
2.2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
所謂零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指設(shè)計的零件在滿足使用要求的前提下，其制造的可行性和經(jīng)濟性。
由圖3-5所示得知：其零件材料為ZG45鋼，調(diào)質(zhì)處理200HBS，此為低碳鋼具有較高
的強度，耐磨性，耐熱性及減振性適用于較大應(yīng)力，要求耐磨的零件。
該零件的主要加工面為接頭的表面和孔銷。接頭的表面會直接影響配合的接觸精度和密封。由參考文獻中有關(guān)資料所得和機床所能達到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達到的，零件的工藝性是可行的。
第3章 確定毛坯畫毛坯圖
在擬訂機械加工工藝規(guī)程時，毛坯選擇得是否正確，不僅直接影響毛坯的制造工藝及費用，而且對零件的機械加工工藝、設(shè)備、工具以及工時的消耗都有很大影響。毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件，機械加工的勞動量就越少，但毛坯制造的成本可能會越高。由于原材料消耗的減少，會抵消或部分抵消毛坯成本的增加。所以，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)、零件的材料、形狀、尺寸、精度、表面質(zhì)量及具體的生產(chǎn)條件等作綜合考慮，以選擇毛坯。在毛坯選擇時，應(yīng)充分注意到采用新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性，以降低成本、提高質(zhì)量和生產(chǎn)率。
毛坯的種類包括：型材件、鍛件、型材、沖壓件、冷或熱壓制件、焊接件等。合理的選擇毛坯，通常從下面幾個方面綜合考慮：1、零件材料的工藝特性；2、生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小；3、零件的形狀和尺寸；4、現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。
根據(jù)零件材料確定此毛坯為鍛件。型材時應(yīng)安排人工調(diào)質(zhì)處理200HBS
參考文獻，＜1＞表2。3-7，該鍛件的尺寸公差等級為IT7-13級加工精度要求高的地方：例如：粗，h10,IT9-IT10 (6.3-3.2), 精，h8 IT7-IT8, (1.6-0.8).
根據(jù)該零件的各加工精度要求，經(jīng)過查表得型材的毛坯尺寸為各加工表面都留有加工余量3mm，因此為圓柱所以保留加工余量為6mm.。
鍛件直接型材出此大概形狀，參考文獻（1）表2.3-6。用查表法確定各個加工的總余量如上圖所示。
由參考文獻（1）2.3-9可得鍛件主要尺寸的公差如下表所示：
主要毛坯尺寸及公差 （mm）
主要面尺寸
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
公差CT11
鍛件的長度尺寸
70
5
75
——
第4章 工藝規(guī)程設(shè)計
4.1 定位基準的選擇
粗基準的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇零件的重要孔的毛坯孔和接頭面作粗基準：1、在保證各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；2保證定位準確、夾緊可靠。
選擇精基準的出發(fā)點是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置精度，以及安裝的方便可靠。其選擇的原則如下：1、基準重合原則；2、基準統(tǒng)一原則；3、自為基準原則；4、互為基準原則；5、所選精基準 應(yīng)能保證工件定位準確穩(wěn)定，裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單適用。
精基準的選擇：加工接頭，通過了解零件結(jié)構(gòu)特點和加工精度要求，可以初步選定車各階梯圓柱面時分別以不加工面為基準。選定A面面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案比較簡單，可靠，操作方便，使用夾具即可。利用鉆頂尖孔可以對精加工面進行自由度的限制確保加工達到要求精度。
4.2制定工藝路線
根據(jù)各表面加工要求和各加工方法能達到的經(jīng)濟精度，確定各外圓面加工方法如下：外圓面：粗車—精車
因為外圓面與A端面的中心孔φ16H7有同接頭度要求，所以宜在一次固定加工中完成，以保證其位置精度。根據(jù)先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的加工原則，先完成一端的粗加工后再精加工，再調(diào)頭加工另外一端。然后加工鍵槽，滾斜齒輪，最后進行修磨加工。
為改善工件材料的力學性能的熱處理工序，例如淬火、滲碳淬火等，一般都安排在半精加工和精加工之間進行，這是因為淬火處理后尤其是滲碳淬火后工件會有較大的變形產(chǎn)生，為修正滲碳、淬火處理產(chǎn)生的變形，熱處理后需要安排精加工工序。在淬火處理之前，需要將銑鍵槽、鉆孔、攻螺紋，去毛刺等次要表面的加工進行完畢。當工件需要作滲碳淬火處理時，由于滲碳過程工件會有較大的變形產(chǎn)生，常將滲碳過程放在次要表面加工之前進行，這樣可以減少次要表面與淬硬表面間的位置誤差。
根據(jù)機械加工工序先后順序的安排，一般應(yīng)遵循以下幾個原則：
1、先加工定位基準，再加工其他表面。
2、先加工主要表面，后加工次要表面。
3、先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
4、先加工平面，后加工孔。
為了減少工件的換位帶來的加工誤差，可以在一次裝夾中通過換刀來完成幾個工序的加工。對于位置度要求較高的孔系，宜在同一工位工安排該孔系相關(guān)表面的加工工作，以消除工件更換裝夾誤差對孔系位置精度要求的影響。
綜合上述論述，初步擬訂加工工藝路線如下：
4.3 方案比較與分析
加工路線方案一：
10 開料 型材開料
20 時效 粗車?50外圓面，長70mm
30 粗車 粗車?30g10外圓面及端面，長25mm
40 粗銑 精車?30g10外圓面及端面，長25mm
50 鉆 鉆?18孔
60 車 粗鏜?20H7
70 車 車?20H7孔倒角C2
80 鉆 鉆?6H9孔
90 鉆 鉆?10孔
100 銑 粗銑寬28H11深35mm的槽
110 銑 精銑寬28H11深35mm的槽
120 鉗 去毛刺
130 檢 檢驗入庫
加工路線方案二：
10 開料 型材開料
20 時效 粗車?50外圓面，長70mm
30 粗車 粗車?30g10外圓面及端面，長25mm
40 粗銑 精車?30g10外圓面及端面，長25mm
50 鉆 鉆?18孔
60 車 粗鏜?20H7
70 車 車?20H7孔倒角C2
80銑 粗銑寬28H11深35mm的槽
90 銑 精銑寬28H11深35mm的槽
100 鉆 鉆?6H9孔
110 鉆 鉆?10孔
120 鉗 去毛刺
130 檢 檢驗入庫
上述方案中遵循了工藝路線擬定的一般原則，但是在某些工序上有些問題還值得進一步討論。
從上述2種方案比較可以看出，二者的區(qū)別在于調(diào)質(zhì)工序的安排，方案一把調(diào)質(zhì)放到后面工序，而方案二把調(diào)質(zhì)放到粗加工之后加工。從手冊了解可知調(diào)質(zhì)容易出現(xiàn)開裂變形等缺陷，如果安排在最終工序?qū)е铝慵叽绯钸_不到使用要求。
根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時，可按粗、精加工跟開的原則來劃分工序，即先粗加工再精加工。此外，可用不同的機床或不同的刀具順次同步進行加工。對于單個零件要先粗加工、后半精加工，而后精加工?；蛘咭慌慵?，先全部進行粗加工、半精加工，最后再進行精加工。通常在一次安裝中，不允許將零件某一部分表面粗、精加工完畢后，再加工另的其他表面；否則，可能會在對新的表面進行大切削量加工過程中，因切削力太大而引起已精加工完成的表面變形。所以在車削中應(yīng)先切除整個零件的大部分余量，再將其表面精車一遍，以保證加工精度和表面粗糙度的要求。粗精加工中間最好隔一段時間，以使粗加工后零件的變形能得到充分的恢復，再進行精加工，以提高零件的加工精度。
修改后的工藝路線如下：
型材毛坯
10 開料 型材開料
20 時效 粗車?50外圓面，長70mm
30 粗車 粗車?30g10外圓面及端面，長25mm
40 粗銑 精車?30g10外圓面及端面，長25mm
50 鉆 鉆?18孔
60 車 粗鏜?20H7
70 車 車?20H7孔倒角C2
80 鉆 鉆?6H9孔
90 鉆 鉆?10孔
100 銑 粗銑寬28H11深35mm的槽
110 銑 精銑寬28H11深35mm的槽
120 鉗 去毛刺
130 檢 檢驗入庫
4.4選擇加工設(shè)備及刀、量具
由于生產(chǎn)類型為少批量生產(chǎn)，所以所選設(shè)備宜以通用機床為主，輔以少量專用機車。起生產(chǎn)方式為以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床加工生產(chǎn)。工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳遞，由于工件質(zhì)量較大，故需要輔助工具來完成。
平端面確定工件的總長度?？蛇x用量具為多用游標卡尺（mm）,測量范圍0～1000mm（參考文獻[2]表6—7）。采用車床加工，床選用臥式車床CA6140（參考文獻[2]表4—3），專用夾具。鉆孔、擴孔、攻絲所選刀具見（參考文獻[2]第五篇金屬切削刀具，第2、3節(jié)），采用相匹配的鉆頭，專用夾具及檢具。
鉆中心孔。選用60°中心鉆（參考文獻[4]第6章）。
4.5確定切削用量及基本工時
切削用量一般包括切削深度、進給量及切削速度三項。確定方法是先是確定切削深度、進給量，再確定切削速度?，F(xiàn)根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第三版，艾興、肖詩綱編，1993年機械工業(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，與《機械制造設(shè)計工工藝簡明手冊》的表區(qū)別。
4.5.1 工序30
本工序為粗車?50外圓面，長70mm，已知加工材料為ZG45，型材件，有外皮，機床CA6140普通車床，工件用內(nèi)鉗式卡盤固定。
所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為，可在一次走刀內(nèi)完成，故
= （3-1）
②.確定進給量
根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時，
進給量=0.5～1.0
按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知：
=0.7
確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，CA6140機床進給機構(gòu)允許進給力=3530。
根據(jù)表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。
切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為：
=950=1111.5 （3-2）
由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質(zhì)合金刀加工硬度200～219的型材件，，，切削速度=。
切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-3）
===120 （3-4）
根據(jù)CA6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
== （3-5）
⑤.校驗機床功率
切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。
由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時，
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2 （3-6）
根據(jù)表1.30，當=時，機床主接頭允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為：
=2，=，==，=
⑦. 計算基本工時
（3-7）
由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，
== （3-8）
4.5.2 工序30、40
粗車?30g10外圓面及端面，長25mm，
精車?30g10外圓面及端面，長25mm
所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于C6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為，可在一次走刀內(nèi)完成，故
==
②.確定進給量
根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時，
進給量=0.5～1.0
按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知：
=0.7
確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，CA6140機床進給機構(gòu)允許進給力=3530。
根據(jù)表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。
切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為：
=950=1111.5 由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質(zhì)合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。
切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-12）
===120 （3-13）
根據(jù)CA6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
== （3-14）
⑤.校驗機床功率
切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。
由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時，
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2
根據(jù)表1.30，當=時，機床主接頭允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為：
=1.25，=，==，=
⑥.計算基本工時
（3-15）
式中=++，=
由《切削用量簡明使用手冊》表1.26
==
4.5.3 工序40
鉆?18孔，根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進給量為0.20～0.35。
則取
確定切削速度，根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9
切削速度計算公式為 （3-20）
查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35
則 ==1.6
所以 ==72
選取
所以實際切削速度為=2.64
確定切削時間（一個孔） =
4.5.4工序60 粗鏜?20H7
切削深度ap：ap=3mm
根據(jù)《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,查《機械加工工藝手冊》表2.4-82得切削速度，
機床主接頭轉(zhuǎn)速：
，
查《機械加工工藝手冊》表3.1-74取
實際切削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知深度為3mm，l=3mm
機動時間==0.052min=3.12s
4.5.5工序70 車?20H7孔倒角C2
該工序與工序50的計算方法完全一樣，在此不一一計算。
鉆?6H9孔
工序6：鉆孔
機床：臺式鉆床
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：
根據(jù)參考文獻[3]表查得：進給量,切削速度。
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻[3]表3.1～31，取。
實際切削速度：
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取。
加工基本時間：
鉆?10孔
工序70：鉆，鉸Φ10H7孔
機床：Z525
刀具：硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭。型號：E211和E101
帶導柱直柄平底锪鉆（GB4260-84）
公制/莫式4號錐直柄鉸刀 刀具材料：
Φ10H7孔先鉆Φ9.5孔，然后鉸孔至Φ10
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取
切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-53，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，取
實際切削速度，由式（1.2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度：
式（1.8）
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間： 式（1.9）
．鉸孔
切削深度：，
進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-58，取
切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-60，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，取
實際切削速度，由式（1.2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1.8）有：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間，由式（1.9）有：
工序100 粗銑寬28H11深35mm的槽
機床：立式銑床
刀具：硬質(zhì)合金立銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
， 式（1.1）
實際銑削速度： 式（1.2）
進給量： 式（1.3）
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
式（1.4）
取
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間： 式（1.5）
工序110 精銑寬28H11深35mm的槽
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，
實際銑削速度，由式（1.2）有：
進給量，由式（1.3）有：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1。
機動時間，由式（1.5）有：
本工序機動時間
第5章 銑寬28H11深35mm的槽夾具設(shè)計
5.1設(shè)計要求
為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。下面即為銑床夾具銑寬28H11深35mm的槽的專用夾具，本夾具將用于X52K立式銑床。
本夾具無嚴格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，精度不是主要考慮的問題。
5.2夾具設(shè)計
5.2.1 定位基準的選擇
由零件圖可知：在對寬28H11深35mm的槽平面進行加工前端面進行了加工，定位方式選擇心軸和一個底面。定位元件的設(shè)計定位元件為定位心軸，此類軸制造方便。環(huán)形工件依次被嵌套與心軸上，工件的內(nèi)孔與心軸采用過盈配合，數(shù)量可以根據(jù)需要自行調(diào)整，比較靈活。軸向的定位元件為擋圈，制造方便如有損壞，也易于更換。此定位元件結(jié)構(gòu)簡單，實用性強。自由度分析：根據(jù)零件被加工特征，選定基準后，要實現(xiàn)準確定位。以水平面為x-y平面，縱向為z方向。心軸左端與底座孔通過軸孔過盈配合，保證了左端的y,z.兩個方向的限制,保留了定位心軸在軸向的運動，以便在加工完成后拆卸方便，故此只采用過盈配合，心軸另一端被頂尖頂緊，因此定位心軸得到準確定位。工件一端被心軸階梯限制x左方向自由度，另一端被夾具專用螺母壓緊，x方向自由度被完全限制。因工件為環(huán)形工件，一次銑削若干個工件，故在加工過程中，選擇先銑削槽后銑削側(cè)平面，防止在銑削槽口的過程中刀具的回轉(zhuǎn)力矩使工件轉(zhuǎn)動，因此螺母加大擰緊力，工件側(cè)表面的加工在此道工序之后，因而增加摩擦系數(shù)，增大摩擦，防止打滑。如此，工件的自由度被完全控制，得到準確定位。
夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。
5.2.2 切削力及夾緊力的計算
刀具：立銑刀（硬質(zhì)合金）
根據(jù)《機械加工工藝手冊》可查得：
銑削力計算公式為
圓周分力 式（3-1）
查表可得：
代入公式（3-1）得
=
查表可得銑削水平分力、垂直分力、軸向分力與圓周分力的比值為：
銑削加工產(chǎn)生的水平分力應(yīng)由夾緊力產(chǎn)生的摩擦力平衡。
即： （）
計算出的理論夾緊力F再乘以安全系數(shù)k既為實際所需夾緊力
即： 取k=2
查參考文獻[5]1～2～26可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)， 由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
5.3定向鍵與對刀裝置設(shè)計
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖 5.3 夾具體槽形與螺釘圖
根據(jù)T形槽的寬度 a=25mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下：
表 5.1 定向鍵數(shù)據(jù)表
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
25
-0.014
-0.045
40
14
6
15
6
24
+0.023
7
對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。
由于本道工序是完成后加工，所以選用對刀塊。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖 5.5 平塞尺圖
塞尺尺寸為：
表 5.2 平塞尺尺寸表
公稱尺寸H
允差d
C
3
-0.006
0.25
5.4定位誤差的分析
該為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻[5]可得：
⑴ 銷的定位誤差 ：
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
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
5.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構(gòu)）。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取。
總 結(jié)
這次畢業(yè)設(shè)計是對我在大學四年中所學知識的重要總結(jié)，它將我所學的科學理論知識與社會實踐相結(jié)合，是我們大學生從學校步入社會的主要載體之一。也正因通過老師的細心指導，在同學的積極幫助和我的不懈努力下，我完成了這個重要的畢業(yè)設(shè)計。
在這次設(shè)計中我遇到不少難以解決的問題，比如：夾具的設(shè)計問題、CAD的繪圖問題以及說明書的編寫問題。通過對這些問題的認識，我知道自己的一些薄弱環(huán)節(jié)；也通過解決這些問題，我更進一步的對所學專業(yè)知識的鞏固加深。所謂“溫故而知新”，在這些知識的基礎(chǔ)上還明白了許多課本所未涉及的知識，令人振奮！
這次設(shè)計使我能綜合運用機械制造工藝學中的基本理論，并能結(jié)合生產(chǎn)實習中學到的實踐經(jīng)驗知識，獨立的分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計一個中等復雜程度零件（接頭）的工藝規(guī)程的能力和學到了夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，培養(yǎng)了我的熟悉并運用有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力，進一步培養(yǎng)了我的識圖、制圖、圖表和編寫技術(shù)文件等基本技能，為未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。
致 謝
彈指一揮間，大學生活瞬間即逝。在最后階段，通過老師的認真指導和我的不懈努力我終于完成了畢業(yè)設(shè)計。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我將在課堂上所學到的相關(guān)的科學知識都運用到設(shè)計里面，又一次的鞏固了所學內(nèi)容，甚感欣慰。在完成這一設(shè)計的過程中，我遇到了許多困難。面對它們，我并沒有心灰意冷，而是查資料、尋找別人的幫助。在老師的指導和同學的幫助下，我一個個的解決了它們，獲得了最后勝利！在這里，對幫助我完成這次畢業(yè)設(shè)計的指導老師和同學表示真誠的謝意。在此特別感謝殷曉中與陳興和老師：這兩個月來他們不斷的引導我、教導我，讓我在這次畢業(yè)設(shè)計中學到了很多知識！對于我不懂的問題，只要我提出他們就毫不吝嗇的、不厭其煩地幫我解決，殷老師和陳老師這兩個月來付出了辛勤汗水，換來了我在這次設(shè)計中所學到知識！我會謹記兩位老師的教誨，為社會貢獻一份自己的力量?？傊瑳]有你們的幫助，我很難完成這次設(shè)計，再一次表示我對你們最真誠的謝意。
參 考 文 獻
[1] 李 洪．機械加工工藝手冊[M] ．北京出版社，2006．1．
[2] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊[M] ．機械工業(yè)出版社，2005．1．
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