齿轮泵泵体的加工工艺与专用夹具设计

大连交通大学2013届本科生大学毕业设计（论文）齿轮泵泵体的加工工艺与专用夹具设计摘要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。泵体加工工艺规程及其铣削、钻孔的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Gear pump body process and special fixture designAbstractThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.Body process planning and drilling fixture was designed to include part machining process design, process design, and dedicated fixture design of three parts. In process design, analysis of the part must first understand the parts of the process re-engineering the structure of a blank, and select a good part of the processing of the base to design parts process route; followed by the various working steps on the part of the procedures for the size of the calculation, the key is to determine the various stages of work out of process equipment and cutting consumption; then dedicated fixture design, selection of design out of all the component parts fixture, such as the positioning components, clamping components, guiding elements, the specific folder connection with the machine parts and other components; calculate the positioning fixture positioning error generated, analysis fixture structure is reasonable and deficiencies, and attention to improving the design in the future.Key words：The craft、the working procedure、the cutting specifications clamp、the localization不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- 2 - -目录摘要1Abstract2第1章 绪论错误！未定义书签。1.1 课题背景错误！未定义书签。第2章 零件的分析22.1 零件的作用22.2 零件的工艺分析错误！未定义书签。第3章 工艺规程设计63.1 确定毛坯的制造形式错误！未定义书签。3.2 毛坯的设计错误！未定义书签。3.3 选择定位基准错误！未定义书签。3.3.1 精基准的选择63.3.2 粗基准的选择73.4 制定工艺路线错误！未定义书签。3.4.1 工序的合理组合73.4.2 工序的集中与分散错误！未定义书签。3.4.3 加工阶段的划分83.4.4 工艺路线93.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定9第4章 确定切削用量及基本工时错误！未定义书签。第5章 夹具设计375.1 设计夹具的目的375.2 夹具的分类375.3 专用夹具的组成385.4 典型的定位元件395.5 夹具中的夹紧机构415.6 夹具的发展趋势425.7 本课题夹具设计435.7.1 问题的提出435.7.2 定位基准的选择435.7.3 切削力及夹紧力计算435.7.4 定位误差分析455.7.5 定向键与对刀装置设计455.7.6 夹具设计及操作简要说明45结论46参考文献48致谢47千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- 4 -引言随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。“工欲善其事，必先利其器。”工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。泵体体的加工工艺规程及其铣左端面和钻底面孔的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、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。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。第1章 零件的分析1.1 零件的作用及工艺分析图1.1 零件图“泵”的定义就是一种能量转换装置，它将驱动电机的机械能转换为油液的压力能，以满足执行机构驱动外负荷的需要。泵的用途广泛，种类繁多，分类方法也比较多。按泵的结构来分主要有：齿轮泵，柱塞泵，叶片泵，螺杆泵等。本泵体零件的材料为ZG25，但ZG25的铸造性能和切削加工性能优良，因此采用金属型铸造方法铸造。零件有3组加工面他们有位置度要求。以下是本零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：(1) 以底面和32圆柱互为基准的加工面，这个主要是底面和212孔和18孔，其中底面和12孔轴线的平行度为0.02。(2) 以底面为基准的加工面，这组加工面主要是左端面和2G1/4的孔，其中以底面为基准，左端面与底面的垂直度为0.01。(3) 以左端面和中心线为基准的加工面，这组加工面包括，240孔及其右端面，还有宽18mm的槽和2个小侧面，1.2 计算生产纲领、确定零件的生产类型零件的生产纲领计算公式如下：其中=10000件/年，=1，=10%，=3%代入得：故属于大批量生产。第2章 确定毛坯类型绘制毛坯简图2.1 毛坯的选择与设计零件材料为ZG25，由于零件大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，结构不太复杂，选用金属型铸造，铸造精度为高，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。泵体零件材料为ZG25，硬度HB170，毛坯重约1Kg。生产类型为大批生产，采用金属型铸造。2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1.零件最大轮廓尺寸：根据图纸，长102mm，宽46mm，高113.5mm，故最大轮廓尺寸为113.5mm。2.选取公差等级CT：铸造方法按金属型铸造，铸件材料为ZG25，得到公差等级CT范围810级，取9级。3.求铸件尺寸公差：根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级，查表得，公差相对于基本尺寸对成分布。4.求机械加工余量等级：铸造方法按金属型铸造，得到加工余量等级范围DF，取E级。5.求机械加工余量（RAM）：对所有加工表面取同一个数值，最大轮廓尺寸为113.5mm，机械加工余量等级为E级，查表得，机械加工余量为1.1mm。6.求毛坯尺寸：212、211、18孔较小，铸成实心；底面、左端面、240孔和右平面都需要加工。底面单侧加工，毛坯尺寸为：左端面单侧加工，毛坯尺寸为：240孔内腔加工，毛坯尺寸为：240孔右平面加工，毛坯尺寸为：内孔两小侧面加工，毛坯尺寸为： 32右端面加工，毛坯尺寸为：故毛坯尺寸如下:左端面：87.2mm 240孔内腔：36.8mm 底面：115.9mm 240孔右平面：14.95mm 内孔小侧面：24.9mm 32右端面：89.4mm 2.3 绘制零件毛坯简图根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图2.1“泵体”零件毛坯简图。图2.1 “泵体”零件毛坯简图第3章 工艺规程设计3.1 定位基准的选择正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证零件加工精度的关键。定位基准分为精基准、粗基准和辅助基准。在最初加工工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准(粗基准)。在后续工序中，则使用已加工表面作为定位基准(精基准)。 在制定工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各个表面加工出来，然后再考虑选择合适的粗基准把精基准面加工出来。另外，为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，可在工件上某部位作一辅助基准，用以定位。应从零件的整个加工工艺过程的全局出发，在分析零件的结构特点、设计基准和技术要求的基础上，根据粗、精基准的选择原则，合理选择定位基准。3.1.1 精基准的选择“基准重合”原则应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准，即“基准重合”的原则。这样可以避免因基准不重合而引起的误差。 “基准统一”原则应选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准，即“基准统一”的原则。这样便于保证各加工表面间的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并简化夹具的设计制造工作。“互为基准”原则 当两个表面的相互位置精度及其自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可采用这两个表面互为基准，反复多次进行精加工。“自为基准”原则 在某些要求加工余量尽量小而均匀的精加工工序中，应尽量选择加工表面本身作为定位基准。此外，精基准的选择还应便于工件的装夹与加工，减少工件变形及简化夹具结构。需要指出的是，上述四条选择精基准的原则，有时是相互矛盾的。例如，保证了基准统一就不一定符合基准重合等等。在使用这些原则时，要具体情况具体分析，以保证主要技术要求为出发点，合理选用这些原则。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 3.1.2 粗基准的选择若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准。在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准。这样可使这个表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面，致使工件报废。在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有的表面不需要加工时，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。若既需保证某重要表面加工余量均匀，又要求保证不加工表面与加工表面的位置精度，则仍按本原则处理。选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其他缺陷，以便定位准确，装夹可靠。粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。但是，当毛坯是精密铸件或精密锻件，毛坯质量高，而工件加工精度要求又不高时，可以重复使用某一粗基准。粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，泵体零件还算比较规则，所以粗基准容易选择。为了保证前后端面的位置精度的要求，选择泵体B面和底面作为作为粗基准，依照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。 工件被放在夹具体，底面端顶住夹具体限制3个自由度；工件的大外半圆用活动V型块夹紧，在两个支承钉的外圆柱面上，限制3个自由度；因为我们限制一个自由度，实现完全定位。 3.2 拟定工艺路线3.2.1 工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：(1)工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。(2)工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。3.2.2 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：(1)粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为Ra80100m。(2)半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度为Ra101.25m。(3)精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量，主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度，使各主要表面达到图纸要求。另外精加工工序安排在最后，可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度。精加工的加工精度一般为IT6IT7，表面粗糙度为Ra101.25m。(4)光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5IT6，表面粗糙度为Ra1.250.32m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。3.2.3 工艺路线制订工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。具体的工艺路线如下:工序：铸造毛坯。工序：时效处理。工序：铣底平面。工序：铣左端面。工序：车削27圆柱、 18孔、12孔以及粗铰精铰18孔、12孔。工序：粗镗、精镗240孔及粗镗、半精镗240右端面。工序：钻、粗铰、精铰上面12孔。工序：铣削两个小侧面。工序：钻M6螺纹孔、攻螺纹。工序X：钻左侧G1 /4的孔。工序XI：钻左侧G1 /4的孔。工序XII：钻底面211孔、锪222孔。工序XIII：车M27螺纹。工序：去毛刺、清洗、质检。3.3 加工设备及工艺装备的选用工艺设计中很重要的一项工作是为零件加工选择加工设备以及工艺装备等，选择好了加工设备和工艺装备有利于零件的加工，同时也考虑了经济性，合理地避免了资源浪费的现象。加工设备选用了：金属性铸造机、X52K立式铣床、Z525立式钻床、C6201卧式车床、T617A卧式镗床、Z3025摇臂钻床、清洗机等。工艺装备主要包括夹具、刀具、量具等。夹具主要有各种专用夹具和角铁式花盘；刀具包括：端铣刀、立铣刀、端面车刀、直头焊接式外圆车刀、螺纹车刀、硬质合金镗刀、高速钢镗刀、高速钢麻花钻、高速钢铰刀等；量具包括：游标卡尺、千分尺等。3.4 加工余量、尺寸公差的确定制订零件机械加工工艺规程，还要对零件加工前的毛坯种类及其不同的制造方法进行选择。由于零件机械加工的工序数量、材料消耗、加工劳动量等都在很大程度上与毛坯的选择有关，故正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。常用的毛坯种类有：铸件、锻件、型件、焊接件、冲压件等，而相同种类的毛坯又可能有不同的制造方法。选择毛坯应该考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定采用某种毛坯制造方法的经济性。如生产规模较大，便可采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，这样，虽然一次投资较高，但均分到每个毛坯上的成本就较少。而且，由于精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高，既节约原材料又可明显减少机械加工劳动量，再者，毛坯精度高还可简化工艺和工艺装备，降低产品的总成本。选择毛坯应该考虑工件结构形状和尺寸大小。例如，形状复杂和薄壁的毛坯，一般不能采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸和精铸。再如，某些外形较特殊的小零件，由于机械加工很困难，则往往采用较精密的毛坯制造方法，如压铸、熔模铸造等，以最大限度地减少机械加工量。选择毛坯，应从本厂的现有设备和技术水平出发考虑可能性和经济性。用这些毛坯制造方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。泵体零件材料为ZG25，生产类型为大批量生产，采用金属型铸造毛坯，加工余量和尺寸公差如表3-1所示：表3-1 泵体铸件毛坯尺寸公差与加工余量项目底面左端面内孔侧面孔孔右平面公差等级99999加工面基本尺寸113.585284018铸件尺寸公差2.52.21.821.7加工余量等级EEEEERAM1.11.11.11.11.1毛坯基本尺寸115.8587.224.936.814.953.5 切削用量及时间定额的计算1.工序3：粗铣底面加工材料,，铸件，有外皮；工件尺寸宽度，长度；加工要求用标准硬质合金端铣刀铣削，加工余量；机床X52K型立式铣床。（1）选择刀具： 根据表，选择YT15硬质合金刀片，Z=4，端铣刀直径。铣刀几何形状：。（2）选择切削用量：1）决定铣削深度由于加工余量不大，故可在一次走刀内完成，则。2）决定每齿进给量采用不对称端铣以提高进给量。根据表，当使用YT15，铣床功率为7KW时，但采用不对称端铣，故取。3） 决定切削速度和每秒钟进给量 根据表，当，时，。各修正系数为： 故 根据X52K型立铣说明书选择： 因此实际切削速度和每齿进给量为：4） 检验机床功率根据表，当，近似为：。根据X52K型立铣说明书，机床主轴允许的功率为：故，因此所选择的切削用量符合要求，即5） 计算基本工时式中，根据表，入切量及超切量，则故 2. 工序4：粗铣底左端面，半精铣左端面加工材料,，铸件，有外皮；工件尺寸宽度，长度；加工要求用标准硬质合金端铣刀铣削，加工余量；机床X52K型立式铣床。粗铣左端面（1）选择刀具： 根据表，选择YT15硬质合金刀片，Z=4，端铣刀直径。铣刀几何形状：由于。（2）选择切削用量：1)决定铣削深度由于加工余量不大，故可在一次走刀内完成，则。2)决定每齿进给量采用不对称端铣以提高进给量。根据表，当使用YT15，铣床功率为7KW时,但采用不对称端铣，故取。3)决定切削速度和每秒钟进给量 根据表，当时，。各修正系数为： 故 根据X52K型立铣说明书选择：因此实际切削速度和每齿进给量为：4)检验机床功率根据表，当，近似为。根据X52K型立铣说明书，机床主轴允许的功率为：故，因此所选择的切削用量符合要求，即。5）计算基本工时 式中，根据表，入切量及超切量，则，故半精铣左端面（1）选择刀具： 根据表，选择YT15硬质合金刀片，Z=4，端铣刀直径。铣刀几何形状： 。（2）选择切削用量：1) 决定铣削深度由于加工余量不大，故可在一次走刀内完成，则。2) 决定每齿进给量采用不对称端铣以提高进给量。根据表，当使用YT15，铣床功率为7KW时，但采用不对称端铣，故取。3) 决定切削速度和每秒钟进给量 根据表，当时，。各修正系数为： 故 根据X52K型立铣说明书选择： 因此实际切削速度和每齿进给量为：4) 检验机床功率根据表，当，近似为。根据X52K型立铣说明书，机床主轴允许的功率为：故，因此所选择的切削用量符合要求，即：。5) 计算基本工时式中，根据表，入切量及超切量，则：故3.工序9：粗铣槽的两侧面加工材料,，铸件，有外皮；工件尺寸宽度，高度；加工要求用立铣刀铣削，加工余量；机床X52K型立式铣床。（1）选择刀具： 根据表，选择YT15硬质合金立铣刀，Z=8，端铣刀直径。铣刀几何形状：。(2)选择切削用量：1) 决定铣削深度由于加工余量不大，故可在一次走刀内完成，则。2) 决定每齿进给量由于铣削宽度5，带整体刀头立铣刀，其每齿进给量，故取：。3) 决定切削速度和每秒钟进给量 查表得，切削速度公式其中： 代入公式得：4) 检验机床功率根据表，当，得。根据X52K型立铣说明书，机床主轴允许的功率为：故，因此所选择的切削用量符合要求，即。5) 计算基本工时 式中，根据表，入切量及超切量，则，故4.工序5：车M27端面，外圆面，倒角加工材料,，铸件，有外皮；工件尺寸，车削后，加工长度为；机床C6201，工件装夹在花盘上。工步一：车端面（1）选择刀具根据表，选择端面车刀，牌号为YT15硬质合金。（2）选择切削用量1)确定切削深度 由于粗加工余量为2.2mm，故可在一次走刀内完成。 2）确定进给量 根据表，在粗车钢料，刀杆尺寸为，工件直径时，。 按照C6201机床说明书选择： 3）确定切削速度 根据表，当用YT15硬质合金车刀加工钢料，切削速度。 切削速度修正系数为：，,故：根据C6201机床说明书，选择：，这时实际切削速度为：4）校验机床功率 切削时的功率可由表查出：当，时，。切削功率的修正系数，故实际切削时的功率为。根据C6201机床说明书，当时，机床主轴允许功率为，因为，故所选切削用量满足要求。最后决定的切削用量为： （3）计算基本工时 式中，。根据表查得，车削时入切量及超切量，则，故：工步二：车外圆（1）选择刀具1）根据表，选择直头焊接式外圆车刀，牌号为YT15硬质合金，选刀杆尺寸：，刀片厚度为4.5mm；（2）选择切削用量1）确定切削深度 由于粗加工余量为2.5mm， 故可在一次走刀内完成。 2）确定进给量 根据表，在粗车钢料，刀杆尺寸为，工件直径时，。 按照C6201机床说明书选择 3）确定切削速度当 根据表，当用YT15硬质合金车刀加工钢料，切削速度。 切削速度修正系数为：，,故：根据C6201机床说明书，选择：，这时实际切削速度为：4）校验机床功率 切削时的功率可由表查出：当，时，。 切削功率的修正系数，故实际切削时的功率为：。根据C6201机床说明书，当时，机床主轴允许功率为，因为，故所选切削用量满足要求。最后决定的切削用量为： （3）计算基本工时 式中，。根据表查得，车削时入切量及超切量，则，故：5.工序14：车M27螺纹加工材料,，铸件，有外皮；工件尺寸，加工长度为，螺距；机床C6201，工件装夹在花盘上。（1）选择刀具：应选择YT15牌号硬质合金螺纹车刀（牙形为三角形）。（2）选择切削用量：1）确定切削深度：2）确定进给量：3）确定切削速度：4）车螺纹时的主轴转速: 其中，为螺距，为安全系数，取80，代入得： 查C6201机床说明书选择：（3）校验机床功率当，时，。切削功率的修正系数：，故实际切削时的功率为。 根据C6201机床说明书，当时，机床允许功率为。因为，故选择的切削用量符合要求。最后决定的切削用量为： 。（4）计算基本工时 式中，。根据表查得，车削时入切量及超切量，则，故：6.工序6：粗镗、精镗圆面加工材料,，铸件，有外皮；工件尺寸，镗削后，孔深度；机床T617A卧式镗床。工步一：粗镗圆面：（1）选择刀具：应选择YT15牌号硬质合金镗刀。（2）选择切削用量：查表得，粗加工时，切削速度：进给量： 背吃刀量： 转 速： 故切削用量为： ，。（3）计算基本工时 式中，。根据表查得，入切量及超切量，则： 由于有两个孔，故。工步二：精镗圆面：(1)选择刀具：应选择高速钢镗刀。(2)选择切削用量：精加工，查表得，切削速度： 进给量： 背吃刀量： 转速：故切削用量为：，。 (3)计算基本工时式中，。根据表查得，入切量及超切量，则： 由于有两个孔，故。7.工序7：粗镗、精镗内圆右端面加工材料,，铸件，有外皮；工件尺寸右端面，加工后；机床T617A卧式镗床。工步一：粗镗内圆右端面：(1)选择刀具：应选择YT15牌号硬质合金镗刀；(2)选择切削用量：粗加工，查表得，切削速度： 进给量： 背吃刀量： 转速：故切削用量为：，。(3)计算基本工时式中，。根据表查得，入切量及超切量，则： 由于有两个孔，故。工步二：半精镗内圆右端面：(1)选择刀具：应选择高速钢镗刀。(2)选择切削用量：半精加工，查表得，切削速度： 进给量： 背吃刀量： 转速：故切削用量为：，(3)计算基本工时式中，。根据表查得，入切量及超切量，则： 由于有两个孔，故。8.工序5：钻、粗铰、精铰孔，钻、粗铰、精铰孔加工材料,，铸件；加工要求孔径，孔深，精度要求为H7，故需要钻、粗铰、精铰；机床Z525立式钻床。工步一：钻孔（1）选择钻头：选择高速钢麻花钻，直径。（2）选择切削用量1）决定进给量 按加工要求决定进给量：根据表，当加工精度要求为H7，时，。 由于，故不需要乘孔深修正系数。 按钻头强度决定进给量：根据表查得，当，钻头强度允许的进给量。按钻床进给机构强度决定进给量：根据表，当，机床进给机构允许的轴向力为8330N时，进给量为。 从以上三个进给量比较可以看出，进给量取值范围为，根据Z525钻床说明书，选择。2）决定切削速度 查表，当的碳钢加工性能属于第4类。 查表，当加工性能为第4类，双横刃磨的钻头，。 切削速度修正系数为：，故： 根据Z525钻床说明书，可考虑选择，但因所选的转速比计算转速高，会使刀具耐用度下降，故可将进给量降一级，即取；也可降低一级转速，即取，仍用，比较这两种方案： 方案一：，则； 方案二：，则； 因为第一方案则的乘积较大，基本工时较少，故第一个方案好。 3）计算基本工时式中，。根据表查得，入切量及超切量，则：工步二：钻孔（1）选择钻头：选择高速钢麻花钻，直径。（2）选择切削用量1）决定进给量 按加工要求决定进给量：根据表，当加工精度要求为H7，时，。 由于，故不需要乘孔深修正系数。 按钻头强度决定进给量：根据表查得，当，钻头强度允许的进给量。按钻床进给机构强度决定进给量：根据表，当， 机床进给机构允许的轴向力为8330N时，进给量为。 从以上三个进给量比较可以看出，进给量取值范围为，根据Z525钻床说明书，选择。2）决定切削速度 查表，当的碳钢加工性能属于第4类。 查表，当加工性能为第4类，双横刃磨的钻头，。 切削速度修正系数为：，故 ： 根据Z525钻床说明书，可考虑选择，但因所选的转速比计算转速高，会使刀具耐用度下降，故可将进给量降一级，即取；也可降低一级转速，即取，仍用，比较这两种方案： 方案一：，则; 方案二：，则; 因为第一方案则的乘积较大，基本工时较少，故第一个方案好。 3）计算基本工时式中，。根据表查得，入切量及超切量，则：工步三：粗铰孔（1）选择刀具：高速钢铰刀。（2）切削用量的确定 当，刀具为高速钢铰刀时，查表得：进给量： 背吃刀量： 切削速度： 其中: , 代入得：（3）计算基本工时 式中，。根据表查得，入切量及超切量，则：工步四：粗铰孔（1）选择刀具：高速钢铰刀，。（2）切削用量的确定 当，刀具为高速钢铰刀时，查表得： 进给量： 背吃刀量： 切削速度： 其中: ， , 代入得：（3）计算基本工时 式中，。根据表查得，入切量及超切量，则:工步五：精铰孔（1）选择刀具：高速钢铰刀，。（2）切削用量的确定 当，刀具为高速钢铰刀时，查表得：进给量： 背吃刀量： 切削速度： 其中: ， 代入得：（3）计算基本工时 式中，。根据表查得，入切量及超切量，则：工步六：精铰孔（1）选择刀具：高速钢铰刀，。（2）切削用量的确定 当，刀具为高速钢铰刀时，查表得：进给量： 背吃刀量： 切削速度： 其中: 代入得：（3）计算基本工时式中，。根据表查得，入切量及超切量，则：9.工序8：钻、粗铰、精铰孔加工材料,，铸件；加工要求孔径，孔深，精度要求为H7，故需要钻、粗铰、精铰；机床Z525立式钻床。工步一：钻孔（1）选择钻头：选择高速钢麻花钻，直径。（2）选择切削用量1）决定进给量 按加工要求决定进给量：根据表，当加工精度要求为H7，时，。 由于，故不需要乘孔深修正系数。 按钻头强度决定进给量：根据表查得，当，钻头强度允许的进给量。按钻床进给机构强度决定进给量：根据表，当，机床进给机构允许的轴向力为8330N时，进给量为。 从以上三个进给量比较可以看出，进给量取值范围为，根据Z525钻床说明书，选择。2）决定切削速度查表，当的碳钢加工性能属于第4类。 查表，当加工性能为第4类，双横刃磨的钻头，。切削速度修正系数为：，故 ：根据Z525钻床说明书，可考虑选择，但因所选的转速比计算转速高，会使刀具耐用度下降，故可将进给量降一级，即取；也可降低一级转速，即取，仍用，比较这两种方案： 方案一：，则; 方案二：，则; 因为第一方案则的乘积较大，基本工时较少，故第一个方案好。 3）计算基本工时式中，。根据表查得，入切量及超切量，则：工步二：粗铰孔（1）选择刀具：高速钢铰刀，（2）切削用量的确定 当，刀具为高速钢铰刀时，查表得：进给量： 背吃刀量： 切削速度： 其中: 代入得：（3）计算基本工时 式中，。根据表查得，入切量及超切量，则，精铰孔（1）选择刀具：高速钢铰刀，（2）切削用量的确定 当，刀具为高速钢铰刀时，查表得：进给量： 背吃刀量： 切削速度： 其中: 代入得：（3）计算基本工时 式中，。根据表查得，入切量及超切量，则：10.工序10：钻螺纹孔、攻丝加工材料,，铸件；加工要求孔径，孔深；机床Z3025摇臂钻床工步一：钻孔（1）选择钻头：选择高速钢麻花钻，直径。（2）选择切削用量1）决定进给量 按加工要求决定进给量：根据表，当加工精度要求为H7，时，。 由于，故不需要乘孔深修正系数。 按钻头强度决定进给量：根据表查得，当，钻头强度允许的进给量。按钻床进给机构强度决定进给量：根据表，当， 机床进给机构允许的轴向力为19620N时，进给量为。 从以上三个进给量比较可以看出，进给量取值范围为，根据Z3025钻床说明书，选择。2）决定切削速度 查表，当的碳钢加工性能属于第4类。 查表，当加工性能为第4类，双横刃磨的钻头，。 切削速度修正系数为：，故 ：根据Z3025钻床说明书，可考虑选择，但因所选的转速比计算转速高，会使刀具耐用度下降，故可将进给量降一级，即取；也可降低一级转速，即取，仍用，比较这两种方案： 方案一：，则; 方案二：，则; 因为第一方案则的乘积较大，基本工时较少，故第一个方案好。 3）计算基本工时式中，。根据表查得，入切量及超切量，则： 由于有6个孔,故其时间为:。工步二：攻丝（1）工件尺寸：孔径，螺纹深度。（2）选择钻头：选择高速钢机动丝锥。（3）选择切削用量查表得：进给量： 背吃刀量： 转速： 切削速度： （4）计算基本工时：其中：代入得：由于有6个孔,故其时间为:。11.工序11：钻左右两侧孔、钻孔、攻丝加工材料,，铸件；加工要求孔径，孔深；孔径，孔深；攻丝深度；机床Z525立式钻床工步一：钻孔（1）选择钻头：选择高速钢麻花钻，直径。（2）选择切削用量1）决定进给量 按加工要求决定进给量：根据表，当加工精度要求为H7，时，。 由于，故不需要乘孔深修正系数。 按钻头强度决定进给量：根据表查得，当，钻头强度允许的进给量。按钻床进给机构强度决定进给量：根据表，当，机床进给机构允许的轴向力为8330N时，进给量为。从以上三个进给量比较可以看出，进给量取值范围为，根据Z525钻床说明书，选择。2）决定切削速度 查表，当的碳钢加工性能属于第4类。 查表，当加工性能为第4类，双横刃磨的钻头，。 切削速度修正系数为：，故：根据Z525钻床说明书，可考虑选择，但因所选的转速比计算转速高，会使刀具耐用度下降，故可将进给量降一级，即取；也可降低一级转速，即取，仍用，比较这两种方案： 方案一：，则; 方案二：，则; 因为第一方案则的乘积较大，基本工时较少，故第一个方案好。 3）计算基本工时式中，。根据表查得，入切量及超切量，则：由于有2个孔,故其时间为:。工步二：钻孔（1）选择钻头：选择高速钢麻花钻，直径。（2）选择切削用量1）决定进给量 按加工要求决定进给量：根据表，当，时，。 由于，故不需要乘孔深修正系数。 按钻头强度决定进给量：根据表查得，当，钻头强度允许的进给量。按钻床进给机构强度决定进给量：根据表，当， 机床进给机构允许的轴向力为8330N时，进给量为。从以上三个进给量比较可以看出，进给量取值范围为，根据Z525钻床说明书，选择。2）决定切削速度 查表，当的碳钢加工性能属于第4类。 查表，当加工性能为第4类，双横刃磨的钻头，。 切削速度修正系数为：，故：根据Z525钻床说明书，可考虑选择。 3）计算基本工时式中，。根据表查得，入切量及超切量，则：由于有2个孔,故其时间为:。工步三：攻丝（1）工件尺寸：孔径，螺纹深度。（2）选择钻头：选择高速钢机动丝锥。（3）选择切削用量查表得，进给量： 背吃刀量： 转速： 切削速度： （4）计算基本工时：其中：，代入得：由于有2个孔,故其时间为:。12.工序13：钻孔、锪加工材料,，铸件；加工要求孔径，孔深；锪孔孔径，孔深；机床Z3025摇臂钻床。钻孔（1）选择钻头：选择高速钢麻花钻，直径。（2）选择切削用量1）决定进给量 按加工要求决定进给量：根据表，当，时，。 由于，故不需要乘孔深修正系数。 按钻头强度决定进给量：根据表查得，当，钻头强度允许的进给量。按钻床进给机构强度决定进给量：根据表，当， 机床进给机构允许的轴向力为8330N时，进给量为。从以上三个进给量比较可以看出，进给量取值范围为，根据Z3025钻床说明书，选择。2）决定切削速度 查表，当的碳钢加工性能属于第4类。查表，当加工性能为第4类，双横刃磨的钻头，。 切削速度修正系数为：，故：根据Z525钻床说明书，可考虑选择，但因所选的转速比计算转速高，会使刀具耐用度下降，故可将进给量降一级，即取；也可降低一级转速，即取，仍用，比较这两种方案： 方案一：，则; 方案二：，则; 因为第一方案则的乘积较大，基本工时较少，故第一个方案好。 3）计算基本工时式中，。根据表查得，入切量及超切量，则，由于有2个孔,故其时间为:。工步二：锪孔（1）选择刀具：选择高速钢锪钻，直径。（2）选择切削用量锪孔，查表得：进给量： 切削速度：转速：背吃刀量：因此，切削用量为： （3）计算基本工时式中，。根据表查得，入切量及超切量，则：由于有2个孔,故其时间为:。第4章 专用铣床夹具设计4.1 定位方案及定位装置的设计计算4.1.1定位方案的确定定位是指确定工件在机床（工作台）上或夹具中占有正确位置的过程。铣削左端面，由于加工表面表面粗糙度为，因此以已加工过的底面作为主定位面，左端面和右面32mm圆柱端面之间的尺寸要求为87.2 mm，左端面下边还有一个R38mm的圆弧，因此选用直径为76mm的端铣刀，在立式铣床上加工。因此底面用两个支承板限定三个自由度，右面32mm圆柱端面有一个支承钉限定一个自由度，后面用两个支承钉限定两个自由度，因此限定了六个自由度，实现完全定位。 绘制零件夹具定位示意图如下：图4.1 夹具定位示意图4.1.2定位误差的分析计算定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的位置最大变动量。定位误差的来源主要两方面：由于工件的定位表面或夹具上的定位元件制作不准确引起的基准位置误差和由于工件的工序基准与定位基准不重合引起的基准不重合误差，计算定位误差首先要找出工序尺寸的工序基准，然后求其在加工尺寸方向上的最大变动量。由于此夹具由平面作为主定位面，侧面由支承钉定位，故定位误差计算如下：铣削左端面 设计基准：右侧18小端面 定位基准：右侧18小端面 调刀基准：20支承钉表面由于基准重合，故基准不重合误差：=0；而调刀基准与定位基准也重合，因此基准位移误差：=0。所以定位误差：。4.2 夹紧方案的设计及装置的设计计算4.2.1夹紧方案的确定 根据夹紧力方向应与工件的定位情况相适应，不应破坏工件在定位时所获得的位置，夹紧力的作用点应尽量靠近工件的加工表面，使切削力对夹紧力作用点的力矩最小，以减少工件的转动趋势和震动。根据以上原则，选择顶端作为夹紧面，使用铰链机构夹紧，用V形块压板夹紧顶端圆弧部分，采用辅助支撑减少震动，确保夹紧机构夹紧可靠。4.2.2夹紧力大小的分析计算（1） 对于螺旋夹紧压板机构的计算查手册，公式为： 其中； 而则是螺母夹紧，其计算公式为：其中：代入得：故：（2） 铣床铣削力的计算 由于工件材料为铸钢，选择刀具材料为硬质合金，铣刀类型为端铣刀，故而铣削力计算公式为： 其中：代入得： 其中：为安全系数，取3； 故，满足夹紧要求。4.3 夹具的总体设计该夹具主要采用：底面用两个支承板限定三个自由度，右面32mm圆柱端面有一个支承钉限定一个自由度，后面用两个支承钉限定两个自由度，这样就限定了六个自由度的定位方式；选择顶端作为夹紧面，使用铰链机构夹紧，用V形块压板夹紧顶端圆弧部分，采用辅助支撑减少震