空調(diào)連接板加工工藝與夾具設(shè)計（含全套CAD圖紙）

空調(diào)連接板加工工藝與夾具設(shè)計（含全套CAD圖紙）,空調(diào),連接,加工,工藝,夾具,設(shè)計,全套,cad,圖紙 夾具定位規(guī)劃中完整性評估和修訂 CAM實驗室，機械工程學系，伍斯特理工學院研究院，100路，伍斯特，碩士01609，美國 2004年9月14日收稿;2004年11月9日修訂;2004年11月10日發(fā)表 摘 要 幾何約束是夾具設(shè)計中最重要的考慮因素之一。確定位置的解析擬訂已發(fā)達。然而，如何分析和修改在實際夾具設(shè)計實踐過程中的一個非確定性的定位計劃尚未深入研究。在本文中，提出了一種方法來描述在限制約束下的重點夾具系統(tǒng)的幾何約束狀態(tài)。一種限制約束下狀態(tài)，如果它存在，可以識別給定定位計劃?？梢宰詣幼R別工件的所有限制約束下約束狀態(tài)的提案。這有助于改善逆差定位計劃，并為修訂提供指引，以最終實現(xiàn)確定性的定位。 關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計;幾何約束;確定性定位;限制約束;過約束 1.介紹 夾具是用于制造工業(yè)進行工件牢固定位的一種機制。在零件加工過程中規(guī)劃一個關(guān)鍵的第一步，夾具設(shè)計需要，以確保定位精度和三維工件的精度。 3-2-1原則，在一般情況下，是最廣泛使用的指導原則發(fā)展的位置計劃。 V型塊和銷孔定位原則也常用。 一個加工夾具定位方案必須滿足一些要求。最基本的要求是，必須提供工件確定的位置。這種觀點指出，定位計劃生產(chǎn)的確定位置，工件不能移動，而至少有一個定位不會失去聯(lián)系。這一直是夾具設(shè)計的最根本的準則之一，許多研究人員關(guān)于幾何約束狀態(tài)的研究表明，工件在任何定位計劃分為以下三個類別： 1、良好的約束（確定性）：工件在一個獨特的位置進行配合，工件表面與6個定位器取得聯(lián)系。 2、限制約束：不完全約束工件的自由度。 3、過約束：工件自由度超過6定位的制約。 在1985年,淺田[1]提出了滿秩為準則雅可比矩陣的約束方程,基于分析形成了調(diào)研后,確定定位。周等[2]在1989年制定了在確定性定位問題上使用螺旋理論。結(jié)果表明,定位矩陣的定位需要壓力滿秩達到確定的位置。該方法的確定通過無數(shù)的研究。王等[3]考慮定位工件的接觸的影響，而采用點接觸面積。他們介紹了接觸矩陣，并指出，兩個接觸的機構(gòu)不應(yīng)該有平等的，但在接觸點曲率相反。卡爾森[4]認為，可能沒有足夠的應(yīng)用，如一些不是非棱柱的表面或相對誤差近似的非小線性。他提出一個二階泰勒展開，其中也考慮到定位誤差相互作用。馬林和費雷拉[5]應(yīng)用周對3-2-1的位置擬訂，制定若干按照規(guī)則的規(guī)劃。盡管眾多的位置上的確定分析研究很少注意非確定性分析的位置。 在淺田的擬定方案中,他們假設(shè)工件夾具元件和點之間的聯(lián)絡(luò)無阻力。理想的位置q*,而應(yīng)放置工件表面和分片，可微函數(shù)是gi(見圖1)。 表面函數(shù)定義為:gi(q*)=0是確定的,應(yīng)該有一個獨一無二的解決方案為下列所有定位方程組。 gi(q)=0,i=1,2,...,n (1) 其中n是定位器的位置與方向,代表了工件的定位和方向。 只有考慮到目標位置q*附近在處: 淺田表明 (2) hi是幾何函數(shù)的雅可比矩陣，矩陣式所示（3）。確定定位 如果雅可比矩陣滿秩，可滿足要求。 (2)只有q=q*一個解決辦法 (3) 在1個3-2-1定位計劃中，一個約束方程的雅可比矩陣的滿秩的約束狀態(tài)如表1所示。如果定位是小于6，工件是限制約束的，即存在至少有一個工件自由定位議案不受限制的。如果矩陣滿秩，但定位大于6定位，工件是過約束，這表明存在至少一個定位等;而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài)。找出一個模型除了3-2-1,可以建立基準框架提取等效的定位點。胡等[6]已經(jīng)發(fā)展出一種系統(tǒng)的方法,對這個用途。因此,這則能適用于所有的定位方案。 圖1 .夾具系統(tǒng)模型。 表1 等級 數(shù)量的定位 地位 <6 - Under-constrained =6 =6 Well-constrained =6 >6 Over-constrained 康等[7]遵循這些方法和他們實施制定的幾何約束分析模塊其自動化的計算機輔助夾具設(shè)計的核查制度。他們的CAFDV系統(tǒng)可以計算出雅可比矩陣和它的排名來確定定位的完整性。它也可以分析工件的位移和靈敏度定位錯誤。熊等人[8]提出的等級檢查方法的定位矩陣WL(見附件)。他們還介紹了左/右邊的定位矩陣廣義逆理論,分析了工件的幾何誤差。結(jié)果表明,定位及發(fā)展方向誤差ΔX和位置誤差Δr的工件定位相關(guān)如下: Under-constrained:ΔX=WLΔr, (4) Well-constrained :ΔX=(WTLWL)-1WLTΔr, (5) Over-constrained:ΔX=WLT(WTLWL)-1Δr+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL)λ, (6) λ是任意一個向量。 他們還介紹了從這些矩陣的幾個指標，評價定位配置，其次是通過約束非線性規(guī)劃的優(yōu)化。然而，他們的研究分析，不涉及非確定性定位的修訂。目前，還沒有就如何處理與提供確定的位置的夾具設(shè)計系統(tǒng)的研究。 2.定位完整性評價 如果不確定性的位置達到夾具系統(tǒng)設(shè)計的要求，設(shè)計師知道約束狀態(tài)是什么，以如何改善設(shè)計是非常重要的條件。如果夾具系統(tǒng)是過度約束，是理想定位需要的不必要的信息。而下約束時，所有有關(guān)知識約束工件的議案，可以引導設(shè)計師選擇額外的定位或使得修改定位計劃更有效。的總體戰(zhàn)略定位計劃表征幾何約束的狀態(tài)描述圖 2。 在本文中,定位矩陣秩的幾何約束的施加評價狀態(tài)(見附件為獲得的定位矩陣)。確定需要六個定位器定位提供矩陣的滿秩定位WL: 如圖3所示,在給定的定位器數(shù)量n,定位法向量[ai,bi,ci]和定位的位置[xi,yi,zi] 每一個定位器,i=1,2,.....,n,n*6定位矩陣可以確定如下: （7） 當?shù)燃墸╓L）=6，n=6時，是工件良好約束。 當?shù)燃墸╓L）=6，n>6時;是工件過約束。 這意味著（n-6）有不必要的定位在定位方案上。工件將不存在限制（n-6）定位器。這種狀態(tài)的數(shù)學表示方法,那就是（n-6）在定位向量矩陣,可表示為線性組合的其他六行向量。 圖2 幾何約束狀態(tài)描述 圖3一個簡化的定位方案。 定位方案，提供了確定性的位置。發(fā)達國家的算法使用下列方法確定不必要的定位： 1、找到所有的（n-6）組合定位的。 2、為每個組合,從（n-6）定位器確定定位方案。 3、重新計算矩陣秩的定位為左六個定位器。 4、如果等級不變,被刪除的(n-6)定位器是負責過約束狀態(tài)。 這種方法可能會產(chǎn)生多種解決方案，并要求設(shè)計師來決定哪一套不必要的定位應(yīng)該被刪除以最佳定位性能。 當?shù)燃墸╓L）<6,工件的限制約束。 參考文獻 [1] Asada H, By AB.。自動重構(gòu)夾具的柔性裝配夾具的運動學分析。 IEEE J機器人autom1985; 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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 machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts of 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 the design, such as the connecting part positioning device, clamping device, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error generated when calculate fixture positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in. Key words: Technology, process, cutting, clamping, positioning III 目 錄 1 緒論 ...............................................................................................................................................................................1 2 零件的分析 ..................................................................................................................................................................2 2.1 零件的形狀 ..........................................................................................................................................................2 2.2 零件的工藝分析 ..................................................................................................................................................2 3 工藝規(guī)程設(shè)計 ..............................................................................................................................................................4 3.1 確定毛坯的制造形式 ..........................................................................................................................................4 3.2 基面的選擇 ..........................................................................................................................................................4 3.3 制定工藝路線 ......................................................................................................................................................4 3.3.1 工藝路線方案一 .........................................................................................................................................4 3.3.2 工藝路線方案二 .........................................................................................................................................5 3.3.3 工藝方案的比較與分析 .............................................................................................................................5 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 ..................................................................................................................................6 3.4.1 機床選用 .....................................................................................................................................................6 3.4.2 選擇刀具 .....................................................................................................................................................6 3.4.3 選擇量具 .....................................................................................................................................................6 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ..................................................................................................6 3.6 確定切削用量及基本工時 ..................................................................................................................................7 4 鉆 20 孔夾具設(shè)計 ..................................................................................................................................................15 4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 ............................................................................................................................15 4.2 夾具的導向 ........................................................................................................................................................16 4.3 鉆孔與工件之間的切屑間隙 ............................................................................................................................16 4.4 鉆模板 ................................................................................................................................................................17 4.5 定位誤差的分析 ................................................................................................................................................17 4.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 ....................................................................................................................18 4.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) ............................................................................................................................20 4.8 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 ............................................................................................................................21 5 車 32H7 孔夾具 ....................................................................................................................................................22 5.1 車床夾具設(shè)計要求說明 ....................................................................................................................................22 5.2 車床夾具的設(shè)計要點 ........................................................................................................................................22 5.3 定位機構(gòu) ............................................................................................................................................................24 5.4 夾緊機構(gòu) ............................................................................................................................................................24 5.5 零件的車床夾具的加工誤差分析 ....................................................................................................................24 5.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) ....................................................................................................................25 5.7 零件的車床專用夾具簡單使用說明 ................................................................................................................26 結(jié) 論 ..............................................................................................................................................................................27 參 考 文 獻 ..................................................................................................................................................................28 致 謝 ..............................................................................................................................................................................29 1 1緒論 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊 接和檢測等工藝過程中。 在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝 裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，幫機床夾具設(shè)計在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè) 計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準備中占有極其重要的地位。機床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工作。 “工欲善其事，必先利其器。 ” 工具是人類文明進步的標志。自 20 世紀末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機械制造工藝自動化都有了 長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床 夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造 系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。 （1）對刀 調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地 確定銑刀相對于夾具的正確位置。 （2）導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導其進行鉆削。導 向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導向功能。 2 2 零 件 的 分 析 2.1 零件的形狀 題目給的零件是空調(diào)連接板零件零件，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 2-1。 圖 2-1 空調(diào)連接板零件圖 2.2 零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為 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。 空調(diào)連接板零件零件主要加工表面為：1. 粗銑底面、半精銑，表面粗糙度 值為aR 3.2 。2. 粗銑、半精銑上端面，表面粗糙度 值 3.2 。4. 鉆內(nèi)孔，及表面粗糙度m aRm 值 3.2 。aR 空調(diào)連接板零件共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： 3 (1)底部端面的加工表面： 這一組加工表面包括：端面，倒角鉆孔。這一部份只有端面有 6.3 的粗糙度要求。其 要求并不高，粗銑后半精銑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).端面的加工表面： 這一組加工表面包括：端面，粗糙度為 3.2；的端面，并帶有倒角。其要求也不 高，粗銑后半精銑就可以達到精度要求。 4 3 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計 本空調(diào)連接板零件假設(shè)年產(chǎn)量為 10 萬臺，每臺銑床需要該零件 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，所以選擇鑄鐵鑄造。 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 和 廢品率 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+)（1+)=238595 件/年 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為 45，年產(chǎn)量已達成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用型 材，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，對像空調(diào)連接板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) 3。 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。 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 10 鍛造 鍛造毛坯 20 時效 時效去應(yīng)力 30 噴漆 噴漆 40 粗銑 粗銑上端面 5 50 精銑 精銑上端面 60 粗銑 粗銑下端面 70 精銑 精銑下端面 80 鉆擴鉸 鉆擴鉸 20H7 孔 90 車 粗車、精車 32H7 孔 100 去毛刺 去毛刺 110 檢查 檢查 3.3.2 工藝路線方案二 10 鍛造 鍛造毛坯 20 時效 時效去應(yīng)力 30 噴漆 噴漆 40 粗銑 粗銑上端面 50 精銑 精銑上端面 60 粗銑 粗銑下端面 70 精銑 精銑下端面 80 鉆擴鉸 鉆擴鉸 20H7 孔 90 鉆擴鉸 鉆擴鉸 32H7 孔 100 去毛刺 去毛刺 110 檢查 檢查 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。方案二采用鏜床加 工，需要要及時更換刀具，因為有些工序在銑床上也可以加工，鏜、鉆孔等等，需要 換上相應(yīng)的刀具。因此綜合工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下： 10 鍛造 鍛造毛坯 20 時效 時效去應(yīng)力 30 噴漆 噴漆 40 粗銑 粗銑上端面 50 精銑 精銑上端面 60 粗銑 粗銑下端面 70 精銑 精銑下端面 80 鉆擴鉸 鉆擴鉸 20H7 孔 90 車 粗車、精車 32H7 孔 100 去毛刺 去毛刺 110 檢查 檢查 6 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 3.4.1 機床選用 .工序是粗銑、和精銑。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用銑床就能滿 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 XK52 銑床。 參考根據(jù)機械制造設(shè)計工工藝簡明手冊表 4.2-7。 .工序是鉆孔，選用 Z525 搖臂鉆床。 3.4.2 選擇刀具 .在銑床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金銑刀和鏜刀。加工刀具選用 YG6 類硬質(zhì) 合金銑刀，它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、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)位銑刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。 .鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考機械加工工藝手冊 （主編 孟少農(nóng)） ，第二卷 表 10.21-47 及表 10.2-53 可得到所有參數(shù) 4。 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 “空調(diào)連接板零件” 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 各種鑄鐵的性能比較，灰鑄造的硬度 HB 為 143269，表 2.2-23 灰鑄造的物理性能，45 密度 =7.27.3（ ） ，計算零件毛坯的重量約為 2 。3cmg kg 表 3-1 機械加工銑間的生產(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 1002000kg） 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) 5100 10200 100500 中批生產(chǎn) 100300 200500 5005000 大批生產(chǎn) 3001000 5005000 500050000 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 3050，毛坯重量 2 <100 為輕型，確定為大批生產(chǎn)。kg 7 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類型的主要特點要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查工藝 手冊表 3.1-19 特種鑄造的類別、特點和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表 3.1-20 各種鑄造方法 的經(jīng)濟合理性，采用機器砂模造型鑄件 5。 表 3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級 公差等級 CT鑄造方法 灰鑄造 砂型手工造型 1113 砂型機器造型及殼型 810 金屬型 79 低壓鑄造 79 熔模鑄造 57 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 6。 工序 40：粗銑上端面 機床：銑床 X52K 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料： ， ，齒數(shù) 。15YT0Dm5Z 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：pa1.0m 每齒進給量 ：取 ：取銑削速度f 5/fZ2.8/Vs 每齒進給量 ：取 ，取銑削速度ff8. 47m 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n (3-6) 102.47601.97/in31Vnrd 按照文獻，取 5/mir 實際銑削速度 ：v (3-7) .4072.49/106nv s 進給量 ： fV18560.12/ffaZnms 工作臺每分進給量 ： m./45infV 8 ：取am60 切削工時 被切削層 ：由毛坯可知 ， l14l68lm 刀具切入 ：1 210.5()(3lDa (3-8)601)2 刀具切出 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： (3-9)1jt 12420.36min7.5jmlf 機動時間 ： (3-10) 1jt1268.19i.jlf 所以該工序總機動時間 105njjtt 工序 50：精銑上端面 機床：銑床 X52K 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料： ， ，齒數(shù) 。1YT0Dm5Z 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：pa1.0m 每齒進給量 ：取 ：取銑削速度f 5/fZ2.8/Vs 每齒進給量 ：取 ，取銑削速度ff8. 47m 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n (3-6) 102.47601.97/in31Vnrd 按照文獻，取 5/mir 實際銑削速度 ：v (3-7) .4072.49/106nv s 進給量 ： fV185607.12/ffaZnms 工作臺每分進給量 ： m./45infV ：取a60 切削工時 被切削層 ：由毛坯可知 ， l14l68l 刀具切入 ：1 9 210.5()(13lDa (3-8)60)2m 刀具切出 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： (3-9)1jt 12420.36in7.5jmlf 機動時間 ： (3-10) 1jt1268.19mi.jlf 所以該工序總機動時間 105njjtt 工序 60：粗銑下端面 機床：銑床 X52K 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料： ， ，齒數(shù) 。1YT0Dm5Z 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：pa1.0m 每齒進給量 ：取 ：取銑削速度f 5/fZ2.8/Vs 每齒進給量 ：取 ，取銑削速度ff8. 47m 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n (3-6) 102.47601.97/in31Vnrd 按照文獻，取 5/mir 實際銑削速度 ：v (3-7) .4072.49/106nv s 進給量 ： fV185607.12/ffaZnms 工作臺每分進給量 ： m./45infV ：取a60 切削工時 被切削層 ：由毛坯可知 ， l14l68l 刀具切入 ：1 210.5()(3lDa (3-8)601)2m 刀具切出 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 10 機動時間 ： (3-9)1jt 12420.36min7.5jmlf 機動時間 ： (3-10) 1jt1268.19i.jlf 所以該工序總機動時間 105njjtt 工序 70：精銑下端面 機床：銑床 X52K 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料： ， ，齒數(shù) 。1YT0Dm5Z 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：pa1.0m 每齒進給量 ：取 ：取銑削速度f 5/fZ2.8/Vs 每齒進給量 ：取 ，取銑削速度ff8. 47m 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n (3-6) 102.47601.97/in31Vnrd 按照文獻，取 5/mir 實際銑削速度 ：v (3-7) .4072.49/106nv s 進給量 ： fV185607.12/ffaZnms 工作臺每分進給量 ： m./45infV ：取a60 切削工時 被切削層 ：由毛坯可知 ， l14l68l 刀具切入 ：1 210.5()(3lDa (3-8)601)2m 刀具切出 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： (3-9)1jt 12420.36in7.5jmlf 機動時間 ： (3-10) 1jt1268.19mi.jlf 11 所以該工序總機動時間 10.5minjjtt 工序 80：鉆擴鉸 20H7 孔 機床：立式鉆床 Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻3表 4.39 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 鉆孔 209H 鉆孔 時先采取的是鉆 孔，再擴到 ，所以 。171.717Dm 切削深度 ：pa8.5m 進給量 ：根據(jù)參考文獻3表 2.438，取 。f rf/3.0 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.441，取 。V48Vs 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，100.486539./min317vrd 按照參考文獻3表 3.131，取 0 所以實際切削速度 ： .176.5/dns 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(shù)為 1 機動時間 ： jt60.5in.3jLfn 擴孔 209H 刀具：根據(jù)參照參考文獻3表 4.331 選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花擴孔鉆頭。 片型號：E403 因鉆孔 時先采取的是先鉆到 孔再擴到 ，所以 ，1719.719.7Dm17d 切削深度 ：pa.35m 進給量 ：根據(jù)參考文獻3表 2.452，取 。f 0.6/fr 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.453，取 。V4Vs 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n100.462.78/in319vrD 按照參考文獻3表 3.131，取 5mn 所以實際切削速度 ：v..0.52/06ds 切削工時 12 被切削層長度 ：l42m 刀具切入長度 有：11 19.7()20.863rDdlctgkctgm 刀具切出長度 ： ，取2l4l3 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：2jt30.16in.5jLfn 鉸孔 09H 刀具：根據(jù)參照參考文獻3表 4.354，選擇硬質(zhì)合金錐柄機用鉸刀。 切削深度 ： ，且 。pa.1m20D 進給量 ：根據(jù)參考文獻3表 2.458， 取 。f rmf/0.21rf/0.2 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.460，取 。V sV3 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n100.3265.7/in14rD 按照參考文獻3表 3.131 取 1n 實際切削速度 ：v.0.63/ms 切削工時 被切削層長度 ：l42m 刀具切入長度 ，10019.7()20.9rDdlctgkctg 刀具切出長度 ： 取2l4ml3 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：3jt2.09.7in315jLnf 該工序的加工機動時間的總和是 ：jt20.1670.48minj 工序 90 粗車、精車 32H7 孔 所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位鏜刀。根據(jù)切削用量簡明手冊表 1.1，由于 CA6140 機床 的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸 = ，刀片厚度為 。選mHB25165.4 擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角 = ，后角 = ，主偏角 = ，副偏角0V0vK09 = ，刃傾角 = ，刀尖圓弧半徑 = 。vK01s0srm8. .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5.2 =2.5 13 .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，m1625pam410 進給量 =0.51.0fr 按 CA6140 機床進給量（表 4.29）在機械制造工藝設(shè)計手冊可知： =0.7f 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 130，CA6140 機床進 給機構(gòu)允許進給力 =3530 。maxFN 根據(jù)表 1.21，當強度在 174207 時， ， ， = 時，徑HBSpam4f75.0rK045 向進給力： =950 。R 切削時 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.292） ，故實際進給力為：f roFfKsFfkrFfK =950 =1111.5 由于切削時f17.N 進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選 = 可用。frm7.0 .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 ，車刀壽命 =m5.1T 。min60 .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 200219 的鑄件，15YTHBS ， ，切削速度 = 。pa4frm75. Vmin63 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） ，tvKvsvKTvKv 故： = tv=63 （3-12）0V0.184.920.1 in48 = = =120 （3-13）nDc17mir 根據(jù) CA6140 車床說明書選擇 =1250ir 這時實際切削速度 為：cV = = （3-14）1cn01257inm .校驗機床功率 14 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， = ， ， ，HBS160245pam3fr75.0 切削速度 時，min50V =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 3. 根據(jù)表 1.30，當 = 時，機床主軸允許功率為 = ， ，故所選切削用ni125EPkw9.5CEP 量可在 CA6140 機床上進行，最后決定的切削用量為： =1.25 ， = ， = = ， =pamfr7.0nmi125rsr08.Vmin0 15 4 鉆 20 孔 夾 具 設(shè) 計 4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 在本次夾具設(shè)計中，設(shè)計鉆擴鉸 20 孔的夾具，在工件夾緊方面要求手動夾緊。 這類夾具的特點是：針對性強，剛性好，容易操作，裝夾速度較快以及生產(chǎn)效率高和 定位精度高，但是設(shè)計制造周期長，產(chǎn)品更新?lián)Q代時往往不能繼續(xù)使用適應(yīng)性差，費 用較高。 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研 究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾 緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。 夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重 力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件 的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。 一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構(gòu)即接受和傳遞原始作用力， 使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件。 考慮到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。 螺旋夾緊機構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他 元件或機構(gòu)組成復合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。 螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原 理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是 通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。 典型的螺旋夾緊機構(gòu)的特點： （1）結(jié)構(gòu)簡單； （2）擴力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳 動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和 定心作用。 工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的 夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓 弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板 的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對 16 稱中心在規(guī)定位置上。 4.2 夾具的導向 在鉆床上加工孔時，大都采用導向元件或?qū)蜓b置，用以引導刀具進入正確的加 工位置，并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性， 從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過程中，導向裝置保證同軸各孔的同軸度、 各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導向裝置如同定位元件一樣，對于保證 工件的加工精度有這十分重要的作用。 導向元件包括刀桿的導向部分和導向套。 在這套鉆床夾具上用的導向套是鉆套。 鉆套按其結(jié)構(gòu)可分為固定鉆套，可換鉆套，快換鉆套及特殊鉆套。 因此套鉆夾具加工量不大，磨損較小，孔距離精度要求較高，則選用固定鉆套。 如圖4.2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。 圖4.2 鉆套 鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性，材料選擇 20Mn2。淬火HRC60。我選擇的鉆套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。 相同的，為了防止定位銷與模板之間的磨損，在模板定位孔之間套上兩個固定襯 套。選取的標準件代號為12*18 GB2263-1980。材料仍選取T10A， 淬火HRC60。公差采 用H7/p6的配合。 4.3 鉆孔與工件之間的切屑間隙 鉆套的類型和特點: 1、固定鉆套：鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆 套外圓一般采用 H7/n6 配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔 徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。 2、可換鉆套：主要用在大批量生產(chǎn)中，由于鉆套磨損大，因此在可換鉆套和鉆 模板之間加一個襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內(nèi)，鉆套以 F7/m6 或 F7/k6 配合裝入 襯套中。 3、快換鉆套：當對孔進行鉆鉸等加工時，由于刀徑不斷增大，需要不同的導套 引導刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。 4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標準鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。 17 鉆套下端面與工件表面之間應(yīng)留一定的空隙C，使開始鉆孔時，鉆頭切屑刃不位于 鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內(nèi)孔，如圖4.3。 圖4.3 切屑間隙 C=(0.31.2)d。 在本次夾具鉆模設(shè)計中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)計方案后，選擇了C=8。因 為此鉆的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。 4.4 鉆模板 在導向裝置中，導套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和 強度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆 模板、鉸鏈式鉆模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。 在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下， 鉆模板在夾具體上采用定位銷一面雙孔定位，螺栓緊固，鉆模精度較高。 4 4.5 定位誤差的分析 定位誤差是指由于定位不準而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對夾 具設(shè)計中采用的某一定位方案，只要其可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相關(guān)尺寸或位置 公差的 1/3，即可認為該定方案符合加工精度的要求。 在用夾具裝夾工件時，當工件上的定位基準面與夾具上的定位元件相接觸或相配合 時，工件的位置即由定位元件確定下來。而對一批工件來說，因各工件的有關(guān)表面本 身和它們之間在尺寸和位置上都存在公差，且夾具上的定位元件本身及相互間存在尺 寸和位置公差，因此，雖然工件已經(jīng)定位，但每個被定位的工件上的一些表面的位置 仍然會產(chǎn)生變化，這就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。 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。 由5和6可得： 1 定位誤差： 18 當以任意邊接觸時 minDWd 當以固定邊接觸時 2d 式中 為彼此最小間隙min 通過分析可得： 0.5D1dmin 因此：當以任意邊接觸時 0.63DW 2 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： SNHBKRkZaZy 014.8.9)(1cos0.3j 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mjm5. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD01. 誤差總和： 0.965jwm 從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)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(jié)構(gòu)如下圖所 示）以減少更換鉆套的輔助時間。 為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。 19 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基本 極限 偏差 D6 01 3 +0.010 +0.004 6 11.8 4 7 1.82.6 5 8 6 9 -- 2.63 +0.016 +0.006 33.3 6 +0.016 +0.008 9 3.34 7 10 45 8 11 8 12 16 56 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 13 68 12 15 10 16 2 0 810 +0.0 28 +0.013 15 18 1012 18 +0.023 +0.012 22 12 20 25 1215 22 26 0.008 1518 +0.034 +0.016 26 30 16 28 36 1822 30 +0.028 +0.015 34 2226 35 39 20 36 4 5 2630 +0.041 +0.020 42 46 3035 48 +0.033 +0.017 52 25 45 56 3542 +0.050 +0.025 55 +0.039 59 30 56 6 0.012 20 4248 62 66 4850 70 +0.020 74 7 0.040 鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 4.7 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(yīng)有足夠 的厚度，剛度可以適當加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯 夾較大的工件的外觀，更復雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高， 所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)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(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。 （4）應(yīng)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(yīng)在夾具體上面。 （5）安裝應(yīng)牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當夾安裝在重力的 中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)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(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所 示的夾具裝配。 21 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(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點技術(shù)，經(jīng)濟的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方 便等特點，在設(shè)計中還應(yīng)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(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵 屑。 4.8 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設(shè)計時，需要更換零件加 工時速度要求快。本夾具設(shè)計，用底部大平面定位三個自由度， V 型塊定位兩個自由 度，再用一個壓塊限制最后一個自由度。 22 5 車 32H7 孔夾具 5.1 車床夾具設(shè)計要求說明 車床夾具主要用于加工 32H7 孔夾具。因而車床夾具的主要特點是工件加工表 面的中心線與機床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。 （1） 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤， 花盤，頂尖等，還有自行設(shè)計的心軸；專用夾具通?？煞譃樾妮S式、夾頭式、卡盤式、 角鐵式和花盤式。這類夾具的特點是加工時隨機床主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具做進給運動 定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心 夾緊機構(gòu)。 角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時， 由于零件形狀較復雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設(shè)計專用夾具。這種夾具的夾 具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具。 花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個 T 形槽，安裝定位 元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復雜工