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1、 機械工程學院 畢業(yè)設計論文(說明書) 拖拉機后蓋機加工藝及鉆孔夾具設計 學生姓名 學院名稱 專業(yè)名稱 指導教師 2015年 4月 21日 目 錄 摘 要 3 第一章 緒論 4 1.1設計的背景及意義 5 1.1.1 設計背景 5 1.1.2 設計的意義 5 1.2設計的內容和思路 6 1.2.1 設計的主要內容 6 1.2.2 擬定解決的關鍵問題 6 1.2.3 解決問題的方法及措施 6 第二章 零件的機械加工工藝規(guī)程設計 8 2.1零件的工藝分析

2、8 2.1.1 拖拉機后蓋的作用 8 2.1.2 拖拉機后蓋的工藝分析 8 2.2選擇毛坯 9 2.3 確定鑄件機械加工余量、毛坯尺寸和公差 9 2.4設計毛坯圖 9 2.4.1 確定圓角半徑 9 2.4.2 確定毛坯的熱處理方式 9 2.5機械加工工藝路線的制訂 10 2.5.1 選擇定位基準 10 2.5.2 制訂工藝路線 12 2.5.3 加工工藝過程的分析 12 2.5.4 選擇加工設備與工藝裝備 13 2.5.5 確定工序尺寸 13 2.5.6 確定切削用量及基本時間 13 第三章 拖拉機后蓋鉆床夾具設計 27 3.1夾具的基本知識 27 3.2定

3、位原理及方案分析 28 3.3定位基準的選擇 30 3.4 定位元件的選擇 30 3.5夾緊元件的選擇 31 3.6鉆孔夾緊力的計算 31 3.7定位誤差分析 32 3.8夾具設計及操作的簡要說明 33 致 謝 35 參考文獻 36 摘要 本次畢業(yè)設計課題是“拖拉機后蓋機加工藝及鉆孔夾具設計”。分為拖拉機后蓋的加工工藝與加工中某一步驟的專用夾具設計兩部分。加工工藝部分需要了解工藝設計內容，熟知工藝計算方法，能對工藝內容進行正確的分析及計算。在我的工藝路線中以底面作為基準是合理的，本方案滿足粗基準

4、選擇要求及精基準選擇的四項原則。本次設計的夾具是為鉆床使用的專用夾具，此夾具有針對性強、操作簡便、生產效率高等特點。本夾具的設計能滿足機床夾具設計的基本要求，可以保證零件的質量，具有生產效率高、制造成本低、結構工藝性良好的優(yōu)點。 關鍵詞：加工工藝；夾具設計；拖拉機后蓋 Abstract The graduation project?topic is " The processing technology and fixture design of the tracto

5、r?rear cover. It includes two parts that the processing technology of the the tractor?rear cover and a special fixture design of a step in the processing .In the processing technology part ,we need to understand the process design content , be familiar with processing calculation method, and to corr

6、ectly analyse and caculate ?the content of the process . In my craft route， it is reasonable?to use bottom as a benchmark, this scheme satisfies the requirement of crude benchmark choice and the four principles of fine benchmark choice .The design of special fixture is used for drilling, it has many

7、 characteristics ,such as the excellence of pertinence ,easy operation and high production efficiency ,etc . This fixture design can meet the basic requirement of machine tool fixture design, can guarantee the quality of parts, with the advantages of high efficiency, low manufacturing cost and good

8、molding process. Key words: Process Technology；Ixture Design ；The Tractor?Rear Cover 第1章 緒論 1.1 設計的背景及意義 1.1.1 設計的背景 制造業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)，直接體現(xiàn)了一個國家的生產力水平，對產品質量有著重大的影響。尤其是在發(fā)達國家，它創(chuàng)造了當前1/3~1/4的國民收入。在我國，工業(yè)（主題是制造業(yè)）占國民經濟比重的45%，制造業(yè)是我國經濟的戰(zhàn)略重點，已成為了我國新時期經濟和科技發(fā)展的生力軍。但是目前我國制造業(yè)的產業(yè)結構尚處于全球制造產業(yè)鏈的低端環(huán)節(jié)

9、, 能耗高, 能源利用率低下, 資源浪費嚴重, 大多數(shù)企業(yè)都是通過加大能源的消耗和犧牲環(huán)境的代價來確保其經濟的持續(xù)發(fā)展[8]。機械制造業(yè)作為一個傳統(tǒng)的領域已經發(fā)展了多年，積重要的地位，它可靠地保證了工件的加工精度，提高了加工效率，減輕了勞動的強度。對于各式各樣的結構復雜的工件,普通的機床夾具已經不累了不少理論和實踐經驗，但隨著社會的發(fā)展，人們的生活水平日益提高，各個方面的個性化要求更加強烈，作為已經深入到各行各業(yè)已成為基礎工業(yè)的機械制造業(yè)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。而工藝與裝備是制造業(yè)的基礎，工藝是人、機料等軟、硬要素集成的一項基礎工程，它貫穿于產品生產的全過程。工業(yè)發(fā)達國家極為重視工藝與裝備問題，21

10、世紀裝備制造應是中國與發(fā)達國家競爭的主要領域之一。另外，在機械加工過程中，夾具占有非常重要的內容。因此結合現(xiàn)狀,為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設計制造的專用夾具便應運而生。在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、通用、經濟方向發(fā)展。 1.1.2 設計的意義 制造業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產方式、生活方式、經營管理模式乃至社會的組織結構和文化。生產的發(fā)展和產品更新?lián)Q代速度的加快，對生產效率和制造質量提出了越來越高的要求，也就對機械加工工藝等提出了要求。箱體零件特征面多, 加工方法多, 工藝路

11、線決策的規(guī)模大, 決策算法復雜[5]。它是一種典型零件，其加工工藝規(guī)程和工裝設計具有典型性。夾具設計也是不可缺少的一部分，它關系到能否提高其加工效率的問題。因此這兩者在機械加工行業(yè)中是至關重要的環(huán)節(jié)。而且還會影響工作精度、使用性能和壽命，因此其加工工藝及制造技術就顯的尤為重要。這次畢業(yè)設計還能使我對機械制造有一定的認識，了解生產加工過程中有關機械設備的工作原理，學會如何進行夾具設計，理解與掌握夾具設計的原理，結合實際生產要求設計相關夾具。會使我學會如何將知識與實際結合，鍛煉我的能力。 1.2 設計的內容和思路 1.2.1 設計的主要內容 通過給定的零件圖繪制二維圖，并分析零件

12、的主要作用與要求，繪制零件毛坯圖，編寫所給零件工藝過程，填寫工藝卡片，繪制制定工序專用夾具裝配圖及主要零件圖，對所給設計夾具進行誤差分析和對定分析，做出裝配效果圖，編寫說明書。 1.2.2 擬定解決的關鍵問題 1） 工藝路線的確定 2） 設計夾具時的定位以及夾緊問題 3） 對所給設計夾具進行誤差分析和對定分析 1.2.3 解決問題的方法及措施 一、制定工藝路線原則 制定工藝路線的時，必須充分考慮采用確保產品質量，并以最經濟的辦法達到所要求的生產綱領的必要措施，即應該作到：技術上先進、經濟上合理，并有良好、安全的勞動條件。 零件加工時，一般不是依次加工完各個表面，而是

13、將各表面的粗、精加工分開進行，為此，通常將整個工藝過程劃分為以下三個加工階段： 1）粗加工階段。本階段的主要作用是切去大部分加工余量，為半精加工提供定位基準和均勻而適當?shù)挠嗔俊? 2） 半精加工階段。本階段的主要作用是減少粗加工階段留下的誤差，使工件達到一定的精度，為精加工做準備，并完成一些次要表面的加工。 3） 精加工階段。本階段的作用是使零件主要表面的加工達到圖樣要求。熱處理工序的安排，應根據(jù)零件材料和熱處理目的而定。 4） 光整加工階段。本階段的主要作用是減小表面粗糙度值或進一步提高尺寸精度和形狀精度，一般不能就糾正各表面的位置誤差。 二、制定夾緊裝置的要求 夾緊裝置的

14、設計相選用是否正確合理、對于保證加工質量、提高生產率、減輕工人勞動強度有很大影響。為此在設計相選用緊裝置時必須滿足以下基本要求： 1）夾緊過程中應能保待工件定位時所獲得的正確位置； 2）夾緊裝置應操作方便、省力、安全； 3）夾緊裝置的自動化程度復雜程度應與生產批量和生產條件相適應。 第二章 零件的機械加工工藝規(guī)程設計 2.1 零件的工藝分析 2.1.1拖拉機后蓋的作用 拖拉機后蓋起支撐與定位機構，其主要作用是支承各傳動軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并保證各部件的正確安裝。是保證傳動零件的嚙合精度、良好潤滑及密封的重要零件。

15、 2.1.2拖拉機后蓋的工藝分析 零件的二維圖如下圖2-1所示 圖2-1拖拉機后蓋 該零件有一組加工面,但是沒有位置要求,另外有幾組孔,其中有兩組有位置和精度要求，機械加工工藝分析如下： （1）零件的結合面，它是毛坯鑄造出來之后等待加工的第一個面。根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑的加工方式，即節(jié)省時間又能達到技術要求。 （2）加工結合面2個Φ11孔，它是以結合面為基準而加工的，它將與結合面作為精基準來完成以后孔的加工為以后的一面兩銷定位加工做好準備。 （3）按照先面后孔的加工理論，我們以底面為基準面并采用兩個定位銷構

16、成一面兩銷原理來鉆孔9-Φ11。 （4）然后再來加工鉆孔6-M12。 （5）鉆孔6-M8。按照以上加工過程來加工零件即可完成本零件的技術要求。 2.2 選擇毛坯 由該零件圖要求可知，零件的材料為HT120，考慮到本零件在具體工作的受力情況，選擇砂型鑄造，足以滿足要求，又因為零件是中批量生產，所以選擇砂型鑄造是提高效率節(jié)省成本的最佳方法。 2.3 確定鑄件機械加工余量、毛坯尺寸和公差 根據(jù)零件材料確定毛坯為灰鑄鐵，通過計算和查詢資料可知，生產類型為中批量生產，可采用一箱多件砂型鑄造毛坯。由于mm和mm的孔需要鑄造出來，故還需要安放型心。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效進

17、行處理。 由參考文獻[21]可知，查得該鑄件的尺寸公差等級CT為8~10級，加工余量等級MA為H~G級。 2.4 設計毛坯圖 2.4.1 確定圓角半徑 鑄件的內外圓角半徑由參考文獻[4]中的表2.2-23來確定。結果為： 外圓角半徑：r=3； 內圓角半徑：R=5。 以上所取的圓角半徑數(shù)值都能保證各表面的加工余量。 2.4.2 確定毛坯的熱處理方式 毛坯應安排人工時效處理，以消除殘余的應力，從而可以改善加工性能本零件的毛坯圖如圖2-1所示： 圖2-1拖拉機后蓋毛坯圖 2.5 機械加工工藝路線的制訂 2.5.1 選擇定位基準 基準

18、是用來確定生產對象上幾何要素的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面?；鶞矢鶕?jù)其功用的不同可分別為設計基準和工藝基準。 在工件工序圖中，用來確定本工序加工表面位置的基準，加工表面與工序基準之間，一般有兩次核對位置要求：一是加工表面對工序基準的距離要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面對工序基準的形狀位置要求，如平行度，垂直度等。 定位基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要設計之一，基準的選擇正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。 1. 粗基準的選擇 粗基準的選擇原則：選擇粗基準，主要是選擇第一道機械加工工序

19、的定位基準，以便為后續(xù)工序提供精基準。為了方便地加工出精基準，使精基準面獲得所需加工精度，選擇粗基準，以便于工件的準確定位。選擇粗基準的的出發(fā)點是：一要考慮如何合理分配各加工表面的余量；二要考慮怎么樣保證不加工表面與加工表面間的尺寸及相互位置要求，一般應按下列原則來選擇： （1）工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應優(yōu)先選擇該表面為粗基準； （2）工件每個表面都有加工要求，為了保證各表面都有足夠的加工余量，應選擇加工量最少的表面為粗基準； （3）工件必須保證某個加工表面與加工表面之間的尺寸或位置要求，則應選擇某個加工面為粗基準； （4）選擇粗基準的表面應盡可能平整，沒有鑄造飛邊

20、，澆口，冒口或其他缺陷。粗基準一般只允許使用一次[22]。 基于上述的要求和考慮到安裝裝配面的精度要求和便于夾緊等實際情況，對一般的箱體零件來說，以底面作為基準是合理的，但從零件的分析得知，拖拉機后蓋以左側面作為粗基準。 2. 精基準的選擇 精基準的選擇原則：選擇精基準時，應從整個工藝過程來考慮如何保證工件的尺寸精度和位置精度，并要達到使用起來方便可靠。一般應按下列原則來選擇： （1） 基準重合原則；應選擇設計基準作為定位基準； （2） 基準統(tǒng)一原則；應盡可能在多數(shù)工序中選用一組統(tǒng)一的定位基準來加工其他各表面，采用統(tǒng)一基準原則可以避免基準轉換過程所產生的誤差，并可使各工序所使用

21、的夾具結構相同或相似，從而簡化夾具的設計和制造； （3） 自為基準原則；有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇加工表面本身來作為定位基準； （4） 互為基準原則；對于相互位置精度要求高的表面，可以采用互為基準，反復加工的方法； （5） 可靠，方便原則；應選擇定位可靠，裝夾方便的表面作為精基準[7]。 本零件精基準選擇，采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準統(tǒng)一，先選擇底面作為精基準。 2.5.2 制訂工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，是應該使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技

22、術要求得到妥善保證，在生產綱領確定成批生產的情況下，我們盡量集中工序，除此之外我們還應該考慮經濟效益，工藝簡單、工序集中，盡量降低成本。 工藝路線方案 工序1 鑄造毛坯。 工序2 熱處理。 工序3 粗精銑結合面。 工序4 鉆孔6-M12，攻螺紋6-M12。 工序5 鉆孔10-M8，攻螺紋10-M8。 工序6 鉆孔2-Φ11。 工序7 鉆孔9-Φ11。 工序8 鉆孔Φ25。 工序9 鉆孔M16，攻螺紋M16。 工序10 粗精鏜孔Φ50。 工序11 檢驗。 工序12 入庫。 2.5.3 加工工藝過程的分析 1. 保

23、證相互位置精度 多道工序的加工都是以大孔、小孔以及平面組合定位，這種方法減少了工件的安裝誤差，能獲得很高的相互位置精度，其結構簡單，制造精度容易保證的主要是孔定位基準的夾具是心軸和定位銷。以孔定位其定心精度很高。 2. 防止變形的工藝措施 前機體在加工過程中，常由于夾緊力、切削力和切削熱、熱處理等因素的影響而產生變形，使加工精度降低，防止變形注意以下幾點： （1）與減少切削力和切削熱的影響。粗、精加工應分開進行，使粗加工產生的變形在精加工中可以得到糾正，也可以采用輔助支撐，增加安裝剛性，減少切削力影響。 （2）減少夾緊力的影響，工藝上可采取一些措施?？梢苑稚Γ瑴p少變形。夾緊力不

24、應集中于工件的某一點，使應力分布在比較大的面積上，以使工件單位面積上所受力較小，從而減少變形。還可以采用夾緊工件的夾具。 2.5.4 選擇加工設備與工藝裝備 由于生產類型為中批量，故加工設備以通用機床為主，輔以少量專用機床，其生產方式以通用機床專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產線，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。 1. 選擇夾具 本零件除銑、鏜及鉆孔等工序需要專用夾具外，其它各工序使用通用夾具即可。 2. 選擇刀具，根據(jù)不同的工序選擇刀具 （1）銑刀選擇硬質合金銑刀。 （2）鉆孔、攻螺紋選用高速鋼麻花鉆、機用絲錐。 3. 選擇量具 本零件屬于

25、成批生產，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點，根據(jù)參考文獻[23]選擇如下： （1）選擇加工面的量具 用分度值為0.05mm的游標卡尺測量，以及讀數(shù)值為0.01mm。測量范圍100mm~125mm的外徑千分尺。 （2）選擇加工孔量具 因為孔的加工精度介于IT7~IT9之間，可選用讀數(shù)值0.01mm。測量范圍50mm~125mm的內徑千分尺即可。 2.5.5 確定工序尺寸 根據(jù)加工長度的為332mm，毛坯的余量為5mm，粗加工的量為3mm。根據(jù)參考文獻[24]表2.3-21加工的長度的為332mm，經粗加工后的加工余量為0.5mm。對精度要求不高

26、的面，在粗加工就是一次就加工完。 2.5.6 確定切削用量及基本時間 切削用量包括背吃刀量ap、進給量f和切削速度v。確定順序是先確定ap和f，再確定v。 1. 工序3切削用量及基本時間的確定 本工序為銑結合面。已知工件材料為HT120，銑削寬度ae=60mm，銑削深度ap=3mm，根據(jù)參考文獻[25]中的表3.1選擇銑刀的基本形狀。選擇硬質合金YG8端面銑刀直徑d=200mm，齒數(shù)z=10。機床選用X52K銑床。 （1）切削用量 1）確定每齒進給量fz X52K型臥式銑床的功率為7.5kW，根據(jù)參考文獻[7]中的表2.1-73所知，工藝系統(tǒng)剛性為中等。硬質合金端面銑

27、刀加工灰鑄鐵，查得每齒進給量fz=0.2~0.29mm/z，現(xiàn)取fz=0.2mm/z。 2）選擇銑刀磨損標準及耐用度 根據(jù)參考文獻[7]中的表2.1-75所知，用硬質合金端面銑刀粗加工灰鑄鐵，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為1.5mm。根據(jù)參考文獻[7]中的表2.1-76所知，銑刀直徑d=200mm，耐用度T=300min。 3）確定切削速度和工作臺每分鐘進給量fM 根據(jù)參考文獻[7]中的表2.1-77公式所知，依據(jù)銑刀直徑d=200mm，齒數(shù)z=10，銑削深度ap=3mm，耐用度T=300min時，故相應的切削速度為： 式中 d——銑刀直徑，mm；

28、 T——耐用度，mm； ap——銑削深度，mm； fz——每齒進給量，mm/r； ae——銑削寬度，mm； z——銑刀齒數(shù)。 根據(jù)參考文獻[7]中的表2.1-77，查取=203，qv=0.2，m=0.32，=0.2，=0.35，uv=0.2，pv=0，kv=1。則切削速度為： =61.76m/min 再根據(jù)公式： =98.34r/min 根據(jù)X52K型銑床主軸轉速表，選擇n=95r/min，則實際切削速度為： =60m/min 工作臺每分鐘進給量為： fMz=fzzn=0.2×10×95=190mm/min 4）校驗

29、機床功率 根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-96得切削功率為： 式中z=10，n=150/60=2.5r/s，=60mm，ap=3mm，=0.3mm/z，kpm=1。 將它們帶入上式中得： kW 又根據(jù)參考文獻[9]中表6.37查得機床功率為7.5kW，若取效率為0.85，7.5×0.85=6.375kW＞2.78kW 故機床功率足夠。 （2）基本時間 根據(jù)參考文獻[9]中表3.35，銑底面的基本時間為： 式中 Tj——基本時間，s； ——切削加工長度，mm； ——刀具切入長度，mm； ——刀具切出長度，mm； fM——工作

30、臺每分鐘進給量，mm。 其中，=1~3。 工時定額是指完成零件一道工序的時間定額，也稱為單件時間定額?？砂聪率接嬎悖? 式中 ——單件時間定額； ——輔助時間，一般?。?5%~20%）Tj，Tj與之和稱為作業(yè)時間； ——布置工作時間，約為作業(yè)時間的2%~7%； ——休息及生理需要時間，約為作業(yè)時間的2%~4%； ——準備與終結時間，大量生產時可忽略不計，中小生產時按作業(yè)時間的3%~5%（在本工藝中可忽略不計）。 則銑底面的基本時間為： =0.98min=58.8s 輔助時間為： =0.15×=0.15×58.8=8.82

31、s 其它時間為： +=2×[0.02×（）]=2×0.02×[（58.8+8.82）]=2.7s 總單件時間定額： Td=+++=58.8+8.82+2.7=70.32s 2. 工序4切削用量及基本時間的確定 本工序為鉆6-M12，攻螺紋6-M12，刀具選用錐柄階梯麻花鉆，直徑d=11mm,以及M12機用絲錐。 （1）切削用量 1）確定進給量f 根據(jù)參考文獻[7]表3.4-1，查取鉆孔11mm的進給量f=0.36mm/r，攻螺紋M12的進給量f=0.81mm/r。 2）選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度 根據(jù)參考文獻[7]中表3.4-5，鉆頭后到面最大磨損量為0.6mm

32、，根據(jù)參考文獻[7]中表3.4-6耐用度T=20min。 3）確定切削速度v 根據(jù)參考文獻[7]中表3.4-8的公式計算，得鉆底孔10.2mm的切削速度為v=0.36m/s=21.8m/min，由此算出轉速： n =r/min 根據(jù)立式鉆床Z525型主軸轉速表，選取機床轉速為n=680r/min。則實際的切削速度： r/min 取攻絲時的切削速度為：0.17m/s=10.2m/min。由此算出轉速： n =r/min 根據(jù)立式鉆床Z525型主軸轉速表，選取機床轉速為n=272r/min。則實際的切削速度： r/min （2）基本時間 1）鉆孔11mm的基本時間：

33、 =0.06min=3.67s 2）攻螺紋M12的基本時間： =0.07min=4.2s 總工序的基本時間： =3.67+4.2=7.87s 輔助時間： =0.15×7.87=1.18s 其它時間： +=2×[0.02×（7.81+1.18）]=0.36s 單件工時定額： Td =+++=0.36+1.18+7.87= 9.41s 3. 工序5切削用量及基本時間的確定 本工序為鉆10-M8螺紋底孔，攻螺紋鉆10-M8，刀具選用錐柄麻花鉆，直徑d=7mm，以及機用絲錐M8。 （1）切削用量 1）確定進給量f 根據(jù)參考文獻[7]中表3.4-1，查取鉆底孔7mm

34、的進給量f=0.3mm/r，攻螺紋M10的進給量f=1.00mm/r。 2）選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度 根據(jù)參考文獻[7]中的表3.4-5，鉆頭后到面最大磨損量為0.6mm，根據(jù)參考文獻[7]中的表3.4-6查取耐用度T=20min。 3）確定切削速度v 根據(jù)參考文獻[7]中表3.4-8公式計算，得鉆底孔8.5mm的切削速度為v=0.28m/s=16.81m/min，由此算出轉速： n =r/min 根據(jù)立式鉆床Z535型主軸轉速表，選取機床轉速為n=630r/min。 取攻絲時的切削速度為：v=0.21m/s=12.56m/min。由此算出轉速： n =r/min 根據(jù)

35、立式鉆床Z535型主軸轉速表，選取機床轉速為n=400r/min。 （2）基本時間 1）鉆孔10-M8mm基本時間： s 2）攻螺紋鉆10-M8的基本時間： s 總基本時間： =30.48+10.8=41.28s 輔助時間： =0.15×41.28=6.19s 其它時間： +=2×[0.02×（41.28+6.19）]=1.90s 單件工時定額： Td =+++=41.28+6.19+1.90= 49.37s 4. 工序6切削用量及基本時間的確定 本工序為鉆孔2-Φ11。選用硬質合金刀具，機床為Z535搖臂鉆床，工件裝卡在專用夾具中，使用切削液。 （1）確

36、定鉆孔2-Φ11的切削用量 1）確定進給量f 根據(jù)參考文獻[7]中的表3.4-1，查取進給量f=0.25mm/r。 2）確定切削速度v 根據(jù)參考文獻[7]中的表3.4-8的計算公式確定： 式中=8.1，=0，=0.25，=0.55，m=0.125，T=60，=1.0。 =19.7m/min 再有公式： 初步算出： =448r/min 根據(jù)機床Z535主軸轉速表，選擇n=500r/min，所以實際速度： =22m/min （2）基本時間 1）鉆孔2-Φ11的基本時間 根據(jù)參考文獻[9]中表3.35，鉆削的基本時間為： 式中 Tj——基本時間，s；

37、 L——總切削長度，mm； ——切削加工長度，mm； ——刀具切入長度，mm； ——刀具切出長度，mm； ——刀具進給量，mm/r； n——機床轉速，r/min； i——進給次數(shù)。 其中=，D為孔的直徑（mm），得=3mm，i=4，=1~4mm，當鉆中心孔或盲孔時=0，所以取=0。所以： =0.736min=44.16s 輔助時間： =0.15×84.96=12.74s 其它時間： +=4s 總單件時間定額： Td =+++=44.16+12.74+4=60.9s 5. 工序7切削用量及基本時間的確定 本工序為

38、鉆孔9-Φ11。選用硬質合金刀具，機床為Z535搖臂鉆床，工件裝卡在專用夾具中，使用切削液。 （1）確定鉆孔9-Φ11的切削用量 1）確定進給量f 根據(jù)參考文獻[7]中的表3.4-1，查取進給量f=0.25mm/r。 2）確定切削速度v 根據(jù)參考文獻[7]中的表3.4-8的計算公式確定： 式中=8.1，=0，=0.25，=0.55，m=0.125，T=60，=1.0。 =19.7m/min 再有公式： 初步算出： =448r/min 根據(jù)機床Z535主軸轉速表，選擇n=500r/min，所以實際速度： =22m/min （2）基本時間 1）鉆孔9-Φ11的

39、基本時間 根據(jù)參考文獻[9]中表3.35，鉆削的基本時間為： 式中 Tj——基本時間，s； L——總切削長度，mm； ——切削加工長度，mm； ——刀具切入長度，mm； ——刀具切出長度，mm； ——刀具進給量，mm/r； n——機床轉速，r/min； i——進給次數(shù)。 其中=，D為孔的直徑（mm），得=3mm，i=4，=1~4mm，當鉆中心孔或盲孔時=0，所以取=0。所以： =0.736min=44.16s 輔助時間： =0.15×84.96=12.74s 其它時間： +=4s 總單件時間定額： Td =

40、+++=44.16+12.74+4=60.9s 6. 工序8切削用量及基本時間的確定 本工序為鉆孔Φ25，選用機床為立式鉆床Z535型，使用切削液。 （1）鉆孔Φ25，的切削用量 1）確定進給量f 根據(jù)參考文獻[7]中的表3.4-1，查取進給量f=0.37~0.45mm/r，現(xiàn)取f=0.43mm/r。 2）確定切削速度v 根據(jù)參考文獻[7]中的表3.4-8的公式計算，得v=0.35m/s=21m/min，r/min。 根據(jù)立式鉆床Z535型主軸轉速表，選取n=400r/min，所以實際切削速度： m/min （2）基本時間 鉆孔Φ25的基本時間： =

41、0.28min=17.1s 故總基本時間為： 輔助時間：=0.15×45.9=6.885s 其它時間：+=2.11s 單件時間定額： Td =+++=2.11+17.1+6.885=26s 7. 工序9切削用量及基本時間的確定 本工序為鉆M16螺紋底孔，攻螺紋M16，刀具選用錐柄階梯麻花鉆，直徑d=15mm，以及機用絲錐。 （1）切削用量 1）確定進給量f 根據(jù)參考文獻[7]表3.4-1，查取鉆底孔15mm的進給量f=0.2mm/r，攻螺紋M16的進給量f=1.00mm/r。 2）選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度 根據(jù)參考文獻[7]中的表3.4

42、-5，查取鉆頭后到面最大磨損量為0.6mm，根據(jù)參考文獻[7]中的表3.4-6，查取耐用度T=20min。 3）確定切削速度v 根據(jù)參考文獻[7]中表3.4-8公式計算，得鉆底孔6.8mm的切削速度為v=0.35m/s=21m/min，由此算出轉速： n = 根據(jù)立式鉆床Z535型主軸轉速表，選取機床轉速為n=1000r/min。則實際的切削速度： m/min 取攻絲時的切削速度為：v=0.17m/s=10.2m/min。由此算出轉速： n =r/min 根據(jù)立式鉆床Z535型主軸轉速表，選取機床轉速為n=400r/min。則實際的切削速度： m/min （2）基本時間

43、 1）鉆孔M16的基本時間： min=21.6s 2）攻螺紋M16的基本時間： min=3.6s 總基本時間： =21.6+3.6=25.2s 輔助時間： =0.15×25.2=3.78s 其它時間： +=2×[0.02×（25.2+3.78）]=1.16s 單件工時定額： Td =+++=25.2+3.78+1.16= 30.14s 8. 工序10切削用量及基本時間的確定 本工序為粗鏜Φ50孔，查參考文獻[23]表3.2-10，兩孔的精鏜余量Za=0.8mm和Zb=0.5mm。鏜孔時要保證孔垂直度要求，刀具選擇為YT15硬質合金、主偏角kr=45°、直徑d=5

44、0mm的鏜刀，其耐用度T=60min。選用T168鏜床。 （1）粗鏜Φ50孔時的切削用量 1）確定進給量f 根據(jù)參考文獻[7]中表1.2-33，查取進給量f=1.02mm/r。 2）確定背吃刀量 粗鏜Φ50孔時因單邊余量為4.2mm，故ap =4.2mm。 3）確定切削速度v 根據(jù)參考文獻[7]中表1.2-33，查取v=40m/min，由公式： r/min 根據(jù)轉速表，選取機床轉速為n=100r/min。則實際切削速度： =40.9m/min （2）精鏜Φ50孔時的切削

45、用量 1）確定進給量f 根據(jù)參考文獻[7]中表1.2-33，查取進給量f=0.15mm/r。 2）確定背吃刀量ap 精鏜Φ50孔時因單邊余量為0.8mm，故ap=0.8mm。 3）確定切削速度v 根據(jù)參考文獻[7]中表1.2-33，查取v=1.2m/s=72m/min， 由公式 r/min 根據(jù)主軸轉速表，選取機床轉速為n=160r/min。則實際切削速度： =66.32m/min （3）基本時間 1）粗鏜Φ50孔時的基本時間 選鏜刀的主偏角kr=45°，則=3.5mm，根據(jù)

46、參考文獻[9]中的表3.35，鏜削的基本時間為： 式中 Tj——基本時間，s； ——切削加工長度,mm； ——刀具切入長度,mm； ——刀具切出長度,mm； ——磨削工件長度,mm； ——刀具進給量,mm/r； n——機床轉速,r/min； i——進給次數(shù)。 其中=19mm，=1~4mm，=0mm，=1mm/r，i=1，n=86r/min =0.23min=13.82s 2）精鏜Φ50孔的時基本時間為： =0.98min=58.75s 輔助時間： =0.15×233.6=35.04s 其它時間：

47、+=10.74s 單件時間定額： Td =+++=13.82+58.75+35.04+10.74=118.35s 第三章 拖拉機后蓋鉆床專用夾具的設計 3.1夾具的基本知識 夾具設計一般是在零件的機械加工工藝過程制訂之后按照某一工序的具體要求進行的。制訂工藝過程，應充分考慮夾具實現(xiàn)的可能性，而設計夾具時，如確有必要也可以對工藝過程提出修改意見。夾具的設計質量的高低，應以能否穩(wěn)定地保證工件的加工質量，生產效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護容易等為其衡量指標。工藝人員在編制零件的工藝規(guī)程時，便會提出相應的夾具設計任務書

48、，經有關負責人批準后下達給夾具設計人員。夾具設計人員根據(jù)任務書提出的任務進行夾具結構設計?，F(xiàn)將夾具結構設計的規(guī)范化程序具體分述如下。 1．明確設計要求，認真調查研究，收集設計資料 （1）仔細研究零件工作圖、毛坯圖及其技術條件。 （2）了解零件的生產綱領、投產批量以及生產組織等有關信息。 （3）了解工件的工藝規(guī)程和本工序的具體技術要求，了解工件的定位、夾緊方案，了解本工序的加工余量和切削用量的選擇。 （4）了解所使用量具的精度等級、刀具和輔助工具等的型號、規(guī)格。 （5）了解本企業(yè)制造和使用夾具的生產條件和技術現(xiàn)狀。 （6）了解所使用機床的主要技術參數(shù)、性能、規(guī)格、精度以及與夾具連

49、接部分結構的聯(lián)系尺寸等。 （7）準備好設計夾具用的各種標準、工藝規(guī)定、典型夾具圖冊和有關夾具的設計指導資料等。 （8）收集國內外有關設計、制造同類型夾具的資料，吸取其中先進而又能結合本企業(yè)實際情況的合理部分。 2．確定夾具的結構方案 　在廣泛收集和研究有關資料的基礎上，著手擬定夾具的結構方案，主要包括： 　（1）根據(jù)工藝的定位原理，確定工件的定位方式，選擇定位元件。 （2）確定工件的夾緊方案和設計夾緊機構。 （3）確定夾具的其它組成部分，如分度裝置、對刀塊或引導元件、微調機構等。 （4）協(xié)調各元件、裝置的布局，確定夾具體的總體結構和尺寸。 　在確定方案

50、的過程中，會有各種方案供選擇，但應從保證精度和降低成本的角度出發(fā)，選擇一個與生產綱領相適應的最佳方案。 3．夾具精度校核 在夾具設計中，當結構方案擬定之后，應該對夾具的方案進行精度分析和估算；在夾具總圖設計完成后，還應該根據(jù)夾具有關元件的配合性質及技術要求，再進行一次復核。這是確保產品加工質量而必須進行的誤差分析。 4．繪制夾具零件工作圖 夾具總圖繪制完畢后，對夾具上的非標準件要繪制零件工作圖，并規(guī)定相應在的技術要求。零件工作圖應嚴格遵照所規(guī)定的比例繪制。視圖、投影應完整，尺寸要標注齊全，所標注的公差及技術條件應符合總圖要求，加工精度及表面光潔度應選擇合理。 在夾具設計圖紙全

51、部完畢后，還有待于精心制造和實踐和使用來驗證設計的科學性。經試用后，有時還可能要對原設計作必要的修改。因此，要獲得一項完善的優(yōu)秀的夾具設計，設計人員通常應參與夾具的制造、裝配，鑒定和使用的全過程。 5．設計質量評估 夾具設計質量評估，就是對夾具的磨損公差的大小和過程誤差的留量這兩項指標進行考核，以確保夾具的加工質量穩(wěn)定和使用壽命。 雖然各類機床夾具的結構有所不同但按照主要功能加以分析，機床夾具的基本組成部分是定位元件，夾緊裝置和夾具體三個部分，這也好似夾具體的主要內容。 3.2定位原理及方案分析 為了提高生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用鉆孔夾具。首先考慮夾具結構的總體

52、方案，夾具結構方案經常是參考生產中已有結構加以改造，以適合本工序的加工要求。也往往需要把幾個夾具中采用的結構或機構綜合成自己需要的夾具。夾具總體結構也會有幾個方案，同樣需要從保證工序加工精度、結構簡單、操作方便、滿足該零件批量生產的生產效率等四個方面，從中選用較優(yōu)的結構。由于各類機床自身的工作特點和結構形式各不相同，對所用夾具的結構也相應地提出了不同的要求。按照所使用的機床不同，夾具可分為：車夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具和其他機床夾具等。 由工序卡可知，螺紋孔無位置要求，在本夾具設計中，限制該零件的六個自由度。其具體定位可采用“一面兩孔”組合定位方式，由零件圖可

53、知，6-M12孔既沒有垂直度要求又沒有平行度要求，出于定位簡單和快速的考慮，選擇箱體底面為基準定位面，兩側面加定位塊輔助定位，可以限制三個自由度，再用底面的兩個對角孔進行定位，為避免重復定位，其中一個用削邊銷，一個用定位銷，這樣就可以限制三個自由度，使工件完全定位，為了便于加工，現(xiàn)決定選擇用可換鉆套。本工序采用底面為基本定位面，有效的運用了箱體加工中一面兩孔定位的方法，定位精度較高。 定位分析比較： 方案1：采用壓板用螺栓聯(lián)接，利用汽缸夾緊，這種夾緊方式夾緊力可靠，輔助時間短，工人勞動強度小，但是成本高。 方案2：采用壓板，用螺栓、螺母聯(lián)接，利用手動夾緊，這種夾緊方式夾緊力小，但成本低。

54、 本次設計零件要求成本低，且在加工過程中夾緊力要求不高，因此夾具夾緊方案選用方案一，利用汽缸夾緊，這種夾緊方式夾緊力可靠，輔助時間短。采用用一面兩銷，限制六個自由度，用2個Φ9孔做定位。 夾具是裝夾工件的母體，所以，夾具制造要有相對較高的精度，夾具設計中，應首先選用典型的夾緊機構。在滿足要求的前提下，選用的標準件越多越好，夾具越簡單越好。首先，基面的選擇是工藝規(guī)程設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量得到保障，生產得到保證，生產率得到提高。本夾具設計時以前道鑄造工序成型后的表面作為粗基準，再以加工好的面作為基準加工另外一個面。夾具是根據(jù)機床的工藝和結構方案的具體要求而專門

55、設計的，它是用于實現(xiàn)被加工零件的準確定位、夾壓、刀具的導向，以及裝卸工件時的限位等作用的。 由于支承元件直接與被加工零件相接觸，因此其尺寸、結構、精度和布置都直接影響被加工零件的精度，其設計應注意以下問題： （1） 合理布置定位支承元件，力求使其組成較大的定位支承平面，最好使夾緊力的位置對準定位支承元件，當受工件結構限制不能實現(xiàn)時，也應使定位支承元件盡量接近壓緊力的作用線，并應使夾壓力的各力中心處于定位支承平面內。 （2） 提高剛度，減小定位支承系統(tǒng)的變形，應力求使定位元件（定位銷）不受力。 （3） 提高定位支承系統(tǒng)的精度及其元件的耐磨性，一邊長期保持夾具的定位精度。 可靠的排出定位

56、支承部件的切屑，使切屑不堵塞和粘附在支承定位系統(tǒng)上，對保證定位的準確性和工作可靠性有很大的影響。因此設計時應盡可能不使切屑落到定位支承系統(tǒng)上，當切屑有可能落在其上，必須采取有效的排屑和清理措施。 夾具體是夾具的最大和最復雜的元件，而且也是承受符合最大的元件。在它上面安裝定位元件、夾緊元件，對刀元件和導向元件，及其它的一切元件和機構并通過它將夾具安裝在機床上。工件的加工精度與夾具體本身的精度有很大關系，而且在加工過程中產生的切削力，慣性力等及工件的自重作用在夾具體上，都可能影響工件的加工精度。因此，設計夾具體應考慮以下問題： 1) 有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性，特別是位置精度直接影響工件在加工過

57、程中產生的誤差。 2) 夾具體要有足夠的強度和剛度，使夾具體能承受在加工過程中產生的作用力而不止變形和發(fā)生振動。 3) 夾具體的機構要緊湊形狀要簡單，同時要有足夠的空間位置，保證夾具的其它元件和機構安裝方便，更換易損元件容易以及裝卸工件方便。 4) 夾具體的結構工藝性要好以便于制造，并注意消除內應力避免變形。 5) 夾具體的中心要低，安裝在機床上能穩(wěn)固和安全，為了安裝后得到穩(wěn)定，底面的中部一般都挖空，同時應根據(jù)機床連接部分的機構形狀來確定夾具體連接部分的形狀和結構。 6) 在滿足剛度和強度的前提下，夾具體應盡量輕，不重要的部位，可以挖空以減輕重量，便于裝卸。 7) 夾具體采用鑄造件

58、，由于鑄造可得到各種復雜的外形，剛性好還能吸振，但需進行時效處理以消除內應力。 3.3 定位基準的選擇 第一道工序，采用精基準。由毛坯零件圖可知，底面的精度較高，采用底面作為第一定位基準面，然后以結合面為第二基準面。 3.4定位元件選擇 定位元件的選擇有4條原則：定位元件要有較高的精度；定位元件要有較高的耐磨性；定位元件要有足夠的剛度和硬度；定位元件要有良好的工藝性。對于本工序而言，定位銷可設計為固定銷，這樣定位方便穩(wěn)定，裝置不復雜，直接將定位銷打入孔中即可，當定位銷時間長了有磨損時，可以直接換掉即可。 3.5 夾緊元件的選擇 選擇夾緊元件主要有3條原則： 1）夾緊元件結構要簡單

59、，制造要容易，體積小，重量輕，并且要有足夠的強度； 2）夾緊動作迅速，操作方便，使用安全，有足夠的夾緊行程和裝卸工作的空間； 3）夾緊力要適當。 對于本道工序而言，夾緊力要求比較大大，而定位面的面積比較大，為了保證夾緊可靠，夾緊機構采用了氣缸夾緊機構。 3.6鉆孔夾緊力的計算 氣動杠桿夾緊機構是一種利用杠桿作用原理（當動力與動力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積時，杠桿平衡。杠桿平衡時杠桿處于靜止狀態(tài)或者勻速轉動狀態(tài)。這就是杠桿的工作原理），使原始力轉變?yōu)閵A緊力的夾緊機構。 杠桿夾緊機構，壓板壓緊面動作迅速，可起到增力作用，但自鎖能力較差，受振動時易松開，所以常用氣壓作夾緊力源或與其它

60、夾緊元件組成復合夾緊機構。 （《切削用量簡明手冊》表3.28） 其中：， mm ，mm， mm， ， mm (在加工面上測的近似值) , mm, , , 所以 N 水平分力：N 垂直分力：N 在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內。安全系數(shù)。 其中：為基本安全系數(shù)1.5； 為加工性質系數(shù)1.1； ??????為刀具鈍化系數(shù)1.1； 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1； 所以， N 選用氣缸—杠桿夾緊機構。則擴力比。 為克服水平切削力，實際夾緊力N應為

61、 所以， 其中及為夾具定位面及夾具面上的摩擦系數(shù)，==0.5。則 N 氣缸選用Φ14mm。當壓縮空氣單位壓力MPa時，氣缸推力為N。由于已知杠桿機構的擴力比，故由氣缸生產的實際夾緊力為 N 此時N氣已大于所需要的1435.5N的夾緊力，故本夾具可安全工作。 3.7定位誤差分析 鉆套與鉆桿的配合間隙所產生的導向誤差為 因前后兩鉆套孔軸線的同軸度公差為，故由于鉆套位置誤差嗦產生的導向誤差為 總導向誤差為 總誤差 為了滿足工序的加工要求，必須使工序

62、中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻[13]可得： ⑴ 平面定位心軸定心的定位誤差 ： ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。該鏜孔夾具對工件的定位考慮合理，且夾具結構簡單，可適合于批量生產。 3.8 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高

63、勞動生產率。為此應先著眼于機動夾緊而不采用手動加緊。因為這是提高勞動生產率的重要途徑。本道工序的夾具就選擇了氣動夾緊方式。本工序因為是粗加工，毛坯材料又是鑄件，切削力不是很大，為了夾緊工件，勢必要增大氣缸直徑，而這樣將使整個夾具過于龐大。因此，首先降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是選擇一種比較理想的杠桿夾緊機構；三是在可能情況下，適當提高壓縮空氣的工作壓力（由0.4MPa增至0.6MPa），以增加氣缸推力。結果本夾具總的感覺還是比較緊湊，可以滿足要求。最終設計的夾具如圖3.8所示： 圖3.8 拖拉機后蓋鉆孔夾具裝配圖

64、 致 謝 首先，我要感謝我的畢業(yè)設計指導老師。在畢業(yè)設計中，他給予了我學術和指導性的意見。我萬分的感謝他給我的寶貴的指導意見和鼓勵。同時，我深深感謝各位老師。在他們的課堂上，我受益匪淺，得到了不少對我論文有幫助的知識和想法。我也非常感謝我的父母。在學習和生活上，他們一直都很支持我，使我能全身心地投入到學習中。最后，很感謝閱讀這篇畢業(yè)設計（論文）的人們。感謝您們抽出寶貴的時間來閱讀這篇畢業(yè)設計（論文）。 參考文獻 [1] 許曉旸.專用機床設備設計[M].重慶：重慶大學

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