喷雾器壳体机械加工工艺及夹具设计说明书

ⅠI摘要本次设计主要是关于喷雾器壳体零件的工艺设计分析，钻削加工时的专用工装夹具设计，铣削加工时的专用工装夹具设计。本次设计涵盖了之前学习到的机械制造基础，机械设计机床，数控加工编程技术和机械制图技术等，具体设计时又包括了图纸的建模，CAD制图，工装夹具的定位和夹紧，工艺规程中的加工设备选择，切削用量计算等。是在学院经过四年的专业技术学习以及在企业实习之后的一次全方面总结。关于喷雾器壳体设计的研究主要是围绕以下几点：1：收集资料，确定零件材料牌号和使用场合，在中国知网和百度学术等平头收集机械加工专用夹具等文献，其中重点收集一些机械加工时参数计算和铸造毛坯余量的文献。2：根据图纸绘制三维图，使用拉伸，钻孔等基本指令就可以绘制出三维图，然后在制图功能里面转化为平面图，输入到CAD里面进行完善，主要是尺寸，表面粗糙度，形位公差，技术要求，图框等参数的修改。3：制定加工工艺卡，其中包括工序简图的绘制，机械加工设备的选择，刀具的选择等。4：设计钻床夹具和铣床夹具，专用夹具主要是考虑到零件的夹紧和定位，然后铣床夹具需要设计对刀装置，钻床夹具需要设计导向装置。综上所述，本次设计根据大学四年学到的专业知识，编写了一套关于喷雾器壳体的加工工艺说明和夹具设计等专业说明书，希望得到老师的指点。关键词：喷雾器壳体；加工工艺；钻床夹具；铣床夹具PAGE48PAGE48AbstractThisdesignismainlyabouttheanalysisoftheprocessdesignofthereductionboxparts,thedesignofthespecialfixturefordrillingandmilling.Thisdesigncoversthemechanicalmanufacturingfoundation,mechanicaldesignmachinetool,numericalcontrolprocessingprogrammingtechnologyandmechanicaldrawingtechnologylearnedbefore.Thespecificdesignalsoincludesdrawingmodeling,CADdrawing,fixturepositioningandclamping,processingequipmentselectioninprocessspecification,cuttingamountcalculation,etc.Itisacomprehensivesummaryafterfouryearsofprofessionalandtechnicalstudyinthecollegeandpracticeintheenterprise.Theresearchonthedesignofreductionboxmainlyfocusesonthefollowingpoints:1:Collectdata,determinethepartmaterialbrandanduseoccasion,collectdocumentssuchasspecialfixtureformachininginChinaZhiwangandBaiduacademic,andfocusonsomedocumentsofparametercalculationandcastingblankallowanceduringmachining.2:Drawthree-dimensionaldrawingsaccordingtodrawings,usebasicinstructionssuchasdrawinganddrillingtodrawthree-dimensionaldrawings,andthenconvertthemintoplandrawingsinthedrawingfunction,inputthemintoCADforimprovement,mainlyincludingthemodificationofparameterssuchassize,surfaceroughness,formandpositiontolerance,technicalrequirementsanddrawingframe.3:Maketheprocesscard,includingthedrawingofprocessdiagram,theselectionofmachiningequipment,theselectionofcuttingtools,etc.4:Thejigofboringmachineandmillingmachinearedesigned.Thespecialjigmainlyconsiderstheclampingandpositioningofparts.Thenthejigofmillingmachineneedstodesignthetoolsettingdevice,andthejigofboringmachineneedstodesigntheguidingdevice.Tosumup,accordingtotheprofessionalknowledgelearnedbytheUniversityinthepastfouryears,thisdesignhascompiledasetofprofessionalinstructionsontheprocessingtechnologyandfixturedesignofthereducerbox,hopingtogettheteacher'sguidance.Keywords:Reducerbox;processingtechnology;boringmachinefixture;millingmachinefixture目录25622摘要 I9850Abstract 120340第一章绪论 3158771.1选题背景和意义 4184371.2夹具的分类 4128911.3夹具设计国内外研究现状 432266第二章分析喷雾器壳体的结构 6204422.1零件的作用 6320002.2零件的工艺性分析 626252.2设计思路 828436第三章零件工艺规程设计 9314293.1确定毛坯的制造形式 9187873.2制定工艺路线 10265983.2.1确定各表面的加工方法 1038303.2.2定位基准的选择 10278823.3工艺路线方案的分析与比较 1022643.4选择机床设备及工艺设备 12179513.5确定切削用量 129623.6切削液的选择 1612383第四章铣床夹具设计 17266654.1夹具的定位 17320954.2夹具的夹紧 18265434.3对刀装置 19194134.4夹具体的设计 194946第五章钻床夹具设计 2124294.1夹具的定位 2119914.2夹具的夹紧 22221394.3导向装置 2325234.4夹具体的设计 2423735结论 2531455参考文献 26799致谢 48第一章绪论1.1选题背景和意义机械加工是实现产品设计，确保产品品质、减少消耗能源、降低生产成本的主要手段，是企业准备生产，安排生产调度、实际操作、安全生产、检测技术和完善劳动组织的主要依据，也是企业在产品种类、品质、技术水准、更新速度以及增加经济效益的技术保障[1]。夹具是制造装置的主要构成部分，不管是传统的制造还是现代化的制造，夹具都非常重要。好的夹具不仅能够增加产品的生产效率，确保加工的精准度，减少生产成本等，还能加大使用机床的生产领域，从而能够实现在确保产品的精准度的前提下，来增加生产效率，减少生产成本[2]。就目前而言，市场竞争十分激烈，为了适应企业的信息化要求，企业对夹具的设计以及制造提出了更高的需求。在完成了全部大学课程之后，进行了一次综合性的毕业设计，主要是设计机械加工的制造流程以及设计夹具，将所学到的理论知识应用到实践中，加深了我对专业理论知识的理解，提高了自身的动手能力，为步入社会从事相关专业技术的工作打下扎实的基础[3]。1.2国内外相关研究情况夹具从出现到现在为止，大致可以划分为三个阶段：第一个阶段，夹具和人的结合，夹具单纯地作为人类制造的辅助工具，加快了加工的进程，使加工过程更加完善；第二阶段，夹具作为人与机床的桥梁，使夹具的机能发生了变化，主要用来定位或夹紧制件。人类逐渐意识到夹具在很大程度上影响了操作人员的实际工作以及机床的性能，因此，加大了对夹具的重视程度；第三阶段，夹具与机床的结合，夹具成为机床的某个组成部分，是整个机械加工过程中必不可少的加工装置[4]。制造行业是国民经济的基础，随着现代化科学技术的不断发展与壮大，主要是计算机技术的快速发展，整个市场竞争以时间驱动为特征，不仅加快了产品更新的速度要求，还使商品的需求越来越多样化以及使用人员的素质有待提高等，这些使制造行业面临着巨大的挑战，尤其是各种各样的不规则元件的加工制造，就目前而言，其还没能够实现现代化的自动生产水准。在现代化的中小规模的批量生产中，整个加工过程还需借助人工画线，才能确保加工的精准度，也需要人工来组装制件，因此，对外形不规则的元件的加工来说，国内还处于低效率、高成本的发展阶段[5]。随着机械行业的快速发展，对产品的种类和生产效率的要求越来越高，越来越趋于种类多样化以及中、小规模的批量生产方式，从而提高了对机床夹具技术需求，尤其是对外形不规则的元件的加工过程来说，其处于落后的发展阶段[6]。在以后的不断发展中，加大力度推广组合夹具、半组合夹具、可调夹具以及成组夹具的使用范围。机床技术的发展越来越趋向高速、高效、精密、复合、智能、环保等方面，带动了夹具技术的发展方向，是高精、高效、模块组合的通用经济的方向发展[7]。在整个设计过程中，主要设计了元件的加工流程以及所需要的夹具，在制定加工流程的过程中，所制定的加工流程可能不合理，或者，不能确保加工的精准度。在设计夹具的过程中，可能由于所选取的定位基准不合理，从而出现过定位或欠定位的现象，最终不能确保经过加工的元件的精准度。在明确夹紧装置的过程中，如果所选装置的体积或尺寸等不合理的话，就不能起到夹紧的作用，或者，如果夹紧力的作用点或作用面的位置不够合理的话，制件就会出现翻转现象。因此，在整个设计过程中，不能只制定一套方案，而是需要制定多套方案，通过对比之后，选用较为合适的方案，同时，还要多多请教老师和同学，大量阅读相关的参考书籍，尽自己最大能力来完成本次设计。常海,张银洲,肖建强在《某壳体零件加工工艺设计》中提到超高强度钢薄壁壳体高要求零件的制造工艺可以通过分体,旋压,焊接合成等工艺手段解决。因为本次设计的零件是铸造铝合金，铝合金材料的铸造方式一般为压力铸造，所以参考王名涌,何昌伟在《薄壁壳体零件压铸模设计》中提到分析了薄壁壳体零件压铸的工艺性,采用顶板推出机构,解决了薄壁压铸件成型推出变形问题.论述了模具的设计要点和工作原理,给出了实用的压铸工艺和模具结构,改进了模具制造工艺。参考张燏,张秀丽,李妍缘在《一种减速器壳体的加工工艺分析与夹具设计》中提到壳体类零件是组成机器或部件的主要零件,主要起到支承和包容其他零件的作用.针对某减速器壳体零件的结构特点,详细分析了壳体零件的技术要求,加工设备选择,加工方法确定,以及工艺路线制定,并在此基础上设计了其中一道工序所用的铣夹具,该夹具结构简单,定位准确,能大大提高零件加工效率.实践表明,该工艺能大大缩短零件加工时间,保证产品质量,具有一定的借鉴和参考价值。参考刘旭,朱学超,李洪伟在《基于典型壳体零件加工工艺规程及钻孔专用夹具设计》中提到典型壳体零件的作用,应用场合,分析了零件的技术要求,为了保证加工质量,提高加工效率,进行了壳体零件的机械加工工艺规程和专用机床夹具的设计,设计的夹具操作方便,夹持稳定,减轻了劳动强度,具有很好的经济效益。参考张智森,许永强,陆海桃在《薄壁壳体零件加工夹具设计计》中提到为实现对某型薄壁壳体零件加工变形的控制,文章从零件的加工工艺技术条件出发,结合刀具的切削力以及产品装夹时的夹紧力对产品变形的影响.通过有限元软件分析其变形状态,并依据理论分析结论改进设计夹具.实践证明,该型夹具结构简单,操作便捷,极大地减少了该型产品夹具因素对加工变形的影响,对类似弱刚度产品加工夹具设计提供了参考。参考张杰华在《浅谈铝合金薄壁零件加工夹具设计》中提到在工业领域铝合金薄壁零件加工夹具的设计十分重要,因此就要在设计中保证对薄壁壳体零件加工变形进行有效控制.本文在首选对零件加工条件进行研究,其次对夹具工艺的优化进行分析.通过分析发现对夹具进行优化,能够保证加工效率与质量,也能够为铝合金薄壁零件加工提供一些参考意见。马广,MAGuang在《铝合金薄壁零件数控加工夹具问题探讨》中提到以铝合金薄壁零件数控加工夹具使用为例,介绍了薄壁零件在数控机床铣削加工过程中的装夹方法.在实际生产过程中,对夹具进行了优化改良,有效减少了工件的装夹时间和定位时间,提高了加工效率和加工精度.满足了月产20万件的批量生产要求,使产品的工艺性、经济性得到显著提高。1.3研究的主要内容本次我的设计课题是喷雾器壳体的加工工艺规程及夹具设计，拿到题目之后首先对所涉及的内容进行一个大概的了解，在基本了解了壳体的特性后，再通过CAD制图软件，画出设计壳体制件的夹具图。本次设计分为两大部分。第一部分是壳体的加工工艺规程，拟定两条加工工艺路线，根据该元件的外形特性，明确其加工制造流程，根据所给尺寸数据以及查阅文献资料，绘制出该零件的毛坏图和零件图，选出重要的工序来设计该零件的夹具[8]。第二部分是壳体的夹具设计部分，为确保壳体工件图纸上的技术要求，找到壳体的定位基准是最关键的一步。根据加工工艺选取两道工序所用夹具，确定定位元件让其满足产品的定位误差在要求的范围内。在确定和计算夹具的切削力和夹紧力并计算误差。通过对计算的切削力、夹紧力以及定位误差和夹紧误差等数据的分析，汇总整理有关该夹具的安装图纸以及主要的构成制件等[9]。1.4采用的研究方案1.明确任务设计书，认真查找资料，完成开题报告1）熟悉壳体的具体结构构成，分析零件图和装配图，了解所用的材料性质。1）认真分析加工工艺过程，切实的挑选最合适的加工路线，并制出工艺。2.确定其专用夹具的结构方案1）确定定位方案，选择定位元件，计算定位误差。2）确定对刀或导向方式，选择对刀块或导向元件。3）确定夹紧方案，选择夹紧机构。4）确定夹具其他组成部分的结构形式。5）确定夹具体的形式和夹具的总体结构3．绘制夹具的装配草图和装配图。4．确定并标注有关尺寸4.绘制夹具图6.编写说明书第二章分析喷雾器壳体的结构2.1零件的作用题目给出的零件是喷雾器壳体。喷雾器壳体的主要作用是支承各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并保证部件正确安装。因此喷雾器壳体零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。图2-1喷雾器壳体零件图2.2零件的工艺性分析零件的底座上的结构为M12的螺纹孔，螺距为1.25mm，螺纹精度6H，对称分布4xφ9的通孔，沉头直径φ14mm，沉头深度为7mm，零件底座上对称分布G3/8的管螺纹，φ12和φ9的内孔。零件顶面上设计M14的螺纹孔，螺距为1.5mm，螺纹精度6H。零件φ60内孔的尺寸精度为H8，对应的尺寸上偏差为0.046mm，下偏差为0mm，φ4内孔的尺寸精度为H7，对应的尺寸上偏差为0.012mm，下偏差为0mm，两个内孔的表面粗糙度Ra3.2μm，对应的经济加工精度为IT8级。零件以底面为基准A，φ60内孔关于基准A的垂直度为0.03mm，φ4内孔关于基准A的平行度为0.025mm，零件顶面关于基准A的平行度为0.025mm。第三章零件工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件等。在确定毛坯时，一般要综合考虑以下几个因素：1）依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如，零件材料为铸铁，须用铸造毛坯强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。2）

依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较的零件采用铸件比锻件合理；结构简单的零件宜选用型材，锻件；大型轴类零件一般都采用锻件。3）

依据生产类型确定毛坯。大批大量生产中，应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。4）确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。零件的材料是ZL401，铸造铝合金是以熔融金属充填铸型，获得各种形状零件毛坯的铝合金。具有低密度，比强度较高，抗蚀性和铸造工艺性好，受零件结构设计限制小等优点。分为Al-Si和Al-Si-Mg-Cu为基的中等强度合金；Al-Cu为基的高强度合金；Al-Mg为基的耐蚀合金；Al-Re为基的热强合金。大多数需要进行热处理以达到强化合金、消除铸件内应力、稳定组织和零件尺寸等目的。用于制造梁、燃汽轮叶片、泵体、挂架、轮毂、进气唇口和发动机的机匣等。还用于制造汽车的气缸盖、变速箱和活塞，仪器仪表的壳体和增压器泵体等零件。铸造的方式选择压力铸造，压力铸造是一种将液态或半固态金属或合金，或含有增强物相的\t"/item/%E5%8E%8B%E5%8A%9B%E9%93%B8%E9%80%A0/_blank"液态金属或合金，在高压下以较高的速度填充入压铸型的型腔内，并使金属或合金在压力下凝固形成铸件的铸造方法。压铸时常用的压力为4～500MPa，金属充填速度为0.5—120m/s。因此，高压、高速是压铸法与其他铸造方法的根本区别，也是重要特点。1838年美国人首次用压力铸造法生产印报的铅字，次年出现压力铸造专利。19世纪60年代以后，压力铸造法得到很大的发展，不仅能生产锡铅合金压铸件、锌合金压铸件，也能生产铝合金、铜合金和镁合金压铸件，零件和毛坯合同如图3所示。图3-1喷雾器壳体毛坯图3.2制定工艺路线3.2.1确定各表面的加工方法首先分析在机械制造行业中常用的加工制造方法为车削加工，铣削加工，镗削加工，刨削加工，磨削加工，当然每一种加工方式都可以细分出很多加工类型，就整个零件进行分析，需要使用到铣，镗，钻登等加工方式，具体的加工类型和加工方法需要根据结构，尺寸，表面粗糙度等具体分析。零件基准A面，φ60内孔等表面使用粗铣—精铣加工。4xφ9通孔和φ14的沉头孔使用钻孔和锪孔加工，螺纹孔使用丝锥加工，G3/8的管螺纹使用专用刀具加工，对应精度较高的φ4H7通孔使用钻孔—扩孔—铰孔加工。3.2.2定位基准的选择精加工基准的选择一般是考虑基准重合，基准统一，互为基准等原则，但是在实际加工时这些都是参考的原则，重点是精加工基准的选择要便于装夹，并且装夹稳定安全可靠。本次设计以零件的A面为精加工基准。粗加工基准的选取是有具体的标准，比如以不加工的表面为粗加工基准等，但是不管以哪种类型为加工基准，都要方便加工，方便装夹等，最好是选择不加工的表面为粗加工基准，这样就算把这个特征给夹伤了也不影响零件的使用。3.3工艺路线方案的分析与比较一个工件的加工是由许多工步组成的，如何把这些工步组织成工序，是拟定工艺过程时要考虑的一个问题。在一般情况下，根据工步本身的性质，粗精阶段的划分、定位基面的选择和转换等，就把这些工步集中成若干个工序，在若干台机床上进行。本零件是大批量生产，而且零件比较小装夹比较方便，因此采用工序分散，采用比较简单的机床和工艺设备，调整容易，而且工序分散对于员工的技术要求也比较低从而降低了成本和生产效率，具体的加工方案如下：本次设计的零件需要设计二套数控加工工艺分析，充分的对比，让加工工艺工序更加的稳定。表1喷雾器壳体第一套工艺路线压力铸造时效处理检验毛坯粗铣、精铣底平面以A面为基准，粗铣、精铣上表面以A面为基准，粗铣、精铣宽度72的两侧平面，关于中心线对称以A面为基准，中心钻定位，钻4xφ9通孔，锪孔φ14中心钻定位，钻φ4深度48内孔，锪孔φ10沉头锪孔M14螺纹内径，孔边倒角，攻丝M14以A面为基准，中心钻定位，钻φ9通孔，锪孔φ12沉头孔锪孔管螺纹内孔，使用G3/8专用刀具加工管螺纹对称加工以宽度72mm侧面为基准，粗铣、精铣φ60内孔中心钻定位，钻铰φ4H7内孔，内孔深度60mm钻侧面φ4通孔中心钻定位，钻φ2斜孔，60°。倒角去毛刺清洗，涂防锈油零件第一套加工工艺先加工A面，然后在掉头加工铣对面，然后以A面为基准铣削加工宽度72mm的侧面，并且加工内孔，螺纹孔和沉头孔。在加工管螺纹时，需要使用专用刀具加工，最后以宽度72m的侧面为基准，铣削加工内孔等结构，但是这套加工工艺工艺路线太过分散，增加了工序简图和夹具设计的难度，所以不考虑这套加工工艺。在第一套加工工艺的基础上学习研究，设计第二套加工工艺。表2喷雾器壳体第二套工艺路线压力铸造时效处理检验毛坯粗铣、精铣底平面A粗铣、精铣φ60内孔以A面为基准，粗铣、精铣上表面以A面为基准，粗铣、精铣宽度72的两侧平面，关于中心线对称以A面为基准，中心钻定位，钻4xφ9通孔，锪孔φ14中心钻定位，钻φ4深度48内孔，锪孔φ10沉头，锪孔M14螺纹内径，孔边倒角，攻丝M14以A面为基准，中心钻定位，钻攻丝M12螺纹孔，孔端锪平锪孔管螺纹内孔，使用G3/8专用刀具加工管螺纹，对称加工中心钻定位，钻铰φ4H7内孔，内孔深度60mm钻侧面φ4通孔中心钻定位，钻φ2斜孔，60°。非加工表面喷漆倒角去毛刺清洗，涂防锈油这套工艺方案相对于第一套工序更加集中，减少了装夹的次数，所以综合对比之后选择第二套工艺方案。3.4选择机床设备及工艺设备铣床主要指用铣刀对工件多种表面进行加工的机床。通常铣刀以旋转运动为主运动，\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"工件和\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"铣刀的移动为\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"进给运动。它可以加工平面、沟槽，也可以加工各种曲面、齿轮等。铣床是用铣刀对工件进行\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。铣床是一种用途广泛的机床，在铣床上可以加工平面（水平面、垂直面）、沟槽（\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"键槽、T形槽、燕尾槽等）、分齿零件（齿轮、花键轴、链轮）、螺旋形表面（螺纹、螺旋槽）及各种曲面。此外，还可用于对回转体表面、内\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时，工件装在\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"工作台上或分度头等附件上，铣刀旋转为主运动，辅以工作台或铣头的进给运动，工件即可获得所需的加工表面。由于是多刃断续切削，因而铣床的生产率较高。简单来说，铣床可以对工件进行\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"铣削、钻削和铣削加工端面加工的\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"机床。铣床最早是由美国人E.惠特尼于1818年创制的\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"卧式铣床。为了铣削麻花\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"钻头的螺旋槽，美国人J.R.布朗于1862年创制了第一台\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"万能铣床，是为\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"升降台铣床的雏形。1884年前后出现了\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"龙门铣床。20世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-快速”或“快速-进给”的自动转换。1950年以后，铣床在控制系统方面发展很快，\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其是70年代以后，微处理机的数字\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，扩大了铣床的加工范围，提高了\t"/item/%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"加工精度与效率。钻床指主要用\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"钻头在工件上加工孔的\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动（主运动）。钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动。20世纪70年代初，钻床在世界上还是采用普通\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"继电器控制的。如70年代-80年代进入中国的美国的ELDORADO公司的MEGA50，德国TBT公司的T30-3-250，NAGEL公司的B4-H30-C/L，日本神崎高级精工制作所的DEG型等钻床都是采用继电器控制的。80年代后期由于\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"数控技术的出现才逐渐开始在\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"深孔钻床上得到应用，特别是90年以后这种先进技术才得到推广。如TBT公司90年代初上市的ML系列深孔钻床除进给系统由机械无级变速器改为采用\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"交流伺服电机驱动\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"滚珠丝杠副，进给用滑台\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"导轨采用滚动\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"直线导轨以外，钻杆箱传动为了保证高速旋转、精度平稳，由交换皮带轮及皮带，和\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"双速电机驱动的有级传动变为无级调速的\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"变频电机到电\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"主轴驱动，为钻削小孔深孔钻床和提高深孔钻床的水平质量创造了有利条件。为了加工某些零件上的相互交叉或任意角度、或与加工零件中心线成一定角度的斜孔，垂直孔或平行孔等需要，各个国家而专门开发研制多种专用\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"深孔钻床。例如专门为了加工\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"曲轴上的油孔，连杆上的斜油孔，平行孔和\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"饲料机械上料模的多个径向出料孔等。特别适用于大中型卡车曲轴油孔的BW250-KW深孔钻床，它们均具有X、Y、Z、W四轴数控。为了客户需要，在一条生产线上可以加工多种不同品种的曲轴油孔，于2000年设计制造了第一台柔性曲轴\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"加工中心，可以加工2～12缸不同曲轴上所有的油孔。MOLLART公司生产制造的专为加工颗粒挤出模具而开发的具有六等分六根主轴同时加工同一\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"工件上六个孔的专用深孔钻床。该工件孔数量多达36000个。全都是\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"数控系统控制的。钻床是具有广泛用途的通用性\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"机床，可对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪平面和攻\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"螺纹等加工。在钻床上配有工艺装备时，还可以进行\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"铣削加工端面，在钻床上配万能\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"工作台还能进行钻孔、扩孔、铰孔。20世纪70年代初，钻床在世界上还是采用普通\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"继电器控制的。如70年代-80年代进入中国的美国的ELDORADO公司的MEGA50，德国TBT公司的T30-3-250，NAGEL公司的B4-H30-C/L，日本神崎高级精工制作所的DEG型等钻床都是采用继电器控制的。80年代后期由于\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"数控技术的出现才逐渐开始在\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"深孔钻床上得到应用，特别是90年以后这种先进技术才得到推广。如TBT公司90年代初上市的ML系列深孔钻床除进给系统由机械无级变速器改为采用\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"交流伺服电机驱动\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"滚珠丝杠副，进给用滑台\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"导轨采用滚动\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"直线导轨以外，钻杆箱传动为了保证高速旋转、精度平稳，由交换皮带轮及皮带，和\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"双速电机驱动的有级传动变为无级调速的\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"变频电机到电\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"主轴驱动，为钻削小孔深孔钻床和提高深孔钻床的水平质量创造了有利条件。为了加工某些零件上的相互交叉或任意角度、或与加工零件中心线成一定角度的斜孔，垂直孔或平行孔等需要，各个国家而专门开发研制多种专用\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"深孔钻床。例如专门为了加工\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"曲轴上的油孔，连杆上的斜油孔，平行孔和\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"饲料机械上料模的多个径向出料孔等。特别适用于大中型卡车曲轴油孔的BW250-KW深孔钻床，它们均具有X、Y、Z、W四轴数控。为了客户需要，在一条生产线上可以加工多种不同品种的曲轴油孔，于2000年设计制造了第一台柔性曲轴\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"加工中心，可以加工2～12缸不同曲轴上所有的油孔。MOLLART公司生产制造的专为加工颗粒挤出模具而开发的具有六等分六根主轴同时加工同一\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"工件上六个孔的专用深孔钻床。该工件孔数量多达36000个。全都是\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"数控系统控制的。钻床是具有广泛用途的通用性\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"机床，可对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪平面和攻\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"螺纹等加工。在钻床上配有工艺装备时，还可以进行\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"铣削加工端面，在钻床上配万能\t"/item/%E9%92%BB%E5%BA%8A/_blank"工作台还能进行钻孔、扩孔、铰孔。夹具选择专用夹具，刀具选择D20端铣刀，A3中心钻，φ9麻花钻，φ14锪孔钻，φ4麻花钻，φ10锪孔钻，φ12麻花钻，倒角钻，φ10麻花钻，φ19锪孔钻，M12丝锥，G3/8专用刀具，φ3.8麻花钻，φ4铰刀，φ2麻花钻。量具选择0-150mm游标卡尺，塞规，角度尺。3.5确定切削用量切削计算的参数根据经验选择，也可以参考《机械制造设计基础》等书籍，选择的加工参数合理即可，因为计算出的参数并不一定会用在实际的加工中，在实际加工时要根据加工的实际情况来调整转速和进给的百分比，当然也和操作者的经验有关，假设计算的转速是600r/min，在加工时可以使用75%或者120%等转速进行加工，首先计算粗铣加工端面，刀具的选择D20，4刃面铣刀。选择切削深度ap=1mm，每齿进给量fz=0.18mm/r，切削速度35m/min，计算加工转速：计算粗铣端面的加工时间。计算精加工端面的参数，精加工的时候适当的提高一下转速，然后降低进给量，这样加工出的表面质量会更高，由于表面的加工余量并不多，所以切削深度不需要变化。选择切削深度ap=1mm，每齿进给量fz=0.08mm/r，切削速度45m/min，计算加工转速：计算粗铣端面的加工时间。计算钻孔的加工转速和时间，首先计算A3中心钻加工内孔时的加工转速和时间，钻中心孔一般都是转速500转，下面进行详细的计算，选择切削深度ap=3mm，进给量fz=0.1mm/r，（因为中心钻比较短，刚性好，进给量快一点也可以可以的）切削速度5m/min，计算加工转速：计算钻中心孔的加工时间。这个是两个孔，所以一起是0.3min，钻其他的孔就可以参考这个转速，如果是按工时发工资的企业，也可以参数这个时间，差距并不大。计算扩孔φ9的转速，刀具为φ9的麻花钻，麻花钻钻孔转速高低差不多就可以，唯一要注意的是要排屑，如果不及时拍屑，麻花钻是无法散热就断在孔里了。选择切削深度ap=3mm，进给量fz=0.07mm/r，切削速度16m/min，计算加工转速：计算扩孔的加工时间。计算锪孔φ14的转速，刀具为φ14的锪孔钻，锪孔钻要保证把底面加工平。选择切削深度ap=3mm，进给量fz=0.07mm/r，切削速度20m/min，计算加工转速：计算扩孔的加工时间。计算扩孔的时间，刀具为φ4的麻花钻，麻花钻钻孔转速高低差不多就可以，唯一要注意的是要排屑，如果不及时拍屑，麻花钻是无法散热就断在孔里了。选择切削深度ap=3mm，进给量fz=0.07mm/r，切削速度8m/min，计算加工转速：计算扩孔的加工时间。计算锪孔φ10的转速，刀具为φ10的锪孔钻，锪孔钻要保证把底面加工平。选择切削深度ap=3mm，进给量fz=0.07mm/r，切削速度15m/min，计算加工转速：计算扩孔的加工时间。计算攻丝M14的时间，选择切削深度ap=0.8mm，进给量fz=1.5mm/r，切削速度18m/min，计算加工转速：计算扩孔的加工时间。计算攻丝M12的时间，选择切削深度ap=0.8mm，进给量fz=1mm/r，切削速度18m/min，计算加工转速：计算扩孔的加工时间。计算扩孔的时间，刀具为φ9的麻花钻，麻花钻钻孔转速高低差不多就可以，唯一要注意的是要排屑，如果不及时拍屑，麻花钻是无法散热就断在孔里了。选择切削深度ap=3mm，进给量fz=0.07mm/r，切削速度15m/min，计算加工转速：计算扩孔的加工时间。3.6切削液的选择切削液在机床加工中有对刀片冷却，对工件清洗和防锈的作用，目前市场上使用最多的就是乳化液，首先在机床上面注入50%的乳化液，然后在注入50%的水，进行搅拌。需要注意乳化液不要和皮肤接触，容易造成过敏等伤害。在加工时开启乳化液，可以降低刀具温度，提高加工的表面质量，并且乳化液会冲走铁削，对零件进行冲洗，乳化液使用一段时间之后就会有细菌侵入，需要及时更换。第4章铣床夹具设计4.1夹具的定位本次设计专用夹具需要完成铣削加工端面的夹具，做这套夹具首先考虑如何定位和夹紧，在定和夹紧都满足要求和情况下，优先考虑是否能够满足快速夹紧和拆卸，然后在考虑夹具的使用寿命等要求，铣削加工端面夹具的在底面下设计一个圆柱凸台与底面接触。图4-1一面两销定位然后在侧边设计一个不规则定位板。图4-2不规则板定位在《机械制造技术基础课程设计指导教程》P172表8-14找到两个垂直面定位公式。通过计算确定定位误差0.05mm，图纸没有标注尺寸，按0.1mm取值，经过对比满足要求。4.2夹具的夹紧对应圆柱类零件夹紧的装置有压板夹紧，半圆孔夹紧等，夹紧方式有手工螺旋夹具和气动夹紧，本次设计选择气动夹紧。图4-3气缸4.3切削力及夹紧力的计算4.3.1切削力的计算计算夹紧力之前，首先计算切削力。切削力公式：式中：查表得：即：在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内,查《机械制造基础课程设计指导教程》P187确定K=1.5。4.3.2夹紧力的计算选择夹紧力大于9N的气缸进行夹紧，还要考虑夹紧行程，气缸的安装布局等多种结构，首先计算气缸的理论输出力，理论输出力P(N)推力P1=π/4×D2×p式中D-气缸内径(cm)p-气缸工作压力(MPa)，加入选择气缸内径的12mm进行计算，气缸压力取0.6mpa，则理论输出力为5.6N，通过计算可以发现，一个气缸的夹紧力不够，所以选择两个气缸，则选择气缸内孔为φ12mm，气缸杆直径为φ6mm。图4-4气缸气缸是引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件。空气在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8/_blank"涡轮机、\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8/_blank"旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“气缸”。气缸的应用领域：印刷（\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8/_blank"张力控制）、半导体（\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8/_blank"点焊机、芯片研磨）、自动化控制、机器人等等。4.4其他结构设计的4.4.1对刀结构设计对刀结构选择圆柱对刀块JB/T8031.1-1999，然后将对刀块安装在夹具体上。图4.4对刀块4.4.2夹具体的设计夹具体是夹具的基础件。在夹具体上,要安装组成该夹具所需要的各种元件，机构和装置等。在设计的时候,应该满足下面的一些基本要求。第一夹具体的刚度和强度要满足相应的要求。第二是夹具体的设计结构要简单,具有良好的工艺性。第三是尺寸要稳定。第四是便于排屑。在选择夹具体的毛坯机构时,应以结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为依据综合考虑。本次设计夹具体毛坯为铸造毛坯，设计毛坯材料HT200，毛坯铸造之后使用时效处理。使用铣床既可以满足零件加工要求。最终设计的所有零件都套固定在夹具体上，所有选择材料为HT200，这种夹具吸收震动的能力较高，并且价格较低，设计的夹具体结构如下图所示。图4.5夹具体设计通过六角螺母和圆柱销，将气缸固定在夹具体上。图4.6完整结构5铣床专用夹具设计5.1夹具设计的基本要求首先设计夹具的目的是提高产品的加工效率，减少了在加工时的对刀，装夹，找平的时间，减少了塞尺，百分表等工具的使用，所以设计专用的夹具来加工是非常有必要的。当然只能在批量生产的时候才会设计专用夹具，单间生产设计夹具就过于浪费了，本次设计完成了一套铣端面夹具的设计。5.2铣床夹具定位设计在制定零件机械加工工艺规程时，首先应遵循六点定位原则，其次应尽可能以设计基准为工序基准，确定定位方案，本次设计选择在φ9孔上做出一面两销的定位。图5.1圆柱销和削边销定位这样的一面两销定位是没有任何争议的定位方案，对定位的误差进行计算。在《机械制造技术基础课程设计指导教程》P172表8-14找到公式一面两销定位公式。(3.1)(3.2)通过计算确定定位误差0.036mm，确定工件转交误差0.0005mm，图纸对于孔的位置是没有标注公差，按自由公差取值为±0.1，则定位是合理的。5.3夹紧方案确定夹紧方案参考了大量的夹紧元件和结构方式，比如螺纹夹紧机构，螺旋压板夹紧机构，偏心夹紧机构，定心夹紧机构，铰链夹紧机构等等，综合对比之后选择气缸夹紧机构。图5.3夹紧方案5.4其他结构设计的5.5.1导向结构设计导向结构选择钻套JB/T8045.1-1999，然后将这钻套安装在钻模板上。图5.3钻模板5.5.2夹具体的设计夹具体是夹具的基础件。在夹具体上,要安装组成该夹具所需要的各种元件，机构和装置等。在设计的时候,应该满足下面的一些基本要求。第一夹具体的刚度和强度要满足相应的要求。第二是夹具体的设计结构要简单,具有良好的工艺性。第三是尺寸要稳定。第四是便于排屑。在选择夹具体的毛坯机构时,应以结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为依据综合考虑。本次设计夹具体毛坯为铸造毛坯，设计毛坯材料HT200，毛坯铸造之后使用时效处理。使用铣床既可以满足零件加工要求。最终设计的所有零件都套固定在夹具体上，所有选择材料为HT200，这种夹具吸收震动的能力较高，并且价格较低，设计的夹具体结构如下图所示。图5.4夹具体设计通过六角螺母和圆柱销，将气缸固定在夹具体上。图5.5完整结构5.5切削力及夹紧力的计算5.5.1切削力的计算根据本次材料特性，材料为HT200查相关材料得：本次材料抗拉强度为≧736Mpa，本次参考《现代机床夹具设计实例》P49表3-2钻削切削力的计算。①、切削力矩：根据公式计算得：(6.3)其中D=4mm，，Kp=1则②、钻削力计算：(6.4)计算孔的切削力，带入得：在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内,查《机械制造基础课程设计指导教程》P187确定K=1.5。5.5.2夹紧力的计算选择夹紧力大于0.35N的气缸进行夹紧，还要考虑夹紧行程，气缸的安装布局等多种结构，首先计算气缸的理论输出力，理论输出力P(N)推力P1=π/4×D2×p式中D-气缸内径(cm)p-气缸工作压力(MPa)，加入选择气缸内径的12mm进行计算，气缸压力取0.6mpa，则理论输出力为9N，则选择气缸内孔为φ20mm，气缸杆直径为φ8mm。图5.6气缸气缸是引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件。空气在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8/_blank"涡轮机、\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8/_blank"旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“气缸”。气缸的应用领域：印刷（\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8/_blank"张力控制）、半导体（\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8/_blank"点焊机、芯片研磨）、自动化控制、机器人等等。5.6完整的结构设计在设计了夹紧，将标准进进行标准化处理，然后用螺钉把这些产品连接在一起，组成了完成的装配模型。图5.7装配图结论经过了这么几个月的时间做毕业设计，我也终于圆满完成了这一套夹具的设计，从一开始的选题到拿产品画图再设计，最后圆满完成，这一个过程是非常不容易的，就相当于把大学几年学习到的所有知识要全部融合贯通在一起运用起来，而且有时还要去图书馆翻阅大量的夹具相关资料和在网上查阅，看网上别人的设计视频用来参照，研究他们所用方法和听讲解设计思路。因此，这个过程我感觉也是非常刻苦和漫长的的。但是，尽管这样，因为不停地查阅，翻书，看教程等等，同时也给我了解到和学习到了更多关于设计方面的知识，同时通过设计也使得我的绘图能力得到进一步的提升，因为设计这个一整套流程的量还是比较大的，也挺费时间的。前面阶段因为经验不足的原因，所以刚开始犯的错比较多，还有就是有很多地结构不合理，要么就是结构之间间距和干涉问题，改的东西比较多。不过好在通过老师和同学的帮助下大致问题基本上没有了，就只剩下细节的问题了。就这样，做好每一步了以后我就知道之前的问题所在了，也尽量避免在下一个步骤当中犯同样的错。就这样，在这个过程当中我获益匪浅，也对于整个流程有了更加深刻的印象和了解。当然，做好一步就要去思考这一步的问题和结构搭配等等，多去思考会加强自己的记忆能力，同时也要掌握好方法，吸取教训。因此，这也是我在这个毕业设计累积的经验所在了。当然，我也会在以后的工作当中继续