機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于支承套零件工藝及工裝設(shè)計(jì)-2套夾具【全套圖紙】

基于支承套零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 1 1 緒論緒論 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在完成了大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系 實(shí)際的綜合運(yùn)用，使我對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專(zhuān)業(yè)技術(shù)的工 作打下基礎(chǔ)。機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重 要手段，合理的機(jī)械加工工藝過(guò)程是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備、計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安 全、技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn) 品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。 合理的機(jī)械加工工藝文件不僅能提高一個(gè)企業(yè)的技術(shù)革新能力，而且可以較大程度 地提高企業(yè)的利潤(rùn)，因而合理地編制零件的加工工藝文件就顯得時(shí)常重要。機(jī)械加工工 藝文件的合理性也會(huì)受到企業(yè)各方面因素的制約，比如企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備、工人的技術(shù)水 平及夾具的設(shè)計(jì)水平等，其中較為重要的是夾具的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)。夾具是機(jī)械加工系統(tǒng)的 重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具的設(shè)計(jì)都是十分重要的。好 的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以 擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當(dāng)今激烈 的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對(duì)夾具的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。所以對(duì)機(jī) 械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。 因而不僅要合理結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際來(lái)進(jìn)行零件加工工藝文件的編制，而且還要根 據(jù)零件的加工要求和先進(jìn)的加工機(jī)床來(lái)設(shè)計(jì)先進(jìn)高效的夾具。 該課題主要是為了培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品的能力，要求學(xué)生能夠結(jié)合 常規(guī)機(jī)床與零件加工工藝，針對(duì)實(shí)際使用過(guò)程中存在的金屬加工中所需要的三維造型、 機(jī)床的驅(qū)動(dòng)及工件夾緊問(wèn)題，綜合所學(xué)的機(jī)械三維造型、機(jī)械理論設(shè)計(jì)與方法、機(jī)械加 工工藝及裝備、液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)等知識(shí)，對(duì)高效、快速夾緊裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，從而實(shí) 現(xiàn)金屬加工機(jī)床驅(qū)動(dòng)與夾緊的半自動(dòng)控制。 在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)裝置時(shí)，在滿(mǎn)足產(chǎn)品工作要求的情況下，應(yīng)盡可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)件， 提高其互換性要求，以減少產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)成本。 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié) 合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過(guò)程加速和趨于完善；第二階 段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾 緊。人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性能的提高有著密切的關(guān)系， 所以對(duì)夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具作為機(jī)床的一部分， 成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備。 在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于被加工零件的定位、夾緊等主要問(wèn)題,設(shè)計(jì)人員一般都會(huì)考 慮的比較周全，但是，夾具設(shè)計(jì)還經(jīng)常會(huì)遇到一些小問(wèn)題，這些小問(wèn)題如果處理不好， 也會(huì)給夾具的使用造成許多不便，甚至?xí)绊懙焦ぜ募庸ぞ取Ｎ覀儼讯嗄陙?lái)在夾具 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 設(shè)計(jì)中遇到的一些小問(wèn)題歸納如下：清根問(wèn)題在設(shè)計(jì)端面和內(nèi)孔定位的夾具時(shí)，會(huì)遇到 夾具體定位端面和定位外圓交界處清根問(wèn)題。端面和定位外圓分為兩體時(shí)無(wú)此問(wèn)題,。夾 具要不要清根，應(yīng)根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)而定。如果零件定位內(nèi)孔孔口倒角較小或無(wú)倒角，則 必須清根,如果零件定位孔孔口倒角較大或孔口是空位，則不需要清根，而且交界處可以 倒為圓角 R。端面與外圓定位時(shí)，與上述相同。讓刀問(wèn)題在設(shè)計(jì)圓盤(pán)類(lèi)刀具(如銑刀、砂 輪等)加工的夾具時(shí)，會(huì)存在讓刀問(wèn)題。設(shè)計(jì)這類(lèi)夾具時(shí)，應(yīng)考慮銑刀或砂輪完成切削或 磨削后，銑刀或砂輪的退刀位置，其位置大小應(yīng)根據(jù)所使用的銑刀或砂輪的直徑大小， 留出超過(guò)刀具半徑的尺寸位置即可。更換問(wèn)題在設(shè)計(jì)加工結(jié)構(gòu)相同或相似，尺寸不同的 系列產(chǎn)品零件夾具時(shí)，為了降低生產(chǎn)成本,提高夾具的利用率，往往會(huì)把夾具設(shè)計(jì)為只更 換某一個(gè)或幾個(gè)零件的通用型夾具。 由于現(xiàn)代加工的高速發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求，如快速、高效、安全等。 基于液壓夾緊的專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)，必須計(jì)算加工工序所受的切削力及切削力矩，按照夾緊 方式進(jìn)行夾緊力的計(jì)算，進(jìn)而可以確定液壓缸的負(fù)載，通過(guò)選定整個(gè)液壓系統(tǒng)的壓力， 最終可以確定液壓缸的各參數(shù)。 隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來(lái)愈高的要求，使多品 種，中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢(shì)，必然對(duì)機(jī)床 夾具提出更高的要求。特別像后鋼板彈簧吊耳類(lèi)不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在 今后的發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾 具。在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù) 正朝著高精高效模塊組合通用經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。 1.3 本課題本課題應(yīng)達(dá)到的要求應(yīng)達(dá)到的要求 通過(guò)實(shí)際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、閱讀相關(guān)資料相結(jié)合，在對(duì)金屬切削加工、 金屬切削機(jī)床、機(jī)械設(shè)計(jì)與理論及液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)等相關(guān)知識(shí)充分掌握后，分析金屬切 削加工過(guò)程中的機(jī)床工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)、工件夾緊等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)的 相關(guān)理論知識(shí)，完成液壓傳動(dòng)方案分析及液壓原理圖的擬定，設(shè)計(jì)液壓專(zhuān)用夾具的驅(qū)動(dòng)、 夾緊裝置，并進(jìn)行主要液壓元件的設(shè)計(jì)與選擇及傳動(dòng)系統(tǒng)的驗(yàn)算校核等，來(lái)達(dá)到產(chǎn)品的 最優(yōu)化設(shè)計(jì)。 針對(duì)實(shí)際使用過(guò)程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數(shù)確定及計(jì) 算問(wèn)題，綜合所學(xué)的機(jī)械理論設(shè)計(jì)與方法、機(jī)械加工工藝文件編制及實(shí)施等方面的知識(shí)， 設(shè)計(jì)出一套適合于實(shí)際的零件加工工藝路線(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)適合于現(xiàn)代加工制造業(yè)、夾緊裝 置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 基于支承套零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 3 2 零件的造型零件的造型 2.1 零件造型軟件介紹零件造型軟件介紹 1) Solid Works 軟件介紹 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 創(chuàng)新的、易學(xué)易用的而且價(jià)格便宜的 Solid Works 是 Windows 原創(chuàng)的三維設(shè)計(jì)軟件。 其易用和友好的界面，能夠體現(xiàn)在整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工作中。Solid Works 完全自動(dòng)捕捉設(shè) 計(jì)意圖和引導(dǎo)設(shè)計(jì)修改。在 Solid Works 的裝配設(shè)計(jì)中可以直接參照已有的零件生成新的 零件。不論設(shè)計(jì)采用“自頂而下“方法還是“自底而上“的方法進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)，SolidWorks 都 將以其易用的操作大幅度地提高設(shè)計(jì)的效率。SolidWorks 有全面的零件實(shí)體建模功能， 其豐富程度有時(shí)會(huì)出乎設(shè)計(jì)者的期望。用 SolidWorks 的標(biāo)注和細(xì)節(jié)繪制工具，能快捷地 生成完整的、符合實(shí)際產(chǎn)品表示的工程圖紙。 Solid 有 Works 還具有全相關(guān)的鈑金設(shè)計(jì)能 力。鈑金件的設(shè)計(jì)即可以先設(shè)計(jì)立體的產(chǎn)品也可以先按平面展開(kāi)圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。Solid Works 軟件提供完整的、免費(fèi)的開(kāi)發(fā)工具(API)，用戶(hù)可以用微軟的 Visual Basic、Visual C+或其它支持 OLE 的編程語(yǔ)言建立自己的應(yīng)用方案。通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換接口，SolidWorks 可以很容易地將目前市場(chǎng)幾乎所有的機(jī)械 CAD 軟件集成到現(xiàn)在的設(shè) 計(jì)環(huán)境中來(lái)。 為比較評(píng)價(jià)不同的設(shè)計(jì)方案，減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，提高產(chǎn)量，Solid Works 強(qiáng)勁的實(shí)體建 模能力和易用友好的 Windows 界面形成了三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械工程師不論有無(wú) CAD 的使用經(jīng)驗(yàn)，都能用 SolidWorks 提高工作效率，使企業(yè)以較低的成本、更好的質(zhì)量 更快將產(chǎn)品投放市場(chǎng)。而最有意義的是，用于 SolidWorks 的投資是容易承受的，這使得 參加工程設(shè)計(jì)的所有人員都能在他們桌面上的計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。 對(duì)于模具設(shè)計(jì)師來(lái) 講，還可以利用 XYZ 縮放因子直接生成模腔。 在新版中，還增加了智能裝配功能，能夠在裝配過(guò)程中自動(dòng)捕捉裝配關(guān)系，而無(wú)須 用戶(hù)另行指定。在裝配過(guò)程中，還新增加了球面的配合關(guān)系和圓錐面的配合關(guān)系，這就 使得將球插到孔里的操作變得更加容易。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 2) UG 軟件介紹 UG 是美國(guó) UGS(Unigraphics Solutions)公司的主導(dǎo)產(chǎn)品，是集 CAD/CAE/CAM 于一體 的三維參數(shù)化軟件，是面向制造行業(yè)的 CAID/CAD/CAE/CAM 高端軟件,是當(dāng)今最先進(jìn),最 流行的工業(yè)設(shè)計(jì)軟件之一.它集合了概念設(shè)計(jì).工程設(shè)計(jì),分析與加工制造的功能,實(shí)現(xiàn)了優(yōu) 化設(shè)計(jì)與產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的組合。被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車(chē)、航空航天、家電以及化工等 各個(gè)行業(yè)。 CAD/CAM/CAE 三大系統(tǒng)緊密集成。用戶(hù)在使用 UG 強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、 虛擬裝配及創(chuàng)建工程圖等功能時(shí)，可以使用 CAE 模塊進(jìn)行有限元分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和仿 真模擬，以提高設(shè)計(jì)的可靠性；根據(jù)建立起的三維模型，還可由 CAE 模塊直接生成數(shù)控 代碼，用于產(chǎn)品加工。 靈活性的建模方式。采用復(fù)合建模技術(shù)，將實(shí)體建模、曲面建模、線(xiàn)框建模、顯示 幾何建模及參數(shù)化建模融為一體。 3) CAD(Computer Aided Design） CAD 最早的應(yīng)用是在汽車(chē)制造、航空航天以及電子工業(yè)的大公司中。隨著計(jì)算機(jī)變 得更便宜，應(yīng)用范圍也逐漸變廣。 CAD 的實(shí)現(xiàn)技術(shù)從那個(gè)時(shí)候起經(jīng)過(guò)了許多演變。這個(gè)領(lǐng)域剛開(kāi)始的時(shí)候主要被用于 產(chǎn)生和手繪的圖紙相仿的圖紙。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)活動(dòng)中得到更有技 巧的應(yīng)用。如今，CAD 已經(jīng)不僅僅用于繪圖和顯示，它開(kāi)始進(jìn)入設(shè)計(jì)者的專(zhuān)業(yè)知識(shí)中更 “智能”的部分。 隨著電腦科技的日益發(fā)展，性能的提升和更便宜的價(jià)格，許多公司已采用立體的繪 圖設(shè)計(jì)。以往，礙于電腦性能的限制，繪圖軟件只能停留在平面設(shè)計(jì)，欠缺真實(shí)感，而 立體繪圖則沖破了這一限制，令設(shè)計(jì)藍(lán)圖更實(shí)體化。 2.2 零件造型過(guò)程零件造型過(guò)程 編輯草圖，選擇零件的上視面為基準(zhǔn)面生成實(shí)體草圖,如圖 2.1 所示。 在基準(zhǔn)面內(nèi)繪制 80mm 的圓，并進(jìn)行高為 25mm 的拉伸，得到的圓柱體，如圖 2.2 所示。 在 80mm 的圓柱面上繼續(xù)進(jìn)行 76mm 圓的繪制，并進(jìn)行高為 3mm 的拉伸，所得 圖 2.1 選擇基準(zhǔn)面 圖 2.2 拉伸 80mm 高 25mm 的圓柱體 基于支承套零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 5 的圓柱體如圖 2.3 所示。 在 76mm 的圓柱體上再繼續(xù)進(jìn)行 85mm 高 45mm 的圓柱體拉伸，如圖 2.4 所示。 在 85mm 的圓柱體上進(jìn)行 81mm 高 3mm 的圓柱體拉伸，如圖 2.5 所示。 在 81mm 的圓柱體對(duì) 135mm 高 7mm 的圓柱進(jìn)行拉伸，如圖 2.6 所示。 在 135mm 的圓柱體上再拉伸一個(gè) 110mm 高 32mm 的圓柱體，如圖 2.7 所示。 在 110mm 的圓柱體中心對(duì)稱(chēng)位置拉伸一個(gè)長(zhǎng) 31mm 寬 30 半徑 R=15 的耳座，其實(shí) 圖 2.3 拉伸 76mm 高 3mm 的圓柱體 圖 2.4 拉伸 85mm 高 45mm 的圓柱體 圖 2.5 拉伸 81mm 高 3mm 的圓柱體圖 2.6 拉伸 135mm 高 7mm 的圓柱體 圖 2.7 拉伸 110mm 高 32mm 的圓柱體圖 2.8 拉伸長(zhǎng) 31mm 寬 30 半徑 R=15 的實(shí)體 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 體造型如圖 2.8 所示。 在 110mm 的圓柱體的另一條對(duì)稱(chēng)線(xiàn)拉伸另個(gè)耳座，其實(shí)體如圖 2.9 所示。 在 85 外圓上運(yùn)用差集進(jìn)行長(zhǎng) 35 深 4.5 半徑 R=4 的鍵槽的繪制，如圖 2.10 所示。 在以上步驟所建的實(shí)體上運(yùn)用差集，對(duì)支承套頭部進(jìn)行長(zhǎng) 100mm 寬 20mm 槽的切除， 如圖 2.11 所示。 繼續(xù)在實(shí)體上切除一個(gè) 10mm 高 60mm 的圓柱體，如圖 2.12 所示。 對(duì)造型出的孔進(jìn)行螺紋孔的造型，以 12 中的圓心為基準(zhǔn)插入一個(gè) M121.25mm 螺 紋現(xiàn)為 12mm 深為 18mm 的螺紋孔，如圖 2.13 所示。 圖 2.9 拉伸如圖所示實(shí)體 圖 2.10 切除長(zhǎng) 35 深 4.5 半徑 R=4 的鍵槽 圖 2.11 100mm 寬 20mm 槽圖 2.12 開(kāi) 10mm 深 60mm 的孔 圖 2.13 M121.25mm 螺 紋 圖 2.14 10mm 深 100mm 孔 基于支承套零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 7 在實(shí)體上運(yùn)用差集對(duì)兩個(gè) 10mm 高 100mm 的孔進(jìn)行造型，如圖 2.14 所示。 在耳座槽的底部運(yùn)用差集，切除兩個(gè) 10mm 完全貫穿的孔，如圖 2.15 所示。 對(duì)所造型的孔再進(jìn)行沉孔的造型，以 15 中的圓心為基準(zhǔn)，在 135mm 的右端面上 拉伸切除兩個(gè) 11mm 高 3.5mm 的圓柱體，如圖 2.16 所示。 在圓柱體的內(nèi)部進(jìn)行花鍵孔的拉削，如圖 2.17 所示。 在 110mm 底面繪制四個(gè) M6mm 深 15mm 的螺紋孔，如圖 2.18 所示。 零件圖繪制完成，如圖 2.19 所示。 圖 2.15 兩個(gè) 10mm 孔的造型圖 2.16 開(kāi)兩個(gè) 11mm 深 3.5mm 沉孔 圖 2.17 拉花鍵孔 圖 2.18 M6mm 深 15mm 的螺紋孔圖 2.19 零件三維圖 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 3 零件的工藝分析零件的工藝分析 3.1 零件的功用分析零件的功用分析 套筒類(lèi)零件是機(jī)械中常見(jiàn)的一種零件，它的應(yīng)用范圍很廣，主要起支承和導(dǎo)向作用， 如圖 3.1 所示是常見(jiàn)套類(lèi)零件。由于其功用不同，套筒類(lèi)零件的結(jié)構(gòu)和尺寸有著很大的差 別，但其結(jié)構(gòu)上仍有共同點(diǎn)：零件的主要表面為同軸度要求較高的內(nèi)外圓表面；零件壁 的厚度較薄且易變形；零件長(zhǎng)度一般大于直徑等。 由支承套零件圖可知該零件屬于短套筒，主要功能是起支承、導(dǎo)向作用。該零件 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要表面內(nèi)外圓柱面、端面。其主要技術(shù)要求為：外圓表面 （80、85、110、115）內(nèi)圓表面（75H8、10）、花鍵孔 （62714.5） ；外圓表面對(duì) 75H8 孔的徑向圓跳動(dòng)公差為 0.02mm，10 孔 系間有同軸度要求 0.02 mm；左右端面孔有位置度要求為 0.1mm。材料為 HT200， （ ）油缸（ ）氣缸套 （ ）軸承襯套（ ）鉆套（ ）滑動(dòng)軸承 （ ）滑動(dòng)軸承 圖 3.1 套筒零件 基于支承套零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 9 批量生產(chǎn)。 3.2 零件的工藝分析零件的工藝分析 1）該支撐套的結(jié)構(gòu)比較典型，代表了一般支撐套的結(jié)構(gòu)形式，其加工工藝過(guò)程具有 普遍性。 2）支承套在加工前，要進(jìn)行人工時(shí)效處理，以消除鑄件內(nèi)應(yīng)力。加工時(shí)應(yīng)注意夾緊 位置，夾緊力大小及輔助支承的合理使用主，防止零件的變形。 3)支撐套底面上的 4-M6mm 孔的加工，采用同一鉆模，均按外形找正，這樣可保證 孔的位置精度要求。 4）外圓表面采用車(chē)削方法可完成粗、半精加工，其加工可安排磨削加工。 5）內(nèi)圓表面根據(jù)其直徑可分別采用鉆-擴(kuò)-鉸及鏜削加工。對(duì)于花鍵孔可采用拉削方 法進(jìn)行加工。 6）端面的加工可采用車(chē)削完成，端部開(kāi)槽可采用銑削方法完成。 4 零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4.1 確定毛坯的制造形式確定毛坯的制造形式 套筒零件毛坯的選擇與其材料、結(jié)構(gòu)、尺寸及生產(chǎn)批量有關(guān)?？讖叫〉奶淄?，一般 選擇熱軋或冷拉棒料，也可采用實(shí)心鑄件；孔徑較大的套筒，常選擇無(wú)縫鋼管或帶孔的 鑄件、鍛件；大量生產(chǎn)時(shí)，可采用冷擠壓和粉未冶金等先進(jìn)的毛坯制造工藝，既提高生 產(chǎn)率，又節(jié)約材料。 支撐套工作時(shí)要承受很大的轉(zhuǎn)矩及變形的彎曲硬力，容易產(chǎn)生扭振、折斷及磨損， 要求材料應(yīng)有較高的強(qiáng)度、沖擊韌度、疲勞強(qiáng)度和耐磨性，由支撐套的形狀相對(duì)比較復(fù) 雜，而且它只是用來(lái)起連接作用和支撐作用，查閱機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.2-2.3，考 慮到灰鑄鐵容易成形，切削性能、強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性均較好且價(jià)格低廉，而且一般 零件的材料大都采用鑄鐵，故選用牌號(hào)為 HT200 的灰鑄鐵。 表 4-1 HT200 的力學(xué)性能 牌號(hào)抗壓強(qiáng)度 /MPa 抗剪強(qiáng)度 /MPa 彈性模量 /GPa 疲勞極限 /MPa HT2005887852437810888108 支撐套的毛坯：此零件屬中批生產(chǎn)，故采用鑄造毛坯。 4.2 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇 套筒類(lèi)零件主要技術(shù)是內(nèi)外圓的同軸度，選擇定位基準(zhǔn)和裝夾方法時(shí)，應(yīng)考慮在一 次裝夾中盡可能完成各主要表面的加工，或以?xún)?nèi)孔和外圓互為基準(zhǔn)反復(fù)加工以逐步提高 其精度，同時(shí)，由于套類(lèi)零件壁薄、剛性差，選擇裝夾方法、定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)， 要特別注意防止工件變形。 1）以外圓或內(nèi)孔為粗基準(zhǔn)一次安裝，完成主要表面的加工 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 這種方法可消除定位誤差對(duì)加工精度的影響，能保證一次裝夾加工出的各表面間有 很高的相互位置精度。但它要求毛坯留有夾持部位，等各表面加工好后再切掉，造成了 材料浪費(fèi)。故多用于尺寸較小的軸套零件車(chē)削加工中。 2）以?xún)?nèi)孔為精基準(zhǔn)用心軸裝夾 這種方法在生產(chǎn)實(shí)踐中用途較廣，且以孔為定位基準(zhǔn)的心軸類(lèi)夾具，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛 性較好、易于制造，在機(jī)床上裝夾的誤差較小，這一方法特別適合于加工小直徑深孔套 筒零件，對(duì)于較長(zhǎng)的套筒零件，可用帶中心孔的“堵頭”裝夾。 3）以外圓為精基準(zhǔn)使用專(zhuān)用夾具裝夾 當(dāng)套筒零件內(nèi)孔的直徑太小不適于作定位基準(zhǔn)時(shí)，可先加工外圓，再以外圓為精基 準(zhǔn)，用卡盤(pán)夾緊加工內(nèi)孔。這種裝夾方法，迅速可靠，能傳遞較大的扭矩。但是，一般 的卡盤(pán)定位誤差較大，加工后內(nèi)外圓的同軸度較低。常采用彈性膜片卡盤(pán)、液性塑料夾 頭或高精度三爪自定心卡盤(pán)等定心精度高的專(zhuān)用夾具，以滿(mǎn)足較高的同軸度要求。 4.2.1 精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇 大批量生產(chǎn)的支承套，通常以底平面和內(nèi)孔花鍵為精基準(zhǔn)。這種定位方式很簡(jiǎn)單地 限制了工件六個(gè)自由度，定位穩(wěn)定可靠；在一次安裝下，可以加工除定位面以外的所有 五個(gè)面上的孔或平面，也可以作為從粗加工到精加工的大部分工序的定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn) “基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，此外，這種定位方式夾緊方便，工件的夾緊變形小；易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 定位和自動(dòng)夾緊，且不存在基準(zhǔn)不重合誤差。 4.2.2 粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇 加工支承套底平面時(shí)，取要加工的面得對(duì)稱(chēng)面為粗基準(zhǔn)，符合工作表面間相互位置 要求原則。這樣可以保證對(duì)合面加工后凸緣的厚薄較為均勻，減少的變形。 4.3 切削用量的選擇原則切削用量的選擇原則 4.3.1 粗加工時(shí)切削用量的選擇粗加工時(shí)切削用量的選擇 粗加工時(shí)加工精度與表面粗糙度要求不高，毛坯余量較大。因此，選擇粗加工的切 削用量時(shí)，要盡可能保證較高的單位時(shí)間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用 度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。 1）切削深度的選擇 粗加工時(shí)切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝 系統(tǒng)的剛性來(lái)確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量將粗加工余 量一次切除。只有當(dāng)總加工余量太大，一次切不完時(shí)，才考慮幾次走刀。 2）進(jìn)給量的選擇 粗加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的因素主要是切削力。因此，進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛 性和強(qiáng)度來(lái)確定。選擇進(jìn)給量時(shí)應(yīng)考慮到機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、刀桿尺寸、刀片厚度、 工件的直徑和長(zhǎng)度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度好的情況下，可選用大一些的進(jìn)給量； 在剛性和強(qiáng)度較差的情況下，應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)給量。 3）切削速度的選擇 基于支承套零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 11 粗加工時(shí)，切削速度主要受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制。切削深度、進(jìn)給量和切 削速度三者決定了切削速率，在確定切削速度時(shí)必須考慮到機(jī)床的許用功率。如超過(guò)了 機(jī)床的許用功率，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。 4.3.2 精加工時(shí)切削用量的選擇精加工時(shí)切削用量的選擇 精加工時(shí)加工精度和表面質(zhì)量要求較高，加工余量要小且均勻。因此，選擇精加工 的切削用量時(shí)應(yīng)先考慮如何保證質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率。 1）切削深度的選擇 精加工時(shí)的切削深度應(yīng)根據(jù)加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要留得太 大，否則，當(dāng)吃刀深度較大時(shí)，切削力增加較顯著，影響加工質(zhì)量。 2）進(jìn)給量的選擇 精加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度。進(jìn)給量增大時(shí)，雖有利于斷屑， 但殘留面積高度增大，切削力上升，表面質(zhì)量下降。 3）切削速度的選擇 切削速度提高時(shí)，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。 一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。只有當(dāng)切削 速度受到工藝條件限制而不能提高時(shí)，才選用低速，以避開(kāi)積屑瘤產(chǎn)生的范圍。 4. 4 擬定零件加工的工藝路線(xiàn)擬定零件加工的工藝路線(xiàn) 擬定工藝路線(xiàn)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)和生產(chǎn)類(lèi)型已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以采用 萬(wàn)能機(jī)床配以專(zhuān)用工夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還考慮經(jīng)濟(jì)效 果，以便降低生產(chǎn)成本。 1) 工藝路線(xiàn)方案一如表 4-2 所示： 表 4-2 工藝路線(xiàn)方案一 工序號(hào)工序內(nèi)容 10鑄造 20熱處理 30粗車(chē) 85，80 外圓 40半精車(chē) 85，80 外圓 50精車(chē) 85，80 外圓 60割退刀槽，并倒 80 外圓的倒角 70銑 84.5 鍵槽 80粗車(chē) 110 外圓端面 90精車(chē) 110 外圓端面 100粗車(chē) 135 外圓端面 110精車(chē) 135 外圓端面 120粗銑-精銑 20H8 端面 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 2) 工藝路線(xiàn)方案二如表 4-3 所示： 表 4-3 工藝路線(xiàn)方案二 續(xù)表 4-3 3) 工藝方案的比較與分析 上訴兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工花鍵，然后以花鍵孔為定位基準(zhǔn)加 工各孔。而方案二是加工兩個(gè)外圓端面，然后以此為精基準(zhǔn)加工各孔最后加工花鍵。經(jīng) 比較可知，先加工花鍵孔后再以花鍵孔為定位基準(zhǔn)面加工，此時(shí)零件的位置精度較易保 證，并且定位及裝夾等都較為方便。方案一中的工序 80,90,100,110 與方案二中的工序 80，90，100，110 比較，方案二中工序內(nèi)容一致但減少了裝夾次數(shù)，所以決定將方案二 130鏜 62 內(nèi)圓 140拉花鍵孔 150鉆-擴(kuò)-鉸 20H8 面上的 10 孔 160鉆 M12 孔至 10 孔并攻螺紋 170鉆-擴(kuò)-鉸 4-10H7 孔 180鉆 4-M6 深至 15 并攻螺紋 190檢驗(yàn) 工序號(hào)工序內(nèi)容 10鑄造 20熱處理 30粗車(chē) 85，80 外圓 工序號(hào)工序內(nèi)容 40半精車(chē) 85，80 外圓 50精車(chē) 85，80 外圓 60割退刀槽槽，并倒 80 外圓的倒角 70銑 84.5 鍵槽 80粗車(chē) 135 外圓端面 90精車(chē) 135 外圓端面 100粗車(chē) 110 外圓端面 110精車(chē) 110 外圓端面 120粗銑-精銑 20H8 端面 130鉆-擴(kuò)-鉸 20H8 面上的 10 孔 140鉆 M12 孔至 10 孔并攻螺紋 150鉆-擴(kuò)-鉸 4-10H7 孔 160鉆 4-M6 深至 15 并攻螺紋 170鏜 62 內(nèi)圓 180拉花鍵孔 190檢驗(yàn) 基于支承套零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 13 中的工序 80，90，100，110 取代方案一中的工序 80，90，100，110。 具體工藝過(guò)程如表 4-4 所示： 表 4-4 最終工藝路線(xiàn)方案 續(xù)表 4-4 4.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “支撐套”零件材料為 HT200 的灰鑄鐵，抗壓強(qiáng)度 588785MPa 抗剪強(qiáng)度 243MPa 彈性模量 78108GPa 疲勞極限 88108MPa，硬度是 187220HBS,毛胚重量為 2.3kg，生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，可采用鑄造毛坯。 各加工表面毛坯尺寸確定如下： 1) 外圓表面（80）的加工余量 由機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)資料表 1.2-10 查得毛坯加工余量為 5，毛坯尺寸偏差由 表 1.2-2 查得為1.4 mm。 2) 外圓表面（85）的加工余量 由機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)資料表 1.2-10 查得毛坯加工余量為 5，毛坯尺寸偏差由 表 1.2-2 查得為1.4 mm。 工序號(hào)工序內(nèi)容 10鑄造 20熱處理 30粗車(chē) 85，80 外圓 40半精車(chē) 85，80 外圓 50精車(chē) 85，80 外圓 60割退刀槽，并倒 80 外圓的倒角 70銑 84.5 鍵槽 80粗車(chē) 135 外圓端面 90精車(chē) 135 外圓端面 工序號(hào)工序內(nèi)容 100粗車(chē) 110 外圓端面 110精車(chē) 110 外圓端面 120粗銑-精銑 20H8 端面 130鏜 62 內(nèi)圓 140拉花鍵孔 150鉆-擴(kuò)-鉸 20H8 面上的 10 孔 160鉆 M12 孔至 10 孔并攻螺紋 170鉆-擴(kuò)-鉸 4-10H7 孔 180鉆 4-M6 深至 15 并攻螺紋 190檢驗(yàn) 圖 4.2 支撐套鑄件毛胚 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 3) 花鍵孔（62714.5）的加工余量 要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。 鏜孔 61 2Z=1mm 拉花鍵孔（80，85） 花鍵孔要求外徑定心，拉削時(shí)加工余量參照機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.319 取 2Z=1 mm。 4) 110 與外圓端面的加工余量 按照機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.225 知兩外圓端面的加工余量為 2.03.0mm。 5) 135 外圓端面的加工余量 按照機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.225 知兩外圓端面的加工余量為 2.03.0mm 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量 其實(shí)只是名義上的加工余量。實(shí)際上，加工余量有最大最小之分。 由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)采用調(diào)整法加工，因此在計(jì)算最大最小加 工余量是應(yīng)采用調(diào)整法予以加工。 支撐套鑄件毛胚圖見(jiàn)圖 4.2。 4.6 確定切削用量及基本工時(shí)確定切削用量及基本工時(shí) 工時(shí)定額是在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時(shí) 間，用 t1表示。工時(shí)定額是安排生產(chǎn)計(jì)劃、成本核算的主要依據(jù)，在設(shè)計(jì)新廠(chǎng)時(shí)，是 計(jì)算設(shè)備數(shù)量、布置車(chē)間、計(jì)算工人數(shù)量的依據(jù)。時(shí)間定額由下述部分組成： 1）基本時(shí)間：直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、相對(duì)位置、表面狀態(tài)或材料性 質(zhì)等工藝過(guò)程所消耗的時(shí)間，用 tm表示。 2）準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間：工人為了生產(chǎn)一批產(chǎn)品和零部件，進(jìn)行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所 消耗的時(shí)間，用 te表示。 3）布置工作地時(shí)間：為使加工正常進(jìn)行，工人照管工作地所消耗的時(shí)間，一般 基于支承套零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 15 按作業(yè)時(shí)間的百分?jǐn)?shù) 表示。 4）休息與生理需要時(shí)間：工人在工作班內(nèi)為恢復(fù)體力和滿(mǎn)足生理上的需要所消 耗的時(shí)間，一般按作業(yè)時(shí)間的百分?jǐn)?shù) 表示。 則大量生產(chǎn)時(shí)的時(shí)間定額為： t =（t+t ） 1+（+）/100 ime 1) 粗車(chē) 85 外圓(工序 30) 計(jì)算切削速度，按切削手冊(cè)表 1.27，切削速度的公式為（壽命選 T=60min） ，采 用高速鋼外圓車(chē)刀，規(guī)定=2，走刀次數(shù) i=1，則： P a （m/min） (4.1) vv v cv xym p c vk Tf 式中： =11.8，=0.70，=0.30，m=0.11。 v c v x v y =1.11 1.75 0.637 () 0.6 M k0.75 K k 所以 ，= c v 0.110.70.3 11.8 1.11 0.75 270.251.5 =16.4 m/min 確定主軸轉(zhuǎn)速 s n (4.2) w c s d v n 1000 =116 r/min 1000 32.8 3.14 90 按機(jī)床說(shuō)明書(shū)取 n=96r/min，所以實(shí)際切削速度m/min。 27v 由切削手冊(cè)表 1.30 中 CA6140 機(jī)床說(shuō)明書(shū)知，CA6140 主電動(dòng)機(jī)功率為 7.5kw， 故機(jī)床功率足夠，可以正常工作。 計(jì)算切削工時(shí) 切削工時(shí)： (4.3) nf lll t 21 式中： =60, l 1 2l 所以 ： 2 =5.61（s） 602 96 1.5 t 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 2) 車(chē) 135 端面（工序 80，90） 確定端面加工余量：已知毛坯長(zhǎng)度方向的加工余量為 4mm 確定進(jìn)給量 f：根據(jù)切削手冊(cè)表 1.4，當(dāng)?shù)稐U尺寸為 16mm25mm,以及工3 p a 件直徑為 100mm 時(shí)：f=0.60.9。按 CA6140 車(chē)床的說(shuō)明書(shū)（見(jiàn)切削手冊(cè)表 1.30）取 f=0.7。 計(jì)算切削速度：按切削手冊(cè)表 1.27，切削速度的公式為（壽命選 T=60min） （m/min） vv v cv xym p c vk Tf 式中： =242，=0.15，=0.35，m=0.2。 v c v x v y 修正系數(shù)見(jiàn)切削手冊(cè)表 1.28，即 =1.44，=0.8，=1.04，=0.81， v k mv k sv k kv k krv k =0.97。 Bv k 所以 = c v 0.20.150.35 242 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97 2710.5 =251.6 m/min 確定主軸轉(zhuǎn)速 s n =890 r/min w c s d v n 1000 1000 251.6 3.14 90 與 890 r/min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 900 r/min。現(xiàn)選取，所以實(shí)際切削速度900 w n m/min.141.3v 檢驗(yàn)機(jī)床功率 主切削力 按切削手冊(cè)表 1.29 所示公式計(jì)算 c F (4.4) ccc cc xFyFnF cFpcF Fcfvk 式中： 1 2795,1.0,0.75,0.15 Ccc FFcFF cxyn n 0.75 530 0.86 650650 F p n b M k =0.89 r k k 所以 ： ccc cc xFyFnF cFpcF Fcfvk 基于支承套零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 17 = 0.750.15 2795 1 0.7141.30.86 0.89 =768 N 切削時(shí)消耗功率為： c p 4 106 cc c vF p =1.81 kw 4 768 141.3 6 10 由切削手冊(cè)表 1.30 中 CA6140 機(jī)床說(shuō)明書(shū)知，CA6140 主電動(dòng)機(jī)功率為 7.5kw， 故機(jī)床功率足夠，可以正常工作。 計(jì)算切削工時(shí)： nf lll t 21 式中 ： =15, 49 19 2 l 1 2l 2 0,l 所以： 2=58.2 （s） 152 500 0.7 t 3) 車(chē) 110 端面，車(chē)削，本工序采用計(jì)算法確定切削用量。 （工序 100，110） 加工條件 工件材料：鍛造件材料為 HT200， 。530 ba MP 車(chē)端面取總長(zhǎng) 110mm（余 2mm） 。 機(jī)床：CA6140 車(chē)床 刀具：刀具材料為 YT15，刀桿尺寸 16mm25mm， 。 0 00 90 ,15 ,12 ,0.5 oo rR karmm 計(jì)算切削用量 切削深度： p a 4 p a 進(jìn)給量 f：根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) （第三版） （以下簡(jiǎn)稱(chēng)切削手冊(cè) ）表 1.4，當(dāng) 刀桿尺寸為 16mm25mm,以及工件直徑為 100mm 時(shí)：f=0.60.9。按 CA6140 車(chē)床3 p a 的說(shuō)明書(shū)（見(jiàn)切削手冊(cè)表 1.30）取 f=0.7。 計(jì)算切削速度：按切削手冊(cè)表 1.27，切削速度的公式為（壽命選 T=60min）： 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 （m/min） v yx p m v c k fT c v v v 式中： =242，=0.15，=0.35，m=0.2。 v c v x v y 修正系數(shù)見(jiàn)切削手冊(cè)表 1.2.8 即 =1.44，=0.8，=1.04，=0.81， v k mv k sv k kv k krv k =0.97。 Bv k 所以 = c v97 . 0 81 . 0 04 . 1 8 . 044 . 1 7 . 0460 242 35 . 0 15 . 0 2 . 0 =123.8 (m/min) 確定主軸轉(zhuǎn)速 s n w c s d v n 1000 =438 (r/min) 1000 123.8 3.14 90 與 438 r/min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 500 r/min?，F(xiàn)選取，所以實(shí)際切削速度 500 w n m/min.141.3v 檢驗(yàn)機(jī)床功率 主切削力 按切削手冊(cè)表 1.29 所示公式計(jì)算 c F ccc cc xFyFnF cFpcF Fcfvk 式中： 1 2795,1.0,0.75,0.15 Ccc FFcFF cxyn n 0.75 530 0.86 650650 F p n b M k =0.89 r k k 所以 ： c c c c c F nF c yFxF pFc kvfcF = 0.750.15 2795 3.5 0.7141.30.86 0.89 =784 N 切削時(shí)消耗功率為 c p 基于支承套零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 19 4 106 cc c vF p =1.85 kw 4 784 141.3 6 10 由切削手冊(cè)表 1.30 中 CA6140 機(jī)床說(shuō)明書(shū)知，CA6140 主電動(dòng)機(jī)功率為 7.5kw， 故機(jī)床功率足夠，可以正常工作。 校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度：已知主切削力= 791 N，徑向力按切削手冊(cè)表 1.29 c F p F 所示公式計(jì)算 (4.5) ppp Pp xFyFnF pFpcF Fcfvk 式中： 1940,0.9,0.6,0.3 pppp FFFF cxyn 1.35 530 0.76 650650 F p n b M k 0.5 r k k 所以 p ppp P F nF c yFxF pFp kvfcF = 0.90.60.3 1940 0.50.5141.30.76 0.5 =116.9 N 軸向切削力 (4.6) fff ff xFyFnF fFpcF Fcfvk 式中： ：2880,1.0,0.5,0.4 ffff FFFF cxyn 1.0 530 0.82 650650 F n b m k 1.17 r k 所以 fff ff xFyFnF fFpcF Fcfvk = 0.50.4 2880 1 0.5141.30.82 1.17 =267 N 取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍的摩擦系數(shù)=0.1，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力 為： () fcp FFFF 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 =267+0.1（784+116.9）=357.09357 N 而機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為 3530N（見(jiàn)切削手冊(cè)表 1.30） ，故機(jī)床進(jìn) 給系統(tǒng)可以正常工作。 切削工時(shí) nf lll t 21 式中： ,27lmm 1 3.5l 2 0,l 所以 2=52.2（s） 273.5 500 0.7 t 4) 鉆 20H8 面上的 10mm 孔（工序 130） 選擇高速鋼麻花鉆頭，因選擇高速鋼麻花鉆頭，因通孔加工精度要求較低，且還要 進(jìn)行攻螺紋，由實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 11-57，選取鉆頭直徑為 d=7mm，鉆頭幾何 形狀為（切削用量手冊(cè)P63-65）標(biāo)準(zhǔn)，=30，2=118，0=12，=55。 選擇切削用量 確定進(jìn)給量 f： 按加工要求決定進(jìn)給量：當(dāng) d=10mm 時(shí)，由切削用量手冊(cè)表 5.f=0.360.44mm/r。 按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量：由切削用量手冊(cè)表 7，當(dāng) d=7mm8.4mm 時(shí)，鉆頭強(qiáng) 度允許的進(jìn)給量 f=0.86mm/r。 按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量：由切削用量手冊(cè)表 8，當(dāng) d=7mm10.2mm， 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為 9800N， （Z35 型搖臂鉆床允許的軸向力為 19620N， 切削 用量手冊(cè)表 34）時(shí)，進(jìn)給量 f=2.0mm/r。 從以上三個(gè)進(jìn)給量比較可以看出，最受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為 f=0.360.44mm/r，根據(jù) Z35 型搖臂鉆床說(shuō)明書(shū)，選擇 f=0.40mm/r。 決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 由切削用量手冊(cè)表 9，當(dāng) d=7mm，鉆頭后刀面最大磨損量取為 0.8mm，耐用度 T 為 35min。 決定切削速度 由切削用量手冊(cè)表 11，HT200 的灰鑄鐵可加工性為第 5 類(lèi)。 由切削用量手冊(cè)P78 表 12，當(dāng)加工性為第 5 類(lèi)，f=0.40mm/r,d=7mm，標(biāo)準(zhǔn)鉆頭 時(shí)，vi=0.33m/s。切削速度的修正系數(shù)為：加工材料強(qiáng)度與硬度改變時(shí)的修正系數(shù) kmv=0.94，鉆頭材料改變時(shí)，kiv=0.83，故 V= v k k =0.330.830.94=0.26m/s imvtv n=11.83r/s d V1000 714 . 3 0.261000 根據(jù) Z35 型搖臂鉆床說(shuō)明書(shū)，可考慮選擇 n=12.5r/s，但因所選轉(zhuǎn)速較計(jì)算轉(zhuǎn)速高， 基于支承套零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 21 這樣會(huì)使刀具耐用度下降，故可以將進(jìn)給量降低 1 級(jí)，即 f=0.32mm/r。 也可以選擇較低一級(jí)轉(zhuǎn)速 n=10r/s，仍用 f=0.4mm/r，比較這兩種方案： 第一方案：n=12.5r/s，f=0.32mm/r 時(shí)： =12.50.32=4 mm /s。nfVf 第二方案：n=10r/s，f=0.4mm/r 時(shí)： =100.4=4 mm /s。nfVf 兩方案乘積相同，所用基本工時(shí)相同，但第一種方案所選用的進(jìn)給量較小，零件可 獲得較好的加工表面，故選擇第一方案 n=12.5r/s，f=0.32mm/r。 檢驗(yàn)機(jī)床功率及扭矩 由切削用量手冊(cè)表 18，當(dāng) f0.32mm/r0.33mm/r，d=7mm11.1mm 時(shí)，扭矩 M =10.49N/m，扭矩的修正系數(shù)為 1.0，故 M=10.49N/m。根據(jù) Z35 型搖臂鉆床說(shuō)明書(shū)， e 當(dāng) n=12.5r/s 時(shí)，扭矩 M=53N/m。 由切削用量手冊(cè)表 20，當(dāng) d=7mm，v=0.27m/s，f=0.32mm/r 時(shí)，P =1.0kw，根 e 據(jù) Z35 型搖臂鉆床說(shuō)明書(shū)，P=4.50.75=3.375kw。 由于 M 5000 0 液壓缸工 作壓力 （MPa） 0.811.522.53344557 6.3.3 確定液壓缸的幾何參數(shù)確定液壓缸的幾何參數(shù) 由上面初擬系統(tǒng)壓力中所確定的系統(tǒng)壓力為 P0=1.5Mpa。為了實(shí)現(xiàn)夾緊液壓系統(tǒng)快進(jìn) 和快退速度要求，且為了整個(gè)液壓夾緊系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)速度平穩(wěn)，夾緊液壓缸采用單出桿活 塞液壓缸?？爝M(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，并通過(guò)充液補(bǔ)油法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 1）液壓缸內(nèi)徑計(jì)算： (6.1) 6 0 44 1767.64 0.03875 3.14 1.5 10 R Dm P 式中：D-液壓缸內(nèi)徑，mm R-液壓缸負(fù)載，N P0-系統(tǒng)壓力， Mpa 查液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，可以按液壓缸內(nèi)徑系列將以上計(jì)算值進(jìn)行圓整，使其為標(biāo)準(zhǔn) 直徑，同時(shí)還要考慮到液壓缸的結(jié)構(gòu)與制造的方便性，以及插銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)尺寸等因素，現(xiàn) 取 D=40mm。 具體的液壓缸內(nèi)徑系列表可參見(jiàn)下表 6-2 所示。 表 6-2 液壓缸內(nèi)徑系列（JB2183-77） (mm) 1620253240505563708090100 110125140160180200220250320400500630 2）活塞桿直徑計(jì)算： 根據(jù)缸的工作壓力及已定的缸體內(nèi)徑(參見(jiàn)表 6-3)，可以對(duì)活塞桿直徑進(jìn)行確定。 由0.5 0.560.5 0.564020 24.4dDmm 圓整后，現(xiàn)取活塞桿直徑 d=25mm（參見(jiàn)表 6-4） 。 現(xiàn)按 d=25mm 進(jìn)行校核，按公式 (6.2) 2 / 4 F d 有: 2 4F d 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 32 其中，F(xiàn)=1765N MPa120 則: 0.5 1765 4120d =4.328918 滿(mǎn)足實(shí)際設(shè)計(jì)要求。 表 6-3 按工作壓力確定活塞桿直徑 （mm） 缸的工作壓力 （MPa） 5 5-77 活塞直徑 d(0.50.56)D(0.620.7)D0.7D 注：當(dāng)采用差動(dòng)連接、要求往返速度一致時(shí)，d=0.7D 表 6-4 活塞桿直徑系列（JB2183-77） (mm) 41012141618202225283235 4045505563708090100110125140 160180200220250280320360400450500 3）缸筒壁厚的設(shè)計(jì) 缸筒直接承受壓縮流體壓力，必須有一定厚度。一般液壓缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比小 于或等于 1/10，其壁厚可按薄壁筒公式計(jì)算: (6.3) 2/ p DP 式中: - 缸筒壁厚，mm - 液壓缸內(nèi)徑，mmD - 實(shí)驗(yàn)壓力，取 Pp=1.5P0； p P 材料為：45 鋼,=9MPa 代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為： 2/ p DP 6 6 40 1.5 1.5 10 (2 9 10 ) =5mm 取 =5mm，則缸筒外徑為：D1=40+52=50mm。 4）活塞行程的確定 由夾具設(shè)計(jì)中對(duì)零件進(jìn)行裝夾的移動(dòng)距離可知，為了便于工件的裝夾，移動(dòng) V 形塊 所需要的行程為 20mm，為了確保液壓缸安全工作，取液壓缸的工作行程為 25mm。 5）液壓傳動(dòng)原理圖擬定 由于只有一個(gè)工作液壓缸，夾緊液壓缸的工作行程較小，故可取液壓缸的快速前進(jìn) 和快速后退速度相同，因而不需要采用差動(dòng)連接，并且采用的運(yùn)動(dòng)速度不多，因而液壓 傳動(dòng)原理圖相對(duì)簡(jiǎn)單，其傳動(dòng)原理圖如圖 6.2 所示。 圖 6.2 液壓傳動(dòng)原理圖 基于支承套零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 33 6.4 確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào) 6.4.1 確定液壓泵規(guī)格確定液壓泵規(guī)格 1) 確定理論流量 夾緊液壓缸最大流量： 223 43 1 3.14 0.0425 10 3.14 10/18.84 / min 441 DL QAVmsl t 式中：Q-液壓缸流量，l/min A1-液壓缸作用面積，mm2 V-流速，m/s D-液壓缸內(nèi)徑，mm L-缸的工作行程，mm t-時(shí)間，s 2) 確定液壓泵流量 考慮到系統(tǒng)泄露流量與溢流閥的溢流流量，可以取液壓泵流量為系統(tǒng)最大理論流量 的 1.11.3 倍?，F(xiàn)取 1.2 倍值計(jì)算，則有 Q泵=1.21.2 18.8422.608 / minQl 由于液壓系統(tǒng)的工作壓力不是很高，液壓缸所受負(fù)載壓力也是很大，功率消耗也不 很大。所以選低壓齒輪泵。 由于系統(tǒng)所需要的是小流量低壓力，因此設(shè)計(jì)中采用低壓齒輪泵，根據(jù)泵的生產(chǎn)手 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 34 冊(cè)，則可選取 CB-B25 為系統(tǒng)的供油泵。 CB-B25 型泵的額定參數(shù)如下： 額定流量為 25l/min，額定壓力為 25Mpa，額定轉(zhuǎn)速為 145rad/s（1450rpm） 。 3) 確定電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào) 首先應(yīng)分別計(jì)算出快進(jìn)與工進(jìn)兩種不同工況時(shí)的功率，取兩者較大值作為選擇電動(dòng) 機(jī)規(guī)格的依據(jù)。由于在慢進(jìn)時(shí)泵輸出的流量減小，泵的效率急劇降低，一般當(dāng)流量在 20- 50 l/min 范圍內(nèi)時(shí)，可取 =0.7-0.9，同時(shí)還應(yīng)注意到，為了使所選擇的電動(dòng)機(jī)在經(jīng)過(guò)泵的 流量特性曲線(xiàn)最大功率點(diǎn)時(shí)不致停轉(zhuǎn)，還需要對(duì)泵進(jìn)行校核。 本文按泵的功率來(lái)選取電動(dòng)機(jī)的功率。 電動(dòng)機(jī)功率 kw PQ N28 . 1 8 . 0612 2525 612 式中：N-電機(jī)功率，kw P-額定壓力，Mpa Q-額定流量， l/min 按 CB-B 型齒輪泵技術(shù)規(guī)格，查得的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為 1.3KW，或取功率略大一點(diǎn)的 交流電機(jī)。 現(xiàn)選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 JO2-22-4，額定功率為 1.5KW，轉(zhuǎn)速為 1410rpm。 6.5 確定各類(lèi)控制閥確定各類(lèi)控制閥 系統(tǒng)工作壓力為 1.5Mpa，油泵額定最高壓力為 25 Mpa，所以可以選用額定壓力大于 或等于 2.5 Mpa 的各種元件，其流量按實(shí)際情況分別選取。 目前中低壓系統(tǒng)的液壓元件，多按 6.3 Mpa 系列的元件選取。 所以可以選?。?溢流閥的型號(hào)為：Y-25B 定位夾緊系統(tǒng)的最大流量為 2.8 l/min，所以可以選取 單向閥型號(hào)為：I-10B 換向閥型號(hào)為：24D-10B 單向順序閥型號(hào)為：XI-B10B 蓄能器供油量?jī)H作定位夾緊系統(tǒng)在工作臺(tái)快進(jìn)、工進(jìn)與快退時(shí)補(bǔ)充泄漏的流量和保 持壓力用，其補(bǔ)油量極其有限，所以可以按容積最小的規(guī)格選取?，F(xiàn)選取 NXQ-0.6/10-I 型膠囊式蓄能器，當(dāng)P=15%時(shí)，其有效補(bǔ)油體積為V=0.07 l。 濾油器可選用型號(hào)為 WU-25 180J 的網(wǎng)式濾油器，過(guò)濾精度為 180uu。 壓力表可選用 Y-60 型量程 6.3 Mpa 的普通精度等級(jí)的量表。選用量程較高的壓力表 可以避免在系統(tǒng)有壓力沖擊時(shí)經(jīng)常損壞壓力表，但量程選的過(guò)大會(huì)使觀察與調(diào)整精度降 低。 6.6 管道通徑與材料及管接頭的選用管道通徑與材料及管接頭的選用 液壓系統(tǒng)中使用的油管種類(lèi)很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，必 基于支承套零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 35 須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來(lái)正確選用。尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般 用在回油管用。膠管用做聯(lián)接兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高 壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低 壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比 較困難，成本很高，因此非必要時(shí)一般不用。 因?yàn)橄到y(tǒng)壓力較小，并且為了安裝方便，本文中選取紫銅管作為管道材料。 由于各種液壓閥一經(jīng)選定，液壓系統(tǒng)中管道的通徑基本上已經(jīng)決定，這是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè) 計(jì)的一大方便。只有在有特殊需要時(shí)才按管內(nèi)平均流速限制的要求計(jì)算管道通徑。 按標(biāo)準(zhǔn)： 通徑 25 l/min 流量處，選用12 通徑的管道。 10 l/min 流量處，選用8 通徑的管道。 為了安裝方便，可以采用紫銅管，擴(kuò)口接頭安裝方式。 壁厚 按強(qiáng)度公式有 2 dP 紫銅的=250kgf/cm2，為安全起見(jiàn)，取 p=2.5MPa 來(lái)計(jì)算 mm6 . 0 2502 1225 12 mm4 . 0 2502 825 10 所以可以取 12、壁厚 1mm 與 8、壁厚 0.8mm 紫銅管?？紤]到擴(kuò)口處管子的強(qiáng)度， 壁厚可以略有增加，一般按常用紫銅管的規(guī)格選取即可，(只對(duì)低壓系統(tǒng)而言） 管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有裝拆方便、 連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 36 7 結(jié)論與展望結(jié)論與展望 7.1 結(jié)論結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的是基于支承套零件的加工工藝設(shè)計(jì)及工裝設(shè)計(jì)，其中需要設(shè)計(jì)一副基于 普通機(jī)床加工所用的傳統(tǒng)夾具，另一副是基于液壓夾緊的專(zhuān)用快速高效