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MG400930-WD采煤机铰接轴的机械加工工艺及工装设计-钻中心通孔夹具明书.docx
MG400930-WD采煤机铰接轴的钻中心通孔夹具设计及机械加工工艺-工装含3张CAD图
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MG400930
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MG400/930-WD采煤机铰接轴的机械加工工艺及工装设计Mechanical processing process and tooling design of the articulated shaft of MG400/930-WD coal miner摘 要铰接轴是采煤机摇臂与牵引部连接的关键零件，它的加工质量的好坏可以直接影响了采煤机摇臂能否进行正常工作。铰接轴在工作时会受到较大的扭矩，这就会使零件承受长时间的磨损。因此,在这种特殊的工作环境下就会对铰接轴的材质有一定的要求，比如需要有足够的疲劳强度和耐磨性。为了满足工作要求，可以通过各种方法来提高零件的质量，其中正确且良好的机械加工工艺是充分保障机械零件质量的关键办法。但是由于机械零件加工工艺是一个十分复杂的过程,进行的工艺流程也非常的多。这就需要设计师在进行机械加工工艺方案设计时要按照科学的方法和原则，以此规范加工流程、提高机械加工的水平，保证机械零件的性能。为了保证机械加工质量，提高加工效率，在加工工件时常常需要专用夹具，用以固定工件在正确的位置。所以我在此次毕业设计中，选择了对采煤机铰接轴进行机械加工工艺设计及专用夹具的工装设计。本文以采煤机铰接轴的机械加工工艺及钻孔专用夹具的设计为主，确定了工艺加工规程和专用夹具的设计方案。关键词：铰接轴；加工工艺设计；专用夹具设计Abstract Articulated shaft is the key part of shearer rocker arm and traction part, its processing quality can directly affect the normal work of shearer rocker arm. When the articulated shaft works, it will be subjected to a large torque, which will make the parts bear a long time of wear. Therefore, in this special working environment, there will be certain requirements for the material of the hinge shaft, such as the need to have enough fatigue strength and wear resistance. In order to meet the work requirements, we can improve the quality of parts through various methods, in which the correct and good machining process is the key to fully guarantee the quality of mechanical parts. But because the machining process of mechanical parts is a very complex process, the process flow is also very much. This requires the designer to design the machining process according to scientific methods and principles, so as to standardize the processing process, improve the level of machining, and ensure the performance of mechanical parts. In order to ensure the machining process, special fixture is often needed to fix the workpiece in the correct position. Therefore, in this graduation project, I chose to analyze and design the machining process of the articulated shaft of the shearer and the fixture design of the special fixture for the machining process. This paper focuses on the machining process of the articulated shaft of the shearer and the design of the special fixture for drilling. Under the guidance of the teacher, the processing procedure and the design scheme of the special fixture are determined.Key words: articulated shaft；machining process design；Special fixture designII目 录绪论11 零件分析31.1 零件的作用31.2 零件的工艺分析41.3 确定零件的生产类型42 确定毛坯类型绘制毛坯简图52.1 选择毛坯52.2 确定毛坯尺寸公差和机械加工余量52.2.1 锻件的公差等级52.2.2 锻件形状复杂系数52.2.3 锻件材质系数52.2.4 采煤机铰接轴各表面的粗糙度52.3绘制铰接轴锻造毛坯简图63 工艺规程设计73.1定位基准的选择73.1.1 精基准的选择73.1.2 粗基准的选择83.2拟定工艺路线93.2.1 表面加工方法的确定93.2.2 加工阶段的划分103.2.3 工序的集中与分散103.2.4 工序顺序安排103.2.5 确定工艺路线133.3加工设备及工艺装备的选用153.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定183.4.1车外圆各台阶面183.4.2钻中心通孔25193.5切削用量和加工工时的计算203.5.1 工序30粗车轴两端面203.5.2 工序50粗车外圆台阶表面213.5.3工序80钻25中心通孔223.5.4工序140铣右端面的斜面233.5.5工序150钻斜面上的通孔243.5.6工序240精车外圆台阶面263.5.7工序250车外圆油槽274 专用钻床夹具设计294.1 夹具设计任务294.2 夹具的设计步骤294.2.1 明确设计任务书与收集设计材料294.2.2 拟定夹具结构方案与绘制夹具图294.2.3 进行必要的分析计算304.3.4 绘制夹具装配总图304.3 夹具的工作原理与结构设计304.3.1 对定位元件的基本要求304.3.2 定位方案与定位元件314.3.3 对夹紧装置的基本要求314.4 夹紧方案的选择324.4.1 钻削切削力324.4.2 实际所需夹紧力的计算34总结37参考文献38致 谢40V绪论1 研究意义通过对于采煤机铰接轴的加工和机械装配制造工艺和设计进行研究，不仅增强了我们对本次课程理论的认识，同时也提高了我们在实际生活中遇见加工问题时的应变能力。既可以把四年来所学到的知识融会贯通，也可以在进行设计的过程中不断地学习得到新知识。毕业设计有着非常重要价值和指导意义，可以极大地锻炼我们自己查找整理材料、思考研究和解决现实情况的方法。使我们培养出严谨、刻苦、精益求精、坚持不懈的对待和解决问题的态度。设计的主要内容包括：毛坯的选择、工艺路线的确定、夹具的设计、零件图的绘制等。工艺系统是提供产品或零件的制造工艺和操作方法的工艺文件。指导工人的生产经营，组织生产，提供原材料由生产部和供应部负责的信息。没有工艺设计，企业就无法组织生产。工艺设计在产品设计中同样重要。它直接影响到成品的质量、生产率和经济效益。工艺系统是新产品投产前生产准备和工艺准备的基础，是新建、扩建车间或工厂的原始资料。生产规模、技术水平、解决各种技术问题的方法和手段都必须体现在加工过程中。因此，工艺规划直接关系到零件的质量。除了工艺路线的规划，在一些通用夹具满足不了加工要求时，就要专门设计一个使用方便装夹合理的夹具，这样做的目的是为了保证零件的加工质量，提高零件的生产率。使用机床夹具的主要目的就是为了可以很好的保证零件的加工精度，尤其是要保证工件的加工面和工件定位面之间的位置精度。在设计并使用专用的机床夹具后，可以很好的降低加工需要的成本，减少加工操作中的辅助时间。专用夹具可以实现多工位加工，使机床的使用范围更广，同时使得机床对工人要求降低，也降低了工人的劳动强度，提高加工效率的优点，确保安全生产。这次毕业设计意义重大。它是集合了大学近四年来的知识内容的一次综合性学习，是学生知识与实际应用的一次大结合，对今后的工作具有重要的指导意义。学生们也认真对待，积极寻找相关信息，每周完成任务。在秦老师的大力帮助和指导下，得以顺利的完成毕业设计。由于本人的设计水平有限，错误不可避免。请批评指正。2 工艺及夹具发展现状发展到现在，机械加工工艺的水平已经有了很大的提升，使得机械产品的加工质量和效率都有了很大的提升。现在机械加工工艺的发展方向就是自动化、全球化、集成化。随着科学技术的发展，机械工业也会在其带动下发展进步。根据目前的发展现状，我们可以把夹具的发展历程大致的划分为三个阶段：第一阶段，人们开始使用夹具进行一些普通的加工夹紧，对夹具的功能没有完全的发挥；第二阶段，人们开始将夹具与机床结合操作，夹具的功能得到了更大的拓展，用于对加工工件的固定和定位夹紧；第三阶段，夹具发展成了机床上重要的一部分，在机床加工中发挥着重要的作用。在现在的机械加工的过程当中夹具是必不可少的一个部分，随着科学技术的发展和市场的变化，当代社会对机械生产的要求变得越来越高，对产品的数量和种类的需求也越来越多。机床在未来的加工制造中将会更加高速高效、复合智能、精密环保。这也就意味着机床上最重要的夹具也会变得高精、通用、经济。（1）通用性机床的通用性与标准化相互联系，目前各类机床夹具部件已经有了国家标准，这样可以使得夹具更好的生产制造。（2） 高精性随着机械零件要求的提高，在生产加工零件时对机床夹具的精密性有了更高的要求，要保证零件的精度，夹具精度是首先要保证的，这样可以避免加工过程中一些不必要的误差。（3） 经济性夹具的重要作用之一就是降低零件的生产成本，提高经济效益。夹具的使用降低了工人的劳动强度，可以更加高效率的进行生产。1 零件分析1.1 零件的作用采煤机的摇臂和采煤机的机身一般是通过两个圆柱销进行铰接，MG400/930-WD采煤机的摇臂设计的是单耳，机身上为双耳，一般固定时会利用销轴进行固定，这样的话结构就会比较稳定，在装拆的时候也会比较的方便。铰接轴的组件是通过中心通孔利用螺栓连接在一起的。轴左端面的内孔是为了放置油杯，然后再通过轴左端面内孔和轴外表面的润滑油槽引流，使润滑油可以进入螺栓连接的通孔内，通过这种方法来实现对零件的润滑作用，减少零件的磨损，保证零件可以正常使用得寿命，确保零件在不同的工作环境下都可以正常得工作。图1.1 采煤机铰接轴零件图1.2 零件的工艺分析由零件图可知，零件所用的材料为30CrMnTi，该材料强度高、高渗透性，但是抗冲击性较低。这种材料在使用中通常会用作渗碳钢，它可以在渗碳之后降温直接进行淬火处理，这样会使材料具有很高的抗弯强度和良好的耐磨性。也可以在淬火低温回火或者调质之后再使用，这种情况下材料的切削加工性为中等。因此这种材料可以用在制造截面比较大的重负荷渗碳件或者所受力比较大的齿轮、轴等。零件的主要工作表面有125c8外表面、38H8轴内螺栓通孔、120c8轴内孔及左右端面。轴内螺栓通孔38H8、轴内孔120c8对125c8外表面的同轴度为0.04mm，表面得粗糙度要求为Ra3.2m。125c8外圆表面的粗糙度要求为Ra0.8m，轴两端面的粗糙度要求为Ra3.2m。孔轴相交处要去刺并清理干净，115c8、120c8、125c8表面渗碳，硬化层深度1.4-2.0，表面淬火硬度HRC56-60，芯部硬度HRC36-42。铰接轴零件的两端面、中心通孔孔面和轴外圆表面都要求进行加工，铰接轴零件除了主要得工作表面（轴内中心通孔、轴端面内孔和铰接轴外表面）外，对于其他不是主要工作表面的加工精度要求不是很高，所以不需要选择高精度的机床进行加工，这些精度不高的表面通过粗加工、半精加工就可以达到零件的生产技术要求。对于主要的工作表面来说，加工精度相比其他表面略高一点，可以通过精加工达到技术要求。因此采煤机铰接轴零件在正常的加工条件下可以通过比较经济方便的工艺规程在保证加工要求的前提下生产出来。这就说明了，采煤机铰接轴零件的工艺性还是比较好得。1.3 确定零件的生产类型采煤机铰接轴质量为50.7kg，查机械制造技术基础课程设计指导书表2.2的“机械加工零件生产分类”可以知道，采煤机铰接轴是属于轻型零件这一类。然后查表2.3可以知道，采煤机铰接轴的生产类型是小批生产类型。2 确定毛坯类型绘制毛坯简图2.1 选择毛坯工件毛坯的选择一般会从要加工的零件的复杂程度、零件生产批量的大小、零件需要加工的表面和非加工的表面的技术要求等多方面综合考虑。由于采煤机铰接轴零件在工作中要承受较大的扭转载荷，为了可以增强采煤机铰接轴的弯曲强度和耐磨性，毛坯的种类选择锻件。通过自由锻的方法制造零件毛坯。毛坯的材料选用30CrMnTi。2.2 确定毛坯尺寸公差和机械加工余量2.2.1 锻件的公差等级根据采煤机铰接轴的功能用途和技术要求，确定采煤机铰接轴零件的公差等级为一般精度。2.2.2 锻件形状复杂系数对铰接轴的零件图进行了分析，锻件的冲孔深度远远超过了其直径1.5倍，因此，锻件的形状和复杂程度可以选择 s3 级(比较复杂)。2.2.3 锻件材质系数采煤机铰接轴所使用的材料是30CrMnTi，这个材质的含碳的质量分数一般是小于0.56，因此采煤机铰接轴毛坯锻件的材质系数属于M1级。2.2.4 采煤机铰接轴各表面的粗糙度由零件图可知，轴外表面为主要工作面，对表面粗糙度要求很高，Ra0.8m。轴内螺栓通孔是保证连接稳定的重要表面，对表面粗糙度的要求较高，Ra3.2m。其余表面粗糙度Ra6.3m。表2.1 采煤机铰接轴机械加工余量及锻造毛坯尺寸公差加工表面零件尺寸机械加工余量毛坯公差毛坯尺寸铰接轴左右端面5801045904铰接轴最大外表面150131141614轴外圆面左端1251321141364轴中间外圆面1202821041304轴右端外圆面11515310412542.3绘制铰接轴锻造毛坯简图由表2.1所得结果，绘制毛坯简图如图所示。图2.1 采煤机铰接轴毛坯简图3 工艺规程设计3.1定位基准的选择定位基准一般是分为粗基准和精基准这两种情况，通常在确定基准时会要先确定精基准，然后再考虑确定出粗基准，目的是为了使加工精度得到保证。3.1.1 精基准的选择在零件的机械加工过程当中，我们在选择精基准应当满足一定的要求（原则），以来保证零件机械制造加工的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度），统一基准，是选用精基准时应当满足的第一条原则，此原则的核心是使得两个基准为同一个，以消除基准不重合时产生的基准不重合误差，在加工过程中，当精基准统一时，零件得加工精度便会提高，因此，零件的加工经济精度也因此提高，满足了加工的目的。同时，除了满足统一基准原则之外，选用精基准时，还需要满足精基准选用的第二条原则，目的也是为了保证加工尺寸链的误差减小到最小，尺寸链误差减小，各个封闭环与组成环之间的尺寸偏差也会降低，零件的加工精度便会得到提高。第二条原则为基准重合原则：保证选用的精基准应当重合，当选用的精基准重合时，零件在安装（定位与夹紧）过程中会大大的减小由于基准不重合而产生的误差，这样以来，在每一道生产工艺过程中，细分到每一小道工序过程，我们都能够大大的减少加工误差（尤其是定位误差）所带来的影响。上述两条原则是选用精基准是应当满足的两条最基本原则。在满足了上述两条原则之后，加工机械零件时，选用精基准还需满足第三条原则：互为基准原则，第三条原则也是为了减少零件在机械加工过程中的加工误差，加工误差又各不相同，系统性误差（常值性系统误差和变值性系统误差）和随机性误差（误差的大小与方向随机变化）是它的两大类，我们在机械加工的过程当中，应当合理的消除上述误差，因此，选用精基准便要保证互为基准原则，加工过程中两个定位表面互相作为各自的基准，提高了定位精度，降低了加工误差，使得加工质量得到了保障。除此之位，第四条原则为自为基准原则，此条原则的作用是为了消除工艺系统的原始误差，在机床生产加工零件的过程中工艺系统的热变形对加工表面会产生很大的影响，刀具的角度、刀具的结构等一些最基本的磨损、原理误差都会使得零件得加工精度得不到期望得效果，所以为了使得我们在加工过程中保证合理的加工效果，选用精基准时，我们要保证自为基准原则。在满足了上述四条原则后，除此之外，还有最后一条原则：保证工件夹紧可靠、操作方便、定位准确的原则，在零件制造的过程中，首先我们要保证不产生因为人为原因而产生的定位误差，因此要保证工件最起码在加工过程中夹紧，不会松动的同时操作方便。因此选择铰接轴的两端面和25的中心通孔为定位精基准。3.1.2 粗基准的选择不得重复使用是在加工过程当中，粗基准选用的第一条原则，其目的是使得在机械制造的过程当中，保证零件得加工尺寸精度得同时，还可以满足保证机械加工的加工质量，因此，在加工过程中，首先粗基准不得重复使用。在粗基准选择时，满足了上述第一条原则时，还得满足第二条要求，其选择原则第二条为应该保证在加工过程当中保证工件表面间的相互位置，此原则为粗基准选用的第二条原则，其目的较第一条原则相比，是为了得到合理的加工相对表面，因此可以获得足够的加工余量，使得在机械制造过程中零件可以留出更多的空间以获得所想要的尺寸，故此原则也是在选用粗基准时必须满足的原则，只有满足了工件表面的相对位置，零件加工表面才能够有相对基准（机械加工过程中为了满足生产关系要求所依据的点、线、面)，满足了上述两条原则后。此外，还需要保证在机械加工制造过程中保证零件定位可靠的原则。此原则也是粗基准选用时最重要的原则，因为在机械加工过程当中，零件的定位是否可靠直接影响零件的加工结果，定位不可靠会产生一系列不可逆转的加工误差，比如产生了定位误差（基准不重合误差与基准位移误差），定位误差是影响零件加工表面质量的重要因素，在零件制造的过程中，我们最起码要保证不产生因为人为原因而产生的定位误差，因此首先应该保证的是零件定位可靠，在定位时合理定位，保证零件定位可靠。除此之外，选择粗基准时，还应该满足第四条原则：余量足够的原则。此原则明显是为了使得在零件加工过程当中，让零件保持足够的加工余量，这样做的目的是为了使得如果在加工过程中，出现了加工偏差或者是大的加工失误时，我们最起码可以保证零件还有足够得余量可以挽回零件得加工精度，因此，保证余量足够，是选择粗基准时也得要必须满足得一条原则，只有满足了此原则，便可以保证零件加工过程中废品率降低，成品率提升，满足机械制造过程中的生产纲领，同时提高企业的生产效益。在满足了上述四条粗基准的选用原则后，还需满足最后一条原则：重要表面余量均匀原则。零件的表面通常分为平面、曲面等通常来说重要表面为零件工作过程中使用表面，此表面的工作寿命与零件的使用寿命息息相关，因此，为了使零件的使用寿命与使用效果得到提高，在机械加工过程当中，便要使得零件的重要表面加工精度与加工余量得到必要的保证，同时重要工作表面得加工成品率要得到必要的保证，满足了重要表面得余量均匀，零件的成品率便会得到保证。因此，在生产制造得过程中，选用粗基准时，必须保证上述五条原则，这样便会使加工更有意义，实现高品质、高质量、高产量化生产，提高效益。因此可以选择零件的左右端面和圆周面为定位粗基准。3.2拟定工艺路线在对零件进行加工之前，需要对零件进行分析研究，确定其工艺加工路线。这样做的目的就是要确定一下整体的工艺规程。确定了工艺路线后就知道了加工方法和需要加工的次数。然后根据加工工序集中和分散的原则划分加工阶段，确定加工顺序。在一些重要表面加工加工前需要进行热处理、检查或者其他辅助工序(去毛刺、倒角)，都需要在工艺路线中表达清楚。工艺路线的合理对机械加工零件的质量、效率都有着很大的影响。所以，拟定工艺路线是制定工艺规程中非常重要的一步，需要在进行了充足的研究和调查后，提出适当的机械加工工艺方法。在有多个方法时，需要进行分析对比，然后再确定一个最佳的加工方案。3.2.1 表面加工方法的确定根据零件图上的标注及技术要求，为了可以满足这些要求，需要对零件的加工表面进行分析，确定每个需要加工的表面的加工办法。一般情况下，通过粗加工、半精加工和精加工等多个阶段才可以达到一定的质量要求。选择加工方法时，要考虑每个加工表面的粗糙度要求和尺寸精度的要求。然后选择可以保证达到技术要求的加工方法，再确定前面各工序的加工办法和加工顺序。根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表2.23外圆表面加工方案的经济精度和表面粗糙度；表2.24孔加工方案的经济精度和表面粗糙度，确定采煤机铰接轴零件各表面的加工方法，如表3.1所示。表3.1 采煤机铰接轴各表面加工方案加工表面尺寸及偏差/尺寸精度等级表面粗糙度/加工方案备注25中心通孔250+0.039IT7Ra3.2钻-扩-铰外圆面1200.2340.18IT7Ra0.8粗车-半精车-精车左右端面580IT8Ra6.3粗车-半精车斜度面34IT9Ra6.3粗铣-半精铣左端面孔34IT10Ra6.3钻-扩3.2.2 加工阶段的划分根据采煤机铰接轴的零件图和其功能作用可以看出，铰接轴零件的加工质量要求还是比较高的。一般情况下，加工阶段可以划分为三个阶段，分别是粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段。在第一个粗加工的阶段中，要对后面工序的加工基准进行准备，所以要先加工25的中心通孔和轴的两端面。这样可以保障好后续工序的加工精度。在第二阶段半精加工阶段中，完成端面孔和斜度面的加工；最后精加工阶段中对重要工作表面进行精车和磨削，保证满足粗糙度的要求。3.2.3 工序的集中与分散加工工序的集中与分散是进行机械加工的过程当中要考虑的一个问题。工序的集中和分散对零件的加工有着不同的作用，两者适用的情况不同，满足的加工要求也不同。根据对采煤机铰接轴的加工要求来看，零件的精度较高，可以选择工序分散的方法进行加工。因为这个零件的生产类型为小批生产，所以可以使用万能机床配合不同的夹具来加工。这样加工的好处就是，设备和工艺装备比较简单，可以方便调整，而且对工人的技术要求也降低了一点，通过最合理的切削用量，减少机动时间。3.2.4 工序顺序安排（1） 机械加工工序机械加工工序的确定是工艺路线的重要一部分，合理的加工工序可以保证工艺路线的经济适用性。因此工序顺序的确定要遵循几点原则。其中先加工基准面在加工其他表面，这样可以保证后续工序的尺寸精度和定位精度，所以在加工铰接轴时先加工轴的两头和外面；还要遵守的一个原则是先进行粗加工在进行精加工，这样可以保障以加工表面的质量；对于先加工主要表面还是次要表面，应该遵循先主后次的原则；对于有孔有轴的零件来说，还要遵守先面后孔的原则。先加工铰接轴外圆表面和轴左右端面，再加工轴内螺栓通孔和内孔；先铣轴外圆表面上的凹槽，再钻导油孔8mm。由此拟定采煤机铰接轴机械加工工序安排，见表3.2。表3.2 采煤机铰接轴机械加工工序安排工序号工序内容简要说明10下料毛坯20整体调质30粗车左、右端面先基准后其他、先粗后精40打中心孔先粗后精50粗车外圆台阶面先基准后其他60检验先主后次70半精车左、右端面先基准后其他、先面后孔80半精车外圆台阶面先主后次、先面后孔90钻中心通孔20mm580mm、30mm168mm先主后次、先面后孔100扩中心通孔25mm580mm、35mm168mm先主后次110对中心通孔进行铰加工，保证粗糙度为Ra3.2先主后次120在轴的左右两端需要加工沉头孔45mm和34mm，深度为2mm先面后孔130在通孔上距左端面40mm处车内环形槽43mm9mm、距左端面168mm处车内槽42mm9mm先主后次140对轴左右两端分别攻螺纹M42、M27150铣轴右端斜面先主后次、先粗后精160钻斜面上8mm的通孔和25mm31mm的孔先面后孔、先主后次170对斜面上的孔进行扩孔，使尺寸分别达到10mm、27mm先主后次、先面后孔180斜面上的沉头孔，尺寸为34mm6mm先主后次190对斜面孔进行攻螺纹，M2720mm、M1010mm200钻左端面上的端面孔8mm224mm、27mm31mm先面后孔、先主后次210对左端面的端面孔进行扩钻加工，保证其粗糙度Ra6.3先主后次220左端面孔的沉头孔34mm6mm先主后次230左端面孔攻螺纹M27mm20mm、距端面31mm处M10mm10mm240渗碳淬火250检验260精车外圆台阶面115mm153mm、120mm282mm然后掉头加工125mm132mm、150mm13mm先粗后精270车外圆台阶面上的润滑油槽先主后次280钻圆周面上的油孔84先面后孔290对轴外圆表面进行磨削，保证粗糙度Ra0.8先粗后精300去除毛刺310检查各部分尺寸及精度符合图纸要求320涂覆防锈油入库（2） 热处理工序为了可以提高零件在使用过程中的性能，在采煤机铰接轴的机械加工的过程当中少不了对工件进行热处理。热处理的目的就是为了可以更好的改善零件材料的力学性能，进行渗碳处理后，材料的表面硬度会发生较大的变化，表面的硬度可以达到HRC5660，工件表面就会有较高的硬度和耐磨性；材料芯部的硬度会变为HRC3642，芯部可以保持一定的强度和比较高的塑性和韧性。但是在进行了渗碳淬火处理后，工件会发生变形。所以一般情况下，渗碳淬火工序会安排在半精加工和精加工之间。在热处理完成后，要安排精加工工序来处理变形。并且在进行热处理之前，要将一些次要表面的加工完成，这样可以避免热处理后工件变硬加工困难。（3） 辅助工序在机械加工的工艺路线中，除了主要加工工序外，还需要有一系列的辅助工序。不需要直接进行加工，也不会对工件的尺寸、性能有影响，但是却对保证零件的加工质量非常的重要，所以在工艺路线中也会占据较大的比例。一般情况下会安排在粗加工全部结束后，还有在重要工序之前或者加工时长较长的工序之前，在全部加工工序完成之后。在加工过程中，零件的加工面上会产生毛刺，这对零件的装配会有很大的影响，因此，每次加工之后都应该进行去毛刺的过程。加工过后零件的内孔和表面会有一些切屑，以此需要安排清洗操作。在加工最后的光整阶段，工件表面会产生微笑的磨粒，必须对其进行清洗流程，这些磨粒虽然十分微小，但是在零件投入使用后就会产生许多的弊端，加剧零件的正常磨损，影响正常使用，缩短零件使用寿命。因此，辅助工序时机械加工的过程当中非常重要的一部分。根据上述要求，在设计采煤机铰接轴的机械加工工艺路线时，要考虑安排辅助工序的穿插。在对铰接轴两端面粗加工之后，应该要安排一道校直工序，这样可以保证粗加工和热处理后工件的尺寸精度；在经过半精加工后，则需要安排去毛刺和中间检验的工序；在精加工之后，需要安排去毛刺、清洗和终检工序。综合各方面的考虑，对采煤机铰接轴机械加工的工序顺序安排大致是：先进行基准的加工，然后再对零件主要表面进行粗加工和一些加工余量比较大的表面进行粗加工，之后就是对零件主要表面的半精加工和次要表面的加工，加工结束后对零件进行热处理，最后是对零件的主要表面进行精加工。3.2.5 确定工艺路线考虑了上述工序顺序安排原则的后，便可以确定采煤机铰接轴的机械加工工艺路线，见表3.3。表3.3 采煤机铰接轴机械加工工艺路线工序号工序内容定位基准10下料毛坯20整体调质30粗车左、右端面轴心、外圆定位40打中心孔50粗车外圆台阶面端面和轴心60检验70半精车左、右端面轴心定位80半精车外圆台阶面端面和轴心90钻中心通孔20mm580mm、30mm168mm轴的端面和轴外圆面100扩中心通孔25mm580mm、35mm168mm轴的端面和轴外圆面110对中心通孔进行铰加工，保证粗糙度为Ra3.2轴的端面和轴外圆面120在轴的左右两端需要加工沉头孔45mm和34mm，深度为2mm轴的端面和轴外圆面130在通孔上距左端面40mm处车内环形槽43mm9mm、距左端面168mm处车内环槽42mm9mm轴的端面和轴外圆面140对轴左右两端分别攻螺纹M42、M27轴的端面和轴外圆面150铣轴右端斜面根据轴的左端面160钻斜面上8mm的通孔和25mm31mm的孔左端面170对斜面上的孔进行扩孔，使尺寸分别达到10mm、27mm左端面180斜面上的沉头孔，尺寸为34mm6mm左端面190对斜面孔进行攻螺纹，M2720mm、M1010mm左端面200钻左端面上的端面孔8mm224mm、27mm31mm轴的右端面210对左端面的端面孔进行扩钻加工，保证其粗糙度Ra6.3轴的右端面220左端面孔的沉头孔34mm6mm轴的右端面230左端面孔攻螺纹M27mm20mm、距端面31mm处M10mm10mm轴的右端面240渗碳淬火250检验260精车外圆台阶面115mm153mm、120mm282mm然后掉头加工125mm132mm、150mm13mm端面和外圆270车外圆台阶面上的润滑油槽端面和外圆280钻圆周面上的油孔84轴心定位290对轴外圆表面进行磨削，保证粗糙度Ra0.8300去除毛刺310检查各部分尺寸及精度符合图纸要求320涂覆防锈油入库3.3加工设备及工艺装备的选用在确定了采煤机铰接轴的加工工艺路线后，便需要对加工设备和工艺装备进行选择。在选择时，要考虑满足零件加工工艺的需要并且要能够很好的保证零件的加工质量。生产批量与生产节拍也影响着机床和工艺设备的选择。要尽量采用标准化的工艺装备，这样可以降低生产成本。由于采煤机铰接轴的生产类型是小批生产，所以可以选取通用设备，部分工序夹具可以采用专用夹具。各工序加工设备及工艺装备的选用见表3.4。表3.4 加工设备及工艺装备工序号工序内容加工设备工艺装备10下料毛坯锯床卡尺0-300mm20整体调质电炉电炉30粗车左、右端面CA614080硬质外圆合金车刀、卡尺0-300mm40打中心孔CA6140中心钻50粗车外圆台阶面CA614080硬质外圆合金车刀、卡尺0-300mm60检验70半精车左、右端面CA614080硬质外圆合金车刀、卡尺0-300mm80半精车外圆台阶面CA614080硬质外圆合金车刀、卡尺0-300mm90钻中心通孔20mm580mm、30mm168mmZ52520mm深孔麻花钻、30mm钻头、卡尺100扩中心通孔25mm580mm、35mm168mmZ52525mm深孔麻花钻、35mm钻头、卡尺110对中心通孔进行铰加工，保证粗糙度为Ra3.2Z525铰刀120在轴的左右两端需要加工沉头孔45mm和34mm，深度为2mmZ525平底沉孔钻头、卡尺130在通孔上距左端面40mm处车内环形槽43mm9mm、距左端面168mm处车内环槽42mm9mmCA6140内孔槽刀、卡尺140对轴左右两端分别攻螺纹M42、M27攻丝机床丝锥150铣轴右端斜面X616mm合金铣刀、5mm合金铣刀、卡尺160钻斜面上8mm的通孔和25mm31mm的孔Z5258mm钻头、25mm钻头170对斜面上的孔进行扩孔，使尺寸分别达到10mm、27mmZ52510mm钻头、27mm钻头180斜面上的沉头孔，尺寸为34mm6mmZ525平底沉孔钻头190对斜面孔进行攻螺纹，M2720mm、M1010mm攻丝机床丝锥200钻左端面上的端面孔8mm224mm、27mm31mmZ5258mm钻头、27mm钻头210对左端面的端面孔进行扩钻加工，保证其粗糙度Ra6.3Z525扩孔钻220左端面孔的沉头孔34mm6mmZ525平底沉孔钻头230左端面孔攻螺纹M27mm20mm、距端面31mm处M10mm10mm攻丝机床丝锥240渗碳淬火250检验外径千分尺、卡尺、深度尺、塞规260精车外圆台阶面115mm153mm、120mm282mm然后掉头加工125mm132mm、150mm13mmCA614080硬质外圆合金车刀、卡尺0-300mm270车外圆台阶面上的润滑油槽CA6140成型圆弧车刀280钻圆周面上的油孔84Z5128mm钻头290对轴外圆表面进行磨削，保证粗糙度Ra0.8M1080刚玉砂轮300去除毛刺锉刀310检查各部分尺寸及精度符合图纸要求外径千分尺、卡尺、深度尺、塞规320涂覆防锈油入库3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定3.4.1车外圆各台阶面（1） 确定加工方案满足该表面的经济加工精度要求应采取的方案为：粗车半精车精车磨削。（2） 确定加工余量按照该轴的加工顺序，从后向前推算确定毛坯的总余量，则各段的各工序余量为：磨削余量：Z磨=1mm精车余量：Z精=1.5mm半精车余量：Z半精车=1.5mm粗车余量：Z粗=6mm（3）计算各工序尺寸的基本尺寸磨削后各段工序基本尺寸分别为：150mm、125mm、120mm、115mm（设计尺寸）。则其他各工序的基本尺寸依次为：精车：151mm、126mm、121mm、116mm半精车：152.5mm、127.5mm、122.5mm、117.5mm粗车：154mm、129mm、124mm、119mm毛坯：160mm、135mm、130mm、125mm（4）确定各工序尺寸的公差及偏差工序尺寸的公差按加工经济精度确定：磨削：IT7，公差值为0.040mm、0.035mm精车：IT8，公差值为0.063mm、0.054mm半精车：IT10，公差值为0.16mm、0.14mm粗车：IT11，公差值为0.25mm、0.22mm毛坯：CT10，4mm工序尺寸按“入体原则”标注：磨削：1500.040、1250.040、1200.0350、1150.0350精车：1510.0630、1260.0630、1210.0540、1160.0540半精车：152.50.160、127.50.160、122.50.140、117.50.140粗车：1540.250、1290.250、1240.220、1190.220毛坯：1604、1354、1304、12543.4.2钻中心通孔25（1）确定加工方案根据孔的典型加工方案，满足该表面经济加工精度要求应采取的加工方案为：钻扩铰。（2）确定加工余量按该孔的加工顺序，从后向前推算确定毛坯的总余量，则各工序余量为：铰孔余量：Z铰=0.2mm扩孔余量：Z扩=1.8mm钻孔余量：Z钻=23mm（3） 计算各工序尺寸的基本尺寸铰孔后工序基本尺寸为25mm（设计尺寸），其他各工序基本尺寸依次为：扩孔：（250.2）mm=24.8mm钻孔：（24.81.8）mm=23mm（4） 确定各工序尺寸的公差及其偏差工序尺寸的公差按加工经济精度确定：铰孔：IT7，公差值为0.021mm扩孔：IT10，公差值为0.084mm钻孔：IT11，公差值为0.13mm工序尺寸偏差按“入体原则”标注铰孔：250+0.021扩孔：24.80+0.084钻孔：230+0.133.5切削用量和加工工时的计算3.5.1 工序30粗车轴两端面工序30一共包括两个工步，工步1是以右端面定位，粗车左端面；工步2是以左端面定位，粗车右端面。（1） 机床选择采煤机铰接轴端面粗车之后可达粗糙度Ra6.4，加工设备选择普通车床，型号CA6140。（2） 刀具选择80合金车刀（3） 背吃刀量工步1粗车左端面时，粗车走刀1次，背吃刀量为粗加工余量，1=4。工步2粗车右端面时，粗车走刀1次，背吃刀量为粗加工余量，2=4。（4） 进给量和切削速度C6140型车床的功率为4，工件材质为30CrMnTi，查得80合金车刀粗车平面进给量的范围为1.0-1.2/r，由车床CA6140参数，粗车采煤机铰接轴左端面切削速度v1=0.3m/min进给量f1为1/r，（5） 主轴转速上面计算知粗车采煤机铰接轴端面的主轴转速300r/min，再由车床CA6140知，粗车采煤机铰接轴端面的主轴转速（6） 工时计算粗车采煤机铰接轴端面的机动时间计算公式：工步1粗车采煤机铰接轴左端面走刀长度约为l=80mm，走刀次数i=1。可得工步1所需要的加工时间为：工步2 粗车采煤机铰接轴左台阶面走刀长度约为l=290mm，走刀次数i=1。可得工步2所需要的加工时间为：3.5.2 工序50粗车外圆台阶表面（1） 机床的选择采煤机铰接轴外圆端面粗车之后可达粗糙度Ra6.4，加工设备选择普通车床，型号CA6140。（2） 刀具的选择选择刀具80合金车刀（3） 背吃刀量粗车外圆表面时，粗车走刀1次，背吃刀量为粗加工余量，1=4。（4） 切削用量CA6140型车床的功率为4，工件材质为30CrMnTi，查得80合金车刀粗车外圆面进给量的范围为1.0-1.2mm/r，由车床CA6140参数，粗车采煤机铰接轴外圆表面的切削速度为v1=0.3m/min，进给量f1为1mm/r。（5） 主轴转速上面计算知粗车采煤机铰接轴外圆表面的主轴转速300r/min，再由车床CA6140知，粗车采煤机铰接轴外圆表面的主轴转速（6） 工时计算粗车采煤机铰接轴外圆表面的机动时间计算公式：粗车采煤机铰接轴左端面走刀长度约为l=580mm，走刀次数i=5。可得所需要的加工时间为：3.5.3工序80钻25中心通孔（1） 机床的选择根据工件的材料尺寸和加工要求，选取机床型号为Z535。（2） 刀具的选择根据加工要求和工件材质，选取刀具为深孔麻花钻。（3） 切削用量根据工件材料为30CrMnTi、孔25、深孔麻花钻，通过查参考文献可得，切削速度vc=0.5m/min，进给量f=0.2，取ap=3，则ns=1000vdrmin=1200rmin根据本工序采用加工中心进行加工，查得，转速nw=1200r/min，故实际切削速度为vc=dn1000=0.24mmin（4） 加工时间该工步加工的基本时间为：式中l1=D2cotkr+12mm15mm,l=580mm,l2=5mm，进给次数i=1。则该工序的加工时间为：Tj=l+l1+l2fni=6.4min3.5.4工序140铣右端面的斜面工步1 铣30斜角（1） 机床的选择选择VMC850加工中心，可以满足该工序中的加工条件方式。（2） 刀具的选择5合金键槽铣刀（3） 背吃刀量采煤机铰接轴斜度面的加工总余量为6，故该工步的背吃刀量。（4） 进给量的选择采煤机铰接轴的材料为30CrMnTi，当铣刀为5合金键槽铣刀时，进给量取值范围为0.150.38mm/z，查表后表取，。（5） 切削速度铣削速度计算公式，由参考文献知，选择VMC850加工中心的主轴转速n=1200r/min故：（6） 工时计算铣采煤机铰接轴斜度面的机动工时为： 式中：铣削长度，3.5.5工序150钻斜面上的通孔工步1 钻孔M10底孔8.5（1） 刀具的选择8.5钻头（2） 切削用量由工件材料为30CrMnTi、孔8.5、8.5钻头，查参考文献可得，切削速度vc=0.35m/min，进给量f=0.2，取ap=3，则ns=1000vdr/min=1300r/min由本工序采用加工中心，查得，转速nw=1200r/min，故实际切削速度为vc=dn1000=0.35m/min（3） 加工时间式中l1=D2cotkr+12mm3mm,l=20mm,l2=8mm，进给次数i=1。则该工序的加工时间为工步2 钻M27底孔孔25深31（1） 刀具选择25钻头（2） 切削用量根据工件材料为30CrMnTi、孔25、25钻头，通过查参考文献可得，切削速度vc=0.32m/min，进给量f=0.15，取ap=5，则ns=1000vdrmin=450rmin由本工序采用加工中心，查得，转速nw=500r/min，故实际切削速度为vc=dn1000=0.32mmin（3） 加工时间该工步加工的基本时间为：式中l1=D2cotkr+12mm3mm,l=31mm,l2=5mm，进给次数i=1。（4） 则该工序的加工时间为Tj=l+l1+l2fni=0.3min工步3 钻孔34深5（1） 刀具的选择根据工步尺寸和工件材料，选取刀具为34的钻头（2） 切削用量根据工件材料为30CrMnTi、孔34、34钻头，通过查参考文献可得，切削速度vc=0.15m/min，进给量f=0.25，取ap=5，则ns=1000vdrmin=300rmin根据本工序采用加工中心进行加工，查得，转速nw=300r/min，故实际切削速度为vc=dn1000=0.15mmin（3） 加工时间该工步加工的基本时间为：式中l1=D2cotkr+12mm15mm,l=5mm,l2=5mm，进给次数i=1。则该工序的加工时间为Tj=l+l1+l2fni=0.62min工步5 钻M22底孔孔22深30（1） 刀具的选择根据工步尺寸和工件材料，选取刀具为22的钻头（2） 切削用量根据工件材料为30CrMnTi、孔22、22钻头，通过查参考文献可得，切削速度vc=0.15m/min，进给量f=0.25，取ap=30，则ns=1000vdrmin=300rmin根据本工序采用加工中心进行加工，查得，转速nw=300r/min，故实际切削速度为vc=dn1000=0.15mmin（3） 加工时间该工步加工的基本时间为：式中l1=D2cotkr+12mm10mm,l=30mm,l2=5mm,进给次数i=1。则该工序的加工时间为Tj=l+l1+l2fni=0.94min3.5.6工序240精车外圆台阶面（1） 车床的选择精车采煤机铰接轴外圆台阶面后保证粗糙度达到Ra0.8，加工设备选择卧式普通车床，设备型号为C6140。（2） 刀具的选择80合金车刀（3） 背吃刀量此为精车加工，背吃刀量为加工余量ap=1mm。（4） 切削速度及切削量精车采煤机铰接轴外圆台阶面车刀为80合金车刀，车削材质为30CrMnTi，故精车切削速度范围为0.2-2m/min，进给量的范围为0.25-5/r。再由C6140参数可得，精车外圆台阶面的切削速度为，进给量为。（5） 主轴转速精车采煤机铰接轴外圆台阶面的主轴转速 上面计算知精车采煤机铰接轴外圆台阶面主轴转速600r/min，再由卧式铣镗床T68知，精车采煤机铰接轴外圆台阶面主轴转速。（6） 加工工时精车采煤机铰接轴外圆台阶面的机动工时 式中：车削长度，3.5.7工序250车外圆油槽（1） 刀具的选择成型圆弧车刀（2） 切削深度此为精加工，所以切削深度为（3） 切削速度和进给量精车采煤机铰接轴外圆凹槽车刀为成型圆弧车刀，车削材质为30CrMnTi，故精车切削速度范围为0.2-2m/min，进给量的范围为50-100/r。再由CA6140参数可得，精车外圆台阶面的切削速度为，进给量为。（4） 主轴转速精车采煤机铰接轴外圆凹槽的主轴转速 上面计算知精车采煤机铰接轴轴外圆凹槽主轴转速50r/min，再由车床CA6140参数知，精车采煤机铰接轴外圆凹槽主轴转速。（5） 加工工时精车采煤机铰接轴外圆凹槽的机动工时 式中：车削长度，4 专用钻床夹具设计4.1 夹具设计任务定位、夹紧、对刀和引导是夹具的几个主要作用。在机械加工中，机床夹具的主要作用包括：使工件方便进行正确的定位，以此来保证加工的精度；可以适当的缩短安装工件的时间，提高了劳动生产率；可以很好的降低加工成本，而且也扩大了机床可以使用的范围；操作起来会更加的方便、安全、可靠，对操作人员的要求降低，而且操作人员的劳动强度也会减轻不少。专用夹具就是专门为了某一个工件的中的某一道工序而设计制造的夹具。这样做是为了尽可能地提高劳动生产率，并且可以保证其加工质量，降低工人的劳动强度。从零件图上我们可以得到对零件的各种加工要求，比如工件的形状、尺寸的大小、各表面的粗糙度和各部分的位置关系。根据前面设计的机械加工工艺路线，可以在工序图上知道当前工序中零件的加工基准、加工尺寸、待加工表面和以加工表面、以及这道工序的定位方式和夹紧方式，这是设计专用夹具时的重要依据。为工序50钻25中心通孔设计专用钻床夹具，所用机床型号为Z535，小批生产类型。4.2 夹具的设计步骤4.2.1 明确设计任务书与收集设计材料要想设计某一道工序的专用夹具，就要先研究清楚被加工零件的零件图，了解一下加工工序图和工艺规程设计，知道零件的生产纲领和设计任务书。通过对工件进行工艺分析，可以了解到工件的特点、材料。之后就可以通过工序图确定设计该工序的加工表面、加工余量、定位基准。再根据加工要求选择合适的加工机床、刀具和量具。4.2.2 拟定夹具结构方案与绘制夹具图（1） 设计对采煤机铰接轴零件的定位方法，对该零件设计合理的定位装置。（2） 设计对采煤机铰接轴零件的夹紧方法，对该零件设计适用的夹紧装置。（3） 确定铰接轴加工夹具与机床的连接方式，设计连接元件、选择安装基面。（4） 绘制夹具装配图，并标注尺寸、配合公差等。4.2.3 进行必要的分析计算由于采煤机铰接轴的中心通孔的加工精度较高，所以应该对此进行加工精度分析。在本次设计中采用的为有动力装置的夹具，因此要计算夹具的夹紧力，以确保可以夹紧工件。在面对多个夹具方案。还需要对其进行经济分析，选取其中最经济实用的方案。4.3.4 绘制夹具装配总图对采煤机铰接轴钻中心通孔的专用夹具总装配图，要按照国家标准进行绘制。图纸比例通常采取1：1，特殊情况下也可选取其他比例尺。夹具的装配图应该可以展现出夹具的工作原理，清楚的展示出各装置的相对位置及其结构。夹具装配图的绘制顺序是有一定的要求。首先，要先用双点划线将工件表示出来，要体现工件的外形尺寸和夹紧表面以及装夹位置，然后要画出工件的定位位置、夹紧位置和其他的装置，最后画出夹具体及连接元件。绘制完装配图后，在上面标注必须的尺寸和公差等级，写明技术要求。最终在图上绘制夹具明细表和标题栏。4.3 夹具的工作原理与结构设计4.3.1 对定位元件的基本要求表4.1 定位元件设计要求足够的精度由于工件的定位是通过定位副的接触（或配合）实现的，定位元件上限位基面的精度直接影响工件的定位精度，因此，限位基面应有足够的精度，以适应加工的要求。足够的刚度和强度定位元件不仅限制工件的自由度，还有支撑元件、承受夹紧力和切削力的作用，因此要有足够的强度和刚度，以免使用中变形或损毁。耐磨性好工件的装卸会磨损定位元件的限位基面，导致定位精度下降。定位精度下降到一定程度时，定位元件必须更换，否则，夹具不能继续使用。为了延长定位元件的更换周期，提高夹具的使用寿命，定位元件应有较好的耐磨性。工艺性好定位元件的结构应力简单、合理，便于加工、装配和更换。4.3.2 定位方案与定位元件根据上述对定位元件的各种要求，来确定一套合适的定位方案，并对定位元件进行选择。对工件进行定位的目的是，保证在工序加工时每个工件都可以在正确的位置进行加工。正确的加工位置对工件来说时非常重要的，可以保证工件的尺寸，减少加工定位误差。由于在一批工件中，每一个工件的尺寸都是有一定的偏差，这就使得在加工定位时，每个工件的位置有一些不同，这个是不可避免的问题，但是也要保证每个工件位置差别在一定的范围内。在对采煤机铰接轴中心通孔的加工夹具设计时，根据零件图上标注的要求，我们需要保证中心通孔相对于轴的同轴度。在对工件进行定位时要保证零件的上下两端面平行、轴与水平面垂直，这样可以很好的保证中心通孔的位置。定位表面为轴的下端面与外圆表面，利用上下两个短V型块限制四个自由度，轴端止推支撑限制一个自由度。气缸通过活塞杆的斜面推动杆，使得压板同时压紧两个工件，用两个钻头同时工作。在这样配合下，可以保证零件在加工过程中不会发生移动或偏转，满足了加工时的要求。4.3.3 对夹紧装置的基本要求对于如何夹紧工件，确保加工过程中的稳定。需要设计合理的夹紧装置，以此来实现夹紧要求。对于夹紧装置的设计需要做到以下几点：（1）在对采煤机铰接轴的夹紧时，要保证工件可以在定位后的位置不发生改变。（2）对工件的夹紧力大小要适当，对于同一批生产的工件，所用的夹紧力要保持一致。夹紧力的大小要可以保证零件在加工过程中稳定不动，又不能使工件由于夹紧力太大而发生变形。夹紧后，零件在加工中产生的振动就会变小，对保证零件的加工精度有一定的作用。（3）夹紧装置的设计，其复杂系数也是需要选择的。可以根据零件的生产纲领来改变夹紧装置的复杂度，对于生产批量大的工件，在设计夹紧装置时可以适当的提高其复杂程度来保证加工效率；对于采煤机铰接轴这种生产批量小的，夹紧装置满足加工要求即可，不需要太复杂的结构。 对上述要求进行简要总结，在对工件进行夹紧时，夹紧的效果对与工件有着紧密的联系，夹紧的结果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则：表4.2 夹紧装置设计原则工件不移动原则夹紧的过程中，要保证不会改变工件定位之后所占据的正确位置。工件不变形原则夹紧力大小必须适当，必须保证可靠的夹紧，但也必须使夹紧力作用下的工作件不产生加工精度所不允许的变形。工件不振动原则对于零件刚性较差或者需要连续切削加工的零件，需要减少加工过程中的振动。可以通过提高夹紧支撑元件的刚性，让夹紧装置的位置靠近加工表面等来保证加工振动减少。安全可靠原则夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。经济实用原则夹紧装置的自动化复杂程度应与工件的生产纲领相适应。在保证生产效率的前提下，其结构应力要求简单，便于制造维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。夹紧机构的作用就是传递夹紧力，将动力装置或人的力正确的作用到工件的正确位置，是直接与工件进行接触的执行元件。在传递夹紧力的过程中，可以根据实际情况和加工需要改变里的大小、方向和作用点。对于手动夹紧的装置，要保证在人力停止后还可以夹紧工件在正确位置不移动，所以要有良好的自锁性能。对于通过动力装置进行夹紧的装置要保证力的稳定。4.4 夹紧方案的选择由于轴用两个V形块和压板夹住铰接轴，为了使其快速夹紧使用气动夹紧机构。限制5个自由度。4.4.1 钻削切削力需要钻孔零件的材料为30CrMnTi，含碳量为0.240.32，属于低碳钢。30CrMnTi力学性能：抗拉强度1470，伸长率9，断面收缩率40，冲击功47J，冲击韧值59J/，硬度229HB。钻切削力的计算公式如下表：表1 钻削切削力的计算公式工件材料加工方法刀具材料切削扭矩计算公式切削力计算公式结构钢和铸钢b=736钻M=0.34D2f0.8KpFf=667DF0.7Kp扩钻M=0.88Dap0.9f0.8KpFf=371ap1.3f0.7Kp耐热钢（HB141）钻高速钢M=0.40D2f0.7KpFf=1420DF0.7KpM=0.21D2f0.8KpFf=419DF0.8Kp灰铸铁（HB19）硬质合金M=0.12D2f0.8KpFf=412D1.2F0.75Kp扩钻高速钢M=0.83D2ap0.75f0.8KpFf=231ap1.2f0.4Kp可锻铸铁（HB120）钻M=0.21D2f0.8KpFf=425DF0.8Kp硬质合金M=0.098D22f0.8KpFf=319D1.2f0.75Kp铜合金高速钢M=0.12D2f0.8KpFf=309DF0.8Kp钻削时的进给量f=0.150.32mm/r，取f=0.2mm/r由表可知，切削扭矩的计算公式M=0.34D2f0.8Kp （式4-1）Kp为修正参数，它的计算公式因为30CrMnTi的抗拉强度1470，Kp=b7360.75=14707361060.75=1.3104.5 （式4-2）计算25孔的切削扭矩，带入式3-1得： M=0.341210320.20.81.3104.59.6101.5Nm （式4-3）由表3-3可知，切削力的计算公式如下，其中f=0.2/转Ff=667DF0.7Kp计算25孔的切削力，带入式3-4得：Ff=667121030.21030.71.3104.5156N （式4-4）4.4.2 实际所需夹紧力的计算一般情况下，会把夹具和工件看成一个整体的刚性系统，。对工件所受的切削力和夹紧力进行分析，为了保证所得夹紧力可以保证加工过程中各种状态下的可靠，选取加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态进行分析计算，根据静力平衡原理计算出理论上的夹紧力。最后为了保证夹紧的可靠性，还需要乘以安全系数作为实际所需要的夹紧力，即：Wk=WK （式4-5）式中： 安全系数K可按下式计算： K=K0K1K2K3K4K5K6 （式4-6）式中，K0K6为各种因素的安全系数，如表表2 安全系数K0K6的数值符号考虑的因素系数值K0考虑工件材料及加工余量均匀性的安全系数1.21.5K1加工性质粗加工1.2K2精加工1.0K3刀具钝化程度1.01.9K4切削特点连续切削1.0断续切削1.2K5夹紧力的稳定性手动夹紧1.3机动夹紧1.0K6手动夹紧的手柄位置操作方便1.0操作不方便1.2K7仅有力矩使工件回转时，工件与支撑面接触的情况接触点稳定1.0接触点不稳定1.5如果安全系数K的计算结果小于2.3时，取K=2.5。钻孔时，根据表2、表3，带入式35，计算相应的安全系数得：表3 安全系数K2加工方法切削力分力情况K钻削MK铸铁钢FC1.151.15粗扩（毛坯）MK1.01.0FC1.31.3精扩MK1.21.2FC1.21.2粗车或粗镗FC1.01.0FP1.21.4Ff1.251.6精车或精镗FC1.051.0FP1.41.05Ff1.31.0圆周铣削（粗、精）FC1.21.41.61.8（含碳量小于0.3%）1.21.4（含碳量大于0.3%）端面铣削（粗、精）FC1.21.41.61.8(含碳量小于0.3%)1.21.4（含碳量大于0.3%）磨削FC1.151.2拉削F1.5K=K0K1K2K3K4K5K6=1.31.01.51.01.31.02.5 （式4-7）本夹具径向锁紧机构，通过气动夹紧，利用锁紧螺杆使压板移动，将工件夹紧。夹紧力和夹紧扭矩的计算公式如下：W=2MD (式4-8)M=Qf1+1.07cos2Dsin2+1.07cos2 （式4-9）式中然后计算夹紧扭矩，带入式38中得：M=Qf1+1.07cos2Dsin2+1.07cos2 405.6Nm （式4-10）计算实际夹紧力，代入式3-5得：Wk=WK=57.5N （式4-11）计算摩擦力f=Ff=0.1660=9.6N (式4-12)因为Wkf，所以可以得到结论，在钻孔过程中工件不会发生滑动，夹具夹紧力合适，夹紧机构也满足了设计的要求。总结这次毕业设计的题目是对MG400/930-WD采煤机铰接轴进行机械加工工艺及工装设计，在对机械加工工艺路线确定之后，我选择了对钻中心通孔工序的专用夹具设计。在毕业设计初期，开始收集资料，了解机械加工工艺和夹具设计的发展现状。然后对资料进行整理分析，从中学习参考。在老师的指导下正式开始对采煤机铰接轴的机械加工工艺路线进行规划设计。确定了加工工艺规程后，便可以从中选择重要的工序进行专用夹具的设计，在本次设计中选的是对铰接轴中心通孔的加工夹具设计。最终在老师的指导下完成夹具设计和图纸绘制。在设计过程中，遇到了许多的问题，最后都在老师和同学的建议下解决。通过这次的毕业设计，我认识到机械设计制造及其自动化专业就是为解决实际机械加工的各种难题而培养人才，我们若能发挥自己所学，解决实际问题，才能发挥自己的作用。毕业设计是对自己四年来的所学所得进行检验的一各过程，也是对自己能力的一次提升。从开始的资料查找到工艺路线的确定、夹具的设计以及最后的CAD图纸绘制，这个过程让我受益匪浅。通过对夹具装配的设计，培养了我的设计思维，增加了实际操作的能力。在体会到设计的艰辛的同时，也发现其中的乐趣。54参考文献1 姜涛.机械设计制造及其自动化应用探究J.中国设备工程,2021(09):137-138.2 岳伟平.加工工艺对机械零部件加工精度的影响及优化措施J.内燃机与配件,2021(09):123-124.3 徐永利.机械加工工艺技术与误差分析J.中国设备工程,2021(09):144-145.4 师超红,杨明霞.车床切削加工夹具的设计J.集成电路应用,2021,38(05):162-163.5 吴兆平.现代化机械设计制造工艺及精密加工技术研究J.科学技术创新,2021(12):56-57.6 郝岩利.现代机械制造工艺及精密加工技术的应用分析J.中国设备工程,2021(09):103-104.7 范兴劲.机械零件设计及加工工艺分析J.中国设备工程,2021(09):122-123.8 王媛媛.现代机械制造工艺与精密加工技术探究J.时代汽车,2021(09):144-145.9 杜伟,刘宾,刘勋,刘诗彪.硬质合金机械加工常见缺陷与工艺优化J.硬质合金,2021,38(02):123-132.10 赵东一. 机械制造工艺与机械设备加工工艺探讨J. 冶金管理,2021,(03):7-8.11 王力.机械制造工艺与机械设备加工工艺的探讨J.冶金与材料,2021,41(02):99-100.12 于杰.浅谈机械加工工艺对加工精度的影响J.中国设备工程,2021(08):92-93.13 Dao-Yang Yu,Zhi Ding,Xiao-Qing Tian. High-precision machining technology based on analytical metod for integral impeller with flank millingJ. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2021(prepublish).14 李玉安.现代机械制造工艺及精密加工技术的应用探讨J.南方农 机,2021,
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