资源描述
1法兰盘加工工艺及钻 6-7 孔夹具设计摘 要本文是对法兰盘零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对填料箱盖零件的两道工序的加工设计了专用夹具.机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计钻孔夹具。关键词：法兰盘，加工工艺，加工方法，工艺文件，夹具全套图纸加扣 3346389411 或 3012250582AbstractThis paper is on the bracket parts processing application and processing technology and analysis, including the parts of the plan, the choice of blank, the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. In addition to the stuffing box cover part two process designing special fixture.Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, specially for a workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design of fixture for grinding center.Key words: scaffold, processing technology, processing method, process documentation, fixture目 录摘 要 .2ABSTRACT .3目 录 .41 绪 论 .62 零件的分析 .52.1 零件的工艺分析.52.2 零件的工艺要求 .53 工艺规程设计 .63.1 加工工艺过程 .63.2 确定各表面加工方案.63.2.1 考虑因素.73.2.2 加工方案的选择.73.3 确定定位基准 .73.3.1 粗基准的选择.73.3.2 精基准选择的原则.83.4 工艺路线的拟订.83.4.1 工序的合理组合.83.4.2 工序的集中与分散.93.4.3 加工阶段的划分.103.4.4 加工工艺路线方案的比较.113.5 零件的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定.133.5.1 毛坯的结构工艺要求.133.5.2 零件的偏差计算.133.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）.144 钻 6-7 孔专用夹具设计.234.1 问题的指出.234.2 定位基准的选择.234.3 夹具方案的设计.234.4.切削力和夹紧力计算.2444.5 夹紧力的计算.244.6 定位误差分析.254.7 零、部件的设计与选用.264.8 确定夹具体结构尺寸和总体结构.28总 结 .29参考文献 .31致谢 .321 绪 论机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。而本次对于零件加工工艺及夹具设计的主要任务是： 完成零件零件加工工艺规程的制定； 完成专用夹具的设计。通过对零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加工粗、精基准，从而制定出零件加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据切销力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。2 零件的分析2.1 零件的工艺分析图 2-1 法兰盘法兰盘是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和底面的精度要求较高，此外还有法兰盘端面要求加工，对精度要求也很高。零件的底面、中心孔23孔粗糙度要求是，所以都要求精加工。6 . 1Ra其中心孔有同轴度公差要求因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。2.2 零件的工艺要求一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加6工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。（1）以左右端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：左右端面的加工；其中表面粗糙度要求为，6.3Ram（2） 以外圆为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：外圆端面的加工；其中表面粗糙度要求为，6.3Ram（3）以 6-4，6-7 孔为主要加工表面的加工孔。（4）以 4-M5 为主要加工孔。上面主要是对零件零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析，选择了其毛坯的的制造方法为型材和中批的批量生产方式，从而为工艺规程设计提供了必要的准备。3 工艺规程设计3.1 加工工艺过程由以上分析可知，该零件零件的主要加工表面是平面、孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于零件来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以各尺寸精度。由上面的一些技术条件分析得知：零件的尺寸精度，形状精度以及位置关系精度要求都不是很高，这样对加工要求也就不是很高。3.2 确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时使加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计零件的加工工艺来说，应选择能够满足平面孔系和孔加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足7精度要求及生产率的条件下，应选择价格较低的机床。3.2.1 考虑因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。3.2.2 加工方案的选择 由参考文献3表 2.112 可以确定，平面的加工方案为：粗车半精车（） ，粗糙度为6.30.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度79ITITaR可以较小。(2)孔加工方法：因为孔的表面粗糙度的要求，所以我们采用钻扩的加工方法。6 . 1Ra3.3 确定定位基准3.3.1 粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。8要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从零件零件图分析可知，主要是选择加工零件底面的装夹定位面为其加工粗基准。3.3.2 精基准选择的原则要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从零件零件图分析可知，它的底平面，适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于两侧面，因为是非加工表面，所以也可以用的44孔为加工基准。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。3.4 工艺路线的拟订对于中批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。零件的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工零件底面底部平面。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。3.4.1 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： 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。 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，9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。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含 0.4%1.1%8090 c苏打及 0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。mg2003.4.2 工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 工序集中的特点工序数目少，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。 工序分散的特点工序内容简单，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。对工人的技术水平要求不高。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。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。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。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，10从而可取的良好的经济效果。3.4.3 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： 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。 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。 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。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。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。113.4.4 加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订二个加工工艺路线方案。4.5.1 工艺路线方案一10铸造出毛坯20毛坯热处理，时效处理30粗车右端面，粗车外圆 41 粗车各外圆台阶，注意各外圆留 1mm 的半精车余量。40掉头，粗车左端面，粗车外圆 65，粗车外圆 40，粗车各外圆台阶，注意各外圆留 1mm 的半精车余量50半精车右端面，半精车外圆 41 半精车各外圆台阶。60掉头，半精车左端面，半精车外圆 65，半精车外圆40，半精车各外圆台阶70钻中心孔通孔，先钻底孔 20，扩 23 中心孔到规定尺寸。80半精车 28 内孔。90钻圆周钻 6-4 孔，6-7 孔100钻 4-M5 底孔，并进行攻丝110去毛刺，清洗120终检入库4.5.2 工艺路线方案二10铸造出毛坯20毛坯热处理，时效处理30粗车右端面，粗车外圆 41 粗车各外圆台阶，注意各外圆留 1mm 的半精车余量。40掉头，粗车左端面，粗车外圆 65，粗车外圆 40，粗车各外圆台阶，注意各外圆留 1mm 的半精车余量50钻中心孔通孔，先钻底孔 20，扩 23 中心孔到规定尺寸。60半精车 28 内孔。1270半精车右端面，半精车外圆 41 半精车各外圆台阶。80掉头，半精车左端面，半精车外圆 65，半精车外圆40，半精车各外圆台阶90钻圆周钻 6-4 孔，6-7 孔100钻 4-M5 底孔，并进行攻丝110去毛刺，清洗120终检入库因左右两端面均对 23mm 孔有较高的位置要求，故它们的加工宜采用工序集中原则，减少装次数，提高加工精度。根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将端面的精铣和下端面的粗铣放在前面，下端面的精铣放在后面，每一阶段要首先加工上端面后钻孔，左右端面上 23mm 孔放后面加工。初步拟订加工路线方案一。方案一遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序还有一些问题还值得进一步讨论。如车上端面，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床上加工时，它们惯性力较大，平衡困难； 通过以上的两工艺路线的优、缺点分析，最后确定工艺路线方案一为该零件的加工路线。机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。10铸造出毛坯20毛坯热处理，时效处理30粗车右端面，粗车外圆 41 粗车各外圆台阶，注意各外圆留 1mm 的半精车余量。40掉头，粗车左端面，粗车外圆 65，粗车外圆 40，粗车各外圆台阶，注意各外圆留 1mm 的半精车余量50半精车右端面，半精车外圆 41 半精车各外圆台阶。60掉头，半精车左端面，半精车外圆 65，半精车外圆40，半精车各外圆台阶70钻中心孔通孔，先钻底孔 20，扩 23 中心孔到规定尺寸。80半精车 28 内孔。90钻圆周钻 6-4 孔，6-7 孔100钻 4-M5 底孔，并进行攻丝13110去毛刺，清洗120终检入库3.5 零件的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件采用的是 HT200 制造，其材料是 HT200，生产类型为小批生产，采用型材毛坯。3.5.1 毛坯的结构工艺要求零件为锻造件，对毛坯的结构工艺性有一定要求： 由于型材件尺寸精度较高和表面粗糙度值低，因此零件上只有与其它机件配合的表面才需要进行机械加工，其表面均应设计为非加工表面。 为了使金属容易充满模膛和减少工序，型材件外形应力求简单、平直的对称，尽量避免型材件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构。 型材件的结构中应避免深孔或多孔结构。 型材件的整体结构应力求简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类3.5.2 零件的偏差计算“法兰盘零件”零件材料采用 HT200 制造。材料为 HT200，硬度 HB 为 170241，生产类型为大批量生产，采用型材毛坯。（1）下端面的加工余量。14根据工序要求。各工步余量如下：粗车：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 3.2.23。其余量值规定为，mm4 . 37 . 2现取。表 3.2.27 粗铣平面时厚度偏差取。mm0 . 3mm28. 0半精车：参照机械加工工艺手册表 2.3.59，其余量值规定为。mm5 . 1（3）孔毛坯为实心，不冲孔。3.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）3.6.1 工序 30粗车右端面，粗车外圆 41 粗车各外圆台阶，注意各外圆留 1mm 的半精车余量。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mmHBmmmm2516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mm5 . 40V012=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。006vK090vK010s00srmm8 . 0.确定切削深度pa由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故mm3 = （3-1）pamm3.确定进给量f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，mm16mm25pamm4100 进给量=0.51.0frmm按 CA6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7frmm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 130，CA6140 机床进给机构允许进给力=3530。maxFN根据表 1.21，当强度在 174207时，=HBSpamm4f75. 0rmmrK时，径向进给力：=950。045RFN切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表 1.292） ，故实际fFroFfKsFfKkrFfK进给力为： =950=1111.5 （3-2）fF17. 1N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。frmm7 . 015.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mm5 . 1命=。Tmin60.确定切削速度0V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 2002196YG的铸件，切削速度=。HBSpamm4frmm75. 0Vmin63m切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表tvKmvKsvKTvKKvK1.28） ，故： =tVvK=63 （3-0V0 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 13） min48m =120 （3-nDVc1000127481000minr4）根据 CA6140 车床说明书选择 =1250nminr这时实际切削速度为：cV = （3-cV1000cDn1000125127min50m5）.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，=，HBS160245pamm3f，切削速度时，rmm75. 0min50mV =CPKW7 . 1切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为：krPckPcrK0 =1.7=1.2 （3-CP73. 0KW6）根据表 1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，故nmin125rEPKW9 . 5CPEP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，=，=，=pammfrmm7 . 0nmin125rsr08. 2Vmin50m16. 计算基本工时 （3-7）nflt 式中= +， =81Llyl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y+=，则mm1=81L = （3-8）mt7 . 012581min46. 1 3.6.2 工序 40掉头，粗车左端面，粗车外圆 65，粗车外圆 40，粗车各外圆台阶，注意各外圆留1mm 的半精车余量本工序仍为粗车。已知条件与工序相同，车端面及倒角，可采用工序相同的可转位车刀。采用工序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：a =2.5 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T =56pmmrmmsrminmis3.6.3 工序 50半精车半精车右端面，半精车外圆 41 半精车各外圆台阶。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C6021 机床的中心高为 200（表 1.30） ，故选刀杆尺寸=，刀mmHBmmmm2516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=mm5 . 40V0120，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。06vK090vK010s00srmm8 . 0.确定切削深度pa由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故mm5 . 2 = pa25 . 2mm25. 1.确定进给量f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，mm16mm25pamm4100 进给量=0.51.0frmm按 CA6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7frmm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 11730，CA6140 机床进给机构允许进给力=3530。maxFN根据表 1.21，当强度在 174207时，=HBSpamm4f75. 0rmmrK时，径向进给力：=950。045RFN切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表 1.292） ，故实际fFroFfKsFfKkrFfK进给力为： =950=1111.5 由于fF17. 1N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。frmm7 . 0.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mm5 . 1命=。Tmin60.确定切削速度0V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 20021915YT的铸件，切削速度=。HBSpamm4frmm75. 0Vmin63m切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表tvKmvKsvKTvKKvK1.28） ，故： =tVvK=63 （3-0V0 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 112） min48m =120 （3-nDVc1000127100048minr13）根据 CA6140 车床说明书选择 =1250nminr这时实际切削速度为：cV = （3-cV1000cDn1000125127min50m14）.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，=，HBS160245pamm3f，切削速度时，rmm75. 0min50mV 18 =CPkw7 . 1切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为：krPckPcrK0 =1.7=1.2 CP73. 0kw根据表 1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，故所nmin125rEPkw9 . 5CPEP选切削用量可在 CA6140 机床上进行，最后决定的切削用量为：=1.25，=，=，=pammfrmm7 . 0nmin125rsr08. 2Vmin50m.计算基本工时 （3-15）nflt 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y+Lly=，则=126+ =mm1L1mm128 =mt7 . 0125127min4 . 1.6.4 工序 60掉头，半精车左端面，半精车外圆 65，半精车外圆 40，半精车各外圆台阶本工序仍半精车。已知条件与工序 50 相同，车可采用工序 50 相同的可转位车刀。3.6.5 工序 70钻中心孔通孔，先钻底孔 20，扩 23 中心孔到规定尺寸。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GB1436-60直柄麻花钻2.020.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1437-60直柄长麻花钻1.031.5在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1438-60锥柄麻花钻3.0100.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1439-60锥柄长麻花钻5.050.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔选用 X3010025 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2300f0斜角=50 ，L=197mm,l =116mm。01表 3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自 GB6137-60） mm直柄麻花钻直径范围ll11911.10013.20151101表 3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据 GB6137-60） （）d (mm)2f8.618.0030118124060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钻头直径 d0（mm）刀具材料加工材料20高速钢铸铁0.50.8（2）单刃加工刀具耐用度 T min刀具直径 d0（mm）刀具类型加工材料刀具材料1120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 0.50.8mm 刀具耐用度 T = 60 min.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=0.250.65,根据表 4.13 中可知，进给量取 f=0.60。zmm*rmm.确定切削速度 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表 10.4-17 高速钢钻头在灰口铸铁（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minm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，Rmv=0.60。tv V=12=10.32 （3-17）85. 0minm则 = =131 （3-18）nminr 查表 4.2-12 可知， 取 n = 150*minr则实际切削速度 = = =11.8v实minm.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）ifnlllfw1其中 l= l=5 l =23f2mdRKcotwmm1mm则： t= =9.13s工序 80 半精车 28 内孔。2532.1010001000dn10002514. 31506 . 05 . 27 . 53520.确定切削深度pa =pa25mm5 . 2.确定进给量f根据切削用量简明使用手册表 1.5 可知，当粗镗铸件时，镗刀直径，mm20pa，镗刀伸出长度为时：mm3mm125 =0.150.40frmm按 CA6140 机床的进给量（表 4.29） ，选择， =0.25frmm.确定切削速度V = （3-9）VVyvxpmvKfaTC式中=，=0.2，=0.20，=，=0.15Cv8 .189mvyTmin60 x （3-65. 08 . 09 . 025. 05 . 2608 .18920. 015. 02 . 0V10） =37minm = （3-nDV10009714. 3371000min121r11）按 CA6140 机床的转速，选择 =160=2.6nminrsr.计算基本工时选镗刀的主偏角=，则=，rK0451Lmm5 . 3mmL69mmL4203L，则：rmmf25. 0srn26. 01i =117 iLT6 . 225. 045 . 369s 工序 90 钻圆周钻 6-4 孔，6-7 孔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 GB1436-60 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mm为 0.200.35。rmm21 则取rmmf30. 0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-min0mkfaTdcvvyxpmzvvvv20）查得参数为，刀具耐用度 T=35125. 0,55. 0, 0,25. 0, 1 . 8myxzcvvvvmin则 =1.6v55. 00125. 025. 03 . 053571 . 8minm所以 =72n714. 36 . 11000minr选取 min120rn 所以实际切削速度为=2.641000714. 3120vminm确定切削时间（一个孔） =ts203 . 02228工序 100：钻 4-M5 底孔，并进行攻丝（1）加工 M5 底孔工件材料为 HT200 铁，硬度 200HBS。孔的直径为 5mm。加工机床为 Z525 立式钻床，加工工序为钻孔至 4，选用 4 的麻花钻头。攻 M5 螺纹，选用 M5 细柄机用丝锥攻螺纹。切削深度：pa2pamm进给量：根据参考文献5表 2.4-39，取frmmf/25. 0切削速度：参照参考文献5表 2.4-41，取VsmV/43. 0由式（2.1）机床主轴转速：n，取010001000 0.43 601174 /min3.14 7Vnrd900 /minnr22实际切削速度：V03.14 7 9000.33/10001000 60d nVm s 被切削层长度 ：l12.5lmm刀具切入长度：1l17(1 2)12024.122rDlctgkctgmm刀具切出长度：2l02l走刀次数为 1攻 M5 的螺纹机床：Z525 立式钻床刀具：细柄机用丝锥进给量：由于其螺距,因此进给量fmmp5 . 1rmmf/5 . 1切削速度：参照参考文献5表 2.4-105，取Vmin/88. 8/148. 0msmV由式（2.1）机床主轴转速：n，取010001000 8.88353.5 / min3.145Vnrd360 /minnr丝锥回转转速：取0n360 /minnnr实际切削速度： V03.145 3600.15/1000100060d nVm s 234 钻 6-7 孔专用夹具设计4.1 问题的指出由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。本次设计选择设计是针对、钻 6-7 孔，它将用于 Z525 钻床。4.2 定位基准的选择该工序要求中心线与端面（有位置要求，因此可以得出该孔在两个侧面的正中心上，并且还要求其孔为通孔，由于端面经过精铣，精度比较高，因而工序基准为端面 A，为了便于加工，选取适当的定位基准，保证其加工要求。夹具设计应首先满足这些要求，在保证较高的生产效率的前提下，还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性。加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，并且夹具体应具有较好的刚性。据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。圆台外圆及两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以已加工好的端面作为定位夹具。4.3 夹具方案的设计如图所示，为了加工通孔，必须使其完全定位。首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于钻床加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定 V 型块和滑动 V 型块定位，这样既简单又方便。如上图所示，一底面限制的自由度有 3 个，一个固定 V 型块限制两个自由度，一个滑动 V 型块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部 6 个自由度，属于完全定位。24在该定位方案中，一个支撑面顶住，限制了 z 轴的移动，z 轴的旋转，y 轴的旋转三个移动自由度。一个固定 V 型块限制了 y 轴的移动，x 轴的移动，一个滑动 V 型块限制了 z 轴的旋转，这样6 个自由度全部被限制根据上面叙述选择方案。4.4.切削力和夹紧力计算（1）刀具：刀具用高速钢刀具钻头机床： Z525 机床切削力公式： 1.20.7667fPFDfK式中 7Dmm0.22/fmm r查表得： 8210.75()736bpK其中：,0.6b0.0048pK 即：955.08()fFN实际所需夹紧力：由参考文献5表得：1 2 12 12KFKW 有：120.7,0.16安全系数 K 可按下式计算有：6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献5表 可得： 60 KK1211.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56K 所以 955.08 1.561489.92()KfWK FN4.5 夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由FKffN21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取25. 021 ff F=+G G 为工件自重zP NffFN4 .35512125夹紧螺钉： 公称直径 d=20mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 MPaB1006MPaBs480108螺钉疲劳极限： MPaB19260032. 032. 01极限应力幅：MPakkkma76.511lim许用应力幅： MPaSaaa3 .17lim螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss s=2.54 取s=4 得 MPa120 满足要求 8 . 2242cHdF MPadNc1543 . 12经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力4.6 定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和 2 个 V 型块间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 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。gwj与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：j MjjjWDADZWj由参考文献5可得：26定位误差 ：111minD WDd 11221min2min.2DdDdJ WarctgL其中：，10.052Dmm20Dmm，10.011dmm20.023dmm， 1min0mm2min0.034mm得： 0.063D Wmm .0.0032J Wmm 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： 1()()19.62nHBZyRaZaZkNkRcHBl 查5表 1215 有。 10.004,0.0016,0.412,0.7RazHBKKCn cos0.0028j jymm 磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 0 夹具相对刀具位置误差：取ADmm01. 0误差总和：0.0850.3jwmmmm 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。4.7 零、部件的设计与选用钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。27.尺寸表dDD1Ht基本尺寸极限偏差 F7基本尺寸极限偏差 D6013+0.010+0.004611.8471.82.65869-2.63+0.016+0.00633.36+0.016+0.00893.34710458118121656+0.022+0.01010+0.019+0.0101368+0.028+0.01312+0.023+0.012151016200.00828810151810121822122025121522261518+0.034+0.0162630162836182230+0.028+0.01534222635392036452630+0.041+0.0204246303548+0.033+0.0175225455635425559424862660.0124850+0.050+0.02570+0.039+0.020743056670.040钻模板选用固定钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。4.8 确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体：夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等，在设计时也应加以考虑。夹具体设计的基本要求29（1）应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定，型材夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠 夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。工件装夹方案确定以后，根据定位元件及夹紧机构所需要的空间范围及机床工作台的尺寸，确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。总 结加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了大量30的相关资料。最后，将这些问题一一解决，并夹紧都采用了手动夹紧，由于工件的尺寸不大，所需的夹紧力不大。完成了本次设计，通过做这次的设计，使对专业知识和技能有了进一步的提高，为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。参考文献1 杨叔子，机械加工工艺师手册M，北京：机械工业出版社，2004。2 上海金属切削技术协会，金属切削手册M，上海：上海科学技术出版社，2004。3 李洪，机械加工工艺手册M，北京：机械工业出版社，1990。4 方昆凡，公差与配合手册M，北京：机械工业出版社，1999。5 王光斗，王春福，机床夹具设计手册M，上海科学技术出版社，2000。6 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。7 吴宗泽，机械设计实用手册M，北京：化学工业出版社，2000。8 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。9 上海金属切削技术协会，金属切削手册M，上海：上海科学技术出版社，1984。10 周永强，高等学校毕业设计指导M，北京：中国建材工业出版社，2002。 11 黄如林，切削加工简明实用手册M，北京：化学工业出版社，2004。12 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。13 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。14 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。15 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，2000：919。16 乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社，2005：417。17 王先逵，机械机械制造工艺学，机械工业出版社，2006。18 Machine Tools N.chernor 1984.19 Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.20 Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 .致谢由于课程时间的仓促，很多本来应该弄懂弄透的地方都没有时间去细细追究来源，比如网格划分的控制、坐标系的理解、求解器的选择等，这使我明白了大学里学的只是一个大体上的方向，离实际应用还有太远的距离。但我相信方向才是最重要的，因为方向确定了，就会用最少的精力做好事情，这对于我以后的工作至关重要。因为在实际生产生活中，要从事的工种是千差万别的，只有从中找到自己最拿手，最有发展前途的岗位，个人才有更多的热情，也最可能在自己的岗位做出一些贡献。
展开阅读全文