TL8型弹性套柱销联轴器零件工艺规程及加工轴孔气动夹具设计

资源目录里展示的全都有，所见即所得。下载后全都有,请放心下载。原稿可自行编辑修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑问可加】 课程设计论文 TL8型弹性套柱销联轴器零件工艺规程 及加工轴孔气动夹具设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 摘 要 TL8型弹性柱销联轴器零件加工工艺及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差 33 目 录 摘 要 II 目 录 III 第1章 序 言 1 第2章 零件的分析 2 2.1零件的形状 2 2.2零件的工艺分析 2 第3章 工艺规程设计 3 3.1 确定毛坯的制造形式 3 3.2定位基准的选择零件表面加工方法的选择 3 3.3 制定工艺路线 4 3.4 选择加工设备和工艺装备 5 3.4.1 机床选用 5 3.4.2 选择刀具 5 3.4.3 选择量具 5 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5 第4章 确定切削用量及基本时间 8 4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本时间的确定 8 4.2 工序Ⅱ切削用量的及基本时间的确定 10 4.3 工序Ⅲ切削用量及基本时间的确定 10 4.5 工序Ⅴ切削用量及基本时间的确定 12 4.6 工序Ⅵ切削用量及基本时间的确定 15 第4章 加工轴孔￠45mm夹具设计 18 4.1 研究原始质料 18 4.2 定位、夹紧方案的选择 18 4.3切削力及夹紧力的计算 18 4.3.1气缸的选择 19 4.3.2气缸结构 23 4.3.3工作原理 24 4.4 误差分析与计算 25 4.6 夹具设计及操作的简要说明 26 总 结 27 致 谢 28 参 考 文 献 29 第1章 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 TL8型弹性柱销联轴器零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 第2章 零件的分析 2.1零件的形状 题目给的零件是TL8型弹性柱销联轴器零件，主要作用是起连接作用。它主要用于轴与轴之间的连接，以传递动力和转矩。由于弹性套易发生弹性变形及其外径与圆柱孔为间隙配合，因而使联轴器具有补偿两轴相对位移和减震缓冲的功能。且不用设置中榫机构，以免丧失补偿相对位移的能力。 零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。 2.2零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为45，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 TL8型弹性柱销联轴器零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度值为3.2。2.车外圆及端面，表面粗糙度值3.2。3.车装配孔，表面粗糙度值3.2。4.半精车侧面，及表面粗糙度值3.2。5.两侧面粗糙度值6.3、12.5， TL8型弹性柱销联轴器共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： (1)．左端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面，Φ95外圆，Φ45内圆，倒角。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。 (2).右端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面；Φ224的外圆，粗糙度为1.6；倒角其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中，Φ45的孔或内圆直接在上做镗工就行了。 第3章 工艺规程设计 本TL8型弹性柱销联轴器假设年产量为10万台，每台车床需要该零件1个，备品率为19%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。 该零件材料为45，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择锻造。依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和 废品率β分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+α)（1+β)=238595件/年 3.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为45，考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用锻造，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用锻造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。 3.2定位基准的选择零件表面加工方法的选择 待加工的两零件是盘状零件，孔是设计基准（也是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，即选Ø45mm的孔及其一端面作为精基准。 由于待加工的两零件全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，对主动端而言，应选面积较大的外圆及其端面为粗基准；对从动端而言，应选面积较大Ø224mm的外圆及其端面为粗基准。 待加工的两零件的加工面有外圆、内孔、端面、键槽、锥孔，材料为45钢。以公差等级和表面粗糙度要求，参考相关资料，其加工方法选择如下。 （1）Ø95mm的外圆面 为未注公差尺寸，根据GB 1800—79规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra25um，粗车即可（表5-14）。 （2）Ø224mm的外圆面 为未注公差尺寸，根据GB 1800—79规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra6.3um，需进行精车和半精车。 （3）柱销孔 为未注尺寸公差，根据GB 1800—79规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra6.3um，需进行粗镗（表5-15）。 （4）Ø45mm的内孔，公差等级为IT8,表面粗糙度为Ra1.6um，需进行扩→精镗加工（表5-15）。 （5）键槽 槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14,表面糙粗度分别为Ra3.2um和Ra6.3um,需采用三面刃铣刀，粗铣→半精铣（表5-16）。 （6）端面 本零件的端面为回转体端面，尺寸精度的都要求不高，表面粗糙度为Ra25um,粗车即可。 3.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 工艺路线方案： 3.4 选择加工设备和工艺装备 3.4.1 机床选用 ①.各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的CA6140卧式车床。参考根据《机械制造设计工工艺简明手册》表4.2-7。 ②.工序钻孔，选用Z525摇臂钻床。 都为CA6140卧式车床。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔。由于要求的精度较高，表面粗糙度较小，需选用较精密的机床才能满足要求，因此选用CA6140卧式车床（表5-95）。 3.4.2 选择刀具 ①.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。 ②.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考《机械加工工艺手册》（主编 孟少农），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。 3.4.3 选择量具 本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “TL8型弹性柱销联轴器” 零件材料为45，查《机械加工工艺手册》（以后简称《工艺手册》），表2.2-17 各种铸铁的性能比较，硬度HB为143～269，密度ρ=7.2～7.3（），计算零件毛坯的重量约为2。 表3-1 机械加工车间的生产性质 生产类别 同类零件的年产量[件] 重型 （零件重>2000kg） 中型 （零件重100~2000kg） 轻型 （零件重<100kg） 单件生产 5以下 10以下 100以下 小批生产 5~100 10~200 100~500 中批生产 100~300 200~500 500~5000 大批生产 300~1000 500~5000 5000~50000 大量生产 1000以上 5000以上 50000以上 根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于30～50，毛坯重量2<100为轻型，确定为大批生产。 根据生产纲领，选择锻造类型的主要特点要生产率高，适用于大批生产，查《工艺手册》表3.1-19 特种锻造的类别、特点和应用范围，再根据表3.1-20 各种锻造方法的经济合理性，采用机器砂模造型铸件。 表3-2 成批和大量生产铸件的尺寸公差等级 锻造方法 公差等级CT 球墨铸铁 砂型手工造型 11~13 砂型机器造型及壳型 8~10 金属型 7~9 低压锻造 7~9 熔模锻造 5~7 根据上表选择金属型公差等级为7级。 3-3 铸件尺寸公差数值 铸件基本尺寸 公差等级CT 大于 至 8 63 100 160 100 160 250 1.6 1.8 2.0 根据上表查得铸件基本尺寸大于100至160，公差等级为8级的公差数值为1.8。 表3-4 铸铁件机械加工余量（JB4554-80）如下 铸件基本尺寸 加工余量等级 6 浇注时位置 >120~250 6.0 4.0 顶、侧面 底 面 铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 第4章 确定切削用量及基本时间 切削用量包括背吃刀量a、进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定a、f、再确定v。 4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本时间的确定 4.1.1 切削用量 粗车、半精车外圆Ø224mm及其端面 所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据《切削用量简明手册》表1.1，由于CA6140机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。 ①.确定切削深度 由于单边余量为3mm，可在一次走刀内完成，故 ②.确定进给量 根据《切削加工简明实用手册》可知：表1.4 刀杆尺寸为，，工件直径～400之间时， 进给量=0.5～1.0 按CA6140机床进给量（表4.2—9）在《机械制造工艺设计手册》可知： =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1—30，CA6140机床进给机构允许进给力=4530。 根据表1.21，当强度在174～207时，，，=时，径向进给力：=950。 切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故实际进给力为： =950=1111.5 （3-2） 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。 ③.选择刀具磨钝标准及耐用度 根据《切削用量简明使用手册》表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。 ④.确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据《切削用量简明使用手册》表1.11，当硬质合金刀加工硬度200～219的铸件，，，切削速度=。 切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.45），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根据CA6140车床说明书选择 =125 这时实际切削速度为： == （3-5） ⑤.校验机床功率 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由《切削用量简明使用手册》表1.25，=～，，，切削速度时， = 切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 （3-6） 根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为： =3.75，=，==，= ⑥.倒角 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。 ⑦. 计算基本工时 （3-7） 式中=++，= 由《切削用量简明使用手册》表1.26，车削时的入切量及超切量+=，则=+= == （3-8） 4.2 工序Ⅱ切削用量的及基本时间的确定 采用与工序Ⅰ确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如下： 本工序为粗车、半精车外圆Ø95mm，倒角及其端面，已知条件与工序Ⅰ相同。车端面、外圆可采用与工序Ⅰ相同的可转位车刀。 见表5-1 表5-1 主动端工序Ⅱ的切削用量及基本时间 工步 /mm f/mm·r v/m·s n/r·s /s 粗车端面 2 0.52 0.38 1.5 113 粗车外圆Ø95mm 2.3 0.52 0.38 1.5 68 倒角 手动 0.38 1.5 4.3 工序Ⅲ切削用量及基本时间的确定 4.3.1 切削用量 本工序为扩加工轴孔Ø45mm。已知条件与粗加工工序相同。 确定以半精车后的Ø224mm外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车外圆Ø95mm，倒角。切削用量。所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。车刀形状所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同，查参考文献[6]表1-3，车刀几何形状为，´= ⅰ. 确定背吃刀量 ==0.75mm ⅱ. 确定进给量 根据参考文献[7]表1.6及参考文献[2]表4.2-9中机床进给量，选择。由于是半精加工，切削力较小，故不须校核机床进给机构强度。 ⅲ. 选择车刀磨钝标准及耐用度 查参考文献[7]表1.9，选择车刀后刀面最大磨损量为0.4mm，耐用度T=30min。 查参考文献[6]表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工σb>1000MPs的合金钢，，，切削速度=97m/min。 切削速度的修正系数查参考文献[7]表1.45得：，其余的修正系数均为1，故： V=97×0.81×1.15=90.4m/min =178r/min 查参考文献[6]表4.2-8选择C620-1机床的转速为： n=185r/min=3.08r/s 则实际切削速度v=1.95m/s 半精加工，机床功率也可不校验。 最后确定的切削用量为： =0.75mm, f=0.3mm/r, n=185r/min=3.08r/s, v=1.95m/s=93.6m/min。 确定半精车主动端端面的切削用量。采用车外圆Ø160mm相同的刀具加工，切削用量为： ,f=0.3mm/r,n=185r/min=3.08r/s, v=1.95m/s=93.6m/min。 确定半精车从动端外圆Ø71mm的切削用量。采用车外圆Ø160mm相同的刀具加工，切削用量为： ，f=0.3mm/r, n=185r/min=3.08r/s, v=1.95m/s=93.6m/min。 确定半精车从动端端面的切削用量。采用车外圆Ø160mm相同的刀具加工，切削用量为： ，f=0.3mm/r,n=185r/min=3.08r/s, v=1.95m/s=93.6m/min。 确定半精镗孔Ø45mm的切削用量。所选刀具为YT15硬质合金、主偏角°、直径为12mm的圆形镗刀。其耐用度T=60min。 ⅰ.。 ⅱ.参考文献[1]表5-139和表5-57，f=0.2mm/r。 ⅲ.参考文献[1]表2-8的计算公式确定。 V= 式中，C=291，m=0.2,x=0.15,y=0.2,T=60min,k=0.9,则 V==150m/min =1209.4r/min 选择CA6140车床的转速n=1200r/min=20r/s。 4.4.1 切削用量 本工序为精镗Ø45mm的孔。 确定精镗Ø45mm孔的切削用量。选刀具为YT30硬质合金、主偏角°、直径为12mm的圆形镗刀。其耐用度T=60min。 ==0.25mm f=0.15mm/r v=×1.4=230.77mm/min =1837.3r/min 参考文献[1]表5-95，根据C6140车床的转速表，选择n=1400r/min=23.3r/s,则实际切削速度v=4.98m/s。 4.4.2 基本时间 5.4.2.1 确定精镗主动端Ø45mm孔的基本时间： =16s 4.5 工序Ⅴ切削用量及基本时间的确定 4.5.1 铣键槽 5.5.1.1 切削用量 粗铣以Ø45mm孔及端面定位，粗铣、半精铣键槽，所选刀具为高速钢三面刃铣刀。铣刀直径d=80,宽度L=12mm,齿数z=10。参考文献[1]表5-143选铣刀的基本形状。由于加工材料的σ>1000MPs,故选前角=10°，后角=12°(周铣)，=6°（端铣）。已知铣削宽度=9mm,铣削深度=8mm。机床选用X62W型卧式铣床。 确定每齿进给量。参考文献[1]表5-144，X62W卧式铣床的功率为7.5KW（表5-74），工艺系统刚性为中等，细齿盘铣刀加工钢料，查得每齿进给量=0.6～1.0mm/z。现取=0.07mm/z。 确定铣刀磨钝标准及耐用度。参考文献[1]表5-148，用高速钢盘铣刀粗加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.6mm，铣刀直径d=80mm,耐用度T=120min（表5-149）。 确定切削速度和工作台每分钟进给量。参考文献[1]表2-17中公式计算： 式中，=48,=0.25，=0.1，=0.2，=0.3，=0.1，m=0.2,T=120min, =8, =0.07mm/z, =9mm, z=10,d=80mm,=1.0。 =2.62m/min n==10.4r/min 参考文献[1]表5-75，根据X62W型卧式铣床主轴转速表，选择n=30r/min=0.5r/s,则实际切削速度v=0.13m/s,工作台每分钟进给量为 =0.07×10×30=45mm/min 参考文献[1]表5-76, 根据X62W型卧式铣床工作台进给量，选择=23.5mm/min,则实际的每齿进给量为==0.078mm/z。 验证机床效率。参考文献[1]表2-18的计算公式，铣削时的功率（单位为KW）为 （N） 式中，=650,=1.0,=0.72,=0.86,=0,=0.86, =8, =0.078mm/z, =9mm, z=10,d=80mm, n=30r/min,=0.63。 =797.3 v=0.13m/s =0.10KW X62W铣床主电动机的功率为7.5KW，故所选切削用量可以采用。所确定的切削用量为 =0.078mm/z, =23.5mm/min, n=30r/min, v=0.13m/s 5.5.1.2 基本时间 参考文献[1]表2-45，三面刃铣刀铣槽的基本时间为 a.主动端： 式中，=84mm,=+(1～3)，=9mm,d=80mm,=76mm,=4mm, =23.5mm/min,=4 =6.98min=419s b.从动端： =8.17min=490s 4.5.2 半精铣 5.5.2.1 切削用量 半精铣键槽，所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。d=80mm, L=12mm, z=10。机床亦选用X62W型卧式铣床。 确定每齿进给量。加工要求保证的表面粗糙度3.2µm, 参考文献[1]表5-144,每转进给量=0.5～1.2mm/r,现取=0.6mm/r，则 ==0.06mm/r 确定铣刀磨钝标准及耐用度。参考文献[1]表5-148，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.25mm；参考文献[1]表5-149，耐用度T=120min。 确定切削速度和工作台每分钟进给量。参考文献[1]表2-17中公式计算，得 =17.79m/min=0.3m/s n=1.19r/s=71r/min 参考文献[1]表5-75，根据X62W型卧式铣床主轴转速表，选择n=75r/min=1.25r/s, 则实际切削速度v=0.314m/s, 工作台每分钟进给量为=0.06×10×75=45mm/min 参考文献[1]表5-76, 根据X62W型卧式铣床工作台进给量，选择=47.5mm/min,则实际的每齿进给量为==0.063mm/z。 5.5.2.2 基本时间 =×4=10s 4.6 工序Ⅵ切削用量及基本时间的确定 （1）钻孔 钻加工8个柱销孔 钻孔，本工序采用计算法。 表3-5高速钢麻花钻的类型和用途 标准号 类型 直径范围（mm） 用途 GB1436-85 直柄麻花钻 2.0～20.0 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 GB1437-85 直柄长麻花钻 1.0～31.5 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 GB1438-85 锥柄麻花钻 3.0～100.0 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 GB1439-85 锥柄长麻花钻 5.0～50.0 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 选用Z525摇臂钻床，查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，查《机》表2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得，耐用度为4500，表10.2-5标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长，麻花钻，则螺旋角=30，锋交2=118，后角a=10,横刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。 表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自GB6137-85） mm 直径范围 直柄麻花钻 l l1 >11.80～13.20 151 101 表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据GB6137-85） （º） d (mm) β 2ф αf ψ 8.6～18.00 30 118 12 40～60 表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度 （1）后刀面最大磨损限度mm 刀具材料 加工材料 钻头 直径d0（mm） ≤20 高速钢 铸铁 0.5～0.8 （2）单刃加工刀具耐用度T min 刀具类型 加工材料 刀具材料 刀具直径d0（mm） 11～20 钻头（钻孔及扩孔） 铸铁、铜合金及合金 高速钢 60 钻头后刀面最大磨损限度为0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min ①.确定进给量 查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.25～0.65,根据表4.13中可知，进给量取f=0.60。 ②.确定切削速度 查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-17高速钢钻头在球墨铸铁（190HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=12，参考《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17） 则 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150 则实际切削速度 = = =11.8 ③.确定切削时间 查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-43，钻孔时加工机动时间计算公式： T= （3-19） 其中 l= l=5 l=2～3 则： t= =9.13 确定钻孔的切削用量 钻孔选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻，《机械加工工艺手册》第2卷。 根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.20～0.45。 则取 确定切削速度，根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-9 切削速度计算公式为 （3-20） 查得参数为，刀具耐用度T=45 则 ==1.6 所以 ==72 选取 所以实际切削速度为=2.64 确定切削时间（一个孔） = 第4章 加工轴孔￠45mm夹具设计 4.1 研究原始质料 利用本夹具主要用来加工轴孔￠45mm孔，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 4.2 定位、夹紧方案的选择 由零件图可知：在对孔进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，采用一个固定V型块和一个活动V型块定位夹紧。 4.3切削力及夹紧力的计算 镗刀材料：（硬质合金镗刀） 刀具的几何参数： 由参考文献[5]查表可得： 圆周切削分力公式： 式中 查[5]表得： 查[5]表 取 由表可得参数： 即： 同理：径向切削分力公式 ： 式中参数： 即： 轴向切削分力公式 ： 式中参数： 即： 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： 安全系数K可按下式计算有：： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献[5]表可得： 所以有： 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有： 即： 由上述计算易得： 3.1气缸的选择 气缸的选用要根据以下方面进行分析： 1、类型的选择    根据工作要求和条件，正确选择气缸的类型。要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声应选择缓冲气缸；要求重量轻，应选轻型缸；要求安装空间窄且行程短，可选薄型缸；有横向负载，可选带导杆气缸；要求制动精度高，应选锁紧气缸；不允许活塞杆旋转，可选具有杆不回转功能气缸；高温环境下需选用耐热缸；在有腐蚀环境下，需选用耐腐蚀气缸。在有灰尘等恶劣环境下，需要活塞杆伸出端安装防尘罩。要求无污染时需要选用无给油或无油润滑气缸等。 2、安装形式    根据安装位置、使用目的等因素决定。在一般情况下，采用固定式气缸。在需要随工作机构连续回转时（如车床、磨床等），应选用回转气缸。在要求活塞杆除直线运动外，还需作圆弧摆动时，则选用轴销式气缸。有特殊要求时，应选择相应的特殊气缸。 3、作用力的大小 即缸径的选择。根据负载力的大小来确定气缸输出的推力和拉力。一般均按外载荷理论平衡条件所需气缸作用力，根据不同速度选择不同的负载率，使气缸输出力稍有余量。缸径过小，输出力不够，但缸径过大，使设备笨重，成本提高，又增加耗气量，浪费能源。在夹具设计时，应尽量采用扩力机构，以减小气缸的外形尺寸。 4、活塞行程 与使用的场合和机构的行程有关，但一般不选满行程，防止活塞和缸盖相碰。如用于夹紧机构等，应按计算所需的行程增加10～20㎜的余量。 5、活塞的运动速度 主要取决于气缸输入压缩空气流量、气缸进排气口大小及导管内径的大小。要求高速运动应取大值。气缸运动速度一般为50～800㎜/s。对高速运动气缸，应选择大内径的进气管道；对于负载有变化的情况，为了得到缓慢而平稳的运动速度，可选用带节流装置或气—液阻尼缸，则较易实现速度控制。选用节流阀控制气缸速度需注意：水平安装的气缸推动负载时，推荐用排气节流调速；垂直安装的气缸举升负载时，推荐用进气节流调速；要求行程末端运动平稳避免冲击时，应选用带缓冲装置的气缸。 图3.1 气缸实物图 6、气缸的选型步骤及其类型介绍 程序1：根据操作形式选定气缸类型： 气缸操作方式有双动，单动弹簧压入及单动弹簧压出等三种方式 程序2：选定其它参数： 1、选定气缸缸径大小       根据有关负载、使用空气压力及作用方向确定 2、选定气缸行程          工件移动距离 3、选定气缸系列 4、选定气缸安装型式       不同系列有不同安装方式，主要有基本型、脚座型、法兰型、U型钩、轴耳型 5、选定缓冲器           无缓冲、橡胶缓冲、气缓冲、油压吸震器 6、选定磁感开关          主要是作位置检测用，要求气缸内置磁环 7、选定气缸配件          包括相关接头 （一）单作用气缸     单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。其原理及结构见下图： 图3.2单作用气缸 1） 缸体；2—活塞；3—弹簧；4—活塞杆； 单作用气缸的特点是：     1）仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小。     2）用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输出力。     3）缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与相同体积的双作用气缸相比，有效行程小一些。     4）气缸复位弹簧、膜片的张力均随变形大小变化，因而活塞杆的输出力在行进过程中是变化的。     由于以上特点，单作用活塞气缸多用于短行程。其推力及运动速度均要求不高场合，如气吊、定位和夹紧等装置上。单作用柱塞缸则不然，可用在长行程、高载荷的场合。 （二） 双作用气缸     双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸。其结构可分为双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等。此类气缸使用最为广泛。 1. 双活塞杆双作用气缸双活塞杆气缸有缸体固定和活塞杆固定两种。 2. 缸体固定时，其所带载荷（如工作台）与气缸两活塞杆连成一体，压缩空气依次进入气缸两腔（一腔进气另一腔排气），活塞杆带动工作台左右运动，工作台运动范围等于其有效行程s的3倍。安装所占空间大，一般用于小型设备上。 活塞杆固定时，为管路连接方便，活塞杆制成空心，缸体与载荷（工作台）连成一体，压缩空气从空心活塞杆的左端或右端进入气缸两腔，使缸体带动工作台向左或向左运动，工作台的运动范围为其有效行程s的2倍。适用于中、大型设备。 图3.3双活塞杆双作用气缸 a）缸体固定；b）活塞杆固定 1—缸体；2—工作台；3—活塞；4—活塞杆；5—机架 双活塞杆气缸因两端活塞杆直径相等，故活塞两侧受力面积相等。当输入压力、流量相同时，其往返运动力及速度均相等。 (三) 缓冲气缸 缓冲气缸对于接近行程末端时速度较高的气缸，不采取必要措施，活塞就会以很大的力（能量）撞击端盖，引起振动和损坏机件。为了使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击现象。在气缸两端加设缓冲装置，一般称为缓冲气缸。缓冲气缸见下图，主要由活塞杆1、活塞2、缓冲柱塞3、单向阀5、节流阀6、端盖7等组成。其工作原理是：当活塞在压缩空气推动下向右运动时，缸右腔的气体经柱塞孔4及缸盖上的气孔8排出。在活塞运动接近行程末端时，活塞右侧的缓冲柱塞3将柱塞孔4堵死、活塞继续向右运动时，封在气缸右腔内的剩余气体被压缩，缓慢地通过节流阀6及气孔8排出，被压缩的气体所产生的压力能如果与活塞运动所具有的全部能量相平衡，即会取得缓冲效果，使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击。调节节流阀6阀口开度的大小，即可控制排气量的多少，从而决定了被压缩容积（称缓冲室）内压力的大小，以调节缓冲效果。若令活塞反向运动时，从气孔8输入压缩空气，可直接顶开单向阀5，推动活塞向左运动。如节流阀6阀口开度固定，不可调节，即称为不可调缓冲气缸。 图3.4缓冲气缸 1—活塞杆；2—活塞；3—缓冲柱塞；4—柱塞孔；5—单向阀 6—节流阀；7—端盖；8—气孔 7、气缸结构 　　气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件组成，其内部结构如图所示： 　　 1）缸筒 　　缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小。活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动，缸筒内表面的表面粗糙度应达到Ra0.8um。对钢管缸筒，内表面还应镀硬铬，以减小摩擦阻力和磨损，并能防止锈蚀。缸筒材质除使用高碳钢管外，还是用高强度铝合金和黄铜。小型气缸有使用不锈钢管的。带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气缸，缸筒应使用不锈钢、铝合金或黄铜等材质。 　　SMC CM2气缸活塞上采用组合密封圈实现双向密封，活塞与活塞杆用压铆链接，不用螺母。 　　2）端盖 　　端盖上设有进排气通口，有的还在端盖内设有缓冲机构。杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。杆侧端盖上设有导向套，以提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载，减小活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命。导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。端盖过去常用可锻铸铁，现在为减轻重量并防锈，常使用铝合金压铸，微型缸有使用黄铜材料的。 　　3）活塞 　　活塞是气缸中的受压力零件。为防止活塞左右两腔相互窜气，设有活塞密封圈。活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性，减少活塞密封圈的磨耗，减少摩擦阻力。耐磨环长使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料。活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死。活塞的材质常用铝合金和铸铁，小型缸的活塞有黄铜制成的。 　　 4）活塞杆 　　活塞杆是气缸中最重要的受力零件。通常使用高碳钢，表面经镀硬铬处理，或使用不锈钢，以防腐蚀，并提高密封圈的耐磨性。 　　5）密封圈 　　回转或往复运动处的部件密封称为动密封，静止件部分的密封称为静密封。 　　缸筒与端盖的连接方法主要有以下几种： 　　整体型、铆接型、螺纹联接型、法兰型、拉杆型。 　　6）气缸工作时要靠压缩空气中的油雾对活塞进行润滑。也有小部分免润滑气缸。 8、工作原理 　　根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力。由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量。若缸径选小了，输出力不够，气缸不能正常工作；但缸径过大，不仅使设备笨重、成本高，同时耗气量增大，造成能源浪费。在夹具设计时，应尽量采用增力机构，以减少气缸的尺寸。 　　气缸 　　下面是气缸理论出力的计算公式： 　　F：气缸理论输出力(kgf) 　　F′：效率为85％时的输出力(kgf)－－(F′＝F×85％） 　　D：气缸缸径(mm) 　　P：工作压力(kgf／cm2) 　　例：直径340mm的气缸，工作压力为3kgf／cm2时，其理论输出力为多少?芽输出力是多少? 　　将P、D连接，找出F、F′上的点，得： 　　F＝2800kgf；F′＝2300kgf 　　在工程设计时选择气缸缸径，可根据其使用压力和理论推力或拉力的大小，从经验表1－1中查出。 根据参数选择F-SC63CA 参考地址：http://wenku.baidu.com/link?url=suvNCH9ck4ru_xSGujDVvFFG5_FF5bI3MQEtU3EJQ-JLuPkp83XY6FNC-jkDidVLPGtvk_Jur9Jbl4U5unTN-Ya9233QOB0E50zbwhBJwJW 4.4 误差分析与计算 该夹具以一个平面和和2个V型块定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。 由[5]和[6]可得： ⑴ 定位误差： 当以任意边接触时 当短以固定边接触时 通过分析可得： 因此：当以任意边接触时 ⑵ 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： ⑶ 磨损造成的加工误差：通常不超过 ⑷ 夹具相对刀具位置误差：取 误差总和： 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 4.6 夹具设计及操作的简要说明 如前所述，该工件不但可以采用V型块夹紧经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。 此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。 总 结 课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入社会打下了好的基础。 课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会，它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。 致 谢 这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了课程设计。 这次课程设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从题目的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献 [1] 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册[M]，上海：上海科学技术出版社，1980。 [2] 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导［Ｍ］。机械工业出版社，1995。 [3] 李庆寿。机床夹具设计［Ｍ］。机械工业出版社，1991。 [4] 李洪。机械加工工艺手册［Ｍ］。北京出版社，1995。 [5] 上海市金属切削技术协会。金属切削手册［Ｍ］。上海科学技术出版社，2544。 [6] 黄如林，刘新佳，汪群。切削加工简明实用手册［Ｍ］。化学工业出版社，2544。 [7] 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计[M]，重庆：重庆大学出版社，1995。 [8] [周永强，高等学校课程设计指导[M]，北京：中国建材工业出版社，2545。 [9] 刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册[M]，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987。 [10] 王光斗，王春福。机床夹具设计手册［Ｍ］。上海科学技术出版社，2545。 [11] 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学。机床夹具设计手册［Ｍ］.上海科学技术出版社，1984。 [12] 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册[M]，银州：宁夏人民出版社，1991。 [13] 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量[M]，中国计量出版社，2540：9-19。 [14] [王光斗，王春福，机床夹具设计手册[M]，上海科学技术出版社，2540。 [15] 乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社，2545：4-17