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課程設(shè)計（說明書）
課程設(shè)計（說明書）
題目 搖桿加工工藝和鉆Ф12H7孔夾具設(shè)計
專 業(yè)：
學(xué) 生 姓 名：
班 級：
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指 導(dǎo) 教 師：
完 成 時 間：
摘要
搖桿零件加工工藝及鉆床夾具設(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(jìn)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(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進(jìn)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(jìn)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(dǎo)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(jìn)。
關(guān)鍵詞 工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差
I
目 錄
摘要 II
目 錄 III
1 序 言 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 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 4
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 5
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
4.1 鉆鉸φ8絲孔 的工序尺寸 12
4 鉆12孔夾具設(shè)計 14
4.1 夾具的概述及專用夾具的設(shè)計 14
4.2 確定夾具的方案 14
4.3工件的夾緊 15
4.4夾緊力三要素的確定 16
4.5夾緊裝置 16
4.6導(dǎo)向裝置的確定 16
4.7定位誤差的分析 17
4.8零、部件的設(shè)計與選用 18
4.9確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 19
4.10夾具操作的簡要說明 21
結(jié)論 22
致謝 23
參考文獻(xiàn) 24
1 序 言
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(jì)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(jì)綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
撥桿零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計是在學(xué)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(jìn)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(xué)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。
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。
2 零件的分析
2.1零件的形狀
題目給的零件是撥桿零件，主要作用是起傳動連接作用。
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，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，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。
撥桿零件主要加工表面為：1.車端面，表面粗糙度值為3.2。2.車端面，表面粗糙度值3.2。3.車配合面，表面粗糙度值3.2。4.兩側(cè)面粗糙度值、12.5，法蘭面粗糙度值6.3。
撥桿共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求。現(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。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(dá)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；粗糙度為12.5；其要求也不高，粗車可以達(dá)到精度要求。。
3 工藝規(guī)程設(shè)計
本撥桿來自假設(shè)年產(chǎn)量為6000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1班。
該零件材料為HT200，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=6000件/年，n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，假設(shè)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=Qn(1+α)（1+β)=8925件/年
3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，鑄件的特點是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點是適應(yīng)性強，即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件，也適用于不同的金屬，還特別適應(yīng)制造形狀復(fù)雜的鑄件?？紤]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，最后選用鑄件，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(dá)成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型鑄造，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(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇，對像撥桿這樣的零件來說，選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的。對本零件來說，如果外圓的端面做基準(zhǔn)，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(zhǔn)的選擇原則(即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面做粗基準(zhǔn)，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(zhǔn))。
對于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)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(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(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
3.3.1 工藝路線方案一
1
鑄造
木模，手工造型
2
冷作
清砂，澆冒口
3
熱處理
人工時效
4
油漆
非加工表面涂紅色底漆
5
車
（1） 夾?40外圓，找正不加工表面。鉆擴鉸、?孔至圖紙要求;
（2） 翻面車總長40mm,倒角至圖紙要求
6
銑
以?mm孔和端面定位銑臺階，將尺寸10mm加工到圖紙要求
7
鉆
以?mm孔和端面定位，鉆鉸?mm孔至圖紙要求
8
鉆
劃M8螺孔位置線，鉆、攻螺孔至圖紙要求
9
檢驗
按圖紙要求檢驗各部尺寸及形位公差
10
入庫
清洗，加工表面涂防銹油，入庫
3.3.2 工藝路線方案二
1
鑄造
木模，手工造型
2
冷作
清砂，澆冒口
3
熱處理
人工時效
4
油漆
非加工表面涂紅色底漆
5
車
（3） 夾?40外圓，找正不加工表面。鉆擴鉸、?孔至圖紙要求;
（4） 翻面車總長40mm,倒角至圖紙要求
6
銑
以?mm孔和端面定位銑臺階，將尺寸10mm加工到圖紙要求
7
鉆
以??mm孔和端面定位，鉆鉸?mm孔至圖紙要求
8
鉆
劃M8螺孔位置線，鉆、攻螺孔至圖紙要求
9
檢驗
按圖紙要求檢驗各部尺寸及形位公差
10
入庫
清洗，加工表面涂防銹油，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等等，需要換上相應(yīng)的刀具。因此綜合兩個工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下：
1
鑄造
木模，手工造型
2
冷作
清砂，澆冒口
3
熱處理
人工時效
4
油漆
非加工表面涂紅色底漆
5
車
（5） 夾?40外圓，找正不加工表面。鉆擴鉸、?孔至圖紙要求;
（6） 翻面車總長40mm,倒角至圖紙要求
6
銑
以?mm孔和端面定位銑臺階，將尺寸10mm加工到圖紙要求
7
鉆
以?mm孔和端面定位，鉆鉸?mm孔
8
鉆
劃M8螺孔位置線，鉆、攻螺孔至圖紙要求
9
檢驗
按圖紙要求檢驗各部尺寸及形位公差
10
入庫
清洗，加工表面涂防銹油，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30、40、50、60、70是粗車、精車。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CA6140１型臥式車床。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80、90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(jì)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)。
3.4.3 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
“撥桿” 零件材料為HT200，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，灰鑄鐵的硬度HB為143～269，表2.2-23 灰鑄鐵的物理性能，HT200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)。
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(jì)合理性，采用機器砂模造型鑄件。
表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級
鑄造方法
公差等級CT
灰鑄鐵
砂型手工造型
11~13
砂型機器造型及殼型
8~10
金屬型
7~9
低壓鑄造
7~9
熔模鑄造
5~7
根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。
3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值
鑄件基本尺寸
公差等級CT
大于
至
8
63
100
160
100
160
250
1.6
1.8
2.0
根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。
表3-4 鑄鐵件機械加工余量（JB2854-80）如下
鑄件基本尺寸
加工余量等級 6
澆注時位置
>120~250
6.0
4.0
頂、側(cè)面
底 面
鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機械加工余量選擇。
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(jìn)給量及切削速度三項。確定方法是先是確定切削深度、進(jìn)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。
3.6.1 工序5
夾?40外圓，找正不加工表面。鉆擴鉸、?孔至圖紙要求;
翻面車總長40mm,倒角至圖紙要求
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
由于單邊余量可在一次走刀內(nèi)完成
②.確定進(jìn)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(jìn)給量=0.5～1.0
按CA6140機床進(jìn)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(jìn)給量尚需滿足機床進(jìn)給機構(gòu)強度的要求，故需進(jìn)行校驗根據(jù)表1—30，CA6140機床進(jìn)給機構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
根據(jù)表1.21，當(dāng)強度在174～207時，，，=時，徑向進(jìn)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(jìn)給力為：
=950=1111.5 （3-2）
由于切削時進(jìn)給力小于機床進(jìn)給機構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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
=125
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(jìn)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(dāng)=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進(jìn)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(jìn)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）
工序6 以?mm孔和端面定位銑臺階，將尺寸10mm加工到圖紙要求
已知工件材料為HT200，選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=60mm，齒數(shù)z=10。根據(jù)資料選擇銑刀的基本形狀,r=10°，a=12°，β=45°已知銑削寬度a=2.5mm，銑削深度a=50mm故機床選用X62立式銑床。
1.確定每齒進(jìn)給量f
根據(jù)資料所知，X62立式臥式銑床的功率為7.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查得每齒進(jìn)給量f=0.16～0.24mm/z、現(xiàn)取f=0.16mm/z。
2.選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)資料所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為1.5mm，銑刀直徑d=60mm，耐用度T=180min。
3.確定切削速度
根據(jù)資料所知，依據(jù)銑刀直徑d=60mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度a=2.5mm，銑削深度a=50mm，耐用度T=180min時查取Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。
根據(jù)X62立式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，nc=300r/min,Vfc=475mm/s。
則實際切削：
Vc =
Vc==56.52m/min
實際進(jìn)給量：
f=
f==0.16mm/z
3.校驗機床功率
根據(jù)資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當(dāng)f=0.16mm/z, a=50mm,
a=2.5mm, Vf=490mm/s時由切削功率的修正系數(shù)k=1，則P= 3.5kw，P=0.8 kw。
根據(jù)X62型立式銑床說明書可知：機床主軸主電動機允許的功率P= P×P
P=7.5×0.8=6＞P= 3.5kw
因此機床功率能滿足要求。
基本時間
根據(jù)資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為：
t=
t==3.6min
工序7 以?mm孔和端面定位，鉆鉸?mm孔
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(jìn)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） =
工序8劃M8螺孔位置線，鉆、攻螺孔至圖紙要求
本工序采用計算法。
表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途
標(biāo)準(zhǔn)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，用鉆模或不用鉆模鉆孔
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(biāo)準(zhǔn)及耐用度可得，耐用度為4500，表10.2-5標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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
>11.80～13.20
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(biāo)準(zhǔn)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
4.1 鉆鉸φ8絲孔 的工序尺寸
由表2-28課查得，精鉸余量Z=0.2mm，加工等級為IT8，公差為0.015鉆孔余量為Z鉆=4.8mm，加工等級為IT12，公差為0.15。
鉆鉸φ8 孔加工工序的加工余量
項目
內(nèi)容
精度等級
工序尺寸
粗糙度
工序余量
公差
Φ8絲孔
鉆
IT12
Φ7.8
12.5
4.8
0.15
鉸
IT8
Φ8
3.2
0.2
0.015
刀具：鉆頭直徑為7.8mm的高速鋼鉆頭，絲錐直徑為M8mm。
機床：z525
(1)鉆孔工步
⑴背刀吃量аp的選擇
粗加工時根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)剛度確定аp=7.8mm。
⑵進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步得進(jìn)量f=0.1mm/r。
⑶切削速度的計算 由表5-31，按工件材料為鑄鐵的條件選取，切削速度v=20m/min選取。由公式n=1000v/d可求得該工序鉆頭鉆速n=1326r/min,參照表4-9所列Z525得主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=1360r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式v=nd/1000=20.5m/min。
工序鉆 Φ8絲孔
鉆孔工步
根據(jù)表5-51，鉆孔的基本時間可由公式 求得。,;f=0.1mm/r;n=1360r/min。則該工步的基本時間t=(22+2.4+2)/0.1mm/r x 1360r/min=10.8s
攻絲孔工步
根據(jù)表5-41，鉸孔基本時間可由公式t=L*i/fn=(LP+l1)*i/fn, LP=(D-d)/2*tankr, kr=15°，l1=1mm，f=1mm/r，n=195r/min則該工步的基本時間t=20s。
輔助時間的計算tf
輔助時間tf基本時間t之間的關(guān)系為tf=（0.15-0.2）t
鉆孔輔助時間tf=0.2×10.8=2.2s
鉸孔輔助時間tf=0.2×20=4s
4 鉆12孔夾具設(shè)計
4.1 夾具的概述及專用夾具的設(shè)計
一、機床夾具是在機床上加工時用來裝夾工件的工藝設(shè)備。其作用是使工件相對機床和刀具有一個正確的位置,并在加工中保持這個位置不變。
1、機床夾具的用途
2、保證被加工表面的位置精度。由于使用夾具解禁工件可以準(zhǔn)確的確定工件與機床、刀具間的相對位置，因而能穩(wěn)定地獲得較高的位置精度
3、減少輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率。
二、機床夾具的組成
1、定位元件
它與工件的定位基準(zhǔn)相接觸是確定工件在夾具中正確位置的一類主要元件。
2、夾緊裝置 它的作用是將定位后的工件壓緊夾牢保證工件已確定的位置在受到切削力、慣性力等作用時不產(chǎn)生位移和變形。
3、夾具體
它是將定位元件、夾緊裝置等聯(lián)接成一體的夾具主體。
三、確定夾具與刀具之間相對位置的元件，用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具的加工的元件。
1、確定夾具與機床之間的相對位置的元件
以上的組成部分不是都必須具備的，但是定位元件、夾緊裝置、和夾具體則是夾具最基本的組成部分
四、專用夾具的設(shè)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(shè)計專用夾具。設(shè)計的工序是鉆12孔的夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床。
4.2 確定夾具的方案
設(shè)計夾具時必須根據(jù)工件的加工要求和確定的定位基準(zhǔn)來選擇方法。設(shè)計定位元件并分析定位精度。
一、定位分析及選擇
定位主要根據(jù)工件在加工時所需要限制工件在空間直角坐標(biāo)系中的各個自由度來選擇定位方法。
根據(jù)該零件加工的工序和基準(zhǔn)來分析，采用一面一孔一活動V型塊來定位。
二、定位元件的選擇
1、上面分析出定位方法，采取一面一孔一活動V型塊定位來選取元件。
（1）平面定位 選擇φ40的下端面定位。同時采取φ12孔的下端面輔助支撐。
（2）孔定位 φ20H7孔選取圓柱銷進(jìn)行定位，
2、確定圓柱定位銷的尺寸和偏差
圓柱銷的長度確定為20mm。為了減小工件移動時基準(zhǔn)位移誤差（Δj，y）并考慮到定位銷制造時可能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，取配合為f7。查公差表得：φ20f7=φ20
2、計算定位誤差
移動時基準(zhǔn)位移誤差
Δj，y =Δd2+ΔD2+ X1min
= 0.013+0.033+0.02
=0.066mm
tan θ=
=
=0.00076
Δθ=0.043
4.3工件的夾緊
為了保證工件在夾具中定位后不會因為在加工中的切削力、慣性力及離心力等作用下而發(fā)生變動，必須采用夾緊裝置將其夾緊。
1、設(shè)計夾緊裝置時應(yīng)滿足以下就基本要求
（1）保證加工精度，不破壞工件的定位或產(chǎn)生不允許的變形
（2）保證生產(chǎn)率，力求夾緊迅速
（3）結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、制造維修方便，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件。
（4）操作方便、省力、安全。
2、計算切削力
刀具:高速鋼麻花鉆 d0=12
其中：，，，，，
=()=()=1.03
F==1190N
4.4夾緊力三要素的確定
1、夾緊力的方向應(yīng)不破壞工件定位的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，即夾緊力應(yīng)朝主要定位基準(zhǔn)，把工件壓向定位元件的定位面上。
2、夾緊力的作用點
（1）夾緊點應(yīng)正對支撐元件或位于支撐元件所形成的支撐面內(nèi)。
（2）夾緊點應(yīng)位于工件剛性較好的部位并有一定的作用面積。
（3）夾緊點應(yīng)盡量靠近加工表面，以減少切削力對夾緊點的力矩防止工件的轉(zhuǎn)動和振動。
此零件的夾緊點的作用圖如圖3所示。
3、夾緊力的大小
在用計算法求夾緊力時，通常將夾具和工件看作為剛體系統(tǒng)，并視工件在切削力、夾緊力、重力和慣性力作用下，處于靜力平衡，然后列平衡方程式求出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)K，作為實際夾緊力。
4.5夾緊裝置
此零件采取螺旋夾緊裝置夾緊工件
螺旋夾緊裝置 應(yīng)用最為廣泛，它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、夾緊力大、自鎖性好、工作可靠而且行程不受限制，缺點是夾緊動作緩慢。
1、夾緊力的計算
此零件在加工時，采用定位銷定位，承受了很大的切削力。所以工件不需要很大的夾緊力，只需要將工件夾緊即可。所以不需要計算夾緊力。
2、螺旋夾緊機構(gòu)
為了提高生產(chǎn)效率，在選取墊圈時選用開孔墊圈。只要松開夾緊螺母，即可實現(xiàn)工件的快換。
4.6導(dǎo)向裝置的確定
導(dǎo)向裝置主要是在加工孔時借助于鉆套確定刀具位置和引導(dǎo)刀具進(jìn)給方向。被加工孔的尺寸精度主要由刀具的本身精度來保證?？椎淖鴺?biāo)位置精度，則由鉆套在夾具上的位置精度來確定。并能防止刀具在切入后引偏。這就是導(dǎo)向裝置的作用。
此零件的導(dǎo)向裝置是可換鉆模和快換鉆套。
可換鉆套裝在襯套中，而襯套則是壓配在鉆模板中，可換鉆套由螺釘固定住，防止轉(zhuǎn)動?？蓳Q鉆套與襯套采用配合，襯套與模板采用配合。增加襯套的目的是避免模板的磨損克服固定鉆模后不易更換的缺點。
確定鉆模板孔、襯套外徑、鉆套的尺寸。
根據(jù)所鉆的孔徑來分析，確定以上三個尺寸及公。鉆套外徑φ15n6=φ15，襯套外徑φ30n6=φ30,鉆模孔φ30H7=φ30。
4.7定位誤差的分析
一、計算鉆套中心線與工作臺的垂直度誤差
鉆套外徑φ15n6=φ15與襯套內(nèi)經(jīng)φ30n6=φ30的最大間隙為。
Δ1max=ES-ei
查公差表得：EI=16 IT=18 則ES=EI+IT=16+18=34=0.034mm
ei=12=0.012mm
Δ1max =ES-ei=0.034-0.012=0.030mm
襯套外徑30n6與鉆模板孔中φ30H7的最大間隙為。
Δ2max=ES-ei
查公差表得：EI=0 IT=21則ES=EI+IT=0+21=21=0.021mm
ei=15=0.015mm
Δ2max=ES-ei=0.021-0.015=0.006mm
則鉆套的中心 工作臺平面的垂直度誤差為。
Δ1max+Δ2max=0.030+0.006=0.028
二、計算定位銷軸與工作臺平行度誤差
圓柱銷軸與夾具體孔的最大間隙
定位銷尺寸φ16
夾具體孔尺寸φ16
Δmax=ES-ei=0.033-（-0.033）=0.066
夾具體孔的長度為18mm，則圓柱定位銷軸與工作臺的最大平行度誤差為 0.066/18 即0.0036
內(nèi)六角螺釘?shù)目估瓘姸刃：?
在鉆孔時，定模板受力不大。所以螺釘只受到模板的重力。其他可以忽略不計。
抗拉強度的計算： бmax==[б]
F=G G=mg
已知：m=6.48kg [б]=598MPa
G=mg=6.48×9.8=63.5 KN
則F=G=63.5 KN
бmax=≤[б]
==505.5MPa≤[б]
所以螺釘?shù)目估瓘姸葷M足要求
4.8零、部件的設(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。
.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
＞0～1
+0.016
+0.006
3
+0.010
+0.004
6
6
9
--
0.008
＞1～1.8
4
+0.016
+0.008
7
＞1.8～2.6
5
8
＞2.6～3
6
9
8
12
16
＞3～3.3
+0.022
+0.010
＞3.3～4
7
+0.019
+0.010
10
＞4～5
8
11
＞5～6
10
13
10
16
20
＞6～8
+0.028
+0.013
12
+0.023
+0.012
15
＞8～10
15
18
12
20
25
＞10～12
+0.034
+0.016
18
22
＞12～15
22
+0.028
+0.015
26
16
28
36
＞15～18
26
30
0.012
＞18～22
+0.041
+0.020
30
34
20
36
鋁合金
＞22～26
35
+0.033
+0.017
39
＞26～30
42
46
25
鋁合金
56
＞30～35
+0.050
+0.025
48
52
＞35～42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
＞42～48
62
66
＞48～50
70
74
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。
4.9確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體：夾具的定位、引導(dǎo)、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(fù)雜的基礎(chǔ)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(chǎn)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(chǎn)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(shè)計夾具體時，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑。此外，夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟(jì)性以及操作和裝拆的便捷性等，在設(shè)計時也應(yīng)加以考慮。
夾具體設(shè)計的基本要求
（1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(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?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。
（2）應(yīng)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(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)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(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。
（4）應(yīng)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(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)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(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機床上的安裝應(yīng)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(yīng)表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
工件裝夾方案確定以后，根據(jù)定位元件及夾緊機構(gòu)所需要的空間范圍及機床工作臺的尺寸，確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
4.10夾具操作的簡要說明
將工件裝夾在夾具中后，用螺旋夾緊裝置。為了提高勞動生產(chǎn)率。為此，設(shè)計了快換裝置。所以在設(shè)計墊圈時選用了U形開口墊圈。所以在裝夾和拆卸工件時只需要將螺母松開1—3扣，取下U形開口墊圈，這樣實現(xiàn)了工件的快換。
25
結(jié)論
課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進(jìn)行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。
課程設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了很多，也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們課程設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致謝
這次課程設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計。
這次課程設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
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