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XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計論文
差速器殼的加工工藝設(shè)計
及夾具設(shè)計
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學(xué) 號
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘 要
差速器殼零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。
關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差
27
Abstract
Shell parts processing technology and design of drilling jig design process design, including the parts processing process design and fixture three. In the process of design should first carries on the analysis to the components and parts of the process to understand the design of blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each step of process dimension calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure; design then the special jig, fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning device, clamping device, guide device, clamp and the machine tool and other components; the positioning error calculate fixture positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay close attention to the improvement and design in later.
Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning error
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
第1章 緒論 1
1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 1
1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 2
1.3 本課題應(yīng)達到的要求 3
第2章 零件的分析 4
2.1零件的形狀 4
2.2零件的工藝分析 4
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 5
3.1 確定毛坯的制造形式 6
3.2 基面的選擇 6
3.3 制定工藝路線 6
3.3.1 工藝路線方案一 6
3.3.2 工藝路線方案二 7
3.3.3 工藝方案的比較與分析 7
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 8
3.4.1 機床選用 8
3.4.2 選擇刀具 8
3.4.3 選擇量具 8
3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9
3.6確定切削用量及基本工時 10
第4章 鉆8-Φ10.2孔夾具設(shè)計 16
4.1機床夾具的概述 16
4.2 夾具的夾緊裝置和定位裝置 16
4.3 夾具的導(dǎo)向 18
4.4 切削力及夾緊力的計算 18
4.5 鉆孔與工件之間的切屑間隙 21
4.6 鉆模板 21
4.7定位誤差的分析 22
4.8 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 23
4.9 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 24
4.10 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 25
結(jié) 論 26
參考文獻 27
致 謝 28
第1章 緒論
1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義
工裝工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計是對所學(xué)專業(yè)課知識的一次鞏固，是在進行社會實踐之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設(shè)計和使用是促進生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。
機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來組織原材料和毛坯的供應(yīng)，進行機床調(diào)整，專用工藝裝備的設(shè)計與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計劃，調(diào)配勞動力，以及進行生產(chǎn)成本核算等。
機械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進行計劃調(diào)度的依據(jù)。有了它就可以制定生產(chǎn)產(chǎn)品的進度計劃和相應(yīng)的調(diào)度計劃，并能做到各工序科學(xué)地銜接，使生產(chǎn)均衡、順利，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗。
機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。機械加工工藝過程卡片，是說明零件加工工藝過程的工藝文件。在單件、小批量生產(chǎn)中，以機械加工工藝過程卡片指導(dǎo)生產(chǎn)，過程卡的各個項目編制較為詳細。機械加工工序卡片是為每個工序詳細制定的，用于直接指導(dǎo)工人進行生產(chǎn)，多用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。
在機械行業(yè)中，如何去保證工件的高精度、加工的成本等實質(zhì)性問題，一直是從事于機械行業(yè)人員研究的問題，其中在設(shè)計夾具的時候就要考慮以上問題，高效的夾具是工件高精度的保證，如何讓夾具更高效、更經(jīng)濟，這是行業(yè)人急需要解決的。
隨著社會的發(fā)展，科技的不斷提高，各種高科技技術(shù)逐漸滲透到各個行業(yè)，如何利用這些高科技為人類服務(wù)，如何充分利用這些高科技在機械行業(yè)中，這還需要機械行業(yè)人員不斷的努力，開拓創(chuàng)新。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，和社會市場需要，夾具的設(shè)計在逐步的超向柔性制造系統(tǒng)方向發(fā)展。迄今為止,夾具仍是機電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已高度標準化,用戶只需要按品種、規(guī)格選用采購。而模具和夾具則和產(chǎn)品息息相關(guān),產(chǎn)品一有變化就需重新制作,通常是屬于專用性質(zhì)的工具,模具已發(fā)展成為獨立的行業(yè);夾具在國內(nèi)外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小行業(yè)。 組合夾具不僅具有標準化、模塊化、組合化等當代先進設(shè)計思想,又符合節(jié)約資源的原則,更適合綠色制造的環(huán)境保護原理。所以是今后夾具技術(shù)的一個重要發(fā)展方向單位 。
機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱為“輔助工具”。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內(nèi)。按照機床夾具的應(yīng)用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調(diào)整式夾具等。
通過這次畢業(yè)設(shè)計，對自己所學(xué)的理論知識進行一次綜合運用，也是對四年的學(xué)習(xí)深度的一個檢驗。在這次設(shè)計過程中，充分挖掘自己分析問題，解決問題的潛力。并希望通過畢業(yè)設(shè)計能養(yǎng)成一種嚴謹，認真的態(tài)度，為以后參加工作打下一個良好的基礎(chǔ)。
1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況
工裝的全稱是工藝裝備，工裝是指加工機床外而需保證零件加工質(zhì)量的工藝裝備，是制造過程中所用的各種工具的總稱。它是各企業(yè)內(nèi)除生產(chǎn)設(shè)備和工具外的為配合生產(chǎn)設(shè)備和人完成工藝制作要求的部分，大多工裝都是針對各自產(chǎn)品特點的。機械加工過程中用來固定和定位要加工的零件或毛坯件的裝置，即工裝的主要作用有：固定，定位，防止變形。
夾具屬于工裝，工裝包含夾具，屬于從屬關(guān)系。不僅僅是焊裝用，在機加工方面也有用，許多時候，需要裝配幾個部件并保證其定位準確的時候就需要。設(shè)計工裝夾具要緊扣產(chǎn)品，因為工裝夾具是專門為某些產(chǎn)品特定的，要保證生產(chǎn)時無干涉現(xiàn)象、定位準確、操作工操作便捷等。簡單的說，就是用于工件裝夾的工具。
夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(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，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。
由于現(xiàn)代加工的高速發(fā)展，對傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求，如快速、高效、安全等。要想達到這樣的生產(chǎn)要求，就必須計算加工工序零件在加工過程中由于切削力、重力、慣性力等所產(chǎn)生的切削力及切削力矩，按照夾具設(shè)計中所確定的夾緊方式進行夾緊力的計算，為了減小夾具的具體尺寸，就需要增大夾具的定位區(qū)間，增大由夾緊力而產(chǎn)生的摩擦力矩、正壓力及由此而產(chǎn)生的摩擦力，以達到夾具小巧而精用的目的。同時為了減少工人的勞動強度，提高工件裝夾效率，還需要對夾具的夾緊機構(gòu)的行程進行設(shè)計，以期以最短的夾緊行程，達到最佳的夾緊效果。
1.3 本課題應(yīng)達到的要求
通過實際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計數(shù)據(jù)、閱讀相關(guān)資料相結(jié)合，對差速器殼的基本結(jié)構(gòu)及作用有個大致的了解，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過對金屬切削加工、金屬切削機床、機械設(shè)計與理論等相關(guān)知識充分掌握后，分析差速器殼的加工工藝，確定差速器殼各加工表面的加工方法，進而形成差速器殼的機械加工工藝路線。并能根據(jù)差速器殼的加工工序要求，分析差速器殼的定位方式、金屬切削加工過程中的機床工作臺驅(qū)動、工件夾緊等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合機械機構(gòu)設(shè)計的相關(guān)理論知識，完成工件的有效定位及夾緊，從而使整個差速器殼的加工工藝路線經(jīng)濟，工件定位方案合理，來達到產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計。
針對實際使用過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)確定及計算問題，綜合所學(xué)的機械理論設(shè)計與方法、機械加工工藝文件編制及實施等方面的知識，設(shè)計出一套適合于實際的差速器殼加工工藝路線，從而實現(xiàn)適合于現(xiàn)代加工制造業(yè)、夾緊裝置的優(yōu)化設(shè)計。為提高鉆床夾具在機床上安裝的穩(wěn)固性，減輕其斷續(xù)切削可能引起的振動，夾具體不僅要有足夠的剛度和強度，其高度和寬度比也應(yīng)恰當，一般有H/B≤1～1.25，以降低夾具重心，使工件加工表面盡量靠近工作臺面。
第2章 零件的分析
2.1零件的形狀
題目給的零件是差速器殼零件，來改變或保持汽車行駛或倒退方向的一系列裝置稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(steering system)。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能就是按照駕駛員的意愿控制汽車的行駛方向。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對汽車的行駛安全至關(guān)重要，因此汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件都稱為保安件。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)都是汽車安全必須要重視的兩個系統(tǒng)。主要作用是起固定轉(zhuǎn)向器各個零部件的作用。
零件的實際形狀如上圖所示，從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡單。具體尺寸，公差如下圖所示。
圖2-1 差速器殼工件圖
2.2零件的工藝分析
由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為HT200，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件。
差速器殼零件主要加工表面為：1.左右端面，表面粗糙度值為3.2。2.前端面，表面粗糙度值3.2。3.內(nèi)孔，表面粗糙度值3.2。
差速器殼共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：
差速器殼殼的工藝有2組加工面的分別為
1：以端面,外圓為基準的加工面，這組加工面包括粗車Φ50和Φ58外圓，鉆Φ36孔，粗車上端Φ50和Φ90外圓端面，鉆Φ36孔，鉆6-Φ10H9孔
2：一個是以2-Φ10孔及端為基準的加工面，這組加工面主要是鉆8-Φ10.2孔，精車Φ50和Φ58外圓，鉆Φ36孔，粗車上端Φ50和Φ90外圓端面，鉆Φ36孔，鉆2-Φ20H7孔。
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計
本差速器殼假設(shè)年產(chǎn)量為10萬臺，每臺車床需要該零件1個，備品率為19%，廢品率為0.25%，每日工作班次為2班。
該零件材料為HT200 ，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鑄鋁鑄造。依據(jù)設(shè)計要求Q=100000件/年，n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率α和 廢品率β分別取19%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
N=2XQn(1+α)（1+β)=238595件/年
3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200 ，鑄件的特點是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點是適應(yīng)性強，即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件，也適用于不同的金屬，還特別適應(yīng)制造形狀復(fù)雜的鑄件。考慮到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用鑄件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型鑄造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。
3.2 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
粗基準的選擇，對像差速器殼這樣的零件來說，選好粗基準是至關(guān)重要的。對本零件來說，如果外圓的端面做基準，則可能造成這一組內(nèi)外圓的面與零件的外形不對稱，按照有關(guān)粗基準的選擇原則(即當零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面做粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對應(yīng)位置精度較高的不加工表面做為粗基準)。
對于精基準而言，主要應(yīng)該考慮基準重合的問題，當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復(fù)。
3.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當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)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
3.3.1 工藝路線方案一
10 鑄造 鑄造
20 時效 時效
30 車 粗車右端Φ50和Φ56外圓，Φ96端面
40 車 掉頭，粗車左端Φ50外圓，Φ166端面
50 車 精車右端Φ50和Φ56外圓，Φ96端面
60 車 精車左端Φ50外圓，Φ166端面
70 鉆 鉆擴鉸Φ36H9孔
80 鉆 鉆6-Φ10H9孔
90 鉆 鉆8-Φ10.2孔
100 鉆 鉆擴鉸2-Φ20H7孔
110 鉗 去毛刺
120 檢 檢驗
130 入庫 入庫
3.3.2 工藝路線方案二
10 鑄造 鑄造
20 時效 時效
30 車 粗車右端Φ50和Φ56外圓，Φ96端面
40 車 掉頭，粗車左端Φ50外圓，Φ166端面
50 鉆 鉆擴鉸Φ36H9孔
60 鉆 鉆6-Φ10H9孔
70 鉆 鉆8-Φ10.2孔
80 鉆 鉆擴鉸2-Φ20H7孔
90 車 精車右端Φ50和Φ56外圓，Φ96端面
100 車 精車左端Φ50外圓，Φ166端面
110 鉗 去毛刺
120 檢 檢驗
130 入庫 入庫
3.3.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個方案的特點在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便，但是要更換多臺設(shè)備，加工過程比較繁瑣，而且在加工過程中位置精度不易保證。方案二減少了裝夾次數(shù)，但是要及時更換刀具，因為有些工序在車床上也可以加工，鏜、鉆孔等等。因此綜合兩個工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下：
10 鑄造 鑄造
20 時效 時效
30 車 粗車右端Φ50和Φ56外圓，Φ96端面
40 車 掉頭，粗車左端Φ50外圓，Φ166端面
50 車 精車右端Φ50和Φ56外圓，Φ96端面
60 車 精車左端Φ50外圓，Φ166端面
70 鉆 鉆擴鉸Φ36H9孔
80 鉆 鉆6-Φ10H9孔
90 鉆 鉆8-Φ10.2孔
100 鉆 鉆擴鉸2-Φ20H7孔
110 鉗 去毛刺
120 檢 檢驗
130 入庫 入庫
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備
3.4.1 機床選用
①.工序是粗車、粗鏜和精車、精鏜。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的CA6140車床。參考根據(jù)《機械制造設(shè)計工工藝簡明手冊》表4.2-7。
②.工是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。
3.4.2 選擇刀具
①.在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金車刀，它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性,可選用可轉(zhuǎn)位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。
②.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考《機械加工工藝手冊》（主編 孟少農(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。
3.4.3 選擇量具
本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。
3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“差速器殼” 零件材料為HT200 ，查《機械加工工藝手冊》（以后簡稱《工藝手冊》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，HT200的硬度HB為143～269，表2.2-23 HT200的物理性能，HT200 密度ρ=7.2～7.3（），計算零件毛坯的重量約為2。
表3-1 機械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)
生產(chǎn)類別
同類零件的年產(chǎn)量[件]
重型
（零件重>2000kg）
中型
（零件重100~2000kg）
輕型
（零件重<100kg）
單件生產(chǎn)
5以下
10以下
100以下
小批生產(chǎn)
5~100
10~200
100~500
中批生產(chǎn)
100~300
200~500
500~5000
大批生產(chǎn)
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生產(chǎn)
1000以上
5000以上
50000以上
根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類型的主要特點要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟合理性，采用機器造型鑄件。
表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級
鑄造方法
公差等級CT
HT200
砂型手工造型
11~13
砂型機器造型及殼型
8~10
金屬型
7~9
低鑄造造
7~9
熔模鑄造
5~7
根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。
3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值
鑄件基本尺寸
公差等級CT
大于
至
8
63
100
160
100
160
250
1.6
1.8
2.0
根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。
表3-4 鑄鐵件機械加工余量（JB2854-80）如下
鑄件基本尺寸
加工余量等級 6
澆注時位置
>120~250
6.0
4.0
頂、側(cè)面
底 面
鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機械加工余量選擇。
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。
3.6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。
3.6.1 粗車右端Φ50和Φ56外圓，Φ96端面
1) 切削深度 單邊余量為 Z=2mm
2) 進給量 根據(jù) 《機械制造工藝簡明手冊》 取 f=0.8mm/r
3) 計算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。
修正系數(shù) 見《機械制造工藝學(xué)》 表1.28, 即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以
1.440.81.040.810.97=89m/min
4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 488r/min
與488r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為500r/min?，F(xiàn)選取=500r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時計算，
t=i ;其中l(wèi)=15mm; =4mm; =0mm;
t=i=x2=0.0475(min)
3.6.2掉頭，粗車左端Φ50外圓，Φ166端面
1) 切削深度 單邊余量為Z=2mm
2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r
3) 計算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以
1.440.81.040.810.97=89m/min
4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 753r/min
與753r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為750r/min?，F(xiàn)選取=750r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時，
t=i ;其中l(wèi)=25mm; =4mm; =0mm;
t=i=x2=0.966(min)
3.6.3 精車右端Φ50和Φ56外圓，Φ96端面
1) 切削深度 單邊余量 Z=2mm
2) 進給量 根據(jù) 《機械制造工藝簡明手冊》 取f=0.8mm/r
3) 計算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù) 見《機械制造工藝學(xué)》 表1.28, 即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以
1.440.81.040.810.97=89m/min
4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 393r/min
與393r/min相近的機床轉(zhuǎn)速 為400r/min。現(xiàn) 選取 =400r/min。
所以 實際切削速度==
5) 切削工時計算，
t=i ;其中l(wèi)=15mm; =4mm; =0mm;
t=i=x2=0.059(min)
3.6.4 精車左端Φ50外圓，Φ166端面
1) 切削深度 單邊余量為Z=0.5mm
2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.2mm/r
3) 計算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以
1.440.81.040.810.97=96m/min
4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 585r/min
與585r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為600r/min?，F(xiàn)選取=600r/min。
所以實際切削速度
==
5)切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=25mm; =4mm; =0mm;
t=i==0.4833(min)
3.6.5鉆6-Φ10H9孔
機床：Z525立式鉆床
刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ7
1)進給量 取f=0.13mm/r
2)切削速度 V=24~34m/min. 取V=30m/min
3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 955r/min
與955r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為1000r/min?，F(xiàn)選取=1000r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=10mm; =4mm; =3mm;
t=2x（） =2x（）=0.13(min)
3.6.6鉆8-Φ10.2孔
機床：Z525立式鉆床
刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ10.2
1)進給量 取f=0.13mm/r
2)切削速度 V=24~34m/min. 取V=30m/min
3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 936r/min
所以實際切削速度==
5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=10mm; =4mm; =3mm;
t=2x（） =2x（）=0.13(min)
3.6.7鉆2-Φ20H7孔
機床：Z525立式鉆床
刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ20
1)進給量 取f=0.13mm/r
2)切削速度 V=24~34m/min. 取V=30m/min
3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 477r/min
與477r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為500r/min。現(xiàn)選取=500r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=10mm; =4mm; =3mm;
t=2x（） =2x（）=0.261(min)
第4章 鉆8-Φ10.2孔夾具設(shè)計
4.1機床夾具的概述
機床夾具設(shè)計在深孔鉆床設(shè)計中占有重要的地位。它的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度。本夾具主要是用來鉆沿φ70圓周方向性四等分平均分四個M8螺紋底孔孔，整個需要加工的孔的位置尺寸用夾具和機床就能直接保證。因此，在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何保證垂直度要求的前題下，降低勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率。為了很好利用工廠實際設(shè)備和提高生產(chǎn)率，設(shè)計專用夾具進行加工。
4.2 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。
夾緊裝置的基本任務(wù)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(gòu)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(wù)的部分。他包括中間遞力機構(gòu)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(gòu)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(gòu)組成復(fù)合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。
螺旋夾緊機構(gòu)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(zhuǎn)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(gòu)的特點：
（1）結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)，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。
定位方案有2種：
（1）必須明確其加工時應(yīng)如圖所示，這樣水平放置，便于加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定定位塊和滑動定位塊定位，這樣既簡單又方便。一底面限制的自由度有3個，一個固定定位塊限制兩個自由度，一個滑動定位塊限制限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設(shè)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。
（2）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(zhuǎn)，y軸的旋轉(zhuǎn)三個移動自由度。一個心軸限制了y軸的移動，x軸的移動，一個定位塊限制了z軸的旋轉(zhuǎn)，這樣6個自由度全部被限制
根據(jù)上面敘述選擇方案2。
圖4.1 夾具定位方案
在這次夾具設(shè)計中，定位是采用一根心軸和一個手柄壓塊來定位水平方向的。在垂直方向，用定位塊來定位。當被加工零件放到夾具體同心圓環(huán)上后，用定位插銷把夾具上的鉆模板和零件通過先加工的孔進行定位，把壓板壓緊，之后取出定位插銷。
4.3 夾具的導(dǎo)向
在鉆床上加工孔時，大都采用導(dǎo)向元件或?qū)蜓b置，用以引導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)向元件包括刀桿的導(dǎo)向部分和導(dǎo)向套。
在這套鉆床夾具上用的導(dǎo)向套是鉆套。
鉆套按其結(jié)構(gòu)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HRC110。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 GB2263-19134。材料仍選取T10A， 淬火HRC110。公差采用H7/p6的配合。
4.4 切削力及夾緊力的計算
刀具：鉆頭φ10.2。
則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
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
鉆削時 T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
所以,時工件不會轉(zhuǎn)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：
安全系數(shù)K可按下式計算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表可得：
所以有：
該孔的設(shè)計基準為中心軸，故以回轉(zhuǎn)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(guān)系F夾＝KF
軸向力：F夾＝KF （N）
扭距：Nm
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)
由資料《機床夾具設(shè)計手冊》查表可得：
切削力公式： 式（2.17）
式中
查表得：
即：
實際所需夾緊力：由參考文獻[16]《機床夾具設(shè)計手冊》表得：
安全系數(shù)K可按下式計算，由式（2.5）有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[16]《機床夾具設(shè)計手冊》表 可得：
所以
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，決定選用螺旋夾緊機構(gòu)。
4.5 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(dǎo)套引導(dǎo)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(yīng)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(shè)計中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)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。
4.6 鉆模板
在導(dǎo)向裝置中，導(dǎo)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，鉆螺栓緊固，鉆模精度較高。[4]
4.7定位誤差的分析
3) 夾具安裝誤差
因夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。
圖中夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，=0.
4) 夾具誤差
因夾具上定位元件、對刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差主要包括定位元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；定位元件相對于對刀或?qū)蛟ò瑢?dǎo)向元件之間）的尺寸或位置誤差；導(dǎo)向元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時，還存在分度誤差。以上幾項共同組成夾具誤差。
5) 加工方法誤差
因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項誤差影響因素多，又不便于計算，所以常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的1/3.計算時可設(shè)
。
2. 保證加工精度的條件
工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機變量，應(yīng)用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是
即工件的總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸。
為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時，需留出一定的精度儲備量。因此將上式改寫為
或
當時，夾具能滿足工件的加工要求。值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項公差值確定得是否合理。
知此方案可行。
4.8 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)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(jié)構(gòu)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。
表
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
11
10
16
20
＞6～8
+0.028
+0.011
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
HT150
＞22～26
35
+0.033
+0.017
39
＞26～30
42
46
25
HT150
56
＞30～35
+0.050
+0.025
48
52
＞35～42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
＞42～48
110
66
＞48～50
70
74
0.040
鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用插銷定位于夾具體上。
4.9 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)
對夾具體的設(shè)計的基本要求
（1）應(yīng)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(yīng)該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。
（2）應(yīng)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(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當加固。
（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯
夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)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(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。
（4）應(yīng)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(yīng)在夾具體上面。
（5）安裝應(yīng)牢固、可靠
夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)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(jié)構(gòu)，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(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點技術(shù)，經(jīng)濟的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點，在設(shè)計中還應(yīng)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(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。
4.10 夾具設(shè)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(shè)計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設(shè)計，用大平面定位三個自由度，短心軸定位兩個自由度。
結(jié) 論
1. 結(jié)論
通過這一過程工裝設(shè)計，我理解的一般原則和夾具設(shè)計工藝路線大多箱體類零件和深化機械制造加工過程的理解，在夾具設(shè)計過程中，我明白了夾具的作用.
2.不足和未來展望
由于我的水平有限，較理想的精度要求在現(xiàn)有加工線以下，并選擇定位基準，使平行度公差的過程的組成部分，主要的影響，降低了加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率得到提高。
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[17] 王光斗，王春福．機床夾具設(shè)計手冊[M]．上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1988：92-102．
致 謝
過了許久，終于比較成功地完成了設(shè)計任務(wù)?；仡櫲杖找挂?，我脾氣后的感覺，通過方法的書籍，網(wǎng)絡(luò)，教師，學(xué)生和其他可用，鞏固了自己的專業(yè)知識。理解和運用所學(xué)知識有更深刻的認識。
在這一刻，我要感謝我的導(dǎo)師的精心指導(dǎo)下，不僅指導(dǎo)我們解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，更重要的是為我們引導(dǎo)設(shè)計思路，并解釋我們在實際的工程設(shè)計經(jīng)驗應(yīng)用于設(shè)計因此，不僅如此，教師的敬業(yè)精神深深地感染了我，我愛和未來奉獻骨刺的工作，導(dǎo)師是真的做的傳道，授業(yè)，解惑。精心準備的長途跋涉大學(xué)幾個月了，終于到了時間的論文計劃期間，像往常一樣，救援的心臟，但寫作過程中的感覺經(jīng)常出現(xiàn)無力折騰和徘徊。先花那么多時間和這么多精力去完成的論文具有一定的學(xué)術(shù)價值，這是很難說的艱辛和困難，但曲終要離開的味道幕后，這是值得我一生留連忘返。
敲完最后一個字符，再次從仔細閱讀文本已經(jīng)并不陌生，我感覺好多。雖然不是特別值得一提的成就來炫耀，但對我來說，是寶貴的。這是無數(shù)的教誨，關(guān)心他人，樂于助人的結(jié)果。
我要感謝我的導(dǎo)師XX老師。雖然教師負責教學(xué)，科研任務(wù)，還需要一段時間，不時有門，叫我勸功課，從第一稿到最終版本，耐心，再審，大章偏頗布局，小一審缺陷報表格式，都可以指出。他教我各方面的知識，拓寬我的知識，培養(yǎng)我的技能，完成論文是不無裨益。我還要感謝所有的大學(xué)老師教給我的，是你讓我成熟和壯大;感謝學(xué)院的工作人員，他的細致工作，讓我的同學(xué)，有序的學(xué)習(xí)和生活。
我的父母和家人想表達我誠摯的謝意。他們是我的生命永遠依靠和支持他們的關(guān)懷和愛護，是我前進的動力;他們的殷切希望，激勵著我繼續(xù)說下去。沒有他們就沒有我，我的成績已經(jīng)從他們來的點點滴滴。
我也舍不得你的好友，與門和室友。我需要幫助時，他們伸出溫暖的手，在最大的幫助。他們可以見面，相交，相知是人生一大幸事。
本論文的完成遠未結(jié)束，不足和膚淺的地方的文字是我的新征程的新起點。
我會繼續(xù)前進！
我們也感謝其他同學(xué)，老師和同事們的熱心幫助，感謝我們的教師的重視和關(guān)注課程設(shè)計的領(lǐng)導(dǎo)，為我們提供了繪圖工具和選項。