平移式浮动夹头的零部件设计

目录第 1 章 绪论 -11.1 夹具的概述 -11.2 机床夹具的基本概念及特点 -11.3 机床夹具的发展方向及国内外现状 -2第 2 章 总体结构设计方案 -32.1 设计的主要任务 -32.2 平移式浮动夹头的工作原理 -3第 3 章 平移式浮动夹头的零部件设计 -53.1 机械零件的设计方法 -53.1.1 传统的设计方法 -53.1.2 现代设计方法 -53.2 机械零件的材料选择及选择原则 -53.2.1 钢 -53.2.2 铸铁 -63.2.3 材料的选择原则 -63.3 尾柄的设计 -73.4 连接套的设计 -73.5 拨盘的设计 -103.6 特殊螺母的设计 -113.7 销的选择 -113.8 衬套的选择 -123.7 滚动轴承的选择与校核 -133.7.1 滚动轴承的选择 -133.7.1 滚动轴承的校核 -14第 4 章 切削用量的选择原则与计算 -154.1 切削用量的选择原则 -154.2 切削用量的计算 -15总 结 -23参考文献 -24致 谢 -251第 1 章 绪论1.1 夹具的概述不论是传统制造系统还是现代制造系统，夹具都是非常重要的。在机械制造过程中，用来固定加工对象或刀具，使之占有正确位置，以便接受施工或者检测的装置都可以称为夹具。例如:焊接过程中用的焊接夹具、检验过程中用的检验夹具、夹紧刀具的夹头、机械加工过程中用的机床夹具等。夹具对于加工质量、生产率和产品成本都有直接的影响。花费在夹具设计和制造的时间不论是在改进现有产品或者开发新产品中，在生产周期中都占有较大的比重。所以，在制造业中非常重视对夹具的研究。随着市场对产品的需求不断增加，产品的更新换代速度也不断加快。由于机械产品的品种繁多，产品的设计周期缩短，传统的大批量生产模式逐步被中小批量的生产模式取代。按单一品种设计专业夹具的方法己经不能满足生产发展的要求，因此，如何缩短工艺装备的设计、制造周期，以及产品换型后对原有工装夹具延续使用己事在必行。机械制造业欲适应这种变换须具备较高的柔性，国外已把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展方向产品制造环节的柔性化的着眼点主要是在机床和工装两个方面，而夹具又是工装柔性化的重点。夹具能保证工件或刀具在规定的坐标位置上准确定位和牢固的夹紧，也就是说能保证工件相对于机床坐标原点具有准确和稳定可靠的坐标位置。这种夹具具有较高的刚度和精度，在粗加工时能承受较大的切削用量，以充分发挥数控、加工中心机床的生产能力；在精加工时能更好的保证工件定位基准和加工表面的位置精度，更好的发挥数控、加工中心机床的高效性能。1.2 机床夹具的基本概念及特点机床夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件的位置，并将其牢固的夹紧以接受加工的工艺装备。它的主要作用是：可靠的保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度和扩大机床的工艺性能，因此机床夹具在机械制造业中占有十分重要的地位。机床夹具的主要特点是夹具与机床的主轴联接，工作时由机床主轴带动作高速旋转，因此在机床夹具的设计时除了保证达到工件的精度要求外，还应该考虑：1） 结构力求紧凑、简单，重量尽可能轻。2） 夹具与机床主轴、花盘或法兰盘联接安全可靠。3） 夹具工作时应该保持平衡以免主轴轴承过早磨损而失去精度，因此夹具元2件的重心应该尽量接近回转中心。4） 夹具在径向无突出和可能松脱的零件。5） 切削能够顺利的从夹具中排出或清除。6） 夹具经过调整后即可能在另一种型号的机床上使用。1.3 机床夹具的发展方向及国内外现状机床夹具是机械加工中必不可少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，切削加工领域中，高速、超高速切削已成为主要发展趋势之一。夹头产品广泛应用于车、铣、钻等通用机床，目前国内外市场对其需求量较大，年需求量大约 40005000 万只。随着市场需求量的目益增加，工件精度要求愈高，对于夹具稳定及精密的要求也就愈高；对于强调高速削的各式 CNC工具机床进行高速切削，夹具性能的好坏，对加工质量有极为重要的影响。因此对钻夹头产品的加工工艺、技术指标要求也越来越高。由于技术、材料及材质硬度的提升，各式夹头在质量的要求上也愈来愈高才能符合市场需求，因此对生产者来说在相关方面技术的提升则是另一个挑战的难题；在高效率切削带动下，传统的手动夹头方式已有被逐渐取代的趋势，对于各式切削加工机械而言，夹头因需适应各种不同的刀具及机械特性，常需面对夹头夹持力降低、变形、振动及惯性等问题，因此生产者在设计夹头时通常会特别重视这些问题以求产品的稳定及安全性。在高速切削过程中，切削工具处于高速回转状态，此时所用的刀具夹头必须使切削工具保持良好的刃尖振摆精度和夹持刚性。切削工具和夹头在高速回转条件下，如果不平衡量值较大，则会降低振摆精度，由于离心力的影响，还将降低夹持刚性。这类现象在普通切削加工中也时有发生，但其影响不如高速切削时明显，也未受到足够的重视。目前，高速高精度加工越来越普及，因此，要求切削工具必须具有更高的性能，而且应充分发挥其加工特点。在以切削加工为中心的制造技术方面，以复合切削和高速铣削为中心的切削加工技术，内容包括工序集约化、迅速实现高速高精度加工、采用多功能刀具、进行CNC高速切削、向微细形状加工发展等。为了满足上述要求，在加工技术方面，除了选用CNC机床外，还有一些共同特点，如必须在高速回转条件下，保证立铣刀等切削工具实现稳定切削，延长工具寿命。为此，必须努力实现切削工具和夹头的最佳配合。2002年秋日本东京国际机床展览会(JIMTOF)上展出的适用于高速切削的加工中心品种及最高主轴转速。目前，转速达到3OOO6000rmin的机种已大量投放市场，表明高速切削加工已成为新型生产技术的有效手段之一。高速切削的普及工作已在3日本国内铺开，欧洲及东南亚地区也在迅速扩展其使用领域。因而受到人们的普遍关注，目前已成为全球制造业的共同趋势。第 2 章 总体结构设计方案2.1 设计的主要任务在对管板类零件铰孔时，如果对刀不正，机床主轴中心线与孔不同心时，就容易产生折刀及孔公差超范围的现象，影响生产顺利进行及产品质量。为避免工件安装误差及及对刀不正引起的主轴中心线与孔不同心，可采用把铰刀安装在浮动夹头里。浮动夹头能使刀具在垂直于轴线的平面内移动，自动修正机床主轴中心与孔的偏差，避免由此产生铰孔后孔径扩大及喇叭现象，保证孔的尺寸公差，同时在加工象管板这类的多孔工件时，对每一个孔不用精准对刀，由浮动夹头自动找正，可明显提高生产效率。2.2 平移式浮动夹头的工作原理尾柄1直接安装在机床主轴孔中，连接套7内插铰刀，其内锥采用3号莫氏圆锥，可满足一般常用铰刀的安装。连接套7松动地插入尾柄1的孔内，连接套7的凸缘上的两个孔内压入销2，在尾柄1的端面的两孔内也压有销2，连接套7与尾柄1端面之间放置拨盘4，各销2均插入拨盘4的通槽中，借此拨盘4来传递由尾柄1到连接套7的回转力矩。销2上部装有衬套3以利于在拨盘9的通槽内滑动。连接套2、拨盘4、尾柄1用特殊螺母5连接在一起，并通过推力球轴承压住它们。浮动夹头结构如附图。 45 67图1- 浮动夹头41尾柄；2销轴；3衬套；4拨盘；5螺母；6轴承；7连接套。这种结构的夹头不能使刀杆倾斜，当铰刀与孔不同心时，由于连接套与尾柄及拨盘上开有通槽，使连接套可在垂直于主轴轴线的平面内移动，从而可使铰刀自动找正。铰刀移动量的大小决定于连接套和尾柄内孔之间的间隙(可达3mm)。改变连接套内孔的莫氏锥度等级，可适应不同直径铰刀的安装。此浮动夹头应用于实际生产中，在提高精度及生产效率上都取得了良好的效果。5第 3 章 平移式浮动夹头的零部件设计3.1 机械零件的设计方法机械零件的设计方法有传统设计方法和现代设计方法两大类。3.1.1 传统的设计方法1）经验设计根据长期的设计、生产及使用的实践总结的经验公式和数据来进行计算，或者参考已有的同类产品进行“ 类比”设计。这种设计方法简便，但是有一定的局限性，一般用于简单或者不太重要的零件的设计，如箱体、机架等。2）理论设计运用设计理论及实验数据进行设计。理论设计有两种计算方式。（1）设计计算 根据理论计算公式求出零件的主要尺寸，然后根据工艺要求确定结构。（2）校核计算 先根据经验及简单的方法，初选零件的主要尺寸及形状，然后用理论校核公式进行计算。3.1.2 现代设计方法随着现代科学技术的发展，尤其是计算机技术的应用，机械零件的设计也在突破传统的设计方法向着更全面、更科学、更简捷、更精确的方向发展，从而形成了现代设计方法。现代设计方法目前主要有可靠性设计、优化设计、有限元设计、疲劳设计、模块设计、计算机辅助设计（CAD）智能设计及设计方法学等。3.2 机械零件的材料选择及选择原则机械零件所用的材料种类很多，主要是金属材料和各种复合材料，其中刚和铸铁应用最为广泛。材料的选择是否适合，影响到零件的可靠性和成本，因此选材是机械设计中比较重要的一个环节。3.2.1 钢由于钢具有较高的强度，良好的塑性、韧性和可加工性，并且可以通过热处理改善其力学性能，因而得到广泛的应用。按化学成分不同，钢可以分为碳素钢和合金结构钢；按用途不同，可以分为结构钢（用以制造零件和工程结构构件） 、工具钢（用以制造刀具、模具和量具）和特殊钢（用以制造在高温、低温、腐蚀性介质等特殊情况下工作的机械零件） 。（1） 碳素钢 碳素钢分为普通碳素钢和优质碳素结构钢两大类。前者用于受载6不大且基本上受静应力的一般零件，后者用于受载荷较大且为变应力或冲击载荷的零件。优质碳素钢根据含碳量的不同可分为：低碳钢、中碳钢、高碳钢。低碳钢（含碳量小于 0.25%）力学性能差，但有较好的塑性和焊接性，适用于制造冲压件和焊接件。中碳钢（含碳量在 0.3%0.5%之间）力学性能较高，又有一定塑性和韧性，可用于受载荷较大的零件。高碳钢（含碳量在 0.55%0.7%之间）力学性能高多用于制造强度较高的零件。（2） 合金结构钢 在优质碳素钢中加入某种或某些合金元素，就形成各种合金钢，从而达到改善钢的力学性能的目的。3.2.2 铸铁铸铁和钢同属于铁碳合金，但是其含碳量较高，一般大于 2%。铸铁属于脆性材料，不能辗压或锻造，具有良好的铸造性、切削性、耐磨性和减震性，抗压性能也比较好。铸铁一般用于受力不大、冲击载荷小、形状复杂、需要减震的各种铸件，如机床床身、壳体等。常用的是灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁。3.2.3 材料的选择原则材料的选择原则是机械零件设计中关重要的一个环节。选择材料主要考虑使用要求、制造工艺要求及经济性要求三个方面的问题。使用要求是保证零件在规定的使用期限内可靠工作而不发生失效，主要考虑以下几点：（1）零件所受的载荷和应力的大小、性质及其分布情况，确保满足强度和刚度的要求。（2）零件的尺寸和重量。（3）零件的工作条件。在机械零件的制造过程中，要考虑机械零件的制造工艺要求 ：首先要考虑零件毛坯的制造。对于形状复杂、尺寸较的的零件，可以优先选用铸造材料或焊接材料；对于尺寸较小、外形简单、批量大的零件，可以用适合压或模锻的高塑性材料。其次要考虑材料应有良好的切削性和热处理性。同时我们还要考虑经济性要求，在机械零件的成本中，材料的成本一般占 30%左右，最高达50%，因此经济性要求考虑：（1）材料的价格，尽量选用廉价材料、代用材料。（2）材料的利用率，尽量采用无切削或少切削的毛坯。（3）节约材料，尤其要节约稀有材料。73.3 尾柄的设计尾柄是浮动夹头的主要部件，它是与机床主轴相连接的，尾柄上有莫氏 4 号锥、内孔、两个端面销孔及螺纹。其中莫氏 4 号锥直接或配有相应的衬套与主轴孔相匹配，以传递主轴的转动；内孔是用来与连接套间隙配合；两个端面销孔用来插销，与拨盘间隙配合并通过拨盘把转矩传递给尾柄；螺纹是用来与特殊螺母紧密相连接，以保证浮动能够顺利进行。在直径两变化处设计有倒角。尾柄的材料为 45 钢。尾柄的设计图形如图 3-1 所示：图 3-1 尾柄3.4 连接套的设计1、连接套的设计连接套相当于传动轴，主要用来传递运动和动力，是浮动夹头的主要传动零件。它与尾柄间隙配合，主要有半圆头、台阶、两个端面销孔及莫氏 3 号内锥孔组成。半圆头是用来减少连接套与尾柄配合时的磨损以保证浮动的间隙不变。台阶上的两个端面销孔，用来插销，与拨盘间隙配合并通过拨盘传递尾柄的转矩。莫氏 3 号内锥孔与标准刀具尾柄相匹配，主要作用是用来装夹加工刀具，进行切削加工。在连接套的结构设计时，应考虑其结构工艺性，应便于加工、装配、拆卸、测量和维修等，并且生产率高、成本低。一般地说，连接套的结构越简单工艺性越好。所以，在满足使用要求的前提下，连接套的结构应该尽可能简化。设计时应该注意以下几个方面的问题：1） 、连接套的直径变化应尽可能少，应尽量限制其最大直径及各轴段间的直径差，这样既可能简化结构、节省材料，又可以减少切削量。82） 、各轴段的轴端应制成45的倒角（尺寸尽可能相同） 。3） 、与传动零件的过盈配合的轴段，可设置10的导锥。4） 、为便于拆卸轴承，其定位轴肩应低于轴承内圈高度，如果轴肩高度无法降低，则应在轴上开槽，以便于放入顶拔器的钩头。5） 、不同轴段上的键槽应布置在轴的同一条母线上，以避免多次装夹。6） 、为了减小应力集中，常在轴的截面尺寸变化处采用过渡圆角（半径r）,但要注意与轴上零件孔端圆角（半径R）或倒角（高C）间的协调。7） 、为了减少加工刀具的种类提高生产率，轴上直径相近之处的圆角、倒角、键槽宽度、砂轮越程槽和螺纹退刀槽宽度等，应尽可能采用相同的尺寸。连接套上零件轴向的定为方式用轴肩进行，利用轴肩进行轴向定位结构简单、定位可靠，可承受较大轴向力。考虑以上零件的定位和装配等要求，拟定连接套的设计如图3-2所示：图3-2 连接套 2、设计步骤1）根据工作条件选择材料并初步确定轴的最小直径轴的材料主要采用碳素钢、合金钢和球墨铸铁，不重要和载荷较小的轴，可选用Q235、Q237等普通碳素钢。因为该轴没有特殊要求，故选取45钢，查表其抗拉强度 。650BaMP查表 16-2 选取由式（16-2）估算轴的最小直径查表得： ，由公式01A33min110.pdm该值为轴连接处的最小直径，有一个键槽增加 ，则选取此直径为 。%140dm92）连接套的结构设计考虑以上零件的定位和装配等要求，故其结构设计如下：因连接套只受轴向力的作用，故选一 51110 型推力球轴承，轴承的内孔直径，轴承的宽度 ，则装轴承出的直径为 ，安装方式250dm14Bm3250dm为过盈配合。根据结构要求及尺寸定位可靠，取台阶右端轴长度 ，2035l连接套左端与尾柄在轴向为间隙配合，故选轴的长度。169.247.l台阶的厚度 ，所以连接套的总长3m1234.5llm3） 受力分析、绘计算简图作用在轴上的转矩 095095785.3pTNn绘转矩图（图 3-3） ，为了使转矩符合公式221ca abTTMPW将 T 折换成 ，则 0.592786095.Nm图 3- 转 矩 图4） 校核轴的强度因为采用的轴为传动形式 ，所以只需计算它的扭转强度，当传递转矩 时，(.)TNm强度条件为10（3-1）6349.5102()T aTnpMPWd式中 扭转剪应力， ；a 轴的扭剖面模量， ；T 3m 轴的直径， ；d轴的转速 ,r/min；n传递的功率，Kw ；p系数， ；1d许用扭转剪应力， ；TaMP公式（3-1 ）代入数值得：63509.148.36204()T aMPW经查表， =3050 ，因此 ，满足强度要求。TaPT3.5 拨盘的设计拨盘的作用是用来把尾柄的运动或转动传递给连接套。它的设计原理是与连接套为间隙配合，拨盘面上铣有4个通槽，用来分别插入尾柄与连接套的销轴，且为间隙配合。对拨盘的设计要求是表面精度要高，且要有较好的平面度，因为一面与尾柄端面紧密相接触，另一面与连接套的端面相接触。拨盘选取的材料为45钢。考虑以上的定位和装配等要求，拟定拨盘的设计如图3-4所示：11图3-4 拨盘3.6 压紧螺母的设计在本设计中，压紧螺母的功用很多。螺母上的内螺纹用来连接尾柄，起到连接作用。内孔设计有台阶是为了顶住推力球轴承以及保证连接套与尾柄之间的正确位置。螺母的小台阶孔与连接套为间隙配合，间隙余量为0.200.30mm，目的是为了实现夹头的浮动功能。压紧螺母使拨盘、轴承、销轴及衬套有了准确的轴向和径向定位，而且减少粉尘的进入，对夹头内部零件有保护作用。螺母外面设计有滚花，有利于其装卸。螺母选取的材料为45钢。考虑以上的定位和装配等要求，拟定压紧螺母的设计如图3-5所示：图3-5 压紧螺母3.7 销的选择销的主要作用是用来固定零件之间的相互位置，它是组合加工和装配的重要辅助零件，也可以用于轴于毂的联接或其他零件的联接，并可以传递不大的载荷，还可以作为安全装置的过载剪断元件。销可以分为圆柱销、圆锥销、开口销、槽销及特殊形状的销等。其中圆柱销、圆锥销、开口销均有国家标准。圆柱销靠过盈固定在孔中，用以固定零件、传递动力或作定位元件。圆柱销有不同的直径公差供不同的配合要求使用。这种销的缺点是如经多次装拆就回破坏联接的可靠性或定位的精确性。销通常不承受载荷或者只受很小的载荷，其直径按结构确定，数目一般用 2 个，销在每一个被联接件内的长度，均为销直径的 12 倍。12查机械零件设计手册图 3-6 圆柱销公称直径 d = 8mm 公差为 m6 公称 L=1895mm 材料为 35、45 钢，并进行硬化处理，其许用切应力 =80100Mpa，许用弯曲应力 =120150Mpa 。不经 b淬火，不经表面处理的圆柱销标记：GB/T119.1 8m6203.8 衬套的选择衬套的主要作用是用来减少圆柱销的磨损。由于尾柄与连接套在传递运动或转动过程中，需要用圆柱销来传递转矩，在此过程中会加快圆柱销的磨损，故设计衬套以减少圆柱销的更换次数。4 个衬套都与圆柱销为间隙配合，与拨盘也为间隙配合。衬套通常不承受载荷或者只受很小的载荷，其直径及长度由圆柱销确定。查金属切削机床夹具设计手册图 3-7 衬套技术条件：1 材料 d26mm 132 热处理 T10A 为 5864HRC，20 钢渗碳深度 0.81.2mm，5864HRC3 其他技术条件接用 GB/T2259 的规定4 衬套的标记：d = 8mm，H=10mm 的 A 型衬套衬套：A810 GB/T2263衬套与销的配合为间隙配合，其规格尺寸部分见下表 1-1d D基本尺寸 极限偏差 F7 基本尺寸 极限偏差 n6H8 12 10 16 _10+0.028+0.013 15+0.023+0.01212 1812 20 2515 2218+0.034+0.01626+0.028+0.015 16 28 3622 3026+0.041+0.020 35+0.033+0.01720 36 453.7 滚动轴承的选择与校核3.7.1 滚动轴承的选择针对工作性能要求轴承有三个基本性能参数：满足一定疲劳寿命要求的基本额定动载荷 C，满足一定静强度要求的基本额定静载荷 C0 和控制轴承磨损的极限转速N0。根据对所设计的平移式浮动夹头的结构与原理进行分析，所要求的轴承应该具备：无须承受径向载荷，需承受轴向载荷；转速要求也不高且要符合经济性的要求，要进行与之相应的性能指标，选择相应的轴承。14滚动轴承的选择表 1-2综合上表分析可选择推力球轴承，查轴承手册可选择的推力球轴承的基本数如下：轴承代号：51108基本额定载荷：Ca = 26.8 C0a = 62.8 单位：KN最小载荷常数：A = 0.021 极限转速 脂润滑 3400r/min油润滑 4800r/min由于推力球轴承不受径向力 ，只受轴向力 ，所以当量动载荷rFaFP = = = =1080 N。aF0.25.13ppfvk0.250.15348973.7.1 滚动轴承的校核预期推力球轴承所受的当量动载荷 P=1080N，使用寿命 20000h，最高转速 970 r/min，中等冲击，常温工作，试校核该轴承是否合格。查轴承手册得温度系数和载荷系数分别为： =1 =1.5 ，对球轴承 =3tfp=1.2443 KN 36 601.50897201phatfnLC而选轴承的基本额定动载荷：Ca = 26.8KN，所以满足设计要求，该轴承的实际寿命57375 h31671672809.5thpfCLn满足设计要求，因为轴承承受的载荷不大，故不需要进行静强度计算。轴向载荷轴承类型 径向载荷单向 双向高速性 调心性 调隙性 价格比轴承 良 差 良 中 中 1调心球轴承 中 中 中 优 差 1.8触轴衬 良 良 无 良 中 良 2.1推力球轴承 无 优 无 差 无 无 1.1双向推力球轴承 无 优 差 无 无 1.8推力圆柱滚子轴承 无 优 无 差 无 无 3.815第四章 切削用量的选择原则和计算4.1 切削用量的选择原则切削用量是指切削速度、进给量及背吃刀量等三个切削要素，它们表示切削运动的大小及刀具切入工件的程度。根据加工零件的材料性质、几何尺寸、精度要求等因素来选择三要素。切削用量三要素的选择原则如下：1、切削深度 ap 切削深度是根据工件的加工余量来决定的选择是应考虑：1）在留下精加工及半精加工的余量后，粗加工应尽可能将剩下的余量一次切削，以减少走刀次数；2）如果工件余量过大，也应将第一次走刀的切削深度尽可能取大些；3）当冲击负荷较大，或工艺系统刚性较差时，应适当减小切削深度；4）一般精切（Ra1.252.5 毫米）时，可取 ap=0.050.8 毫米；半精切（Ra5.010.0 毫米）时，可取 ap=1.03.0 毫米；2、进给量 f 通常限制进给量的主要因素是切削力及加工表面粗糙度：粗切时表面粗糙度的要求不高，进给量主要受刀杆、刀片、工件及机床强度和刚度所能够承受的切削力的限制。半精切削、精切削时进给量主要受表面粗糙度要求的限制，刀具的 Kr 偏角、刀尖圆弧半径、切削速度、及工件材料的影响。3、切削速度16切削速度的选择，主要考虑切削加工的经济性，必须保证刀具的经济寿命，同时切削负荷不应该超过机床的额定功率。通常原则是：a) 刀具材料的耐热性好，切削速度可以高些；b) 工件材料的强度、硬度高，或塑性太大和太小，切削速度应取低些；c) 加工带皮工件时，应适当减低切削速度；d) 断续切削时，应取较低的切削速度；e) 工艺系统刚性较差时，切削速度应适当减小4.2 切削用量的计算工序 1、 粗车 40 、 84 的外圆，留余量 2mm加工条件：CA6140 车床，主偏角 =90、副偏角 =10，0100 /0.02 游rKm标卡尺，0100 /0.01 千分尺，乳化液冷却。1 确定背吃刀量工件材料 45 钢，毛坯料 90 125 ，采用硬质合金车刀切削，查机床加工工艺手册表 3.5粗加工外圆时，取 =58 ， pam2 确定进给量 根据机床加工工艺手册表 3.7 选择进给量粗加工外圆时，取 =0.50.7 /min，f3 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据机夹可转位刀具手册表 1.1-3.3，YT15 硬质合金车刀的最大磨损量：粗车 1.01.4 , 耐用度为 T=30minm4 确定切削速度和转速根据查机械加工工艺手册取=212 ，T=30min， =6 ， =0.6vCpafm切削速度98.17( /min)0.2150.3vpTaf0.2.150.356vC转速=347.42(r/min)swvnd98.70根据查切削手册表与 347.42r/min 相近的主轴转速为 280r/min 和 350r/min 取 350r/min 。sn5 计算基本时间17根据查金属切削手册可得切削时间基本公式：m57.0t 2.8min36plAnfa其中 进给行程长度（ ）l转速（ ）每次加工总余量（ ）A工件直径（ ）dm总工时 2.8 + 2 =4.8minmatt其中 切削工时辅助时间at工序 2、 粗车 52 的外圆，留余量 2加工条件：CA6140 车床，主偏角 =90、副偏角 =10，0100 /0.02rKrKm游标卡尺，0100 /0.01 千分尺，乳化液冷却。m1 确定背吃刀量工件材料 45 钢，毛坯料 90 125 ，采用硬质合金车刀切削，查机床m加工工艺手册表 3.5，粗加工时，取 =58 ，pa2 确定进给量 根据机床加工工艺手册表 3.7 选择进给量粗加工外圆时，取 =0.50.7 /min，fm3 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据机夹可转位刀具手册表 1.1-3.3，YT15 硬质合金车刀的最大磨损量：粗车 1.01.4 , 耐用度为 T=30min4确定切削速度和转速根据查机械加工工艺手册取=212 ，T=30， =6 ， =0.6vCpamf切削速度98.17( /min)0.2150.3vptaf0.2.150.356m转速=347.42( /min)swvnd98.70r18根据查切削手册表与 347.42 /min 相近的主轴转速为 280 /min 和rr350 /min 取 350 /min。rsnr5 计算基本时间根据查金属切削手册可得切削时间基本公式：m5t 2min30.76plAnfa总工时 2 + 2 =4 mintt工序 3、 钻 20 的孔加工条件：CA6140 车床、三爪卡盘、0100 /0.02 游标卡尺， 20 麻花m钻，乳化液冷却。1 确定进给量 f根据表 5-61，取 ,根据 Z3040 钻床表 5-24 实际.2.0.4/dmr纵向进给量取 f=0.4 / 。mr2 选择钻头磨钝标准及耐用度 根据切削手册表 2.21，取钻头的最大磨损量为 0.8 ；耐用度为 T=45min 。3 确定切削速度和转速 根据切削手册表 3.27， , , ， ， ，4.2VC0.VZVX0.5Y.7m1vP切削速度 0.40.752198.6(/in)5zVcmxypdTaf转速 1.962(/min)18swvnrd根据切削手册表 4.2-2,与 r/min 相近的主轴转速为 n =280 /min，实际切wr削速度 19.8207.4(/i)V4 计算基本时间 。bT加工孔的长度为 84 ，切入量Lm19，取19.8cot(2cot60126.87()dy m） （ ） 14L14.(in)8bwLTnf工序 4、热处理 调质处理的目的是使钢具有高的强度、高的韧性相结合的良好综合力学性能。调质处理为 2332HRC。工序 5、精车 40 、 的外圆m0.148加工条件：CA6140 车床，主偏角 =90、副偏角 =10，0100 /0.02rKrKm游标卡尺，0100 /0.01 千分尺。1 确定背吃刀量工件材料 45 钢，毛坯料 90 125 ，采用硬质合金车刀切削，查机床m加工工艺手册表 3.5，精加工外圆时，取 =0.51 ，pa2 确定进给量 根据机床加工工艺手册表 3.7 选择进给量精加工外圆时，取 =0.20.3 /min，fm3 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据机夹可转位刀具手册表 1.1-3.3，YT15 硬质合金车刀的最大磨损量：精车 0.40.6 ，耐用度为 T=30min，4 确定切削速度和转速根据查机械加工工艺手册取=212 ，T=30， =0.5 ， =0.6vCpamf切削速度 0.2150.3Vptf0.2.150.3521.(/min)转速 swvnd.75.(/in)90r根据查切削手册表与 347.42r/min 相近的主轴转速为 710 和 900 /mir取 710 。 /minrs/minr205 计算基本时间根据查金属切削手册可得切削时间基本公式：m57.0.t 27min16plAnfa总工时 0.2.itt工序 6、 精车 的外圆 0.53加工条件：CA6140 车床，主偏角 =90、副偏角 =10，0100 /0.02rKrKm游标卡尺，0100 /0.01 千分尺。m1 确定背吃刀量工件材料 45 钢，毛坯料 90 125 ，采用硬质合金车刀切削，查机床m加工工艺手册表 3.5，精加工外圆时，取 =0.51 ，pa2 确定进给量 根据机床加工工艺手册表 3.7 选择进给量精加工外圆时，取 =0.20.3 /minfm3 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据机夹可转位刀具手册表 1.1-3.3，YT15 硬质合金车刀的最大磨损量：精车 0.40.6 ，耐用度为 T=30min4 确定切削速度和转速根据查机械加工工艺手册取=212 ，T=30， =0.5 ， =0.6vCpamf切削速度 0.2150.3Vptf0.2.150.3521.(/min)转速 swvnd.75.(/in)90r根据查切削手册表与 347.42r/min 相近的主轴转速为 710 和 900 /mir取 710 。 /minrs/minr5 计算基本时间根据查金属切削手册可得切削时间基本公式：21m50.t 26min716plAnfa总工时 0.2.itt工序 7、钻 孔，孔深 80.1328加工条件：Z525A 钻床，钳工台， 8H9 孔用塞规， 9 标准麻花钻， 8 标准麻花钻，0200mm/0.02 游标卡尺1 确定进给量 f根据表 5-61，取 ,根据 Z3040 钻床表 5-24 实际0.2.0.4/dmr纵向进给量取 f=0.4 / 。mr2 选择钻头磨钝标准及耐用度 根据切削手册表 2.21，取钻头的最大磨损量为 0.8 ；耐用度为 T=45min 。3 确定切削速度和转速 根据切削手册表 3.27, , ， ， ， 6.VC0.4VZVX0.5Y.2m1vP切削速度 0.40.256198.71(/in)5zVcmxypdTaf转速 1015.72(/min)98swvnrd根据切削手册表 4.2-2,与 r/min 相近的主轴转速为 n =280 /min，实际切wr削速度 19.8207.4(/mi)V4 计算基本时间 bT加工孔的长度为 8 ， Lm切入量 ，取cot(12cot60123.4()dy m） （ ） 12L221820.9(min)4bwLTnf工序 8、铣 的键槽10m加工条件：XA6132 卧式铣床，专用夹具，P10 三面刃铣刀，YT15 刀片，齿数 20,柴油冷却，0200 /0.02 游标卡尺1 确定背吃刀量 由零件图知铣削宽度为 a =8.2 , 铣削深度为 =40 。empam2 确定每齿进给量 根据切削手册表 3.5，每齿进给量 f =0.060.18 / 。取z z0.6/zfmz3 选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后面的最大磨损量为 1.2 ；耐用度为mT=150min。4 确定切削速度、转速、工作台每分钟进给量根据切削手册表 3.27， ， ， ， ， ，270vC.1vq0.vX.4vy0.3vUvp0.35m切削速度 0.40.35. 0271372.54(/min)169zVcmxyupedTaf 转速 1072.450(/min)1swvnrd根据切削手册表 4.2-39,与 550 ，相近的主轴转速为 560 ,取 /ir /minrs=560 。/mir工作台每分钟进给量为 ，根据切削 S 手册0.627(/in)mf表 4.2-40，XA6132 铣床与 72 相近的进给台进给量 =75 ，则实际/inmf/in的每齿进给量为 =75 。mf/i5 计算基本时间 根据切削手册74.2-31，取 ,10.5l23铣键槽 13.80.19min75mfltv工序 9、热处理淬火处理的目的是强化钢件，充分发挥钢材性能的潜力。其主要是提高钢件的力学性能，如提高硬度、耐磨性、弹性极限等；改善材料的物理性能和化学性能，如耐腐蚀性。工序 10、研磨研磨选择的主要材料为白刚玉，研磨的主要目的是提高工件尺寸，形状精度和降低表面粗糙度，精度可达 0.025 m总 结本设计到目前为止，已经基本完成。在设计过程中也对原始零部件做了一些改进。 在本次设计中，所做的分析、计算等设计步骤都是必要的，达到了设计的目的，以下是本次的设计思想。为了使本方案设计能较好地满足工作范围和性能要求，首先参考了同类的浮动夹头及手头资料提供的数据，确定了尾柄、连接套、压紧螺母等零件的尺寸，从而设计出原理图。本原理图满足了工作范围的要求，效率适中，其中，装配尺寸的设计花费了一些时间，做了较多的反复。浮动夹头的设计工作原理是使其与机床的主轴相连接，通过连接套把主轴的运动或转动传递给刀具。在设计过程中，对每一个零件材料的选择、分析与计算都是非常重要的。设计出的夹头工作性能的优劣对被加工零件影响很大，性能好，能够达到设计目的，也是本次设计最终目标。因此做了大量的资料查询、收集。从中分析、计算，从计算结果可以知道，本设计的性能较好，能够满足要求。连接套设计属于关键部分设计，根据连接套方案设计确定拨盘、轴承等零件的尺寸结构及位置尺寸。为了保证扭矩传递的稳定性，需要对连接套进行强度校核。通过查资料、手册等，通过计算证明连接套的设计是能够在工作压力作用下正常工作。圆柱销及衬套的尺寸选择、配合精度都是通过查手册得到的。同时，还对轴承的寿命进行校核，通过选择与一系列的计算，可以证明所选择的轴承能够满足寿命要求。24在对零件的实际加工过程中，还需要对工艺、切削用量等进行分析与计算，例如加工路线、工序、切削深度、速度以及进给量的选择等，都查了相关切削手册，进行材料的分析与计算而得到数据，并通过询问实习老师才进行加工的，最终完成零件的装配工作。 在设计过程中还存在一些不足，例如结构的设计不是十分完美、实物表面质量还不够理想等。我也感觉到自己所学的专业知识是远远不够的，以后会继续努力学习、钻研，为机械行业尽微薄之力。参考文献1 崔正昀,王健民等.机械设计基础.天津:天津大学出版社，2000.2 李 洪 .机 械 加 工 工 艺 手 册 .北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,1999.3 白 成 轩 .机 床 夹 具 设 计 新 原 理 .北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,1997.4 薛 源 顺 .机 床 夹 具 设 计 .北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,2000.5 肖 继 德 ,陈 宁 平 .机 床 夹 具 设 计 .北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,1991.6 劳 动 和 社 会 保 障 部 教 材 办 公 室 .机 床 夹 具 .第 二 版 .北 京 :中 国 劳 动 社 会 保 障 部 出 版 社 ,2001.7 陈 宏 钧 .金 属 切 削 速 查 速 算 手 册 .第 二 版 .北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,2004.8 成 大 先 .机 械 设 计 手 册 .第 三 篇 .联 接 与 紧 固 .北 京 :化 学 工 业 出 版 社 ,2004.9 徐 圣 群 .简 明 机 械 加 工 工 艺 手 册 .上 海 :上 海 科 学 技 术 出 版 社 ,1991.10 陈 宏 钧 .机 械 加 工 工 艺 手 册 .北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,1996.11 冯 之 敬 .机 械 制 造 工 程 原 理 .北 京 :清 华 大 学 出 版 社 ,2005.12 编 委 会 .机 械 工 程 材 料 性 能 数 据 手 册 .北 京 :机 械 工业 出 版 社 ,1994.13 张 进 生 .机 械 制 造 工 艺 学 与 夹 具 设 计 指 导 .北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,1997.14 宋 殷 .机 床 夹 具 设 计 .武 汉 :华 中 理 工 大 学 出 版 社 ,1995.2515 李 洪 .机 械 加 工 工 艺 手 册 .北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,1999.致 谢首先衷心感谢我的指导老师王健民教授。从论文的选题到设计方法、思路以及论文的撰写都是在指导老师王健民教授的悉心指导和热切关怀下完成的。王老师广博的知识、敏锐的思维、严谨的治学态度和诲人不倦的育人作风，我将终生学习。他对学生严格要求，着重培养学生的独立思考能力和创新能力，使我在毕业设计过程中受益匪浅。在此向王老师表示最为真挚的敬意和深深的感谢!在毕业设计实做过程中得到了系实习车间的各位老师的大力支持和帮助，其中包括张富强老师、崔立军老师等，在此表示真挚的感谢！在实做期间，得到了好友张万贵、贺林同学以及高职部学生大力支持和帮助，其中包括李强、白杨、白钰等，在此表示衷心的感谢!感谢所有被引用的文献的作者们，他们的研究工作使我在理论研究中获益匪浅。最后，感谢在百忙之中为我审阅论文的各位专家!向所有在我求学道路上给予关心和帮助的老师和同学们表示衷心的谢意！26二00七 年 六 月