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常州機電職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計（論文）說明書 作 者： 學 號： 系 部： 專 業(yè)： 題 目： 撥叉加工工藝及夾具設計 指導者： 評閱者： 年 月 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 中 文 摘 要 此次設計是對撥叉零件的加工工藝和夾具設計，其零件為鑄件，具有體 積小，零件復雜的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時，就先加工面， 再以面為基準來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具以操作簡單的手動夾 緊方式夾緊，其機構設計簡單，方便且能滿足要求。 關鍵詞 撥叉，加工工藝，專用夾具，設計 I 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 外 文 摘 要 Title： The deflector fork and the fixture design process Abstract： The design is on the processing technology and fixture design of the fork parts, parts for casting, has the advantages of small volume, parts of the complex characteristics, because the surface pore easy processing, in the development process, on the first surface, and then to surface as a benchmark to processing the other, including the processes used the special fixture to operation manual clamping method of simple clamping, the mechanism design is simple, convenient and can meet the requirements. Keywords： fork, machining process, fixture, design 1 目 錄 1 緒 論 1 2 撥叉的分析 2 2.1 撥叉的工藝分析 2 2.2 撥叉的工藝要求 2 3 工藝規(guī)程設計 5 3.1 加工工藝過程 5 3.2 確定各表面加工方案 5 3.2.1 影響加工方法的因素 5 3.2.2 加工方案的選擇 6 3.3 確定定位基準 6 3.4 加工工藝路線方案的比較 6 3.5 撥叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 8 3.5.1 毛坯的結構工藝要求 8 3.5.2 撥叉的偏差計算 8 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） 9 3.7 時間定額計算及生產安排 16 4 專用夾具設計 19 4.1 問題的指出 19 4.2 定位基準的選擇 19 4.3 夾具方案的設計 19 4.4 切削力和夾緊力計算 20 4.5 夾緊力的計算 20 4.6 定位誤差分析 21 5 零、部件的設計與選用 23 5.1 擋銷選用 23 5.2 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 23 2 6 確定夾具體結構尺寸和總體結構 24 結 論 26 參考文獻 27 致 謝 28 1 1 緒 論 機械設計制造及其夾具設計是我們融會貫通四年所學的知識，將理論與實 踐相結合，對專業(yè)知識的綜合運用訓練，為我們即將走向自己的工作崗位打下 良好的基礎。 機械加工工藝是規(guī)定產品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導生 產的重要的技術性文件。它直接關系到產品的質量、生產率及其加工產品的經 濟效益，生產規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手 段都要通過機械加工工藝來體現，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產該產品的 質量的重要保證的重要依據。在編制工藝時須保證其合理性、科學性、完善性。 而機床夾具是為了保證產品的質量的同時提高生產的效率、改善工人的勞 動強度、降低生產成本而在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件 相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。它們 的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產中，常采用專用夾具。 而本次對于撥叉加工工藝及夾具設計的主要任務是： 完成撥叉零件加工工藝規(guī)程的制定； 完成鉆孔 1 個專用夾具的設計。 通過對撥叉零件的初步分析，了解其零件的主要特點，加工難易程度，主 要加工面和加工粗、精基準，從而制定出撥叉加工工藝規(guī)程；對于專用夾具的 設計，首先分析零件的加工工藝，選取定位基準，然后再根據切銷力的大小、 批量生產情況來選取夾緊方式，從而設計專用夾具。 2 2 撥叉的分析 2.1 撥叉的工藝分析 撥叉是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結構形狀較復雜，但 其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有小頭孔端要求加工，對精度要求也 很高。撥叉的底面、大頭孔上平面和小頭孔粗糙度要求都是 ，所以都要6.1Ra 求精加工。其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求，撥叉底面與大頭孔上平面 有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽邊有平行度公差和對稱度公差要求 等。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質量 均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工 是非常關鍵和重要的。 2.2 撥叉的工藝要求 一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性， 也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的 勞動量最小。而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加 工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求。 圖 2.1 撥叉零件圖 3 撥叉毛坯的選擇模鑄，因為生產率很高，所以可以免去每次造型。單邊余 量一般在 ，結構細密，能承受較大的壓力，占用生產的面積較小。因其13m 年產量是 5000 件，由3表 2.13 可知是中批量生產。 上面主要是對撥叉零件的結構、加工精度和主要加工表面進行了分析，選 擇了其毛坯的的制造方法為模鑄和中批的批量生產方式，從而為工藝規(guī)程設計 提供了必要的準備。 5 3 工藝規(guī)程設計 3.1 加工工藝過程 由以上分析可知，該撥叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。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，對于撥叉來 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 之間的相互關系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技術條件分析得知：撥叉的尺寸精度，形狀精度以及位置關 系精度要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。 3.2 確定各表面加工方案 一個好的結構不但應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也 就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質量，同時使加工的勞 動量最小。設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于我們設計撥叉的 加工工藝來說，應選擇能夠滿足平面孔系和槽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，也要適當考慮經濟因素。在滿足 精度要求及生產率的條件下，應選擇價格較底的機床。 3.2.1 影響加工方法的因素 要考慮加工表面的精度和表面質量要求，根據各加工表面的技術要求， 選擇加工方法及分幾次加工。 根據生產類型選擇，在大批量生產中可專用的高效率的設備。在單件小 批量生產中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工， 在小批量生產時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產時采用拉削加工。 要考慮被加工材料的性質，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有 色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現有加工方法和 設備，推廣新技術，提高工藝水平。 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求， 工件形狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術要求來選定最終加工方法。 再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為 IT6，表面粗糙度為 Ra0.63m，并要求淬硬時，其最終工序選用精度，前面準 備工序可為粗車半精車淬火粗磨。 6 3.2.2 加工方案的選擇 1、由參考文獻3表 2.112 可以確定，平面的加工方案為：粗銑精 銑（ ） ，粗糙度為 6.30.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可79IT:aR 以較小。 2、小頭孔加工方法： 加零件毛坯不能直接鑄出孔，只能鑄出一個小坑，以便在以后加工時找正 其中心，但其表面粗糙度的要求為 ，所以選擇加工的方法是鉆擴6.1Ra 鉸。 3、大頭端面槽的加工方法是： 因槽兩側面表面粗糙度的要求較高，為 ，所以我們采用粗銑. 精銑。 3.3 確定定位基準 選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加 工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準選擇應當滿足以下要求： 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工 面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選 擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、 外形對稱、少裝夾等。 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面 是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床 身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的 余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加 工余量。 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位 準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需 經初加工。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉在整個 加工過程中基本上都能用統一的基準定位。從撥叉零件圖分析可知，主要是選 擇加工撥叉底面的裝夾定位面為其加工粗基準。 3.4 加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術條件下，成批量生產 可以考慮采用專用機床，以便提高生產率。但同時考慮到經濟效果，降低生產 7 成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表： 表 3.1 加工工藝路線方案比較表 方案 方案工序號 工序內容 定位基準 工序內容 定位基準 010 粗銑平面 B、A 平面和孔 粗、精銑 B 平 面 平面和孔 020 精銑平面 B、A 平面和孔 粗、精銑 A 平 面 平面和孔 030 鉆、擴、鉸： 孔 底面和側面 鉆、擴、鉸： 孔 底面和側面 040 粗銑槽 底面、孔和孔 粗、精銑槽 底面、孔和孔 050 精銑槽 底面和孔 檢驗 加工工藝路線方案的論證： 從前兩步工序可以看出：方案把粗、精加工都安排在一個工序中， 以便裝夾、安裝工件。 再看后面的鏜孔、銑槽工序，方案把粗、精加工分在兩個不同的工序 中，而方案都在一個工序中，這樣不但有利于工件的安裝，且在設計專用夾 具時也可以減少工件的安裝次數。 方案 2 中其工序較為集中，如粗、精加工都安排在一個工序中，以便裝夾、 安裝工件。 由以上分析：方案為合理、經濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過程 如下表： 表 3.2 加工工藝過程表 工序號 工 種 工作內容 說 明 010 鑄造 木模，手工造型 鑄件毛坯 020 冷作 清砂，澆冒口 030 熱處 理 人工時效 040 油漆 非加工表面涂紅色底漆 050 銑 銑 15.8 孔右側端面 銑床 X52K 070 鉆擴 以孔端面定位，鉆擴鉸 mm.81F5鉆床 Z525 8 鉸 孔至圖紙要求 100 銑 以銑叉口內側面定位銑將尺寸 51mm 加工到圖紙要求 銑床 X52K 110 銑 銑 14.5 開口槽,將尺寸 14.2mm 加工 到圖紙要求 銑床 X52K 120 鉆 鉆 mm 孔至圖紙要求8.4 鉆床 Z525 3.5 撥叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 撥叉的鑄造采用的是 HT200 鋼模鑄制造，其材料是 HT200，生產類型為中 批量生產，采用模鑄毛坯。 3.5.1 毛坯的結構工藝要求 撥叉為鑄造件，對毛坯的結構工藝性有一定要求： 由于模鑄件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機 件配合的表面才需要進行機械加工，其表面均應設計為非加工表面。 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，模鑄件外形應力求簡單、平直的 對稱，盡量避免模鑄件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺等結構。 模鑄件的結構中應避免深孔或多孔結構。 模鑄件的整體結構應力求簡單。 工藝基準以設計基準相一致。 便于裝夾、加工和檢查。 結構要素統一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減 少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困 難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類 形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛 坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據此繪出毛坯圖。 3.5.2 撥叉的偏差計算 撥叉底平面和大頭孔上平面的偏差及加工余量計算 底平面加工余量的計算。根據工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步 余量如下： 粗銑：由參考文獻4表 1119。其余量值規(guī)定為 ，現取2.05m 。查3可知其粗銑時精度等級為 IT12，粗銑平面時厚度偏差取2.m01 9 精銑：由參考文獻3表 2.359，其余量值規(guī)定為 。1.0m 小頭孔的偏差及加工余量計算 參照參考文獻3表 2.22，2.225,2.313 和參考文獻15表 18， 可以查得： 孔： 鉆孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。1IT12.5Raumm2.0 擴孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。03. 84. 鉸孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。8IT1.6Rau0.3 鉆孔 參照參考文獻3表 2.347，表 2.348。確定工序尺寸及加工余量為： 加工該孔的工藝是：鉆擴鉸 鉆孔： 擴孔： （Z 為單邊余量）2.7Zm 鉸孔： （Z 為單邊余量）03 粗、精銑槽 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序 5：銑 15.8 孔右側端面 機床：銑床 X52k 刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒15YT0Dm 數 ，此為粗齒銑刀。Z 因其單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度 ：pa2.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 ：根據參考文獻3表 2.473，取 ：根據參fa 0.15/famZ 考文獻3表 2.481，取銑削速度 2.8/Vms 每齒進給量 ：根據參考文獻3表 2.473，取 根據參考f f/8. 文獻3表 2.481，取銑削速度 .47/ 機床主軸轉速 ：n 10 102.47601.97/min31Vnrd 按照參考文獻3表 3.174，取 5 實際銑削速度 ：v .4072.49/106ns 進給量 ： fV.185/0.1/ffaZm 工作臺每分進給量 ： m7.2475infVs ：根據參考文獻3表 2.481,取aa6 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 14lm8l 刀具切入長度 ：1 20.5()(3lDa2.061)2 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數為 1 機動時間 ： jt12420.36min7.5jmlf 機動時間 ：1jt1268.19i.jlf 所以該工序總機動時間 105injjtt 工序 2：銑 15.8 孔左側端面 機床：銑床 X52K 刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒15YT0Dm 數 8，此為細齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度 ：pa2.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 ：根據參考文獻3表 2.473，取 根據參考fa Zmaf/18.0 11 文獻3表 2.481，取銑削速度 2.47/Vms 每齒進給量 ：根據參考文獻3表 2.473，取 ：根據參fa 0.15/famZ 考文獻3表 2.481，取銑削速度 .8/ 機床主軸轉速 ：n102.6053/in314Vrd 按照參考文獻3表 3.131，取 實際銑削速度 ：v.10.14/06dnms 進給量 ：fV.58/2/ffaZ 工作臺每分進給量 ： m170infVs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ，l 4lm68l 刀具切入長度 ：精銑時110lD 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數為 1 機動時間 ：2jt12402.34min7jmlf 機動時間 ：2jt1268.ijlf 所以該工序總機動時間 20.5injjtt 工序 3：鉆、擴、鉸 孔。.81F5 機床：立式鉆床 Z525 刀具：根據參照參考文獻3表 4.39 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 鉆孔 切削深度 ：pa4.5m 進給量 ：根據參考文獻3表 2.438，取 。f rmf/3.0 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.441，取 。V48Vs 機床主軸轉速 ：n ，100.486539./in31vrd 按照參考文獻3表 3.131，取 0 12 所以實際切削速度 ：v3.14760.5/0dnms 切削工時 被切削層長度 ：l42m 刀具切入長度 ：1 117()05.96rDlctgkctgm 刀具切出長度 ： ,取2l4l32 走刀次數為 1 機動時間 ： jt60.5in.3jLfn 擴孔 刀具：根據參照參考文獻3表 4.331 選擇硬質合金錐柄麻花擴孔鉆頭。 片型號：B403 切削深度 ：pa1.35m 進給量 ：根據參考文獻3表 2.452，取 。f 0.6/fmr 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.453，取 。V4Vs 機床主軸轉速 ：n100.462.78/in319vrD 按照參考文獻3表 3.131，取 5n 所以實際切削速度 ：v..0.52/06dms 切削工時 被切削層長度 ：l42m 刀具切入長度 有：11 19.7()20.8632rDdlctgkctgm 刀具切出長度 ： ，取lm42l32 走刀次數為 1 13 機動時間 ：2jt4230.16min.5jLfn 鉸孔 刀具：根據參照參考文獻3表 4.354，選擇硬質合金錐柄機用鉸刀。 切削深度 ： ，且 。pa0.1520D 進給量 ：根據參考文獻3表 2.458， 取f rmf/0.21 。rmf/0.2 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.460，取 。V sV/3. 機床主軸轉速 ：n10.32605.7/in14rD 按照參考文獻3表 3.131 取 1mn 實際切削速度 ：v..63/00s 切削工時 被切削層長度 ：l42 刀具切入長度 ，10019.7()20.9rDdlctgkctgm 刀具切出長度 ： 取2lm4l32 走刀次數為 1 機動時間 ：3jt.09.7in315jLnf 該工序的加工機動時間的總和是 ：jt.2016.70.48minj 工序:以銑叉口內側面定位銑將尺寸 51mm 加工到圖紙要求 機床：銑床 X52K 刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒5YT1D 數 8，此為細齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度 ：pa2.m 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：p1.0 14 每齒進給量 ：根據參考文獻3表 2.473，取 根據參考fa Zmaf/18.0 文獻3表 2.481，取銑削速度 2.47/Vms 每齒進給量 ：根據參考文獻3表 2.473，取 ：根據參f .5/f 考文獻3表 2.481，取銑削速度 .8/ 機床主軸轉速 ：n102.6053/in314Vrd 按照參考文獻3表 3.131，取 m 實際銑削速度 ：v.10.14/06dns 進給量 ：fV.58/2/ffaZ 工作臺每分進給量 ： m170minfVs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ，l 4l68l 刀具切入長度 ：精銑時110lD 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數為 1 機動時間 ：2jt12402.34min7jmlf 機動時間 ：2jt1268.ijlf 所以該工序總機動時間 20.5injjtt 工序 5：粗、精銑 14.5 槽。 機床：雙立軸圓工作臺銑床 KX 刀具：錯齒三面刃銑刀 粗銑槽 切削深度 ：pa9.5m 根據參考文獻3表 查得：進給量 ,根據參考文獻124760.6/famz 表 查得切削速度 。302/inV 機床主軸轉速 ：n ，102.1/i3.45rd 按照參考文獻3表 3.174，取 7n 15 實際切削速度 ：v3.142570./06dnms 進給量 ：fV.8/.3/ffaZ 工作臺每分進給量 ： m1.581infVs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 20lm 刀具切入長度 ：1 0.5()lD =63mm 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數為 1 機動時間 ： jt120631.05min8jmlf 精銑槽 切削深度 ：pa.0 根據參考文獻3表 查得：進給量 ,根據參考文獻124760.8/faz 表 查得切削速度 ，3023/inV 機床主軸轉速 ：n ，1045./min.160rd 按照參考文獻3表 3.174，取 。7 實際切削速度 ：v3..04/ns 進給量 ：fV0.8247.5/61.39/ffaZm 工作臺每分進給量 ： m8infVs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 0l 刀具切入長度 ：1 0.5(2)lD =81mm 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數為 1 16 機動時間 ： 2jt12081.23min.6jmlf 本工序機動時間： 125.ijjtt 工序：鉆 mm 孔至圖紙要求8.4 機床：鉆床 Z525 刀具：根據參照參考文獻3表 4.39，選硬質合金錐柄麻花鉆頭 切削深度 ：pam3 根據參考文獻3表 查得：進給量 ,切削速度4.20.2/fmr 。sV/36.0 機床主軸轉速 ：n ，in/14764.3010rdV 按照參考文獻3表 3.131，取 。n 實際切削速度 ：v.0.5/10Dms 切削工時 被切削層長度 ：l3m 刀具切入長度 ：1 6(12)0242rctgkctg 刀具切出長度 ： 取 。2l4ml3 加工基本時間 ： jt124.1in0.6jLlfn 3.7 時間定額計算及生產安排 根據設計任務要求，該撥叉的年產量為 5000 件。一年以 240 個工作日計算， 每天的產量應不低于 21 件。設每天的產量為 21 件。再以每天 8 小時工作時間 計算，則每個工件的生產時間應不大于 22.8min。 參照參考文獻3表 2.52，機械加工單件（生產類型：中批以上）時間 定額的計算公式為： （大量生產時 ） Ntktt zfjd /%)1( 0/Ntz 因此在大批量生產時單件時間定額計算公式為： )(ttfjd 其中： 單件時間定額 基本時間（機動時間）jt 17 輔助時間，用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動ft 作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關工步輔助時間 布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值k 粗、精銑 B、A 面 粗加工機動時間 ：jt0.5minj粗 精加工機動時間 ： 8精 輔助時間 ：參照參考文獻3表 2.5HT200，取工步輔助時間為 。ft min41.0 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，in1 則 in41..0ft ：根據參考文獻3表 2.548，k 13k 單間時間定額 有：dt()(%(0.54)(%)2.1min.8ifdjtk粗 粗 18135fjt精 精 因此應布置二臺粗、精機床即可以完成此二道工序的加工，達到生產要求。 鉆、擴、鉸孔 機動時間 ： jt0.25.160.7.48minj 輔助時間 ：參照參考文獻3表 2.541，取工步輔助時間為 。f min75.1 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，i 則 in75.1.ft ：根據參考文獻3表 2.543，k 14.2k 單間時間定額 ：dt()1%(0.4875)(.%)2.04min.8idjftk 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產要求 粗、精銑槽 加工機動時間 ：jt2.8minj 輔助時間 ：參照參考文獻3表 2.5HT200，取工步輔助時間為 。f in41.0 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，min1 則 i41..0ft ：根據參考文獻3表 2.548， 。k 3k 單間時間定額 有：dt 18 ()1%(2.814)(3%)4.17min2.8idjfttk 因此應布置一臺機床即可以完成此道工序的加工，達到生產要求。 鉆 孔6 機動時間 ： jt0.1minj 輔助時間 ：參照參考文獻3表 2.541，取工步輔助時間為 。f in75.1 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，mi 則 i75..ft ：根據參考文獻3表 2.543， 。k 14.2k 單間時間定額 ，由式（1.11）有：dt()1%(0.75)(.%)2.1in.8ijfk 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產要求 19 4 專用夾具設計 4.1 問題的指出 由于生產類型為成批，大批生產，要考慮生產效率，降低勞動強度，保證 加工質量，故需設計專用夾具。 由于對加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工時，主要考慮如何降 低降低生產成本和降低勞動強度。 本次設計選擇設計是針對鉆 mm 孔的夾具，它將用于 Z525 鉆床。8.4 4.2 定位基準的選擇 該工序要求中心線與端面（有位置要求，因此可以得出該孔在兩個側面的 正中心上，并且還要求其孔為通孔，由于端面經過精銑，精度比較高，因而工 序基準為端面 A，為了便于加工，選取適當的定位基準，保證其加工要求。夾 具設計應首先滿足這些要求，在保證較高的生產效率的前提下，還應考慮夾具 體制造工藝性和生產經濟性。加工過程中夾具的操作應方便，定位夾緊穩(wěn)定可 靠，并且夾具體應具有較好的剛性。 據夾具手冊知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道 工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。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。因此我們應該根據零件圖的技術要求，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要求，也沒有較高的平行度和對 稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。 圓臺外圓及兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的端面作 為定位精基準，來設計本道工序的夾具，以已加工好的端面作為定位夾具。 4.3 夾具方案的設計 一面心軸和菱形銷定位，這樣既簡單。如上圖所示，一底面限制的自由度 有 3 個為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設計的定位方案，總共限制了工件的全 部 6 個自由度，屬于完全定位?？墒沁@種方案無法調節(jié)。如果毛坯超差還得通 過螺絲調節(jié)。 20 4.4 切削力和夾緊力計算 （1）刀具：刀具用高速鋼刀具鉆頭 機床： Z525 機床 切削力公式： 1.2076f PFDfK 式中 0./fmr 查表 得： 8210.75()36bp 其中： .b.48K 即： 950()fFN 實際所需夾緊力：由參考文獻5表 得：12 12KFW 有： 120.7,.6 安全系數 K 可按下式計算有： 6543210K 式中： 為各種因素的安全系數，見參考文獻5表 可得： 60 12 ...10.56 所以 950816492()KfWFN 4.5 夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 FKfN21 其中 f 為夾緊面上的摩擦系數，取 25.01f F= +G G 為工件自重zP Nf4.321 夾緊螺釘： 公稱直徑 d=20mm，材料 HT200 鋼 性能級數為 6.8 級 MPaB06MPaBs4801 螺釘疲勞極限： B9263.2.1 21 極限應力幅： MPakma76.51li 許用應力幅： Sa3.li 螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為 s s=2.54 取s=4 得 MPa120 滿足要求8.24cHdF PaNc153.2 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的 夾緊力 4.6 定位誤差分析 （1）定位元件尺寸及公差確定。 夾具的主要定位元件為一平面和間隙配合。 （2） 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小 時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本 夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固 定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為 孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點 和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 該夾具以一面兩銷定位，兩定位銷孔尺寸公差為 80。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 22 MjjWDAZWj 由參考文獻5可得： 兩定位銷的定位誤差 ： 11minDWd 1 21min2i.DdJWarctgL 其中： ，10.52D20D ，d.3d ， 1min2min4 0.6DWm .32J 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： 1()(9.62nHBZyRaZkNl 查5表 1215 有 。 10.4,0,.42,0.7zKCcos8jym 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj5. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD01. 誤差總和： 0.853jwm 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 23 5 零、部件的設計與選用 5.1 擋銷選用 本夾具選用一擋銷來定位，其參數如下表： 表 2.2 擋銷銷 d d H 公稱尺寸 允差 Lh1b1C1 12 20 10 +0.034 0.02 3 65 5 3 8 1 6 1.5 5.2 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結構如 下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。 .尺寸表 d D D1 H t 基 本尺寸 極限 偏差 F7 基 本尺寸 極限 偏差 D6 01 3 +0.010 +0.004 6 11. 8 4 7 1.8 2.6 5 8 6 9 -- 2.6 3 +0.016 +0.006 6 +0.016 +0.008 9 8 12 16 0.008 24 33. 3 3.3 4 7 10 45 8 11 56 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 13 68 12 15 10 16 20 810 +0.028 +0.013 15 18 101 2 18 +0.023 +0.012 22 12 20 25 121 5 22 26 151 8 +0.034 +0.016 26 30 16 28 36 182 2 30 +0.028 +0.015 34 222 6 35 39 20 36 HT200 263 0 +0.041 +0.020 42 46 303 5 48 +0.033 +0.017 52 25 HT200 56 354 2 55 59 424 8 62 66 0.012 485 0 +0.050 +0.025 70 +0.039 +0.020 74 30 56 67 0.040 鉆模板選用翻轉鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 6 確定夾具體結構尺寸和總體結構 夾具體：夾具的定位、引導、夾緊裝置裝在夾具體上，使其成為一體，并 能正確的安裝在機床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體 的最大最復雜的基礎件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以 及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削 力以及由此產生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削 加工過程中產生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件 的可靠的定位和夾緊，因此設計夾具體時，必須考慮結構應便于排屑。此外， 夾具體結構的工藝性、經濟性以及操作和裝拆的便捷性等，在設計時也應加以 25 考慮。 夾具體設計的基本要求 （1）應有適當的精度和尺寸穩(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或導向元件的表 面以及夾具體的安裝基面，應有適當的尺寸精度和形狀精度，它們之間應有適 當的位置精度。 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鑄造夾具 體要進行退火處理。 （2）應有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產生不允許的變 形和振動，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。 （3）應有良好的結構工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結構比較復雜，而且各表面間的相互位置精度 要求高，因此應特別注意其結構工藝性，應做到裝卸工件方便，夾具維修方便。 在滿足剛度和強度的前提下，應盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。 （4）應便于排除切屑 在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切 削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破 壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產生不多的情況， 可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工 過程中切削產生較多的情況，一般應在夾具體上設置排屑槽。 （5）在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的 接觸或配合實現的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，支 承面積應足夠大，安裝基面應有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底 部一般應中空，大型夾具還應設置吊環(huán)或起重孔。 工件裝夾方案確定以后，根據定位元件及夾緊機構所需要的空間范圍及機 床工作臺的尺寸，確定夾具體的結構尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾 具裝配圖。 26 結 論 在具體設計過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設 計，在實際中往往存在各種問題。這樣，在設計時就必須考慮所設計的機構是 否合理，在實際運用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，畢業(yè)設 計使我學會了從實際出發(fā)加工零件和設計夾具。 在本次設計中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、 部件都是操作簡單，通用性較強的標準件，從現時以最低的成本實現最先進的 加工。但也有不足之處：特別是對于鏜孔夾具，在刀具加工完退出工件孔時， 有可能會劃傷工件內孔表面，本可以在夾具體內部設置液壓升降系統，使工件 孔與定位立臺可升可降，這樣，在刀具退出時，使定位立臺連同工件孔一起升 起，從而避免劃傷。但考慮到成本問題，未采用這種方法。為此，鏜孔的專用 夾具還有待改進。無論怎樣，這次的畢業(yè)設計使我獲益良多，是我在學校的最 后一次答卷，也是我成功邁向社會的第一步。 27 參考文獻 1 楊叔子，機械加工工藝師手冊M ，北京：機械工業(yè)出版社， 2004。 2 上海金屬切削技術協會，金屬切削手冊M ，上海：上?？茖W技術出版社， 2004。 3 李洪，機械加工工藝手冊M ，北京：機械工業(yè)出版社， 1990。 4 方昆凡，公差與配合手冊M ，北京：機械工業(yè)出版社， 1999。 5 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊M ，上?？茖W技術出版社， 2000。 6 東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊M ，上海：上?？茖W技術出版社， 1979。 7 吳宗澤，機械設計實用手冊M ，北京：化學工業(yè)出版社， 2000。 8 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊M ，哈爾濱：黑龍江科學技術出版社， 1987。 9 上海金屬切削技術協會，金屬切削手冊M ，上海：上?？茖W技術出版社， 1984。 10 周永強，高等學校畢業(yè)設計指導M ，北京：中國建材工業(yè)出版社， 2002。 11 黃如林，切削加工簡明實用手冊M ，北京：化學工業(yè)出版社， 2004。 12 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計M ，重慶：重慶大學出版社， 1995。 13 東北重型機械學院，洛陽農業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學，機床夾具設計手 冊M，上海：上?？茖W技術出版社，1980。 14 李慶壽，機械制造工藝裝備設計適用手冊M ，銀州：寧夏人民出版社， 1991。 15 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術測量M ，中國計量出版社， 2000：919。 16 樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業(yè)出版社，2005：4 17。 17 王先逵，機械機械制造工藝學，機械工業(yè)出版社，2006 。 . 28 致 謝 首先，我要感謝指導畢業(yè)設計的老師。在畢業(yè)設計中，他給予了很多指導 性的意見，我萬分的感謝他給我的寶貴的意見和鼓勵。 我也非常感謝我的父母。在學習和生活上，他們一直都很支持我，使我能 全身心地投入到學習中。 最后，很感謝閱讀這篇畢業(yè)設計（論文）的人們。感謝您們抽出寶貴的時 間來閱讀這篇畢業(yè)設計（論文） 。