油閥座零件工藝規(guī)程及圓周上φ2mm的孔夾具設(shè)計

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　　 本科生課程設(shè)計說明書 油閥座夾具設(shè)計 系　　　　部： 機(jī) 電 工 程 系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名： 班 級： 機(jī)本一班 學(xué)號 指 導(dǎo) 老 師: 最終評定成績: 年 6 月 II 目 錄 機(jī)械設(shè)計制造工藝及夾具課程設(shè)計指導(dǎo)書 1 第1章 零件分析 3 1.1 零件的作用 3 1.2 零件的工藝分析 3 第2章 工藝規(guī)程設(shè)計 5 2.1 毛皮制造形式 5 2.2 基面的選擇 5 2.3 制定工藝路線 6 2.4 機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9 2.5 確定切削用量及基本工時 9 第3章 夾具設(shè)計 18 3.1 問題提出 18 3.2 基準(zhǔn)的選擇 18 3.3 切削力及夾緊力的計算 18 3.4 定位誤差的分析 19 3.5 夾緊元件強(qiáng)度校核 20 3.6 夾具設(shè)計及操作說明 20 3.7 夾具的優(yōu)化設(shè)計及經(jīng)濟(jì)分析 20 第4章 設(shè)計心得體會 22 第5章 參考文獻(xiàn) 23 第6章 附錄1 機(jī)械加工工藝過程卡片 24 附錄2 機(jī)械加工工序卡片 29 附錄3 夾具3D裝配效果圖 30 附錄4 油閥座毛坯圖 31 附錄5 油閥座零件圖 32 附錄6 夾具裝配圖 33 附錄7 零件圖（夾具座） 34 附錄8 零件圖（定位心軸） 35 附錄9 零件圖（鉆模板） 36 《機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計》課程設(shè)計任務(wù)書 (Machinery Manufacturing Planning and Fixture Design) 系 別 專 業(yè) 班 級 姓 名 油閥座零件加工（圓周上φ2mm的孔） 一、設(shè)計的目的和要求 (一)設(shè)計目的 機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計課程設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計，進(jìn)行了生產(chǎn)實習(xí)之后進(jìn)行的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。它一方面要求學(xué)生在設(shè)計中能初步學(xué)會綜合應(yīng)用過去所學(xué)過的全部課程，另外也為搞好畢業(yè)設(shè)計做一次綜合訓(xùn)練。學(xué)生應(yīng)當(dāng)通過機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計課程設(shè)計在下述各方面得到鍛煉： 1． 能熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計課程中的基本理論，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線合理安排等問題，保證零件的加工質(zhì)量。 2． 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。學(xué)生通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)掌握如何根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、既經(jīng)濟(jì)合理，又能保證加工質(zhì)量的夾具來。 3． 學(xué)會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱出處，能夠做到熟練應(yīng)用。 (二)設(shè)計的要求 機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計課程設(shè)計題目一律定為：制訂油閥座零件的機(jī)械加工工藝。生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批或大批生產(chǎn)（6000件）。 設(shè)計的要求包括如下幾個部分： 1．零件——毛坯合圖 一張 2．機(jī)械加工工藝過程卡片 一套 3．夾具裝配總圖 一張 4．夾具零件圖 若干 5．課程設(shè)計說明書 一份 課程設(shè)計題目由指導(dǎo)老師選定發(fā)給學(xué)生。 二、設(shè)計內(nèi)容及步驟 1． 對零件進(jìn)行工藝分析 學(xué)生得到設(shè)計題目之后，應(yīng)首先對零件進(jìn)行工藝分析，其主要內(nèi)容包括： （1）零件的作用及零件圖上技術(shù)要求進(jìn)行分析。 （2）對零件主要加工表面的尺寸、形狀及位置精度、表 。 （3）零件的材質(zhì)，熱處理及工藝性進(jìn)行分析。 2．選擇毛坯的制造方式 毛坯的選擇應(yīng)該以生產(chǎn)批量的大小，非加工表面的技術(shù)要求以及零件的復(fù)雜程度、技術(shù)要求的高低等幾方面綜合考慮。在通常情況下，應(yīng)主要以生產(chǎn)性質(zhì)來決定。正確的選擇毛坯制造方式，可以使得整個工藝過程經(jīng)濟(jì)合理。 3．零件的機(jī)械加工工藝路線。 （1）制訂工藝路線。在對零件進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，制定零件的工藝路線。對于比較復(fù)雜的零件，可以先考慮幾個加工方案，分析比較后，在從中選擇比較合理的加工方案。 （2）選擇定位基準(zhǔn)，進(jìn)行必要的工序尺寸計算。當(dāng)某工序定位基準(zhǔn)，與設(shè)計基準(zhǔn)不符時，需對它的工序尺寸進(jìn)行換算。 （3）選擇機(jī)床及工、夾、量、刃具。機(jī)床設(shè)備的選用應(yīng)當(dāng)既要保證加工質(zhì)量，又要經(jīng)濟(jì)合理。在成批生產(chǎn)的條件下，一般采用通用機(jī)床和專用工夾具。 （4）加工余量及工序尺寸與公差的確定。 根據(jù)工藝路線的安排，首先應(yīng)確定一個加工表面的各工序加工余量，其工序尺寸公差按經(jīng)濟(jì)精度確定，一個表面的總加工余量則為該表面各工序間加工余量之和。 （5）切削用量的確定。 在機(jī)床、刀具、加工余量等確定的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生用公式計算一～二道工序的切削用量，其余各工序的切削用量可由上述手冊中查得。 （6）畫毛坯圖。 在加工余量確定的基礎(chǔ)上畫毛坯圖，要求毛坯輪廓用粗實線條繪制，零件的實體尺寸用雙點劃線繪出。比例取1：1，同時應(yīng)在圖上表出毛坯的尺寸、公差，技術(shù)要求，毛坯制造的分模面、圓角半徑和拔模斜度等 （7）繪制零件的機(jī)械加工工藝卡片。 將前述各項內(nèi)容及各工序簡圖，一并填入規(guī)定的工序卡片上。 4．工藝裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計 要求學(xué)生在課程設(shè)計中設(shè)計加工給定零件所必須的夾具1～2套。具體的設(shè)計內(nèi)容可根據(jù)加工需要由學(xué)生本人提出并經(jīng)指導(dǎo)教師同意后確定。 結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體步驟如下： （1）確定設(shè)計方案，繪制結(jié)構(gòu)原理示意圖。 學(xué)生在確定夾具設(shè)計方案時應(yīng)當(dāng)遵循的原則是：確保加工質(zhì)量，結(jié)構(gòu)盡量簡單，操作省力高效，制造成本低廉。這四條原則如果單獨(dú)拿出來分析，有些是互相矛盾的，而設(shè)計者的任務(wù)，就是要在設(shè)計的實踐中，綜合上述四條，通盤考慮，靈活運(yùn)用所學(xué)知識，結(jié)合實際情況，注意分析研究，考慮互相制約的各種因素，確定最合理的設(shè)計方案。 （2）選擇定位元件，計算定位誤差。 按照加工精度的高低，需要消除不定度的數(shù)目以及粗精加工的需要，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正確的選擇定位元件。 選擇好定位元件之后，還應(yīng)對定位誤差進(jìn)行計算。計算結(jié)果如超差時，需要改變定位方法，以減少定位誤差，提高加工精度。有時甚至要從根本上改變工藝路線的安排，以保證零件的加工能順利進(jìn)行。 （3）計算所需的夾緊力，設(shè)計夾緊機(jī)構(gòu)。 為了保證零件裝夾的安全可靠，實際所需的夾緊力應(yīng)比理論夾緊力要大，即應(yīng)對理論夾緊力要以安全系數(shù)K。K的大小可由有關(guān)手冊中查得，一般K=1.5～2.5。 應(yīng)該指出，由于加工方法，切削刀具以及裝夾方式千差萬別，夾緊力的計算在有些情況下是沒有現(xiàn)成的公式可以套用的，所以需要同學(xué)根據(jù)過去所學(xué)的理論進(jìn)行分析研究，以決定合理的計算方法。 夾緊機(jī)構(gòu)的功用就是將動力源的力正確、有效地施加到工件上來。同學(xué)們可以根據(jù)具體情況，選擇并設(shè)計杠桿、螺旋、偏心、絞鏈……等不同的夾緊機(jī)構(gòu)，并配合手動、氣動和液動的動力源，將夾具的設(shè)計工作逐步完善起來。 （4）畫夾具裝配圖。 要求按比例1：1的比例畫夾具裝配圖。被加工零件在夾具上的位置，要用雙點劃線表示，夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)處于“夾緊”的位置上。 a)注意投影選擇，應(yīng)當(dāng)用最少的投影將夾具的結(jié)構(gòu)完全清楚的表達(dá)出來。因此在畫圖之前，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)考慮各視圖的配置與安排。 b)所設(shè)計的夾具，不但機(jī)構(gòu)要合理，結(jié)構(gòu)也應(yīng)當(dāng)合理。否則會影響工作甚至不能工作。 c)要保證夾具與機(jī)床的相對位置及刀具與夾具的相對位置的正確性。即夾具上應(yīng)具備定位鍵及對刀裝置，這可在有關(guān)夾具設(shè)計手冊中得。 d)運(yùn)動部件的運(yùn)動靈活，不能蹩勁和卡死。回轉(zhuǎn)工作臺或回轉(zhuǎn)定位部件應(yīng)有鎖緊裝置，不能在工作中自動松脫。 e)夾具的裝配工藝性和夾具零件（尤其是夾具體）的可加工性要好。 f)夾具的運(yùn)動零部件要有潤滑裝置，排屑要方便。 g)零件的選材，尺寸公差的標(biāo)注以及總裝技術(shù)要求要合理。為便于審查零件的加工工藝性及夾具的裝配工藝性，從教學(xué)要求出發(fā)，所有零部件不采用簡化法繪制。 5．編寫設(shè)計說明書 學(xué)生在完成上述全部工作內(nèi)容后，應(yīng)將前述全部工作內(nèi)容依先后順序?qū)懗稍O(shè)計說明書一份。要求字跡工整，語言簡練，文字通順。說明書應(yīng)以十六開紙書寫，四周留有邊框，并裝訂成冊。 第1章、零件的分析 1.1零件的作用 目所給定的零件是鑿巖機(jī)注油器上的油閥座，左端通過Rc3/4與主機(jī)相連，一管套穿過油壺殼體與￠24.5㎜孔焊接，高壓氣體從左端進(jìn)入閥座，在負(fù)壓作用下，油壺內(nèi)油從￠2㎜孔流至￠22㎜孔與高壓氣體混合后成霧狀從套管噴出?！?6H10孔裝入油量調(diào)節(jié)裝置，缺口標(biāo)志油量調(diào)節(jié)范圍。 1.2零件的工藝分析 油閥座共有兩組加工表面。現(xiàn)分述如下： 1.2.1以￠22㎜為中心的加工表面。 這一組加工表面包括：￠63㎜的外圓，￠24.5㎜的內(nèi)孔，￠22㎜的內(nèi)孔以及Rc3/4錐孔，60錐角，145倒角，2個￠2㎜的通孔，￠5㎜，￠3㎜垂直于￠5㎜，￠2㎜的平面及左端垂直平面。 圖1.1 以￠22㎜為中心的加工表面 1.2.2以￠16H10為中心的加工表面。 這一組加工表面包括：￠16H10的孔，￠10.5㎜的孔以及135缺口，￠16.8㎜內(nèi)槽以及45倒角。 由以上分析可知，Rc3/4連接用￠63㎜定位?！?4.5㎜焊管套形位公差靠機(jī)床自身來保證，且粗精加工盡可能一次加工完成。 圖1.2 以￠16H10為中心的加工表面 第2章、工藝規(guī)程設(shè)計 2.1毛坯制造形式。 零件材料為ZG45，采用砂型機(jī)器鑄造。從《機(jī)械制造工藝手冊》中可查出其公差等級為IT8～I(xiàn)T10，尺寸公差1.6～3.2㎜,加工余量4～5㎜，毛坯為實心，以如圖的過水平中心線與￠24㎜圓柱體相垂直的平面為分型面。加工前進(jìn)行退火處理。由于零件年產(chǎn)量為6000件，已達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用砂型機(jī)器鑄造。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。 圖2.1 分型面 2.2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?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇。 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、毛刺或其它表面欠缺。對一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的，本零件選用不加工表面Φ32外圓柱面作為粗基準(zhǔn)。采用Φ32外圓柱面作為粗基準(zhǔn)加工內(nèi)孔可以保證空的壁厚均勻，而且便于裝夾。 。 2.2.2精基準(zhǔn)的選擇。 主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。閥座的右端面和Φ24.5孔既是裝配基準(zhǔn)，又是設(shè)計基準(zhǔn)，用它們作精基準(zhǔn)，能使加工遵循“基準(zhǔn)重合”的原則，實現(xiàn)閥座零件“一面兩孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。此外，B面的面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單、可靠，操作方便。加工￠10.5㎜孔時，以右端端面及￠24.5㎜內(nèi)孔為基準(zhǔn)。加工內(nèi)孔時應(yīng)以￠63㎜端面為基準(zhǔn)。由于形位公差由機(jī)床自身來保證，粗精加工盡可能一次完成。 2.3制定工藝路線 制定工藝路線出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)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)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低。 2.3.1表面加工方法的確定 根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度。確定各表面的加工方法如下： 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/微米 加工方案 備注 右端面 IT13 12.5 車 左端面 IT13 12.5 車 上端面凸臺 IT13 12.5 銑 Φ22mm孔 IT13 12.5 鉆 Φ24.5孔 IT13 12.5 車 Rc3/4錐螺紋孔 IT13 12.5 車 Φ10.5mm孔 IT13 12.5 鉆 Φ16mmH10孔 IT11 3.2 鉆-擴(kuò) Φ3mm孔 IT11 2.5 鉆 Φ5mm孔 IT13 12.5 鉆 Φ2mm孔 IT11 2.5 鉆 2.5*2.5*4缺口 IT13 12.5 銑 退刀槽 12.5 銑 2.3.2加工階段的劃分 由于工件加工精度要求不高，所以可以不分加工階段，一個加工階段可以完成 2.3.3工序的集中與分散 本零件選用工序集中原則安排油閥座的加工工序，端面Φ5、Φ3的孔一次裝夾完成加工，￠63㎜外圓、端面，￠22㎜孔，￠24.5mm內(nèi)圓一次裝夾完成。該油閥座的生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)效率；運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮減輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了多個表面，有利于保證各加工面之間的相對位置要求。 2.3.4工序的順序安排 根據(jù)先基準(zhǔn)后其它的原則，首先加工精基準(zhǔn)——Φ63mm圓柱面、右端面，Φ24.5孔；根據(jù)先主后次的原則，先加工主要面——右端面，Φ22mm孔,后加工次要面——Φ10.5mm孔，Φ16mmH10孔；根據(jù)先面后孔的原則，先加工右端面，后鉆軸向孔；先加工凸臺面，后鉆Φ10.5孔。 2.3.5工藝路線方案一 工序1 車￠63㎜外圓、端面 工序2 鉆￠22㎜孔 工序3 車左端端面、車內(nèi)倒角、車錐孔、車內(nèi)螺紋、車145倒角 工序4 半精車￠24.5㎜、精車￠24.5㎜ 工序5 鉆￠10.5㎜孔 工序6 粗鏜￠16.8㎜的孔 工序7 車￠24㎜端面、 車倒角 工序8 鉆￠3㎜孔、 工序9 鉆￠5㎜孔 工序10 鉆圓周上￠2㎜孔 工序11 鉆端面上￠2㎜孔 工序12 精鏜￠16㎜的孔、鏜內(nèi)槽￠16.8㎜的孔 工序13 銑缺口 工序14 焊封、去毛刺 2.3.6工藝路線方案二 工序1 車￠63㎜外圓、端面，鉆￠22㎜孔，車￠24.5mm內(nèi)圓； 工序2 車左端端面、車內(nèi)倒角、車錐孔、車內(nèi)螺紋、車145倒角 工序3 銑￠24.5㎜端面，保證至定位基準(zhǔn)長度為39.6 工序4 鉆￠10.5㎜孔，锪倒角； 工序5 擴(kuò)孔￠16 H10，鏜內(nèi)槽￠16.8 工序6 鉆￠3㎜孔，鉆￠5㎜孔 工序7 鉆端面上￠2㎜孔 工序8 鉆圓周上￠2㎜孔 工序9 銑缺口 工序10 焊封、去毛刺 2.3.7工藝路線的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一工序4重復(fù)使用了初￠32㎜的外圓，方案二把此工序放在了工序1中一次裝夾加工，且精度要求能夠保證；方案一中工序5鉆孔時沒有遵循先面后孔的原則，方案二保證了這一原則；￠16mm孔和￠16.8內(nèi)槽一次加工就能保證精度，所以無需像方案一中那樣分粗加工和精加工，綜上從優(yōu)考慮，選擇工藝路線為方案二 工序1 車￠63㎜外圓、端面，鉆￠22㎜孔，車￠24.5mm內(nèi)圓； 工序2 車左端端面、車內(nèi)倒角、車錐孔、車內(nèi)螺紋、車145倒角 工序3 銑￠24.5㎜端面，保證至定位基準(zhǔn)長度為39.6mm 工序4 鉆￠10.5㎜孔，锪倒角； 工序5 擴(kuò)孔￠16 H10mm，保證26.60.11mm，鏜內(nèi)槽，距￠24mm面2.5mm，寬度為1.1mm 工序6 鉆￠3㎜孔，鉆￠5㎜孔，保證深度6mm 工序7 鉆端面上￠2㎜孔，保證長度14mm 工序8 鉆圓周上￠2㎜孔 工序9 銑缺口 工序10 焊封、去毛刺 首先以￠32㎜外圓為粗基準(zhǔn)加工端面，外圓，￠22㎜孔，￠24.5mm內(nèi)圓，尺寸公差由機(jī)床保證。利用￠63㎜外圓和￠24.5mm內(nèi)圓加工￠32㎜端面、錐孔、倒角、車螺紋。利用￠63㎜端面和￠24.5mm內(nèi)圓以及￠24mm外圓加工￠24mm端面。由于￠2㎜孔和￠3㎜孔不能在同一機(jī)床上完成，所以應(yīng)分成2道工序在2個不同的機(jī)床上加工。而兩個￠2㎜孔相通，故先鉆端面￠2㎜孔，再鉆另一個孔時應(yīng)以端面￠2mm為定位基準(zhǔn)。 圖2.2 主要加工尺寸 2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 油閥座零件材料為ZG45，強(qiáng)度和切削性能良好，塑性、韌性較低。生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型機(jī)器鑄造。查［1］及相關(guān)資料，長度方向上的余量為4㎜。鑄造精度為IT9-IT11，尺寸公差為1.6-3.2mm. 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(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 2.4.1外圓表面（￠63㎜） 考慮其加工長度為9㎜，與其聯(lián)結(jié)的非加工外圓表面直徑為￠70㎜，為簡化鑄造毛坯的外形，現(xiàn)直接取其外圓表面直徑為￠70㎜。￠63㎜表面為自由尺寸公差. 2.4.2外圓表面沿軸線長度方向的加工余量（￠63㎜端面、￠32㎜端面） 分2次加工。第1次加工3㎜，余下的1㎜1次加工。 2.4.3孔￠16㎜ 毛坯為實心，不沖出孔來。內(nèi)孔精度要求界于IT8～I(xiàn)T10之間。參照［1］確定工序尺寸及余量為 鉆孔￠10.5㎜ 粗鏜￠15.85㎜ 2Z=5.35㎜ 精鏜￠15.95㎜ 2Z=0.1㎜ 2.4.4外圓端面（￠24㎜） 查［1］￠24㎜端面的余量為4㎜。分兩次加工，第一次加工3㎜，第二次加工1㎜。 2.4.5銑缺口（￠16㎜） 由于題目中對￠16㎜圓柱缺口的精度要求不高。故粗銑余量為4㎜。經(jīng)過粗銑后即可達(dá)到題目的要求。 2.5確定切削用量和基本工時 工序1：車￠63㎜外圓及端面，鉆￠22㎜孔，車￠24.5mm內(nèi)圓 1、加工條件 加工材料：ZG45，＝0.05Gp,鑄造 加工要求：粗車￠63㎜外圓及端面 機(jī)床：CA6140車床 刀具：刀片材料YT15，刀桿尺寸16㎜25㎜，=90，=15，=12，=0.5㎜。 2、計算切削用量 （1）車￠63㎜外圓端面 1）已知毛坯長度方向的加工余量為，分2次加工，=3㎜，長度加工公差按IT10級。 2）進(jìn)給量f：根據(jù)［1］P507表2.4-3,當(dāng)?shù)稐U尺寸為16㎜25㎜，≤3㎜以及工件直徑為63㎜時f=0.5～0.7㎜/r 按CA6140車床說明［1］P871表3.1-19取f=0.51㎜/r 3）計算切削速度。 據(jù)［6］P30，切削速度計算公式為（壽命選T=60min） =(m/min) （2.1） 其中=242，=0.15,=0.35,=0.8 將上述數(shù)據(jù)帶入公式中 =0.8=91.5m/min 4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ===399r/min 按機(jī)床說明（見［6］表1.13）與399 r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為320r/min以及400r/min，現(xiàn)取400r/min。若選320r/min，則速度損失太大。 所以，實際切削速度： V===91.69m/min 5)切削工時，據(jù)［1］P694表2.5-3 t== =0.245min 6)效驗機(jī)床功率 主切削力按［6］P37表1.29 所示公式計算 = （2.2） 其中 =2795，=1.0,=0.75,=-0.15 =0.890.951.01.0=0.8455 =27950.8455=2169.4N 切削時消耗功率為 ===3.32Kw 根據(jù)中CA6140機(jī)床說明可知，CA6140主電動機(jī)功率為7.5Kw，所以機(jī)床功率已足夠，可以正常加工。 7）效驗機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)速度。已知主切削力=2169.4N，徑向切削力按［6］表1.29公式計算 = （2.3） 其中=1940,=0.6,=0.6,=0.9 =0.50.851.00.66=0.8455 =19400.2468=224.4N 而軸向切削力 = （2.4） 其中=2880,=0.5,=-0.4,=1.0 =1.170.851.01.0=1.445 =28801.445=1433.25N 取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)為0.1，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為 F=+u（+）=1433.25+0.1(2169.4+224.4)=1672.63N 而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1672.63N。故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。 車￠63㎜外圓 切削深度: 單邊余量Z=4㎜。分兩次切削，第一次切3㎜。 進(jìn)給量: 據(jù)［6］表1.16，選用f=0.5㎜/r 計算切削速度： = （2.5） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==23.5r/min 確定主軸轉(zhuǎn)速： ===102.52r/min 按機(jī)床選取n=100r/min 所以實際切削速度： V===22.92m/min 切削工時： 按［1］P694表2.5-3 t== =0.8min 鉆￠22㎜孔 選用機(jī)床：Z550型立式鉆床 進(jìn)給量：f=0.41㎜/r（［6］表2.7） 切屑速度：v=10.25m/min(［6］表2.13及表2.14按5類加工性考慮) ===148.38r/min 按機(jī)床選取=125r/min(［6］表2.36) 所以實際切削速度 V===8.635m/min 切削工時： t===1.346min 其中切入=10㎜，切出=4㎜，L=55㎜ 半精車￠24.5㎜、精車￠24.5㎜沉孔，孔深為10㎜ （1）半精車￠24.5㎜，半精車至￠24㎜。單邊余量Z=1㎜，一次車去全部余量，=1㎜。查［6］表1.6可知 f=0.51㎜/r ①計算切削速度。根據(jù)［6］表1.27，切削速度的計算公式為 =（m/min） （2.8） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==40.58r/min ===527.49r/min 按機(jī)床說明，取=560r/min 實際切削速度： V===42.2m/min 切削工時： t===0.507min ⑵精車至￠㎜。單邊余量Z=0.25㎜、f=0.25㎜/r、=0.25㎜ ①計算切削速度。根據(jù)［6］表1.27，切削速度的計算公式為 =（m/min） （2.9） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==40.58r/min ===527.49r/min 按機(jī)床說明，取=560r/min 實際切削速度： V===42.2m/min 切削工時： t== =0.507min 工序2：車左端端面、車錐孔Rc3/4、車60內(nèi)倒角、車內(nèi)螺紋、車145倒角。） （1）車左端端面 ①確定進(jìn)給量。當(dāng)?shù)稐U尺寸為16㎜25㎜，≤3㎜以及工件直徑為32㎜時，f=0.51㎜/r。查［6］表1.10及［1］P507表2.4-3 ②計算切削速度 根據(jù)［6］表1.27，切削速度的計算公式為 =（m/min） （2.6） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==29.11r/min ===289.7r/min 按機(jī)床說明（見［6］表1.31）與289.7 r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為320r/min以及250r/min，現(xiàn)取320r/min。若選250r/min，則速度損失太大。 所以實際切削速度 V===32.15m/min 切削工時： t===0.444min (2)車錐孔 ①確定進(jìn)給量。查［1］P507表2.4-5，知f=0.37㎜/r ②計算切削速度 根據(jù)［6］表1.27，切削速度的計算公式為=（m/min） （2.7） 其中=38，=0，=0.8,=0.8，m=0.2 ==29.76r/min ===473.89r/min 按機(jī)床說明，取=500r/min 所以實際切削速度 V===31.4m/min ③切削工時： t===0.19min 工序3：銑￠24㎜端面 銑￠24㎜端時：=3㎜，f=0.38mm/r（查［1］P507） 切削速度根據(jù)［6］表1.27，切削速度的計算公式為 =（m/min） （2.10） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==29.11r/min ===386.28r/min 按機(jī)床說明，取=400r/min 實際切削速度 V===30.144m/min 切削工時： t===0.237min 工序4:鉆￠10.5㎜孔 ( ①f=0.22mm/r～0.28mm/r ②切削速度： V=11.57m/min ③切削工時： t=0.387min 工序5：擴(kuò)￠16㎜的孔、鏜內(nèi)槽￠16.8㎜的孔（ 擴(kuò)孔至￠16㎜。單邊余量Z=2.75㎜。一次切除全部余量。=2.75㎜，進(jìn)給量f=0.5mm/r 據(jù)有關(guān)手冊，確定鏜床的切削速度為30m/min。則 ===597.1r/min 由于T68臥式鏜床說明中有=100r/min 故實際切削速度 V= ==5.024m/min 切削工時： t== =0.66min 工序6：鉆￠3㎜孔 選用鉆床為Z550 f=0.02mm/r 故實際切削速度： V=14.13m/min 切削工時： t=0.633min 鉆￠5㎜孔 f=0.015mm/r 故實際切削速度： V=23.55m/min 切削工時： t=0.533min 鉆孔時軸向力，扭矩，功率的計算公式查［6］P77表2.32 軸向力： = （2.13） 其中=600，=1.0,=0.7,=0.95 =6000.95=150.69N 扭矩: = （2.14） =0.3050.95=0.317N*m 功率: = （2.15） ==0.05Kw 工序7：鉆端面上￠2㎜孔 （） 選用鉆床：Z515 f=0.05mm/r 故實際切削速度： V=18.212m/min 切削工時： t=0.124min 工序8:鉆圓周上￠2㎜孔 選用鉆床為Z515 f=0.05mm/r（查［1］P545表2.4-38） V=0.75m/s （查［1］P547表2.4-41） ===7165.6r/min 按機(jī)床說明，取=2900r/min 故實際切削速度： V= ==18.212m/min 切削工時：t== =0.193min 工序9：銑缺口 （ 刀具：硬質(zhì)合金立銑刀。材料為YT15 故實際切削速度：V=109.27m/min 切削工時： t=0.077min 工序10：焊封、去毛刺 第3章、夾具設(shè)計 3.1問題提出 本夾具用來加工圓周上Φ2mm孔。孔的定位精度一般，加工精度可由鉆床保證。 3.2基準(zhǔn)的選擇比較 由零件圖可知，加工Φ2mm孔必須對工件進(jìn)行完全定位。使用鉆床加工，定位方案一用Φ63mm端面放在平面上限制3個自由度，用心軸穿過Φ22mm中心孔，在心軸上做成Φ24.5mm的短銷限制2個自由度，再用Φ16mm的孔限制1個自由度。定位方案二用Φ63mm的端面放在平面上限制3個自由度，用心軸穿過Φ22mm中心孔，在心軸上做成Φ24.5mm的菱形短銷與平面一起限制4個自由度，再配合Φ2mm的短銷限制2個自由度來實現(xiàn)定位。比較兩個方案可知，方案二較好，因為端面上Φ2mm的孔和圓周上Φ2mm的孔要求垂直相通，方案二用前一步工序加工的端面Φ2mm的孔來進(jìn)行定位，可以很好的保證加工精度。故選擇方案二。 圖3.2 工件定位方案一 工件定位方案二 3.3切削力及夾緊力的計算 選用鉆床為Z515 f=0.05mm/r（查［1］P545表2.4-38） V=0.75m/s （查［1］P547表2.4-41） ===7165.6r/min 按機(jī)床說明，取=2900r/min 故實際切削速度： V= ==18.212m/min 切削工時：t== =0.193min 鉆孔時軸向力，扭矩，功率的計算公式查［6］P77表2.32 軸向力：= (3.1) 其中=600，=1.0, =0.7, =0.95 =6000.95=140.02N 扭矩: = (3.2) =0.3050.95=0.1055N*m 功率: = (3.3) ==0.032Kw 3.4定位誤差的分析 夾具的主要定位元件是立板及與立板配合使用的心軸。所以立板和心軸的制造誤差為本工序的主要誤差。立板與心軸的配合處要磨精度等級為6級，公差為0.013mm，平面度公差為0.05mm，心軸的表面與立板面的垂直度公差為0.03mm，所以加工孔的垂直度誤差為0.013+0.03+0.05mm=0.093mm。 3.5夾緊元件強(qiáng)度校核 受力分析：當(dāng)壓緊工件時，螺栓除受夾緊力作用產(chǎn)生拉應(yīng)力外，還受轉(zhuǎn)矩T的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的作用。 拉伸應(yīng)力： 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力： 由第四強(qiáng)度理論，可知螺栓預(yù)緊狀態(tài)下的計算應(yīng)力： 元件材料為45鋼，屈服強(qiáng)度為=450 ，取安全系數(shù)n=1.9 則許用擠壓應(yīng)力 3.6夾具操作設(shè)計及操作說明 夾具的裝配是先把Φ2mm短銷裝入夾具座中，再裝心軸，其一端過盈配合，并用雙螺母反向鎖死，再裝鉆模板，夾具安裝完畢。加工時把工件裝在心軸上，保證定位要求，加開口墊片，用螺母擰緊。加工孔完成后，擰松螺母至能拿出開口墊片即可，拿出開口墊片，取出工件。 3.7夾具的優(yōu)化設(shè)計及經(jīng)濟(jì)性分析 這種優(yōu)化設(shè)計的特點：可以正確確定適用對象種數(shù)。根據(jù)優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果，對可調(diào)、可換元件和通用基體的結(jié)構(gòu)設(shè)計從成本比例的角度進(jìn)行調(diào)整，從而使之滿足優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到整體經(jīng)濟(jì)性的目的。 從成組夾具適用對象種數(shù)所分?jǐn)偟膴A具成本看，可以認(rèn)為：適用對象在成組夾具滿負(fù)荷的范圍內(nèi)，對象種數(shù)愈多則夾具分?jǐn)偟竭m用對象種數(shù)上的單位成本就愈低。 從夾具上的可調(diào)、可換元件看，隨著夾具適用對象種數(shù)的增加，則夾具上的可調(diào)、可換元件也隨著增加，這時，可調(diào)、可換元件的設(shè)計、制造費(fèi)用以及夾具的調(diào)整次數(shù)和調(diào)整、保管費(fèi)用也隨之相應(yīng)增加。 當(dāng)所設(shè)計的成組夾具，其適用對象零件種數(shù)等于或接近NK值時，可以認(rèn)為這套成組夾具符合經(jīng)濟(jì)性的原則；反之，從經(jīng)濟(jì)的角度可以認(rèn)為是不合理的。這時，應(yīng)該從各方面采取調(diào)整措施，如修改通用基體或可調(diào)、可換元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使之Ct值與P值的比例關(guān)系得到調(diào)整，最終符合經(jīng)濟(jì)性的原則。 在成組夾具設(shè)計中，根據(jù)夾具的復(fù)雜程度，從已積累的統(tǒng)計資料中取得Ct值與P值的當(dāng)量值，以預(yù)定成組夾具適用對象零件種數(shù)，然后對實際的Ct值與P值進(jìn)行評價，這樣可以達(dá)到減少過程損失的目的。 大幅度提高單機(jī)設(shè)備的通過能力，提高產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)場同類設(shè)備由于工裝的差異影響了設(shè)備本身較寬的工藝通過能力，通用工裝使現(xiàn)場整體的設(shè)備通過能力得到提高，有利于均衡生產(chǎn)，提高了工藝質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量。提高現(xiàn)場應(yīng)變能力和單一品種的加工能力，有利于物流順暢和均衡生產(chǎn)。 21 長沙學(xué)院課程設(shè)計 第4章、設(shè)計心得體會 為期兩周的夾具課程設(shè)計終于結(jié)束了。夾具課程設(shè)計，是對夾具知識的驗證，可以幫助我們理解鞏固所學(xué)知識，激發(fā)我們對機(jī)械制造技術(shù)課程的興趣，更鍛煉了我們獨(dú)立思考、開拓創(chuàng)新的能力。同時也培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊合作精神！ 這次設(shè)計對于我以后的學(xué)習(xí)和工作都會有很大的幫助。經(jīng)驗要靠自己一點一滴地積累，問題要靠自己一點一滴地解決，在解決的過程當(dāng)中你就會不斷地提升自己的水平。對于夾具設(shè)計，主要是解決零件定位問題和夾緊問題，而零件定位夾緊是比較靈活的，方案比較多，需要我們對加工零件進(jìn)行認(rèn)真的分析，選擇出比較成熟的方案。在整個夾具課程設(shè)計的過程中，我們遇到了很多的問題，才發(fā)現(xiàn)自己學(xué)習(xí)的不到位。也了解到書本上理論性的東西與在實際運(yùn)用中的還是有一定的出入的，在設(shè)計中才發(fā)現(xiàn)，有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。實踐才是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)！ 這次設(shè)計中要求用到制圖軟件，使我們對AutoCAD,Proe又重新熟悉了一遍。記得CAD還是大一時候?qū)W的，剛開始畫的時候基本上都不記得了，于是我又把書拿出來重新看了一遍，在一邊畫圖一邊熟悉軟件中，我的作圖速度越來越快。這樣帶著問題來學(xué)，我發(fā)現(xiàn)效率很高。同時，由于要求我們做出渲染圖，我又初步學(xué)會了一門新軟件--C4D的使用。 這次夾具的課程設(shè)計為我們提供了一個理論聯(lián)系實際的平臺。將培養(yǎng)我們在以后的設(shè)計中能更加快速，更加完善地完成任務(wù)的能力，思考問題也會更加全面。這對一個設(shè)計人員來說，是一個很重要的因素和能力。同時，經(jīng)過這次設(shè)計，我們也能更加清楚地知道自己哪些方面存在不足，以使自己在缺陷的地方多多努力，完善自我。 第5章 參考文獻(xiàn) [1] 李洪主編. 機(jī)械加工工藝手冊. 北京：北京出版社，1990 [2] 孟少農(nóng)主編. 機(jī)械加工工藝手冊. 第一卷. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996 [3] 東北重型機(jī)械學(xué)院,洛陽工學(xué)院,第一汽車制造廠職工大學(xué)編. 機(jī)床夾具設(shè)計手冊.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1990 [4] 鄭修本,馮冠大主編. 機(jī)械制造工藝學(xué). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991 [5] 張耀宸編. 機(jī)械加工工藝設(shè)計實用手冊. 航空工業(yè)出版社，1993 [6] 艾興,肖詩綱編. 切削用量手冊. 機(jī)械工業(yè)出版社，1995 [7] 侯珍秀編. 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003 [8] 張世昌,李旦,高航主編. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ). 高等教育出版社，2001 第6章 附錄 附錄1： 機(jī)械加工工藝過程工藝卡片 零件號 1 材料 ZG45 編制 彭建 零件名稱 油閥座 毛坯重量 1KG 指導(dǎo) 唐勇 生產(chǎn)類型 大批生產(chǎn) 毛坯種類 鑄造 審核 工序 工步 工序說明 工序簡圖 機(jī)床 工序1 車￠63㎜外圓、端面，鉆￠22㎜孔，車￠24.5㎜孔 以￠32㎜的外圓為基準(zhǔn) C6140 工序2 車左端端面、車內(nèi)倒角、車錐孔、車內(nèi)螺紋、車145倒角 以￠63㎜的外圓為基準(zhǔn) C6140 工序3 銑￠24㎜端面 以工序1加工表面和加工的內(nèi)孔以及￠24.5mm內(nèi)圓為基準(zhǔn) C6140 工序4 鉆￠10.5㎜孔，锪倒角 以工序1加工表面和加工的內(nèi)孔以及￠24.5mm內(nèi)圓為基準(zhǔn) Z515 工 序 5 擴(kuò)￠16mm孔，鏜內(nèi)槽 以工序1加工表面和加工的內(nèi)孔以及工序4鉆孔為基準(zhǔn) T68 工序6 鉆￠3㎜孔、￠5mm的孔 使用專用夾具對端面上的￠3㎜孔進(jìn)行鉆削加工。此道工序以下平面和中心孔為定位基準(zhǔn)，外加一個菱形銷進(jìn)行定位 Z550 工序7 鉆端面上￠2㎜孔 此道工序以下平面，中心和￠3mm孔為定位基準(zhǔn)。 Z515 工序8 鉆圓周上￠2㎜孔 此道工序以￠63mm端面，￠24.5mm內(nèi)圓以及工序7加工的孔為定位基準(zhǔn) Z515 工序9 銑缺口 以￠63㎜端面，￠24.5內(nèi)圓和￠5㎜的孔為定位基準(zhǔn) X63 工序10 焊封、去毛刺 長沙學(xué)院機(jī)電工程系 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 產(chǎn)品型號及名稱 發(fā)動機(jī) 零件生產(chǎn)批量 6000 第 1 頁 零件名稱 油閥座 零件圖號 附圖三 共 1 頁 毛坯種類 砂型鑄造 材料名稱及型號 HT200 每件毛坯制坯數(shù) 1 成品外形尺寸 637079.2 毛坯外形尺寸 637079.2 零件重量 毛坯重量 每臺產(chǎn)品件數(shù) 車間名稱 工序號 工種 工 序 名 稱 單件工時 min 機(jī)床型號及名稱 夾具名稱及編號 刀具名稱及編號 輔助名稱及編號 量具名稱及編號 1 車 粗車外圓及端面 0.245 C6140車床 機(jī)床專用夾具 車刀 卡板 1 鉆 鉆孔 1.346 Z550立式鉆床 機(jī)床專用夾具 鉆頭 游標(biāo)卡尺 1 車 半精車并精車其沉孔 0.507 C6140車床 機(jī)床專用夾具 車刀 游標(biāo)卡尺 2 車 車端面、倒角、內(nèi)螺紋 0.19 C6140車床 機(jī)床專用夾具 車刀 卡板 3 車 銑mm端面及倒角 0.237 X63銑床 機(jī)床專用夾具 銑刀 卡板 4 鉆 鉆mm孔 0.587 Z515立式鉆床 機(jī)床專用夾具 鉆頭 游標(biāo)卡尺 5 擴(kuò) 擴(kuò)mm的孔 0.210 T68鏜床 機(jī)床專用夾具 擴(kuò)刀 卡板 6 鉆 鉆的孔 0.633 Z550立式鉆床 機(jī)床專用夾具 鉆頭 游標(biāo)卡尺 6 鉆 鉆的孔 0.533 Z550立式鉆床 機(jī)床專用夾具 鉆頭 游標(biāo)卡尺 7 鉆 鉆端面上孔 0.124 Z515立式鉆床 機(jī)床專用夾具 鉆頭 游標(biāo)卡尺 8 鉆 鉆圓周上孔 0.193 Z515立式鉆床 機(jī)床專用夾具 鉆頭 游標(biāo)卡尺 9 銑 銑缺口 0.077 X63銑床 機(jī)床專用夾具 銑刀 游標(biāo)卡尺 10 鉗 去毛刺，焊縫 28 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 油閥座 共 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 8 鉆圓周φ2mm ZG45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄 件 637078.6 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z515 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 鉆φ2mm孔夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準(zhǔn)終 單件 0.193 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 進(jìn)給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機(jī)動 輔助 1 鉆圓周φ2mm孔 專用鉆夾具 2900 12.212 0.05 28 1 0.193 直柄長麻花高速鋼鉆頭GB/T6135.4 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期） 2009.6 2009.6 2009.6 29