畢業(yè)設(shè)計(論文) 題 目： 多件聯(lián)動工藝及夾具設(shè)計 院 （系）： 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學生姓名： 學 號： 指導(dǎo)教師單位： 姓 名： 職 稱： I畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 中 文 摘 要某軸類零件零件加工工裝設(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I(lǐng)I畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 英 文 摘 要ABSTRACTThe fixture design of a certain type of motor armature bracket parts processing and drilling machine is design process design, including the 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,III目 錄第 1 章 緒論.11.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 11.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 21.3 本次課題應(yīng)該達到的要求 3第 2 章 零件的分析.42.1 零件的形狀 .42.2 零件的工藝分析 .4第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計.53.1 確定毛坯的制造形式 53.2 基面的選擇 53.3 制定工藝路線 53.3.1 工藝路線方案一 .63.3.2 工藝路線方案二 .63.3.3 工藝方案的比較與分析 .73.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 83.4.1 機床選用 .83.4.2 選擇刀具 .83.4.3 選擇量具 .83.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 83.6 確定切削用量及基本工時 .9第 4 章 聯(lián)動夾緊機構(gòu)夾具設(shè)計.154.1 問題的提出 .154.2 定位基準的選擇 154.2.1 定位元件的選擇 154.2.2 夾緊元件以及夾具體的確定 154.2.3 六個滾動壓塊聯(lián)動 164.3 切削力及夾緊力計算 16第 5 章 定位精度分析及定位誤差分析計算.18IV5.1 定位精度分析 185.2 定位誤差的基本概念及組成 195.3 本次設(shè)計的定位誤差分析及計算 .21第 6 章 基于 Solidworks 虛擬裝配 246.1 軟件介紹 246.2 主要零件的繪制 256.3 三維虛擬裝配 29第 7 章 經(jīng)濟性分析.30總 結(jié).32致 謝.33參考文獻.34附錄 數(shù)控加工程序清單.351第 1 章 緒論1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義某軸類零件零件加工工藝及夾具設(shè)計是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等的基礎(chǔ)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(shè)計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)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(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。工藝設(shè)計和工裝夾具課程是為了鞏固一次學習知識，整體全面的學習進行徹底審查的每一個過程中，實際學習的知識與此次畢業(yè)設(shè)計很好的結(jié)合，起著很好的催化作用。設(shè)計的過程同樣也會促進工藝水平更好的發(fā)展，起著很重要的作用。機械加工工藝整個過程是準備生產(chǎn)工作的重要舉措。據(jù)供應(yīng)，空組織的原料，機器，特殊的設(shè)計和制造技術(shù)，設(shè)備，生產(chǎn)計劃，分銷和勞動力生產(chǎn)成本的會計調(diào)整。處理步驟策劃，制作，是規(guī)劃和調(diào)度的組織基礎(chǔ)。讓開發(fā)產(chǎn)品，生產(chǎn)計劃及整體規(guī)劃，很好的關(guān)聯(lián)到每一個細節(jié)，從而實現(xiàn)生產(chǎn)流暢和平衡，進而很好的實現(xiàn)加工過程的高效率，低能耗。編輯加工工藝過程卡和加工工序卡。編輯工藝卡片，其中記錄的加工零件的過程。在單件，小批量生產(chǎn)的操作過程圖的目的指導(dǎo)生產(chǎn)，詳細進行了編制每張卡項目的過程。加工操作時，擬定了生產(chǎn)工人直接指導(dǎo)的每一個步驟，是用于大規(guī)模生產(chǎn)零件重要組成部分。機械行業(yè)中的高精度，保證工件的加工成本和確保滿足零件的精度問題是實質(zhì)性問題，在夾具設(shè)計的時候主要考慮以上的問題。設(shè)計出高效的工件夾具，保證精度的同時如何使設(shè)備的高效性和經(jīng)濟性，是需要我們更加深入考慮的問題。隨著科學的不斷發(fā)展社會不停的進步，最新的技術(shù)不斷發(fā)展更新，并且逐漸發(fā)展到各個技術(shù)部門，怎么樣才能使研發(fā)出來的技術(shù)應(yīng)用到生活當中去，如何將這些技術(shù)應(yīng)用到機械行業(yè)以及其他優(yōu)勢行業(yè)，還需要廣大科研人員進一步去探索，去創(chuàng)新，并為之不懈努力。隨著市場的不斷開拓和科學水平的日益完善，夾具的設(shè)計開發(fā)慢慢的向柔性制造2蔓延。到目前為止，夾具設(shè)計仍是制造不可或缺的一部分。工裝夾具和產(chǎn)品密切相關(guān)的產(chǎn)品變更，恢復(fù)，大多屬于工具的特殊性需求，夾具已經(jīng)發(fā)展成為一個獨立的產(chǎn)業(yè);夾具在國內(nèi)外逐漸成為機械行業(yè)的單獨或小的行業(yè)。夾具的模塊化，標準化，模塊化，組合等現(xiàn)代先進的設(shè)計理念，并根據(jù)保護自然資源的原則，環(huán)境原則的保護，更適合生產(chǎn)綠色環(huán)保。這樣的夾具裝置技術(shù)，再以后的研發(fā)上會投入更多的人力物力。裝置通常使用的工件夾緊裝置：作為許多與夾緊裝置的工具通常被稱為“輔助” 。輔助工裝夾具的范圍內(nèi)，有時廣泛。根據(jù)應(yīng)用的范圍和設(shè)備可以被分為通用裝置，特殊裝置和可調(diào)夾具。有了這個畢業(yè)時，在這個過程中廣泛使用各種知識，尤其是理論知識部分，自生的水平得到了很大的提升。在設(shè)計過程中，充分挖掘自身的潛力，分析問題并解決問題。并且到了畢業(yè)之后，鍛煉出了理性分析問題的能力，認真工作的態(tài)度，為工作打下了良好的基礎(chǔ)，起到很好的催化作用。1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況工裝、夾具屬于現(xiàn)有的連接，不僅與焊接是在機械加工也是有用的，在許多情況下，需要裝配幾部分組成，并提供準確的定位時。產(chǎn)品設(shè)計與夾具體密切相關(guān)。因為安排是專為一些特定的工件，所以需要工件和夾具體之間不會相互影響到其中一者。對于夾具體的要求是，準確的定位，操作起來簡單明了。夾具體的目的就是夾緊工件，不產(chǎn)生其他不利的影響。從發(fā)明夾具到現(xiàn)如今，大致可以分為三個重要階段。第一個階段：主要體現(xiàn)在人和夾具體的有機結(jié)合，這個過程夾具體就是單純的作為人的輔助工具，使加工過程快速發(fā)展并趨于完善。第二個階段：夾具體鑄件成為一個樞紐，將人與機床很好的結(jié)合在一起，它的作用也發(fā)生顯著變化，它的直接作用就是用于工件的夾緊和定位。此時人們也意識到夾具的重要性，夾具、工作人員不斷改進的方案及機床的自身性能三者之間的關(guān)系相輔相成，一些工作人員的任務(wù)就是協(xié)調(diào)好三者之間的關(guān)系，使生產(chǎn)率最大化。第三個階段：為了夾具與機床更好的結(jié)合，夾具體已經(jīng)發(fā)展成機床的一部分。并成為不能缺少機械的加工工藝設(shè)備之一?，F(xiàn)代工業(yè)水平的快速發(fā)展，與此同時為代表的夾具設(shè)計有了更高的要求。為了滿足要求這種生產(chǎn)，有必要計算處理的處理步驟，因為如根據(jù)夾緊夾緊力計算以所述特定裝置的大小所確定的部件和所需的扭矩，切削力，重力，由夾具設(shè)計產(chǎn)生慣性力減少，有必要增加模具定位范圍，使得由夾緊力，正壓力，并由于摩擦所產(chǎn)生的摩擦力3矩，以將設(shè)備與小而精致達到這樣的目的。同時，為了減輕勞動強度，而且提高工件的夾緊效率，還設(shè)計就行電樞夾緊機構(gòu)把手達到最短的行程，以最佳的夾緊效果。1.3 本次課題應(yīng)該達到的要求分析零件需要滿足的尺寸及粗糙度要求，了解車床某軸類零件的結(jié)構(gòu)和基本功能，在此基礎(chǔ)上，聯(lián)系到之前學習過的， 《機械制造工藝學》 、 《金屬切削原理與刀具》 、 《機械設(shè)計》 ，對變速車床某軸類零件的零件圖紙進行詳細分析，熟悉并了解零件圖及零件的加工要求。通過查閱相關(guān)資料，了解并熟悉不同機床所加工的零件類型和特點。進行機械加工工藝分析，并對數(shù)控加工工序進行詳細的設(shè)計，對鉆工序進行專業(yè)夾具設(shè)計。繪制夾具零件圖，編寫零件的工藝規(guī)程與特點.4第 2 章 零件的分析2.1 零件的形狀題目給的零件是某軸類零件零件，主要作用是起連接作用。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 某軸類零件2.2 零件的工藝分析由零件圖可知，該材料為 45#，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。某軸類零件零件主要加工表面為：1.車外圓及端面，表面粗糙度 值為aR1.6 。2.車外圓及端面，表面粗糙度 值 1.6 。m?aRm?某軸類零件共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分述如下：(1)．左端的加工表面：這一組加工表面包括：左端面，Φ8 外圓，粗車后半精車就可以達到精度要求。而鉆工沒有精度要求，因此一道工序就可以達到要求，并不需要擴孔、鉸孔等工序。(2).右端面的加工表面：這一組加工表面包括：右端面；Φ8 外圓，其要求也不高，粗車后精車就可以達到精度要求。5第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計本某軸類零件，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 45# ，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 45#，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，最后選用型材，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，對像某軸類零件這樣的零件來說，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)。選擇 Φ8 外圓作為加工的基準。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6考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。3.3.1 工藝路線方案一工序號 工序名稱 工序內(nèi)容1 備料 1 .45#2 .棒料：Φ10mm×35mm2 車 安裝零件，夾持 5mm半精車右端面保證總長 28mm半精車右端 Φ8 外圓3 車 調(diào)頭裝夾，夾持 5mm半精車左端面保證總長 28mm4 車 精車右端 Φ340 外圓 粗糙度要求 Ra1.6 ，C1 倒角5 銑 銑 3.5X45 度倒角6 滾齒 滾齒加工8 熱處理 表面發(fā)黑處理9 去毛刺10 檢驗 按圖紙技術(shù)要求檢驗11 上油入庫3.3.2 工藝路線方案二1 備料 1 .45#2 .棒料：Φ10mm×35mm2 車 安裝零件，夾持 5mm半精車右端面保證總長 28mm半精車右端 Φ8 外圓3 車 調(diào)頭裝夾，夾持 5mm半精車左端面保證總長 28mm4 車 精車右端 Φ340 外圓 粗糙度要求 Ra1.6 ，C1 倒角5 銑 銑 3.5X45 度倒角76 滾齒 滾齒加工8 熱處理 表面發(fā)黑處理9 去毛刺10 檢驗 按圖紙技術(shù)要求檢驗11 上油入庫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，需要換上相應(yīng)的刀具。而且在磨削過程有一定難度，要設(shè)計專用夾具。因此綜合兩個工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下：1 備料 1 .45#2 .棒料：Φ10mm×35mm2 車 安裝零件，夾持 5mm半精車右端面保證總長 28mm半精車右端 Φ8 外圓3 車 調(diào)頭裝夾，夾持 5mm半精車左端面保證總長 28mm4 車 精車右端 Φ340 外圓 粗糙度要求 Ra1.6 ，C1 倒角5 銑 銑 3.5X45 度倒角6 滾齒 滾齒加工8 熱處理 表面發(fā)黑處理9 去毛刺10 檢驗 按圖紙技術(shù)要求檢驗11 上油入庫83.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備3.4.1 機床選用工序是粗車、粗鏜和精車、精鏜。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用臥式車床就能滿足要求。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 CK6150 臥式車床。參考根據(jù)《機械制造設(shè)計工工藝簡明手冊》表 4.2-7。3.4.2 選擇刀具在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金車刀。加工刀具選用 YG6 類硬質(zhì)合金車刀，它的主要應(yīng)用范圍為普通鋼鐵、冷硬鋼鐵、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)。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“某軸類零件” 零件材料為 45# ，查《機械加工工藝手冊》 （以后簡稱《工藝手冊》 ） ，表 2.2-17 各種鋼鐵的性能比較，45#的硬度 HB 為 143～269，表 2.2-23 45#的物理性能，45# 密度 ρ=7.2～7.3（ ） ，計算零件毛坯的重量約為3cmg2 。kg表 3-1 機械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)同類零件的年產(chǎn)量[件]生產(chǎn)類別重型（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 5000~500009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)。kg毛坯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。工序 2半精車右端面保證總長 28mm所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 1.1，由于 CK6150 機床的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸m= ，刀片厚度為 。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前HB?m25165.4刀面，前角 = ，后角 = ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃傾角0V0?6vK09'vK01= ，刀尖圓弧半徑 = 。s?0sr8.①.確定切削深度 pa由于單邊余量為 ，可在一次走刀內(nèi)完成，故m5=5mm （3-1）p②.確定進給量 f根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表 1.4刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 ～400 之間時，m1625?pam4?10進給量 =0.5～1.0fr按 CK6150 機床進給量（表 4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知：=0.7fr10確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表 1—30，CK6150 機床進給機構(gòu)允許進給力 =3530 。maxFN根據(jù)表 1.21，當強度在 174～207 時， ， ， =HBSp4?f75.0rmrK時，徑向進給力： =950 。045RFN切削時 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.29—2） ，故f roFfKsFf?krFfK實際進給力為：=950 =1111.5 f17.?N（3-2）由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選 = 可用。frm7.0③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為 ，5.1車刀壽命 = 。Tmin60④.確定切削速度 0V切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表 1.11，當 硬質(zhì)合金刀加工硬度 200～2196YG的鑄件， ， ，切削速度 = 。HBSpam4?fr75.0Vmin3切削速度的修正系數(shù)為=1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見表 1.28） ，故：tvKmvsvKTvKv= tV=63 '0?0.184.920.1?（3-3）min48?= = =120 nDc?'10127?ir（3-4）根據(jù) CK6150 車床說明書選擇=1250nmir這時實際切削速度 為：cV11= = （3-5）cV10cDn?01257?min?⑤.校驗機床功率切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。由《切削用量簡明使用手冊》表 1.25， = ～ ， ，HBS160245pam3?f，切削速度 時，rm75.0min50V?=CPKW7.1切削功率的修正系數(shù) =0.73， =0.9，故實際切削時間的功率為：krcPcr0=1.7 =1.2 （3-6）C3.0?根據(jù)表 1.30，當 = 時，機床主軸允許功率為 = ， ，nmi125r EPKW9.5C?EP故所選切削用量可在 CK6150 機床上進行，最后決定的切削用量為：=5 ， = ， = = ， =pamfr7.0inrsr08.2Vmin0工序 3半精車左端面保證總長 28mm。已知條件與工序相同，車端面及倒角，可采用工序Ⅳ相同的可轉(zhuǎn)位車刀。采用工序Ⅰ確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時間如下：a =2.5 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T =56pmrmsrminis工序 4精車右端 Φ340 外圓 粗糙度要求 Ra1.6 ，C1 倒角所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 1.1，由于 CK6150 機床的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸m= ，刀片厚度為 。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前HB?m25165.4刀面，前角 = ，后角 = ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃傾角0V0?6vK09'vK01= ，刀尖圓弧半徑 = 。s?0sr8.①.確定切削深度 pa由于單邊余量為 ，可在一次走刀內(nèi)完成，故m5.2= = p.25112②.確定進給量 f根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表 1.4刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 ～400 之間時，m1625?pam4?10進給量 =0.5～1.0fr按 CK6150 機床進給量（表 4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知：=0.7fr確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表 1—30，CK6150 機床進給機構(gòu)允許進給力 =3530 。maxFN根據(jù)表 1.21，當強度在 174～207 時， ， ， =HBSp4?f75.0rmrK時，徑向進給力： =950 。045RFN切削時 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.29—2） ，故f roFfKsFf?krFfK實際進給力為：=950 =1111.5 f17.?N由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選 = 可用。frm7.0③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為 ，5.1車刀壽命 = 。Tmin60④.確定切削速度 0V切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表 1.11，當 硬質(zhì)合金刀加工硬度15YT200～219 的鑄件， ， ，切削速度 = 。HBSpam4?fr7.0Vmin63切削速度的修正系數(shù)為=1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見表 1.28） ，故：tvKmvsvKTvKv= tV=63 （3-12）'0?0.184.920.1?min48?= = =120 nDc?'127ir13（3-13）根據(jù) CK6150 車床說明書選擇=1250nmir這時實際切削速度 為：cV= = （3-c10cD?01257?min?14）⑤.校驗機床功率切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。由《切削用量簡明使用手冊》表 1.25， = ～ ， ，HBS160245pam3?f，切削速度 時，rm75.0min50V?=CPkw7.1切削功率的修正系數(shù) =0.73， =0.9，故實際切削時間的功率為：rcPcrK0=1.7 =1.2 C3.?k根據(jù)表 1.30，當 = 時，機床主軸允許功率為 = ， ，故nmi125r EPkw9.5C?EP所選切削用量可在 CK6150 機床上進行，最后決定的切削用量為：=1.25 ， = ， = = ， =paf7.0ni125rsr08.Vmin0工序 5：銑 3.5X45 度倒角(a) 已知毛坯厚度方向的加工余量為 Z=3.5mm，但考慮到箱體結(jié)合面毛坯長度方向不是規(guī)則形狀，因此可以把其考慮為長方形的形狀考慮，又由于高壓澆注的毛坯精度本身就較高，所以只要加工一次就行， ap =1.5mm 計。(b) 進給量 根據(jù)?切削用量簡明手冊?表 3.5，當要求達到表面粗糙度 Ra=f1.6um 時，圓柱銑刀每轉(zhuǎn)進給量 =0.4mm/r～0.6mm /r，而用于盤銑刀時進給量應(yīng)f該減小一半， =0.2mm/r～0.3mm/r。fkv （4-vvpueyxpmoVZafTqdC?1）14(a) 已知銷孔孔口毛坯厚度方向的加工余量為 Z=1.0mm，公差為 0.3mm，考慮到其表面粗糙度要求為 Ra 的最大允許值為 6.3um，參照?機械制造工藝學?表 1-12，只要粗刮加工，此時直徑余量 2Z=1.5mm 已能滿足加工要求。所以只要加工一次就行， ap =1.5mm 計。(b) 進給量 根據(jù)?機械加工切削數(shù)據(jù)手冊 ?表 2.44, =0.39mm/rf f(c) 切削速度 （見《機械加工切削數(shù)據(jù)手冊》表 2.44）, =60m/minv(d) 確定主軸速度 根據(jù) 4-2 式，（4-wdvn?10?2）≈2123r/min96010???wdvn因為選取的機床是加工中心,按機床選取 =2123 r/min。所以實際切削速度n=60m/min.v(e) 切削工時，（4-nflt21??3）根據(jù) 4-3 式， nflt21??式中： mm， mm， mm5.7?l51l02l所以，= mmfnlltw??21 02.39.57??1516第 4 章 聯(lián)動夾緊機構(gòu)夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。本次設(shè)計為銑齒桿的平面夾具的設(shè)計。4.1 問題的提出 本夾具主要用于銑齒桿的平面，精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不必重點考慮。4.2 定位基準的選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。零件外圓可以作為我們選擇的基準，因為零件的外圓已經(jīng)加工到位，可以在已加工的外圓上銑出一個平面。為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用聯(lián)動的滾動壓塊作為夾緊機構(gòu)。4.2.1 定位元件的選擇由于本次設(shè)計的零件沒有較高的技術(shù)要求，而且加工零件加工平面沒有位置要求，所以考慮在加工零件外圓表面定位。因為是個圓弧面，所以采用 v 型塊定位和滾動壓塊夾緊限制五個自由的。根據(jù)零件實際加工的銑削力不大，夾具的夾緊力可以阻止零件的旋轉(zhuǎn)，所以我們不考慮零件加工時發(fā)生旋轉(zhuǎn)。4.2.2 夾緊元件以及夾具體的確定本工序要銑削表面，需要將零件壓緊，考慮到是 v 型塊定位，為了使零件不發(fā)生移動，可以采用滾動壓板壓緊，這里采用一個定位槽和兩個垂直面，最后通過滾動壓板使零件固定不動。然而用滾動壓板壓緊就要考慮到壓緊力的問題，考慮了各17種夾緊方案，最后選用聯(lián)動夾緊機構(gòu)來實現(xiàn)一次對多個零件的夾緊，用聯(lián)動夾緊機構(gòu)可以使六塊移動壓板同時壓緊并且可以使壓緊力均勻的分布，這樣不會影響到零件的加工精度。聯(lián)動夾緊機構(gòu)是通過油缸活塞向前通過浮動試壓板推兩個滑柱，兩個滑柱和六個滾動夾具來實現(xiàn)的，用滾動壓板來進行壓緊，通過浮動壓板和滑柱的連接可以實現(xiàn)同步壓緊。本工序的切削余量小，切削力小，可以采用液壓組合傳動增壓夾緊。這可以提高生產(chǎn)力、減輕人工的勞動力。圖中通過浮動壓塊可以實現(xiàn)兩組滑柱同時前進且使夾緊力均勻分布。4.2.3 六個滾動壓塊聯(lián)動為了提高生產(chǎn)效率，我將夾具設(shè)計為聯(lián)動夾具構(gòu)，在一個液性塑料的作用下讓力均勻的分布到每一個夾具的滾動壓板上。4.3 切削力及夾緊力計算 切削力是金屬切削過程中重要的物理現(xiàn)象之一，他直接影響著工件質(zhì)量、刀具壽命、機床動力消耗。他是設(shè)計機床、刀具、夾具不可缺少的要素之一。學習和掌握切削力的知識和規(guī)律，是很有意義的。切削加工時，工件材料抵抗刀具切削所產(chǎn)生的阻力。切削力的分解根據(jù)生產(chǎn)實際需要及測量方便，通常將總切削力 F 分解為三個互相垂直的分力，即：主切削力、背向力、進給力。切削力的大小數(shù)值，可以用儀器測量的方法獲得，也可以用公式計算出來?！?〕可根據(jù)如下公式計算： FVzwqueyXpndafC0?式中：Fz ---銑削力(N) af---每齒進給量(mm/r) aw---銑削寬度(mm) KFZ---銑削力修正系數(shù) d0---銑刀外徑(mm) ap---銑削深度(mm) z---銑刀齒數(shù)確定各參數(shù)值: (1).銑刀外徑 d0＝6mm；(2).銑刀齒數(shù) Z＝16； 18(3).每齒進給量 af 是銑刀每轉(zhuǎn)一個刀齒時銑刀對工件的進量: af＝Vf/(z·n)＝ 360/(16×720)＝0.031mm/r(4).銑削深度 ap 對于端銑刀是指平行于銑刀軸線測量的被銑削層尺寸: ap＝1.5mm(5). 銑削寬度 aw 對于端銑刀是指垂直于銑刀軸線測量的被切削層尺寸: aw＝3mm(6). 修正系數(shù) KFZ 取 1.6；由表查得: cF＝7750 xF＝1.0 yF＝0.75 uF＝1.1 wF＝0.2 qF＝1.3 Fz=276.5N=28Kg(7). 理論所需夾緊力計算確定安全系數(shù): 總的安全系數(shù) k＝k1·k2·k3·k4 k1---- 一般安全系數(shù)； k1 取 1.7； k2----加工狀態(tài)系數(shù)； 由于是精加工，所以 k2取 1；k3----刀具 鈍化系數(shù)； k3 取 1.4； k4----斷續(xù)切削系數(shù)； k4 取 1.2； ∴ k＝1.7×1×1.4×1.2≈3 W＝k·p ＝3×28kg＝84kg19第 5 章 定位精度分析及定位誤差分析計算5.1 定位精度分析5.1.1 機床夾具設(shè)計中定位精度的通用要則定位精度通用要則：⑴ 對夾具要做必要的定位誤差分析和計算，定位誤差必須滿足工件的加工精度要求。⑵ 必須考慮提高夾具在機床上的定位精度：① 提高定位元件的定位表面與機床上的定位精度。② 減小與機床聯(lián)接處的配合間隙。③ 可采用夾具在機床上安裝時找正夾具上設(shè)置的校準基面，或當夾具安裝在機床上后加工定位表面的方法，使夾具在機床上獲得高精度定位。⑶ 必須確保刀具在夾具上的導(dǎo)向精度，如：① 導(dǎo)套中心到定位元件的定位表面的位置精度。② 刀具與導(dǎo)套的間隙。③ 導(dǎo)套底面到頂面間的距離。⑷ 必須確保對刀元件表面到工件被加工面間的尺寸精度。⑸ 出現(xiàn)超定位時，應(yīng)取消產(chǎn)生超定位的定位元件，或增加超定位元件與定位基準間的間隙，以提高定位精度。⑹ 工件被加工平面或中心至定位元件的位置精度和尺寸精度，在未注明特殊要求的情況下，一般取工件精度要求的 1/5～1/3。⑺ 鉆模版鉆套孔中心距的公差在工件未注明公差要求的情況下，取工件孔中心距自由公差的 1/5～1/3。⑻ 當工件未注明定位面間的位置精度要求時，夾具定位面間的位置精度一般取0.01/100mm [8]。5.1.2 本次夾具設(shè)計的定位精度分析本次設(shè)計的夾具是加工圓柱的 3.5 倒角，為了保證工件的加工精度，需要工件與地面保證一定的平行度。選取工件的精度等級為 8 級。工件是以兩個垂直面配合一個定位槽來定位，滾動壓板壓緊，采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)20和浮動壓塊機構(gòu)使壓板同時壓緊且使壓緊力均勻分布。通過兩垂直面定位，要保證工件孔的中心線與底面辦證平行度 0.05mm。兩垂直面和定位槽固定在夾具體上，同樣為保證工件孔中心線的平行度，要求兩垂直面與底面的垂直度為 0.05mm。定位槽與底面的平行度為 0.05mm夾緊機構(gòu)采用聯(lián)動夾緊，通過兩個浮動壓桿和 6 個滾動壓塊來實現(xiàn)同時夾緊，工作原理是通過液性塑料將壓力傳給浮動壓塊，將其均勻的分布給兩個浮動壓桿，再有滑柱向左壓緊七個曲柄桿使工件夾緊。要使?jié)L動壓塊和浮動壓桿與夾具體精密連在一起，達到曲柄聯(lián)動效果，這里采用了間隙配合，選取配合精度為 。6g710H?由于工件的加工精度要求不是特別高，所以保證以上的精度要求就可以滿足工件加工精度，所以其他零件的精度等級不用進行分析。5.2 定位誤差的基本概念及組成定位誤差是指采用調(diào)整法加工一批工件時，由于定位不準確而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面對工序基準的距離尺寸）或位置要求方面的加工誤差。當定位基準與工序基準不重合時，就產(chǎn)生基準不重合誤差?；鶞什恢睾险`差即工序基準相對定位基準理想位置的最大變動量。從以上實例分析可以進一步明確，定位誤差指一批工件采用調(diào)整法加工，僅僅由于定位不準而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動范圍。定位誤差主要由尺寸位置誤差和基準不重合誤差組成。5-1 bwjd???——與機床夾具有關(guān)的加工誤差；bj?——與工序中夾具以外其他因素有關(guān)的誤差；w——工序公差d直接從概念出發(fā)，通常分析工序基準的兩個極端情況，然后根據(jù)相關(guān)公式和公差確定具體變動量。如圖 5-2，兩個極端情況：情況 1， 使工序基準maxin,2dd?盡可能地“高”得加工尺寸；情況 2， 使工序基準盡可能的“低”min,2d?得加工尺寸。且該工序定位誤差5-2(H)=-1Pw?21H21Oα P21圖 5-2 按概念確定的定位誤差maxin(H)=O12+/)-2/dwd?(-T)/2d?T/si/??更為簡單的情況 兩個極端情況 :情況 1， 使工序基準 A 獲得最高點；(H)w?maxd?情況 2: 時 A 獲得最低點；兩者之差即為該工序的定位誤差：mind?i maxP21(K+/2O1)(K/2)d???axin/T(s)T/dd??5.3.2 組成法P21C1 2Oα AH圖 5-3 按組成法確定的定位誤差按定位誤差的組成，定位誤差由定位基準的位置誤差和工序基準不重合誤差組成；定位基準的位置誤差使得該工序的加工尺寸在一定的范圍內(nèi)變動，而工序基準與加工工件的定位基準不重合時會出現(xiàn)兩種情況，一是在定位基準位置誤差的基礎(chǔ)上使該工序的尺寸偏差進一步加大，二是可能使定位基準因位置誤差所造成的工序尺寸偏差減22小，起一定的“補償”作用。因此有公式 5-1為著進一步說明上述兩種情況，我們給出用型塊定位鍵槽的情景。對于以下母線為工序基準時的情景當定位基準由 O1 變動到 O2 時,工序的定位基準由 A1 變動到 A2。此時定位基準的位置誤差為 Δjw=Td/（2sinα/2） 。因為工序基準為 A,而定位基準為 O,工序基準和定位基準不重合，存在基準不重合誤差，我們考察一下它的大小。假設(shè)O1、O2 位置重合，這意味著基準位置誤差為零，A1 相對于 O 即為工件的最小半徑，A2相對于 O 即為工件的最大半徑。所以這時工序尺寸偏差為 Δjb=Td/2。由于這個偏差完全由工序基準所至，與基準位置無關(guān)，故為基準不重合誤差。鑒于基準位置的變動由上至下，而工序基準由下至上，使得總體工序尺寸偏差減小，起到“補償”作用，即此時的定位誤差為 Δjw-Δjb= Td/（2sinα/2-Td/2）對于以上母線為工序基準的情景，此時定位基準的位置誤差仍為 Δjw=Td/（2sinα/2） 。O1向下變動到 O2 時，工序基準亦由上至下變動（仍為 Δjb=Td/2） ，進一步加大了工序尺寸偏差。因此有定位誤差Δjw+Δjb= Td/（2sinα/2）+Td/2 5-35.3 本次設(shè)計的定位誤差分析及計算5.3.1 定位誤差分析根據(jù)參考文獻[11]中知，工件是以兩個 v 型塊配合可調(diào)支承定位，定位表面為兩個分別 Φ10 的外圓表面以及兩端平面。加工表面為長 26 的上表面。本工序的工序基準為圓柱套的中心線，定位基準也是圓柱套的中心線。因此基準重合?；鶞什恢睾险`差為零。這里設(shè)一個零件的圓心為 ，另一個為 ，假設(shè)在一批工件定位時， 的1O2 1O位置變動量為 ； 的位置變動量為 。'1'O2 ''25-6sin1'' ?DT?sin2'' ?DT?在一批工件中，有可能某一工件同時具有最大直徑 和 ；也有可能同時具有最12小直徑 和 ；還有可能一個工件具有最大直徑 和最小直徑 ，1DT?2D D2DT?或者具有最小直徑 和最大直徑 。因此造成中心線 可能有兩種極端變動：12 21O23一是從一極端位置 變到另一極端位置 ；另一種極端情況是從 變到'2'1O'2'1O'2'1O。計算定位誤差時，要根據(jù)具體情況來考慮。由于導(dǎo)軌加工的較為平整，由表面'2'1O不平整引起的基準位置誤差較小，可以不考慮。5.3.2 定位誤差計算由上的分析以及根據(jù)工件的實際裝夾與加工位置，采用組成計算定位誤差。注：V 型塊夾角 α=90°。基準位移誤差：工件以外圓柱面在 V 型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差 δD ，因此對一批工件來說，當直徑由最小 D－δD 變大到 D 時，工件中心（即定位基準）將在 V 型塊的對稱中心平面內(nèi)上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由 變大到 ,其變化量1O21O（即基準位移誤差 Δ）從圖（a）中的幾何關(guān)系退出：2O24ΔY= =1O2αδDSIn基準不重合誤差：從圖（b）中設(shè)計基準與定位基準不重合，假設(shè)定位基準 不動，當工件直徑由1O最小 D－δD 變到最大 D 時，設(shè)計基準的變化量為 ，即基準不重合誤差2δDΔB= 。2從圖(c)中可知，設(shè)計基準為工件的下母線。即，上述方向由 a 到 a′與定位基準變到 的方向相反，故其定位誤差 ΔD 是 ΔY 與 ΔB 之差.1O2ΔD=ΔY－ΔB= － =0.207δD=0.207 ×0.01=0.002072αδSInΔD=0.00207＜ T 即滿足要求.3125第 6 章 基于 Solidworks 虛擬裝配6.1 軟件介紹SolidWorks 軟件是世界上第一個基于 Windows 開發(fā)的三維 CAD 系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合 CAD 技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks 公司于兩年間成為 CAD/CAM 產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務(wù)狀況和用戶支持使得 SolidWorks 每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在 1995-1999 年獲得全球微機平臺 CAD 系統(tǒng)評比第一名；從 1995 年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎，其中僅從1999 年起，美國權(quán)威的 CAD 專業(yè)雜志 CADENCE 連續(xù) 4 年授予 SolidWorks 最佳編輯獎，以表彰 SolidWorks 的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks 所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設(shè)計師大大縮短了設(shè)計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。SolidWorks 軟件是世界上第一個基于 Windows 開發(fā)的三維 CAD 系統(tǒng)，該系統(tǒng)在1995-1999 年獲得全球微機平臺 CAD 系統(tǒng)評比第一名，從 1995 年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎第一個基于 Windows 平臺的三維機械 CAD 軟件 l第一個創(chuàng)造了 FeatureManager 特征管理員的設(shè)計思想 l第一個在 Windows 平臺下實現(xiàn)的自頂向下的設(shè)計方法 l第一個實現(xiàn)動態(tài)裝配干涉檢查的 CAD 軟件 l第一個實現(xiàn)智能化裝配的 CAD 公司 l第一個開發(fā)特征自動識別 FeatureWorks 的軟件公司 l第一個開發(fā)基于 Internet 的電子圖板發(fā)布工具(eDrawing)的 CAD 公司等等.Solidworks 軟件功能強大，組件繁多。 Solidworks 功能強大、易學易用和技術(shù)創(chuàng)新是 SolidWorks 的三大特點，使得 SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維 CAD 解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計方案、減少設(shè)計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強大的功能，同時對每個工程師和設(shè)計者來說，操作簡單方便、易學易用. SolidWorks 是一個簡單、易學、易用的三維參數(shù)化設(shè)計軟件，目前在整個三維設(shè)計行業(yè)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，solidworks 功能更加的強大操作更加的方便，將易用性與廣泛的定制化相結(jié)合，讓新用戶能夠很快學會該軟件，還讓資深用戶能夠在以前看來非常復(fù)雜和精密的任務(wù)中迅速獲得更高的生產(chǎn)能力。