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機(jī)械加工工藝過程卡片 （廠 名） 機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào) 產(chǎn)品名稱 固定套筒 零件名稱 固定套筒 共 1 頁 第1頁 材料牌號(hào) 20CrMnTi 毛坯種類 鍛造 毛坯外型尺寸 每毛坯可制作件數(shù) 1 每臺(tái)件數(shù) 1 備注 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 車 間 工 段 設(shè) 備 工藝裝備 工 時(shí) 準(zhǔn)終 單件 10 鍛 鍛造毛坯 鍛造車間 一 20 退火 退火（消除內(nèi)應(yīng)力） 鍛造車間 一 30 粗車 粗車φ35、φ27.6外圓以及右端面，留加工余量 機(jī)加工 二 CA6140車床 三爪卡盤，量具，車刀 40 精車 精車φ35、φ27.6外圓. 機(jī)加工 二 CA6140車床 三爪卡盤，量具，車刀 50 車 掉頭，車φ35左端面 機(jī)加工 二 CA6140車床 三爪卡盤，量具，車刀 60 鉆孔 鉆φ17中心孔 機(jī)加工 二 Z525鉆床 鉆夾具，鉆頭 70 粗車 粗車M20X2螺紋底孔 機(jī)加工 二 CA6140車床 三爪卡盤，量具，切槽車刀 80 粗車 粗車φ20.6退刀槽 機(jī)加工 二 CA6140車床 三爪卡盤，量具，車刀 90 車螺紋 粗車M20X2螺紋 機(jī)加工 二 CA6140車床 三爪卡盤，量具，車刀 100 銑 銑寬度為6的腰形孔 機(jī)加工 二 X52K銑床 銑夾具，量具，銑刀 110 銑 銑六邊形輪廓 機(jī)加工 二 X52K銑床 銑夾具，量具，銑刀 120 銑 銑寬度為6的槽 機(jī)加工 二 X52K銑床 銑夾具，量具，銑刀 130 鉗工 去毛刺 140 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 設(shè)計(jì)（日期） 審核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì)簽（日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 描圖 描校 底圖號(hào) 裝訂號(hào) 夾具定位規(guī)劃中完整性評(píng)估和修訂 CAM實(shí)驗(yàn)室，機(jī)械工程學(xué)系，伍斯特理工學(xué)院研究院，100路，伍斯特，碩士01609，美國(guó) 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(jì)中最重要的考慮因素之一。確定位置的解析擬訂已發(fā)達(dá)。然而，如何分析和修改在實(shí)際夾具設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中的一個(gè)非確定性的定位計(jì)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(diǎn)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(shí)別給定定位計(jì)劃?？梢宰詣?dòng)識(shí)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(jì)劃，并為修訂提供指引，以最終實(shí)現(xiàn)確定性的定位。 關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計(jì);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(jìn)行工件牢固定位的一種機(jī)制。在零件加工過程中規(guī)劃一個(gè)關(guān)鍵的第一步，夾具設(shè)計(jì)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(dǎo)原則發(fā)展的位置計(jì)劃。 V型塊和銷孔定位原則也常用。 一個(gè)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(diǎn)指出，定位計(jì)劃生產(chǎn)的確定位置，工件不能移動(dòng)，而至少有一個(gè)定位不會(huì)失去聯(lián)系。這一直是夾具設(shè)計(jì)的最根本的準(zhǔn)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(jì)劃分為以下三個(gè)類別： 1、良好的約束（確定性）：工件在一個(gè)獨(dú)特的位置進(jìn)行配合，工件表面與6個(gè)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(zhǔn)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(dá)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(diǎn)接觸面積。他們介紹了接觸矩陣，并指出，兩個(gè)接觸的機(jī)構(gòu)不應(yīng)該有平等的，但在接觸點(diǎn)曲率相反。卡爾森[4]認(rèn)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(duì)誤差近似的非小線性。他提出一個(gè)二階泰勒展開，其中也考慮到定位誤差相互作用。馬林和費(fèi)雷拉[5]應(yīng)用周對(duì)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(diǎn)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(gè)獨(dú)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(biāo)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(gè)解決辦法 (3) 在1個(gè)3-2-1定位計(jì)劃中，一個(gè)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(gè)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(gè)定位等;而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài)。找出一個(gè)模型除了3-2-1,可以建立基準(zhǔn)框架提取等效的定位點(diǎn)。胡等[6]已經(jīng)發(fā)展出一種系統(tǒng)的方法,對(duì)這個(gè)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(jí) 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(shí)施制定的幾何約束分析模塊其自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的核查制度。他們的CAFDV系統(tǒng)可以計(jì)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(cuò)誤。熊等人[8]提出的等級(jí)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(gè)向量。 他們還介紹了從這些矩陣的幾個(gè)指標(biāo)，評(píng)價(jià)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(jì)系統(tǒng)的研究。 2.定位完整性評(píng)價(jià) 如果不確定性的位置達(dá)到夾具系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)師知道約束狀態(tài)是什么，以如何改善設(shè)計(jì)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(shí)，所有有關(guān)知識(shí)約束工件的議案，可以引導(dǎo)設(shè)計(jì)師選擇額外的定位或使得修改定位計(jì)劃更有效。的總體戰(zhàn)略定位計(jì)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(píng)價(jià)狀態(tài)(見附件為獲得的定位矩陣)。確定需要六個(gè)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(gè)定位器,i=1,2,.....,n,n*6定位矩陣可以確定如下: （7） 當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）=6，n=6時(shí)，是工件良好約束。 當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）=6，n>6時(shí);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(xué)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(gè)簡(jiǎn)化的定位方案。 定位方案，提供了確定性的位置。發(fā)達(dá)國(guó)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(gè)組合,從（n-6）定位器確定定位方案。 3、重新計(jì)算矩陣秩的定位為左六個(gè)定位器。 4、如果等級(jí)不變,被刪除的(n-6)定位器是負(fù)責(zé)過約束狀態(tài)。 這種方法可能會(huì)產(chǎn)生多種解決方案，并要求設(shè)計(jì)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(dāng)?shù)燃?jí)（WL）<6,工件的限制約束。 參考文獻(xiàn) [1] Asada H, By AB.。自動(dòng)重構(gòu)夾具的柔性裝配夾具的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。 IEEE J機(jī)器人autom1985; 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CA6140車床 三爪卡盤，量具，車刀 50 車 掉頭，車φ35左端面 CA6140車床 三爪卡盤，量具，車刀 60 鉆孔 鉆φ17中心孔 Z525鉆床 鉆夾具，鉆頭 70 粗車 粗車M20X2螺紋底孔 CA6140車床 三爪卡盤，量具，切槽車刀 80 粗車 粗車φ20.6退刀槽 CA6140車床 三爪卡盤，量具，車刀 90 車螺紋 粗車M20X2螺紋 CA6140車床 三爪卡盤，量具，車刀 100 銑 銑寬度為6的腰形孔 X52K銑床 銑夾具，量具，銑刀 110 銑 銑六邊形輪廓 X52K銑床 銑夾具，量具，銑刀 120 銑 銑寬度為6的槽 X52K銑床 銑夾具，量具，銑刀 130 鉗工 去毛刺 140 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 編制 日期 審核 日期 更改 零件 名稱 固定套筒 機(jī)械加工工序卡 工序號(hào) 30、40 工序名稱 車 共9頁 零件 圖號(hào) 第 1 頁 材料 牌號(hào) 20CRMNTI 毛坯狀態(tài) 鑄造 機(jī)床設(shè)備 CA6140車床 夾具 專用夾具 工步號(hào) 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數(shù) 走刀長(zhǎng)度/mm 切削深度/mm 進(jìn)給量mm/r 主軸轉(zhuǎn)速r/min 切削速度m/min 基本工時(shí) 10 粗車φ35、φ27.6外圓以及右端面，留加工余量 車刀 三爪卡盤 1 1.2 3 0.8 500 1.27 15 20 精車φ35、φ27.6外圓. 車刀 三爪卡盤 1 1.0 2 0.5 800 1.10 18 30 40 50 60 ... 零件 名稱 固定套筒 機(jī)械加工工序卡 工序號(hào) 50 工序名稱 車 共9頁 零件 圖號(hào) 第 2 頁 材料 牌號(hào) 20CRMNTI 毛坯狀態(tài) 鑄造 機(jī)床設(shè)備 CA6140車床 夾具 專用夾具 工步號(hào) 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數(shù) 走刀長(zhǎng)度/mm 切削深度/mm 進(jìn)給量mm/r 主軸轉(zhuǎn)速r/min 切削速度m/min 基本工時(shí) 10 掉頭，車φ35左端面 車刀 三爪卡盤 1 1.2 3 0.8 500 1.27 15 20 30 40 50 60 ... 零件 名稱 固定套筒 機(jī)械加工工序卡 工序號(hào) 60 工序名稱 鉆 共9頁 零件 圖號(hào) 第 3頁 材料 牌號(hào) 20CRMNTI 毛坯狀態(tài) 鑄造 機(jī)床設(shè)備 CA6140車床 夾具 專用夾具 工步號(hào) 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數(shù) 走刀長(zhǎng)度/mm 切削深度/mm 進(jìn)給量mm/r 主軸轉(zhuǎn)速r/min 切削速度m/min 基本工時(shí) 10 鉆φ17中心孔 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 1 0.5 2 0.2 1200 1.8 18 20 30 40 50 60 ... 零件 名稱 固定套筒 機(jī)械加工工序卡 工序號(hào) 70 工序名稱 粗車 共9頁 零件 圖號(hào) 第4 頁 材料 牌號(hào) 20CRMNTI 毛坯狀態(tài) 鑄造 機(jī)床設(shè)備 CA6140車床 夾具 專用夾具 工步號(hào) 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數(shù) 走刀長(zhǎng)度/mm 切削深度/mm 進(jìn)給量mm/r 主軸轉(zhuǎn)速r/min 切削速度m/min 基本工時(shí) 10 粗車M20X2螺紋底孔 切槽車刀 三爪卡盤 1 1.2 3 0.8 500 1.27 15 20 30 40 50 60 ... 零件 名稱 固定套筒 機(jī)械加工工序卡 工序號(hào) 80 工序名稱 車 共9頁 零件 圖號(hào) 第5頁 材料 牌號(hào) 20CRMNTI 毛坯狀態(tài) 鑄造 機(jī)床設(shè)備 CA6140車床 夾具 專用夾具 工步號(hào) 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數(shù) 走刀長(zhǎng)度/mm 切削深度/mm 進(jìn)給量mm/r 主軸轉(zhuǎn)速r/min 切削速度m/min 基本工時(shí) 10 粗車φ20.6退刀槽 車刀 三爪卡盤 1 1.2 3 0.8 500 1.27 15 20 30 40 50 60 ... 零件 名稱 固定套筒 機(jī)械加工工序卡 工序號(hào) 90 工序名稱 車螺紋 共9頁 零件 圖號(hào) 第 6 頁 材料 牌號(hào) 20CRMNTI 毛坯狀態(tài) 鑄造 機(jī)床設(shè)備 CA6140車床 夾具 專用夾具 工步號(hào) 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數(shù) 走刀長(zhǎng)度/mm 切削深度/mm 進(jìn)給量mm/r 主軸轉(zhuǎn)速r/min 切削速度m/min 基本工時(shí) 10 粗車M20X2螺紋 車刀 三爪卡盤 1 1.2 3 0.8 500 1.27 15 20 30 40 50 60 ... 零件 名稱 固定套筒 機(jī)械加工工序卡 工序號(hào) 100 工序名稱 銑 共9頁 零件 圖號(hào) 第 7 頁 材料 牌號(hào) 20CRMNTI 毛坯狀態(tài) 鑄造 機(jī)床設(shè)備 X52K銑床 夾具 專用夾具 工步號(hào) 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數(shù) 走刀長(zhǎng)度/mm 切削深度/mm 進(jìn)給量mm/r 主軸轉(zhuǎn)速r/min 切削速度m/min 基本工時(shí) 10 銑寬度為6的腰形孔 銑刀 卡尺 1 0.8 1 0.5 800 1.9 15 20 30 40 50 60 ... 零件 名稱 固定套筒 機(jī)械加工工序卡 工序號(hào) 110 工序名稱 銑 共9頁 零件 圖號(hào) 第 8 頁 材料 牌號(hào) 20CRMNTI 毛坯狀態(tài) 鑄造 機(jī)床設(shè)備 X52K銑床 夾具 專用夾具 工步號(hào) 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數(shù) 走刀長(zhǎng)度/mm 切削深度/mm 進(jìn)給量mm/r 主軸轉(zhuǎn)速r/min 切削速度m/min 基本工時(shí) 10 銑六邊形輪廓 銑刀 卡尺 1 0.8 1 0.5 800 1.9 15 20 30 40 50 60 ... 零件 名稱 固定套筒 機(jī)械加工工序卡 工序號(hào) 120 工序名稱 銑 共9頁 零件 圖號(hào) 第 9 頁 材料 牌號(hào) 20CRMNTI 毛坯狀態(tài) 鑄造 機(jī)床設(shè)備 X52K銑床 夾具 專用夾具 工步號(hào) 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數(shù) 走刀長(zhǎng)度/mm 切削深度/mm 進(jìn)給量mm/r 主軸轉(zhuǎn)速r/min 切削速度m/min 基本工時(shí) 10 銑寬度為6的槽 銑刀 卡尺 1 0.8 1 0.5 800 1.9 15 20 30 40 50 60 ... 長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 論文題目：固定套筒零件機(jī)械加工工藝規(guī)程與機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 所屬系部： 指導(dǎo)老師： 職 稱： 學(xué)生姓名： 班級(jí)、學(xué)號(hào): 專 業(yè)： 年 月 日 【摘要】 固定套筒零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以 及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再 設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件 各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)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(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)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(jì)算出夾具定位時(shí)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(jì)中注意改進(jìn)。 關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 Abstract Set of parts machining technology and the design of drilling jig design, including design process is machining process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure; design then a special fixture, fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning device, clamping device, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error generated when calculate fixture positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in. Keywords: process, process, cutting parameters, clamping 目 錄 1 序 言 .................................................................................................................................................................4 2 零件的分析 ...........................................................................................................................................................4 2.1 零件的形狀 ....................................................................................................................................................4 2.2 零件的工藝分析 ............................................................................................................................................5 3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) .......................................................................................................................................................6 3.1 確定毛坯的制造形式 ...................................................................................................................................6 3.2 基面的選擇 ...................................................................................................................................................6 3.3 制定工藝路線 ...............................................................................................................................................6 3.3.1 工藝路線方案一 ..................................................................................................................................7 3.3.2 工藝路線方案二 ..................................................................................................................................7 3.3.3 工藝方案的比較與分析 ......................................................................................................................8 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 ..............................................................................................................................................9 3.4.3 選擇量具 ..............................................................................................................................................9 3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ...........................................................................................9 3.6 確定切削用量及基本工時(shí) ..........................................................................................................................10 4 鉆孔夾具設(shè)計(jì) .....................................................................................................................................................19 4.1 研究原始質(zhì)料 .............................................................................................................................................19 4.2 定位、夾緊方案的選擇 .............................................................................................................................20 4.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 .............................................................................................................................20 4.4 誤差分析與計(jì)算 .........................................................................................................................................23 4.5 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 .............................................................................................................24 4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) .....................................................................................................................25 4.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 ......................................................................................................................26 結(jié) 束 語 .............................................................................................................................................................28 致 謝 ...................................................................................................................................................................29 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................................................................................................................30 1 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(huì)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(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國(guó)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(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué) 技術(shù)水平的重要指標(biāo)。 固定套筒零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計(jì)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(jì)、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)行的一個(gè)全面的考核。正確地解決一個(gè)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(jì)出專用夾具， 保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè) 計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論， 又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次 設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。 2 零件的分析 2.1 零件的形狀 題目給的零件是固定套筒零件，主要作用是起連接作用。 零件的實(shí)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(jiǎn) 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 20CRMNTI，該材料為球墨鍛鐵，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。 固定套筒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.aRm 車外圓及端面，表面粗糙度 值 3.2 。3.車裝配孔，表面粗糙度 值 3.2 。4.aRm 半精車側(cè)面，及表面粗糙度 值 3.2 。5.側(cè)面粗糙度 a 值 6.3 、12.5 ，法 蘭面粗糙度 值 6.3 。aR 固定套筒共有兩組加工表面，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，35、27.6 外圓，17 內(nèi)孔，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(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；27.6 的外圓，粗糙度為 1.6；并帶有倒角； 鉆中心孔。其要求也不高，粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。 3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 本固定套筒，假設(shè)年產(chǎn)量為 10 萬臺(tái)，每臺(tái)需要該零件 1 個(gè)，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 20CRMNTI，考慮到零件在工作時(shí)要有高的耐磨性，所以選擇鍛鐵鍛 造。依據(jù)設(shè)計(jì)要求 Q=100000 件/年，n=1 件/臺(tái)；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率 和 廢品率 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+)（1+)=236095 件/年 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為 20CRMNTI，鍛造的特點(diǎn)是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，即適 用于不同重量、不同壁厚的鍛造，也適用于不同的金屬，還特別適應(yīng)制造形狀復(fù)雜的 鍛造?？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 用鍛造，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，可以采用砂型鍛造，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(jì)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(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)的選擇，對(duì)像固定套筒這樣的零件來說，選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的。對(duì)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(duì)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(shí)，應(yīng)以這些不加工表面做粗基準(zhǔn)， 若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)應(yīng)位置精度較高的不加工 表面做為粗基準(zhǔn))。 對(duì)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(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)， 應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)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(diǎn)，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 10 鍛 鍛造毛坯 20 退火 退火（消除內(nèi)應(yīng)力） 30 粗車 粗車 35、27.6 外圓以及右端面，留加工余量 40 精車 精車 35、27.6 外圓. 50 車 掉頭，車 35 左端面 60 鉆孔 鉆 17 中心孔 70 粗車 粗車 M20X2 螺紋底孔 80 粗車 粗車 20.6 退刀槽 90 車螺紋 粗車 M20X2 螺紋 100 銑 銑寬度為 6 的腰形孔 110 銑 銑六邊形輪廓 120 銑 銑寬度為 6 的槽 130 鉗工 去毛刺 140 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 3.3.2 工藝路線方案二 10 鍛 鍛造毛坯 20 退火 退火（消除內(nèi)應(yīng)力） 30 粗車 粗車 35、27.6 外圓以及右端面，留加工余量 40 精車 精車 35、27.6 外圓. 50 車 掉頭，車 35 左端面 60 鉆孔 鉆 17 中心孔 70 粗車 粗車 20.6 退刀槽 80 粗車 粗車 M20X2 螺紋底孔 90 車螺紋 粗車 M20X2 螺紋 100 銑 銑寬度為 6 的腰形孔 110 銑 銑六邊形輪廓 120 銑 銑寬度為 6 的槽 130 鉗工 去毛刺 140 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 3.3.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案二的定位和裝夾等都比較方便，但是要更換多臺(tái)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。方案一減少了裝夾次 數(shù)，但是要及時(shí)更換刀具，因?yàn)橛行┕ば蛟谲嚧采弦部梢约庸?，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(jì)專用夾具。因此綜合兩個(gè)工藝 方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下： 10 鍛 鍛造毛坯 20 退火 退火（消除內(nèi)應(yīng)力） 30 粗車 粗車 35、27.6 外圓以及右端面，留加工余量 40 精車 精車 35、27.6 外圓. 50 車 掉頭，車 35 左端面 60 鉆孔 鉆 17 中心孔 70 粗車 粗車 M20X2 螺紋底孔 80 粗車 粗車 20.6 退刀槽 90 車螺紋 粗車 M20X2 螺紋 100 銑 銑寬度為 6 的腰形孔 110 銑 銑六邊形輪廓 120 銑 銑寬度為 6 的槽 130 鉗工 去毛刺 140 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 3.4.1 機(jī)床選用 .工序是粗車、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(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)表 4.2-7。 .工序是鉆孔，選用 Z525 搖臂鉆床。 3.4.2 選擇刀具 .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)用范圍為普通鍛鐵、冷硬鍛鐵、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(GB5343.1-60,GB5343.2-60)。 .鉆孔時(shí)選用高速鋼麻花鉆，參考機(jī)械加工工藝手冊(cè) （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(jì) 量器具的不確定度選擇；二是按計(jì)量器的測(cè)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 “固定套筒” 零件材料為 20CRMNTI，查機(jī)械加工工藝手冊(cè) （以后簡(jiǎn)稱工藝 手冊(cè) ） ，表 2.2-17 各種鍛鐵的性能比較，球墨鍛鐵的硬度 HB 為 143269，表 2.2-23 球墨鍛鐵的物理性能，20CRMNTI 密度 =7.27.3（ ） ，計(jì)算零件毛坯的重量約3cmg 為 2 。kg 表 3-1 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì) 同類零件的年產(chǎn)量 件 生產(chǎn)類別 重型（零件重 2000kg） 中型 （零件重 1002000kg） 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) 5100 10200 100500 中批生產(chǎn) 100300 200500 5005000 大批生產(chǎn) 3001000 5005000 500050000 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 3050，毛坯重量 2 120250 6.04.0 頂、側(cè)面底 面 鍛孔的機(jī)械加工余量一般按澆注時(shí)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。 3.6 確定切削用量及基本工時(shí) 切削用量一般包括切削深度、進(jìn)給量及切削速度三項(xiàng)。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(jiǎn)明手冊(cè) （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(hào)，與機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)的表區(qū)別。 3.6.1 工序 粗車 35、27.6 外圓以及右端面，留加工余量 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(jiǎn)明手冊(cè)表 1.1，由于 CA6140 機(jī)床的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸 = ，刀片mHBm2516 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 =m5.4 0V0 ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃傾角 = ，刀尖圓弧半徑 = 。06vK09vK01s0sr8. .確定切削深度 pa 由于單邊余量為 ，可在一次走刀內(nèi)完成，故m5 = = （3-p269.7m5.3 1） .確定進(jìn)給量 f 根據(jù)切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)可知：表 1.4 刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 400 之間時(shí)，m1625pam410 進(jìn)給量 =0.51.0fr 按 CA6140 機(jī)床進(jìn)給量（表 4.29）在機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)可知： =0.7f 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(yàn)根據(jù)表 1 30，CA6140 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力 =3530 。maxFN 根據(jù)表 1.21，當(dāng)強(qiáng)度在 174207 時(shí)， ， ， =HBSp4f75.0rmrK 時(shí)，徑向進(jìn)給力： =950 。045RFN 切削時(shí) 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.292） ，故實(shí)際f rofKsFfkrFfK 進(jìn)給力為： =950 =1111.5 （3-f17.N 2） 由于切削時(shí)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。frm7.0 .選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為 ，車刀5.1 壽命 = 。Tmin60 .確定切削速度 0V 切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接有表中查出。 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.11，當(dāng) 硬質(zhì)合金刀加工硬度 2002196YG 的鍛造， ， ，切削速度 = 。HBSpa4frm75. Vmin3 切削速度的修正系數(shù)為 =1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見表tvKvsvKTvKv 1.28） ，故： = tVv=63 （3-00.184.920.1 3） min48 = = =120 （3-nDVc1012748minr 4） 根據(jù) CA6140 車床說明書選擇 =1250nir 這時(shí)實(shí)際切削速度 為：cV = = （3-1cD01257min 5） .校驗(yàn)機(jī)床功率 切削時(shí)的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計(jì)算。 由切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.25， = ， ，HBS160245pam3f ，切削速度 時(shí)，rm75.0min50V =CPKW7.1 切削功率的修正系數(shù) =0.73， =0.9，故實(shí)際切削時(shí)間的功率為：krcPcr0 =1.7 =1.2 （3-3. 6） 根據(jù)表 1.30，當(dāng) = 時(shí)，機(jī)床主軸允許功率為 = ， ，故所nmi125r EPKW9.5CEP 選切削用量可在 CA6140 機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為： =3.75 ， = ， = = ， =paf7.0ni125rsr08.Vmin0 .倒角 為了縮短輔助時(shí)間，取倒角時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同 srn28.3 換車刀手動(dòng)進(jìn)給。 . 計(jì)算基本工時(shí) （3-nflt 7） 式中 = + + ， = m127Llyl 由切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.26，車削時(shí)的入切量及超切量 y+ = ，則m1 = + =1278 = = （ 3-8）mt7.01258in46 3.6.2 工序 精車 35、27.6 外圓. 本工序仍為粗車。已知條件與工序相同，車端面及倒角，可采用工序相同的可轉(zhuǎn) 位車刀。 采用工序確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時(shí)間如下： a =2.5 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T =56pmrmsrminis 3.6.3 工序 掉頭，車 35 左端面 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(jiǎn)明手冊(cè)表 1.1，由于 C6021 機(jī)床的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸 = ，刀mHBm2516 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5.4 0V = ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃傾角 = ，刀尖圓弧半徑 = 。06vK09vK01s0sr8. .確定切削深度 pa 由于單邊余量為 ，可在一次走刀內(nèi)完成，故.2 = = p5.m21 .確定進(jìn)給量 f 根據(jù)切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)可知：表 1.4 刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 400 之間時(shí)，m1625pa410 進(jìn)給量 =0.51.0frm 按 CA6140 機(jī)床進(jìn)給量（表 4.29）在機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)可知： =0.7f 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(yàn)根據(jù)表 1 30，CA6140 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力 =3530 。maxFN 根據(jù)表 1.21，當(dāng)強(qiáng)度在 174207 時(shí)， ， ， =HBSp4f75.0rmrK 時(shí)，徑向進(jìn)給力： =950 。045RFN 切削時(shí) 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.292） ，故實(shí)際f rofKsFfkrFfK 進(jìn)給力為： =950 =1111.5 由f17.N 于切削時(shí)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。frm7.0 .選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為 ，車刀m5.1 壽命 = 。Tmin60 .確定切削速度 0V 切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接有表中查出。 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.11，當(dāng) 硬質(zhì)合金刀加工硬度 20021915YT 的鍛造， ， ，切削速度 = 。HBSpa4frm75. Vmin63 切削速度的修正系數(shù)為 =1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見表tvKvsvKTvKv 1.28） ，故： = tVv=63 （3-00.184.920.1 12） min48 = = =120 （3-nDc127ir 13） 根據(jù) CA6140 車床說明書選擇 =1250nmir 這時(shí)實(shí)際切削速度 為：cV = = （3-1cD01257min 14） .校驗(yàn)機(jī)床功率 切削時(shí)的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計(jì)算。 由切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.25， = ， ，HBS160245pam3f ，切削速度 時(shí)，rm75.0min50V =CPkw7.1 切削功率的修正系數(shù) =0.73， =0.9，故實(shí)際切削時(shí)間的功率為：rcPcrK0 =1.7 =1.2 3.k 根據(jù)表 1.30，當(dāng) = 時(shí)，機(jī)床主軸允許功率為 = ， ，故所ni125EPkw9.5CEP 選切削用量可在 CA6140 機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為： =1.25 ， = ， = = ， =pamfr7.0nmi125rsr08.Vmin0 .計(jì)算基本工時(shí) （3-flt 15） 式中 = + + ， = m127Llyl 由切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.26，車削時(shí)的入切量及超切量 y+ = ，則m1 =126+ =128 = =mt.05in41 3.6.3.2 確定半精車內(nèi)孔的切削用量 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V0 鏜刀，其耐用度為 。60Tin .確定切削深度 a p25. .根據(jù)表 1.5 ，當(dāng)半精鏜鍛料，鏜刀直徑為 ，a ，鏜刀伸出長(zhǎng)度* m16p2 時(shí)，進(jìn)給量為： 。m80rmf1.0 .確定切削速度 按表 1.27 的計(jì)算公式確定* V = （3- 16） 式中 C =189.8 m = 0.2 X =0.15 Y =0.20 v vvmin60T V=124.6 in 選擇 CA6140 機(jī)床轉(zhuǎn)速：n= n =1200 =20minrsr 實(shí)際切削速度為： v = 2.08 s 3.6.5 工序 鉆 17 中心孔 本工序采用計(jì)算法。 表 3-5 高速鋼麻花鉆的類型和用途 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 類型 直徑范圍（mm） 用途 GB1436-60 直柄麻花鉆 2.020.0 在各種機(jī)床上，用鉆模 或不用鉆模鉆孔 GB1437-60 直柄長(zhǎng)麻花鉆 1.031.5 在各種機(jī)床上，用鉆模 vyxpKfaTCMi13045.6210r 或不用鉆模鉆孔 GB1438-60 錐柄麻花鉆 3.0100.0 在各種機(jī)床上，用鉆模 或不用鉆模鉆孔 GB1439-60 錐柄長(zhǎng)麻花鉆 5.050.0 在各種機(jī)床上，用鉆模 或不用鉆模鉆孔 選用 X30100 25 搖臂鉆床，查機(jī)械加工工藝手冊(cè) 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(zhǎng)，麻花鉆 ，則螺旋角 =30 ，鋒交 2 =118 ，后角 a =102500f ,橫刃斜角 =50 ，L=197mm,l =116mm。001 表 3-6 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的全長(zhǎng)和溝槽長(zhǎng)度（摘自 GB6137-60） mm 直柄麻花鉆直徑范圍 l l1 11.10013.20 151 101 表 3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù) GB6137-60） （） d (mm) 2 f 8.618.00 30 118 12 4060 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 鉆頭 直徑 d0（mm）刀具材料 加工材料 20 高速鋼 鍛鐵 0.50.8 （2）單刃加工刀具耐用度 T min 刀具直徑 d0（mm）刀具類型 加工材料 刀具材料 1120 鉆頭（鉆孔及擴(kuò) 孔） 鍛鐵、銅合金及 合金 高速鋼 60 鉆頭后刀面最大磨損限度為 0.50.8mm 刀具耐用度 T = 60 min .確定進(jìn)給量 查機(jī)械加工工藝手冊(cè) 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=0.250.65 ,根據(jù)表 4.13 中可知，進(jìn)給量取 f=0.60 。zm* rm .確定切削速度 查機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編，表 10.4-17 高速鋼鉆頭在球墨鍛鐵 （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in 工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編，表 10.4-10 鉆擴(kuò)鉸孔條件改變時(shí)切削速度修正系數(shù) K =1.0，R =0.60。mvtv V=12 =10.32 （3-85.0min 17） 則 = =131 （3-nir 18） 查表 4.2-12 可知， 取 n = 150* minr 則實(shí)際切削速度 = = =11.8v實(shí) .確定切削時(shí)間 查機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編，表 10.4-43，鉆孔時(shí)加工機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算 公式： T = （3-ifn llw1 19） 其中 l = l =5 l =23f2mdRKcotwm1m 則： t= =9.13 s 3.6.5.2 確定鉆孔的切削用量 鉆孔選用機(jī)床為 Z525 搖臂機(jī)床，刀具選用 GB1436-60 直柄短麻花鉆， 機(jī)械加工工 藝手冊(cè)第 2 卷。 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)第 2 卷表 10.4-2 查得鉆頭直徑小于 10 的鉆孔進(jìn)給m 量為 0.200.35 。rm 則取 rf30. 確定切削速度，根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)第 2 卷表 10.4-9 切削速度計(jì)算公式為 （3- minkfaTdcvvyxpmzv 20） 查得參數(shù)為 ，刀具耐用度 T=3515.0,.,0,25.,1.8zcvvvv min 則 = =1.65.0125.0 2.337in 23.10dn054.36.0573 所以 = =72n714.360minr 選取 i2 所以實(shí)際切削速度為 =2.6410 .vin 確定切削時(shí)間（一個(gè)孔） =t s203.8 工序：銑寬度為 5 的槽 機(jī)床：雙立軸圓工作臺(tái)銑床 KX52 刀具：錯(cuò)齒三面刃銑刀 粗銑寬度為 5 的槽 切削深度 ：pa6m 根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 查得：進(jìn)給量 ,根據(jù)參考文獻(xiàn)1表2.470.6/famz 查得切削速度 。302/inV 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ， 10246.1/mi3.5nrd 按照參考文獻(xiàn)3表 3.174，取 75/inr 實(shí)際切削速度 ：v 3.20./06dnms 進(jìn)給量 ：fV.1875/.3ffaZ 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： m.81/infVs 被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 20l 刀具切入長(zhǎng)度 ：1 10.5(2)lD =63mm 刀具切出長(zhǎng)度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： 1jt 120631.05min8jmlf 精銑寬度為 5 的槽 切削深度 ：pa6.0m 根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 查得：進(jìn)給量 ,根據(jù)參考文獻(xiàn)1表2470.8/famz 查得切削速度 ，3023/inV 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ， 10245.8/i3.16nrd 按照參考文獻(xiàn)3表 3.174，取 。7.5/minnr 實(shí)際切削速度 ：v 3.1604.0/0ds 進(jìn)給量 ：fV.827.5/.39ffaZn 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： m186/infVms 被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 0l 刀具切入長(zhǎng)度 ：1 10.5(2)lD =81mm 刀具切出長(zhǎng)度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： 2jt 12081.23min.6jmlf 本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間： 125.ijjtt 4 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 4.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來加工直徑 17 的孔，加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿 足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮 如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 一、機(jī)床夾具定位元件 工件定位方式不同，夾具定位元件的結(jié)構(gòu)形式也不同，這里只介紹幾種常用的基本 定位元件。實(shí)際生產(chǎn)中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。 （一）工件以平面定位常用定位元件 1支承釘 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式如圖6-1所示。平頭支承釘（圖 a）用于支承精基準(zhǔn)面；球頭 支承釘（圖 b）用于支承粗基準(zhǔn)面；網(wǎng)紋頂面支承釘（圖 c）能產(chǎn)生較大的摩擦力，但 網(wǎng)槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基準(zhǔn)定位且要求產(chǎn)生較大摩擦力的側(cè)面定位 場(chǎng)合。一個(gè)支承釘相當(dāng)于一個(gè)支承點(diǎn)，限制一個(gè)自由度；在一個(gè)平面內(nèi)，兩個(gè)支承釘 限制二個(gè)自由度；不在同一直線上的三個(gè)支承釘限制三個(gè)自由度。 圖6-1 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式 2支承板 常用的支承板結(jié)構(gòu)形式如圖6-2所示。平面型支承板（圖 a）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但沉頭螺釘 處清理切屑比較困難，適于作側(cè)面和頂面定位；帶斜槽型支承板（圖 b） ，在帶有螺釘 孔的斜槽中允許容納少許切屑，適于作底面定位。當(dāng)工件定位平面較大時(shí)，常用幾塊 支承板組合成一個(gè)平面。一個(gè)支承板相當(dāng)于兩個(gè)支承點(diǎn)，限制兩個(gè)自由度；兩個(gè)（或 多個(gè)）支承板組合，相當(dāng)于一個(gè)平面，可以限制三個(gè)自由度。 圖6-2 常用支承板的結(jié)構(gòu)形式 3可調(diào)支承 常用可調(diào)支承結(jié)構(gòu)形式如圖6-3所示?？烧{(diào)支承多用于支承工件的粗基準(zhǔn)面，支承高 度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整到位后用螺母鎖緊。一個(gè)可調(diào)支承限制一個(gè)自由度。 圖6-3 常用可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件 1定位銷 圖6-6是幾種常用固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)工件的孔徑尺寸較小時(shí)，可選用圖 a 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)孔徑尺寸較大時(shí)，選用圖 b 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)工件同時(shí)以圓孔和端面組 合定位時(shí)，則應(yīng)選用圖 c 所示的帶有支承端面的結(jié)構(gòu)。用定位銷定位時(shí)，短圓柱銷限 制二個(gè)自由度；長(zhǎng)圓柱銷可以限制四個(gè)自由度；短圓錐銷（圖 d）限制三個(gè)自由度。 圖6-6 固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式 4.2 定位、夾緊方案的選擇 由零件圖可知：在對(duì)加工前，平面進(jìn)行了粗、精銑加工，底面進(jìn)行了鉆、擴(kuò)加工。 因此，定位、夾緊方案有： 選一面定位方式，一方面用固定 V 型塊，另外用活動(dòng) V 型塊定位，夾緊方式用操 作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的鉸鏈移動(dòng)壓板來夾緊。 4.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具：鉆頭。 則軸向力：見工藝師手冊(cè)表 28.4 F=C d f k 3.1F0zFy 式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FF k =(F 07.1)92()103.nHB F=420 .0.86357N 轉(zhuǎn)矩 T=C d f kT0ZTy 式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TT T=0.206 )(34.170.35..18.02 MN 功率 P =mKWdV26.90 在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=K K K K1234 式中 K 基本安全系數(shù)，1.5; K 加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;2 K 刀具鈍化系數(shù) , 1.1;3 K 斷續(xù)切削系數(shù), 1.14 則 F =KF=1.5/ )(42391.1. N 鉆削時(shí) T=17.34 N M 切向方向所受力: F =1L T2670534. 取 .f F =4416f )(.41N F Ff1 所以,時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬 間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù) 作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： FKW 安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算有：： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)5表 可得： 6 12.01..310.56C 25223PK ....f 所以有： 19308()KCWFN 76.P 5()Kf 該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)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(shí)際所需夾緊力 F 夾與切削力之間 的關(guān)系 F 夾KF 軸向力：F 夾KF （N） 扭距： Nm93.103.24.05.14.3108.90 MYFXKfdC 在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù) 2K 由資料機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)查表 可得：7 切削力公式： 式（2.17）PffDF75.02.14 式中 5mr/3. 查表 得： 82195.0)1(6.HBKp 即： 69.0NFf 實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)16機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表 得：12 WfK 安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算，由式（2.5）有：： 6543210 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(jì)手0 冊(cè)表 可得： 25.01.32.1.21K 所以 )(4656980NFWf 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定 選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 4.4 誤差分析與計(jì)算 該夾具以一固定 V 型塊和一個(gè)活動(dòng) V 型塊定位，為了滿足工序的加工要求，必須 使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 gwj 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差 ，一般可用下式表示：j MjjWDAZWj 由參考文獻(xiàn)5可得： 銷的定位誤差 ： 11minDWd 1 21min2min.DdDdJarctgL 其中： ，10.52D20D ，dm.3d ， inin4m 0.63DW .2J 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： 1 ()(9.62nHBZyRaZkNcl 查5表 12 15 有 。 104,0.6,.42,0.7RazHBKCncos.8jym 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mjm5. 夾具相對(duì)刀具位置誤差： 取AD01. 誤差總和： 0.853jw 從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.5 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)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(shí)間。 圖 6.1 可換鉆套 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基本 極限 偏差 D6 01 3 +0.010 +0.004 6 11.8 4 7 1.82.6 5 8 6 9 -- 2.63 +0.016 +0.006 33.3 6 +0.016 +0.008 9 3.34 7 10 45 8 11 8 12 16 56 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 13 68 12 15 10 16 20 810 +0.028 +0.013 15 18 1012 18 +0.023 +0.012 22 12 20 25 1215 22 26 0.008 1518 +0.034 +0.016 26 30 16 28 36 1822 30 +0.028 +0.015 34 2226 35 39 20 36 HT 200 2630 +0.041 +0.020 42 +0.033 +0.017 46 25 HT20 0 56 0.012 3035 48 52 3542 55 59 4248 62 66 4850 +0.050 +0.025 70 +0.039 +0.020 74 30 56 67 0.040 鉆模板選用鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求 （1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足 夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鍛造，時(shí)效處理，退火等處 理方式。 （2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有 足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò) 夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高， 所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求 （剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單。 （4）應(yīng)便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破 壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。 因此，在這個(gè)過程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的 鐵屑空間：對(duì)切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。 （5）安裝應(yīng)牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的 中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的 安裝。夾具底部通常是中空的，識(shí)別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所 示的夾具裝配。 加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，夾具的形狀，取 決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過程中的 切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，