蝸輪蝸桿傳動箱體加工工藝及鉆4-M6螺紋孔、銑端面夾具設計

蝸輪蝸桿傳動箱體加工工藝及鉆4-M6螺紋孔、銑端面夾具設計,蝸輪,蝸桿,傳動,箱體,加工,工藝,M6,螺紋,端面,夾具,設計 南通職業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 畢業(yè)設計說明書（論文） 題目：箱體的工藝規(guī)程及夾具設計 姓 名： 專業(yè)名稱： 指導老師： 完成時間： 摘 要 此次設計涉及到的知識是機械制造工藝學及機床夾具設計、金屬切削機床、尺寸公差。 渦輪蝸桿傳動箱的加工工藝和夾具設計包括三個部分,包括工藝設計、工序設計和專用夾具設計。在設計過程中，首先要理解分析部分，工藝設計應為毛坯結(jié)構(gòu)，選擇零件的加工基準來設計零件的工藝路線，然后計算每個切削量的零件尺寸以確定工藝。對關鍵設備及各種設計參數(shù)進行切削加工，然后對專用夾具進行夾具選擇，對各種夾具部件進行設計，如定位夾具連接元件、導向元件、夾具等部件，計算夾具的定位誤差，分析夾具的合理性和缺陷。 關鍵詞:工序、工藝、切削參數(shù)、夾緊、定位、誤差。 ABSTRCT The knowledge involved in this design is mechanical manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, dimensional tolerances. The machining process and fixture design of the base consists of three parts, including process design, process design and special fixture design. In design process should first understand the analysis, structure of the process design of a blank, and choose the good parts machining reference to design parts of the process route; then calculate the amount of each cutting part of the step size, the decision process of key equipment and cutting process of various design parameters and a special fixture, the fixture selection design of various components, such as positioning and clamping elements connecting part, component oriented, tools and fixtures and other components, positioning error calculate fixture, fixture structure of rationality and disadvantage analysis, improvement and design. Key words: process, process, cutting parameters, clamping, positioning, error. 目錄 ABSTRCT 3 序 言 1 一 零件的分析 2 1.1零件的作用 2 1.2零件的精度分析 2 1.3 零件的工藝分析 3 二 工藝規(guī)程設計 4 2.1確定毛坯的制造形式 4 2.2機械加工余量的的確定 4 2.3毛坯尺寸的確定 5 2.4工序余量的確定 6 2.5基面的選擇 6 2.6制定工藝路線 7 2.7 確定切削用量及基本工時 8 三 鉆孔夾具設計 13 3.1鉆床的概述 13 3.2問題的提出 14 3.3定位基準的選擇 14 3.4定位方案的設計 14 3.5夾緊方案的設計 15 3.5.1典型夾緊結(jié)構(gòu) 16 3.5.2定心夾緊機構(gòu) 16 3.6切削力和夾緊力的計算 16 3.7鉆模板的選擇 17 3.8鉆套的設計 21 3.8定位誤差分析 25 3.9夾具設計及操作的簡要說明 26 四 銑夾具設計 27 4.1 問題的提出 27 4.2 定位基準的選擇 27 4.3 定位方案的設計 27 4.4夾緊方案的設計 28 4.4.1夾緊裝置的組成及基本要求 29 4.4.2夾緊裝置的確定 29 4.5 切削力及夾緊力計算 29 4.6定位誤差分析 32 4.7對刀裝置設計 33 4.8夾具體的設計 36 4.9夾具設計及操作簡要說明 37 總 結(jié) 38 致 謝 39 參 考 文 獻 40 40 序 言 機械制造行業(yè)的生產(chǎn)一定形狀和大小的零件和產(chǎn)品,并配備了機械設備行業(yè)。機械制造的產(chǎn)品可以直接使用的人使用,而且對其他行業(yè)的生產(chǎn)提供設備,有各種各樣的社會機器或機械制造產(chǎn)品。我們的生活不能分開制造,所以制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的一個重要的產(chǎn)業(yè),是一個重要的基礎,一個國家或地區(qū)的發(fā)展和強大的支柱。在某種意義上,機械制造業(yè)的水平是衡量一個國家的國民經(jīng)濟的整體實力和科技水平的一個重要指標。 渦輪蝸桿傳動箱的工藝設計和夾具設計的基礎是一個教學環(huán)節(jié)完成的機械制圖、機械制造技術、機械設計、機械工程材料課程設計。正確解決一部分的過程中定位,夾緊和工藝路線安排,工藝尺寸確定等問題,并設計專用夾具,確保零件加工的質(zhì)量。設計也開發(fā)自己的自學和創(chuàng)新能力。因此,本設計是全面和實用,涉及范圍廣泛的知識。因此,在設計中應注意的基本概念,基本理論,而且還注意到生產(chǎn)實踐的需要,只有各種理論與生產(chǎn)實踐的結(jié)合,可以很好的完成設計。 設計水平有限,錯誤不可避免,敬請老師批評糾正。 一 零件的分析 1.1零件的作用 由該零件的圖紙可知該零件屬箱體類零件，本零件是主要是由渦輪蝸桿傳動箱、前端的圓臺，側(cè)面的凸臺等結(jié)構(gòu)組成，在零件前端圓臺上還有許多著通孔、螺紋孔,渦輪蝸桿傳動箱上還有沉頭孔。為鑄造毛坯，從零件圖上可以看出零件上各部分粗糙度要求都比較低，最高的粗糙度僅為Ra1.6 精加工就可以滿足要求。 1.2零件的精度分析 1.箱體的底面，尺寸精度要求為IT9-11,表面粗糙度要求為Ra3.2μm,屬于中等精度要求。 2. 箱體的左端面，尺寸精度要求為IT9-11,表面粗糙度要求為Ra3.2μm,屬于中等精度要求。 3.箱體的右端面，尺寸精度要求為IT9-11,表面粗糙度要求為Ra3.2μm,屬于中等精度要求。 4.Φ40，Φ64的孔系，尺寸精度要求為IT8-9，表面粗糙度要求為Ra1.6μm，屬于高等精度要求。 5.前后端面，尺寸精度要求為IT9-11,表面粗糙度要求為Ra3.2μm,屬于中等精度要求。 6.Φ12，Φ18的孔系，尺寸精度要求為IT8-9，表面粗糙度要求為Ra1.6μm，屬于高等精度要求。 7.4-M4螺紋孔，尺寸精度要求為IT8-9，表面粗糙度要求為Ra1.6μm，屬于高等精度要求。 8.4-M6螺紋孔，尺寸精度要求為IT8-9，表面粗糙度要求為Ra1.6μm，屬于高等精度要求。 1.3 零件的工藝分析 本次工藝分析的目的，主要是審查零件的結(jié)構(gòu)外形及其尺寸還有表面粗糙度、材料及熱處理等技術的要求是否合理，是否便于加工和裝配；還有就是通過對零件的工藝分析，對零件要求有進一步的了解，最后編制出零件的工藝文件。 轉(zhuǎn)子泵箱體的工藝有兩組組加工面的分別為 1：以底端面為基準的加工面，這組加工包括鏜Φ64孔。 2：一個是以Φ64孔為基準的加工面，這個主要是其他面及孔的加工。 二 工藝規(guī)程設計 2.1確定毛坯的制造形式 選擇毛坯的類型及其制造是確定毛坯方法。毛坯類型是鑄造、鍛造、沖壓,沖壓、焊接、配置文件、表等。決定毛坯時應考慮以下因素: 1)材料和零件的機械性能。當選擇材料,毛坯的類型大致確定。例如,材料是鑄鐵,毛坯的選擇材料是鋼鐵,和機械性能要求很高,可選的鍛件,機械性能要求較低時,可選部分或鑄鋼。 2)零件的狀態(tài)和尺寸大小及粗糙,用鑄造的方法。薄壁零件和不可用砂鑄造,鑄造大尺寸應該用于砂鑄造,和小部件提供更先進的鑄造方法。 3)生產(chǎn)類型。大規(guī)模生產(chǎn)當選毛坯制造方法的精度和生產(chǎn)率為毛坯的制造成本減少物料消耗和降低加工成本進行補償。如鑄造應采用金屬模具機成型和精密鑄造,鍛造模鍛,冷軋和冷拔概要文件。小批量生產(chǎn)應使用木霉菌或手工自由鍛。 4)生產(chǎn)條件。確定毛坯必須結(jié)合具體生產(chǎn)條件,如生產(chǎn)的實際水平和實際生產(chǎn)的能力,外包的可能性等。當有條件時,應積極組織地區(qū)專業(yè)生產(chǎn)、統(tǒng)一供應的粗糙。 5)充分考慮的可能性,利用新技術,新技術和新材料。目前,新工藝、新技術和新材料的毛坯制造業(yè)發(fā)展迅速。例如,鑄造、鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末冶金和工程塑料機械中使用越來越多。在應用這些方法,可以大大減少機械加工的數(shù)量,有時不能被處理,其經(jīng)濟效果是非常重要的。 2.2機械加工余量的的確定 本零件的機械加工余量的確定主要是通過鑄件的材料和鑄造方法來確定的，通過查閱工序余量手冊可知，底面的機械加工余量為2mm，加工余量等級為F，左端面的機械加工余量為2mm，加工余量等級為，φ32端面端面的機械加工余量為2，，φ18的孔機械加工余量為2mm，加工余量等級為，Φ14F8的孔的機械加工余量為14mm，加工余量等級為8級 序號 被加工表面及孔 機械加工余量 加工余量等級 1 底端面 2mm IT9級 2 鉆4-M4孔 實心 IT8級 3 左端面 2mm IT9級 4 右端面 2mm IT9級 5 Φ40，Φ64孔系 2mm IT8級 6 前后端面 2mm IT9級 7 Φ12，Φ18的孔系 2mm IT8級 8 4-M6螺紋 實心 IT8級 2.3毛坯尺寸的確定 序號 被加工表面及孔 機械加工余量 零件尺寸 毛坯的尺寸 1 底端面 2mm 74x46x52 74x46x54 2 鉆4-M4孔 4mm M4 實心 3 左端面 2mm Φ64 Φ64x64 4 右端面 2mm Φ82 Φ82x66 5 Φ40，Φ64孔系 2mm Φ40，Φ64 Φ36，Φ60 6 前后端面 2mm Φ22x78 Φ22x82 7 Φ12，Φ18的孔系 12mm Φ12，Φ18 實心 8 4-M6螺紋 6mm M6 實心 2.4工序余量的確定 工序名稱 加工對象 經(jīng)濟精度等級 表面粗糙度 1 底端面 IT9級 Ra3.2 2 鉆4-M4孔 IT8級 Ra1.6 3 左端面 IT9級 Ra3.2 4 右端面 IT9級 Ra3.2 5 Φ40，Φ64孔系 IT8級 Ra1.6 6 前后端面 IT9級 Ra3.2 7 Φ12，Φ18的孔系 IT8級 Ra1.6 8 4-M6螺紋 IT8級 Ra1.6 2.5基面的選擇 粗基準的選擇標準應滿足下列要求: (1)粗基準的選擇應該基于加工表面。保證精度的加工面跟沒有加工表面的關系是此次目的。如果有幾個表面,不需要加工表面的工件,必須選擇與高精度表面作為粗基準。均勻的壁厚,對稱形狀,少量的夾緊等。 (2)選擇的重要表面機械加工余量為粗基準。例如:機床導軌表面是一個重要的統(tǒng)一的保證金要求。因此在這個過程中選擇導軌面作為粗基準,床的底部表面的過程,然后底部表面作為精細加工的參考指南。通過這種方式,我們可以確保表層保存在一個更加統(tǒng)一的和精心組織,以提高耐磨性。 (3)最小的表面機械加工余量應該選為粗基準。這將確保表面有足夠的加工余量。 (4)盡可能選擇平坦,光滑,大表面積作為粗基準,以確保準確定位和夾緊可靠。不宜選作粗基準的有冒口、澆口、毛刺、飛邊的表面，需要粗加工。 (5)粗基準應避免,因為表面粗糙的數(shù)據(jù)主要是粗糙和不規(guī)則的。多個用很難確保表面之間的表面的準確性。 基面的選擇是工藝設計的重要部分之一,它是非常重要的部件的生產(chǎn)。首先選擇合適的端面和外圓定位基準。 精基準選擇應滿足下面規(guī)則: (1)“基準重合”的原則,應選擇加工表面的設計基準位置的參考,并避免錯誤造成的非巧合的基準面。 (2)“基準統(tǒng)一”的原則盡可能在大多數(shù)過程使用相同的精度指標集,以確保定位精度的表面,以避免造成的錯誤引用轉(zhuǎn)換,簡化夾具設計和制造。 (3)“自為基準”的原則需要一定的完成和完成過程機械加工余量小而均勻,應選擇加工表面本身是優(yōu)良的基準,表面和其他表面之間的位置精度的保證的第一步。 (4)“互為基準”原則,當兩個表面相互位置精度和自己的大小、形狀精度較高,可以作為“相互參考”方法,重復處理。 (5)選擇的精度標準應該能夠確保精確定位,夾緊可靠,裝置簡單,操作方便。 有很好的Φ64孔和定位基準和其他表面處理。 2.6制定工藝路線 通過零件的形狀、尺寸及位置精度再通過技術得到以下兩種加工方案： 方案一 1 鑄造 鑄造 2 時效處理 時效處理 3 銑 粗精銑底端面 4 鉆 鉆擴鉸M4的螺紋孔，攻絲 5 銑 粗精銑Φ64的左端面 6 銑 粗精銑Φ82的右端面 7 鏜 粗精鏜Φ40，Φ64的孔系 8 銑 粗精銑Φ34的端面 9 車 粗精車Φ12，Φ18的孔系 10 鉆 鉆擴鉸4-M6螺紋孔，攻絲 11 鉆 鉆擴鉸4-M4螺紋孔，攻絲 12 鉆 鉆擴Φ6的孔，锪孔Φ12 13 檢驗 清洗檢驗 14 入庫 入庫 方案二 1 鑄造 鑄造 2 時效處理 時效處理 3 鉆 鉆擴鉸M4的螺紋孔，攻絲 4 銑 粗精銑底端面 5 銑 粗精銑Φ64的左端面 6 銑 粗精銑Φ82的右端面 7 鏜 粗精鏜Φ40，Φ64的孔系 8 銑 粗精銑Φ34的端面 9 車 粗精車Φ12，Φ18的孔系 10 鉆 鉆擴鉸4-M6螺紋孔，攻絲 11 鉆 鉆擴鉸4-M4螺紋孔，攻絲 12 鉆 鉆擴Φ6的孔，锪孔Φ12 13 檢驗 清洗檢驗 14 入庫 入庫 工藝方案一、二的不同在于方案二是先鉆孔、再銑端面，這樣就違背了“先面后孔”的原則，而方案一“先面后孔，先大孔后小”，遵循了安排工藝的基本原則，同時銑面后先鉆4-M4的孔，這樣可以利用4-M4的孔作為定位基準，保證了零件的加工精度，所以確定選擇方案一。 2.7 確定切削用量及基本工時 工序：粗精銑底端面 1. 刀具的確定 刀具選取端銑刀，刀片采用YG8 ，，，。 2. 銑削用量的計算 1） 銑削深度的確定 由于機械加工余量不大,一次完成加工 2） 進給量的確定及切削速度的計算 查得X51立式銑床資料，功率為7.50kw。 根據(jù)表得出 ，則 因此根據(jù)標準選?。?200 當＝1200r/min時 因此根據(jù)標準選取 3） 切削工時的計算 切削工時：，，，則機動工時計算如下： 工序：鉆3-Φ6孔 機床：Z525立式鉆床 刀具：根據(jù)《機械工藝設計手冊》，刀具選取高速鋼麻花鉆Φ6 1)進給量的確定 取f=0.13mm/r 2)切削速度的確定　　V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)機床主軸轉(zhuǎn)速的計算　　 ns== 1364r/min 與1364r/min接近的標準轉(zhuǎn)速為1450r/min。選轉(zhuǎn)速=1450r/min。 因此實際切削速度的如下== 5) 切削的工時計算按《切削用量工時計算手冊》表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=10mm; =4mm; =3mm; t=2x（） =2x（）=0.0234(min) (2)：锪孔 Φ12mm孔 根據(jù)有關資料，當鉆頭用于鉆削時，當鉆削相同尺寸的固體孔時，進給速率與切削速度以及進給速率與切削速度之間的關系是： 　　　 式中的、——加工實心孔進的切削用量. 現(xiàn)已知 =0.36mm/r (《切削手冊》)表2.7 =100m/min (《切削手冊》)表2.13 　　　　　　　　 1) 給量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按機床選取0.5mm/r 2) 削速度　　v=0.4×100=40m/min. 3) 定機床主軸轉(zhuǎn)速　　 ns== 489r/min 與489r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為500r/min。現(xiàn)選取=500r/min。 所以實際切削速度 == 5) 工時計算，根據(jù)《工藝手冊》表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=4mm; =6mm; =0mm; t= ==0.04(min) 工序：鏜Φ40，Φ64孔系 1.加工條件 工件材料：HT200，時效處理，砂型鑄造 加工要求：鏜孔Φ40，Φ64mm 機 床：臥式鏜床T616 刀 具：彎頭鏜刀 2.計算切削用量 查《簡明手冊》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得 =25mm/min =0.07mm/z =9.6mm 根據(jù)T616鏜床說明書，取=125 r/min 切削工時：L=2mm 工序：鉆M6螺紋孔 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《機械零件工藝設計手冊》表3.1－6） 由《切削用量工時計算手冊》表2.7和《機械零件工藝設計手冊》表4.2－16查得 （《切削用量工時計算手冊》表2.15） 按機床選取 基本工時： min 攻螺紋M6mm： 選擇M6mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即 按機床選取 基本工時： 三 鉆孔夾具設計 需要設計專用夾具是為了提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，保證加工質(zhì)量。 根據(jù)指導老師的分配工序的鉆4-M6螺紋孔的鉆床夾具。 3.1鉆床的概述 鉆床是用途廣泛的孔加工機床.其主要加工方法是用鉆頭在實心材料上鉆孔,主要用來 加工外形復雜,沒有對稱回轉(zhuǎn)軸線的孔、 一般直徑不大,精度不太高的子L,如連桿、蓋板 箱體，機架等零件上的單孔和孔系.也可以通過鉆孔，擴孔，鉸孔的工藝手段加工精度要求 較高的孔，利用夾具還可加工要求一定相互位置精度的孔系，另外鉆床還可進行攻螺紋 锪孔和锪端面等工作，鉆床在加工時，工件一般不動,刀具則面作旋轉(zhuǎn)主運動. 一面作軸 向進給運動.鉆床的加工方法及其所需運動如圖8-1所示 a)鉆孔(b）擴孔(c)鉸孔 (d)攻螺紋(e)锪埋頭孔f锪埋頭孔 (g）锪端面 鉆床的主要類型有臺式鉆床丶立式鉆床丶搖臂鉆床丶銑鉆床和中心孔鉆床等。鉆床的主參數(shù)一般為最大鉆孔直徑 鉆床夾具一般稱為鉆模。它是在鉆床中鉆孔、擴孔、鏜孔和攻絲孔的機床夾具。當使用鉆模時，工具的位置和導向工具的進給方向通過鉆套確定。待加工孔的尺寸精度主要由刀具本身的精度保證?？椎淖鴺宋恢玫木扔摄@套在夾具上的位置精度決定，并防止刀具在加工過程中傾斜。因此，在該結(jié)構(gòu)中設置了用于安裝鉆套的鉆模，主要有固定式、索引式、蓋式、翻轉(zhuǎn)式和滑動式等。 3.2問題的提出 該夾具主要用于鉆削精度要求高的4-M6螺紋孔，對其它表面沒有主要要求。為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率，而沒有考慮精度。 3.3定位基準的選擇 基準是生產(chǎn)對象上的幾何特征之間的幾何關系所基于的點、線或表面。根據(jù)基準的不同功能，將基準分為兩大類：設計基礎和過程參考。 1. 設計基準 零件圖上采用的基準，為設計基準。 2. 工藝基準 零件在過程中使用的基準稱為過程引用。過程基準分為組裝基準、測量基準、過程基準和定位基準。 （1）裝配基準 裝配基準用于確定零件或產(chǎn)品中零件位置的基準，為裝配基準。 （2）測量基準 測量時用以檢驗已經(jīng)加工過表面尺寸位置的基準，稱為測量基準。 （3）工序基準 在加工工序中，用以確定本工序被加工表面家工后的尺寸、形狀及位置的基準，稱為工序基準。 （4）定位基準 零件定位時所用到的基準，稱為定位基準。 本道工序加工4-M6螺紋孔，精度高，因此我們采用已加工好的Φ64孔及端面定位，因為孔徑自身較小，切削力較小，因此不在采用其他的輔助定位，墊板的壓緊力即可以滿足要求。 3.4定位方案的設計 定位方法和定位部件的選擇包括定位部件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸和布置的選擇。它們主要取決于工件的加工要求、工件的定位以及外力的作用。 1. 工件及平面定位 （1） “主要支承” 主要支撐也就是在零件加工中起定位的作用，也能限制自由度 1） “固定支承 2） “可調(diào)支承” 3） “自位支承” （2） 輔助支承 主要用來提高零件安裝的穩(wěn)定性 1）“螺旋式輔助支承” 2）“自位式輔助支承” 3）“推引式輔助支承” 4）“液壓鎖緊的輔助支承” 2. 工件以圓柱空定位 （1）圓柱銷 （2）圓錐銷 （3）圓柱心軸 3、 工件以外圓柱面定位 （1）在V形塊中定位 （2）在圓孔中定位 （3）在半圓孔和圓錐孔中定位 根據(jù)上述表述，我們是在圓孔中定位，采用心軸作為定位元件。 3.5夾緊方案的設計 在加工中，工件的定位和夾緊是兩個緊密相關的加工過程。工件定位后，需要通過某種裝置將工件夾緊到定位部件上，以便工件在加工過程中不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力的作用而改變位置或產(chǎn)生振動。確保加工精度和安全生產(chǎn)。以這種方式夾緊工件的裝置稱為夾緊裝置。 3.5.1典型夾緊結(jié)構(gòu) 1. 斜楔夾緊結(jié)構(gòu) 2. 螺旋夾緊結(jié)構(gòu) （1）單個螺旋夾緊結(jié)構(gòu) （2）螺旋壓板夾緊結(jié)構(gòu) （3）偏心夾緊機構(gòu) 3.5.2定心夾緊機構(gòu) 當加工尺寸的加工基準是中心元件（軸、中心平面等）撕裂時，為了使基準重合，減少定位誤差，可以使用定位夾緊機構(gòu)。因此，定心夾緊機構(gòu)主要用于要求準定心或準定心時的權(quán)利。定心夾緊機構(gòu)可分為以下幾種： （1）螺旋式定心夾緊機構(gòu) （2）杠桿式定心夾緊機構(gòu) （3）楔式定心夾緊機構(gòu) （4）彈簧筒夾式定心夾緊機構(gòu) （5）膜片卡盤定心夾緊機構(gòu) （6）波紋套定心夾緊機構(gòu) （7）液性塑料定心夾緊機構(gòu) 根據(jù)本次夾具定位方式，采用的心軸定位，心軸一般都是配合開口墊圈，螺母夾緊工件，因此采用單個螺旋夾緊結(jié)構(gòu)夾緊工件。 3.6切削力和夾緊力的計算 由工序主要完成工藝孔的鉆孔，鉆削力。由《切削手冊》得： 鉆削力 式（5-2） 鉆削力矩 式（5-3） 式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 在加工工藝孔時，夾緊力的方向與鉆削力的方向相同。因此，進行夾緊計算沒有多大意義。只需要定位夾緊部分的銷釘強度，剛度就能滿足加工要求。 3.7鉆模板的選擇 鉆床夾具稱為鉆頭，主要用于加工孔和螺紋。它主要由鉆套、鉆模、定位夾緊裝置夾具組成。主要類型如下。 （1）固定鉆模：這些鉆頭固定在機器上，加工精度很高。主要用于立式鉆床上加工單孔或直徑較大的徑向鉆床。 固定鉆模的結(jié)構(gòu)如下 （2）回轉(zhuǎn)式鉆模：這種鉆頭有分度裝置，因此可以圍繞軸加工幾個軸向或徑向孔。 回轉(zhuǎn)鉆模也就是帶分度機構(gòu)的鉆模，經(jīng)典的機構(gòu)如下 翻轉(zhuǎn)式鉆模：主要用于加工小工件不同表面的孔，孔徑小于f8～f10mm?？蓽p少安裝次數(shù)，提高被加工孔的定位精度。結(jié)構(gòu)相對簡單，加工模具一般人工翻轉(zhuǎn)，因此夾具和工件應小于10kg。翻轉(zhuǎn)鉆模板的經(jīng)典結(jié)構(gòu)如下 蓋板式鉆模：該鉆模是無夾的，其定位元件和夾緊裝置直接安裝在鉆模上。鉆模夾緊在工件上，適合于大件和大件工件的小孔加工。夾具及結(jié)構(gòu)簡單輕巧，切屑容易去除。然而，每次需要從工件上裝載和卸載夾具時，都是耗時的，因此鉆頭的質(zhì)量一般不超過10kg。 蓋板鉆模板的借構(gòu)如下 滑柱式鉆模：線軸鉆是一種帶有升降鉆模的通用可調(diào)夾具。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、動作迅速、制造周期短，在生產(chǎn)中得到廣泛應用。。 滑柱鉆模板的結(jié)構(gòu)如下 鉸鏈式鉆模：鉆模和夾具通過鉸鏈具體連接，如圖所示，使模板繞鉸鏈銷旋轉(zhuǎn)，提高工件安裝的開放性，從而便于工件在工作孔處的多步加工，如鉆孔、攻絲、鏜削平面等。 鉸鏈鉆模板的經(jīng)典借構(gòu)如下 綜上所述我們選擇固定鉆模板比較合適， 因為我們采用側(cè)面和底面定位，使用固定鉆模板就可以滿足要求，因此我們采用固定鉆模板。固定鉆模板靠2個圓柱銷定位在夾具體上，2個內(nèi)六角螺釘壓緊在夾具體上，實現(xiàn)對固定鉆模板的定位。 3.8鉆套的設計 鉆床的導向部分就是鉆套 鉆套根據(jù)加工的孔的情況不同，又分為以下幾種鉆套 固定鉆套(JB/T 8045.1-1999) 可換鉆套(JB/T 8045.2-1999) 快換鉆套(JB/T 8045.3-1999) 特殊鉆套 特殊鉆套又分為好幾個類型根據(jù)孔的距離不同，因為我們加工的孔不夠特殊，因此特殊鉆套就不在介紹。 鉆套的尺寸公差及材料 在選用標準結(jié)構(gòu)的鉆套時,鉆套導引孔的尺寸與公差帶須由設計者決定 可按下述原則來確定導引孔的尺寸與公差帶 其余結(jié)構(gòu)尺寸 ①鉆套導引孔直徑的基本尺寸 ②因為由鉆套導引的刀具,應等于所導引刀具的最大極限尺寸都已標準化和規(guī)格化,都是鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等定尺寸的刀具,所以鉆套導引孔與刀具的配合. ③鉆套導引孔與刀具之間,應按基軸制來選定，應保證有一定的配合間隙,?以防止兩者發(fā)生卡住或咬死，一般根據(jù)所導引的刀具和加工精度要求來選取導引孔的公差選用97,精鉸時選用96，鉆孔和擴大時選用F7 ④當使用標準鉸鏈H6或H8孔時，不需要計算工具的最大尺寸。直接按壓孔的基本尺寸，分別選擇F6或E6作為導向孔的基本尺寸和公差。 ⑤由于標準鉆頭的最大尺寸都是所加工孔的基本尺寸，基本尺寸取公差帶為F7即可，故鉆頭的導引孔就只須按孔的 ⑥如果鉆套導引的不是刀具的切削部分,而是刀具的導柱部分°這時也可按基孔制的相應配合選取為: H7/f74H7/96，H6/95 下面一一介紹下上面3種的標準的鉆套及其使用地方 固定鉆套(JB/T 8045.1-1999) 固定鉆套分為帶肩鉆套和不帶肩的 具體結(jié)構(gòu)如下圖 固定鉆套的特點如下 鉆套直接壓入鉆模板或夾具體上，其外圓與鉆模板采用H7/n6或H7/r6配合。磨損后不易更換。適用于中、小批生產(chǎn)的鉆模上或用來加工孔距甚小以及孔距精度要求較高的孔。為了防止切屑進入鉆套孔內(nèi)，鉆套的上、下端應稍突出鉆模板為宜，一般不能低于鉆模板。 因為我們是批量生產(chǎn)，因此在此場合固定鉆套不使用 可換鉆套(JB/T 8045.2-1999) 可換鉆套的結(jié)構(gòu)如下圖 可換鉆套的使用特點如下 鉆套1裝在襯套2中，而襯套則是壓配在夾具體或鉆模板3中。鉆套由螺釘4固定。以防止它轉(zhuǎn)動。鉆套與襯套間采用F7/m6或F7/k6配合，以便于鉆套磨損后迅速更換。 適于大批量生產(chǎn) 快換鉆套(JB/T 8045.3-1999) 快換鉆套的結(jié)構(gòu)如下圖 當要取出鉆套時，只要將鉆套朝逆時針方向轉(zhuǎn)動使螺釘頭部剛好對準鉆套上的削邊平面，即可取出鉆套。適用于同一個孔需經(jīng)多種工步加工的工序 綜上所述我們采用快換鉆套，選擇直徑為6mm的快換鉆套. 3.8定位誤差分析 用調(diào)整法加工一批工件時，工件在定位過程中，由于工件的定位基準與工序基準不重合，以及工件的定位基準面與夾具定位元件的定位表面存在制造誤差，都會引起工件的工序基準偏離理想位置，而使工序尺寸產(chǎn)生加工誤差，稱為定位誤差，常用表示。其數(shù)值大小為工件的工序基準沿工序尺寸方向上發(fā)生的最大偏移量。它由定位基準與工序基準不重合誤差和定位副制造不準確引起工序基準的位移誤差兩部分組成，其大小是兩項誤差在工序尺寸方向上的代數(shù)之和，即 當工序基準位置與多個定位基準有關時，以上兩個誤差方向和工序尺寸方向便可能不一致，定位誤差的計算則比較復雜，需要具體情況具體分析。一般按最不利的情況找出定位時一批工件中工序基準的兩個極端位置，然后把工序基準的最大變動量折算到工序尺寸方向上，即可得到定位誤差。 使用夾具安裝工件時，應盡量減少定位誤差，在保證該工序加工要求的前提下，留給其他工藝系統(tǒng)誤差的比例大一些，以便能較好地控制加工誤差。根據(jù)加工誤差計算不等式，定位誤差應不超過零件公差的1/5-1/3。 定位心軸垂直放置：=0.019+0.007+0.002=0.028 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——心軸外圓直徑公差（mm）。 3.9夾具設計及操作的簡要說明 采用心軸定位，開口墊圈的壓緊力可指定可靠的夾緊力。同時，我們使用快換鉆套。當導向鉆套磨損時，我們可以通過松開螺釘快速松開鉆套。保證了導引精度，大大提高了生產(chǎn)效率，適合大批量生產(chǎn)。 四 銑夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 由指導老師的分配，決定設計工序銑端面的銑床夾具。 4.1 問題的提出 在機械制造中，用以裝夾工件（和引導刀具）的裝置，稱為夾具。它是用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或檢測的裝置。 在機械加工過程中，為了保證加工精度，首先要使工件在機床上占有正確的位置，確定工件在機床上或夾具中占有正確的位置的過程，稱為工件的定位。定位后將其固定，使其在加工過程中始終保持定位位置不變的操作稱為夾緊。工件在機床或夾具上定位、夾緊的過程稱為工件的裝夾。用以裝夾工件的裝置稱為機床夾具，簡稱夾具。 銑床夾具主要用于加工上的平面，凹槽，花鍵及各種成型面，是最常用的夾具之一，銑削加工時切削量較大，且為斷續(xù)切削，故切削力大，沖擊和振動也較嚴重，因此設計銑床夾具時，應注意工件的裝夾具在工作做臺上的安裝平穩(wěn)性。 本夾具主要用于銑端面，本道工序加工精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。 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(jù)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。我們采用外圓和底面為定位基準，為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構(gòu)。 4.3 定位方案的設計 定位方式和定位元件的選擇包括選擇定位元件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及布置形式等，他們主要取決于工件的加工要求、工件定位基準和外力的作用等因素。 定位，就是限制自由度。通常是用一個支承點限制工件的一個自由度，用合理設置的六個支承點，限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是工件定位的“六點定位原則” 。 1. 工件及平面定位 （1）主要支承 主要支承用來限制工件的自由度，起定位作用 1）固定支承 2）可調(diào)支承 3）自位支承 （2）輔助支承 提高工件的安裝剛性和穩(wěn)定性 1）螺旋式輔助支承 2）自位式輔助支承 3）推引式輔助支承 4）液壓鎖緊的輔助支承 2. 工件以圓柱空定位 （1）圓柱銷 （2）圓錐銷 （3）圓柱心軸 3. 工件以外圓柱面定位 （1）在V形塊中定位 （2）在圓孔中定位 （3）在半圓孔和圓錐孔中定位 本夾具采用心軸和支撐釘定位。 4.4夾緊方案的設計 在機械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個工作過程。工件定位以后需要通過一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上，使工件在加工過程中，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動，以保證加工精度和安全生產(chǎn)。這樣把工件壓緊夾牢的裝置，即稱為夾緊裝置。 4.4.1夾緊裝置的組成及基本要求 1. 夾緊裝置的組成 （1）力源裝置 （2）中間傳動機構(gòu) 作用如下： 1）改變夾緊作用力的方向 2）改變夾緊作用力的大小 3）具有一定的自鎖性能 （3）夾緊元件 2. 對夾緊裝置的基本要求 （1）夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置 （2）夾緊力的大小要適當 （3）夾緊裝置要操作方便 （4）結(jié)構(gòu)要進湊簡單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，盡量使用標準件 4.4.2夾緊裝置的確定 本夾具采用心軸和支撐釘定位，限制空間的6個自由度，同時采用開口墊圈和螺母夾緊工件即可滿足要求。 4.5 切削力及夾緊力計算 確定夾緊力就是確定夾緊力的大小、方向和作同點。在確定夾緊力的三要素時要分析工件的結(jié)構(gòu)特點、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情況，而且必須考慮定位裝置的結(jié)構(gòu)形式和布置方式。夾緊力的三要素對夾緊結(jié)構(gòu)的設計起著決定性的作用。只有夾緊力的作用點分布合理，大小適當，方向正確才能獲得良好的效益。 1. 夾緊力方向的確定 （1）夾緊力方向應垂直于主要定位基準面 （2）夾緊力的方向最好與切削力、工件重力方向一致 2. 夾緊力作用點的選擇 （1）應能夠保持工件定位穩(wěn)定可靠，在夾緊過程中不會引起工件產(chǎn)生位移或偏轉(zhuǎn)。 （2）應盡量避免或減少工件的夾緊變形 （3）夾緊力作用點應盡量靠近加工部位 3. 夾緊力大小的估算 （1）首先假設系統(tǒng)為剛性系統(tǒng)，切削過程處于穩(wěn)定狀態(tài)。 （2）常規(guī)情況下，只考慮切削力（矩）在力系中的影響；切削力（矩）用切削原理公式計算。 （3）對重型工件應考慮工件重力的影響。在工件做高速運動場合，必須計入慣性力。 （4）分析對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡方程計算此狀態(tài)下所需的夾緊力即為計算夾緊力 （5）將計算夾緊力再乘以K，即得實際夾緊力。K為總安全系數(shù)，K=K0K1K2K3 各種因素的安全系數(shù)可查表2-3，一般K=1.5~2.5；當夾緊力與切削力相反時，K=2.5~3 。 （1）刀具： 采用端銑刀 φ50mm z=24 機床： x51立式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=12mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。 4.6定位誤差分析 用調(diào)整法加工一批工件時，工件在定位過程中，由于工件的定位基準與工序基準不重合，以及工件的定位基準面與夾具定位元件的定位表面存在制造誤差，都會引起工件的工序基準偏離理想位置，而使工序尺寸產(chǎn)生加工誤差，稱為定位誤差，常用表示。其數(shù)值大小為工件的工序基準沿工序尺寸方向上發(fā)生的最大偏移量。它由定位基準與工序基準不重合誤差和定位副制造不準確引起工序基準的位移誤差兩部分組成，其大小是兩項誤差在工序尺寸方向上的代數(shù)之和，即 當工序基準位置與多個定位基準有關時，以上兩個誤差方向和工序尺寸方向便可能不一致，定位誤差的計算則比較復雜，需要具體情況具體分析。一般按最不利的情況找出定位時一批工件中工序基準的兩個極端位置，然后把工序基準的最大變動量折算到工序尺寸方向上，即可得到定位誤差。 使用夾具安裝工件時，應盡量減少定位誤差，在保證該工序加工要求的前提下，留給其他工藝系統(tǒng)誤差的比例大一些，以便能較好地控制加工誤差。根據(jù)加工誤差計算不等式，定位誤差應不超過零件公差的1/5-1/3。 定位心軸垂直放置：=0.019+0.007+0.002=0.028 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——心軸外圓直徑公差（mm）。 4.7對刀裝置設計 對刀原件的設計 對刀原件是用來確定刀具與夾具的相對位置的元件，對刀件已經(jīng)標準化了，常見的對刀原件有 圓形對刀塊 用于加工單一的平面，方形對刀塊，用于調(diào)整組合銑刀位置時候?qū)Φ?直角對刀塊，用于加工相互垂直面或銑槽時候?qū)Φ叮瑐?cè)裝對刀塊，用他安裝在夾具體側(cè)面用于加工2相互垂直面或銑槽時對刀，具體結(jié)構(gòu)如下圖 圓形對刀塊 高度對刀裝置，主要用于加工平面，選用圓形對刀塊 (JB/T 8031.1-1999) 方形對刀塊 用于調(diào)整組合銑刀位置時候?qū)Φ?直角對刀塊，用于加工相互垂直面或銑槽時候?qū)Φ? 直角對刀塊 主要供盤狀銑刀及圓柱立銑刀銑槽時對刀用。可選用直角對刀塊(JB/T 8031.3-1999)或側(cè)裝對刀塊 (JB/T 8031.4-1999) 側(cè)重對刀塊 用他安裝在夾具體側(cè)面用于加工2相互垂直面或銑槽時對刀 塞尺的設計 對刀時，銑刀不能與對刀塊的工件表面直接接觸，以免損壞切削刃或造成對刀塊過早磨損，而應通過塞尺來校準他們之間的相對位置，即將塞尺放在刀具與對刀塊工作表面之間，憑借抽動塞尺的松緊感覺來判斷銑刀位置，常用的塞尺有2種標準，一是對刀平塞尺，S=1-5mm 公差取h8 另外是對刀圓柱塞尺，d=3-5mm 公差取h8，具體結(jié)構(gòu)尺寸參閱 夾具手冊， 平塞尺結(jié)構(gòu) 圓柱塞尺結(jié)構(gòu) 4.8夾具體的設計 由于銑削時的切削力和振動都比較大，因此銑床夾具的夾具體不僅要有足夠的剛度和強度，起高度和寬度之比也應當恰當，一般H/B小于等于1-1.25，以降低夾具的重心，使工件的加工表面盡量靠近工作臺面，以提高加工時候夾具的穩(wěn)定性 此外，為方便銑床夾具在銑床工作臺上固定，夾具體上應設置耳座，常見的耳座結(jié)構(gòu)如下圖所示，對于小型夾具體，一般2端各設置一個耳座，夾具體較寬時，可在2端設置2個耳座，兩耳座的距離應與工作臺兩T型槽的距離一致，對于重型銑床夾具，夾具體的兩端還應設置吊裝孔和吊環(huán)等。 為了提高生產(chǎn)效率，減輕工人的勞動強度，銑床夾具經(jīng)常采用聯(lián)動壓緊機構(gòu)和鉸鏈壓緊機構(gòu)。 4.9夾具設計及操作簡要說明 如前所述,在夾具的設計,應注意提高勞動生產(chǎn)率,以避免干擾。夾具結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,降低成本,提高夾具成本。銑床夾具的工序處理夾緊方式的選擇。這個過程對銑削力很小,所以一般手動夾緊可以實現(xiàn)這個過程的要求。這個夾具的最大的優(yōu)點是簡單,結(jié)構(gòu)緊湊,夾的夾緊力不大,所以使用手動夾緊。為了提高效率,使用快速螺旋夾緊機制。 總 結(jié) 本設計是高校學習中最重要的設計作業(yè)。它要求我們整合我們在大學里學了幾年的機械相關知識系統(tǒng)，然后將這些知識與我們所做的設計結(jié)合起來。我們需要將金屬切削原理夾具與刀具、機床夾具設計、互換性測量技術、鉆具設計等結(jié)合起來，對上述材料進行復習，鞏固以前所學的知識。這些知識在鉆具設計中得到了很好的應用。同時，我還通過查閱資料和文獻，培養(yǎng)了自己的自學能力和創(chuàng)新能力。本設計涉及廣泛的知識，理論性很強。要做到這一設計，需要有良好的教材和文學理論作為支撐。必須注意生產(chǎn)和加工的實際需要。它需要是好的。理論聯(lián)系實際，是一門綜合性的系統(tǒng)訓練，極大地提高了我的知識和實踐能力。 雖然畢業(yè)設計最終圓滿完成，但是在設計過程中遇到了很多問題，在教師的指導下，在同學們的幫助下，這些問題得到了解決。同時，我學到了很多老師身上沒有的優(yōu)點。非常感謝！ 同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位教研室指導老師再次表示忠心的感謝！ 致 謝 這個設計使我非常賺錢。在這個設計過程中，我的經(jīng)驗和經(jīng)驗為我今后的學習和工作打下了堅實的基礎。通過這個畢業(yè)設計，我學會了遇到問題，自己去找老師，請同學們快點解決問題，讓我深深地體會到世上沒有難事，只要你們敢于攀登，克服，就沒有問題不能解決。所謂世界大事不難，難者不難。同時，他也讓我更加深刻地理解到系統(tǒng)知識對于解決問題的重要性不容易看問題?？磫栴}、局部化、覆蓋大范圍、學習和掌握這些知識體系很容易。讓我知道，如果你做了什么，你應該檢查信息，閱讀更多，并掌握系統(tǒng)的相關知識，然后才能作出正確的判斷和選擇。這些經(jīng)驗和經(jīng)驗也將帶給我未來的工作和生活。同時，我也明白，必須有某種理論來支持任何事情。要使理論與實踐很好地結(jié)合起來，我們不能坐下來談它。從理論上講，必須扎扎實實地，把理論與實踐充分結(jié)合起來，然后付諸實踐。一個好的理論是完善的，但也不能一味地做，以一定的理論和系統(tǒng)知識為基礎，然后才能做出非?？煽亢涂尚械臎Q策，以便觸類拔萃。 從選擇前一個題目到完成期末專題，他總是給我這個學生認真的指導和解釋。幾個月來，他不僅很好地指導了這次畢業(yè)設計中遇到的問題，而且思考并給了我一個好的方向。通過這種設計，我欣賞了導師的專業(yè)水平。同時，他嚴謹?shù)膶W術和科研精神也是他心中的基準，他的行為必將影響我今后的學習和生活。 在這里，我再次感謝我的導師，感謝你對我的幫助和指導。 參 考 文 獻 1. 崇凱主編.機械制造技術基礎課程設計指南.北京.化學工業(yè)出版社，2006 2. 王先逵主編.機械制造工藝學.北京.機械工業(yè)出版社，2005 3. 王先逵主編.機械加工工藝手冊.北京.機械工業(yè)出版社，2006 4. 楊叔子主編.機械加工工藝師手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2001 5. 李旦、王杰主編.機床專用夾具圖冊.哈爾濱工業(yè)大學出版社，1998 6. 趙家齊主編.機床制造工藝學課程設計指導書.北京.機械工藝出版社，2000 7. 陳于萍、周兆元主編.互換性與測量技術基礎.北京.機械工業(yè)出版社，2005 8. 王光斗、王春福主編.機床夾具設計手冊.上海.上?？茖W技術出版社，2000 9. 李益民主編.機械制造工藝設計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1994 10. 孫本緒、熊萬武編.機械加工余量手冊.北京：國防工業(yè)出版社，1999 11. 劉守勇主編.機械制造工業(yè)與機床夾具.北京：機械工業(yè)出版社，2000 12 Huang Yunqing editor. Tolerance and measurement techniques. Beijing: Mechanical Industry Press, 2001 13 Xue Yuen Shun machine fixture design. Beijing: Mechanical Industry Press, 2001 14、Morgan, M.N, Rowe, W.B., Black, S.C.E. and Alanson, D.R. Machining of Engineering Ceramics(J).Engineering Manufacture, 1998, 212(B8), 661-669 15、Rowe, W.B. Mechanical Engineering in the information(J). Engineering Manufacture, 2001, 215(B4), 473-491