拖拉机后盖机加工艺及钻孔夹具设计说明书

机械工程学院毕业设计论文(说明书)拖拉机后盖机加工艺及钻孔夹具设计学生姓名学院名称专业名称指导教师2015年4月21日 目 录摘 要3第一章 绪论41.1设计的背景及意义51.1.1 设计背景51.1.2 设计的意义51.2设计的内容和思路61.2.1 设计的主要内容61.2.2 拟定解决的关键问题61.2.3 解决问题的方法及措施6第二章 零件的机械加工工艺规程设计82.1零件的工艺分析82.1.1 拖拉机后盖的作用82.1.2 拖拉机后盖的工艺分析82.2选择毛坯92.3 确定铸件机械加工余量、毛坯尺寸和公差92.4设计毛坯图92.4.1 确定圆角半径92.4.2 确定毛坯的热处理方式92.5机械加工工艺路线的制订102.5.1 选择定位基准102.5.2 制订工艺路线122.5.3 加工工艺过程的分析122.5.4 选择加工设备与工艺装备132.5.5 确定工序尺寸132.5.6 确定切削用量及基本时间13第三章 拖拉机后盖钻床夹具设计273.1夹具的基本知识273.2定位原理及方案分析283.3定位基准的选择303.4 定位元件的选择303.5夹紧元件的选择313.6钻孔夹紧力的计算313.7定位误差分析323.8夹具设计及操作的简要说明33致 谢35参考文献36摘要本次毕业设计课题是“拖拉机后盖机加工艺及钻孔夹具设计”。分为拖拉机后盖的加工工艺与加工中某一步骤的专用夹具设计两部分。加工工艺部分需要了解工艺设计内容，熟知工艺计算方法，能对工艺内容进行正确的分析及计算。在我的工艺路线中以底面作为基准是合理的，本方案满足粗基准选择要求及精基准选择的四项原则。本次设计的夹具是为钻床使用的专用夹具，此夹具有针对性强、操作简便、生产效率高等特点。本夹具的设计能满足机床夹具设计的基本要求，可以保证零件的质量，具有生产效率高、制造成本低、结构工艺性良好的优点。关键词：加工工艺；夹具设计；拖拉机后盖 Abstract The graduation projecttopic is The processing technology and fixture design of the tractorrear cover. It includes two parts that the processing technology of the the tractorrear cover and a special fixture design of a step in the processing .In the processing technology part ,we need to understand the process design content , be familiar with processing calculation method, and to correctly analyse and caculate the content of the process . In my craft route， it is reasonableto use bottom as a benchmark, this scheme satisfies the requirement of crude benchmark choice and the four principles of fine benchmark choice .The design of special fixture is used for drilling, it has many characteristics ,such as the excellence of pertinence ,easy operation and high production efficiency ,etc . This fixture design can meet the basic requirement of machine tool fixture design, can guarantee the quality of parts, with the advantages of high efficiency, low manufacturing cost and good molding process.Key words: Process Technology；Ixture Design ；The TractorRear Cover第1章 绪论1.1 设计的背景及意义1.1.1 设计的背景制造业是国民经济的支柱产业，直接体现了一个国家的生产力水平，对产品质量有着重大的影响。尤其是在发达国家，它创造了当前1/31/4的国民收入。在我国，工业（主题是制造业）占国民经济比重的45%，制造业是我国经济的战略重点，已成为了我国新时期经济和科技发展的生力军。但是目前我国制造业的产业结构尚处于全球制造产业链的低端环节, 能耗高, 能源利用率低下, 资源浪费严重, 大多数企业都是通过加大能源的消耗和牺牲环境的代价来确保其经济的持续发展8。机械制造业作为一个传统的领域已经发展了多年，积重要的地位，它可靠地保证了工件的加工精度，提高了加工效率，减轻了劳动的强度。对于各式各样的结构复杂的工件,普通的机床夹具已经不累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化要求更加强烈，作为已经深入到各行各业已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。而工艺与装备是制造业的基础，工艺是人、机料等软、硬要素集成的一项基础工程，它贯穿于产品生产的全过程。工业发达国家极为重视工艺与装备问题，21世纪装备制造应是中国与发达国家竞争的主要领域之一。另外，在机械加工过程中，夹具占有非常重要的内容。因此结合现状,为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的专用夹具便应运而生。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，夹具技术正朝着高精、高效、模块、通用、经济方向发展。1.1.2 设计的意义制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。生产的发展和产品更新换代速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，也就对机械加工工艺等提出了要求。箱体零件特征面多, 加工方法多, 工艺路线决策的规模大, 决策算法复杂5。它是一种典型零件，其加工工艺规程和工装设计具有典型性。夹具设计也是不可缺少的一部分，它关系到能否提高其加工效率的问题。因此这两者在机械加工行业中是至关重要的环节。而且还会影响工作精度、使用性能和寿命，因此其加工工艺及制造技术就显的尤为重要。这次毕业设计还能使我对机械制造有一定的认识，了解生产加工过程中有关机械设备的工作原理，学会如何进行夹具设计，理解与掌握夹具设计的原理，结合实际生产要求设计相关夹具。会使我学会如何将知识与实际结合，锻炼我的能力。1.2 设计的内容和思路1.2.1 设计的主要内容 通过给定的零件图绘制二维图，并分析零件的主要作用与要求，绘制零件毛坯图，编写所给零件工艺过程，填写工艺卡片，绘制制定工序专用夹具装配图及主要零件图，对所给设计夹具进行误差分析和对定分析，做出装配效果图，编写说明书。1.2.2 拟定解决的关键问题1） 工艺路线的确定2） 设计夹具时的定位以及夹紧问题3） 对所给设计夹具进行误差分析和对定分析1.2.3 解决问题的方法及措施一、制定工艺路线原则制定工艺路线的时，必须充分考虑采用确保产品质量，并以最经济的办法达到所要求的生产纲领的必要措施，即应该作到：技术上先进、经济上合理，并有良好、安全的劳动条件。零件加工时，一般不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，通常将整个工艺过程划分为以下三个加工阶段：1）粗加工阶段。本阶段的主要作用是切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准和均匀而适当的余量。2） 半精加工阶段。本阶段的主要作用是减少粗加工阶段留下的误差，使工件达到一定的精度，为精加工做准备，并完成一些次要表面的加工。3） 精加工阶段。本阶段的作用是使零件主要表面的加工达到图样要求。热处理工序的安排，应根据零件材料和热处理目的而定。4） 光整加工阶段。本阶段的主要作用是减小表面粗糙度值或进一步提高尺寸精度和形状精度，一般不能就纠正各表面的位置误差。二、制定夹紧装置的要求夹紧装置的设计相选用是否正确合理、对于保证加工质量、提高生产率、减轻工人劳动强度有很大影响。为此在设计相选用紧装置时必须满足以下基本要求：1）夹紧过程中应能保待工件定位时所获得的正确位置；2）夹紧装置应操作方便、省力、安全；3）夹紧装置的自动化程度复杂程度应与生产批量和生产条件相适应。第二章 零件的机械加工工艺规程设计2.1 零件的工艺分析2.1.1拖拉机后盖的作用拖拉机后盖起支撑与定位机构，其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，并保证各部件的正确安装。是保证传动零件的啮合精度、良好润滑及密封的重要零件。2.1.2拖拉机后盖的工艺分析零件的二维图如下图2-1所示 图2-1拖拉机后盖该零件有一组加工面,但是没有位置要求,另外有几组孔,其中有两组有位置和精度要求，机械加工工艺分析如下：（1）零件的结合面，它是毛坯铸造出来之后等待加工的第一个面。根据表面粗糙度要求我们采取粗铣的加工方式，即节省时间又能达到技术要求。（2）加工结合面2个11孔，它是以结合面为基准而加工的，它将与结合面作为精基准来完成以后孔的加工为以后的一面两销定位加工做好准备。（3）按照先面后孔的加工理论，我们以底面为基准面并采用两个定位销构成一面两销原理来钻孔9-11。（4）然后再来加工钻孔6-M12。（5）钻孔6-M8。按照以上加工过程来加工零件即可完成本零件的技术要求。2.2 选择毛坯由该零件图要求可知，零件的材料为HT120，考虑到本零件在具体工作的受力情况，选择砂型铸造，足以满足要求，又因为零件是中批量生产，所以选择砂型铸造是提高效率节省成本的最佳方法。2.3 确定铸件机械加工余量、毛坯尺寸和公差根据零件材料确定毛坯为灰铸铁，通过计算和查询资料可知，生产类型为中批量生产，可采用一箱多件砂型铸造毛坯。由于mm和mm的孔需要铸造出来，故还需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。由参考文献21可知，查得该铸件的尺寸公差等级CT为810级，加工余量等级MA为HG级。2.4 设计毛坯图2.4.1 确定圆角半径铸件的内外圆角半径由参考文献4中的表2.2-23来确定。结果为：外圆角半径：r=3；内圆角半径：R=5。以上所取的圆角半径数值都能保证各表面的加工余量。2.4.2 确定毛坯的热处理方式毛坯应安排人工时效处理，以消除残余的应力，从而可以改善加工性能本零件的毛坯图如图2-1所示： 图2-1拖拉机后盖毛坯图2.5 机械加工工艺路线的制订2.5.1 选择定位基准基准是用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。基准根据其功用的不同可分别为设计基准和工艺基准。在工件工序图中，用来确定本工序加工表面位置的基准，加工表面与工序基准之间，一般有两次核对位置要求：一是加工表面对工序基准的距离要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面对工序基准的形状位置要求，如平行度，垂直度等。定位基准的选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基准的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。1. 粗基准的选择粗基准的选择原则：选择粗基准，主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。为了方便地加工出精基准，使精基准面获得所需加工精度，选择粗基准，以便于工件的准确定位。选择粗基准的的出发点是：一要考虑如何合理分配各加工表面的余量；二要考虑怎么样保证不加工表面与加工表面间的尺寸及相互位置要求，一般应按下列原则来选择：（1）工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应优先选择该表面为粗基准；（2）工件每个表面都有加工要求，为了保证各表面都有足够的加工余量，应选择加工量最少的表面为粗基准；（3）工件必须保证某个加工表面与加工表面之间的尺寸或位置要求，则应选择某个加工面为粗基准；（4）选择粗基准的表面应尽可能平整，没有铸造飞边，浇口，冒口或其他缺陷。粗基准一般只允许使用一次22。基于上述的要求和考虑到安装装配面的精度要求和便于夹紧等实际情况，对一般的箱体零件来说，以底面作为基准是合理的，但从零件的分析得知，拖拉机后盖以左侧面作为粗基准。2. 精基准的选择精基准的选择原则：选择精基准时，应从整个工艺过程来考虑如何保证工件的尺寸精度和位置精度，并要达到使用起来方便可靠。一般应按下列原则来选择：（1） 基准重合原则；应选择设计基准作为定位基准；（2） 基准统一原则；应尽可能在多数工序中选用一组统一的定位基准来加工其他各表面，采用统一基准原则可以避免基准转换过程所产生的误差，并可使各工序所使用的夹具结构相同或相似，从而简化夹具的设计和制造；（3） 自为基准原则；有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择加工表面本身来作为定位基准；（4） 互为基准原则；对于相互位置精度要求高的表面，可以采用互为基准，反复加工的方法；（5） 可靠，方便原则；应选择定位可靠，装夹方便的表面作为精基准7。本零件精基准选择，采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，先选择底面作为精基准。2.5.2 制订工艺路线制定工艺路线的出发点，是应该使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到妥善保证，在生产纲领确定成批生产的情况下，我们尽量集中工序，除此之外我们还应该考虑经济效益，工艺简单、工序集中，尽量降低成本。 工艺路线方案工序1 铸造毛坯。工序2 热处理。工序3 粗精铣结合面。工序4 钻孔6-M12，攻螺纹6-M12。工序5 钻孔10-M8，攻螺纹10-M8。工序6 钻孔2-11。工序7 钻孔9-11。工序8 钻孔25。工序9 钻孔M16，攻螺纹M16。工序10 粗精镗孔50。工序11 检验。工序12 入库。2.5.3 加工工艺过程的分析1. 保证相互位置精度多道工序的加工都是以大孔、小孔以及平面组合定位，这种方法减少了工件的安装误差，能获得很高的相互位置精度，其结构简单，制造精度容易保证的主要是孔定位基准的夹具是心轴和定位销。以孔定位其定心精度很高。2. 防止变形的工艺措施前机体在加工过程中，常由于夹紧力、切削力和切削热、热处理等因素的影响而产生变形，使加工精度降低，防止变形注意以下几点：（1）与减少切削力和切削热的影响。粗、精加工应分开进行，使粗加工产生的变形在精加工中可以得到纠正，也可以采用辅助支撑，增加安装刚性，减少切削力影响。（2）减少夹紧力的影响，工艺上可采取一些措施。可以分散应力，减少变形。夹紧力不应集中于工件的某一点，使应力分布在比较大的面积上，以使工件单位面积上所受力较小，从而减少变形。还可以采用夹紧工件的夹具。2.5.4 选择加工设备与工艺装备由于生产类型为中批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。1. 选择夹具本零件除铣、镗及钻孔等工序需要专用夹具外，其它各工序使用通用夹具即可。2. 选择刀具，根据不同的工序选择刀具（1）铣刀选择硬质合金铣刀。（2）钻孔、攻螺纹选用高速钢麻花钻、机用丝锥。3. 选择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，根据参考文献23选择如下：（1）选择加工面的量具 用分度值为0.05mm的游标卡尺测量，以及读数值为0.01mm。测量范围100mm125mm的外径千分尺。（2）选择加工孔量具因为孔的加工精度介于IT7IT9之间，可选用读数值0.01mm。测量范围50mm125mm的内径千分尺即可。2.5.5 确定工序尺寸根据加工长度的为332mm，毛坯的余量为5mm，粗加工的量为3mm。根据参考文献24表2.3-21加工的长度的为332mm，经粗加工后的加工余量为0.5mm。对精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。2.5.6 确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量ap、进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定ap和f，再确定v。1. 工序3切削用量及基本时间的确定本工序为铣结合面。已知工件材料为HT120，铣削宽度ae=60mm，铣削深度ap=3mm，根据参考文献25中的表3.1选择铣刀的基本形状。选择硬质合金YG8端面铣刀直径d=200mm，齿数z=10。机床选用X52K铣床。（1）切削用量1）确定每齿进给量fzX52K型卧式铣床的功率为7.5kW，根据参考文献7中的表2.1-73所知，工艺系统刚性为中等。硬质合金端面铣刀加工灰铸铁，查得每齿进给量fz=0.20.29mm/z，现取fz=0.2mm/z。2）选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献7中的表2.1-75所知，用硬质合金端面铣刀粗加工灰铸铁，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.5mm。根据参考文献7中的表2.1-76所知，铣刀直径d=200mm，耐用度T=300min。3）确定切削速度和工作台每分钟进给量fM根据参考文献7中的表2.1-77公式所知，依据铣刀直径d=200mm，齿数z=10，铣削深度ap=3mm，耐用度T=300min时，故相应的切削速度为： 式中 d铣刀直径，mm； T耐用度，mm； ap铣削深度，mm； fz每齿进给量，mm/r； ae铣削宽度，mm； z铣刀齿数。根据参考文献7中的表2.1-77，查取=203，qv=0.2，m=0.32，=0.2，=0.35，uv=0.2，pv=0，kv=1。则切削速度为：=61.76m/min再根据公式： =98.34r/min根据X52K型铣床主轴转速表，选择n=95r/min，则实际切削速度为：=60m/min工作台每分钟进给量为：fMz=fzzn=0.21095=190mm/min4）校验机床功率 根据参考文献7中表2.4-96得切削功率为：式中z=10，n=150/60=2.5r/s，=60mm，ap=3mm，=0.3mm/z，kpm=1。将它们带入上式中得：kW又根据参考文献9中表6.37查得机床功率为7.5kW，若取效率为0.85，7.50.85=6.375kW2.78kW故机床功率足够。（2）基本时间根据参考文献9中表3.35，铣底面的基本时间为：式中 Tj基本时间，s； 切削加工长度，mm； 刀具切入长度，mm； 刀具切出长度，mm；fM工作台每分钟进给量，mm。其中，=13。工时定额是指完成零件一道工序的时间定额，也称为单件时间定额。可按下式计算：式中 单件时间定额； 辅助时间，一般取（15%20%）Tj，Tj与之和称为作业时间； 布置工作时间，约为作业时间的2%7%； 休息及生理需要时间，约为作业时间的2%4%； 准备与终结时间，大量生产时可忽略不计，中小生产时按作业时间的3%5%（在本工艺中可忽略不计）。则铣底面的基本时间为：=0.98min=58.8s辅助时间为：=0.15=0.1558.8=8.82s 其它时间为：+=20.02（）=20.02（58.8+8.82）=2.7s总单件时间定额：Td=+=58.8+8.82+2.7=70.32s2. 工序4切削用量及基本时间的确定本工序为钻6-M12，攻螺纹6-M12，刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径d=11mm,以及M12机用丝锥。（1）切削用量1）确定进给量f 根据参考文献7表3.4-1，查取钻孔11mm的进给量f=0.36mm/r，攻螺纹M12的进给量f=0.81mm/r。2）选择钻头磨钝标准及耐用度 根据参考文献7中表3.4-5，钻头后到面最大磨损量为0.6mm，根据参考文献7中表3.4-6耐用度T=20min。3）确定切削速度v 根据参考文献7中表3.4-8的公式计算，得钻底孔10.2mm的切削速度为v=0.36m/s=21.8m/min，由此算出转速：n =r/min根据立式钻床Z525型主轴转速表，选取机床转速为n=680r/min。则实际的切削速度：r/min取攻丝时的切削速度为：0.17m/s=10.2m/min。由此算出转速：n =r/min根据立式钻床Z525型主轴转速表，选取机床转速为n=272r/min。则实际的切削速度： r/min（2）基本时间1）钻孔11mm的基本时间：=0.06min=3.67s2）攻螺纹M12的基本时间：=0.07min=4.2s总工序的基本时间：=3.67+4.2=7.87s辅助时间：=0.157.87=1.18s其它时间：+=20.02（7.81+1.18）=0.36s单件工时定额：Td =+=0.36+1.18+7.87= 9.41s3. 工序5切削用量及基本时间的确定本工序为钻10-M8螺纹底孔，攻螺纹钻10-M8，刀具选用锥柄麻花钻，直径d=7mm，以及机用丝锥M8。（1）切削用量1）确定进给量f 根据参考文献7中表3.4-1，查取钻底孔7mm的进给量f=0.3mm/r，攻螺纹M10的进给量f=1.00mm/r。2）选择钻头磨钝标准及耐用度 根据参考文献7中的表3.4-5，钻头后到面最大磨损量为0.6mm，根据参考文献7中的表3.4-6查取耐用度T=20min。3）确定切削速度v 根据参考文献7中表3.4-8公式计算，得钻底孔8.5mm的切削速度为v=0.28m/s=16.81m/min，由此算出转速：n =r/min根据立式钻床Z535型主轴转速表，选取机床转速为n=630r/min。取攻丝时的切削速度为：v=0.21m/s=12.56m/min。由此算出转速：n =r/min根据立式钻床Z535型主轴转速表，选取机床转速为n=400r/min。（2）基本时间1）钻孔10-M8mm基本时间：s2）攻螺纹钻10-M8的基本时间：s总基本时间：=30.48+10.8=41.28s辅助时间：=0.1541.28=6.19s其它时间：+=20.02（41.28+6.19）=1.90s单件工时定额：Td =+=41.28+6.19+1.90= 49.37s4. 工序6切削用量及基本时间的确定本工序为钻孔2-11。选用硬质合金刀具，机床为Z535摇臂钻床，工件装卡在专用夹具中，使用切削液。（1）确定钻孔2-11的切削用量1）确定进给量f根据参考文献7中的表3.4-1，查取进给量f=0.25mm/r。2）确定切削速度v根据参考文献7中的表3.4-8的计算公式确定：式中=8.1，=0，=0.25，=0.55，m=0.125，T=60，=1.0。=19.7m/min 再有公式：初步算出：=448r/min根据机床Z535主轴转速表，选择n=500r/min，所以实际速度：=22m/min（2）基本时间1）钻孔2-11的基本时间根据参考文献9中表3.35，钻削的基本时间为：式中 Tj基本时间，s； L总切削长度，mm； 切削加工长度，mm； 刀具切入长度，mm； 刀具切出长度，mm；刀具进给量，mm/r；n机床转速，r/min；i进给次数。其中=，D为孔的直径（mm），得=3mm，i=4，=14mm，当钻中心孔或盲孔时=0，所以取=0。所以：=0.736min=44.16s辅助时间：=0.1584.96=12.74s其它时间：+=4s总单件时间定额：Td =+=44.16+12.74+4=60.9s5. 工序7切削用量及基本时间的确定本工序为钻孔9-11。选用硬质合金刀具，机床为Z535摇臂钻床，工件装卡在专用夹具中，使用切削液。（1）确定钻孔9-11的切削用量1）确定进给量f根据参考文献7中的表3.4-1，查取进给量f=0.25mm/r。2）确定切削速度v根据参考文献7中的表3.4-8的计算公式确定：式中=8.1，=0，=0.25，=0.55，m=0.125，T=60，=1.0。=19.7m/min 再有公式：初步算出：=448r/min根据机床Z535主轴转速表，选择n=500r/min，所以实际速度：=22m/min（2）基本时间1）钻孔9-11的基本时间根据参考文献9中表3.35，钻削的基本时间为：式中 Tj基本时间，s； L总切削长度，mm； 切削加工长度，mm； 刀具切入长度，mm； 刀具切出长度，mm；刀具进给量，mm/r；n机床转速，r/min；i进给次数。其中=，D为孔的直径（mm），得=3mm，i=4，=14mm，当钻中心孔或盲孔时=0，所以取=0。所以：=0.736min=44.16s辅助时间：=0.1584.96=12.74s其它时间：+=4s总单件时间定额：Td =+=44.16+12.74+4=60.9s6. 工序8切削用量及基本时间的确定本工序为钻孔25，选用机床为立式钻床Z535型，使用切削液。（1）钻孔25，的切削用量1）确定进给量f根据参考文献7中的表3.4-1，查取进给量f=0.370.45mm/r，现取f=0.43mm/r。2）确定切削速度v根据参考文献7中的表3.4-8的公式计算，得v=0.35m/s=21m/min，r/min。根据立式钻床Z535型主轴转速表，选取n=400r/min，所以实际切削速度： m/min（2）基本时间 钻孔25的基本时间：=0.28min=17.1s 故总基本时间为： 辅助时间：=0.1545.9=6.885s 其它时间：+=2.11s 单件时间定额：Td =+=2.11+17.1+6.885=26s7. 工序9切削用量及基本时间的确定本工序为钻M16螺纹底孔，攻螺纹M16，刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径d=15mm，以及机用丝锥。（1）切削用量1）确定进给量f 根据参考文献7表3.4-1，查取钻底孔15mm的进给量f=0.2mm/r，攻螺纹M16的进给量f=1.00mm/r。2）选择钻头磨钝标准及耐用度 根据参考文献7中的表3.4-5，查取钻头后到面最大磨损量为0.6mm，根据参考文献7中的表3.4-6，查取耐用度T=20min。3）确定切削速度v 根据参考文献7中表3.4-8公式计算，得钻底孔6.8mm的切削速度为v=0.35m/s=21m/min，由此算出转速：n =根据立式钻床Z535型主轴转速表，选取机床转速为n=1000r/min。则实际的切削速度：m/min取攻丝时的切削速度为：v=0.17m/s=10.2m/min。由此算出转速：n =r/min根据立式钻床Z535型主轴转速表，选取机床转速为n=400r/min。则实际的切削速度：m/min（2）基本时间1）钻孔M16的基本时间：min=21.6s2）攻螺纹M16的基本时间：min=3.6s总基本时间：=21.6+3.6=25.2s辅助时间：=0.1525.2=3.78s其它时间：+=20.02（25.2+3.78）=1.16s单件工时定额：Td =+=25.2+3.78+1.16= 30.14s8. 工序10切削用量及基本时间的确定本工序为粗镗50孔，查参考文献23表3.2-10，两孔的精镗余量Za=0.8mm和Zb=0.5mm。镗孔时要保证孔垂直度要求，刀具选择为YT15硬质合金、主偏角kr=45、直径d=50mm的镗刀，其耐用度T=60min。选用T168镗床。（1）粗镗50孔时的切削用量 1）确定进给量f根据参考文献7中表1.2-33，查取进给量f=1.02mm/r。2）确定背吃刀量粗镗50孔时因单边余量为4.2mm，故ap =4.2mm。3）确定切削速度v根据参考文献7中表1.2-33，查取v=40m/min，由公式： r/min根据转速表，选取机床转速为n=100r/min。则实际切削速度：=40.9m/min（2）精镗50孔时的切削用量1）确定进给量f根据参考文献7中表1.2-33，查取进给量f=0.15mm/r。2）确定背吃刀量ap精镗50孔时因单边余量为0.8mm，故ap=0.8mm。3）确定切削速度v根据参考文献7中表1.2-33，查取v=1.2m/s=72m/min， 由公式 r/min根据主轴转速表，选取机床转速为n=160r/min。则实际切削速度：=66.32m/min（3）基本时间1）粗镗50孔时的基本时间选镗刀的主偏角kr=45，则=3.5mm，根据参考文献9中的表3.35，镗削的基本时间为：式中 Tj基本时间，s； 切削加工长度,mm； 刀具切入长度,mm； 刀具切出长度,mm； 磨削工件长度,mm； 刀具进给量,mm/r；n机床转速,r/min；i进给次数。其中=19mm，=14mm，=0mm，=1mm/r，i=1，n=86r/min=0.23min=13.82s2）精镗50孔的时基本时间为：=0.98min=58.75s辅助时间：=0.15233.6=35.04s其它时间：+=10.74s单件时间定额：Td =+=13.82+58.75+35.04+10.74=118.35s第三章 拖拉机后盖钻床专用夹具的设计3.1夹具的基本知识夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。夹具的设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。工艺人员在编制零件的工艺规程时，便会提出相应的夹具设计任务书，经有关负责人批准后下达给夹具设计人员。夹具设计人员根据任务书提出的任务进行夹具结构设计。现将夹具结构设计的规范化程序具体分述如下。 1明确设计要求，认真调查研究，收集设计资料（1）仔细研究零件工作图、毛坯图及其技术条件。（2）了解零件的生产纲领、投产批量以及生产组织等有关信息。（3）了解工件的工艺规程和本工序的具体技术要求，了解工件的定位、夹紧方案，了解本工序的加工余量和切削用量的选择。（4）了解所使用量具的精度等级、刀具和辅助工具等的型号、规格。（5）了解本企业制造和使用夹具的生产条件和技术现状。（6）了解所使用机床的主要技术参数、性能、规格、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸等。（7）准备好设计夹具用的各种标准、工艺规定、典型夹具图册和有关夹具的设计指导资料等。（8）收集国内外有关设计、制造同类型夹具的资料，吸取其中先进而又能结合本企业实际情况的合理部分。 2确定夹具的结构方案 在广泛收集和研究有关资料的基础上，着手拟定夹具的结构方案，主要包括：（1）根据工艺的定位原理，确定工件的定位方式，选择定位元件。 （2）确定工件的夹紧方案和设计夹紧机构。 （3）确定夹具的其它组成部分，如分度装置、对刀块或引导元件、微调机构等。 （4）协调各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构和尺寸。在确定方案的过程中，会有各种方案供选择，但应从保证精度和降低成本的角度出发，选择一个与生产纲领相适应的最佳方案。3夹具精度校核在夹具设计中，当结构方案拟定之后，应该对夹具的方案进行精度分析和估算；在夹具总图设计完成后，还应该根据夹具有关元件的配合性质及技术要求，再进行一次复核。这是确保产品加工质量而必须进行的误差分析。4绘制夹具零件工作图 夹具总图绘制完毕后，对夹具上的非标准件要绘制零件工作图，并规定相应在的技术要求。零件工作图应严格遵照所规定的比例绘制。视图、投影应完整，尺寸要标注齐全，所标注的公差及技术条件应符合总图要求，加工精度及表面光洁度应选择合理。在夹具设计图纸全部完毕后，还有待于精心制造和实践和使用来验证设计的科学性。经试用后，有时还可能要对原设计作必要的修改。因此，要获得一项完善的优秀的夹具设计，设计人员通常应参与夹具的制造、装配，鉴定和使用的全过程。5设计质量评估夹具设计质量评估，就是对夹具的磨损公差的大小和过程误差的留量这两项指标进行考核，以确保夹具的加工质量稳定和使用寿命。虽然各类机床夹具的结构有所不同但按照主要功能加以分析，机床夹具的基本组成部分是定位元件，夹紧装置和夹具体三个部分，这也好似夹具体的主要内容。3.2定位原理及方案分析为了提高生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用钻孔夹具。首先考虑夹具结构的总体方案，夹具结构方案经常是参考生产中已有结构加以改造，以适合本工序的加工要求。也往往需要把几个夹具中采用的结构或机构综合成自己需要的夹具。夹具总体结构也会有几个方案，同样需要从保证工序加工精度、结构简单、操作方便、满足该零件批量生产的生产效率等四个方面，从中选用较优的结构。由于各类机床自身的工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按照所使用的机床不同，夹具可分为：车夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。由工序卡可知，螺纹孔无位置要求，在本夹具设计中，限制该零件的六个自由度。其具体定位可采用“一面两孔”组合定位方式，由零件图可知，6-M12孔既没有垂直度要求又没有平行度要求，出于定位简单和快速的考虑，选择箱体底面为基准定位面，两侧面加定位块辅助定位，可以限制三个自由度，再用底面的两个对角孔进行定位，为避免重复定位，其中一个用削边销，一个用定位销，这样就可以限制三个自由度，使工件完全定位，为了便于加工，现决定选择用可换钻套。本工序采用底面为基本定位面，有效的运用了箱体加工中一面两孔定位的方法，定位精度较高。定位分析比较：方案1：采用压板用螺栓联接，利用汽缸夹紧，这种夹紧方式夹紧力可靠，辅助时间短，工人劳动强度小，但是成本高。方案2：采用压板，用螺栓、螺母联接，利用手动夹紧，这种夹紧方式夹紧力小，但成本低。本次设计零件要求成本低，且在加工过程中夹紧力要求不高，因此夹具夹紧方案选用方案一，利用汽缸夹紧，这种夹紧方式夹紧力可靠，辅助时间短。采用用一面两销，限制六个自由度，用2个9孔做定位。夹具是装夹工件的母体，所以，夹具制造要有相对较高的精度，夹具设计中，应首先选用典型的夹紧机构。在满足要求的前提下，选用的标准件越多越好，夹具越简单越好。首先，基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保障，生产得到保证，生产率得到提高。本夹具设计时以前道铸造工序成型后的表面作为粗基准，再以加工好的面作为基准加工另外一个面。夹具是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的，它是用于实现被加工零件的准确定位、夹压、刀具的导向，以及装卸工件时的限位等作用的。由于支承元件直接与被加工零件相接触，因此其尺寸、结构、精度和布置都直接影响被加工零件的精度，其设计应注意以下问题：（1） 合理布置定位支承元件，力求使其组成较大的定位支承平面，最好使夹紧力的位置对准定位支承元件，当受工件结构限制不能实现时，也应使定位支承元件尽量接近压紧力的作用线，并应使夹压力的各力中心处于定位支承平面内。（2） 提高刚度，减小定位支承系统的变形，应力求使定位元件（定位销）不受力。（3） 提高定位支承系统的精度及其元件的耐磨性，一边长期保持夹具的定位精度。可靠的排出定位支承部件的切屑，使切屑不堵塞和粘附在支承定位系统上，对保证定位的准确性和工作可靠性有很大的影响。因此设计时应尽可能不使切屑落到定位支承系统上，当切屑有可能落在其上，必须采取有效的排屑和清理措施。夹具体是夹具的最大和最复杂的元件，而且也是承受符合最大的元件。在它上面安装定位元件、夹紧元件，对刀元件和导向元件，及其它的一切元件和机构并通过它将夹具安装在机床上。工件的加工精度与夹具体本身的精度有很大关系，而且在加工过程中产生的切削力，惯性力等及工件的自重作用在夹具体上，都可能影响工件的加工精度。因此，设计夹具体应考虑以下问题：1) 有适当的精度和尺寸稳定性，特别是位置精度直接影响工件在加工过程中产生的误差。2) 夹具体要有足够的强度和刚度，使夹具体能承受在加工过程中产生的作用力而不止变形和发生振动。3) 夹具体的机构要紧凑形状要简单，同时要有足够的空间位置，保证夹具的其它元件和机构安装方便，更换易损元件容易以及装卸工件方便。4) 夹具体的结构工艺性要好以便于制造，并注意消除内应力避免变形。5) 夹具体的中心要低，安装在机床上能稳固和安全，为了安装后得到稳定，底面的中部一般都挖空，同时应根据机床连接部分的机构形状来确定夹具体连接部分的形状和结构。6) 在满足刚度和强度的前提下，夹具体应尽量轻，不重要的部位，可以挖空以减轻重量，便于装卸。7) 夹具体采用铸造件，由于铸造可得到各种复杂的外形，刚性好还能吸振，但需进行时效处理以消除内应力。3.3 定位基准的选择第一道工序，采用精基准。由毛坯零件图可知，底面的精度较高，采用底面作为第一定位基准面，然后以结合面为第二基准面。3.4定位元件选择定位元件的选择有4条原则：定位元件要有较高的精度；定位元件要有较高的耐磨性；定位元件要有足够的刚度和硬度；定位元件要有良好的工艺性。对于本工序而言，定位销可设计为固定销，这样定位方便稳定，装置不复杂，直接将定位销打入孔中即可，当定位销时间长了有磨损时，可以直接换掉即可。3.5 夹紧元件的选择选择夹紧元件主要有3条原则：1）夹紧元件结构要简单，制造要容易，体积小，重量轻，并且要有足够的强度；2）夹紧动作迅速，操作方便，使用安全，有足够的夹紧行程和装卸工作的空间；3）夹紧力要适当。对于本道工序而言，夹紧力要求比较大大，而定位面的面积比较大，为了保证夹紧可靠，夹紧机构采用了气缸夹紧机构。3.6钻孔夹紧力的计算气动杠杆夹紧机构是一种利用杠杆作用原理（当动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积时，杠杆平衡。杠杆平衡时杠杆处于静止状态或者匀速转动状态。这就是杠杆的工作原理），使原始力转变为夹紧力的夹紧机构。杠杆夹紧机构，压板压紧面动作迅速，可起到增力作用，但自锁能力较差，受振动时易松开，所以常用气压作夹紧力源或与其它夹紧元件组成复合夹紧机构。（切削用量简明手册表3.28） 其中：， mm ，mm， mm， ， mm (在加工面上测的近似值) , mm, , , 所以 N水平分力：N垂直分力：N在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数。其中：为基本安全系数1.5； 为加工性质系数1.1；为刀具钝化系数1.1； 为断续切削系数1.1；所以， N选用气缸杠杆夹紧机构。则扩力比。为克服水平切削力，实际夹紧力N应为 所以， 其中及为夹具定位面及夹具面上的摩擦系数，=0.5。则N气缸选用14mm。当压缩空气单位压力MPa时，气缸推力为N。由于已知杠杆机构的扩力比，故由气缸生产的实际夹紧力为N此时N气已大于所需要的1435.5N的夹紧力，故本夹具可安全工作。3.7定位误差分析钻套与钻杆的配合间隙所产生的导向误差为因前后两钻套孔轴线的同轴度公差为，故由于钻套位置误差嗦产生的导向误差为总导向误差为总误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工序公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献13可得： 平面定位心轴定心的定位误差 ： 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。该镗孔夹具对工件的定位考虑合理，且夹具结构简单，可适合于批量生产。3.8 夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此应先着眼于机动夹紧而不采用手动加紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的夹具就选择了气动夹紧方式。本工序因为是粗加工，毛坯材料又是铸件，切削力不是很大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这样将使整个夹具过于庞大。因此，首先降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是选择一种比较理想的杠杆夹紧机构；三是在可能情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.4MPa增至0.6MPa），以增加气缸推力。结果本夹具总的感觉还是比较紧凑，可以满足要求。最终设计的夹具如图3.8所示：图3.8 拖拉机后盖钻孔夹具装配图 致 谢首先，我要感谢我的毕业设计指导老师。在毕业设计中，他给予了我学术和指导性的意见。我万分的感谢他给我的宝贵的指导意见和鼓励。同时，我深深感谢各位老师。在他们的课堂上，我受益匪浅，得到了不少对我论文有帮助的知识和想法。我也非常感谢我的父母。在学习和生活上，他们一直都很支持我，使我能全身心地投入到学习中。最后，很感谢阅读这篇毕业设计（论文）的人们。感谢您们抽出宝贵的时间来阅读这篇毕业设计（论文）。参考文献1 许晓旸.专用机床设备设计M.重庆：重庆大学出版社，2003。2 孙已德.机床夹具图册M.北京：机械工业出版社，1984：20-23。 3 贵州工学院机械制造工艺教研室.机床夹具结构图册M.贵阳：贵州任命出版社，1983：42-50。4 东北重型机械学院等.机床夹具设计手册M.上海：上海科学技术出版社，1979。5 孟少龙.机械加工工艺手册第1卷M.北京：机械工业出版社，1991。 6 金属机械加工工艺人员手册修订组.金属机械加工工艺人员手册M.上海：上海科学技术出版社，1979。7 李洪.机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，1990。8 马贤智.机械加工余量与公差手册M.北京：中国标准出版社，1994。9 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