升降機(jī)液壓缸頭鉆孔夾具設(shè)計(jì)【鉆30孔+鉆13孔】【兩幅夾具含CAD圖紙】
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目 錄
畢業(yè)設(shè)計(jì)
課 題：
升降機(jī)液壓缸頭鉆孔夾具設(shè)計(jì)
專 題：
專 業(yè)：
機(jī)械制造及自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名：
班 級：
學(xué) 號：
指 導(dǎo) 教 師：
完 成 時(shí) 間：
摘 要
通過對缸頭零件幾何形狀、尺寸精度及位置精度進(jìn)行的分析，制定了機(jī)械加工工藝規(guī)程。同時(shí)為了正確、迅速、方便、可靠的保證加工表面相對其它表面的尺寸和位置精度，通過對定位、夾緊及對刀等裝置的正確選擇，設(shè)計(jì)了鉆Φ13mm孔和鉆Φ30mm孔的專用夾具。本設(shè)計(jì)力求正確、簡單、實(shí)用。
關(guān)鍵詞： 缸頭； 工藝規(guī)程； 鉆孔夾具設(shè)計(jì)
Abstract
By analysis the geometry,the dimensional accuracy and the position accuracy of the cylinder head,the machining process is constituted.And for the purpose of correctly rapidly conveniently and reliably guarantee the processing surface relative to other surface size and position precision,by make the correct choice of the location equipment.Tool setting equipment,the clamping device and so on,designed the specialized tongs of the processes --drill the Φ13 mm and Φ30 mm holes.The purposes of the design is correct,simple and practical.
Keywords：cylinder head; procedure; drilling fixture design
目 錄
摘要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥I
ABSTRACT‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥II
第一章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 1
1.1 熟悉零件的設(shè)計(jì)要求 1
1.2 設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程 2
1.2.1 毛坯種類的選擇和加工余量 2
1.2.2 選擇零件表面的加工方法 4
1.2.3 工序定位基準(zhǔn)的選擇 4
1.2.4 工序數(shù)目和順序的確定 5
1.2.5 確定工序尺寸及其公差 6
1.2.6 機(jī)床和工藝裝備的選擇和設(shè)計(jì) 7
1.2.7 工時(shí)定額的估算 16
第二章 夾具設(shè)計(jì) 22
2.1 鉆Φ13mm孔夾具設(shè)計(jì) 22
2.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 22
2.1.2 定位基準(zhǔn)和定位元件 23
2.1.3 夾緊機(jī)構(gòu)的確定 29
2.1.4 繪制夾具草圖 31
2.1.5 繪制工作圖 31
2.1.6 夾具設(shè)計(jì)及使用說明 31
2.2 鉆Φ30mm孔夾具設(shè)計(jì) 32
2.2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 32
2.2.2 定位基準(zhǔn)和定位元件 32
2.2.3 夾緊機(jī)構(gòu)的確定 35
2.2.4 繪制夾具草圖 36
江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
2.2.5 繪制工作圖 36
2.2.6 夾具設(shè)計(jì)及使用說明 36
參考文獻(xiàn) 38
致謝 39
第一章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
1.1 熟悉零件的設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)題目：
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)所做題目為一缸頭的工藝規(guī)程及鉆Φ13㎜孔和Φ30㎜孔的夾具的設(shè)計(jì)
已知：零件材料為鑄鋼，重量為16.38kg，批量生產(chǎn)。零件圖如圖1.1所示
圖1.1 零件圖
三維視圖如圖1.2所示
圖1.2 三維視圖
該零件圖樣采用了三視圖，包括主視圖、俯視圖和左視圖，完整表達(dá)了零件的形狀及各個(gè)部分結(jié)構(gòu)情況，該圖的尺寸、公差及技術(shù)要求齊全，沒有標(biāo)注不明確的結(jié)構(gòu)尺寸。尺寸要求上只有Φ50D4mm孔和右端外圓Φ125gd3mm要求高，公差等級分別為IT8和IT7；表面粗糙度上，只有Φ125gd3mm外圓表面要求高，Ra≤1.6，精車就能達(dá)到加工要求；形位公差上有垂直度要求和位置度要求，要求都不高。因此我們知道該零件是一個(gè)加工要求中等的零件。
考慮到零件需加工面少，同時(shí)考慮鑄造成本，故采用砂型鑄造。再考慮到木模手工造型生產(chǎn)率低、鑄件精度低、加工余量大，適于單件小批生產(chǎn)，而金屬模機(jī)器造型生產(chǎn)率高、鑄件精度高、表面質(zhì)量與機(jī)械性能好，適于大批大量生產(chǎn)，故在此選用砂型鑄造機(jī)器造型，以提高毛坯制造質(zhì)量、減少機(jī)械加工勞動(dòng)量、降低機(jī)械加工成本。
1.2 設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程
1.2.1 毛坯種類的選擇和加工余量
(1)毛坯種類的選擇
零件機(jī)械加工的工序數(shù)量、材料消耗和勞動(dòng)量等在很大程度上與毛坯的選擇有關(guān)，因此，正確選擇毛坯具有重要的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。根據(jù)該零件的材料為ZG35、生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)形狀不是很復(fù)雜、尺寸大小中等大小、技術(shù)要求不高等因素，在此毛坯選擇鑄造成型。
(2)確定毛坯的加工余量
根據(jù)毛坯制造方法采用的砂型鑄造機(jī)器造型，查取《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》表2.2-5，成批生產(chǎn)的鑄件機(jī)械加工余量等級取尺寸公差等級CT8-10，加工余量等級H，再查取表2.2-1、2.2-4，根據(jù)加工去除材料的加工表面的基本尺寸，查得上平面的加工余量為3mm，公差為1.6mm；取右側(cè)端面的加工余量為4mm，公差為1.8mm；62mm槽的加工余量為3mm，公差為1.4mm；Φ50mm孔和Φ90孔的加工余量為5mm，公差分別為1.4mm、1.6mm。
圖1.3 零件毛坯圖
1)工件右端面機(jī)加工余量3mm；
2)工件Ф130mm外圓機(jī)加工余量22mm；
3)工件Ф125mm外圓機(jī)加工余量27mm；
4)工件Ф90mm內(nèi)孔機(jī)加工余量6mm；
5)工件Ф50mm內(nèi)孔機(jī)加工余量4mm；
6)工件Ф13mm孔機(jī)加工余量13mm；
7)工件62槽機(jī)加工余量6mm；
8)工件上端面機(jī)加工余量4mm；
9)工件Ф20mm孔機(jī)加工余量20mm；
10)工件4—M8機(jī)加工余量8mm；
11)工件Ф30mm機(jī)加工余量30mm；
(3)繪制毛坯圖
詳見附圖：缸頭毛坯圖
1.2.2 選擇零件表面的加工方法
工件上的加工表面往往需要通過粗加工、半精加工、精加工等才能逐步達(dá)到質(zhì)量要求，加工方法的選擇一般根據(jù)每個(gè)表面的精度要求，先選擇能夠保證該要求的最終加工方法然后再選擇前面一系列預(yù)備工序的加工方法和順序。
根據(jù)零件的材料、生產(chǎn)類型、零件圖上各個(gè)加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，以及不同加工方法所能達(dá)到的加工精度和表面粗糙度，確定加工各表面的加工方法和加工方案如表1-1：
表1-1：表面加工方法、方案
加工表面
尺寸精度等級
表面粗糙度Ra/μm
加工方案
右端面
IT10
6.3
粗車-半精車
右端15°錐面
IT12
12.5
粗車
右端Φ130mm外圓
IT12
12.5
粗車
右端Φ130mm端面
IT10
6.3
粗車-半精車
右端Φ125mm外圓
IT8
1.6
粗車-半精車-精車
右端Φ90mm孔
IT12
12.5
粗車
Φ50mm孔
IT8
3.2
粗鏜-精鏜
62mm槽
IT11
6.3
粗銑
Φ13mm孔
IT12
12.5
鉆
Φ24mm凹槽
IT12
12.5
锪
上平面
IT10
6.3
粗銑-半精銑
Φ20mm孔
IT12
12.5
鉆
Φ30mm孔
IT12
12.5
鉆
1.2.3 工序定位基準(zhǔn)的選擇
制定機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，正確選擇定位基準(zhǔn)對零件表面鍵的位置要求和安排加工順序、保證整個(gè)機(jī)械加工工藝過程的順利進(jìn)行有很大的影響。通常應(yīng)先考慮如何選擇精基準(zhǔn)來加工各個(gè)表面，然后考慮如何選擇粗基準(zhǔn)把作為精基準(zhǔn)的表面先加工出來。
(1)精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇主要考慮如何減少工件的定位誤差，保證加工精度，并使夾具結(jié)構(gòu)簡單，工件裝夾方便?？紤]到該零件的加工表面大都可以選擇工件的Φ50mm的孔和右端Φ125mm外圓為基準(zhǔn)來加工，為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，故選擇Φ50mm孔和右端Φ125mm外圓為精基準(zhǔn)，即遵守了精基準(zhǔn)選擇原則里的“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，避免了基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的誤差。
(2)粗基準(zhǔn)的選擇
選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇第一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)的選擇對保證加工余量的均勻分配和加工面與非加工面的位置關(guān)系具有重要的影響，因此作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺陷。考慮到加工難易程度及加工順序的安排，本例選擇Φ50mm鑄造孔及60mm×80mm平面為粗基準(zhǔn)。這樣容易保證Φ50mm孔的壁厚均勻，容易定位裝夾。
1.2.4 工序數(shù)目和順序的確定
工序集中與工序分散是擬定工藝路線時(shí)確定工序數(shù)目的兩種不同的原則，工序集中有利于采用高生產(chǎn)率機(jī)床，減少工件裝夾次數(shù)節(jié)省裝夾工作時(shí)間有利于保證各加工面的相互位置精度；工序分散可是每個(gè)工序使用的設(shè)備和夾具比較簡單。工序的集中與分散，要根據(jù)生產(chǎn)類型、機(jī)床設(shè)備、零件結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等進(jìn)行綜合分析后選用。
該零件的生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，可以采用通用機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率。由于工件加工表面中右端外圓、端面和內(nèi)孔適于一次加工完成，因此采用工序集中原則；而上平面上Φ20mm孔和4×M8螺紋孔由于加工工步多，換刀次數(shù)多，而且考慮各孔距離較近，因此采用工序分散原則。
在安排機(jī)械加工工序是，應(yīng)根據(jù)加工階段的劃分，基準(zhǔn)的選擇和被加工表面主次來決定。根據(jù)“先基準(zhǔn)后其它”、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”等原則確定工藝路線如下：
方案一：
Ⅰ、車右端端面、外圓和內(nèi)孔；
Ⅱ、鏜Φ50mm孔；
Ⅲ、銑62mm槽；
Ⅳ、銑60mm×80mm平面；
Ⅴ、鉆Φ20mm孔；
Ⅵ、鉆、攻M8mm螺紋；
Ⅶ、鉆Φ13mm孔，锪Φ24mm沉孔；
Ⅷ、鉆Φ30mm斜孔。
方案二：
Ⅰ、鏜Φ50mm孔；
Ⅱ、車右端端面、外圓和內(nèi)孔；
Ⅲ、銑62mm槽；
Ⅳ、銑60mm×80mm平面；
Ⅴ、鉆Φ20mm孔；
Ⅵ、鉆、攻M8mm螺紋；
Ⅶ、鉆Φ13mm孔，锪Φ24mm沉孔；
Ⅷ、鉆Φ30mm斜孔。
分析比較這兩種加工方案，兩種方案大體一樣，只是在先車右端加工表面還是先鏜Φ50mm孔上有所不同。方案一是先車右端加工表面，容易定位，同時(shí)也能很好的保證Φ50mm孔的位置精度，對Φ50mm孔的加工也提供了精基準(zhǔn)，加工容易實(shí)現(xiàn)；方案二與方案一相比先鏜孔，這樣容易保證Φ50mm與毛坯Φ100mm外圓面同心度，利于車右端加工表面，同時(shí)孔的加工余量容易保證，但是不容易定位、裝夾。故在此選擇方案一為加工方案。
零件的加工質(zhì)量要求較高或結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時(shí)，一般工藝路線較長，工序較多，通常在安排工藝路線時(shí)，將其分成幾個(gè)階段。由于該零件的精度要求不是很高，結(jié)構(gòu)也不是很復(fù)雜，故不在此分加工階段了，只是按照基準(zhǔn)先行，再以基準(zhǔn)加工個(gè)表面的順序進(jìn)行加工。
1.2.5 確定工序尺寸及其公差
一般采用查表法確定每道工序的加工余量，然后按工序順序由后向前推的計(jì)算方法，根據(jù)選定的余量計(jì)算前一道工序尺寸。
工序尺寸的公差和表面粗糙度應(yīng)按該工序的加工方法和經(jīng)濟(jì)精度來確定。工序尺寸的公差一般規(guī)定為按工件的“入體”方向標(biāo)注，對包容面尺寸公差取正值。
1.2.6 機(jī)床和工藝裝備的選擇和設(shè)計(jì)
I 車端面、外圓及內(nèi)孔
①機(jī)床、刀具、量具及夾具的選擇：
工件材料：鑄鋼ZG35，零件重量為16.38kg。
加工要求：粗車端面至尺寸161mm,半精車端面至尺寸160mm,粗車外圓至尺寸Ф142mm,粗車外圓至尺寸Ф132mm,半精車外圓至尺寸Ф130mm,半精車外圓尺寸至Ф127mm，精車外圓至尺寸Ф125mm,粗車內(nèi)孔至尺寸Ф90mm,倒角。
根據(jù)機(jī)床的選擇原則：機(jī)床的生產(chǎn)率與零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)；考慮到生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性；機(jī)床的加工范圍應(yīng)當(dāng)滿足零件的加工要求；機(jī)床的精度與零件精度適應(yīng)情況；機(jī)床的加工以及尺寸范圍應(yīng)與零件毛坯的外形尺寸相適應(yīng)；機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速范圍、走刀量的等級、機(jī)床功率應(yīng)基本符合切削用量的要求來選擇機(jī)床。
選擇機(jī)床：CA6140
選擇刀具：車削端面采用45°端面車刀；車削Φ130mm外圓及75°錐面時(shí)采用75°外圓車刀；車削Φ125mm外圓時(shí)用90°車刀；車削Φ90mm內(nèi)孔采用45°車刀。
本次加工的是車端面、外圓及內(nèi)孔，通過零件圖樣可知端面經(jīng)加工后的粗糙度值為6.3um，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》(以后簡稱《簡明手冊》)表1.4-8，經(jīng)粗車-半精車加工后，滿足的經(jīng)濟(jì)精度等級為IT8-10,表面粗糙度值為6.3um-3.2um,滿足零件圖樣的要求；外圓經(jīng)加工后的粗糙度值為12.5um和1.6um,查《簡明手冊》表1.4-8，經(jīng)粗車-半精車-精車加工后，滿足的經(jīng)濟(jì)精度等級為IT7-8,表面粗糙度值為1.6-0.8um,完全滿足零件圖樣的要求；內(nèi)孔經(jīng)加工后的粗糙度值為12.5um,查《簡明手冊》表1.4-8，經(jīng)粗車加工后，滿足的經(jīng)濟(jì)精度等級為IT11，表面粗糙度為50um-12.5um，滿足零件圖樣的要求。該工序可同時(shí)加工的工件數(shù)為1件，單件所用的加工時(shí)間為5.73min
采用量具：游標(biāo)卡尺。
夾具采用：車床夾具。
②切削用量的選擇
1)工步——粗車端面至尺寸161mm
查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》（以后簡稱《指導(dǎo)教程》）由表5-2取f=0.4mm/r，v=75m/min,通過公式n===157.14r/min通過查《簡明手冊》車床主軸轉(zhuǎn)速取n=140r/min,通過公式v===76.36m/min,此速度與所選的速度值相差不大，可以應(yīng)用。本次加工中，需加工的端面長度為161mm，刀具工作行程長度為40mm，粗車的單邊余量為2.0mm，刀具工作行程次數(shù)為1次，切削層深度為2.0mm。
2)工步——半精車端面至尺寸160mm
查《指導(dǎo)教程》根據(jù)表5-2，取f=0.2mm/r；取v=80m/min,通過公式n===167.62r/min，查《簡明手冊》主軸轉(zhuǎn)速表取n=160r/min,通過公式v===76.36m/min。本次加工中，需加工的端面長度為160mm，刀具工作行程長度為40mm，粗車的單邊余量為1.0mm，刀具工作行程次數(shù)為1次，切削層深度為1.0mm。
3)工步——粗車外圓至尺寸Ф142mm
查《指導(dǎo)教程》表5-2，f=0.7-1mm/r，取f=0.8mm/r；v=60-75m/min,取v=70m/min,通過公式n===146.64r/min,通過查《簡明手冊》主軸轉(zhuǎn)速表取n=160r/min,通過公式v===76.36m/min,此速度與所選的速度值相差不大，可以應(yīng)用。本次加工中，需加工的外圓直徑為142mm，刀具工作行程長度為18.5mm，粗車的單邊余量為5.0mm，刀具工作行程次數(shù)為1次，切削層深度為5.0mm。
4)工步——粗車外圓至尺寸Ф132mm
查《指導(dǎo)教程》表5-2，f=0.7-1mm/r，取f=0.8mm/r；v=60-75m/min,取v=70m/min,通過公式n===156.99r/min,通過查《簡明手冊》主軸轉(zhuǎn)速表取n=160r/min,通過公式v===71.34m/min,此速度與所選的速度值相差不大，可以應(yīng)用。本次加工中，需加工的外圓直徑為142mm，刀具工作行程長度為20mm，粗車的單邊余量為5.0mm，刀具工作行程次數(shù)為1次，切削層深度為5.0mm。
5)工步——半精車外圓至尺寸Ф130mm
查《指導(dǎo)教程》表5-2，f=0.35-0.65mm/r，取f=0.4mm/r；v=90-100m/min,取v=80m/min,通過公式n===193.01r/min,通過查《簡明手冊》主軸轉(zhuǎn)速表取n=200r/min,通過公式v===82.89m/min,此速度與所選的速度值相差不大，可以應(yīng)用。本次加工中，需加工的外圓直徑為130mm，刀具工作行程長度為20mm，半精車的單邊余量為1.0mm，刀具工作行程次數(shù)為1次，切削層深度為1.0mm。
6)工步——半精車外圓至尺寸Ф127mm
查《指導(dǎo)教程》表5-2，f=0.35-0.65mm，取f=0.5mm/r，v=90-100m/min,取v=80m/min,通過公式n===193.01r/min,通過查《簡明手冊》主軸轉(zhuǎn)速表取n=200r/min,通過公式v===81.64m/min,此速度與所選的速度值相差不大，可以應(yīng)用。本次加工中，需加工的外圓直徑為130mm，刀具工作行程長度為20mm，半精車的單邊余量為1.5mm，刀具工作行程次數(shù)為1次，切削層深度為1.5mm。
7)工步——精車外圓至尺寸Ф125mm
查《指導(dǎo)教程》表5-2，f=0.1-0.3mm/r，取f=0.2mm/r；v=110-130m/min,取v=125m/min,通過公式n===313.46r/min,通過查《簡明手冊》，CA6140主軸轉(zhuǎn)速表可查取車床主軸轉(zhuǎn)速，取n=320r/min,通過公式v===127.61m/min,此速度與所選的速度值相差不大，可以應(yīng)用。本次加工中，需加工的外圓直徑為125mm，刀具工作行程長度為20mm，精車的單邊余量為1mm，刀具工作行程次數(shù)為1次，切削層深度為1mm。
8)工步——粗車內(nèi)孔至尺寸Ф90mm
查《指導(dǎo)教程》，表5-4，可知f=0.12mm/r，查表5-2，v=30-50m/min,取v=45m/min,通過公式n===159.24r/min,通過查《簡明手冊》車床主軸轉(zhuǎn)速表取n=125r/min,通過公式v===45.22m/min,此速度與所選的速度值相差不大，可以應(yīng)用。本次加工中，需加工的內(nèi)孔直徑為90mm，刀具工作行程長度為20mm，粗車的單邊余量為3.0mm，刀具工作行程次數(shù)為1次，切削層深度為3.0mm。
9)工步——倒角
查《指導(dǎo)教程》表5-2，取f=0.12mm/r；v=60-75m/min,取v=60m/min,通過公式n===152.86r/min,通過查《簡明手冊》取n=120r/min,通過公式v===62.8m/min,此速度與所選的速度值相差不大，可以應(yīng)用。本次加工中，需加工的外圓直徑為125mm，刀具工作行程長度為5mm，倒角的單邊余量為2.0mm，刀具工作行程次數(shù)為1次，切削層深度為2.0mm。
Ⅱ 鏜Φ50mm孔
①機(jī)床、刀具、量具及夾具的選擇：
本次加工的是Ф50mm，通過零件圖樣可知該孔經(jīng)加工后的粗糙度為3.2um，查《指導(dǎo)教程》表1-7，經(jīng)粗鏜—半精鏜加工后，滿足的經(jīng)濟(jì)精度等級為IT8-9，表面粗糙度為3.2um-1.6um，完全滿足零件圖樣的要求。該工序可同時(shí)加工的工件數(shù)為1件，單件所用的加工時(shí)間為2.86min。
工件材料：鑄鋼ZG35，零件重量為16.38kg。
加工要求：粗鏜孔至尺寸Ф49mm，半精鏜孔至尺寸Ф50mm,倒角。
機(jī)床：臥式鏜床T611
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀
量具：游標(biāo)卡尺
夾具：鏜床夾具
②切削用量的選擇
1)工步——粗鏜孔至尺寸Ф49mm
查《指導(dǎo)教程》表5-30，f=0.3-1.0mm/r，取f=0.5mm/r；v=40-60m/min,取v=60m/min,通過公式n===382.17r/min,通過查《簡明手冊》，表4.2-20可知，取n=400r/min,通過公式v===61.54m/min,此速度與所選的速度值相差不大，可以應(yīng)用。本次加工中，需加工的原孔為Ф45mm，刀具工作行程長度為148mm，粗鏜孔的單邊余量為2mm，刀具工作行程次數(shù)為1次，切削層深度為2mm。
2)工步——半精鏜孔至尺寸Ф50mm
查《指導(dǎo)教程》表5-30，f=0.2-0.8,取f=0.2mm/r；v=80-120m/min,取v=80m/min,通過公式n===509.55m/min,查《簡明手冊》，表4.2-20可知，取n=500m/min,通過公式v===78.50m/min，此速度與通過查《簡明手冊》得到速度相差不大，可以應(yīng)用。需加工的孔為Ф50mm，刀具工作行程長度為148mm，半精鏜孔的單邊余量為0.5mm，刀具工作行程次數(shù)為1次，切削層深度為0.5mm。
3)工步——倒角
查《指導(dǎo)教程》表5-30根據(jù)粗鏜切削用量，取f=0.5mm/r，v=60m/min,通過公式n===382.16r/min,通過查《簡明手冊》，表4.2-20取n=400r/min,通過公式v===61.54m/min,此速度與所選的速度值相差不大，可以應(yīng)用。此工步內(nèi)容為倒角，其直徑為Ф50mm,刀具工作行程長度為5mm，半精鏜孔的單邊余量為2mm，刀具工作行程次數(shù)為2次，切削層深度為2mm。
Ⅲ 銑62mm槽
①機(jī)床、刀具、量具及夾具的選擇：
本次加工的是銑62mm槽，通過零件圖樣可知該孔經(jīng)加工后的粗糙度為6.3um，查《指導(dǎo)教程》表1-8，經(jīng)粗銑加工后，滿足的經(jīng)濟(jì)精度等級為IT8-11，表面粗糙度為12.5um-6.3um，完全滿足零件圖樣的要求。該工序可同時(shí)加工的工件數(shù)為1件，單件所用的加工時(shí)間為1.26min。
工件材料：鑄鋼ZG35，零件重量為16.38kg。
加工要求：粗銑兩側(cè)面至尺寸62+1mm。
機(jī)床：立式升降臺銑床X51。
刀具：Φ62mm錐柄立銑刀，8個(gè)齒
量具：游標(biāo)卡尺
夾具：銑床夾具
②切削用量的選擇
1)工步——粗銑兩側(cè)面至尺寸62mm
跟據(jù)《指導(dǎo)教程》銑平面的切削用量，查《簡明手冊》表4.2-36和表4.2-37，取主軸轉(zhuǎn)速n=255r/min,其縱向進(jìn)給量f=125mm/min，得出進(jìn)給量f==0.49mm/r,v===49.64m/min,此工步內(nèi)容需加工的長度為95mm，刀具工作行程長度為115mm，粗銑兩側(cè)面的單邊余量為3mm，刀具工作行程次數(shù)1次，切削層深度為3mm。
Ⅳ 銑上端面
①機(jī)床、刀具、量具及夾具的選擇：
本次加工的是銑上端面，通過零件圖樣可知該上端面經(jīng)加工后的粗糙度為3.2um，查《指導(dǎo)教程》表1-8，經(jīng)粗銑—半精銑加工后，滿足的經(jīng)濟(jì)精度等級為IT7-9，表面粗糙度為12.5um-3.2um，完全滿足零件圖樣的要求。該工序可同時(shí)加工的工件數(shù)為1件，單件所用的加工時(shí)間為1.158min
工件材料：鑄鋼ZG35，零件重量為16.38kg。
加工要求：粗銑上端面至尺寸98mm,精銑上端面至尺寸97mm。
機(jī)床：立式升降臺銑床X51。
刀具：Φ100端銑刀，5個(gè)齒
量具：游標(biāo)卡尺
夾具：銑床夾具
②切削用量的選擇
1)工步——粗銑上端面至尺寸98mm
跟據(jù)《指導(dǎo)教程》銑平面的切削用量，查《簡明手冊》表4.2-36和表4.2-37，選擇主軸轉(zhuǎn)速n=300r/min,進(jìn)給量f=0.8mm/r,v=94.2m/min,此工步內(nèi)容需加工的長度為60mm，刀具工作行程長度為85mm，粗銑上端面的單邊余量為2mm，刀具工作行程次數(shù)1次，切削層深度為2mm。
2)半精銑上端面至尺寸97mm
查《簡明手冊》表4.2-36和表4.2-37，取n=300r/min,其縱向進(jìn)給量f=0.5mm/r,v=94.2m/min,此工步內(nèi)容需加工的長度為60mm，刀具工作行程長度為85mm，單邊余量為1mm，刀具工作行程次數(shù)1次，切削層深度為1mm。
Ⅴ 鉆上端面Ф20mm孔
①機(jī)床、刀具、量具及夾具的選擇：
本次加工的是鉆上端面Ф20mm孔，通過零件圖樣可知該孔經(jīng)加工后的粗糙度為12.5um，查《指導(dǎo)教程》表1-7，經(jīng)一次普通鉆削加工后，滿足的經(jīng)濟(jì)精度等級為IT11-12，表面粗糙度為12.5um，完全滿足零件圖樣的要求。該工序可同時(shí)加工的工件數(shù)為1件，單件所用的加工時(shí)間為1.11min。
工件材料：鑄鋼ZG35，零件重量為16.38kg。
機(jī)床：搖臂鉆床Z35。
刀具：Φ20mm麻花鉆頭
量具：游標(biāo)卡尺
夾具：鉆床夾具
②切削用量的選擇
1)工步——鉆上端面Ф20mm孔深至尺寸65mm
查《指導(dǎo)教程》表5-21，可知f=0.32mm/r,v=20m/min,通過公式n===318.5r/min,查《指導(dǎo)教程》，表4-6，可知n=335r/min,通過公式v===21.04m/min,速度與所選速度相差不大。此工步內(nèi)容需加工的直徑為20mm，刀具工作行程長度為75mm，鉆上端面孔的單邊余量為10mm，刀具工作行程次數(shù)1次，切削層深度為10mm。
2)工步——倒角
切削用量同鉆孔時(shí)相同。此工步內(nèi)容為倒角，其直徑為Ф20mm,刀具工作行程長度為4mm，倒角的單邊余量為1mm，刀具工作行程次數(shù)為1次，切削層深度為1mm。
Ⅵ 鉆上端面4×M8mm底孔、攻螺紋
①機(jī)床、刀具、量具及夾具的選擇：
本次加工的是鉆上端面4×M8mm孔、攻螺紋，通過零件圖樣可知該孔經(jīng)加工后的粗糙度為并無要求，所以在攻螺紋孔前的鉆孔，只需一次鉆削即可。該工序可同時(shí)加工的工件數(shù)為1件，單件所用的加工時(shí)間為2.28min
工件材料：鑄鋼ZG35，零件重量為16.38kg。
機(jī)床：搖臂鉆床Z35。
刀具：Φ6.8mm麻花鉆，M8機(jī)用絲錐
量具：游標(biāo)卡尺
夾具:鉆床夾具。
②切削用量的選擇
1)工步——鉆上端面鉆上端面4×M8mm底孔至尺寸25mm
查《指導(dǎo)教程》表5-21，可知f=0.20mm/r，取切削速度v=9m/min,通過公式n===427.8r/min,查《指導(dǎo)教程》，表4-6，可知n=420r/min,通過公式v===8.97m/min,速度與所選速度相差不大。此工步內(nèi)容需加工的直徑為Ф6.8mm、深度為25mm,刀具工作行程長度為30mm，鉆上端面孔的單邊余量為3.4mm，刀具工作行程次數(shù)4次，切削層深度為3.4mm。
2)工步——攻螺紋4×M8至孔深17mm
我們知道，f=p=1.25mm/r,查《指導(dǎo)教程》表5-38，v=6.7m/min,通過公式，n===266.7r/min,查表4-6，可知，n=265r/min，滿足要求。此工步內(nèi)容需加工的直徑為Ф8mm、深度為17mm，刀具工作行程長度為20mm，攻螺紋4×M8的單邊余量為0.6mm，刀具工作行程次數(shù)4次，切削層深度為0.6mm。
Ⅶ 鉆Ф13mm孔、锪平Ф24mm凹孔
①機(jī)床、刀具、量具及夾具的選擇：
本次加工的是鉆Ф13mm孔、锪平Ф24mm凹孔，通過零件圖樣可知該孔經(jīng)加工后的粗糙度為12.5um，查《指導(dǎo)教程》表1-7，知經(jīng)一般鉆削加工后，滿足的經(jīng)濟(jì)精度等級為IT8-9，表面粗糙度為12.5um，完全滿足零件圖樣的要求。該工序可同時(shí)加工的工件數(shù)為1件，單件所用的加工時(shí)間為3.32min。
工件材料：鑄鋼ZG35，零件重量為16.38kg。
加工要求：鉆上面Ф13mm孔保證與Ф50mm孔相通，锪平Ф24mm凹孔；鉆下面Ф13mm孔保證與Ф50mm孔相通，锪平Ф24mm凹孔。
機(jī)床：搖臂鉆床Z35
刀具：Φ13mm麻花鉆，Φ24mm锪鉆
量具：游標(biāo)卡尺
夾具：鉆床夾具。
②切削用量的選擇
1)工步——鉆上面2×Ф13mm孔保證與Ф50mm孔相通
(1)查《指導(dǎo)教程》表5-21，可知f=0.2mm/r，取v=17m/min,通過公式n===416.46r/min,通過查《指導(dǎo)教程》表4-6可知，取n=420r/min,通過公式v===17.14m/min,此速度與所選的速度值相差不大，可以應(yīng)用。此工步內(nèi)容鉆上面為Ф13mm孔與Ф50mm孔相通，需加工的孔直徑為Ф13mm，刀具工作行程長度為35mm，單邊余量為6.5mm，刀具工作行程次數(shù)2次，切削層深度為6.5mm。
2)工步——锪平Ф24mm凹孔
查《指導(dǎo)教程》表5-32，可知f=0.08mm/r，v=10-18m/min,取v=18m/min,通過公式n===238.85r/min,通過查《簡明手冊》，表可知，取n=265r/min,通過公式v===19.97m/min,此速度與所選的速度值相差不大，可以應(yīng)用。此工步內(nèi)容锪上面為Ф24mm凹槽，需加工的孔直徑為Ф24mm、深度為2mm，刀具工作行程長度為4mm，锪孔的單邊余量為5.5mm，刀具工作行程次數(shù)2次，切削層深度為5.5mm。
3)工步同1)工步、4)工步同2)工步在此省略。
Ⅷ 鉆Ф30mm斜孔
①機(jī)床、刀具、量具及夾具的選擇：
本次加工的是鉆Ф30mm斜孔保證與Ф20mm孔相通，通過零件圖樣可知該孔經(jīng)加工后的粗糙度值為12.5um,查《指導(dǎo)教程》表1-7，經(jīng)一次普通鉆削加工后，滿足的經(jīng)濟(jì)精度等級為IT11-12，表面粗糙度為12.5um，完全滿足零件圖樣的要求。該工序可同時(shí)加工的工件數(shù)為1件，單件所用的加工時(shí)間為1.305min.
工件材料：鑄鋼ZG35，零件重量為16.38kg
機(jī)床：立式鉆床Z535
刀具：Φ30mm麻花鉆
量具:游標(biāo)卡尺
夾具:鉆床夾具
②切削用量的選擇
1)工步——鉆Ф30mm斜孔深42mm
根據(jù)《指導(dǎo)教程》表5-21，取f=0.35mm/r，v=18m/min,代入公式n===191.08r/min,查表4-9，取n=195r/min,代入公式v===18.37m/min,此速度與所選速度相差不大，可以滿足要求。此工步內(nèi)容需加工的直徑為Ф30mm、深度為42mm，刀具工作行程長度為50mm，鉆Ф30mm斜孔的單邊余量為15mm，刀具工作行程次數(shù)1次，切削層深度為15mm。
1.2.7 工時(shí)定額的估算
I 車端面、外圓及內(nèi)孔
1)工步——粗車端面至尺寸161mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
切削工時(shí)包括：基本時(shí)間Tj,輔助時(shí)間Tf，布置工作地時(shí)間Tb，休息和生理需要時(shí)間Tx，準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz.具體計(jì)算方法：Tj=,其中，L=l+l1+l2+l3,l
l為基本加工長度，l1為進(jìn)刀之前長度，l2為退刀時(shí)長度，l3為單件小批量生產(chǎn)時(shí)的試切附加長度，該工件為成批生產(chǎn)，故l3=0mm.Tf=0.2Tj；Tb=0.05(Tj+Tf)；Tx=0.04(Tj+Tf)；Tz=Tb=0.05(Tj+Tf)。
基本時(shí)間Tj===0.625min，
輔助時(shí)間Tf=0.20.625=0.125min,
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.625+0.125)=0.0375min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.625+0.125)=0.03min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=0.05×(0.625+0.125)=0.0375min。
2)工步——半精車端面至尺寸160mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===1.25min;
輔助時(shí)間Tf=0.2×1.25=0.25min,
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(1.25+0.25)=0.075min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(1.25+0.25)=0.06min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=0.05×(1.25+0.25)=0.075min。
3)工步——粗車外圓至尺寸Ф142mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===0.145min;
輔助時(shí)間Tf=0.2×0.145=0.029min,
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.145+0.029)=0.0087min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.1563+0.0313)=0.0070min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=0.05×(0.145+0.029)=0.0087min。
4)工步——粗車外圓至尺寸Ф132mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===0.156min;
輔助時(shí)間Tf=0.2×0.156=0.031min,
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.1563+0.0313)=0.0094min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.1563+0.0313)=0.0075min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=0.05×(0.1563+0.0313)=0.0094min。
5)工步——半精車外圓至尺寸Ф130mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===0.200min;
輔助時(shí)間Tf=0.2×0.200=0.040min,
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.200+0.040)=0.0.0120min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.200+0.040)0.0096min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=0.05×(0.200+0.040)=0.0120min。
6)工步——半精車外圓至尺寸Ф127mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===0.200min;
輔助時(shí)間Tf=0.2×0.200=0.040min,
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.200+0.040)=0.012min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.200+0.040)=0.0096min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=0.05×(0.200+0.040)=0.012min。
7)工步——精車外圓至尺寸Ф125mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===0.313min;
輔助時(shí)間Tf=0.2×0.313=0.063min,
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.313+0.063)=0.0188min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.313+0.063)=0.0150min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=0.05×(0.313+0.063)=0.0188min
8)工步——粗車內(nèi)孔至尺寸Ф90mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===1.042min;
輔助時(shí)間Tf=0.2×1.042=0.208min,
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(1.042+0.208)=0.0625min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(1.042+0.208)=0.0500min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=0.05×(1.042+0.208)=0.0432min。
9)工步——倒角，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===0.078min;
輔助時(shí)間Tf=0.2×0.078=0.0156min,
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.078+0.0156)=0.00468min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.2084+0.0417)=0.00468min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=Tb=0.00468min。
Ⅱ 鏜Φ50mm孔
1)工步——粗鏜孔至尺寸Ф49mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===0.74min;
輔助時(shí)間Tf=0.2×0.74=0.148min,
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.74+0.148)=0.0444min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.74+0.148)=0.0355min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=Tb=0.0444min。
2)工步——精鏜孔至尺寸Ф50mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===1.48min,
輔助時(shí)間Tf=0.2×1.48=0.296min,
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(1.48+0.296)=0.0888min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(1.48+0.296)=0.0710min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=Tb=0.0888min。
3)工步——倒角，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===0.025min,
輔助時(shí)間Tf=0.2×0.025=0.005min,
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.025+0.005)=0.0015min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.025+0.005)=0.0012min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=Tb=0.0015min。
Ⅲ、銑62mm槽
1)工步——粗銑兩側(cè)面至尺寸62mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===0.92min,
輔助時(shí)間Tf=0.2Tj=0.2×0.92=0.184min，
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.92+0.184)=0.0552min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.92+0.184)=0.0442min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=Tb=0.0552min。
Ⅳ 銑上端面
1)工步——粗銑上端面至尺寸98mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===0.354min,
輔助時(shí)間Tf=0.2Tj=0.2×0.354=0.071min，
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.354+0.071)=0.021min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.354+0.071)=0.017min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=Tb=0.021min。
2)半精銑上端面至尺寸97mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===0.567min,
輔助時(shí)間Tf=0.2Tj=0.2×0.567=0.113min，
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.567+0.113)=0.034min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.567+0.113)=0.027min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=Tb=0.034min。
Ⅴ 鉆上端面Ф20mm孔
1)工步——鉆上端面Ф20mm孔深至尺寸65mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===0.373min,
輔助時(shí)間Tf=0.2Tj=0.2×0.373=0.075min，
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.373+0.075)=0.0224min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.373+0.075)=0.0179min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=Tb=0.0224min。
2)工步——倒角，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===0.047min,
輔助時(shí)間Tf=0.2Tj=0.2×0.047=0.0093min，
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.047+0.0093)=0.0028min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.047+0.0093)=0.0022min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=Tb=0.0028min。
Ⅵ 鉆上端面4×M8mm底孔、攻螺紋
1)工序——鉆上端面鉆上端面4×M8mm底孔至尺寸25mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj=4=4×=1.4286min,
輔助時(shí)間Tf=0.2Tj=0.2×1.4286=0.2857min，
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(1.4286+0.2857)=0.0857min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(1.4285+0.2857)=0.0686min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=Tb=0.0857min。
2)工步——攻螺紋4×M8至孔深17mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj=4=4×=0.24min,
輔助時(shí)間Tf=0.2Tj=0.2×0.24=0.048min，
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.24+0.048)=0.0144min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.24+0.048)=0.0115min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=Tb=0.0144min。
Ⅶ 鉆Ф13mm孔、锪平Ф24mm凹槽
1)工步——鉆上面2×Ф13mm孔保證與Ф50mm孔相通，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
由于鉆上面孔時(shí)有兩個(gè)孔，故在工時(shí)定額估算結(jié)果如下：時(shí)應(yīng)計(jì)算兩個(gè)孔的時(shí)間之和。
基本時(shí)間Tj=2×=2×=0.834min,
輔助時(shí)間Tf=0.2Tj=0.2×0.834=0.166min，
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.834+0.166)=0.05min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.834+0.166)=0.04min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=Tb=0.05min。
2)工步——锪平Ф24mm孔，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
由于锪平Ф24mm孔時(shí)是加工兩個(gè)孔，故在工時(shí)定額估算結(jié)果如下：時(shí)應(yīng)計(jì)算兩個(gè)孔的時(shí)間之和。
基本時(shí)間Tj=2×=2×=0.378min,
輔助時(shí)間Tf=0.2Tj=0.2×0.378=0.076min，
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.378+0.076)=0.0228min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.378+0.076)=0.0182min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=Tb=0.0228min。
Ⅷ 鉆Ф30mm斜孔
1)工步——鉆Ф30mm斜孔深42mm，工時(shí)定額估算結(jié)果如下：
基本時(shí)間Tj===0.513min,
輔助時(shí)間Tf=0.2Tj=0.2×0.513=0.103min，
布置工作地時(shí)間Tb=0.05×(0.513+0.103)=0.031min,
休息和生理需要時(shí)間Tx=0.04×(0.513+0.103)=0.025min,
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Tz=Tb=0.031min。
第二章 夾具設(shè)計(jì)
2.1 鉆Φ13mm孔夾具設(shè)計(jì)
2.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)
已知工件的材料為ZG35，毛坯為鑄件，選用的機(jī)床為Z35搖臂鉆床，成批生產(chǎn)，任務(wù)為設(shè)計(jì)一鉆Φ13mm孔和锪Φ24mm凹槽的夾具。工序內(nèi)容如圖2.1所示
圖2.1 工序圖
2.1.2 定位基準(zhǔn)和定位元件
(1)定位方案設(shè)計(jì)
看工序圖，由孔的技術(shù)要求知，我們需要限制的自由度有：X、Y軸的移動(dòng)自由度，X、Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。又知該工序前已經(jīng)將精基準(zhǔn)Φ50mm孔和右端外圓、內(nèi)孔加工出，因此定位方案可以有多種。
方案一,如圖2.2所示
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圖2.2 方案一
以Φ50mm孔和右端Φ125mm外圓為定位基準(zhǔn)，采用Φ50mm長心軸支承Φ50mm孔，限制了X軸的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，同時(shí)限制Z軸的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，再采用V型塊支承右端Φ125mm外圓，限制Y軸的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，工件完全定位。
方案二如圖2.3所示
圖2.3 方案二
以Φ50mm孔和孔端面，再和Φ125mm外圓母線為定位基準(zhǔn)，采用Φ50mm的長心軸支承Φ50mm孔，限制X軸的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，同時(shí)限制Z軸的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，采用Φ50mm孔端面限制Y軸的移動(dòng)自由度，再采用一支撐板或支撐釘支承右端外圓，限制Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，保證了該限制的所有自由度。
方案三如圖2.4所示
圖2.4 方案三
以右端面以及Φ90mm內(nèi)孔，在以60×80mm凸臺一側(cè)面為定位基準(zhǔn)，采用一平面支承右端面，限制X軸的移動(dòng)自由度和Y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，采用一短圓柱銷，限制Y軸和Z軸的移動(dòng)自由度，再用一支承釘頂住凸臺側(cè)面，限制X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，完全定位。另外在鉆孔附近添加輔助支撐，以便增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
分析比較三種定位方案可知，方案二、三都有采用毛坯面限制了必須限制的自由度，而方案一則全部選用已加工面作為基準(zhǔn)，定位精度高，而且看圖知Φ13mm孔是以右端外圓中心線為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，故采用以Φ50mm孔和右端Φ125mm外圓為定位基準(zhǔn)定位更準(zhǔn)確，精度更容易保證加工精度，故此采用方案一。
(2)定位元件的設(shè)計(jì)
由于定位方案采用Φ50mm孔和右端Φ125mm外圓為定位基準(zhǔn)，以Φ50mm心軸及V型塊定位，因此我們需要一直徑為Φ50mm的心軸，便于裝卸工件采用間隙配合，因此軸徑為Φ50mm。同時(shí)由于要鉆孔，要想鉆通則鉆頭必須伸出工件一段，這就要求Φ50mm心軸上有孔，且孔徑要大于Φ13mm以便于減少刀具的磨損，同時(shí)利于容屑、排屑。同時(shí)開孔方向要求與要鉆的Φ13mm孔方向一致，因此需要周向定位，采用一平鍵定位。其他結(jié)構(gòu)根據(jù)需要確定。
零件，如圖2.5所示
圖2.5 零件
對于V型塊的設(shè)計(jì)，由于Φ13mm孔兩端都要锪平，因此需要換裝，這樣就要求V型塊要方便工件的裝夾。鉆削上端孔是工件比較容易裝卸，但由于有60×80mm的一凸臺，因此鉆下側(cè)孔時(shí)，由于凸臺較高，這就要求V型塊不妨礙工件的裝卸。我們有兩種方案可以實(shí)現(xiàn)這些要求：一，設(shè)計(jì)專用的固定V型塊；二，V型塊可移動(dòng)。
根據(jù)需要方案一設(shè)計(jì)專用V型塊需要中間的開口要大于凸臺的寬度，同時(shí)不能太寬，否則將無法支撐Φ125mm的外圓。最終結(jié)構(gòu)如圖2.6所示
圖2.6 固定V型塊
方案二的V型塊由于要移動(dòng)，同時(shí)保證在高度方向上支撐中心有精確的高度，以及沿一條直線方向移動(dòng)，因此V型塊需要一個(gè)可靠、定位準(zhǔn)確的的導(dǎo)軌。因?yàn)閂形導(dǎo)軌既能保證高度方向的位置，又能保證左右方向的位置，因此下端采用V形導(dǎo)軌支承，考慮到排屑方便，在此采用凸導(dǎo)軌。V型塊最終設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2.7所示
圖2.7 V型塊最終結(jié)構(gòu)
與此相配的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)如圖2.8所示
圖2.8 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)
這兩種結(jié)構(gòu)都需要特殊設(shè)計(jì)V型塊，都能很好的保證加工要求，同時(shí)操作簡單、方便，但考慮到后面鉆Φ30mm斜孔時(shí)，只能用固定的V型塊，故在此選用固定V形塊。
(3)定位精度要求
定位誤差是由于定位不準(zhǔn)而造成的某一工序在工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對于某一定位方案，經(jīng)分析計(jì)算其可能產(chǎn)生的定位誤差，只要小于有關(guān)尺寸或位置公差的1/3-1/5，一般即認(rèn)為此定位方案能滿足該工序的加工精度要求。由于為標(biāo)注尺寸公差，因此取用一般公差，粗糙級。查取《互換性與測量技術(shù)》表3-7線性尺寸的未注極限偏差數(shù)值表，由于尺寸都在30-120mm之間，故取偏差±0.8mm，公差即為1.6mm。
看圖知該工序4×Φ13mm孔在X方向上與Φ50mm孔垂直母線上，Y方向上以右端外圓中心為基準(zhǔn)。由于該工序采用采用以Φ50mm孔和右端Φ125mm外圓為定位，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，故δ不重=0，只存在位置誤差。
在X方向上由于心軸軸徑為Φ50mm，又工件孔徑為Φ50（+0.050）mm故在X方向上存在δ位置=TD+Td+Δ=0.050+0.025+0.025=0.1mm＜（1/3-1/5）1.6mm；在Y方向上由于鉆套存在±0.1mm的位置公差，故鉆孔的對稱度存在0.2mm的公差0.2＜（1/3-1/5）1.6；在角度方向上，當(dāng)定位銷軸徑最小、工件孔最大、Φ125mm外圓尺寸最大時(shí)，則存在角度偏轉(zhuǎn)最大情況，偏轉(zhuǎn)角度為tan-1（（+）/155）=tan-1(0.05125/155)=0.019o，偏轉(zhuǎn)角度很小，可以忽略不計(jì)，因此定位合理。
圖2.9 工序簡圖
2.1.3 夾緊機(jī)構(gòu)的確定
由于切削力不大，且切削力方向有支承，故此夾緊機(jī)構(gòu)只起穩(wěn)固作用，不需要提供太大的夾緊力，因此選用結(jié)構(gòu)簡單、易操作的夾緊機(jī)構(gòu)，由定位方案知，夾緊右端V型塊定位處最容易實(shí)現(xiàn)，若采取壓住外圓上端，則夾緊機(jī)構(gòu)較高，故采用以Φ90mm內(nèi)孔夾緊，為了便于裝卸工件，在此選用螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
圖2.10 結(jié)構(gòu)簡圖 圖2.11 立體圖
(1)強(qiáng)度校核
由于切削力主要作用在Φ50mm的心軸上，因此需要對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。查取切削手冊鉆削軸向力的公式F=,其中C=833.85，X=1，Y=0.7，K=0.89，由鉆削直徑Φ13mm，帶入公式得：
F==833.85×13×0.2×0.89=3127.1N
Φ50mm心軸固定在立壁上，因此可以簡化為懸臂梁結(jié)構(gòu)。鉆外側(cè)孔時(shí)懸臂最長。
此時(shí)的彎曲截面系數(shù)I===3.07×10m計(jì)算此時(shí)的最大變形量為：ω===3.16×10m變形量很小。
強(qiáng)度校核：M=L=3127.1×125=390887.5N?mm W===12265.625,=
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