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學(xué)士學(xué)位論文 論文題目 Circular support process planning and fixture design 學(xué)生姓名 佳木斯大學(xué) 2015 年 6 月 國內(nèi)圖書分類號： 學(xué)校代碼： 國際圖書分類號： 密級： 工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 圓周支座工藝規(guī)程及專用夾具設(shè)計 學(xué)生 ： 導(dǎo) 師 ： 申請學(xué)位 ： 工學(xué)學(xué)士 學(xué)科 ： 所 在 單 位 ： 機(jī)械工程學(xué)院 答 辯 日 期 ： 2015年 6月 授予學(xué)位單位 ： 佳木斯大學(xué) 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 摘 要 I 摘 要 圓周支座零件加工工藝及夾具設(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(jìn)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(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接 著對零件各個工步的工序進(jìn)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(jìn)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(jī)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(jìn)。 關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 Abstract - II - 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 III 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................I ABSTRACT......................................................................................................................II 第 1 章 緒論 .....................................................................................................................1 第 2 章 加工工藝規(guī)程設(shè)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(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)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(zhǔn)的選擇 ....................................................................4 2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 .................................................................................................4 2.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 .................................................................................................4 2.4 圓周支座零件加工主要工序安排 ........................................................................4 2.5 機(jī)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(jī)動時間） .............................................................6 第 3 章 銑底面夾具設(shè)計設(shè)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(shè)計 ......................................................................................16 3.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) ..............................................................................18 3.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 ...............................................................................19 第 4 章 鉆 Φ13 孔夾具設(shè)計 ..........................................................................................20 4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 ..............................................................................20 4.2 夾具的導(dǎo)向 ..........................................................................................................20 4.3 切削力及夾緊力的計算 ......................................................................................21 4.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 ..............................................................................23 4.5 鉆模板 ..................................................................................................................23 目 錄 IV 4.6 定位誤差的分析 ...................................................................................................23 4.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 ......................................................................24 4.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) ..............................................................................25 4.9 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 ..............................................................................26 第 5 章 鉆 6-M4 螺紋底孔夾具設(shè)計 ..........................................................................27 5.1 夾具的設(shè)計 ..........................................................................................................27 5.1.1 定位分析 .......................................................................................................27 5.1.2 定位原理 .......................................................................................................27 5.1.3 定位元件的分析 ...........................................................................................28 5.1.4 夾緊元件的選擇 ...........................................................................................28 5.1.5 定位誤差的分析 ............................................................................................29 5.1.6 切削力及夾緊力的計算 ................................................................................30 5.2 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 ..............................................................................31 結(jié) 論 .............................................................................................................................33 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................34 致 謝 .............................................................................................................................35 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 第 1 章 緒 論 機(jī)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(jī)械 裝備的行業(yè)。機(jī)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(jī)械或機(jī)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(jì)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(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一 個國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。 圓周支座零件加工工藝及夾具設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī) 械設(shè)計、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)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(xué)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。 本次設(shè)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(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 第 2 章 加 工 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 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(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 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(jìn)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?，F(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(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)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(guān) 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(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工圓周支座零件上的 基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)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(yīng)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(hù)刀具。 圓周支座零件的加工工藝應(yīng)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(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè) 備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精 度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價格最底的機(jī)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(dāng)前應(yīng)選用 在組合機(jī)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(jìn)行加 工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設(shè)計制造的。當(dāng)鏜刀桿通過鏜套的引導(dǎo)進(jìn)行 鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關(guān)鍵孔系的精度。 采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(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(jié)構(gòu)復(fù)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(jī)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(biāo)法鏜孔 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 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(yīng)這種要求，而坐標(biāo)法鏜孔卻能適應(yīng)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(biāo)法鏜孔。 用坐標(biāo)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(biāo)系中的尺寸 及公差，然后選用能夠在直角坐標(biāo)系中作精密運動的機(jī)床進(jìn)行鏜孔。 2.3 圓周支座零件加工定位基準(zhǔn)的選擇 2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)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(yīng)選擇的主要支承孔作為主要基準(zhǔn)。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(zhǔn)。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要 基準(zhǔn)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(zhǔn)加工精基準(zhǔn)面。因此，以后再用精基準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)的選擇 應(yīng)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)，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(zhǔn)加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)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(zhǔn)。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(zhǔn)。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(zhǔn)。因此，頂面上的螺孔也應(yīng)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(yīng)當(dāng)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(yīng)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(yīng)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(jìn)行。 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 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(jìn)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(cè)端面 60 銑削 銑 φ36 凸臺、φ20 凸臺另外一側(cè)端面 70 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)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(jìn)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(kuò)鉸 鉆擴(kuò)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(cè)端面 70 銑削 銑 φ36 凸臺、φ20 凸臺另外一側(cè)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(jìn)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(xì)考慮，零件的技術(shù)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(jī)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(cè)端面 60 銑削 銑 φ36 凸臺、φ20 凸臺另外一側(cè)端面 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 70 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)動時間） 工序 30：銑底面 機(jī)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(jìn)給量 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表 2.4.73，取f maf/25.0 銑削速度 ：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表 2.4.81，取V sV/4? 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，取n in/1940.3610rdV??? inr 實際銑削速度 ：? sn.20? 進(jìn)給量 ：fVmZaff /67/125.? 工作臺每分進(jìn)給量 ：m in.0.sVf ? 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 ：根據(jù)《機(jī)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(jī)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(jìn)給量 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表 2.4.73，取f Zmaf/15.0? 銑削速度 ：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表 2.4.81，取V sV/6 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，取n in/28401.360rdV??? in3r 實際銑削速度 ：? sn.0? 進(jìn)給量 ：fVmZaff /56/5.? 工作臺每分進(jìn)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(jī)動時間 ：2jt min18.63024121???mjfl 本工序機(jī)動時間?in7.8.501??jjj 工序 40：銑 4-φ7 孔端面 機(jī)床：銑床 X52K 刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)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(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表 2.4～73，取 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)f 0.15/famZ? [3]表 2.4～81，取銑削速度 2.8/Vs? 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表 2.4～73，取 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表fa f/8. 2.4～81，取銑削速度 .47/m 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n102.47601.97/min31Vrd???? 按照參考文獻(xiàn)[3]表 3.1～74，取 5? 實際銑削速度 ：v .402.49/106ns??? 進(jìn)給量 ： fV.18571/ffaZm 工作臺每分進(jìn)給量 ： m./7.5infV?? ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[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(jī)動時間 ： jt1240.36in7.5jmlf???? 機(jī)動時間 ：'1j' 682.19.j 所以該工序總機(jī)動時間 '1ijjtt?? 工序 50：銑 φ36 凸臺、φ20 凸臺一側(cè)端面 機(jī)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(jìn)給量 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表 2.4.73，取f Zmaf/25.0 銑削速度 ：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表 2.4.81，取V sV/4? 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，取n in/19634.010rdV??? inr 實際銑削速度 ：? sn.20? 進(jìn)給量 ：fVmZaff /70/125.? 工作臺每分進(jìn)給量 ：m in.6.sVf ? ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表 2.4.81,?a a24? 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)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(jī)動時間 ：1jt min5.02.73121?mjfl （2）精銑 銑削深度 ：pam? 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表 2.4.73，取f Zaf/15.0? 銑削速度 ：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表 2.4.81，取V sV/6 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，取n in/28401.360rdV??? min3r 實際銑削速度 ：? sn.0? 進(jìn)給量 ：fVmZaff /56/5.? 工作臺每分進(jìn)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(jī)動時間 ：2jt min18.63024121???mjfl 本工序機(jī)動時間?in7.8.501??jjj 工序 60：銑 φ36 凸臺、φ20 凸臺另外一側(cè)端面 機(jī)床：X52K 銑床 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù) [10]dw6314?Z （1）粗銑 銑削深度 ：pam3? 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表 2.4.73，取f Zmaf/25.0 銑削速度 ：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表 2.4.81，取V sV/4? 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，取n in/19634.010rdV??? inr 實際銑削速度 ：? sn.20? 進(jìn)給量 ：fVmZaff /70/125.? 工作臺每分進(jìn)給量 ：m in.6.sVf ? ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表 2.4.81,?a a24? 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 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(jī)動時間 ：1jt min5.02.73121?mjfl （2）精銑 銑削深度 ：pam? 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表 2.4.73，取f Zaf/15.0? 銑削速度 ：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表 2.4.81，取V sV/6 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，取n in/28401.360rdV??? min3r 實際銑削速度 ：? sn.0? 進(jìn)給量 ：fVmZaff /56/5.? 工作臺每分進(jìn)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(jī)動時間 ：2jt min18.63024121???mjfl 本工序機(jī)動時間?in7.8.501??jjj 工序 70：鉆擴(kuò)鉸 φ13 孔（2 處） 、φ17 孔 機(jī)床：立式鉆床 Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表 4.3～9 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔 進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表 2.4～38，取 。f rmf/3.0? 切削速度 ：參照參考文獻(xiàn)[3]表 2.4～41，取 。V48Vs 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，100.486539./in317vrd???? 按照參考文獻(xiàn)[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(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 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(jī)動時間 ： jt60.5in.3jLfn??? 工序 80：鉆 4Xφ7 孔 鉆孔選用機(jī)床為 Z525 搖臂機(jī)床，刀具選用 GB1436-85 直柄短麻花鉆， 《機(jī)械加工 工藝手冊》第 2 卷。 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》第 2 卷表 10.4-2 查得鉆孔進(jìn)給量為 0.20～0.35 。rm 則取 rmf30.? 確定切削速度，根據(jù)《機(jī)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(jī)床：立式鉆床 Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表 4.3～9 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 切削深度 ：pa2m? 進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表 2.4～38，取 。f rmf/3.0? 切削速度 ：參照參考文獻(xiàn)[3]表 2.4～41，取 。V48Vs 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，100.486539./min31vrd???? 按照參考文獻(xiàn)[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(jī)動時間 ： jt60.25in.3jLfn?? 工序 110：鉆 6-M4 螺紋底孔，然后進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，《 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(jìn)給量：當(dāng)《 切 削 用 量 簡 明 手 冊 》 ， ，鉆頭強度允許的進(jìn)給力 。60bMPa??05d?0.38/fmr? 3）依據(jù) ，根據(jù)表 2.9，按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強度決定進(jìn)給量：當(dāng)《 切 削 用 量 簡 明 手 冊 》 ， ，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為 8330N(查4?1.2? ，表 2.35)時，進(jìn)給量為 ?！?切 削 用 量 簡 明 手 冊 》 .96/fr 從以上三個進(jìn)給量比較可以看出，受限制的進(jìn)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(dāng) ， 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(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)及壽命 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 查 ，根據(jù)表 2.12，當(dāng) 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(zhuǎn)數(shù)計算轉(zhuǎn)數(shù)較高，會使刀具壽命下降，所以可將進(jìn)給量960/micnr 降一級，即取 ，也可以選擇較低一級的轉(zhuǎn)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(jī)床扭矩及功率 查 ，根據(jù)表 2.20，當(dāng) ， 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(dāng) 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(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 第 3 章 銑 底 面 夾 具 設(shè) 計 設(shè) 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(shè)計，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還 應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng) 考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。 一、機(jī)床夾具定位元件 工件定位方式不同，夾具定位元件的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式如圖6-1所示。平頭支承釘（圖 a）用于支承精基準(zhǔn)面；球頭 支承釘（圖 b）用于支承粗基準(zhǔn)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(zhǔn)定位且要求產(chǎn)生較大摩擦力的側(cè)面定位 場合。一個支承釘相當(dāng)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(jié)構(gòu)形式 2．支承板 常用的支承板結(jié)構(gòu)形式如圖6-2所示。平面型支承板（圖 a）結(jié)構(gòu)簡單，但沉頭螺釘 處清理切屑比較困難，適于作側(cè)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(dāng)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(dāng)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(dāng)于一個平面，可以限制三個自由度。 圖6-2 常用支承板的結(jié)構(gòu)形式 3．可調(diào)支承 常用可調(diào)支承結(jié)構(gòu)形式如圖6-3所示?？烧{(diào)支承多用于支承工件的粗基準(zhǔn)面，支承高 度可以根據(jù)需要進(jìn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式。當(dāng)工件的孔徑尺寸較小時，可選用圖 a 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)孔徑尺寸較大時，選用圖 b 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)工件同時以圓孔和端面組 合定位時，則應(yīng)選用圖 c所示的帶有支承端面的結(jié)構(gòu)。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(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 圖6-6 固定式定位銷的結(jié)構(gòu)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(jìn)行了粗、精銑加工，底面進(jìn)行了鉆、擴(kuò)加工。 因此，定位、夾緊方案有： 為了使定位誤差達(dá)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(jié)構(gòu)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(guān)幾何參數(shù)： 015??001??頂 刃 0n??側(cè) 刃 601~5?? ''30rK?2.5Lm2Z.8/famzmap.2 由參考文獻(xiàn)[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(xiàn)[5]1～2～1 可知其公式參數(shù)：6~ 123456.,.0,.,3KK?? 由此可得： 1..10.31.056??? 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(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 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(xiàn)[5]表 可得： 6~ 12?.01..310.56C???? 223P .2...fK 所以有： 98()CWFN? 76.3P? 150Kf? 該孔的設(shè)計基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則； 參考文獻(xiàn)，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： 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(cè)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(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差 ，一般可用下式表示：j? MjjWDAZWj ???? ?? 由參考文獻(xiàn)[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(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 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(shè)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(yuǎn)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(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的 螺栓的負(fù)荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù) GB2207—80 定向鍵結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 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(jié)構(gòu)如圖 5.3 所示： 標(biāo) 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(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.6 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