內(nèi)齒圈 內(nèi)齒輪工藝和鉆6-M10螺紋孔夾具設(shè)計【三維零件圖】【含CAD圖紙、文檔全套】【GJ系列】

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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; RA-1:86-93。 [2] zhou YC，Chandru V，Barash MM。加工裝置的自動配置的數(shù)學方法分析和綜合。反ASME J英工業(yè)1989;111:299-306。 [3] Wang MY, Liu T, Pelinescu DM.。夾具運動學分析的基礎(chǔ)上充分接觸剛體模型。 J制造業(yè)│科學與工程2003;125：316-24。 [4] Carlson JS。剛性零件的裝夾和定位計劃的二次靈敏度分析“。 ASME J制造業(yè)│2001年科學與工程;123（3）：462-72。 [5] Marin R, Ferreira P.確定性3-2-1定位計劃的運動學分析和綜合加工裝置。 ASME J制造業(yè)│科學與工程2001年;123:708-19。 [6] Hu W.設(shè)置規(guī)劃和公差分析。博士論文中，伍斯特理工學院;2001年。 [7] Kang Y, Rong Y, Yang J, Ma W.計算機輔助夾具設(shè)計驗證。大會Autom2002;22:350-9。 [8] Rong KY, Huang SH, Hou Z.先進的計算機輔助夾具設(shè)計。波士頓：愛思唯爾;2005年。 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 內(nèi)齒圈 零件名稱 內(nèi)齒圈 共 1 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 80、90 鉆孔攻絲 45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 型材 45×Φ185 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 Z525 Z525 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 JIAJU001 專用夾具 乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 QIJU001 專用器具 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 80 鉆6-M10螺紋孔底孔Ф8.5 鉆床 800 500 2 200 16 0.5 12 1 90 攻絲6-M10螺紋孔 鉆床 200 100 0.5 200 16 0.5 12 1 1 17.7 1 17.7 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 內(nèi)齒圈 零件名稱 內(nèi)齒圈 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45 毛 坯 種 類 型材 毛坯外形尺寸 45×Φ185 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 序 號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工時/min 準終 單件 10 開料 型材開料 物料倉 一 20 車端面 夾毛坯外圓，車Ф180端面 金工 二 臥式車床CA6140 硬質(zhì)合金車刀,游標卡尺 30 粗車 夾毛坯外圓，粗車Ф180外圓，留1mm加工余量 金工 二 臥式車床CA6140 硬質(zhì)合金車刀,游標卡尺 40 精車 精車Ф180外圓及倒角，達到圖紙尺寸公差要求 金工 二 臥式車床CA6140 硬質(zhì)合金車刀,外徑千分尺 50 車端面 掉頭，夾Ф180外圓，車另一端面及倒角 金工 二 臥式車床CA6140 車刀,外徑千分尺 60 鉆孔 鉆中心孔 金工 二 臥式車床CA6140 硬質(zhì)合金內(nèi)孔車刀,內(nèi)徑千分尺 70 車內(nèi)孔 車內(nèi)孔Ф129 金工 二 臥式車床CA6140 麻花鉆,游標卡尺 80 鉆底孔 鉆6-M10螺紋孔底孔Ф8.5 金工 二 立式鉆床Z525 麻花鉆，擴孔刀，游標卡尺 90 攻絲 攻絲6-M10螺紋孔 金工 二 立式鉆床Z525 擴絲錐，游標卡尺 100 插內(nèi)齒輪 插內(nèi)齒輪 金工 二 插床 游標卡尺 110 熱處理 熱處理RCRC 金工 二 淬火爐 12 鉗 去毛刺，清洗 金工 鉗工臺 絲錐，銼刀，游標卡尺 13 終檢 入庫 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 XX大學 課程設(shè)計論文 內(nèi)齒圈工藝加工工藝及夾具設(shè)計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘 要 內(nèi)齒圈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，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，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、引導元件、夾具體與機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。 關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 第1章 序 言 1 第2章 零件的分析 2 2.1零件的形狀 2 2.2零件的工藝分析 2 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 3 3.1 確定毛坯的制造形式 3 3.2 基面的選擇 3 3.3 制定工藝路線 3 3.3.1 工藝路線方案一 4 3.3.2 工藝路線方案二 4 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 5 3.4.1 機床選用 5 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 第4章 夾具設(shè)計 15 4.1設(shè)計要求 15 4.2夾具設(shè)計 15 4.2.1 定位基準的選擇 15 4.2.2 切削力及夾緊力的計算 15 4.3 定位誤差的分析 16 4.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明 16 設(shè)計心得體會 18 參考文獻 19 19 第1章 序 言 內(nèi)齒圈零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等的基礎(chǔ)下，進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。 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(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械或機械制造業(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，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術(shù)水平的重要指標。 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。 第2章 零件的分析 2.1零件的形狀 題目給的零件是內(nèi)齒圈零件，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。 2.2零件的工藝分析 由零件圖可知內(nèi)齒圈零件主要加工表面為：1.車外圓及端面，表面粗糙度值為3.2。2.車外圓及端面，表面粗糙度值3.2。3.鉆中心孔，表面粗糙度值3.2。4.半精車側(cè)面，及表面粗糙度值3.2。5.兩側(cè)面粗糙度值6.3、12.5，法蘭面粗糙度值6.3。 內(nèi)齒圈共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： (1)．左端的加工表面： ? ? 這一組加工表面包括：左端面，Φ180外圓，倒角鉆孔并攻絲。這一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，。其要求并不高，粗車后半精車就可以達到精度要求。 (2).右端面的加工表面： 這一組加工表面包括：右端面；并帶有倒角；其要求也不高，粗車后半精車就可以達到精度要求。 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 假設(shè)年產(chǎn)量為10萬臺，每臺車床需要該零件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α和 廢品率β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+α)（1+β)=238595件/年 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為45，考慮到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用45，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，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，對像內(nèi)齒圈這樣的零件來說，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)。 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(fù)。 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 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 10 開料 型材開料 20 車端面 夾毛坯外圓，車Ф180端面 30 粗車 夾毛坯外圓，粗車Ф180外圓，留1mm加工余量 40 精車 精車Ф180外圓，達到圖紙尺寸公差要求 50 車端面 掉頭，夾Ф180外圓，車另一端面 60 鉆孔 鉆中心孔 70 車內(nèi)孔 車內(nèi)孔Ф129 80 鉆底孔 鉆6-M10螺紋孔底孔Ф8.5 90 攻絲 攻絲6-M10螺紋孔 100 插內(nèi)齒輪 插內(nèi)齒輪 110 熱處理 熱處理RCRC 120 鉗 去毛刺，清洗 130 終檢 入庫 3.3.2 工藝路線方案二 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 10 開料 型材開料 20 車端面 夾毛坯外圓，車Ф180端面 30 粗車 夾毛坯外圓，粗車Ф180外圓，留1mm加工余量 40 精車 精車Ф180外圓，達到圖紙尺寸公差要求 50 車端面 掉頭，夾Ф180外圓，車另一端面 60 鉆孔 鉆中心孔 70 車內(nèi)孔 車內(nèi)孔Ф129 80 鉆底孔 鉆6-M10螺紋孔底孔Ф8.5 90 攻絲 攻絲6-M10螺紋孔 100 插內(nèi)齒輪 插內(nèi)齒輪 110 熱處理 熱處理RCRC 120 鉗 去毛刺，清洗 130 終檢 入庫 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，但是要更換多臺設(shè)備，加工過程比較繁瑣，而且在加工過程中位置精度不易保證。方案二減少了裝夾次數(shù)，但是要及時更換刀具，因為有些工序在車床上也可以加工，鏜、鉆孔等等，需要換上相應(yīng)的刀具。而且在過程有一定難度，要設(shè)計專用夾具。因此綜合兩個工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下： 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 10 開料 型材開料 20 車端面 夾毛坯外圓，車Ф180端面 30 粗車 夾毛坯外圓，粗車Ф180外圓，留1mm加工余量 40 精車 精車Ф180外圓，達到圖紙尺寸公差要求 50 車端面 掉頭，夾Ф180外圓，車另一端面 60 鉆孔 鉆中心孔 70 車內(nèi)孔 車內(nèi)孔Ф129 80 鉆底孔 鉆6-M10螺紋孔底孔Ф8.5 90 攻絲 攻絲6-M10螺紋孔 100 插內(nèi)齒輪 插內(nèi)齒輪 110 熱處理 熱處理RCRC 120 鉗 去毛刺，清洗 130 終檢 入庫 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 3.4.1 機床選用 ①.工序Ⅳ和工序Ⅵ是粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用臥式車床就能滿足要求。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CA6140臥式車床。參考根據(jù)《機械制造設(shè)計工工藝簡明手冊》表4.2-7。 ②.工序Ⅸ是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。 3.4.2 選擇刀具 ①.在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金車刀，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)位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。 ②.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)。 ③.磨具的選用：磨具通常又稱為砂輪。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取決于磨具的磨料、結(jié)合劑、粒度、硬度、組織以及砂輪的形狀和尺寸。參考《簡明機械加工工藝手冊》（主編 徐圣群） 表12-47，選擇雙斜邊二號砂輪。 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 “內(nèi)齒圈” 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45的性能比較，45的硬度HB為143～269，表2.2-2345的物理性能，45密度ρ=7.2～7.3（），計算零件毛坯的重量約為2。 表3-1 機械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì) 生產(chǎn)類別 同類零件的年產(chǎn)量[件] 重型 （零件重>2000kg） 中型 （零件重100~2000kg） 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) 5~100 10~200 100~500 中批生產(chǎn) 100~300 200~500 500~5000 大批生產(chǎn) 300~1000 500~5000 5000~50000 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30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。 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。現(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。 3.6.1 工序Ⅳ 夾毛坯外圓，車Ф180端面及端面 3.6.1.1確定粗車右端面的切削用量 所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。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=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。 ①.確定切削深度 由于單邊余量為，可在一次走刀內(nèi)完成，故 == （3-1） ②.確定進給量 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， 進給量=0.5～1.0 按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知： =0.7 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1—30，CA6140機床進給機構(gòu)允許進給力=3530。 根據(jù)表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為： =950=1111.5 （3-2） 由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選=可用。 ③.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=。 ④.確定切削速度 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200～219的鑄件，，，切削速度=。 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），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =180 這時實際切削速度為： == （3-5） ⑤.校驗機床功率 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，=～，，，切削速度時， = 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： =1.7=1.2 （3-6） 根據(jù)表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為： =3.75，=，==，= ⑥.倒角 為了縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同 換車刀手動進給。 ⑦. 計算基本工時 （3-7） 式中=++，= 由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=+= == （3-8） 3.6.1.3 確定粗鏜的切削用量及基本工時 ①.確定切削深度 == ②.確定進給量 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.5可知，當粗鏜鑄件時，鏜刀直徑，，鏜刀伸出長度為時： =0.15～0.40 按CA6140機床的進給量（表4.2—9），選擇， =0.25 ③.確定切削速度 = （3-9） 式中=，=0.2，=0.20，=，=0.15 （3-10） =37 == （3-11） 按CA6140機床的轉(zhuǎn)速，選擇 =160=2.6 ④.計算基本工時 選鏜刀的主偏角=，則=，，，，，，，則： ==117 3.6.2 工序Ⅴ 夾毛坯外圓，粗車Ф180外圓，留1mm加工余量車端面及倒角，可采用工序Ⅳ相同的可轉(zhuǎn)位車刀。 采用工序Ⅰ確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時間如下： a=2.5 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T=56 3.6.3 工序Ⅵ 半精車右端面，半精車外圓Φ100，半精車外圓Φ85，半精車外圓Φ58，半精車各外圓臺階及圓弧圓角 3.6.3.1確定半精車左端面的切削用量 所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于C602—1機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選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=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。 ①.確定切削深度 由于單邊余量為，可在一次走刀內(nèi)完成，故 == ②.確定進給量 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， 進給量=0.5～1.0 按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知： =0.7 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1—30，CA6140機床進給機構(gòu)允許進給力=3530。 根據(jù)表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為： =950=1111.5 由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選=可用。 ③.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=。 ④.確定切削速度 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200～219的鑄件，，，切削速度=。 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），故： ==63 （3-12） ===120 （3-13） 根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =180 這時實際切削速度為： == （3-14） ⑤.校驗機床功率 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，=～，，，切削速度時， = 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： =1.7=1.2 根據(jù)表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為： =1.25，=，==，= ⑥.計算基本工時 （3-15） 式中=++，= 由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=126+= == 3.6.5 工序Ⅸ 鉆中心孔通孔 3.6.5.1 確定鉆孔切削用量 鉆孔，本工序采用計算法。 表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途 標準號 類型 直徑范圍（mm） 用途 GB1436-85 直柄麻花鉆 2.0～20.0 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1437-85 直柄長麻花鉆 1.0～31.5 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1438-85 錐柄麻花鉆 3.0～100.0 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1439-85 錐柄長麻花鉆 5.0～50.0 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 選用Z525搖臂鉆床，查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，查《機》表2.4-37鉆頭的磨鈍標準及耐用度可得，耐用度為15000，表10.2-5標準高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長，麻花鉆，則螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。 表3-6 標準高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度（摘自GB6137-85） mm 直徑范圍 直柄麻花鉆 l l1 >11.180～13.20 151 101 表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù)GB6137-85） （o） d (mm) β 2ф αf ψ 8.6～18.00 30 118 12 40～60 表3-8 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及耐用度 （1）后刀面最大磨損限度mm 刀具材料 加工材料 鉆頭 直徑d0（mm） ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 （2）單刃加工刀具耐用度T min 刀具類型 加工材料 刀具材料 刀具直徑d0（mm） 11～20 鉆頭（鉆孔及擴孔） 鑄鐵、銅合金及合金 高速鋼 60 鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min ①.確定進給量 查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進給量為f=0.25～0.65,根據(jù)表4.13中可知，進給量取f=0.60。 ②.確定切削速度 查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在球墨鑄鐵（190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12，參考《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-10鉆擴鉸孔條件改變時切削速度修正系數(shù)K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17） 則 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150 則實際切削速度 = = =11.8 ③.確定切削時間 查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-43，鉆孔時加工機動時間計算公式： T= （3-19） 其中 l= l=5 l=2～3 則： t= =9.13 3.6.5.2 確定鉆孔的切削用量 鉆孔選用機床為Z525搖臂機床，刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆，《機械加工工藝手冊》第2卷。 根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進給量為0.20～0.35。 則取 確定切削速度，根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9 切削速度計算公式為 （3-20） 查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35 則 ==1.6 所以 ==72 選取 所以實際切削速度為=2.64 確定切削時間（一個孔） = 6）滾齒 由艾興，肖詩綱主編.《切削用量簡明手冊》.北京.機械工業(yè)出版社表10-174 V=312/T0.33S0.5 N=0.124s0.9m1.7/D 又由文獻2表10-175,10-177 S=2.5，T=240min，m=4 代入上式得 V=32.4m/min，N=0.27kw 第4章 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。下面即為鉆6-M10孔的專用夾具，本夾具將用于Z525搖臂鉆床。 4.1設(shè)計要求 本夾具無嚴格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，面精度不是主要考慮的問題。 4.2夾具設(shè)計 4.2.1 定位基準的選擇 由零件圖可知，6孔中，6—M10在圓周上均勻分布尺寸精度為自由尺寸精度要求。其設(shè)計基準為兩對稱孔中心距，由于難以使工藝基準與設(shè)計基準統(tǒng)一，只能以129內(nèi)孔面作為定位基準。 為了提高加工效率及方便加工，決定鉆頭材料使用高速鋼，用于對6孔進行加工，準備采用手動夾緊。 4.2.2 切削力及夾緊力的計算 刀具：高速鋼麻花鉆頭，尺寸為8.5。 則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4 F=Cdfk……………………………………1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=( F=420 轉(zhuǎn)矩 T=Cdfk 式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8 T=0.206 功率 P= 在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=KKKK 式中 K—基本安全系數(shù)，1.5; K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1; K—刀具鈍化系數(shù), 1.1; K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1 則 F=KF=1.5 鉆削時 T=17.34 N 切向方向所受力: F= 取 F=4416 F> F 所以,鉆削時工件不會轉(zhuǎn)動,故本夾具可安全工作。 4.3 定位誤差的分析 定位元件尺寸及公差的確定。本夾具的主要定位元件為孔銷配合，而該定位元件的尺寸公差為，而孔徑尺寸為自由尺寸精度要求，可滿足加工要求。 定位誤差分析129H7/f8： 根據(jù)配合公差129H7 /f8 由以上可知 △1max=0.074，△2max=0.071 分析定位誤差： 基準不重合誤差： 因鉆孔時，定位基準為心軸的中心線，工序基準也為心軸的中心線。 故：△jb=0 4.4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，用平面定位三個自由度，短心軸定位兩個自由度，用鍵槽定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。手動螺旋夾緊 設(shè)計心得體會 緊張而辛苦的課程設(shè)計結(jié)束了。當我快要完成老師下給我的任務(wù)的時候，我仿佛經(jīng)過一次翻山越嶺，登上了高山之巔，頓感心曠神怡，眼前豁然開朗。 畢業(yè)設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義。我今天認真地進行課程設(shè)計，學會腳踏實地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。 說實話，畢業(yè)設(shè)計真是很累人。然而，當我一著手清理自己的設(shè)計成果，仔細回味這一周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使我倦意頓消。雖然這是我剛學會走完的第一步，是我人生中的一點小小的勝利，然而它令我感到自己成熟了許多，令我有了一種“春眠方覺曉”的感悟。 通過課程設(shè)計，使我深深體會到，干任何事都必須有耐心、細致。課程設(shè)計過程中，許多計算優(yōu)勢不免令我感到心煩意亂；有兩次因為不小心我計算出錯，只能毫不情愿地重來。但一想起老師平時對我們耐心教導，想到今后自己應(yīng)當承擔的社會責任，想到世界上應(yīng)為某些細小失誤而出現(xiàn)的令人無比震驚的事故，我不禁時刻提醒自己，一定要養(yǎng)成一種高度負責、一絲不茍的良好習慣。這次課程設(shè)計使我在工作作風上得到了一次難得的磨練。 做完畢業(yè)設(shè)計，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正如此的貧乏，自己綜合應(yīng)用所學專業(yè)知識的能力是如此不足，幾年來學習了這么多的課程，今天才知道自己并不會用。想到這里，我真的有點心急了。老師卻對我說，這說明課程設(shè)計確實使你有收獲了。老師的親切勉勵像春雨注入我的心田，使我更加自信了。 最后，我要衷心地感謝老師。是您的嚴厲批評喚醒了我，是您的敬業(yè)精神感動了我，是您的諄諄教誨啟發(fā)了我，是您的殷切期望鼓舞了我。我感謝老師您今天又為我增添了一副堅硬的翅膀。 參考文獻 1、 吳拓、方瓊珊編.機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導.北京:機械工業(yè)出版社,2005.11(2007.9重印) 2、 李益明主編. 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊.北京:機械工藝出版社,1994 3、 艾興、肖詩剛主編. 切削用量簡明手冊.北京: 機械工藝出版社,1994 4、 哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編.機床夾具設(shè)計.上海:上?？茖W技術(shù)出版社，1983 5、 李洪主編.機械加工工藝手冊.北京:北京出版社,1990 6、 王紹俊主編.機械制造工藝設(shè)計手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1987 7、 劉紅普、張曉妍主編。機械加工技術(shù)。北京：中國人民大學出版社，2009