【正文】 零件圖，一副銑 夾具裝配圖及零件圖，全 部零件的三維造型圖及裝配圖 ， 關(guān)鍵零件的有限元分析 第 3章 零件的工藝設(shè)計 零件的功用及工藝分析 零件的功用 題目所給的零件是殼體零件，即某種產(chǎn)品的外殼，主要作用是 用來支承、包容、保護運動零件或其他零件，也起定位和密封作用 ，其 三維形狀 以及零件圖 如 下 ： 三維模型如下： 圖 三維模型圖 二維 零件圖如下： 3 圖 殼體零件圖 零件 的實際形狀如上圖所示， 從零件圖上看， 該零件 結(jié)構(gòu)比較 復(fù)雜 。 第 2章 引言 在 現(xiàn)代制造技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，機床夾具無論在傳統(tǒng)機床上還是在數(shù)控機床、加工中心上，仍是必不可少的重要工藝裝備。這次的設(shè)計主要內(nèi)容是殼體 零件。 35 附 錄 1 第 1章 前言 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年所學(xué)知識的綜合運用。 29 鉆模板的設(shè)計 25 切削力及夾緊力的計算 25 問題的提出 23 車床夾具 的截圖 22 心軸的有限元分析 1 課題的構(gòu)思 FEA III 目 錄 第 1 章 前言 關(guān)鍵詞： 殼體 ； 工藝分析；車床夾具 ； 鉆床 夾具 ；有限元分析 II Abstract This design is a process design and fixture design of the shell. This section is a shell of supporting and embracing transmission mechanism. In the design, it should first process the structural and industrial analysis of the section, and then determine the coarse benchmark, fine benchmark, machining allowance and blank size of the section to obtain the process of the parts making. After that it calculated the cutting dosages of every process and the production time. In addition, this design involved a set of special milling fixture and a set of special drill press fixture. First, it identified the appropriate locating datum, chose clip specific. Then it chose positioning ponents, clamping ponent, and so on. It should also calculate the positioning error, clamping force, cutting force and then analyze the rationality of the fixture. Finally it had a finiteelement analysis of the key parts to ensure that the fixture can work safely. Key words: Shell。 除此之外，還 設(shè)計了一套專用 車床 夾具和專用 鉆 床夾具 。 I 摘 要 本設(shè)計是一種殼體的工藝設(shè)計和夾具設(shè)計。首先確定合適的定位基準(zhǔn)，設(shè)計夾具體，再選擇定位元件、夾緊元件等部件。 Process analysis。 17 問題的提出 20 切削力及夾緊力的計算 25 定位基準(zhǔn)的選擇 27 夾具總體方案 30 鉆床夾具截圖 對于零件的工藝安排、夾具設(shè)計是機械系學(xué)生都應(yīng)掌握的最基本的知識。它的整個加工過程中涉及到毛坯的制造方法選擇、加工余量的計算、工藝路線的確定、機床夾具定位和夾緊裝置的設(shè)計、機械加工刀具和輔具的選擇、加工時間的計算以及專用夾具體的設(shè)計等內(nèi)容。 然而， 在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔 3～4 年就要更新 50～ 80％ 左右 機床 夾具，而夾具的實際磨損 量僅為 10～ 20％ 左右 。 零件的工藝分析 殼體零件共有兩組加工表面，它們相互間有一定的 加工 要求。這一組加工表面 包括：一個 φ50mm 的外圓端面 ，一個 +? mm 的孔，一個 1:7 梯形孔以及退刀槽。 4 ? ?n1N ??? ? ? ? （ ） 式中 n 為零件計劃期內(nèi)的產(chǎn)量； ?為備品率； ?平均廢品率。毛坯的材料是 HT200。用加工過的表面作為定位基準(zhǔn)，則稱為精基準(zhǔn)。 根據(jù)以上選擇的原則， 可以 選擇 零件左端面 作為粗基準(zhǔn) 。精基準(zhǔn)選擇 φ 20 孔軸線 ,這樣可以便于在一次裝夾中車左右端面，完成所需零件形狀的加工，所以精基準(zhǔn)選擇 φ 20mm孔軸心線。簡單的機床工藝裝備。 （ 2）工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短 了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 工序 2：時效處理。 工序 6：鉆八個 φ 15mm 孔。 工序 10： 粗 鉸梯形孔。 工序 14：清洗。 工序 2：時效處理。 工序 6：粗車 φ 90mm 外圓 端面 并倒角 C2。 工序 10：粗鉸梯形孔。 工序 14：清洗。經(jīng)比較可見，先加工以 φ 18mm 孔為中心的一組表面，然后以此為基準(zhǔn)加工八個 φ 15mm 孔，這時的位置精度交易保證，并且定位及裝夾都較方便。 具體工藝過程如下： 工序 1：鑄造毛坯。 工序 5：粗車 φ 90mm 外圓 端面 并倒角 C2。 工序 9：鏜梯形孔與退刀槽。 工序 13：去毛刺。 以上加工方案大致看來還是合理的。 這樣既可以避免鉆頭及零件的報廢，同時也照顧了原有的加工路線中裝夾方便的特點。 工序 2：時效處理。 工序 6：鉆八個 φ 15mm 孔（鉆頭快鉆穿零件時采用手動進給）。 工序 10：粗鉸梯形孔。 工序 14：清洗。 加工余量是指加工過程中從加工表面所切去的金屬 層厚度。 （ 2） 粗車左右 φ 50mm 端 面 的加工余量 ： 由《機械 加工余量實用手冊 》 表 525 查得粗車左右 φ 50mm 面 的加工余量為。 （ 6）加工 M8 孔的加工余量：由《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表 2—29查出先鉆孔 φ ， 攻螺紋 M8 的加工余量為 ?，F(xiàn) 取 機 轉(zhuǎn)速為 150r/min，如果選取 120r/min，則速度損失較大。 所以 1 ? ? ? ? ? ? 所以 ? ?0 . 2 0 . 1 5 0 . 4242 m0 . 8 2 9 = 3 8 . 0 6 m in6 0 1 . 6 0 . 5cv ???? （ 3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速： 由公式 得 ? ?1000 1 0 0 0 3 8 .0 6n 3 0 3 m in40cs wv rd?? ?? ? ?? 按機床說明書，與 303r/min 相近的機床轉(zhuǎn)速為 230r/min 和 305r/min。 （ 4）計算切削工時： 根據(jù)《切削用量手冊》表 20， y+ =2mm? ， 由公式 得： 13 ? ?2 0 + 2t = = 0 .1 4 4 m in3 0 5 0 .5m ? 工序 6 切削用量的計算以及基本工時的確定 工序 6：鉆八個 φ 15mm 孔 （ 1） 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭，其直 徑 d0=15mm。 b1=， a0=12176。 由于 l/d=12/15=， 故應(yīng)乘孔深系數(shù) klf=， 則 f=(~) =~b、 按鉆頭強度決定進給量：根據(jù)表 7（查切削用量手冊第三章），當(dāng)αb=,d0=15mm， 鉆頭強度允許的進給量 f=。 2） 決定切削速度 由表 10 及 11（查切削用量手冊第三章），查得 vi=。 （ 2） 選擇切削用量 1） 決定銑削寬度 ae 由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)切完，則 ae=h=3mm。 vf=vftk v==。 根據(jù)有關(guān)手冊，確定金剛鏜床的切削速度為 v=100m/min， 則： 由公式 得 ? ?1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0n 8 8 5 m in36w v rD?? ?? ? ?? 由于 T740 金剛鏜床主軸轉(zhuǎn)速為無級調(diào)速，故以上轉(zhuǎn)速可以作為加工時使用的轉(zhuǎn)速。通用機床是在《機械加工工藝人員手冊》上查找，具體機床的選用見后面的加工工藝過程卡。在單件、小批量生產(chǎn)時，應(yīng)盡可能采用通用夾具。為此要為生產(chǎn)線上的工序?qū)ｉT設(shè)計一套夾具。銑平面時大都采用鑲齒套式面銑刀，銑面時用數(shù)控銑床加工，選用直柄立式銑刀。其中碳素工具鋼指 含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 %～ % 的優(yōu)質(zhì)鋼碳鋼。所以一般高速鋼的淬火硬度可達（ 63～ 67） HRC，紅硬性可達 550～ 切削 速度 Vc 可比合金工具鋼提高 1～ 2 倍。 綜上所述，端面套式面銑刀材料選擇硬質(zhì)合金，加工孔用的麻花鉆、擴孔鉆、锪鉆、絲錐都采用高速鋼材料，鏜梯形孔孔用鏜刀刀尖部分材料也選用硬質(zhì)合金。 車床夾具的主要類型 （ 1） 安裝在車床主軸上的夾具。 角鐵式車床夾具 ： 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時，由于零件形狀較復(fù)雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設(shè)計專用夾具。 （ 2） 安裝在托板上的夾具。而生產(chǎn)中需自行設(shè)計的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以殼體零件在車床上加工用專用夾具。由于加工時工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個夾具還要受到重力和離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時會使主軸振動。若限為基面偏離回轉(zhuǎn)中心，則應(yīng)在夾具體上專門制 一個孔（或外圓）作為找正基面，使該面與機床主軸同軸，同時它也作為夾具設(shè)計、裝配和測量基準(zhǔn)。特別對于如支座、 殼體等工件，由于其被加工回轉(zhuǎn)表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸或相互位置精度要求，因此應(yīng)以機床夾具的 回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來確定夾具定位工作表面的位置。 殼體零件的車床專用夾具的總體設(shè)計 （ 1） 夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。在工廠實際生產(chǎn)中，常用適配的方法進行夾具的平衡工作。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。 根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第三版）表 ，當(dāng)?shù)稐U尺寸為 16mm25mm, σp≤3mm以及工件直徑為 90mm 時： f=~ 21 按 C6201 車床說明書，現(xiàn)取 f=。 代入公式得： 主切削力 FZ=60Fyn C FzFzxpa Fzyf Fznv k Fz =6003671220 =2748(N) 徑向切削力 Fy=60Fyn C Fy Fyxpa Fyyf Fynv k Fy =6001421220