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車(chē)床手柄座加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計(jì)
1 緒論
機(jī)械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法，是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量 、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問(wèn)題的方法和手段都要通過(guò)機(jī)械加工工藝來(lái)體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的重要保證和重要依據(jù)。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在加深對(duì)課程基本理論的理解和加強(qiáng)對(duì)解決工程實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)方面發(fā)揮極其重要的作用[1]。
利用更好的夾具可以保證加工質(zhì)量，機(jī)床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件的加工面與定位面以及被加工表面相互之間的位置精度；提高生產(chǎn)率、降低成本，使用夾具后可以減少劃線(xiàn)、找正等輔助時(shí)間，且易于實(shí)現(xiàn)多工位加工。
擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，在機(jī)床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍。減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。為了讓夾具有更好的發(fā)展，夾具行業(yè)應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專(zhuān)業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時(shí)具進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)[2]。
1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的
車(chē)床手柄座是某企業(yè)產(chǎn)品中的關(guān)鍵零件之一，生產(chǎn)量比較大。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工效率，需要對(duì)其加工工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并在關(guān)鍵工序使用組合機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床進(jìn)行加工。本課題即以此為背景，要求學(xué)生根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和車(chē)床手柄座零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進(jìn)行專(zhuān)用夾具及加工用組合機(jī)床設(shè)計(jì)，并完成必要的設(shè)計(jì)計(jì)算[3]。
通過(guò)這樣一個(gè)典型環(huán)節(jié)綜合訓(xùn)練，達(dá)到綜合訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。
1.2 車(chē)床手柄座設(shè)計(jì)的基本情況
車(chē)床手柄座是某企業(yè)產(chǎn)品的主要零件之一。本課題要求根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和車(chē)床手柄座零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進(jìn)行專(zhuān)用夾具及加工用組合機(jī)床設(shè)計(jì)，并完成必要的設(shè)計(jì)計(jì)算。
1.3 工藝方案
1.3.1 工藝路線(xiàn)方案一
工序一 粗、精銑φ20孔上端面
工序二 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ20、φ50孔
工序三 粗、精銑φ50孔上端面
工序四 粗、精銑φ50、φ20孔下端面
工序五 切斷
工序六 鉆φ4孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）
工序七 鉆一個(gè)φ4孔，攻M6螺紋
工序八 銑47°凸臺(tái)
工序九 檢查
上面工序加工效率較高，但同時(shí)鉆三個(gè)孔，對(duì)設(shè)備有一定要求。且看另一個(gè)方案。
1.3.2 工藝路線(xiàn)方案二
工序一 粗、精銑φ20孔上端面
工序二 粗、精銑φ20孔下端面
工序三 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ20孔
工序四 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ50孔
工序五 粗、精銑φ50孔上端面
工序六 粗、精銑φ50孔下端面
工序七 切斷
工序八 鉆φ4孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）
工序九 鉆一個(gè)φ4孔，攻M6螺紋
工序十 銑47°凸臺(tái)
工序十一 檢查
上面工序可以適合大多數(shù)生產(chǎn)，但效率較低。綜合考慮以上步驟，得到我的工藝路線(xiàn)。
1.3.3 方案一與方案二比較
雖然工序仍然是十一步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工藝路線(xiàn)方案二快了一倍（實(shí)際銑削只有兩次，而且刀具不用調(diào)整）。多次加工φ50、φ20孔是精度要求所致。
1.3.4 工藝路線(xiàn)方案三
工序一 銑φ45mm凸臺(tái)端面
工序二 鉆，擴(kuò)，鉸φ25H8mm內(nèi)孔
工序三 鉆，粗鉸，精鉸φ10H7mm孔
工序四 鉆，鉸φ13mm孔
工序五 鉆φ8.5mm底孔
工序六 鉆，粗鉸，精鉸φ14H7mm 孔
工序七 鉆φ5mm圓錐孔
工序八 鉆槽底通孔φ5.5mm
工序九 拉鍵槽6H9mm
工序十 鉆底孔，攻螺紋M10mm
工序十一 檢查。
2 零件分析
2.1 零件的工藝分析
粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ20 孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個(gè)φ32作主要定位面，限制5個(gè)自由度，再以一個(gè)銷(xiāo)釘限制最后1個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行銑削。
精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專(zhuān)門(mén)計(jì)算，此處不再重復(fù)。
2.2 零件的加工工序
(1)銑，半精銑φ45mm凸臺(tái)端面
(2)銑，半精銑大端面
(3)鉆，擴(kuò)，鉸φ25H8mm內(nèi)孔
(4)鉆，粗鉸，精鉸φ10H7mm孔
(5)銑槽mm
(6)鉆粗鉸精鉸φ14H7mm孔
(7)鉆底孔，攻螺紋M10mm
(8)鉆φ5mm圓錐孔
(9)拉鍵槽φ6H9mm
(10)鉆槽底通孔φ5.5mm
2.3 粗加工零件時(shí)切削用量的選擇原則
粗加工時(shí)加工精度與表面粗糙度要求不高,毛坯切削余量較大。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）及必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本[4]。
金屬切除率可以用下式計(jì)算：
Zw=V.f.ap.1000 (2.1)
式中：Zw單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量（mm/s）
V切削速度（m/s）
f 進(jìn)給量（mm/r）
ap切削深度（mm）
提高切削速度、增大進(jìn)給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個(gè)因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，影響最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的切削深度(ap），其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量度f(wàn)，最后確定一個(gè)合適的切削速度V。
選用較大的ap和f以后，刀具耐用度顯然也會(huì)下降，但要比V對(duì)刀具耐用度的影響小得多，因此，使V、f、ap的乘積盡可能大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大ap可使走刀次數(shù)減少，增大f又有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對(duì)提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的[5]。
2.3.1 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)總加工余量很大，一次不能切完時(shí)，應(yīng)考慮分多次走刀[6]。
2.3.2 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[7]。
2.3.3 切削速度的選擇
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功率，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[8]。
2.4 精加工零件時(shí)切削用量的選擇原則
精加工時(shí)加工精度和表面質(zhì)量要求較粗加工高，加工余量小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時(shí)應(yīng)先考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率。
2.4.1 切削深度的選擇
精加工時(shí)的切削深度應(yīng)根據(jù)粗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)背吃刀量較大時(shí)，切削力顯著增加，影響加工質(zhì)量[9]。
2.4.2 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，切削力增大，表面質(zhì)量下降。
2.4.3 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。
由此可見(jiàn)，精加工時(shí)選用較小的背吃刀量ap和進(jìn)給量f，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)滿(mǎn)足生產(chǎn)率的要求[10]。
3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 制定工藝路線(xiàn)
制定工藝路線(xiàn)得出發(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)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工卡具,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[11]。
3.2 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的作用及要求
夾具是卡緊工件用的。比如機(jī)床加工時(shí)，主軸有幾千轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，工件必須要固定好，否則工件飛出傷人后果嚴(yán)重?？ň咴O(shè)計(jì)要合理，即卡緊可靠，又要定位準(zhǔn)確，較少誤差，并保護(hù)好已加工好的表面。才能保證工件質(zhì)量。夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件,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。為保證工件的加工要求，必須使工件在機(jī)床上處于準(zhǔn)確的位置，夾具就是用來(lái)實(shí)現(xiàn)這一要求的[12]。
3.3 基本工序的設(shè)計(jì)
3.3.1 工序Ⅰ切削用量及基本工時(shí)的確定
(1)銑Φ45端面
選擇銑刀半徑為25mm，齒數(shù)Z=6（見(jiàn)《工藝手冊(cè)》表3.1－27）
mm/z (3.1)
mm,min（《切削》表3.7和《切削》表3.8）
m/min（《切削》表3.9）
r/m
按機(jī)床選取r/min
實(shí)際切削速度m/min (3.2)
mm/min (3.3)
銑床工作臺(tái)進(jìn)給量： mm/min
基本工時(shí)： min
(2)半精銑Φ45端面
加工余量為Z=1mm
切削速度為m/min
r/min
選用主軸為r/min
mm/min (3.4)
基本工時(shí)： min
3.3.2 工序Ⅱ切削用量及基本工時(shí)的確定
(1)粗銑大端面
進(jìn)行兩次銑削，第一次Z=2mm，第二次Z=1mm
m/min
r/min (3.5)
選用主軸為r/min
實(shí)際切削速度： m/min (3.6)
工作臺(tái)進(jìn)給量： mm/min
基本工時(shí)： min
(2)半精銑大端面
切削速度： m/min
r/min
選用主軸為r/min
工作臺(tái)進(jìn)給量： m/min
基本工時(shí)： min
3.3.3 工序Ⅲ切削用量及基本工時(shí)的確定
(1)鉆孔Φ23mm
選擇Φ23mm高速鋼錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆（見(jiàn)《工藝手冊(cè)》表3.1－6）
mm/r（《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16）
m/min（《切削》表2.15）硬度200－217
r/min (3.7)
按機(jī)床選取r/min（《工藝》表4.2－5）
實(shí)際切削速度： m/min
基本工時(shí)： min（《工藝》表6.2－5）
(2)擴(kuò)孔mm
選擇Φ24.8mm高速鋼錐柄擴(kuò)孔鉆（《工藝》表3.1－8）
由《切削》表2.10得擴(kuò)孔鉆擴(kuò)Φ24.8mm孔時(shí)的進(jìn)給量
f=0.7mm/r～0.8mm/r，
由《工藝》表4.2－16取mm/r擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)的切削速度
由《切削》表2.15得m/min，故：
7m/min～4.7m/min
89r/min～60r/min
按機(jī)床選取r/min
m/min (3.8)
基本工時(shí)： min
(3)鉸mm孔
選擇Φ25mm高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀（《工藝》表3.1－17）
由《切削》表2.24得f=1.1mm/r～1.5mm/r，ap=0.15mm～0.25 mm，
VC=4m/min～8 m/min
由《工藝》表4.2－16得mm/r
51r/min～10r/min
按機(jī)床選取r/min
m/min
基本工時(shí)：min
3.3.4 工序Ⅳ切削用量及基本工時(shí)的確定
(1)鉆Φ10孔
選擇Φ9.8mm高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得mm/r
m/min（《切削》表2.15）
r/min
按機(jī)床選取r/min
r/min (3.9)
基本工時(shí): min
(2)粗鉸Φ9.96mm孔
選擇Φ9.96mm的高速鋼鉸刀（《工藝》表2.11）
由《切削》表2.24和《工藝》表4.2－15查得mm/r
mm/min
r/min
按機(jī)床選取r/min
mm/min
基本工時(shí)：min
(3)精鉸Φ20mm孔
選擇Φ20mm的鉸刀
mm/r
mm/min
r/min
按機(jī)床選取r/min
mm/min
基本工時(shí):min
3.3.5 工序Ⅴ切削用量及基本工時(shí)的確定
選用高速鋼圓柱形銑刀，齒數(shù)Z=6
(1)第一次走刀
mm/z
m/min
r/min (3.10)
按機(jī)床選取r/min
mm/min
工作臺(tái)進(jìn)給量： mm/min
基本工時(shí):min
(2)第二次走刀
m/min
r/min
按機(jī)床選取r/min
工作臺(tái)進(jìn)給量： mm/min
基本工時(shí)： min
3.3.6 工序Ⅵ切削用量及基本工時(shí)的確定
(1)鉆Φ13mm孔
選擇Φ13高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.5－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得mm/r
m/min（《切削》表2.15）
r/min
按機(jī)床選取r/m
m/min (3.11)
基本工時(shí): min
(2)粗鉸Φ13.95mm孔
選擇Φ13.95高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀（《工藝》表3.1－17）
=0.5mm/r～1.0mm/r,=0.1mm～0.15mm， =4m/min～8m/min
91r/min～182r/min
按機(jī)床選取r/min（《工藝》表42－15）
r/m
mm/r（《工藝》表4.2－16）
基本工時(shí)： min
(3)精銑Φ14mm孔
選擇Φ14高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀（《工藝》表3.1－17）
由《切削》表2.24查得
=0.5mm/r～1.0mm/r，0.1mm～0.15mm， =4m/min～8m/min
91r/min～182r/min
mm/r（《工藝》表42－16）
按機(jī)床選取r/min
m/min
基本工時(shí)：min
3.3.7 工序Ⅶ切削用量及基本工時(shí)的確定
(1)鉆Φ8.5底孔
選用Φ8.5高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得mm/r
m/min（《切削》表2.15）
r/min
按機(jī)床選取r/min
m/min
基本工時(shí)：min
(2)攻螺紋M10mm
選擇M10mm高速鋼機(jī)用絲錐
f等于工件螺紋的螺距p，即mm/r
m/min
r/min
按機(jī)床選取r/min
m/min
基本工時(shí)：min
3.3.8 工序Ⅷ切削用量及基本工時(shí)的確定
(1)鉆Φ5的圓錐孔
選擇高速鋼麻花鉆
mm/r
m/min
6r/min
按機(jī)床選取r/min
m/mm
基本工時(shí)：min
(2)鉸Φ5mm的孔
選擇Φ5mm的鉸刀
mm/r
r/min
按機(jī)床選取r/min
m/min
基本工時(shí)：min
3.3.9 工序IX切削用量及基本工時(shí)的確定
(1)鉆Φ5.5mm孔
選擇Φ4.8mm的高速鋼錐柄麻花鉆
mm/r
m/min
r/min
按機(jī)床選取r/m
m/min
基本工時(shí)：minmin
(2)鉸Φ5.5mm孔
選擇Φ5.5mm的鉸刀
mm/r
r/min
按機(jī)床選取r/min
m/min
基本工時(shí)：min
4 夾具設(shè)計(jì)
CA6140車(chē)床手柄座材料為，年產(chǎn)量5萬(wàn)件。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。本夾具用于支座體小端面的銑削加工。機(jī)床夾具是一種在金屬切削機(jī)床上實(shí)現(xiàn)裝夾任務(wù)的工藝裝備，是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。
4.1 夾具的作用和分類(lèi)
(1)機(jī)床夾具的分類(lèi)
夾具的分類(lèi)方法比較多，一般可分為通用夾具和專(zhuān)用夾具。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)品改型快、新品種多、小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，除使用專(zhuān)用夾具外，還發(fā)展了通用可調(diào)夾具、成組夾具和組合夾具等類(lèi)型。
(2)按夾具的應(yīng)用范圍、使用特點(diǎn)來(lái)分，有以下類(lèi)型
(a)通用夾具 它是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的、在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具，多由專(zhuān)門(mén)制造廠(chǎng)供應(yīng)，如三爪或四瓜卡盤(pán)、機(jī)器虎鉗、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、萬(wàn)能分度頭、磁力工作臺(tái)等。
（b）專(zhuān)用夾具 它是指專(zhuān)為某一工件的某道工序的加工而設(shè)計(jì)制造的夾具，一般在一定批量的生產(chǎn)中應(yīng)用。
（c）通用可調(diào)夾具和成組夾具 這兩種夾具其結(jié)構(gòu)相似，其共同點(diǎn)是：在加工完一種工件后，經(jīng)過(guò)調(diào)整或更換個(gè)別元件，即可加工形狀相似、尺寸相近或加工工藝相似的多種工件。但通用可調(diào)夾具的加工對(duì)象并不很確定，通用范圍較大，如滑柱鉆模、帶各種鉗口的機(jī)器虎鉗等即是這類(lèi)夾具。而成組夾具則是專(zhuān)門(mén)為成組加工工藝中某一組零件而設(shè)計(jì)的，針對(duì)性強(qiáng)，加工對(duì)象和適用范圍明確，結(jié)構(gòu)更為緊湊。在當(dāng)前多品種小批量生產(chǎn)的條件下，這兩類(lèi)夾具是改革工藝裝備設(shè)計(jì)的一個(gè)發(fā)展方向。
（d）組合夾具 它是指按某一工件的某道工序的加工要求，由事先準(zhǔn)備好的通用的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組合而成的夾具。這種夾具用完之后可以拆卸存放，或重新組裝新夾具時(shí)供再次使用。由于組合夾具是由各種標(biāo)準(zhǔn)元、部件組裝而成，故具有組裝迅速、周期短，能反復(fù)使用等特點(diǎn)，所以在多品種、小批量生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制中尤為適用。
夾具也可按所適用的機(jī)床來(lái)分類(lèi)，可為車(chē)床夾具、銑床夾具、鉆床夾具，鏜床夾具和其它機(jī)床夾具等類(lèi)型[17]。
（3）機(jī)床夾具的作用
機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的應(yīng)用廣泛，其作用為：保證工件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本；改善工人勞動(dòng)條件；擴(kuò)大機(jī)床范圍，改善機(jī)床用途[18]。
為了保證加工精度應(yīng)采用夾具安裝，可以準(zhǔn)確地確定工件與機(jī)床、刀具之間的相互位置，工件的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，其加工精度高而且穩(wěn)定，提高生產(chǎn)率、降低成本用夾具裝夾工件，無(wú)需找正便能使工件迅速地定位和夾緊，顯著地減少了輔助工時(shí)[13]。
4.2 夾具的要求
(1)保證工件加工的各項(xiàng)技術(shù)要求
要求正確確定定位方案、夾緊方案，正確確定刀具的導(dǎo)向方式，合理制定夾具的技術(shù)要求，必要時(shí)要進(jìn)行誤差分析與計(jì)算。
(2)具有較高的生產(chǎn)效率和較低的制造成本
為提高生產(chǎn)效率，應(yīng)盡量采用多件夾緊、聯(lián)動(dòng)夾緊等高效夾具，但結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單,造價(jià)要低廉。
(3)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)化零部件
盡量選用標(biāo)準(zhǔn)夾具元件和標(biāo)準(zhǔn)件，這樣可以縮短夾具的設(shè)計(jì)制造周期，提高夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量和降低夾具制造成本。
(4)夾具操作方便安全、省力
為便于操作，操作手柄一般應(yīng)放在右邊或前面；為便于夾緊工件，操縱夾緊件的手柄或扳手在操作范圍內(nèi)應(yīng)有足夠的活動(dòng)空間；為減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，在條件允許的情況下，應(yīng)盡量采用氣動(dòng)、液壓等機(jī)械化夾緊裝置。
(5)夾具應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性
所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)便于制造、檢驗(yàn)、裝配、調(diào)整和維修[14]。
4.3 定位元件的選擇
在設(shè)計(jì)夾具的過(guò)程中要考慮到工件是否正確定位，保證加工精度，縮短安裝時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能，操作方便，可降低對(duì)工人的技術(shù)要求，還可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。夾具包括定位元件裝置，夾緊裝置，對(duì)刀—導(dǎo)向元件，連接元件以及其他夾緊裝置和夾具體[15]。
常見(jiàn)的定位元件有支撐釘、支撐板、定位銷(xiāo)、錐面定位銷(xiāo)、V形塊、定位套、錐度心軸等等。
我選擇的加工工序的定位元件為定位銷(xiāo),是以φ25為圓心的定位銷(xiāo)定位。這樣選擇的好處是，最大限度的來(lái)約束零件的自由度。
4.4 夾緊元件的選擇
工件在夾具中定位后一般應(yīng)夾緊，使工件在加工過(guò)程中保持以獲得的定位不被破壞。由于工件在加工過(guò)程中受切削力，慣性力、夾緊力等的作用，會(huì)形成變形或位移，從而影響工件的加工質(zhì)量。所以工件的夾緊也是保證加工精度的一個(gè)十分重要的問(wèn)題。為了獲得良好的加工效果，一定要把工件在加工過(guò)程中的位移、變形等控制在加工精度所允許的范圍之內(nèi)。夾緊時(shí)間的處理有時(shí)會(huì)比定位的設(shè)計(jì)更為困難，從設(shè)計(jì)難度上講，夾緊機(jī)構(gòu)往往花費(fèi)設(shè)計(jì)人員較多的心血[16]。
夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)滿(mǎn)足以下主要原則：
(1)夾緊時(shí)不能破壞工件在定位元件上所獲得的位置。
(2)夾緊力應(yīng)保證工件位置在整個(gè)加工過(guò)程中不變或不產(chǎn)生不允許的振動(dòng)。
(3)使工件不產(chǎn)生過(guò)大的變形表面損傷。
(4)夾緊機(jī)構(gòu)必須可靠。夾緊機(jī)構(gòu)各元件要有足夠的剛度和強(qiáng)度，手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)必須保證自鎖，機(jī)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)有聯(lián)鎖保護(hù)裝置，夾緊行程必須足夠。
(5)夾緊機(jī)構(gòu)必須安全、省力、方便、符合工人操作習(xí)慣。
針對(duì)我要加工的工序我選擇的夾緊元件為方板。這樣能將工件更好的固定在夾具體上，并且選用螺釘緊固。
4.4.1 切削力與夾緊力比較
由夾具結(jié)構(gòu)知，軸向力與夾緊力垂直，欲使夾具安全工作，夾緊力產(chǎn)生的摩擦力必須大于軸向力。一般鋼鐵接觸面的摩擦系數(shù)為：0.1～0.15。此處取小值0.1。則F總=2×368=736>449.238 所以安全 。
由于鉆頭直徑為Ф14，所以產(chǎn)生的扭矩非常小，夾具可安全工作。
5 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)
5.1 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)----“三圖一卡”
繪制組合機(jī)床“三圖一卡”，就是針對(duì)具體，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文件設(shè)計(jì)。其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡等[19]。
5.2 組合機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的確定
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專(zhuān)用部件，對(duì)一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效專(zhuān)用機(jī)床。組合機(jī)床能對(duì)工件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位同時(shí)加工。組合機(jī)床可分為具有固定夾具的單工位組合機(jī)床、具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床三類(lèi)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)鉆Φ14的孔來(lái)組合設(shè)計(jì)機(jī)床。該零件總體輪廓尺寸較小，屬于小型零件加工，零件的定位夾緊元件也不會(huì)太大，設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮到各方面的因素后，決定選用立式鉆床。
5.3 被加工零件工序圖繪制
由于是單工位加工，再加上零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工序圖可以直接在零件圖上作必要的說(shuō)明。
工序圖見(jiàn)附圖被加工零件工序圖。
5.4 被加工零件加工示意圖繪制
被加工零件工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床（或自動(dòng)線(xiàn)）上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研究合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件工序圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線(xiàn)的加工內(nèi)容，并作必要的說(shuō)明而繪制的。其主要內(nèi)容包括：
被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。本工序加工部位用粗實(shí)線(xiàn)表示,其余部位用細(xì)實(shí)線(xiàn)表示。當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí)，則應(yīng)把設(shè)置中間導(dǎo)向臨近的工件內(nèi)部肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉[20]。
本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾緊方向。以便據(jù)此進(jìn)行夾具的支撐、定位、夾緊和導(dǎo)向等機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
本工序所選用加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求。本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基地直接發(fā)生關(guān)系。當(dāng)本工序定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不符時(shí)，必須對(duì)加工部位的位置精度進(jìn)行分析和換算，并把不對(duì)稱(chēng)公差換算為對(duì)稱(chēng)公差。對(duì)工件毛坯應(yīng)有要求，對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析。當(dāng)本工序有特殊要求時(shí)必須注明。
注明被加工零件的名稱(chēng)、編號(hào)、材料、硬度以及加工部位的余量。
5.5 組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關(guān)系的，是開(kāi)展各專(zhuān)用部件設(shè)計(jì)和確定機(jī)床最大占地面積的指導(dǎo)圖紙。
組合機(jī)床是由一些通用部件和專(zhuān)用部件組成的。為了使所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床既能滿(mǎn)足預(yù)期的性能要求，又能做到配置上的勻稱(chēng)合理，符合多快好省的精神，必須對(duì)所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床各個(gè)部件之間的關(guān)系進(jìn)行全面的分析研究。組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是在被加工零件工序圖與加工示意圖繪制之后，根據(jù)初步選定的通用部件，以及確定的專(zhuān)用部件的結(jié)構(gòu)原理而繪制的。
(1)機(jī)床裝料高度的確定
確定機(jī)床裝料高度要考慮車(chē)間運(yùn)送工件的滾道高度、工件最低孔的位置、主軸箱
最低高度和通用部件高度尺寸的限制。根據(jù)我國(guó)具體情況，為了便于操作和省力，考慮道自動(dòng)排削，裝料高度可采用900mm。
(2)夾具外形輪廓尺寸的確定
夾具的外形尺寸參考前一章的夾具總體圖上的尺寸。
(3)機(jī)床同用部件的選擇
此次設(shè)計(jì)的專(zhuān)用組合機(jī)床所用的同用部件有；一個(gè)動(dòng)力頭、一個(gè)液壓滑臺(tái)、一個(gè)立柱、一個(gè)側(cè)底座、一個(gè)底座、一個(gè)墊臺(tái)和一個(gè)電機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本組合機(jī)床通用部件查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取見(jiàn)表5.1。
表5.1 通用部件表
通用部件名稱(chēng)
型號(hào)
鉆削動(dòng)力頭
1TZb12
液壓滑臺(tái)
1HY25-IA
立柱
1CL25
側(cè)底座
1CD251
電機(jī)
YEJ802-4B5
根據(jù)手冊(cè)上各通用部件的尺寸繪制組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。機(jī)床的聯(lián)系尺寸圖主要應(yīng)針對(duì)各部件之間的聯(lián)系尺寸進(jìn)行標(biāo)注，各部件只畫(huà)出必要的輪廓形狀即可，盡量減少不必要的線(xiàn)條和尺寸，各部件應(yīng)嚴(yán)格按同一比例繪制。在圖上應(yīng)標(biāo)明工件、夾具及動(dòng)力頭的中心線(xiàn)之間的關(guān)系。
組合機(jī)床設(shè)計(jì)總圖見(jiàn)附圖組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。
結(jié)束語(yǔ)
由本文的論述，我們了解到，通過(guò)車(chē)床手柄座的加工設(shè)備及工藝的研究與應(yīng)用，在機(jī)床、夾具、刀具、工藝流程等方面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和選擇，有效提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大了加工適應(yīng)范圍，提高了可靠性，具備一定的先進(jìn)性，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.
本機(jī)床所用夾具的通用性強(qiáng)，工件采用三角定位夾緊，快速方便。采用這種方式完全能夠滿(mǎn)足精度要求。而且簡(jiǎn)易方便，制造成本低，通用性好。
在專(zhuān)用組合機(jī)床的設(shè)計(jì)中，我設(shè)計(jì)的是小孔鉆加工的專(zhuān)用組合鉆床。專(zhuān)用組合鉆床，突出了專(zhuān)用二字，即非通用，只適合本工序。切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率是專(zhuān)用組合鉆床設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，求出以上個(gè)量鉆床最核心部位——鉆頭就可以確定了，之后的設(shè)計(jì)圍繞鉆頭和工件的相對(duì)位置及其一些關(guān)鍵件尺寸來(lái)選擇其它部件并確定它們的相對(duì)位置。
通過(guò)本工藝改進(jìn)，車(chē)床手柄座小孔加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到較大幅度提高，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。而且加工精度也完全能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。則在直接經(jīng)濟(jì)效益方面，節(jié)省了大量加工工時(shí)。
由于知識(shí)和能力有限，所以設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，請(qǐng)各位老師批評(píng)指正！
致 謝
首先要感謝一下王栓虎老師,每個(gè)星期五都不辭辛苦的來(lái)給我們輔導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì),盡心盡力,對(duì)同學(xué)們的畢業(yè)設(shè)計(jì)都認(rèn)真的批閱且回答我們的疑問(wèn),指出問(wèn)題的所在，從王栓虎老師那里我們學(xué)到了不少知識(shí),同時(shí)也要感謝本校輔導(dǎo)老師吳晟老師對(duì)同學(xué)的嚴(yán)格要求，一絲不茍的查看大家畢業(yè)稿。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是每個(gè)大學(xué)生必經(jīng)的一個(gè)階段。在畢業(yè)設(shè)計(jì)之前總覺(jué)得它可能非常難，因?yàn)橐郧奥?tīng)?zhēng)熜謳熃阏f(shuō)的，而現(xiàn)在自己做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)才覺(jué)得設(shè)計(jì)主要是考查基礎(chǔ)，在學(xué)校學(xué)的東西往往是理論，沒(méi)有進(jìn)行實(shí)際的練習(xí)，設(shè)計(jì)中我發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)東西很少有創(chuàng)新能力。
在大學(xué)中缺少了實(shí)踐這個(gè)環(huán)節(jié)，一方面學(xué)的被動(dòng)，一方面又沒(méi)有充分利用大學(xué)給予的條件，因?yàn)槊鎸?duì)老師，我總是找不出問(wèn)題，面對(duì)圖書(shū)館的圖書(shū)，不知道看哪本才好。
四年的大學(xué)生活讓我受益菲淺，最重要的是培養(yǎng)了我吃苦耐勞的精神，腳踏實(shí)地的作風(fēng)，較強(qiáng)的社會(huì)工作能力。為了使自己能夠全方位的發(fā)展，更好的適應(yīng)這個(gè)日新月異的社會(huì)，不斷的提高自己各方面的素質(zhì)，爭(zhēng)取在人生的道路上更好的實(shí)現(xiàn)社會(huì)價(jià)值、人生價(jià)值和自我價(jià)值！
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們?cè)谛Ｋ哪陙?lái)所學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐技術(shù)所進(jìn)行的一次綜合性的全面考察；培養(yǎng)了我們運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；它還為我們了解一般機(jī)械工程設(shè)計(jì)的基本思想打下良好的基礎(chǔ)，是一次較全面的鍛煉。對(duì)我們進(jìn)入社會(huì)具備一定獨(dú)立工作能力起了良好的作用,能較好的適應(yīng)工作。
經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的時(shí)間，我對(duì)機(jī)械制造及自動(dòng)化有了更深刻的了解，不僅回顧了以前所學(xué)的知識(shí)，還學(xué)到了許多以前沒(méi)有接觸過(guò)的新知識(shí)，對(duì)CAD和Word的應(yīng)用水平有了進(jìn)一步提高，也清楚了各種標(biāo)準(zhǔn)件的畫(huà)法，對(duì)數(shù)控技術(shù)，單片機(jī)，PLC的認(rèn)識(shí)有了進(jìn)一步的深化。
在此感謝王栓虎指導(dǎo)老師和吳晟老師以及同學(xué)們?cè)谶@次設(shè)計(jì)中對(duì)我的熱心指導(dǎo)和幫助，通過(guò)本次設(shè)計(jì)使自己有一個(gè)綜合性的提高,達(dá)到了本次的設(shè)計(jì)的要求。
參 考 文 獻(xiàn)
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目 錄
1 緒論 1
1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 1
1.2 車(chē)床手柄座設(shè)計(jì)的基本情況 1
1.3 工藝方案 1
2 零件分析 4
2.1 零件的工藝分析 4
2.2 零件的加工工序 4
2.3 粗加工零件時(shí)切削用量的選擇原則 4
2.4 精加工零件時(shí)切削用量的選擇原則 5
3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 7
3.1 制定工藝路線(xiàn) 7
3.2 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的作用及要求 7
3.3 基本工序的設(shè)計(jì) 7
4 夾具設(shè)計(jì) 16
4.1 夾具的作用和分類(lèi) 16
4.2 夾具的要求 17
4.3 定位元件的選擇 17
4.4 夾緊元件的選擇 18
5 組合機(jī)床的設(shè)計(jì) 19
5.1 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)----“三圖一卡” 19
5.2 組合機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的確定 19
5.3 被加工零件工序圖繪制 19
5.4 被加工零件加工示意圖繪制 19
5.5 組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制 20
結(jié)束語(yǔ) 22
致謝 23
參考文獻(xiàn) 24