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學士學位論文 論文題目 Circular support process planning and fixture design 學生姓名 佳木斯大學 2015 年 6 月 國內(nèi)圖書分類號： 學校代碼： 國際圖書分類號： 密級： 工學學士學位論文 圓周支座工藝規(guī)程及專用夾具設計 學生 ： 導 師 ： 申請學位 ： 工學學士 學科 ： 所 在 單 位 ： 機械工程學院 答 辯 日 期 ： 2015年 6月 授予學位單位 ： 佳木斯大學 Classified Index: U.D.C: Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering Circular support process planning and fixture design Bachelor： Supervisor： Academic Degree Applied for： Bachelor of Engineering Speciality： Affiliation： School of Mechanical Engineering Date of Defence： June, 2015 Degree-Conferring-Institution： Jiamusi University Abstract - - 摘 要 圓周支座零件加工工藝及夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以 及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工 藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設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計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元 件、夾緊元件、引導元件、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，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注 意改進。 關鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 摘 要 I Abstract A machining process and fixture design is the design process, including the design of bearing parts processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then a special fixture, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in. Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning 目 錄 II 目 錄 摘 要 I ABSTRACTII 第 1 章 緒論 .1 第 2 章 加工工藝規(guī)程設計 .2 2.1 零件的分析 2 2.1.1 零件的作用 .2 2.1.2 零件的工藝分析 .3 2.2 圓周支座零件加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 3 2.2.1 孔和平面的加工順序 .3 2.2.2 孔系加工方案選擇 .3 2.3 圓周支座零件加工定位基準的選擇 4 2.3.1 粗基準的選擇 .4 2.3.2 精基準的選擇 .4 2.4 圓周支座零件加工主要工序安排 4 2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6 2.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） .6 第 3 章 銑底面夾具設計設計 .13 3.1 研究原始質(zhì)料 13 3.2 定位、夾緊方案的選擇 14 3.3 切削力及夾緊力的計算 14 3.4 誤差分析與計算 15 3. 5 定向鍵與對刀裝置設計 16 3.6 確定夾具體結構和總體結構 18 3.7 夾具設計及操作的簡要說明 .19 結 論 .33 參考文獻 .34 致 謝 .35 目 錄 0 第 1 章 緒 論 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械 裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也 可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn) 品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家 或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一 個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 圓周支座零件加工工藝及夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機 械設計、機械工程材料等的基礎下，進行的一個全面的考核。正確地解決一個零件在 加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具， 保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設 計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論， 又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結合，才能很好的完成本次 設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 佳木斯大學工學學士學位論文 1 第 2 章 加 工 工 藝 規(guī) 程 設 計 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 題目給出的零件是圓周支座零件。圓周支座零件的主要作用是支架軸，保證軸之 間的中心距及平行度，并保證正確安裝。因此圓周支座零件的加工質(zhì)量，不但直接影 響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。 , 佳木斯大學工學學士學位論文 2 2.1.2 零件的工藝分析 由圓周支座零件圖可知。圓周支座零件是一個圓周支座零件，它的外表面上有 4 個平面需要進行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列孔。因 此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求。現(xiàn)分析如下： （1）以底面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：底面的銑削加工； 其中表面粗糙度要求為 ，mRa?3.6 （2）以 φ13 孔（2 處） 、φ17 孔為主要加工表面的加工面。 （3）以 4-φ7 孔為主要加工孔。 2.2 圓周支座零件加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措 施 由以上分析可知。該圓周支座零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保 證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于圓周支座零件來說，加 工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關 系。 由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。 2.2.1 孔和平面的加工順序 圓周支座零件類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工圓周支座零件上的 基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。圓周支座零件的加工自 然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固， 因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為 提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護刀具。 圓周支座零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃 分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。 2.2.2 孔系加工方案選擇 圓周支座零件孔系加工方案，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設 備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經(jīng)濟因素。在滿足精 度要求及生產(chǎn)率的條件下，應選擇價格最底的機床。 根據(jù)圓周支座零件圖所示的圓周支座零件的精度要求和生產(chǎn)率要求，當前應選用 在組合機床上用鏜模法鏜孔較為適宜。 （1）用鏜模法鏜孔 在大批量生產(chǎn)中，圓周支座零件孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加 工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設計制造的。當鏜刀桿通過鏜套的引導進行 鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關鍵孔系的精度。 采用鏜模可以大大地提高工藝系統(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時加 工。所以生產(chǎn)效率很高。但鏜模結構復雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制 造和裝配誤差、鏜模在機床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔 系所能獲得的加工精度也受到一定限制。 （2）用坐標法鏜孔 佳木斯大學工學學士學位論文 3 在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且要求能夠?qū)崿F(xiàn)大批量、多品種以 及產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長， 不大能適應這種要求，而坐標法鏜孔卻能適應這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時， 鏜模板的加工也需要采用坐標法鏜孔。 用坐標法鏜孔，需要將圓周支座零件孔系尺寸及公差換算成直角坐標系中的尺寸 及公差，然后選用能夠在直角坐標系中作精密運動的機床進行鏜孔。 2.3 圓周支座零件加工定位基準的選擇 2.3.1 粗基準的選擇 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1）保證各重要孔的加工余量均勻； （2）保證裝入圓周支座零件的零件與箱壁有一定的間隙。 為了滿足上述要求，應選擇的主要支承孔作為主要基準。即以圓周支座零件的輸 入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要 基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于 是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔 加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的 余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。 2.3.2 精基準的選擇 從保證圓周支座零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇 應能保證圓周支座零件在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從圓周支座 零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基 準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔 定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前 后端面，雖然它是圓周支座零件的裝配基準，但因為它與圓周支座零件的主要支承孔 系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結構設計方面都有一定 的困難，所以不予采用。 2.4 圓周支座零件加工主要工序安排 對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。圓周支座零件加工的 第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二 個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到圓周支座零件加工 完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，頂面上的螺孔也應在加工兩 工藝孔的工序中同時加工出來。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔 系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應該在粗加工階段完成。對 于圓周支座零件，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面 再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采 用的工藝方案是先精加工孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易 保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可 以安排在粗、精加工階段中分散進行。 佳木斯大學工學學士學位論文 4 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%—1.1%蘇打及c??908 0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、 鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 。mg20 根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將圓周支座零件加工工藝路線確定如下： 工藝路線一： 10 鑄造 鑄造毛坯 20 時效 時效處理 30 銑 銑底面 40 銑 銑 4-φ7 孔端面 50 銑削 銑 φ36 凸臺、φ20 凸臺一側端面 60 銑削 銑 φ36 凸臺、φ20 凸臺另外一側端面 70 鉆擴鉸 鉆擴鉸 φ13 孔（2 處） 、φ17 孔 80 鉆孔 鉆 4Xφ7 孔 90 鉆孔 鉆 2Xφ4 孔 100 鉆孔攻絲 鉆 6-M4 螺紋底孔，然后進行攻絲 110 去毛刺 鉗工去毛刺 120 終檢 按圖樣要求檢驗 130 入庫 入庫 工藝路線二： 10 鑄造 鑄造毛坯 20 時效 時效處理 30 銑 銑底面 40 鉆擴鉸 鉆擴鉸 φ13 孔（2 處） 、φ17 孔 50 銑 銑 4-φ7 孔端面 60 銑削 銑 φ36 凸臺、φ20 凸臺一側端面 70 銑削 銑 φ36 凸臺、φ20 凸臺另外一側端面 80 鉆孔 鉆 4Xφ7 孔 90 鉆孔 鉆 2Xφ4 孔 100 鉆孔攻絲 鉆 6-M4 螺紋底孔，然后進行攻絲 110 去毛刺 鉗工去毛刺 120 終檢 按圖樣要求檢驗 130 入庫 入庫 以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術要求及可能采取的加工 手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題， 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片。綜合選擇方案一： 工藝路線一： 10 鑄造 鑄造毛坯 20 時效 時效處理 30 銑 銑底面 40 銑 銑 4-φ7 孔端面 50 銑削 銑 φ36 凸臺、φ20 凸臺一側端面 60 銑削 銑 φ36 凸臺、φ20 凸臺另外一側端面 佳木斯大學工學學士學位論文 5 70 鉆擴鉸 鉆擴鉸 φ13 孔（2 處） 、φ17 孔 80 鉆孔 鉆 4Xφ7 孔 90 鉆孔 鉆 2Xφ4 孔 100 鉆孔攻絲 鉆 6-M4 螺紋底孔，然后進行攻絲 110 去毛刺 鉗工去毛刺 120 終檢 按圖樣要求檢驗 130 入庫 入庫 2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “圓周支座零件”零件材料采用 HT200 制造。材料為 HT200，硬度 HB 為 170— 241，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 （1）底面的加工余量。 根據(jù)工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：參照《機械加工工藝手冊第 1 卷》表 3.2.23。其余量值規(guī)定為 ，m4.3~72 現(xiàn)取 。表 3.2.27 粗銑平面時厚度偏差取 。m0.3 m28.0? 精銑：參照《機械加工工藝手冊》表 2.3.59，其余量值規(guī)定為 。5.1 （3）孔 毛坯為實心，不沖孔。 （4）端面加工余量。 根據(jù)工藝要求，前后端面分為粗銑、半精銑、半精銑、精銑加工。各工序余量如 下： 粗銑：參照《機械加工工藝手冊第 1 卷》表 3.2.23，其加工余量規(guī)定為 ，現(xiàn)取 。m5.3~720.3 半精銑：參照《機械加工工藝手冊第 1 卷》 ，其加工余量值取為 。m5.2 精銑：參照《機械加工工藝手冊》 ，其加工余量取為 。.0 2.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序 30：銑底面 機床：銑床 X52K 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù) [10]mdw40?14?Z （1）粗銑圓周支座零件底面 銑削深度 ：pam2? 每齒進給量 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 2.4.73，取f maf/25.0 銑削速度 ：參照 《機械加工工藝手冊 》表 2.4.81，取V sV/4? 機床主軸轉速 ： ，取n in/1940.3610rdV??? inr 實際銑削速度 ：? sn.20? 進給量 ：fVmZaff /67/125.? 工作臺每分進給量 ：m in.0.sVf ? 佳木斯大學工學學士學位論文 6 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 2.4.81,?a ma240?? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll31 刀具切入長度 ：1D)~((5.02???? 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：1jt in5.02.743121??mjfl （2）精銑圓周支座零件底面 銑削深度 ：pa? 每齒進給量 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 2.4.73，取f Zmaf/15.0? 銑削速度 ：參照 《機械加工工藝手冊 》表 2.4.81，取V sV/6 機床主軸轉速 ： ，取n in/28401.360rdV??? in3r 實際銑削速度 ：? sn.0? 進給量 ：fVmZaff /56/5.? 工作臺每分進給量 ： m in30.1sVf ? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll4 刀具切入長度 ：精銑時1Dl01? 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：2jt min18.63024121???mjfl 本工序機動時間?in7.8.501??jjj 工序 40：銑 4-φ7 孔端面 機床：銑床 X52K 刀具：硬質(zhì)合金可轉位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒數(shù) ，15YT32D?5Z? 此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=3mm 所以銑削深度 ： =3mmpa2.m? 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：p1.0 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～73，取 ：根據(jù)參考文獻f 0.15/famZ? [3]表 2.4～81，取銑削速度 2.8/Vs? 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～73，取 根據(jù)參考文獻[3]表fa f/8. 2.4～81，取銑削速度 .47/m 佳木斯大學工學學士學位論文 7 機床主軸轉速 ：n102.47601.97/min31Vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～74，取 5? 實際銑削速度 ：v .402.49/106ns??? 進給量 ： fV.18571/ffaZm 工作臺每分進給量 ： m./7.5infV?? ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～81,取?aa60? 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 14l'8l 刀具切入長度 ：1 20.5()(~3lDa????206)2m? 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： jt1240.36in7.5jmlf???? 機動時間 ：'1j' 682.19.j 所以該工序總機動時間 '1ijjtt?? 工序 50：銑 φ36 凸臺、φ20 凸臺一側端面 機床：X52K 銑床 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù) [10]mdw6314?Z （1）粗銑 銑削深度 ：pam3? 每齒進給量 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 2.4.73，取f Zmaf/25.0 銑削速度 ：參照 《機械加工工藝手冊 》表 2.4.81，取V sV/4? 機床主軸轉速 ： ，取n in/19634.010rdV??? inr 實際銑削速度 ：? sn.20? 進給量 ：fVmZaff /70/125.? 工作臺每分進給量 ：m in.6.sVf ? ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 2.4.81,?a a24? 佳木斯大學工學學士學位論文 8 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l ml341? 刀具切入長度 ：1 aD42)~((5.02????? 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：1jt min5.02.73121?mjfl （2）精銑 銑削深度 ：pam? 每齒進給量 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 2.4.73，取f Zaf/15.0? 銑削速度 ：參照 《機械加工工藝手冊 》表 2.4.81，取V sV/6 機床主軸轉速 ： ，取n in/28401.360rdV??? min3r 實際銑削速度 ：? sn.0? 進給量 ：fVmZaff /56/5.? 工作臺每分進給量 ： m in30.1sVf ? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll4 刀具切入長度 ：精銑時1Dl01? 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：2jt min18.63024121???mjfl 本工序機動時間?in7.8.501??jjj 工序 60：銑 φ36 凸臺、φ20 凸臺另外一側端面 機床：X52K 銑床 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù) [10]dw63?14?Z （1）粗銑 銑削深度 ：pam3? 每齒進給量 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 2.4.73，取f Zmaf/25.0 銑削速度 ：參照 《機械加工工藝手冊 》表 2.4.81，取V sV/4? 機床主軸轉速 ： ，取n in/19634.010rdV??? inr 實際銑削速度 ：? sn.20? 進給量 ：fVmZaff /70/125.? 工作臺每分進給量 ：m in.6.sVf ? ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 2.4.81,?a a24? 佳木斯大學工學學士學位論文 9 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l ml341? 刀具切入長度 ：1 aD42)~((5.02????? 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：1jt min5.02.73121?mjfl （2）精銑 銑削深度 ：pam? 每齒進給量 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 2.4.73，取f Zaf/15.0? 銑削速度 ：參照 《機械加工工藝手冊 》表 2.4.81，取V sV/6 機床主軸轉速 ： ，取n in/28401.360rdV??? min3r 實際銑削速度 ：? sn.0? 進給量 ：fVmZaff /56/5.? 工作臺每分進給量 ： m in30.1sVf ? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll4 刀具切入長度 ：精銑時1Dl01? 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：2jt min18.63024121???mjfl 本工序機動時間?in7.8.501??jjj 工序 70：鉆擴鉸 φ13 孔（2 處） 、φ17 孔 機床：立式鉆床 Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3～9 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔 進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～38，取 。f rmf/3.0? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～41，取 。V48Vs 機床主軸轉速 ：n ，100.486539./in317vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 0n? 所以實際切削速度 ： .176.5/dms??? 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 佳木斯大學工學學士學位論文 10 刀具切入長度 ：1l 17(~2)05.962rDlctgkctgm??????? 刀具切出長度 ： 取lm4l32 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： jt60.5in.3jLfn??? 工序 80：鉆 4Xφ7 孔 鉆孔選用機床為 Z525 搖臂機床，刀具選用 GB1436-85 直柄短麻花鉆， 《機械加工 工藝手冊》第 2 卷。 根據(jù)《機械加工工藝手冊》第 2 卷表 10.4-2 查得鉆孔進給量為 0.20～0.35 。rm 則取 rmf30.? 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- in0kfaTdcvvyxpmzv 20） 查得參數(shù)為 ，刀具耐用度 T=35125.0,.,0,25.,1.8???myxzcvvvv min 則 = =1.65.0125.0 2.337?in 所以 = =72n4.6ir 選取 mi120r? 所以實際切削速度為 =2.64.3?vin 確定切削時間（一個孔） =t s20.8?? 工序 90：鉆 2Xφ4 孔 機床：立式鉆床 Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3～9 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 切削深度 ：pa2m? 進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～38，取 。f rmf/3.0? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～41，取 。V48Vs 佳木斯大學工學學士學位論文 11 機床主軸轉速 ：n ，100.486539./min31vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 0n? 所以實際切削速度 ： .46.5/ds?? 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 ：1 17(~)205.96rDlctgkctgm????? 刀具切出長度 ： 取2l4?l3 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： jt60.25in.3jLfn?? 工序 110：鉆 6-M4 螺紋底孔，然后進行攻絲 選擇鉆床：Z525 鉆床 1、刀具的選擇：選擇高速鋼麻花鉆，其直徑 。06dm? 依據(jù) ，根據(jù)表 2.1 及表 2.2，可選擇鉆頭的幾何形狀為：標準，《 切 削 用 量 簡 明 手 冊 》 ， ， ， ， 。30(24~)??18??127012(~5)a(45~)? 2、選擇切削用量 1）依據(jù) ，根據(jù)表 2.7，可得鋼的強度 ，鉆頭的直《 切 削 用 量 簡 明 手 冊 》 80bMPa?? 徑 時， 。5odm0.4~./fmr 因為 ，所以不需要乘孔深修正系數(shù)。/3l? 2）依據(jù) ，根據(jù)表 2.8，根據(jù)鉆頭強度決定進給量：當《 切 削 用 量 簡 明 手 冊 》 ， ，鉆頭強度允許的進給力 。60bMPa??05d?0.38/fmr? 3）依據(jù) ，根據(jù)表 2.9，按機床進給機構強度決定進給量：當《 切 削 用 量 簡 明 手 冊 》 ， ，機床進給機構允許的軸向力為 8330N(查4?1.2? ，表 2.35)時，進給量為 ?！?切 削 用 量 簡 明 手 冊 》 .96/fr 從以上三個進給量比較可以看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為 。根據(jù) Z525 鉆床說明書，選擇 。0.1~.8/fmr? 0.17/f? 查 ，根據(jù)表 2.19，當 ， 時，查得軸《 切 削 用 量 簡 明 手 冊 》 .mr0.2dm? 向力 。7fFN 軸向力的修正系數(shù)為： 故 。0.8,1.3,0.9,MPFWFkk??170.83.91864f N?? 查 ZK546 鉆床的使用說明書，機床進給機構所允許的最大軸向力為 ，max830F? 由于 ，所以 可用。maxf?.7/fmr （2）決定鉆頭磨鈍標準及壽命 佳木斯大學工學學士學位論文 12 查 ，根據(jù)表 2.12，當 時，可取得鉆頭的后刀面最大《 切 削 用 量 簡 明 手 冊 》 02dm? 磨損量取為 0.4mm（0.4~0.6） ，刀具的壽命 T=15min。 （3）決定切削速度 查 ，根據(jù)表 2.30，可查得 ， ， ，《 切 削 用 量 簡 明 手 冊 》 1.tvk?.0Tv1.6Mvk? ， ， 。則 。0.8svk?1.0krv.kv?1.60892vk? v zcxymCdTapf = 0.40.2.78592/min1?? 查 ，根據(jù)表 2.31，可查得 ， ， ，《 切 削 用 量 簡 明 手 冊 》 1.0Tvk?.lv1.0cvk? ，故： .0tvk?1.0.7/intvk?? r/min 0/in825nrd? 查 ，根據(jù) ZK546 鉆頭的使用說明書，可以考慮選擇《 切 削 用 量 簡 明 手 冊 》 ，但因為所選轉數(shù)計算轉數(shù)較高，會使刀具壽命下降，所以可將進給量960/micnr 降一級，即取 ，也可以選擇較低一級的轉數(shù) ，仍用f.13/rf? 680/mincnr? ，比較這兩種選擇方案：.17? 1）第一方案 , 0./fm960/icnr? 96.1324.8mcn? 2）第二方案 , .7/fr?/inc 8.5.c 因為第一方案 的乘積較大，基本工時較少，故第一方案好。這時f , 。0.13/fmr?960/incnr （4）檢驗機床扭矩及功率 查 ，根據(jù)表 2.20，當 ， 時，《 切 削 用 量 簡 明 手 冊 》 0.17/fmr?01.dm? 。扭矩的修正系數(shù)為可查得 ，所以9.8tMN8,.Mwk? 。根據(jù) Z525 鉆床的使用說明書，當 時，10.7.03c Nm??? 96/incnr? 。 2.4m 由于 ，故選擇之切削用量可用，即Cm? f=0.17mm/r, , 。96/incnr17/incv? 佳木斯大學工學學士學位論文 13 第 3 章 銑 底 面 夾 具 設 計 設 計 3.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來加工銑底面夾具設計，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還 應滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應 考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。 一、機床夾具定位元件 工件定位方式不同，夾具定位元件的結構形式也不同，這里只介紹幾種常用的基本 定位元件。實際生產(chǎn)中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。 （一）工件以平面定位常用定位元件 1．支承釘 常用支承釘?shù)慕Y構形式如圖6-1所示。平頭支承釘（圖 a）用于支承精基準面；球頭 支承釘（圖 b）用于支承粗基準面；網(wǎng)紋頂面支承釘（圖 c）能產(chǎn)生較大的摩擦力，但 網(wǎng)槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基準定位且要求產(chǎn)生較大摩擦力的側面定位 場合。一個支承釘相當于一個支承點，限制一個自由度；在一個平面內(nèi)，兩個支承釘 限制二個自由度；不在同一直線上的三個支承釘限制三個自由度。 圖6-1 常用支承釘?shù)慕Y構形式 2．支承板 常用的支承板結構形式如圖6-2所示。平面型支承板（圖 a）結構簡單，但沉頭螺釘 處清理切屑比較困難，適于作側面和頂面定位；帶斜槽型支承板（圖 b） ，在帶有螺釘 孔的斜槽中允許容納少許切屑，適于作底面定位。當工件定位平面較大時，常用幾塊 支承板組合成一個平面。一個支承板相當于兩個支承點，限制兩個自由度；兩個（或 多個）支承板組合，相當于一個平面，可以限制三個自由度。 圖6-2 常用支承板的結構形式 3．可調(diào)支承 常用可調(diào)支承結構形式如圖6-3所示。可調(diào)支承多用于支承工件的粗基準面，支承高 度可以根據(jù)需要進行調(diào)整，調(diào)整到位后用螺母鎖緊。一個可調(diào)支承限制一個自由度。 圖6-3 常用可調(diào)支承的結構形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件 1．定位銷 圖6-6是幾種常用固定式定位銷的結構形式。當工件的孔徑尺寸較小時，可選用圖 a 所示的結構；當孔徑尺寸較大時，選用圖 b 所示的結構；當工件同時以圓孔和端面組 合定位時，則應選用圖 c所示的帶有支承端面的結構。用定位銷定位時，短圓柱銷限 制二個自由度；長圓柱銷可以限制四個自由度；短圓錐銷（圖 d）限制三個自由度。 佳木斯大學工學學士學位論文 14 圖6-6 固定式定位銷的結構形式 3.2 定位、夾緊方案的選擇 由零件圖可知：在對加工前，平面進行了粗、精銑加工，底面進行了鉆、擴加工。 因此，定位、夾緊方案有： 為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，采用一面一銷再加上一手動調(diào)節(jié)的螺絲定 位的定位方式，這種定位在結構上簡單易操作。一面即底平面。 3.3 切削力及夾緊力的計算 刀具：銑刀（硬質(zhì)合金） 刀具有關幾何參數(shù)： 015??001??頂 刃 0n??側 刃 601~5?? ''30rK?2.5Lm2Z.8/famzmap.2 由參考文獻[5]5 表 1～2～9 可得銑削切削力的計算公式： 0.8.10.pzFafDBzn? 有： .9.8.1.10.135254836.2()N?????? 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： FKW?? 安全系數(shù) K可按下式計算： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻 [5]1～2～1 可知其公式參數(shù)：6~ 123456.,.0,1.,3KK?? 由此可得： 0.31.056??? 所以 根據(jù)工件受力切削力、845()WFN? 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。 佳木斯大學工學學士學位論文 15 即： FKW?? 安全系數(shù) K可按下式計算有：： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻 [5]表 可得： 6~ 12?.01310.56C???? 223P .2.fK 所以有： 98()CWFN? 76.3P? 150Kf? 該孔的設計基準為中心軸，故以回轉面做定位基準，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 的關系 F夾＝KF 軸向力：F 夾＝KF （N） 扭距： Nm93.103.24.05.14.3108.90 ????? ??MYFXKfdC 3.4 誤差分析與計算 該夾具以一底面一側面，兩支撐釘和一個調(diào)節(jié)螺絲定位，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。 gwj???? 與機床夾具有關的加工誤差 ，一般可用下式表示：j? MjjWDAZWj ???? ?? 由參考文獻[5]可得： ⑴銷的定位誤差 ：11minDd???? 1 21min2min.DdDdJWarctgL?????? 其中： ，10.52D?20 ，d .3d? ， min??min4? 0.63DWm??? .2J ⑵ 夾緊誤差 ： ?cos)(inaxyj?? 其中接觸變形位移值： 1 ()(9.62HBZyRaZkNcl??? 佳木斯大學工學學士學位論文 16 查[5]表 1～2 ～15 有 。 10.4,0.6,.42,0.7RazHBKCn???cos.8jym???? ⑶ 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj??m5. ⑷ 夾具相對刀具位置誤差： 取AD. 誤差總和： 0.53jw??? 3. 5 定向鍵與對刀裝置設計 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。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的 螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù) GB2207—80 定向鍵結構如圖所示：×o 圖 5.1 夾具體槽形與螺釘 根據(jù) T 形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如表 5.4： 表 5.4 定向鍵 夾具體槽形尺寸 B 2B 公 稱尺 寸 允 差 d 允 差 4 L H h D 1 公稱 尺寸 允 差 D 2h 佳木斯大學工學學士學位論文 17 1 8 ～ 0.012 ～0 .035 2 5 1 2 4 1 2 4 .5 18 +0 .019 5 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。 塞尺選用平塞尺，其結構如圖 5.3 所示： 標 記四 周 倒 圓× 圖 5.3 平塞尺 塞尺尺寸參數(shù)如表 5.5： 表 5.5 塞尺 公稱尺寸 H 允差 d C 3 ～0.006 0.25 上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.6 確定夾具體結構和總體結構 對夾具體的設計的基本要求 （1）應該保持精度和穩(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，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處 理方式。 （2）應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，夾具應有 足夠的厚度，剛度可以適當加固。 佳木斯大學工學學士學位論文 18 （3）結構的方法和使用應該不錯 夾較大的工件的外觀，更復雜的結構，之間的相互位置精度與每個表面的要求高， 所以應特別注意結構的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求 （剛度和強度）前提下，應能減小體積減輕重量，結構應該簡單。 （4）應便于鐵屑去除 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，一般應在夾具體上面。 （5）安裝應牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當夾安裝在重力的 中心，夾具應盡可能低，支撐面積應足夠大，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構，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 設計，必須考慮結構應便于鐵屑。此外，夾點技術，經(jīng)濟的具體結構和操作、安裝方 便等特點，在設計中還應考慮。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，所以夾具設計，必須考慮結構應便排出鐵 屑。 3.7 夾具設計及操作的簡要說明 為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋機構）。 這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。 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。 佳木斯大學工學學士學位論文 19 佳木斯大學工學學士學位論文 20 結 論 加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進 一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所 需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率都有相當大的影響。 在對某幾個工序進行專用夾具設計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定 位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件 的加工精度和勞動生產(chǎn)率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方 便快速，以提高勞動生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心 指導下，針對這些問題查閱了大量的相關資料。最后，將這些問題一一解決，并 夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。 完成了本次設計，通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提 高，為以后從事本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎。 參考文獻 參 考 文 獻 [1]《機床夾具設計》 第 2版 肖繼德 陳寧平主編 機械工業(yè)出版社 [2]《機械制造工藝及專用夾具設計指導》 孫麗媛主編 冶金工業(yè)出版社 [3]《機械制造工藝學》 周昌治、楊忠鑒等 重慶大學出版社 [4]《機械制造工藝設計簡明手冊》李益民 主編 機械工業(yè)出版社 [5]《工藝師手冊》 楊叔子主編 機械工業(yè)出版社 [6]《機床夾具設計手冊》 王光斗、王春福主編 上?？萍汲霭嫔?[7]《機床專用夾具設計圖冊》南京市機械研究所 主編 機械工業(yè)出版社 [8]《機械原理畢業(yè)設計手冊》 鄒慧君主編 機械工業(yè)出版社 [9]《金屬切削手冊》第三版 上海市金屬切削技術協(xié)會 上?？茖W技術出版 社 [10]《幾何量公差與檢測》第五版 甘永立 主編 上?？茖W技術出版社 [11]《機械設計基礎》 第三版 陳立德主編 高等教育出版社 [12]《工程材料》 丁仁亮主編 機械工業(yè)出版社 [13]《機械制造工藝學畢業(yè)設計指導書》 ， 機械工業(yè)出版社 [14]《機床夾具設計》 王啟平主編 哈工大出版社 [15]《現(xiàn)代機械制圖》 呂素霞 何文平主編 機械工業(yè)出版社 致 謝 23 致 謝 經(jīng)過了的很長時間，終于比較圓滿完成了設計任務?；仡欉@日日夜夜，感覺 經(jīng)過了一場磨練，通過圖書、網(wǎng)絡、老師、同學等各種可以利用的方法，鞏固了 自己的專業(yè)知識。對所學知識的了解和使用都有了更加深刻的理解。 此時此刻，我要特別感謝我的導師的精心指導，不僅指導我們解決了關鍵性 技術難題，更重要的是為我們指引了設計的思路并給我們講解了設計中用到的實 際工程設計經(jīng)驗，從而使我們設計中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路， 也使我學會綜合應用所學知識，提高分析和解決實際問題的能力。不僅如此，老 師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導師是 真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。 同時也要感謝其他同學、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領導對我們畢業(yè) 設計的重視和關心，為我們提供了作圖工具和場所，使我們能夠全身心的投入到 設計中去，為更好、更快的完成畢業(yè)設計提供了重要保障。