應(yīng)急控制手柄軸的加工工藝規(guī)程及鉆Φ4孔夾具設(shè)計(jì)含非標(biāo)6張CAD圖
應(yīng)急控制手柄軸的加工工藝規(guī)程及鉆Φ4孔夾具設(shè)計(jì)含非標(biāo)6張CAD圖,應(yīng)急,控制,手柄,加工,工藝,規(guī)程,夾具,設(shè)計(jì),非標(biāo),CAD
摘要
應(yīng)急控制手柄軸是設(shè)備上非常重要的零件之一。該零件為實(shí)現(xiàn)應(yīng)急控制以及設(shè)備的正常工作提供保障。應(yīng)急控制手柄軸是比較典型的軸類(lèi)零件，軸類(lèi)零件應(yīng)用非常廣泛，從而對(duì)應(yīng)急控制手柄軸進(jìn)行研究非常有必要。
這次設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程及鉆Φ4孔專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)。在一開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，主要研究應(yīng)急控制手柄軸的作用，材料的選擇，加工工藝路線的制定還有零件在加工的時(shí)候其切削用量的選擇等等。
依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)確定設(shè)計(jì)鉆Φ4孔專(zhuān)用夾具。依據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了定位方案和夾緊方案并選擇了相應(yīng)的定位和夾緊元件。對(duì)夾具體進(jìn)行設(shè)計(jì)，畫(huà)出裝配圖以及所有非標(biāo)零件圖等。
關(guān)鍵詞：應(yīng)急控制；手柄軸；加工工藝；鉆Φ4孔；專(zhuān)用夾具
目 錄
摘要 I
序言 1
第一節(jié) 零件的分析 2
一 零件的功用分析 2
二 零件的工藝分析 3
第二節(jié) 機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定 6
一 確定生產(chǎn)類(lèi)型 6
二 選擇毛坯 6
三 定位基準(zhǔn)的選擇 7
四 選擇加工方法，制定工藝路線 8
五 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定 9
六 確定切削用量和時(shí)間定額 10
第三節(jié) 夾具設(shè)計(jì)部分 18
一 定位方案的設(shè)計(jì) 18
二 夾緊方案的設(shè)計(jì) 19
三 設(shè)計(jì)夾具體 19
四 鉆套的選擇 21
五 鉆削力和夾緊力的計(jì)算 22
六 夾具總體結(jié)構(gòu)分析及夾具的使用說(shuō)明 23
總結(jié) 25
參考文獻(xiàn) 26
II
序言
本次設(shè)計(jì)的應(yīng)急控制手柄軸主要研究機(jī)械加工工藝過(guò)程及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)，下面將對(duì)這2點(diǎn)進(jìn)行講述：
1、工藝過(guò)程的概述
進(jìn)行生產(chǎn)的時(shí)候，將需要生產(chǎn)的零部件形狀，大小，所處地點(diǎn)等都改變了，這樣原材料就加工成為我們需要的半成品或者是成品，這么一個(gè)流程就是工藝過(guò)程。比方說(shuō)生產(chǎn)毛坯，進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)，熱處理等這些都是工藝過(guò)程。在工藝過(guò)程里面，如果說(shuō)只需要進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)，零部件的外形，大小，產(chǎn)品表面質(zhì)量都符合質(zhì)量要求，這個(gè)流程就是我們說(shuō)的機(jī)械工藝過(guò)程。
2、機(jī)床夾具的概述
機(jī)床夾具是機(jī)床上用以裝夾工件和引導(dǎo)刀具的一種裝置。指專(zhuān)為某一工件的某道工序而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的夾具。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)、制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，夾具將由于無(wú)法再使用而報(bào)廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。它與工件的定位基準(zhǔn)相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時(shí)工件相對(duì)于刀具和機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)間的相對(duì)正確位置。機(jī)床夾具的組成如下：
（1）定位元件 它與工件的定位基準(zhǔn)相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時(shí)工件相對(duì)于刀具和機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)間的相對(duì)正確位置。
（2）夾緊裝置 用于夾緊工件，在切削時(shí)使工件在夾具中保持既定位置。
（3）對(duì)刀、引導(dǎo)元件或裝置 這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對(duì)刀元件，如對(duì)刀塊。
（4）連接元件 使夾具與機(jī)床連接的元件，保證機(jī)床與夾具間的相互位置關(guān)系。
（5）夾具體 用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件。它與機(jī)床有關(guān)部件進(jìn)行連接、對(duì)定，使夾具相對(duì)機(jī)床具有確定的位置。
（6）其它元件及裝置
有些夾具根據(jù)工件的加工要求，要有分度機(jī)構(gòu)，銑床夾具還要有定位鍵等。
第一節(jié) 零件的分析
一 零件的功用分析
本次設(shè)計(jì)以應(yīng)急控制手柄軸為研究對(duì)象，該零件是設(shè)備上非常重要的零件之一。該零件為實(shí)現(xiàn)應(yīng)急控制以及設(shè)備的正常工作提供保障。應(yīng)急控制手柄軸是比較典型的軸類(lèi)零件，軸類(lèi)零件應(yīng)用非常廣泛，從而對(duì)應(yīng)急控制手柄軸進(jìn)行研究非常有必要。該零件的結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖1.1。
圖1.1 應(yīng)急控制手柄軸
該零件是牌號(hào)為鈦合金，該材料的概述如下：
鈦合金指的是多種用鈦與其他金屬制成的合金金屬。鈦是一種新型金屬，鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質(zhì)含量有關(guān)，最純的碘化鈦雜質(zhì)含量不超過(guò)0.1%，但其強(qiáng)度低、塑性高。99.5%工業(yè)純鈦的性能為：密度ρ=4.5g/cm3，熔點(diǎn)為1725℃，導(dǎo)熱系數(shù)λ=15.24W/(m.K)，抗拉強(qiáng)度σb=539MPa，伸長(zhǎng)率δ=25%，斷面收縮率ψ=25%，彈性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。
1、強(qiáng)度高
鈦合金的密度一般在4.51g/cm3左右，僅為鋼的60%，一些高強(qiáng)度鈦合金超過(guò)了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度。因此鈦合金的比強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料，可制出單位強(qiáng)度高、剛性好、質(zhì)輕的零部件。飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。
2、熱強(qiáng)度高
使用溫度比鋁合金高幾百度，在中等溫度下仍能保持所要求的強(qiáng)度,可在450～500℃的溫度下長(zhǎng)期工作這兩類(lèi)鈦合金在150℃～500℃范圍內(nèi)仍有很高的比強(qiáng)度，而鋁合金在150℃時(shí)比強(qiáng)度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達(dá)500℃，鋁合金則在200℃以下。
3、抗蝕性好
鈦合金在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作，其抗蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼；對(duì)點(diǎn)蝕、酸蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)；對(duì)堿、氯化物、氯的有機(jī)物品、硝酸、硫酸等有優(yōu)良的抗腐蝕能力。但鈦對(duì)具有還原性氧及鉻鹽介質(zhì)的抗蝕性差。
4、低溫性能好
鈦合金在低溫和超低溫下，仍能保持其力學(xué)性能。低溫性能好，間隙元素極低的鈦合金，如TA7，在-253℃下還能保持一定的塑性。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)材料。
5、化學(xué)活性大
鈦的化學(xué)活性大，與大氣中O2、N2、H2、CO、CO2、水蒸氣、氨氣等產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)。含碳量大于0.2%時(shí)，會(huì)在鈦合金中形成硬質(zhì)TiC；溫度較高時(shí)，與N作用也會(huì)形成TiN硬質(zhì)表層；在600℃以上時(shí)，鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層；氫含量上升，也會(huì)形成脆化層。吸收氣體而產(chǎn)生的硬脆表層深度可達(dá)0.1～0.15 mm，硬化程度為20%～30%。鈦的化學(xué)親和性也大，易與摩擦表面產(chǎn)生粘附現(xiàn)象。
二 零件的工藝分析
在制訂零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，首先要對(duì)照產(chǎn)品裝配圖分析零件圖，熟悉該產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，明確零件在產(chǎn)品中的位置、作用及相關(guān)零件的位置關(guān)系；了解并研究各項(xiàng)技術(shù)條件制定的依據(jù)，找出其主要技術(shù)要求和技術(shù)關(guān)鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時(shí)采用適當(dāng)?shù)拇胧┘右员ＷC。然后著重對(duì)零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和技術(shù)要求的分析。
零件的結(jié)構(gòu)分析主要包括以下三方面：
1、零件表面的組成和基本類(lèi)型
盡管組成零件的結(jié)構(gòu)多種多樣，但從形體上加以分析，都是由一些基本表面和特形表面組成的?；颈砻嬗袃?nèi)外圓柱表面、圓錐表面和平面等；特形表面主要有螺旋面、漸開(kāi)線齒形表面、圓弧面等。在零件結(jié)構(gòu)分析時(shí)，根據(jù)機(jī)械零件不同表面的組合形成零件結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，就可選擇與其相適應(yīng)的加工方法和加工路線，例如外圓表面通常由車(chē)削或磨削加工；內(nèi)孔表面則通過(guò)鉆、擴(kuò)、鉸、鏜和磨削等加工方法獲得。
機(jī)械零件不同表面的組合形成零件結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)。在機(jī)械制造中，通常按零件結(jié)構(gòu)和工藝過(guò)程的相似性，將各類(lèi)零件大致分為軸類(lèi)零件、套類(lèi)零件、箱體類(lèi)零件、齒輪類(lèi)零件和叉架類(lèi)零件等。
2、主要表面與次要表面區(qū)分
根據(jù)零件各加工表面要求的不同，可以將零件的加工表面劃分為主要加工表面和次要加工表面；這樣，就能在工藝路線擬定時(shí)，做到主次分開(kāi)以保證主要表面的加工精度。
3、零件的結(jié)構(gòu)工藝性
所謂零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指零件在滿足使用要求的前提下，制造該零件的可行性和經(jīng)濟(jì)性。功能相同的零件，其結(jié)構(gòu)工藝性可以有很大差異。所謂結(jié)構(gòu)工藝性好，是指在現(xiàn)有工藝條件下，既能方便制造又有較低的制造成本。
零件圖樣上的技術(shù)要求，既要滿足設(shè)計(jì)要求，又要便于加工，而且齊全和合理。其技術(shù)要求包括下列幾個(gè)方面：
1、加工表面的尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量；
2、各加工表面之間的相互位置精度；
3、工件的熱處理和其它要求，如動(dòng)平衡、鍍鉻處理、去磁等。
零件的尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度的要求，對(duì)確定機(jī)械加工工藝方案和生產(chǎn)成本影響很大。因此，必須認(rèn)真審查，以避免過(guò)高的要求使加工工藝復(fù)雜化和增加不必要的費(fèi)用。
在認(rèn)真分析了零件的技術(shù)要求后，結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)零件的加工工藝過(guò)程便有一個(gè)初步的輪廓。加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和有無(wú)熱處理要求，決定了該表面的最終加工方法，進(jìn)而得出中間工序和粗加工工序所采用的加工方法。如，軸類(lèi)零件上IT7級(jí)精度、表面粗糙度Ra1.6um的軸頸表面，若不淬火，可用粗車(chē)、半精車(chē)、精車(chē)最終完成；若淬火，則最終加工方法選磨削，磨削前可采用粗車(chē)、半精車(chē)等加工方法加工。表面間的相互位置精度，基本上決定了各表面的加工順序。
本次研究的軸其組成表面及加工要求如下：
（1）組成表面：零件兩端面；各外圓及端面；M6螺紋孔；Φ4孔；Φ2.5孔等。
（2）加工要求：零件上圓柱孔的表面粗糙度公差為Ra1.6um，其余表面及端面，其表面粗糙度公差為Ra3.2um。
第二節(jié) 機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定
一 確定生產(chǎn)類(lèi)型
生產(chǎn)類(lèi)型是按工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝技術(shù)過(guò)程的連續(xù)程度或生產(chǎn)產(chǎn)品的重復(fù)程度劃分的類(lèi)型。按工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝技術(shù)過(guò)程的連續(xù)程度不同，可以分為連續(xù)生產(chǎn)和間斷生產(chǎn)。連續(xù)生產(chǎn)的工藝技術(shù)過(guò)程連續(xù)程度高，不允許有任何間斷出現(xiàn)，一般沒(méi)有在產(chǎn)品、半成品和其它中間產(chǎn)品，如發(fā)電、化工、冶煉生產(chǎn)等。間斷生產(chǎn)的工藝技術(shù)過(guò)程可以分階段間斷進(jìn)行，產(chǎn)品整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程既可以由一個(gè)企業(yè)單獨(dú)完成，也可以由若干個(gè)企業(yè)分工協(xié)作完成，生產(chǎn)過(guò)程中一般都需要有一定的在制品和半成品儲(chǔ)備，如機(jī)械、電器產(chǎn)品的生產(chǎn)等。
通過(guò)對(duì)任務(wù)書(shū)的分析，確定生產(chǎn)類(lèi)型為批量生產(chǎn)。
二 選擇毛坯
毛坯的種類(lèi)很多，同一種毛坯又有多種制造方法，機(jī)械制造中常用的毛坯有以下幾種：
1、鑄件
形狀復(fù)雜的零件毛坯，宜采用鑄造方法制造。目前鑄件大多用砂型鑄造，它又分為木模手工造型和金屬模機(jī)器造型。木模手工造型鑄件精度低，加工表面余量大，生產(chǎn)率低，適用于單件小批生產(chǎn)或大型零件的鑄造。金屬模機(jī)器造型生產(chǎn)率高，鑄件精度高，但設(shè)備費(fèi)用高，鑄件的重量也受到限制，適用于大批量生產(chǎn)的中小鑄件。其次，少量質(zhì)量要求較高的小型鑄件可采用特種鑄造。
2、鍛件
機(jī)械強(qiáng)度要求高的鋼制件，一般要用鍛件毛坯。鍛件有自由鍛造鍛件和模鍛件兩種。自由鍛造鍛件可用手工鍛打、機(jī)械錘鍛或壓力機(jī)壓鍛等方法獲得。這種鍛件的精度低，生產(chǎn)率不高，加工余量較大，而且零件的結(jié)構(gòu)必須簡(jiǎn)單；適用于單件和小批生產(chǎn)，以及制造大型鍛件。
模鍛件的精度和表面質(zhì)量都比自由鍛件好，而且鍛件的形狀也可較為復(fù)雜，因而能減少機(jī)械加工余量。模鍛的生產(chǎn)率比自由鍛高得多，但需要特殊的設(shè)備和鍛模，故適用于批量較大的中小型鍛件。
3、型材
型材按截面形狀可分為：圓鋼、方鋼、六角鋼、扁鋼、角鋼、槽鋼及其它特殊截面的型材。型材有熱軋和冷拉兩類(lèi)。熱軋的型材精度低，但價(jià)格便宜，用于一般零件的毛坯；冷拉的型材尺寸較小、精度高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料，但價(jià)格較高，多用于批量較大的生產(chǎn)，適用于自動(dòng)機(jī)床加工。
4、焊接件
焊接件是用焊接方法而獲得的結(jié)合件，焊接件的優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)單、周期短、節(jié)省材料，缺點(diǎn)是抗振性差，變形大，需經(jīng)時(shí)效處理后才能進(jìn)行機(jī)械加工。
除此之外，還有沖壓件、冷擠壓件、粉末冶金等其它毛坯。
通過(guò)對(duì)零件圖的分析，決定選擇Φ25.4X140棒料為毛坯。通過(guò)上面對(duì)毛坯制造方式的選擇，結(jié)合零件圖的加工要求和現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)。毛坯圖如圖2.1所示。
圖2.1 應(yīng)急控制手柄軸毛坯圖
三 定位基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)是機(jī)械制造中應(yīng)用廣泛的一個(gè)概念，機(jī)械產(chǎn)品從設(shè)計(jì)時(shí)零件尺寸的標(biāo)注，制造時(shí)工件的定位，校驗(yàn)時(shí)尺寸的測(cè)量，一直到裝配時(shí)零部件的的裝配位置確定等，都要用到基準(zhǔn)的概念。基準(zhǔn)就是用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何關(guān)系所依據(jù)的點(diǎn)，線或面。
1、粗基準(zhǔn)的選擇
選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合圖樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。
結(jié)合零件圖，選擇Φ20外圓及端面作為粗基準(zhǔn)。
2、精基準(zhǔn)的選擇
應(yīng)采用同一組基準(zhǔn)定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。這樣做可以簡(jiǎn)化工藝規(guī)程的制訂工作，減少夾具設(shè)計(jì)、制造工作量和成本，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；由于減少了基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，便于保證各加工表面的相互位置精度。某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，稱為自為基準(zhǔn)原則。所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件安裝可靠，夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作方便。
結(jié)合零件圖，選擇兩端Φ19.05外圓及端面作為粗基準(zhǔn)。
四 選擇加工方法，制定工藝路線
軸類(lèi)、套類(lèi)和盤(pán)類(lèi)零件是具有外圓表面的典型零件。外圓表面常用的機(jī)械加工方法有車(chē)削、磨削和各種光整加工方法。車(chē)削加工是外圓表面最經(jīng)濟(jì)有效的加工方法，但就其經(jīng)濟(jì)精度來(lái)說(shuō)，一般適于作為外圓表面粗加工和半精加工方法；磨削加工是外圓表面主要精加工方法，特別適用于各種高硬度和淬火后零件精加工；光整加工是精加工后進(jìn)行的超精密加工方法（如滾壓、拋光、研磨等），適用于某些精度和表面質(zhì)量要求很高的零件。由于各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)加工精度、表面粗糙度、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本各不相同，因此必須根據(jù)具體情況，選用合理的加工方法，從而加工出滿足零件圖紙上要求的合格零件。
表2.1 加工工藝路線方案1
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
Φ25.4X140；
2
熱處理
退火；
3
鉆中心孔
兩端面鉆中心孔；
4
粗車(chē)
粗車(chē)兩端面；
5
粗車(chē)
粗車(chē)各外圓及端面；
6
半精車(chē)
半精車(chē)兩端面；
7
半精車(chē)
半精車(chē)各外圓及端面；
8
精車(chē)
精車(chē)兩端面；
9
精車(chē)
精車(chē)各外圓及端面；
10
鉆
鉆、擴(kuò)、鉸Φ15孔；
11
鉆
鉆、攻M6螺紋孔；
12
鉆
鉆、擴(kuò)、鉸Φ4孔；
13
鉆
鉆、擴(kuò)、鉸Φ2.5孔；
14
終檢
終檢
表2.2 加工工藝路線方案2
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
1
鍛造
Φ25.4X140；
2
熱處理
退火；
3
車(chē)
車(chē)兩端面；
4
車(chē)
車(chē)各外圓及端面；
5
鉆
鉆Φ15孔；
6
鉆
鉆M6螺紋孔；
7
鉆
鉆Φ4孔；
8
鉆
鉆Φ2.5孔；
9
終檢
終檢
方案1的制造方式為棒料，直接對(duì)其進(jìn)行下料即可，而后先對(duì)零件的2個(gè)端面進(jìn)行粗車(chē)，對(duì)零件兩端鉆中心孔，為下面的半精車(chē)和精車(chē)奠定基礎(chǔ)。中心孔的鉆削為零件使用頂尖裝夾提供保證。接下來(lái)對(duì)零件上孔進(jìn)行鉆孔等方式，保障零件的尺寸要求以及形位公差的要求等。
方案2的制造方式采用鍛造，而后對(duì)零件進(jìn)行加工前的熱處理，接下來(lái)對(duì)零件的端面以及外圓端面進(jìn)行相應(yīng)的車(chē)加工。然后完成零件孔的鉆削加工，本方案加工工藝路線比較編輯。
通過(guò)上面對(duì)2種加工工藝路線的分析，其中方案2采用鍛造的方式獲得毛坯不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)橹苯佑邢鄬?duì)于的棒料。方案2在對(duì)零件上外圓、端面進(jìn)行加工時(shí)，未對(duì)其粗精加工分開(kāi)。方案2顯然是不合適，因此，加工本零件選擇方案1。
表2.3 加工工藝裝備對(duì)照表
工序
號(hào)
工序
名稱
工序
內(nèi)容
加工
設(shè)備
裝夾
裝置
切削
刀具
檢測(cè)
工具
1
備料
Φ25.4X140；
2
熱處理
退火；
3
鉆中心孔
兩端面鉆中心孔；
CA6140
三爪卡盤(pán)
頂尖
麻花鉆
合金車(chē)刀
游標(biāo)
卡尺
4
粗車(chē)
粗車(chē)兩端面；
5
粗車(chē)
粗車(chē)各外圓及端面；
6
半精車(chē)
半精車(chē)兩端面；
7
半精車(chē)
半精車(chē)各外圓及端面；
8
精車(chē)
精車(chē)兩端面；
9
精車(chē)
精車(chē)各外圓及端面；
10
鉆
鉆、擴(kuò)、鉸Φ15孔；
Z525
專(zhuān)用夾具
合金鉆頭
卡尺
量規(guī)
11
鉆
鉆、攻M6螺紋孔；
12
鉆
鉆、擴(kuò)、鉸Φ4孔；
13
鉆
鉆、擴(kuò)、鉸Φ2.5孔；
14
終檢
終檢
五 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定
表2.4 加工余量對(duì)照表
工序
號(hào)
工序
名稱
工序
內(nèi)容
加工余量
（mm）
1
備料
Φ25.4X140；
2
熱處理
退火；
3
鉆中心孔
兩端面鉆中心孔；
2.5（單邊）
4
粗車(chē)
粗車(chē)兩端面；
3.5
5
粗車(chē)
粗車(chē)各外圓及端面；
2.18（單邊）
6
半精車(chē)
半精車(chē)兩端面；
0.85
7
半精車(chē)
半精車(chē)各外圓及端面；
0.85（單邊）
8
精車(chē)
精車(chē)兩端面；
0.15
9
精車(chē)
精車(chē)各外圓及端面；
0.15（單邊）
10
鉆
鉆Φ15孔的底孔；
2.5（單邊）
擴(kuò)Φ15孔；
4.9（單邊）
鉸Φ15孔；
0.1（單邊）
11
鉆
鉆M6螺紋孔的底孔；
2.5（單邊）
攻M6螺紋孔；
0.5（單邊）
12
鉆
鉆Φ4孔的底孔；
1.5（單邊）
擴(kuò)Φ4孔；
0.4（單邊）
鉸Φ4孔；
0.1（單邊）
13
鉆
鉆Φ2.5孔的底孔；
1（單邊）
擴(kuò)Φ2.5孔；
0.15（單邊）
鉸Φ2.5孔；
0.1（單邊）
14
終檢
終檢
六 確定切削用量和時(shí)間定額
工序1：備料Φ25.4X140；
工序2：熱處理退火；
工序3：兩端面鉆中心孔；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臥式車(chē)床，型號(hào)CA6140；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量2.5mm；
5、進(jìn)給量0.1。
6、初步取機(jī)床切削速度=8m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查CA6140臥式車(chē)床轉(zhuǎn)速圖，取n=500r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工序4：粗車(chē)兩端面；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臥式車(chē)床，型號(hào)CA6140；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量3.5mm；
5、進(jìn)給量0.2。
6、初步取機(jī)床切削速度=20m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查CA6140臥式車(chē)床轉(zhuǎn)速圖，取n=330r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工序5：粗車(chē)各外圓及端面；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臥式車(chē)床，型號(hào)CA6140；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量2.18mm；
5、進(jìn)給量0.2。
6、初步取機(jī)床切削速度=20m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查CA6140臥式車(chē)床轉(zhuǎn)速圖，取n=330r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工序6：半精車(chē)兩端面；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臥式車(chē)床，型號(hào)CA6140；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量0.85mm；
5、進(jìn)給量0.25。
6、初步取機(jī)床切削速度=25m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查CA6140臥式車(chē)床轉(zhuǎn)速圖，取n=400r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工序7：半精車(chē)各外圓及端面；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臥式車(chē)床，型號(hào)CA6140；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量0.85mm；
5、進(jìn)給量0.25。
6、初步取機(jī)床切削速度=25m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查CA6140臥式車(chē)床轉(zhuǎn)速圖，取n=400r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工序8：精車(chē)兩端面；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臥式車(chē)床，型號(hào)CA6140；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量0.15mm；
5、進(jìn)給量0.3。
6、初步取機(jī)床切削速度=30m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查CA6140臥式車(chē)床轉(zhuǎn)速圖，取n=500r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工序9：精車(chē)各外圓及端面；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臥式車(chē)床，型號(hào)CA6140；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量0.15mm；
5、進(jìn)給量0.3。
6、初步取機(jī)床切削速度=30m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查CA6140臥式車(chē)床轉(zhuǎn)速圖，取n=500r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工序10：鉆、擴(kuò)、鉸Φ15孔；
工步1：鉆Φ15孔的底孔；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臺(tái)式鉆床，型號(hào)Z525；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量2.5mm；
5、進(jìn)給量0.1。
6、初步取機(jī)床切削速度=8m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查Z525轉(zhuǎn)速圖，取n=525r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工步2：擴(kuò)Φ15孔；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臺(tái)式鉆床，型號(hào)Z525；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量4.9mm；
5、進(jìn)給量0.1。
6、初步取機(jī)床切削速度=15m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查Z525轉(zhuǎn)速圖，取n=331r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工步3：鉸Φ15孔；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臺(tái)式鉆床，型號(hào)Z525；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量0.1mm；
5、進(jìn)給量0.1。
6、初步取機(jī)床切削速度=20m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查Z525轉(zhuǎn)速圖，取n=465r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工序11：鉆、攻M6螺紋孔；
工步1：鉆M6螺紋孔的底孔；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臺(tái)式鉆床，型號(hào)Z525；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量2.5mm；
5、進(jìn)給量0.1。
6、初步取機(jī)床切削速度=8m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查Z525轉(zhuǎn)速圖，取n=525r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工步2：攻M6螺紋孔；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臺(tái)式鉆床，型號(hào)Z525；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量0.5mm；
5、進(jìn)給量0.1。
6、初步取機(jī)床切削速度=10m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查Z525轉(zhuǎn)速圖，取n=525r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工序12：鉆、擴(kuò)、鉸Φ4孔；
工步1：鉆Φ4孔的底孔；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臺(tái)式鉆床，型號(hào)Z525；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量1.5mm；
5、進(jìn)給量0.1。
6、初步取機(jī)床切削速度=8m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查Z525轉(zhuǎn)速圖，取n=735r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工步2：擴(kuò)Φ4孔；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臺(tái)式鉆床，型號(hào)Z525；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量0.4mm；
5、進(jìn)給量0.1。
6、初步取機(jī)床切削速度=8m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查Z525轉(zhuǎn)速圖，取n=735r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工步3：鉸Φ4孔；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臺(tái)式鉆床，型號(hào)Z525；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量0.1mm；
5、進(jìn)給量0.1。
6、初步取機(jī)床切削速度=10m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查Z525轉(zhuǎn)速圖，取n=735r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工序13：鉆、擴(kuò)、鉸Φ2.5孔；
工步1：鉆Φ2.5孔的底孔；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臺(tái)式鉆床，型號(hào)Z525；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量1mm；
5、進(jìn)給量0.1。
6、初步取機(jī)床切削速度=5m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查Z525轉(zhuǎn)速圖，取n=735r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工步2：擴(kuò)Φ2.5孔；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臺(tái)式鉆床，型號(hào)Z525；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量0.4mm；
5、進(jìn)給量0.1。
6、初步取機(jī)床切削速度=6m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查Z525轉(zhuǎn)速圖，取n=735r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工步3：鉸Φ2.5孔；
1、加工機(jī)床及型號(hào)：臺(tái)式鉆床，型號(hào)Z525；
2、加工刀具：合金鉆頭；
3、檢查量具：游標(biāo)卡尺；
4、背吃刀量0.1mm；
5、進(jìn)給量0.1。
6、初步取機(jī)床切削速度=6m/min。
7、選擇主軸轉(zhuǎn)速及計(jì)算實(shí)際切削速度
，查Z525轉(zhuǎn)速圖，取n=735r/min；
計(jì)算實(shí)際切削速度
工序14：終檢。
第三節(jié) 夾具設(shè)計(jì)部分
本專(zhuān)用夾具是為鉆Φ4孔而設(shè)計(jì)的鉆床專(zhuān)用夾具，在對(duì)該工序進(jìn)行加工之前，已完成零件左端面，Φ19.05外圓的加工。本夾具將采用其作為主要定位面，下圖3.1為工序簡(jiǎn)圖具體如下：
圖3.1 工序簡(jiǎn)圖
一 定位方案的設(shè)計(jì)
通過(guò)對(duì)上圖3.1工序簡(jiǎn)圖的分析，本定位方案設(shè)計(jì)如下：
（1）設(shè)計(jì)V型定位塊利用90°V型面對(duì)2處Ф19.05外圓定位，限制4自由度；
（2）設(shè)計(jì)定位鉆模座利用凸臺(tái)端面對(duì)零件軸向進(jìn)行定位，限制1自由度；
通過(guò)分析，本次鉆孔只需在Ф19.05外圓上即可，旋轉(zhuǎn)自由度不需要限制。因此，完成零件定位。下圖3.2和圖3.3分別為V型定位塊和定位鉆模座零件圖。
圖3.2 V型定位塊零件圖
圖3.3 定位鉆模座零件圖
二 夾緊方案的設(shè)計(jì)
通過(guò)對(duì)上圖3.1工序簡(jiǎn)圖的分析，本夾緊方案設(shè)計(jì)如下：利用雙頭螺栓，六角螺母、墊圈、移動(dòng)壓板及彈簧等對(duì)工件Φ19.05外圓進(jìn)行夾緊。
三 設(shè)計(jì)夾具體
夾具體是夾具的基礎(chǔ)件。在夾具體上，要安裝組成該夾具所需要的各種元件，機(jī)構(gòu)和裝置等。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該滿足下面的一些基本要求。夾具體的剛度和強(qiáng)度要滿足相應(yīng)的要求；夾具體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，具有良好的工藝性；尺寸要穩(wěn)定；便于排屑。
1、夾具體的毛坯結(jié)構(gòu)
在選擇夾具體的毛坯機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)以結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性、標(biāo)準(zhǔn)化的可能性以及工廠的具體條件為依據(jù)綜合考慮。
2、夾具體外形尺寸的確定
夾具制造屬于單件生產(chǎn)，為縮短設(shè)計(jì)和制造周期，減少設(shè)計(jì)和制造費(fèi)用，所以在夾具體設(shè)計(jì)時(shí)，需要計(jì)算的地方都不是特別復(fù)雜。我們通常的做法是參照相同或類(lèi)似的其它夾具結(jié)構(gòu)，并根據(jù)相關(guān)的夾具體設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確認(rèn)。當(dāng)我們?cè)谠O(shè)計(jì)夾具體總體裝配圖的時(shí)候，根據(jù)當(dāng)前現(xiàn)有工件、對(duì)刀和定位元件、預(yù)緊和裝夾裝置、以及其他的一些機(jī)構(gòu)和裝置之間的裝配關(guān)系，夾具體的外形結(jié)構(gòu)和外形尺寸我們就可以大概的確定下來(lái)了。
3、夾具體的排屑結(jié)構(gòu)
為了便于排除切屑，不使其聚積在定位工件工作表面上而影響工件正確定位，一般在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)采用必要措施。
4、夾具設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)
在夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要保證整個(gè)夾具工作的精度，需要滿足下面兩方面要求。第一要確定相關(guān)的尺寸精度，第二要保證夾具的各個(gè)元件和相關(guān)元件間的位置。我們通常用符號(hào)來(lái)表示，也可以使用文字來(lái)表示，并統(tǒng)稱為夾具的設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)。大致可以概括為以下幾方面內(nèi)容：
（1）各個(gè)定位元件之間的相互位置是有要求的，各個(gè)定位元件與夾具體底面之間也是有相互的位置要求的。
（2）對(duì)刀元件與各個(gè)連接元件之間也要有相互的位置要求。
（3）各個(gè)定位元件與各個(gè)定位元件的連接元件之間要有相應(yīng)的位置要求。
（4）各個(gè)定位元件與其他元件之間（如引導(dǎo)元件）也要有相應(yīng)的位置要求。
通過(guò)上面的分析，本次設(shè)計(jì)的夾具體其材料選擇HT200，制造方式選擇砂型鑄造，結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖3.4。
圖3.4 夾具體零件圖
四 鉆套的選擇
鉆套主要是用來(lái)確定鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀等定尺寸刀具的軸線位置,鉆套的結(jié)構(gòu)和尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)使用特點(diǎn)，鉆套具有固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套和特殊鉆套四種型式。而且采用“過(guò)盈配合”把鉆套鑲?cè)脬@模板上。鉆套的意義在于他可以定位和引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工，從而提高加工的精度。本鉆套選用快換鉆套JB/T 8045.3-1999，在工件的一次裝夾中，若順序進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔或攻絲等多個(gè)加工工步，需要不同孔徑的鉆套來(lái)引導(dǎo)刀具，此時(shí)應(yīng)使用快換鉆套（如圖3.5）。更換鉆套時(shí)，只需逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)鉆套使削邊平面轉(zhuǎn)至螺釘位置，即可向上快速取出鉆套。
圖3.5 快換鉆套
五 鉆削力和夾緊力的計(jì)算
1、鉆削力的計(jì)算
計(jì)算公式：
其中：
P—鉆削力；
D─鉆頭直徑，Φ20mm；
S—進(jìn)給量，0.1mm；
HB─布氏硬度，取230HBS。
2、計(jì)算夾緊力
。
—基本安全系數(shù)，取1.5；
—加工性質(zhì)系數(shù)，取1.1；
—刀具鈍化系數(shù)，取1.1；
—繼續(xù)切削系數(shù)，取1.1；
—夾緊力穩(wěn)定系數(shù)，取1.3；
—手動(dòng)夾緊位置系數(shù)，取1.0。
=2.6
。
—定位面摩擦系數(shù)，；
—夾緊面摩擦系數(shù)，。
取螺栓預(yù)緊力。
選M6雙頭螺栓，材料為45#鋼。
則，小于45#鋼許用應(yīng)力
故M6雙頭螺栓，合適。
六 夾具總體結(jié)構(gòu)分析及夾具的使用說(shuō)明
本夾具是為鉆Φ4孔而設(shè)計(jì)，應(yīng)急控制手柄軸采用2處Φ19.05外圓及零件左端面定位。工件的夾緊利用雙頭螺栓，六角螺母、墊圈、V型壓板及彈簧等對(duì)工件Φ19.05外圓進(jìn)行夾緊。下圖3.6為夾具裝配圖。
圖3.6 夾具裝配圖
總結(jié)
本次設(shè)計(jì)共分為3部分，具體總結(jié)如下：
1、對(duì)生產(chǎn)過(guò)程與工藝過(guò)程進(jìn)行概述，對(duì)其主要內(nèi)容做到了了解和掌握，為后面設(shè)計(jì)工藝做好鋪墊。掌握鉆床及其加工范圍，為后面設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具做好鋪墊。
2、設(shè)計(jì)零件加工工藝規(guī)程主要包括零件的作用 、零件組成表面、加工要求及形位公差分析、零件材料選擇和分析、零件生產(chǎn)類(lèi)型、加工基準(zhǔn)、加工工藝路線、切削用量及工時(shí)等，這部分內(nèi)容設(shè)計(jì)比較麻煩也是耗時(shí)較長(zhǎng)的。
3、設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具主要包括確定定位方案、確定定位元件、確定夾緊方案、確定夾緊元件、設(shè)計(jì)夾具體、計(jì)算鉆削力、夾緊力等。
因我能夠有限設(shè)計(jì)水平也有限，請(qǐng)指導(dǎo)老師批評(píng)指正，我將在今后的學(xué)習(xí)和工作中改進(jìn)。在這里尤其要感謝我的指導(dǎo)老師，在遇到困難的時(shí)候，老師就算是再忙，都會(huì)抽出時(shí)間來(lái)給我指導(dǎo)，告訴我應(yīng)該怎么去解決遇到的問(wèn)題，怎么去查找專(zhuān)業(yè)資料，一時(shí)找不到書(shū)寫(xiě)方向也不要著急，告訴我接下來(lái)應(yīng)該向什么方向去進(jìn)行研究，所以，如果沒(méi)有老師的幫助，相信我的設(shè)計(jì)是沒(méi)有這么順利完成的，在這里再次對(duì)我的論文指導(dǎo)老師表示衷心的感謝。
參考文獻(xiàn)
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