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單位代碼
學(xué) 號
分 類 號
密 級
設(shè)計(論文)
連接座零件
加工工藝及夾具設(shè)計
院（系）名稱
專業(yè)名稱
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
年 月 日
連接座零件加工工藝及夾具設(shè)計
摘 要
水泵連接座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(jī)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
Micro centrifugal motor pump connecting seat parts processing technology and fixture design
Abstract
Micro centrifugal motor pump connecting seat parts processing technology and design of drilling jig design is the process design, including machining process design and fixture three. In the process of design should first understand the analysis of parts, parts of the process to design a blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each labor step process size calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting process of the various design parameters; then the special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning device, clamping element, guiding element, clamp and machine tools and other components; positioning error is calculated when the fixture, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later.
Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning, error
目 錄
摘 要 II
Abstract 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 3
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 4
3.1 確定毛胚的制造形式 4
3.2 基面的選擇 4
3.3 制定工藝路線 5
3.3.1 工藝路線方案一 5
3.3.2 工藝路線方案二 6
3.3.3 工藝方案的比較與分析 6
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 8
3.4.1 機(jī)床選用 8
3.4.2 選擇刀具 8
3.4.3 選擇量具 8
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 8
3.5.1 外圓加工表面及端面 10
3.5.2 兩孔的加工余量 10
3.6確定切削用量及基本工時 10
3.6.1 工序Ⅳ 11
3.6.2 工序Ⅴ 14
3.6.3 工序Ⅵ 14
3.6.4 工序Ⅶ 17
3.6.5 工序Ⅸ 17
3.6.6 工序Ⅹ 20
第4章 鉆床夾具設(shè)計 22
4.1 夾具的設(shè)計 22
4.1.1 定位分析 22
4.1.2 定位原理 22
4.1.3 定位元件的分析 23
4.1.4 夾緊元件的選擇 23
4.1.5定位誤差的分析 24
4.1.6切削力及夾緊力的計算 25
4.2 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 26
總 結(jié) 27
致 謝 28
參 考 文 獻(xiàn) 29
第1章 序 言
機(jī)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(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)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(jī)械或機(jī)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(jī)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)。
連接座零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計、機(jī)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(qiáng)、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。
第2章 零件的分析
2.1零件的形狀
題目給的零件是連接座零件，泵殼零件，主要作用是起固定連接作用。零件左端外圓與泵殼連接，在孔內(nèi)；右端外圓與機(jī)座連接，中間與軸承連接，使電機(jī)傳動達(dá)到平穩(wěn)。
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。
零件主視圖
零件左視圖
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(qiáng)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。
零件的裝配基準(zhǔn)為的外圓，右端的外圓和中間的孔，其加工精度要求高。該類零件在加工和使用過程中都要重點考慮零件的圓跳動問題。
離心式微電機(jī)水泵連接座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.車軸承裝配孔，表面粗糙度值3.2。4.半精車側(cè)面，保證尺寸23及表面粗糙度值3.2。5.磨削零件左右兩外圓面，保證尺寸5，69和9，兩側(cè)面粗糙度值6.3、12.5，法蘭面粗糙度值6.3。
離心式微電機(jī)水泵連接座共有兩組加工表面，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，Φ125外圓，Φ100內(nèi)圓，倒角，鉆通孔Φ7，鉆孔并攻絲。這一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，Φ100的內(nèi)圓孔有25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。而鉆工沒有精度要求，因此一道工序就可以達(dá)到要求，并不需要擴(kuò)孔、鉸孔等工序。
(2).右端面的加工表面：
這一組加工表面包括：右端面；Φ121h7的外圓，粗糙度為3.2、6.3；外徑為Φ50、內(nèi)徑為Φ40的小凸臺，粗糙度為3.2，并帶有倒角；Φ32的小凹槽，粗糙度為25；鉆Φ17.5的中心孔，鉆Φ7通孔。其要求也不高，粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。其中，Φ17.5、Φ40的孔或內(nèi)圓直接在上做鏜工就行了。
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計
本離心式微電機(jī)水泵連接座來自CA6140車床，車床年產(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=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 確定毛胚的制造形式
零件材料為，鑄件的特點是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點是適應(yīng)性強(qiáng)，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，對像離心式微電機(jī)水泵連接座這樣的零件來說，選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的。對本零件來說，如果以外圓的端面做基準(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))。零件圖中給出了以中心軸線為基準(zhǔn)，加工時零件繞基準(zhǔn)軸線作無軸向移動旋轉(zhuǎn)一周時，在任一測量平面內(nèi)的徑向跳動量均不得大于公差值0.04。最后選取做為粗基準(zhǔn)，利用內(nèi)鉗式三爪卡盤卡住這個面做主要定位面。
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(jī)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
工序Ⅰ 粗車的端面及外圓，粗鏜的孔，粗車距離為8的面，倒角為。
工序Ⅱ 掉頭，粗車的端面及外圓，粗車的端面，粗車距離為的面，粗鏜。
工序Ⅲ 半精車端面及外圓，半精車距離為的面，半精鏜的孔。
工序Ⅳ 掉頭，半精車的端面及外圓，半精車距離為的端面，半精鏜的孔。
工序Ⅴ 精鏜。
工序Ⅵ 精車，精鏜，倒角1。
工序Ⅶ 鉆孔，鉆孔。
工序Ⅷ 鉆螺紋孔及攻螺紋。
工序Ⅸ 鉗去毛刺。
工序Ⅹ 終檢。
工序Ⅺ 入庫。
3.3.2 工藝路線方案二
工序Ⅰ 機(jī)器砂模造型。
工序Ⅱ 時效處理。
工序Ⅲ 劃粗加工線。
工序Ⅳ 按劃線車端面，尺寸保持，車至，車至，深。
工序Ⅴ 掉頭，卡，車端面，粗糙度值為，尺寸保持；車端面，粗糙度值為，尺寸保持；車至；成；車至。
工序Ⅵ 按線車端面，粗糙度值為，尺寸保持69成；車距離為的面成；車至，深。
工序Ⅶ 掉頭，卡。車端面，粗糙度值為6.3，尺寸保持成；車外圓至；車孔至。
工序Ⅷ 磨成；磨成。
工序Ⅸ 鉆孔，鉆孔，鉆螺紋孔以及攻螺紋。
工序Ⅹ 終檢。
工序Ⅺ 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。而且在磨削過程有一定難度，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Ⅰ 機(jī)器砂模造型。
工序Ⅱ 時效處理。
工序Ⅲ 劃粗加工線。
工序Ⅳ 按劃線車端面，尺寸保持，車至，車至，深。
工序Ⅴ 掉頭，卡，車端面，粗糙度值為，尺寸保持；車端面，粗糙度值為，尺寸保持；車至；鉆，成；車至。
工序Ⅵ 按線車端面，粗糙度值為，尺寸保持69成；車距離為的面成；車至，深。
工序Ⅶ 掉頭，卡。車端面，粗糙度值為6.3，尺寸保持成；車外圓至；車孔至。
工序Ⅷ 磨成；磨成。
工序Ⅸ 鉆孔，鉆螺紋孔以及攻螺紋。
工序Ⅹ 終檢。
工序Ⅺ 入庫。
以上加工方案大致看來大致還是合理的，但通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題。在加工過程要防止圓跳動的問題，上述方案在防止圓跳動方面仍不佳，而且在磨削過程中有一定難度，夾具設(shè)計有一定困難，所以經(jīng)過再一次詳細(xì)的分析，最終確定加工路線如下：
工序Ⅰ 機(jī)器砂模造型。
工序Ⅱ 時效處理。
工序Ⅲ 劃粗加工線。
工序Ⅳ 按劃線粗車端面，尺寸保持，粗車至，粗鏜至，深。
工序Ⅴ 掉頭，卡，粗車端面，粗糙度值為，尺寸保持；粗車端面，粗糙度值為，尺寸保持；粗車至；锪成；粗車至。
工序Ⅵ 半精車端面，粗糙度值為，尺寸保持70；半精車距離為的面成；半精鏜至，深。
工序Ⅶ 掉頭，卡，半精車端面，粗糙度值為，尺寸保持成；半精車外圓至；半精車孔至。
工序Ⅷ 精鏜成。
工序Ⅸ 鉆孔，鉆孔，鉆螺紋底孔及攻螺紋。
工序Ⅹ 磨成；磨成；磨成。
工序Ⅺ 終檢入庫。
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備
3.4.1 機(jī)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Ｃ６２０-１型臥式車床。參考根據(jù)《機(jī)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Ｚ３０８０×２５搖臂鉆床。
③.工序Ⅹ是磨零件左右外圓面,這兩個面的要求精度都比較高,從經(jīng)濟(jì)角度看,采用萬能磨床。
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(jī)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(jī)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(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“離心式微電機(jī)水泵連接座” 零件材料為HT200，查《機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機(jī)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(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。
3.5.1 外圓加工表面及端面
由零件圖已知數(shù)據(jù)可知，對外圓和外圓的要求精度較高，經(jīng)過粗車—半精車—磨削。由《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1—26可知，單邊余量已能滿足加工要求。
兩端面的精度要求也較高，也由《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1—26可知，單邊余量已能滿足加工要求。
3.5.2 兩孔的加工余量
孔的精度要求相對不高，孔內(nèi)粗糙度值為25，直接采用直徑為的麻花鉆頭鉆孔即可。
孔的精度要求相對較高，孔壁粗糙度值為3.2，需要經(jīng)過細(xì)加工過程，由《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1—26可知，余量為5已能滿足加工要求。
詳細(xì)尺寸標(biāo)注見零件毛坯圖
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(jī)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(jī)械制造設(shè)計工工藝簡明手冊》的表區(qū)別。
3.6.1 工序Ⅳ
本工序為粗車端面，車至，粗鏜粗鏜至，已知加工材料為灰鑄鐵，鑄件，有外皮，機(jī)床C620—1普通車床，工件用內(nèi)鉗式卡盤固定。
3.6.1.1確定粗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C620—1機(jī)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(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C620—1機(jī)床進(jìn)給量（表4.2—9）在《機(jī)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(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗根據(jù)表1—30，C620—1機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
根據(jù)表1.21，當(dāng)強(qiáng)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(jī)床進(jìn)給機(jī)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)C620—1車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
== （3-5）
⑤.校驗機(jī)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(jī)床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在C620—1機(jī)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）
3.6.1.3 確定粗鏜的切削用量及基本工時
粗鏜，本工序采用計算法。
所選用刀具為硬質(zhì)合金（鎢鈷類），直徑為的圓形鏜刀。
①.確定切削深度
==
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.5可知，當(dāng)粗鏜鑄件時，鏜刀直徑，，鏜刀伸出長度為時：
=0.15～0.40
按C620—1機(jī)床的進(jìn)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C620—1機(jī)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
車端面，粗糙度值為，尺寸保持；車端面，粗糙度值為，尺寸保持；車至；車至。
本工序仍為粗車。已知條件與工序相同，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
半精車端面，粗糙度值為，尺寸保持69成；車距離為的面成；半精鏜至，深。
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(jī)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(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C620—1機(jī)床進(jìn)給量（表4.2—9）在《機(jī)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(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗根據(jù)表1—30，C620—1機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
根據(jù)表1.21，當(dāng)強(qiáng)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 由于切削時進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)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 （3-12）
===120 （3-13）
根據(jù)C620—1車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
== （3-14）
⑤.校驗機(jī)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
根據(jù)表1.30，當(dāng)=時，機(jī)床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在C620—1機(jī)床上進(jìn)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+=
==
3.6.3.2確定半精鏜的切削用量
所選用的刀具為YG6X硬質(zhì)合金圓形鏜刀，主偏角為K=45，直徑為16mm的圓形鏜刀，其耐用度為。
①.確定切削深度 a
②.根據(jù)表1.5，當(dāng)半精鏜鑄料，鏜刀直徑為，a≤，鏜刀伸出長度時，進(jìn)給量為：。
③ .確定切削速度 按表1.27的計算公式確定
V = （3-16）
式中 C=189.8 m = 0.2 X=0.15 Y=0.20
V=124.6
選擇C620-1機(jī)床轉(zhuǎn)速：n=
n =1200=20
實際切削速度為： v = 2.08
④.確定基本時間
確定半精鏜孔的基本時間50s
17
17
3.6.4 工序Ⅶ
半精車端面，粗糙度值為6.3，尺寸保持成；半精車外圓至；車孔至。
本工序仍半精車。已知條件與工序相同，車端面，可采用工序Ⅳ相同的可轉(zhuǎn)位車刀。
3.6.5 工序Ⅸ
鉆孔，鉆孔，鉆螺紋孔以及攻螺紋。
3.6.5.1 確定鉆孔的切削用量
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(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(jī)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(jī)床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔
GB1438-85
錐柄麻花鉆
3.0～100.0
在各種機(jī)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(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
選用X308025搖臂鉆床，查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，查《機(jī)》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(kuò)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(kuò)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(jìn)給量
查《機(jī)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(jìn)給量為f=0.25～0.65,根據(jù)表4.13中可知，進(jìn)給量取f=0.60。
②.確定切削速度
查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在灰鑄鐵（190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12，參考《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-10鉆擴(kuò)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(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-43，鉆孔時加工機(jī)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(jī)床為Z308025搖臂機(jī)床，刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆，《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷。
根據(jù)《機(jī)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(jī)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） =
3.6.5.3 鉆螺紋底孔及攻螺紋
鉆螺紋底孔
取
（）
所以 （）
按機(jī)床選取= （）
所以實際切削速度 （）
切削工時（一個孔）：
攻螺紋
根據(jù)表4-32選取
所以 （293）
按機(jī)床選取
所以實際切削速度
所以切削時間（一個孔）：
3.6.6 工序Ⅹ
磨外圓成；磨外圓成；磨內(nèi)圓成。
①.選擇砂輪 由《機(jī)械加工工藝手冊》4.8中磨料的選擇各表選取:
A46GV69 350
其含義為：砂輪磨料為棕剛玉，粒度為46號，硬度為中軟1級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織手型砂輪其尺寸為350（DBd）
②.切削用量的選擇
砂輪速度： n=1500r/min，V=30m/s
軸向進(jìn)給量：f=0.2B=8mm（雙線程）《機(jī)械加工工藝設(shè)計實用手冊》表15-67
徑向進(jìn)給量： f=0.02（雙線程）
工件速度 v=100
V==0.3（m/s） N===1.737r/m （3-21）
③.切削工時
查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-11 k=1.1
表2.5-12
t===（s） （3-22）
磨的機(jī)床選擇為M2110A，刀具選擇代號為MY的圓柱磨頭，根據(jù)《機(jī)械加工工藝設(shè)計實用手冊》表13.4-16確定砂輪直接為20，則工件速度=20，縱向進(jìn)給量，工作臺一次往復(fù)行程磨削深度，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算出所耗工時為41.5 s。
30
第4章 鉆床夾具設(shè)計
4.1 夾具的設(shè)計
在本次夾具設(shè)計中，設(shè)計鉆孔的夾具，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(qiáng)，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(fèi)用較高。
4.1.1 定位分析
在工件的定位中有很多種不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件一心軸定位，工件以小V型塊定位等。
根據(jù)零件的形狀，我們可以選擇以平面定位或以工件中心圓孔定位。在夾具設(shè)計過程中盡量以設(shè)計基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，以便減小加工誤差。所以在這道設(shè)計中采用以的內(nèi)表面以及的端面為定位基準(zhǔn)。
4.1.2 定位原理
在機(jī)械加工過程中，為了保證工件某道工序的加工要求，必須使工件在機(jī)床上相對于刀具處于正確的相對位置。當(dāng)采用機(jī)床夾具安裝一批工件時，是通過夾具來實現(xiàn)這些要求的。要實現(xiàn)工件在機(jī)床上相對于刀具占有一個正確的加工位置，必須做到以下三點：
（1） 使一批工件在夾具中都占有一致的正確的加工位置；
（2） 使夾具在機(jī)床上占有正確的位置；
（3） 使刀具相對于夾具占有正確的位置。
工件在夾具中定位，就是要使工件在夾具中占據(jù)正確的加工位置，這就可以通過設(shè)置定位支承點，限制工件的相對運(yùn)動來實現(xiàn)。工件在沒有采取定位措施之前，可視為一個處于空間自由狀態(tài)的剛體，根據(jù)運(yùn)動原理學(xué)可知，任一剛體在空間直角坐標(biāo)系中都有六個自由度，即沿三個坐標(biāo)軸軸向移動的自由度，分別用、、來表示；繞三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動的自由度，分別用、、來表示。由此看來，未限制六個自由度的工件的位置是不確定的，當(dāng)然也是無法加工的。因此要使工件在夾具中處于正確的位置，必須對影響工件加工面位置精度的相應(yīng)自由度進(jìn)行限制。
工件的六個自由度都是客觀存在的，是工件在夾具中所占空間位置確定的最高程度。也就是說。工件最多只有六個自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夾具中該方向的位置就確定下來。工件在夾具中定位，意味著通過定位元件限制工件相應(yīng)的自由度。
4.1.3 定位元件的分析
在離心式微電機(jī)水泵連接座的加工過程中，因為該零件較為復(fù)雜，加上零件的特殊性，因此在設(shè)計過程中設(shè)計定位板一塊來限制零件的自由度，定位板限制了零件的X 、Y的移動方向和旋轉(zhuǎn)方向，設(shè)計一拉桿限制了零件繞Z軸旋轉(zhuǎn)的方面，一共限制了零件的五個自由度，達(dá)到不完全定位狀態(tài)。
不完全定位可分為下列兩種情況：
①. 由于工件的加工前的結(jié)構(gòu)特點，無法也沒有必要限制某些方面的自由度；
②. 由于加工工序的加工精度要求，工件在定位時允許某些方面的自由度不被限制。
4.1.4 夾緊元件的選擇
工件在夾緊過程中應(yīng)避免夾緊元件跟工件進(jìn)行點接觸。因為在點接觸的過程中，即使有很小的夾緊力也可以產(chǎn)生很大的應(yīng)力，由于定加工過程產(chǎn)生的誤差在夾緊上經(jīng)常會出現(xiàn)點接觸的情況。但是后面還要考慮液壓缸的活塞桿與工作臺的相對位置安裝誤差，必須進(jìn)行自位平衡，則鉆模板和夾具體之間采用鉸鏈連接，使鉆模板形成自位平衡。本次設(shè)計中鉆模板材料為45鋼，其外還有自制導(dǎo)軌。
①.選擇鉆套
鉆套裝在襯套中，而襯套則是壓配在夾具體上或鉆模板中。鉆套有固定鉆套，固定鉆套直接壓入鉆模板采用或配合，磨損后不容易更換，適用于中、小批量生產(chǎn)或用來加工孔距較小以及孔距精度較高的孔。
可換鉆套：可換鉆套裝在襯套中，而襯套則是壓配在夾具體或鉆模板中。鉆套由螺釘固定，以防止轉(zhuǎn)動。鉆套與襯套間采用或配合，鉆套磨損后，可以迅速更換。適于大批量生產(chǎn)。
快換鉆套：當(dāng)要取出鉆套時，只要將鉆套朝逆時方向轉(zhuǎn)動使螺釘頭部剛好對準(zhǔn)鉆套上的削邊上面，即可取出鉆套。
在這次設(shè)計中我選擇可換鉆套，因為是大批量生產(chǎn)。但是本道工序里要用自制鉆套和襯套，必須把鉆套和襯套加長來保證精度和它的高度?？鞊Q鉆套如圖所示：
圖4-1 快換鉆套
②.夾具底座與工作臺的連接
由于的加工過程中選用的機(jī)床為Z3080搖臂鉆床，《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編第二卷，表10.1-5搖臂鉆床聯(lián)系尺寸可得，底座T型槽數(shù)為5個，工作臺上面T型槽數(shù)為5個，工作臺側(cè)面槽數(shù)為3個，，，，，，，，，，，，，。
4.1.5定位誤差的分析
定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)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(rèn)為該定方案符合加工精度的要求。
在用夾具裝夾工件時，當(dāng)工件上的定位基準(zhǔn)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。
本次定位是典型的兩面一孔定位，在分析計算定位誤差時，應(yīng)該按配合間隙為最大的情況來考慮。基準(zhǔn)位移誤差包括兩類：⒈平面內(nèi)任意方向移動的基準(zhǔn)位移誤差；⒉轉(zhuǎn)動的基準(zhǔn)位移誤差。
工件兩面中心距的平均尺寸，其公差一般為：（～）
因，取
配合一般取或，所以：
⑤．計算定位誤差
加工尺寸的定位誤差，由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，故
（4-1）
==
定位誤差小于工件公差的
4.1.6切削力及夾緊力的計算
該孔的設(shè)計基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則； 參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF
軸向力：F夾＝KF （N）
扭距：
Nm
在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)
由資料《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》查表可得：
切削力公式： 式（2.17）
式中
查表得：
即：
實際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》表得：
安全系數(shù)K可按下式計算，由式（2.5）有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》表 可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用液壓泵螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
取，，
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力，由式（2.9）有：：
式中參數(shù)由[16]《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》可查得：
其中：
由[16]《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》表得：原動力計算公式：
由上述計算易得：
因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。
4.2 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
本夾具用于在鉆床上加工離心式微電機(jī)水泵連接座的Φ7孔。工件以底平面、心軸為定位基準(zhǔn)，在V型塊板上實現(xiàn)完全定位。采用螺旋夾緊壓板機(jī)構(gòu)夾緊工件。該夾緊機(jī)構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。
總 結(jié)
畢業(yè)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)。
畢業(yè)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(jī)會，它將是我們畢業(yè)設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次畢業(yè)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畢業(yè)設(shè)計。
這次畢業(yè)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。
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 30 頁
參 考 文 獻(xiàn)
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[11] 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)。機(jī)床夾具設(shè)計手冊［Ｍ］.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984。
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[14] [王光斗，王春福，機(jī)床夾具設(shè)計手冊[M]，上海科學(xué)技術(shù)出版社，2540。
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