車床手柄座的鉆φ14H7孔氣動夾具設計及機械加工工藝裝備規(guī)程含proe三維及非標6張CAD圖
車床手柄座的鉆φ14H7孔氣動夾具設計及機械加工工藝裝備規(guī)程含proe三維及非標6張CAD圖,車床,手柄,14,h7,氣動,夾具,設計,機械,加工,工藝,裝備,設備,規(guī)程,proe,三維,非標,cad
車床手柄座機械加工工藝規(guī)程及鉆φ14H7孔夾具設計
摘 要
此次設計內容涵蓋了機械制造工藝學、機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與技術測量、機械設計等多方面的知識。我設計的是手柄座機械加工工藝規(guī)程和針對φ14H7mm孔加工的夾具進行設計。在進行工藝設計時要先對零件進行詳細分析，要知道它每個表面、各個孔和槽所要達到的加工要求，接著通過這些要求設計出它的毛坯，并選擇好加工時用來定位的基準，關鍵要確定出每道工序所用的設備及其切削用量；最后針對φ14H7mm孔加工進行夾具設計，在進行其設計之前要考慮好它的各個組成部分，如定位裝置、夾緊元件、刀具導向元件或裝置、連接原件、夾具體以及其它原件或裝置；并計算在加工過程產生的定位誤差。通過查閱資料可知這種工件在使用的時候不會經常發(fā)生變動，所以在很大程度只起支撐的作用卻不會受到很大的沖擊載荷，在設計其夾具時還應該考慮這個因素。
關鍵詞 ：手柄座零件；工藝規(guī)程；夾具；設計
I
ABSTRACT
This design covers the knowledge of mechanical manufacturing technology, machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and technical measurement, mechanical design and so on. I designed the mechanical processing procedure of the handle seat and the fixture designed for the processing of the 14H7mm hole. In the process design, detailed analysis was carried out on the parts before you know it every surface, every hole and slot is required for processing the blank, and then pass these requirements to design it and choose the good process used for locating the benchmark, every working procedure to identify the key equipment and its cutting dosage; Finally for the phi 14 h7mm hole machining fixture design, to consider it in advance of its design of each component, such as positioning device, clamping element, cutter guide element, or device, original connection, specific and original or other device; And calculate the positioning error during processing. By looking at data shows the artifacts when using won't change often, so much as supporting role only has not been great impact load, should also take this factor into consideration when designing the fixture.
Key words：handle block; technological procedure; clamp; design
II
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1序言 1
1.1設計目的 1
1.2設計意義 1
1.3手柄座的作用 2
1.4 機床夾具的發(fā)展 2
2 分析工件 3
2.1零件的技術要求 3
2.2各表面的工藝分析 4
2.2.1 各孔的加工 4
2.2.2 各槽的加工 4
2.2.3 每個平面的加工 5
2.2.4 M10螺紋孔的加工 5
3 工件的工藝過程設計 6
3.1確定生產類型、毛坯 6
3.2基面的選擇 6
3.2.1選擇粗基準 6
3.2.2選擇精基準 6
3.3擬定加工路線 7
3.3.1工藝路線方案一 7
3.3.2 工藝路線方案二 7
3.3.3 兩種方案的分析和比較 8
3.3.4 確定最終方案 8
3.4 確定毛坯尺寸、加工余量和工序尺寸 9
3.4.1 確定φ46mm圓柱兩個端面的毛坯尺寸和機械加工余量 9
3.4.2 確定φ14H7mm孔端面的毛坯尺寸和機械加工余量 10
3.4.3 確定其它尺寸和機械加工余量 10
3.5切削用量和基本工時的計算 12
4 工件夾具設計 23
4.1提出問題 23
4.2進行夾具設計 23
4.2.1 定位元件、定位基準及其他設計元件的選擇 23
4.2.2 切削力和夾緊力的計算、夾緊裝置設計與選擇 24
4.2.3、定位誤差分析 26
4.2.4、夾具設計因素和操作說明 26
總結 29
參考文獻 30
致謝 31
IV
1序言
1.1設計目的
大學畢業(yè)之前進行的畢業(yè)設計是對我們本科階段學習的一次綜合測驗，也是一次學習和鍛煉的機會。通過此次畢業(yè)設計可以提高我們的設計能力為后面的工作打下一點點基礎。具體的設計目的如下：
(1)通過此次設計加強我們識圖、制圖、查閱技術文件等基本能力
(2)提高我們在機械加工工藝設計中分析問題、解決問題的能力
(3)提高我們的專業(yè)素養(yǎng)，增強我們對專業(yè)方面的知識的了解
1.2設計意義
此次我的畢業(yè)設計任務是對車床手柄座這個工件進行機械加工和針對φ14H7mm孔這道工序進行夾具設計，進行設計的意義在于使自己對這個工件的整個加工過程有一個充分的認識，能夠更好地將我們以前所學的知識和實際聯系起來，培養(yǎng)我們的設計性思維。
對夾具設計的研究有如下意義：
(1)提高生產效率、降低生產成本
在進行工件加工時，使用夾具就可以不進行找正便能使工件快速且準確地在機床中占據正確的位置，極大地減少了非加工時間；同時提高了工件的剛性；還可使用多個工位、多件的夾具對工件進行裝夾，并采用高效夾緊裝置，這些方面都有利于提高勞動生產效率。另外，使用夾具還可以使產品降低廢品率，減輕工作人員的勞動強度，這樣就可以安排技術較低的人員進行操作，顯著地降低了生產成本。
(2)確保加工精度
采用夾具，可以保證工件與刀具、機床之間的位置準確，同時還可以保證工件的正確位置由夾具保證，受工人操作水平的影響較小。
(3)減輕工作人員的勞動程度
使用夾具比較方便、省力、操作起來也相對安全，同時可以降低工作人員的勞動強度，改善其勞動條件。
(4)擴大機床的使用范圍，保證工藝紀律
使用組裝的各種夾具可以擴大原機床的使用范圍，可以實現一個機床加工不同要求的工件。例如通過專用夾具可將車床改為拉床使用，同時再生產過程中使用夾具，可以確保產品在生產過程中比較順暢。
(5)獲得可觀的經濟利益
現代的制造企業(yè)生產的主旋律是品種多、批量小、品質較高的低成本生產。在加工中使用先進的夾具，可以使廠家在如此激烈的市場里獲得可觀的經濟利益。
1.3手柄座的作用
車床手柄座是位于車床操作機構中，同時控制主軸的啟停、制動和換向，其過程如下，當控制手柄座往上面扳動時內部拉桿向外面運動，則齒扇順時針方向轉動，這樣就帶動齒條向右方向運動，接著通過撥叉使滑套向右方向移動就會使擺塊右角被按下，從而使推拉桿向左面運動，這樣就達到主軸正轉、左離合器接上。同樣的做法，當控制手柄座往下面運動時，后面產生相反的動作從而達到主軸反轉、右離合器結合。當手柄座處于中間不動時，推拉桿就處于中間位置這樣就可以使左右離合器均不接上，此時齒條軸上的往上凸起的地方就剛好壓在制動器的下面，使制動帶拉緊主軸使其停住。
1.4 機床夾具的發(fā)展
隨著科技的日益先進，在現代的生產加工中，夾具的作用越來越大。同時機床的加工范圍的擴大和對工件的精度要求日益提高，這就需要夾具向著更高水平方向發(fā)展。它的發(fā)展趨勢有如下幾點：
(1)高精化：高精度機床使零件加工精度提高，這就夾具制造精度要求越來越高，現在機床夾具精度已可以達高到微米級，同時，為了適應不同行業(yè)需求夾具有各種型號，以及不同精度等級以供選擇。
(2)模塊、組合化：模塊化是實現組合化的基礎。利用它來設計標準化的一系列夾具，再根據實際的生產要求來組合成相應的夾具。同時更快、環(huán)保的理念也體現在各種先進夾具設計工作之中。
(3)降低成本化：模塊、組合化的夾具雖然優(yōu)點較多，但一次性投入較大不經濟。夾具應該實現可重新組合性能和可擴展使用性強的優(yōu)點，同時使用范圍更廣，才能體現出更經濟、更實用。
2 分析工件
2.1零件的技術要求
圖1 車床手柄座零件圖
如圖1，我們可以從圖里面看到這個工件的一些要進行加工的表面、孔和槽的一些加工要求，并以這個進行具體的分析，具體的分析結果如下表1所示：
表1 零件技術要求表
加工表面
尺寸偏差
公差等級
表面粗糙度Ra
φ26mm的孔f
φ26+0.033 0
IT8
1.6
φ14mm的孔
φ14+0.018 0
IT7
1.6
φ10mm的孔
φ10+0.013 0
IT7
1.6
φ6mm的孔
φ6
IT7
3.2
φ6mm圓錐孔
φ6
IT7
1.6
續(xù)表1
M10的螺紋孔
——
IT7
——
φ46mm圓柱孔兩端面
46
IT12
左凸臺端面3.2
鍵槽7+0.02 0
7+0.02 0
IT7
兩側面1.6底面6.3
槽15
15+0.22 0
IT8
6.3
φ14mm孔左端面
距φ46mm孔軸線45
IT12
6.3
2.2各表面的工藝分析
通過對上面圖1和表1進行一系列的分析可知，手柄座的左右兩個端面和φ14mm孔的端面都要進行加工，其中φ6mm孔的端面、φ10mm孔的端面、φ14mm孔的端面和φ26mm孔左凸臺端面均為平面加工，可以在加工過程中保證孔的尺寸精度，同時可以防止鉆頭引偏保證位置精度；而M10mm的螺紋孔和φ6mm的圓錐孔的端面都是在圓柱表面上，孔要達到的精度很難被保證；此外在φ26mm孔的孔深方向上的凸臺端面在加工時要當作為基準，所以在加工時它的要求要比其他地方高。雖然其余的各個表面加工要求也比較高，但是可以在一般的加工條件下采取比較合理的加工方法將各個表面加工出來。
現在將各主要表面的加工工藝性分析如下：
2.2.1 各孔的加工
這個零件一共有5個孔要進行加工：φ26mm孔的凸臺端面是此零件的重要加工表面，而對于其他的面和孔與它們有一定的位置要求，因此它們是后面工序的主要精基準面，需要對其精加工。φ26mm孔與φ10mm孔的軸線有平行度要求，也需要對其精加工；φ14mm孔是一個不通孔，需要特別注意其孔的加工深度；φ6mm的孔是一個圓錐孔雖然孔比較小但因為其表面粗糙度要求較高Ra1.6um，仍然需要對其進行精鉸，φ6mm油孔的表面粗糙度為3.2um所以也要進行精鉸。
2.2.2 各槽的加工
此零件只有兩個槽需要進行加工，一個是φ26mm孔的鍵槽的兩個側面的Ra為1.6um，需要進行精加工，而其底面的Ra為3.2um要求相對較小。而槽 的兩個側面和上表面的Ra為6.3um，只需要進行半精加工銑削。
2.2.3 每個平面的加工
這個零件一共有4個表面要進行加工，φ46mm外圓的凸臺端面是和26mm孔一起作為后續(xù)表面的定位基準，同時其表面粗糙度為3.2um精度要求相對較高故需要進行精加工。而φ46mm外圓柱的右大端面、φ26mm孔的右端面和φ14+0.018 0 mm孔的端面加工精度和表面粗糙度要求都不是很高所以只需要進行粗銑即可。
2.2.4 M10螺紋孔的加工
該工件的M10mm的螺紋孔軸心線，它與孔軸心和孔軸心連線之間必須保證有30°的要求，同時要滿足與φ46mm圓柱凸臺端面有12mm的尺寸要求。
通過上面可知，這個工件應先加工φ46mm的兩個端面，接著在這個端面基礎上加工后面重要的φ26+0.033 0孔，然后用這個孔和端面為基準加工剩下的孔和平面、螺紋、槽等。
3 工件的工藝過程設計
3.1確定生產類型、毛坯
我本次設計的車床手柄座其材料為HT200，重量為0.73kg，屬于輕型零件。因為它在平時只起支撐的作用，所以受到的沖擊載荷不是很大，但是它對保證工件定位有一定的作用，所以在加工過程中應保證其精度要求，
在選擇毛坯時應該從這幾個方面進行思考：零件的外輪廓形狀和結構、零件在力學方面上的性能使用要求、零件的生產數目、實際的生產狀況。因為該零件本身較小，重量較輕，外形輪廓表面比較復雜，所以外表面應該使用鑄、鍛等這種不去除材料的方法進行加工，根據畢業(yè)設計課題任務書零件生產類型為中批生產年產量為1000件，而砂型鑄造的生產費用較少，比較經濟，所以該工件的毛坯應該使用砂型鑄造。鑄造的起模斜度應該不大于2°，其圓角半徑為R2—R4mm。
3.2基面的選擇
零件設計的一個很重要的工作就是選擇合適的基面，如果基面選擇合適可以保證加工出來的產品的質量精度高，工作時的效率得到很大的提高。相反，如果基面選擇錯誤，則會在加工中出現很多的問題，甚至會使生產出來的產品在實際中生產不能滿足使用要求，同時還會使生產計劃不能如期進行。
3.2.1選擇粗基準
進行粗基準選擇時應該考慮：保證相互位要求、應保證要加工的表面的余量得到比較合理的、理想的分配、應該要方便于工件進行裝夾、粗基準一般是不能夠再次使用。對于一般而言，盡可能選取不要加工的表面作為粗基準。因為φ46mm的小端面Ra3.2um，若先以大端面作為粗基準，則很難一次達到所要求的加工精度，所以先以φ46mm的小端面為粗基準，粗銑φ46mm右大端面，再掉頭以φ46mm大端面為基準，粗銑、半精銑其小端面，并保證尺寸要求45mm。
3.2.2選擇精基準
進行精基準選擇時應該考慮的原則有：基準應該要達到重合的原則、基準也應該要統(tǒng)一的原則、兩個表面應該互相為對方基準的原則、加工表面以自己的某個表面為基準的原則、應該考慮要方便于工件進行裝夾的原則。在考慮精加工的基準時主要考慮兩個基準應該達到重合的問題，把工件設計選擇的基準作為定位時來用的基準是實現兩個基準達到重合的關鍵，可以減少兩個基準在加工時因為不重合產生的基準不重合誤差，從而可以減少其定位誤差。在有多種方案可以選擇時應盡量選擇使定位準確、夾緊可靠同時使夾具結構相對簡單的加工表面作為精基準，當某道工序的工序尺寸上的基準和其設計時考慮的基準不能夠重合時應當對定位產生的誤差進行一系列的計算。
3.3擬定加工路線
要確定零件的加工路線，主要包括有這幾個方面：要選擇好加工過程中定位時要選用的基準、加工前要確定好工件加工的各種方法方法、考慮好工件每個表面加工的先后順序以及安排工件在哪道工序的前后進行熱處理加工、最后就是檢驗工件和其他不那么重要的工序的加工等。在確定加工路線時應當以確保工件在加工后其生產質量要滿足加工要求，同時又能以很高的效率和較低的生產成本為主，使零件各個表面形狀、尺寸和位置要求都能得到保證。在確定中批生產的條件下，可以使用萬能機床和專用的工裝夾具來進行生產，并且盡可能的將工序集中起來以此提高生產效率，此外，還要考慮經濟性，盡可能的減少生產成本。
3.3.1工藝路線方案一
工序1:粗銑φ46mm圓柱右大端面，粗銑φ46mm圓柱凸臺端面
工序2:半精加工銑削φ46mm圓柱的小端面,保證其尺寸45mm;
工序3:鉆—擴—鉸φ26H8mm的孔;
工序4:粗銑φ14H7mm孔的端面，保證其尺寸45mm;
工序5:鉆孔—擴孔—粗鉸—精鉸φ14H7mm的孔;
工序6:鉆—鉸φ6mm的圓錐孔,鉆孔—粗鉸—精加工鉸削φ10H7mm的孔;
工序7:鉆孔—攻M10mm的螺紋孔（攻螺紋）;
工序8:拉鍵槽7H9mm,保證其尺寸28.3H10mm
工序9:粗銑1544mm槽,保證其寬度為15mm,深度為44mm;
工序10:鉆孔—鉸φ6mm的孔;
工序11:去銳邊、毛刺、清洗
工序12:最終檢測,入庫。
3.3.2 工藝路線方案二
工序1:粗銑φ46mm圓柱的凸臺端面;
工序2:粗加工銑削—半精加工銑削φ46mm圓柱大端面,保證其尺寸45mm;
工序3:鉆孔—擴孔—鉸φ26H8mm的孔;
工序4:鉆—粗鉸—精加工鉸削φ10H7mm的孔;
工序5:鉆孔—粗鉸—精鉸φ14H7mm的孔;
工序6:鉆—攻M10mm螺紋孔（攻螺紋）;
工序7:拉鍵槽7H9mm,要保證其尺寸28.3H10mm;
工序8:鉆孔—鉸φ6mm圓錐孔;
工序9:粗銑1544mm的槽,并保證寬度為15mm,深度為44mm;
工序10:鉆孔—鉸φ6mm的孔;
工序11:去銳邊、毛刺、清洗;
工序12:最終檢測,入庫。
3.3.3 兩種方案的分析和比較
上面兩個方案的主要差別有兩個方面：一方面是方案一開始先以小端面為定位時用的基準來粗加工銑削其大端面，然后再以銑削過的大端面為加工時的定位用的基準粗加工銑削、半精加工銑削其小端面；而另一方面方案二是先以其大端面為加工時定位用的基準粗加工銑削其小端面，再以其凸臺端面為基準加工大端面；另外一個是方案一將φ6mm的孔和φ10mm的孔一次性加工出來使工序更為集中效率更高，并且方案一粗銑了φ14mm孔的端面使孔的軸線位置精度更高而方案二將φ6mm的孔和φ10mm的孔分兩次加工出來使工序更為分散，同時方案二沒有粗銑φ14mm孔的端面很難保證其孔的深度要求，所以綜上所述方案一比方案二更好。
雖然經過比較方案一比方案二更好，但方案一把φ6mm的圓錐孔加工和φ10mm孔的加工放在一道工序中，表面上減少了工件的裝夾次數，簡化了其工序的設計，實際上因為兩孔的加工深度、孔的直徑不一樣且加工時軸向方向上產生的力的差異，導致采用組合機床是不實際的。假如使用搖臂鉆床而對于中批生產，就需要頻繁更換鉆頭，這樣就增加了工時并且加強了勞動強度。所以還是兩孔分兩道工序加工。故零件的加工路線最后確定如下：
3.3.4 確定最終方案
工序1:以φ46mm圓柱的凸臺端面為粗基準，粗銑φ46mm圓柱的右大端面;
工序2:以其大端面為基準，粗加工銑削—半精加工銑削φ46mm圓柱的小端面;
工序3:以φ46mm圓柱的右大端面為定位基準，鉆孔—擴孔—鉸φ26H8mm孔;
工序4:以φ26H8mm的孔和φ46mm的小端面為基準，鉆孔—粗加工鉸削—精加工鉸削φ10H7mm的孔;
工序5:以φ46mm的小端面和φ26H8mm孔、φ10H7mm孔為基準，粗加工銑φ14mm孔的端面,保證其尺寸45mm;
工序6:基準和工序5一樣，鉆—擴—粗加工鉸削—精加工鉸削φ14+0.018 0mm孔,保證其孔深度為26mm;
工序7: 基準和工序5一樣，鉆—攻M10mm的螺紋孔;
工序8:基準和工序5一樣，鉆—鉸φ6mm的圓錐孔，保證與φ14mm端面的距離為12mm
工序9:基準和工序5一樣,加工鍵槽7H9mm,并保證其尺寸28.3mm;
工序10:基準和工序5一樣，銑削加工1544mm槽,要保證其寬度為15，深度為44mm;
工序11:基準和工序5一樣，鉆—鉸φ6mm的孔
工序12:去銳邊,毛刺、清洗,
工序13:最終檢測，,入庫。
3.4 確定毛坯尺寸、加工余量和工序尺寸
該工件的材料為HT200，其硬度為163－255HBS，生產類型為中批生產，采用砂型鑄造。具體數據參照零件圖紙，其內容如下：
由于工件的材料為HT200，并且已經確定為砂型鑄造中的機器造型，其公差的級別為CT8-CT12,在此選取CT10,其余量的等級為E-G,在此選取G等級。
確定切削余量：根據文獻[4]中的表2-4可知，當基本尺寸小于100mm時加工余量一般選取1.4mm；基本尺寸小于63mm時，加工余量選取0.7mm。
確定鑄件的公差等級：根據文獻[4]中的表2-3，當基本尺寸小于100mm時，其公差等級取3.2mm，當基本尺寸小于63mm時，其公差等級取2.8mm。毛坯圖如下所示：
圖2 工件的毛坯圖
3.4.1 確定φ46mm圓柱兩個端面的毛坯尺寸和機械加工余量
依照加工工序的要求，φ46mm圓柱的兩個端面的加工要經過兩個工序內容，先以其小端面為加工時定位用的基準粗加工銑削其大端面，接著以粗加工銑削過的大端面為基準粗加工銑削—半精加工銑削其小端面，其計算如下：
粗銑：查文獻[3]表5-45可知，對于小端面（≤50mm）其余量為1.0-1.2mm，在此取1.8mm。根據表5-49可知當粗銑平面的厚度≤30mm時其偏差為—0.25—0.39mm，在此取—0.30mm。
半精加工銑削：由文獻[3]表5-47可知,其半精加工銑削的余量規(guī)定為1.0mm。
所以其鑄造的毛坯基礎尺寸為。又由上面的鑄件公差等級取其尺寸公差為2.8mm，同時毛坯的公差按雙向對稱分布，所以;
毛坯名義尺寸為：
毛坯最大尺寸為：
毛坯最小尺寸為：
大端面粗銑后的最大尺寸為：
大端面粗銑后的最小尺寸為：
小端面粗銑后的最大尺寸為：
小面粗銑后的最小尺寸為：
小端面半精加工銑削后的尺寸就達到了所給的尺寸所要達到的要求，但是因為圖紙并沒有給出其具體的精度等級，所以現在根據文獻[1]表5.29，粗加工銑削—半精加工銑削所能夠得到的經濟精度選取IT8=0.039mm，接著以入體原則取值，所以半精銑后的尺寸為。
3.4.2 確定φ14H7mm孔端面的毛坯尺寸和機械加工余量
依照加工工序的要求，孔的端面只需要經過粗銑就能得到，所以它到孔中心的距離尺寸為：
距離毛坯的尺寸為：；
距離毛坯最大尺寸為：；
距離毛坯的最小尺寸為：。
該尺寸經過粗銑后就可以滿足加工要求所以粗銑后的尺寸就和零件圖紙要求的尺寸一樣，但是因為零件圖紙并沒有給出其精度等級，所以按照前面介紹的粗銑平面厚度偏差取值，這里選取－0.28mm。所以粗銑后的尺寸為。因為零件圖紙對于其他毛坯尺寸沒有做出具體的工序尺寸要求，并且對于后面的一些孔和槽的加工影響較小，所以只需要荒銑即可，就不再詳細敘述了。
3.4.3 確定其它尺寸和機械加工余量
其他的工序尺寸主要包括5個孔、1個螺紋孔和2個槽的基本尺寸，此次著重分析5個孔的加工余量和尺寸偏差，這5個孔都不鑄造出來都需要進行機械加工。因為這5個孔的粗糙度為Ra1.6，所以根據文獻[1]可知這些孔中的每一個都要精加工鉸削來滿足其要求。具體計算如下：
(1)的孔，表面粗糙度；
根據文獻[1]表3.2-10這個孔的加工為：鉆孔—擴孔—鉸孔
鉆孔：用麻花鉆鉆至
擴孔：
鉸孔：鉸孔至
表2 工序尺寸表（mm）
工序名稱
基本尺寸
工序尺寸
加工余量
鉆孔
24
24
0
擴孔
24
25.8
1.8
鉸孔
25.8
26
0.2
(2)φ10H7mm的孔， ；
根據文獻[1]表3.2-9這個孔的加工為：鉆孔→粗鉸孔→精鉸孔
鉆孔：麻花鉆鉆至；
粗加工鉸削孔：鉸刀鉸至；
精鉸孔：。
表3 工序尺寸表（mm）
工序名稱
基本尺寸
工序尺寸
加工余量
鉆孔
9.8
9.8
0
粗鉸孔
9.8
9.96
0.16
精鉸孔
9.96
10
0.04
(3)的孔， ；
根據文獻[1]表3.2-10這個孔的加工為：鉆孔→擴孔→粗鉸孔→精鉸孔
鉆孔：麻花鉆鉆至；
擴孔：擴孔至；
粗鉸：；
精鉸：鉸刀鉸至。
表4 工序尺寸表（mm）
工序名稱
基本尺寸
工序尺寸
加工余量
鉆孔
13
13
0
擴孔
13
13.85
0.85
粗鉸孔
13.85
13.95
0.1
精鉸孔
13.95
14
0.05
(4)油孔的孔，因為這個尺寸沒有給出具體的公差，所以按照H7級進行加工，根據文獻[1]表3.2-10這個孔的加工為：鉆孔—精鉸孔
鉆孔：鉆頭鉆至；
精鉸：鉸刀鉸至。
表5 工序尺寸表（mm）
工序名稱
基本尺寸
工序尺寸
加工余量
鉆孔
5.3
5.3
0
精鉸孔
5.3
6
0.7
(5)的圓錐孔，；
因為這個尺寸沒有給出具體的公差，所以也按照上面φ6mm孔的方法加工，所以其工藝為：鉆—精加工鉸削孔
鉆孔：鉆至；
精鉸：鉸刀鉸至。
表6 工序尺寸表（mm）
工序名稱
基本尺寸
工序尺寸
加工余量
鉆孔
5.8
5.8
0
精鉸孔
5.8
6
0.2
(6)其他尺寸在鑄造時直接鑄造出來
由于此次設計為中批生產，故應該采用調整的方法加工。其它的尺寸要求不高，所以可以直接鑄造出來。
3.5切削用量和基本工時的計算
1．工序1：粗銑φ46mm大端面。
選擇機床類型:X51型立式銑床
選擇刀具：根據文獻[5]表14-71選擇高速鋼鑲齒套式面銑刀，其直徑為，齒數為，，刀具壽命為同時根據其表14-71選取刀具每齒進給量為,又可知 ，
(1)
根據文獻[1]表4.2-36選擇銑刀的轉速為,那么實際的切削速度為 :
(2)
所以每分鐘進給量為： (3)
據文獻[5]表15-18選擇其切入長度和切出長度分別為：，
根據文獻[1]表6.2-7可知：
基本工時= (4)
(l—為加工長度，利用作圖法得知)
2．工序2：粗銑—半精銑φ46mm凸臺端面
(1)以φ46mm的大端面為基準，粗銑其凸臺端面
機床類型：選擇X51型立式銑床
選擇刀具：根據文獻[5]表14-71選擇高速鋼鑲齒套式面銑刀，粗加工銑削選擇，半精加工銑削，又有上面可知這里取。，刀具壽命為。又由表10-40可知其直徑為，齒數為
根據文獻[5]表14-71選擇選取每齒進給量為，
根據文獻[1]表4.2-36選擇銑刀轉速為,那么實際的切削速度為 :
每分鐘進給量為：
根據文獻[5]表15-18選擇切入長度和切出長度分別為：，
根據文獻[1]表6.2-7可知：
基本工時
(2)半精銑φ46mm的凸臺端面
機床類型:X51型立式銑床
選擇刀具：根據文獻[5]表14-71選擇高速鋼鑲齒套式面銑刀，又考慮此次加工為半精加工銑削，所以選取每齒進給量，余量，又由表10-40可知其直徑為，齒數為，，，
根據文獻[1]表4.2-36選擇銑刀轉速為,那么實際的切削速度為 :
所以每分鐘進給量為：
根據文獻[5]表15-18選擇：
根據文獻[1]表6.2-7可知：
基本工時計算：
3．工序3：鉆孔—擴孔—鉸φ26H8mm的通孔
選擇機床：根據文獻[1]表4.2-14選擇Z535型立式鉆床。
(1)鉆孔鉆至φ24mm
根據文獻[1]表3.1-6選擇φ24mm的高速鋼錐柄標準麻花鉆
根據文獻[2]表2.7和文獻[1]表4.2-16選取機床進給量為,根據表2.15可知。根據查到的數據計算轉速
再根據文獻[1]表4.2-5選取轉速為
所以實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[1]表6.2-5可知l1為切入長度， l2為超出長度，根據文獻[5]表15-9查得，
所以基本工時
(2)擴孔至
根據文獻[1]表3.1-8選擇φ25.80mm的高速鋼錐柄擴孔鉆
由文獻[2]表2.10得擴孔鉆擴φ25.8mm孔時其，并由文獻[1]表4.2－16取
用擴孔鉆擴孔由文獻[2]表2.15得,所以：
(5)
按照機床型號選取轉速，故機床實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[5]表15-7查得，
所以基本工時
(3)鉸孔至φ26H8mm
根據文獻[1]表3.1-17選擇φ26mm的高速鋼錐柄機用鉸刀。
由文獻[2]表2.24可得,，
根據文獻[1]表4.2-16可得
選取轉速，故機床實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[5]表15-7查得
所以基本工時
4．工序4：鉆孔—粗鉸孔—精鉸φ10H7mm的通孔
選擇機床：根據文獻[1]表4.2-14選擇Z525型立式鉆床。
(1)鉆φ9.8mm的孔
根據文獻[1]表3.1-6選擇φ9.8mm的高速鋼錐柄麻花鉆
由文獻[2]表2.7和文獻【1】表4.2-16得，
由文獻[2]表2.15的，
選取轉速，故實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[5]表15-7查得
所以基本工時
(2)粗鉸φ9.96mm的孔
根據文獻[1]表3.1-17選擇φ9.96mm高速鋼錐柄機用鉸刀
由文獻[2]表2.24和文獻[1]表4.2-15得，，
選取轉速，故實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[5]表15-7查得
所以基本工時
(3)精鉸φ10H7mm的孔
根據文獻[1]表3.1-17選擇φ10mm的高速鋼錐柄機用鉸刀。
由文獻[2]表2.24和文獻【1】表4.2-15得，，
選取轉速，故實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[5]表15-7查得
所以基本工時
5.工序5：粗銑φ14H7mm孔的端面
選擇機床類型：X51型立式銑床
選擇刀具：根據文獻[5]表14-71選擇高速鋼鑲齒套式面銑刀，粗加工銑削選擇，又由表10-40可知其直徑為，齒數為
根據文獻[5]表14-71選擇選取，
根據文獻[1]表4.2-36按選擇銑刀轉速為,那么實際的切削速度為 :
所以每分鐘進給量為：
根據文獻[5]表15-18選擇：
根據文獻[1]表6.2-5可知：
基本工時計算：
6．工序6：鉆孔—擴孔—粗鉸孔—精鉸φ14H7mm孔
選擇機床：根據文獻[1]表4.2-14選擇Z525型立式鉆床。
(1)鉆孔鉆至φ13mm
根據文獻[1]表3.1-6選擇φ13mm的高速鋼錐柄麻花鉆
由文獻[2]表2.7和文獻【1】表4.2-16得，
由文獻[2]表2.15選取，
按照其型號選取轉速，故實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[5]表15-7查得
所以基本工時
(2)擴孔至φ13.85mm
根據文獻[1]表3.1-8選擇φ13.85mm的高速鋼錐柄擴孔鉆
由文獻[2]表2.10得擴孔鉆擴φ13.85mm孔時，并由文獻[1]表4.2－16取
用擴孔鉆擴孔的由文獻[2]表2.15得,所以：
按照型號選取轉速，故實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[5]表15-7查得
所以基本工時
(3)粗鉸鉸孔至φ13.95mm
根據文獻[1]表3.1-17選擇φ13.95mm的高速鋼錐柄機用鉸刀。
由文獻[2]表2.24可得,，
根據文獻[1]表4.2-16可得
選取轉速，故實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[5]表15-7查得
所以基本工時
(4)精鉸鉸孔至φ14H7mm
根據文獻[1]表3.1-17選擇φ14mm的高速鋼錐柄機用鉸刀。
由文獻[2]表2.24可得，，
根據文獻[1]表4.2-16可得
選取轉速，故實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[5]表15-7查得
所以基本工時
7．工序7：鉆φ8.5mm的底孔，攻M10mm的螺紋孔
選擇機床：根據文獻[1]表4.2-14選擇Z525型立式鉆床。
(1)鉆孔鉆至φ8.5mm
根據文獻[1]表3.1-6選擇φ8.5mm的高速鋼錐柄麻花鉆
由文獻[2]表2.7和文獻[1]表4.2-16得，
由文獻[2]表2.15的，
選取轉速，故實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[5]表15-7查得
所以
(2)攻M10mm的螺紋孔
選擇刀具：根據工件材料，選用M10mm的高速鋼機用絲錐
因為f等于工件螺紋的螺距p，又查文獻[1]表3.1-48可知所以
選取轉速，故實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[5]表15-7查得
所以基本工時
8．工序8：鉆孔—精鉸φ6mm的圓錐孔
選擇機床：根據文獻[1]表4.2-14選擇Z525型立式鉆床。
(1)鉆孔鉆至φ5.8mm
根據文獻[1]表3.1-6選擇φ5.8mm的高速鋼錐柄麻花鉆
由文獻[2]表2.7和文獻[1]表4.2-16得，
由文獻[2]表2.15的
選取轉速，故實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[5]表15-7查得
所以基本工時
(2)精鉸鉸至φ6mm
根據文獻[1]表3.1-17選擇φ6mm高速鋼錐柄機用鉸刀。
由文獻[2]表2.7和文獻[1]表4.2-16得，
選取轉速，故實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[5]表15-7查得
所以基本工時
9.工序9：拉削鍵槽7H9mm
選擇機床：此次加工選用L6120型臥式內拉床
選擇刀具：依據文獻[5]表10-44選擇鍵槽拉刀，其余量為，按照表14-118確定拉削鍵槽時拉刀的單面齒升為0.05mm，查表8-76確定速度，根據表15-32可知工時為：
（6）
其中————單邊的余量
l————拉削長度為45mm
η————校準部分長度系數，考慮工件材料取1.2mm
k————機床的反行程系數，取1.4mm
v————拉削速度，取3.5 m/min
————拉刀的單面齒升，取0.05mm
Z————拉刀同時工作的齒數，Z=l/p
F————拉刀的齒距
（7）
故它同時工作的齒數為 （8）
所以工時 （9）
10.工序10：銑削15×44mm的槽
選擇機床：考慮到工件的外形輪廓，此次加工選用X62W型萬能臥式銑床
(1)選擇刀具：依據文獻[5]表14-78選擇高速鋼三面刃圓盤銑刀，它的一些參數為，齒數，刀具壽命為
由文獻[5]表3.1-27可知：粗加工銑削的，此次選擇，因為走到次數次，所以取走到次數為9次，最后一次的，根據零件的外形，確定其的走刀長度
(2)確定刀具每齒進給量
查[5]表4.2-38知X62W型萬能臥式銑床的功率為7.5KW，中等剛度水平。
由文獻[2]表3.3查的，此次選擇
(3)確定其切削速度及每分鐘進給量由每齒進給量并根據文獻[5]表14-78得
按照文獻[2]表4.2-39，選擇銑刀的轉速，那么的實際切削速度為：
所以每分鐘進給量為
(4)計算其基本工時
公式為：
公式中l(wèi)=38mm，根據文獻[5]表14-78得：，那么
總時間為
11．工序11：鉆孔—鉸φ6mm的油孔
選擇機床：根據文獻[1]表4.2-14選擇Z525型立式鉆床。
(1)鉆孔鉆至φ5.8mm
根據文獻[1]表3.1-6選擇φ5.8mm的高速鋼錐柄麻花鉆
由文獻[2]表2.7和文獻[1]表4.2-16得，
由文獻[2]表2.15的
選取轉速，故實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[5]表15-7查得
所以基本工時
(2)精鉸鉸至φ6mm
根據文獻[1]表3.1-17選擇φ6mm高速鋼錐柄機用鉸刀。
由文獻[2]表2.7和文獻[1]表4.2-16得，
選取轉速，故實際切削速度為：
基本工時計算：根據文獻[5]表15-7查得
所以基本工時
4 工件夾具設計
在現代生產中，機床的夾具是在加工中用來準確的確定工件在機床中的位置，并將它牢固夾緊的一種很重要的工藝裝備，它直接影響著產品的質量、加工時的生產效率和產品的生產成本等，故夾具的設計在企業(yè)的產品設計和制造以及生產準備中占有及其重要的地位。它的作用有：保證產品加工完成后所獲得的精度、提高工人在實際生產中的生產量、改善了工作人員的勞動環(huán)境、很大程度上降低了在加工過程中產生的成本、同時保證了良好的工藝生產紀律、還獲得了可觀的經濟利益等。
夾具廣泛的用于產品制造的切削加工、生產裝配、檢測等過程，如在機床中使用的夾具、在焊接工件某部分時所用的夾具、加工完成后對工件進行檢測的一種夾具、還有專門針對某一部分進行的特別設計的夾具等。專用夾具是針對工件的某個部分的加工而專門設計和制造出來的夾具。其特點是有很強的針對性、結構相對來說比較緊湊。通常是由廠家自己設計制造，用于批量生產中。
4.1提出問題
本次畢業(yè)設計我設計的是φ14H7mm孔加工所用的專用夾具，此夾具是使用在Z525型立式鉆床上。這部分加工要求φ14H7mm孔的檢查長度為24mm，其孔軸線與φ26H8mm軸線的距離為8mm，同時還要確?？椎馁|量要求，在保證這些要求的基礎上還要考慮如何提高工人的生產效率、降低成本。
4.2進行夾具設計
4.2.1 定位元件、定位基準及其他設計元件的選擇
經過分析，此次設計用來定位的方案是一面兩銷定位。一面是指采用φ46mm的小端面，兩銷是指φ26mm孔使用一個固定式的短圓柱銷4和φ10mm孔使用一個固定式的菱形削邊銷1。其中一個平面限制了三個自由度，一個短的圓柱銷限制兩個自由度，又將一個菱形的削邊銷和短圓柱銷組合限制了剩余的一個自由度，三者綜合起來一共限制了六個自由度，六個自由度全部被限制。其結果如下面圖3所示：
1-菱形銷 2-工件 3-大平墊圈 4-短圓柱銷
圖3工件定位示意圖
根據上面所述，定位銷和菱形銷都是采用固定式的，根據文獻[6]表2-1-2分別選擇其型號為A26×25和B10×30.
根據文獻[6]表3-3-1可知，當被加工的孔直徑大于10mm時，應該使用固定式鉆模。所以此次設計選用固定式鉆模，它通常固定在鉆床的工作臺上，鉆模板上安裝鉆套，鉆模板大多裝在夾具體上。通過考慮此道工序要達到的要求，此次設計選用固定式的鉆模板，它與夾具體和它與鉆模的連接都是使用銷釘定位、螺釘緊固。這樣的話加工出來的孔位置不會發(fā)生偏移。對于鉆套的選用，考慮它要滿足的加工要求，并根據文獻[6]表2-1-47，此次設計選用快換鉆套，其型號為14×22×20，其材料是T10A，根據實際中的生產條件和需要，本次設計選用氣缸夾緊機構，由氣缸的活塞推動槽面壓塊直接過去就可以夾緊工件，使其固定。
4.2.2 切削力和夾緊力的計算、夾緊裝置設計與選擇
在切削加工中，工件將會受到各種外力的綜合作用，為了確保工件在這么多外力的作用下，仍然能保持在夾具中的正確位置，而不至于發(fā)生位置的的偏移而產生加工誤差，故在夾具中一般都會設置夾緊機構，可靠地夾緊工件。
此次設計選用的夾緊裝置是氣缸夾緊機構如下面圖4所示，夾緊的方向是活塞桿4推動槽面壓塊1水平向左，通過其槽面壓塊1直接作用在工件上，夾緊工件。這種裝置比較實用，對于批量生產能夠比較快的夾緊工件，在很大程度上提高了生產效率。
1-槽面壓塊 2-氣管接件 3-螺母 4-活塞桿
圖4 工件夾緊示意圖
此次選用的刀具為高速鋼錐柄麻花鉆，其直徑為， ，根據文獻[6]表1-2-7可知其切削力為：
查表1-2-8知為修正系數:
（10）
取，得
（11）
計算夾緊力時應該考慮的安全系數 （12）
公式中————是基本安全系數
————是加工性質系數
————是刀具的鈍化系數
————是斷續(xù)切削系數
查文獻[6]表1-2-9得,,,則：
（13）
根據文獻[6]表1-2-11可知，其實際夾緊力為：
（14）
其中的是夾具的定位面和夾緊面的摩擦系數，查表1-2-12可得，所以實際夾緊力為：
通過查閱資料和手冊可以知道氣缸產生夾緊力遠遠大于8272N，所以這個夾具可以安全的工作。
4.2.3、定位誤差分析
定位誤差是由定位引起的同一批工件的工序尺寸上的基準在加工的尺寸方向上的最大變量。出現它的原因是工件加工時定位用的基準與工序尺寸上所用的基準沒有重合以及定位時的基準的位置偏移誤差兩個方面。對于夾具設計只要產生的誤差不超過工件尺寸或位置公差的1/3—1/2即可。
此次夾具設計需要保證的尺寸有：孔深26mm，用來檢查的長度為24mm，保證φ14mm孔的軸線和φ26mm孔軸線的垂直距離8mm，由于定位時的所用的基準是φ46mm的小端面、φ26H8mm孔以及φ10H7mm孔已經是實現了全部定位。因為φ46mm的小端面經過了半精加工銑削，粗糙度 Ra為3.2um，所以可以認為其平面的誤差為0，則可以認為不存在基準沒有重合而產生的誤差，而兩個定位銷是水平放置的，因為工件自重，所以定位用的孔與定位使用的銷的母線接觸，故在垂直方向其定位產生的誤差非常小，而加工φ14mm孔在深度尺寸上的要求不是很嚴格?；鶞实奈恢卯a生的誤差與兩個定位孔的直徑尺寸公差和圓度誤差有關，因為兩個孔的等級都達到了IT8、IT7，其Ra為1.6um，都經過精鉸加工，所以認為其基準位移而產生的誤差可以忽視，只要兩個銷的尺寸和它與孔的相對的位置關系得到保證即可。
綜上所述，這個定位方案是可以滿足加工要求的。
4.2.4、夾具設計因素和操作說明
根據上文所述，進行夾具設計時應該從盡量保證產品的質量和提高其生產的效率的角度來思考問題，對于提高生產效率和降低工作人員的勞動程度，最先想到的是如何比較方便的安裝和拆卸。此次采用了氣缸夾緊方式，因為本次是進行孔加工，故在鉛垂方向上會受到較大的沖擊力，所以在此方向上應該考慮強度要求。為解決此問題，采取的措施有：提高毛坯的制造質量，使其最大的深度減小，從而降低其切削力。
本夾具進行工件安裝時，應該先將槽面壓塊13退到有足夠的空間，以便于將工件11的裝到機床上，然后將工件的φ26mm孔對準其短圓柱銷10，同時使工件下面的φ10mm孔對準其菱形削邊銷2，并將φ46mm圓柱面的小端面緊靠定位板上的支撐面，這樣就是以φ46mm的小端面為定位時所用的基準進行裝好。工件裝完后，氣缸18推動槽面壓塊13壓緊工件，加工完畢后，只需要通過汽缸18使槽面壓塊13退回就可以取出工件。它的結果如下面圖5所示：
1- 夾具體 2-菱形銷 3-鉆模板 4-圓錐銷 5、20-內六角圓柱頭螺釘6-鉆套螺釘 7-鉆套
8- 襯套 9-平墊圈 10-短圓柱銷 11-工件 12-定位螺釘 13-槽面壓塊 14-氣管接件
15-軸 16-螺母 17-支撐板 18-管接式地腳氣缸 19-彈簧墊圈
圖5 工件裝配示意圖
在夾具的使用過程中，應時常注意其鉆套的損壞情況，如果損壞到一定程度就會影響其加工的要求，那么就需要更換它了。平面墊圈是一個受力部件，在加工時也應該時常檢查有沒有變形，如果有則需及時修好，這樣就能夠保證其加工所要求的質量了。
34
總結
在畢業(yè)離校前的最后一次綜合性的畢業(yè)設計即將結束，它對于我來說是一項很重要的事情，是對于我們這幾年來所學的專業(yè)知識的一次綜合檢驗。雖然老師只是給了一個課題，看起來不是很復雜。但做起來真的不那么簡單，它包括如機械制圖、機械制造工藝學、機床夾具設計等等一系列的知識，在此期間我查閱了大量的資料，經常泡在圖書館里面查相關書籍，并且從各個網站下載了很多資料。在設計的過程中出現了很多問題，但是隨著設計的深入，一個又一個項目的完成如編寫完說明書、工件二維圖紙的繪制、三維立體圖形的繪出等。我感覺在自己的專業(yè)知識得到了很大的提高。
通過幾個月的不懈努力，我的設計即將完成。雖然在設計時感到很苦惱，但是每天都很充實，通過此次畢業(yè)設計我將前面所學的專業(yè)課基本上都復習了一遍，我深刻的體會到了我們所學的知識還是很有用的。同時我也明白了此次畢業(yè)設計的意義所在，它是我們進入工作崗位前的一次模擬訓練，鍛煉了我們動手實踐能力和培養(yǎng)了我們的設計思維，此次畢業(yè)設計會存在許多問題，希望老師給與批評和指正。
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