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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。轴支架零件的工艺规程及其钻2-12孔的工装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：轴支架、夹具设计、工艺路线。IIIAbstractThe design content of the mechanical manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance matching and measurement of aspects of knowledge. Shaft bracket parts of process planning and its 2 - 12 holes of fixture design is including parts processing process design, process design and special fixture design three parts. Should first analyze the parts in the process design, understand parts of technology to design the structure of blank, and choose the good parts processing benchmark, design process of the parts; Then the parts size of each work step of the process, the key is to determine the process equipment for each process and cutting parameter; For the design of special fixture, then select design out of the component parts of the fixture, such as the positioning device, clamping device, led components, specific connection with machine parts and other parts; Calculated at the exit of fixture locating position error, analysis the rationality of the fixture structure and deficiency, and pay attention to the improvement in the later design. Keywords : Shaft bracket , fixture design, process route.目 录摘 要IAbstractII1 概述发展11.1机床夹具的主要功能11.2机床夹具的组成11.3 夹具设计的步骤和基本要求12 工艺规程设计72.1毛坯的制造形式72.2 零件分析72.3 基面的选择72.3.1 粗基准的选择原则72.3.2 精基准选择的原则82.4 制定工艺路线82.5 确定各工序的加工余量及公差 92.6 确定切削用量及基本工时103 钻床夹具设计193.1定位机构193.2 夹紧机构193.3 导向装置的选择213.4 机床夹具的总体形式233.4.1确定夹具体233.4.2确定联接体243.5 绘制夹具装配图244 定位误差设计274.1误差分析274.1.1定位误差274.1.2产生定位误差的原因274.2定位误差的计算28总 结30致 谢31参 考 文 献321 概述发展1.1机床夹具的主要功能 机床夹具已成为机械加工时的重要装备，同时是机械加工不可缺少的部件，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，夹具技术也正朝着高精、高效、模块、组合、通用 、经济方向发展。机床夹具的主要功能是使工件定位夹紧，使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置，保证其被加工表面达到工序所规定的技术要求，工件定位后，经夹紧装置施力于工件，将其固定夹牢，使其在加工过程中不致因切削力、重力、离心力等外力作用而发生位置改变。为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。安装方法有找正法和用专用夹具，找正法用于单件、小批生产中，而专用夹具用于生产批量较大或特殊需要时。1.2机床夹具的组成（1）定位支承元件 确定工件在夹具中的正确位置并支承工件。（2）夹紧装置 将工件夹紧不发生移动。（3）对刀或导向元件 保证刀具与工件加工表面的正确位置。（4）夹具体 将夹具的所有组成部分组成一体，并保证它们之间的相对位置关系。1.3 夹具设计的步骤和基本要求1、夹具设计的基本要求夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、工人的劳动强度、生产率和加工成本。因此对设计的夹具，提出以下几点基本要求。（1）能稳定可靠地保证工件的加工技术要求。若工件达不到加工技术要求，成为废品，则夹具设计是失败的，该夹具不能用与生产。（2）操作简单，便于工件安装，减轻工人的劳动强度，节省工件安装时间，降低辅助工时，保证高的生产效率。（3）具有良好的工艺性，便于制造，降低夹具制造成本，从而降低分摊在工件上的加工成本。为保证上述基本要求，夹具的生产过程应按下面程序进行：夹具生产任务书夹具的结构设计使用、制造部门会签夹具制造夹具验收生产使用。夹具生产任务书是由工艺人员在编制工艺规程时，根据生产需要而提出的。任务书中包含内容有设计理由、使用车间、使用设备，该夹具所使用工件工序的工序图并在工序图上要标明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基准、夹紧点。这是设计夹具的依据，也是验收制造夹具的依据。夹具结构设计是设计人根据夹具设计任务书的加工要求，提出几种可行方案、分析比较、进行误差计算，以确定出合理方案，进行设计。夹具结构设计完成后，要会同使用部门、制造部门就夹具的结构合理性、结构工艺性和经济性进行审核、会签、交付制造。制成的夹具要同设计人员。工艺人员、使用部门、制造部门共同进行验证。当确认夹具可保证工件该工序加工要求，能保证生产率、操作方便、安全，就可交付生产车间使用。2、夹具的设计步骤当接到夹具设计任务书后，按下面6个步骤，逐步设计。（1）明确设计任务，收集研究设计的原始资料。原始资料包括如下内容。 A：加工零件的零件图、毛坯图及加工工艺过程，所设计夹具应有的工序图，并了解该工序所使用的设备、刀具、量具、其他辅具以及该工序的加工余量、切削用量、加工要求、生产节拍等参数。 B：了解零件的生产类型，就是决定夹具采用简单结构或复杂结构的依据。若属大批量生产，则力求夹具结构完善、生产率高 或是单件小批量生产或急于应付生产，则夹具结构应简单，以便迅速制造交付使用。C：收集该夹具所用机床的资料，主要指与夹具连接部分的安装尺寸。如铣床夹具要安装在工作台上，要收集工作如大小，工作如T形槽及槽距，以及机床的技术参数。D：收集所使用刀具的资料如刀具的精度、安装方式、使用要求及技术条件等。E：收集国内外同类型夹具资料，吸收其中先进而又能结合本厂情况的合理部分。F：了解本厂制造夹具的能力和使用的条件，如夹具制造的条件及精度水平，有无压缩空气压值等。G：收集有关夹具部件的标准（包括国标、部标、企标、厂标），典型夹具结构图册等。（2）确定夹具结构方案，绘制结构草图，其主要内容如下。A：根据工件加工尺寸、要求和开关，确定工件的定位方式，选择或设计定位元件，计算定位误差。B：确定刀具的引导方式及引导元件（指钻夹具、镗夹具）。C：确定工件夹紧方式 ，选择或设计夹紧机构，计算夹紧力。D：确定其他装置（如分度装置、顶出装置）的结构型式。E：确定和设计其他结构，如铣床夹具与机床的连接装置、对刀装置。在确定夹具结构的各组成部分时，可提出几种不同方案，分别画出草图，进行分析比较，从中选择出合理方案。（3）绘制夹具总图。应注意以下几点。A：绘制夹具总图，尽量按1：1绘制，以保证直观性。B：主视图尽量符合操作者的正面位置。C：工件轮廓用双点画线绘制，并视为假想透明体，不影响其他元件的绘制。 D：绘图顺序为：工件定位元件引导元件夹紧装置其他装置夹具体。（4）标注总图上的尺寸、公差与配合和技术条件。夹具总图结构绘制完成后，需标注五类尺寸和四类技术条件。（5）编写零件明细表。明细表应包括零件序号、名称、代号（指标准件代号或通用件代号 ）、数量、材料、热处理、质量等。（6）绘制总图中非标准件的零件图。3、夹具总图上尺寸、公差与配合和技术条件的标注在夹具设计中，对于初设计者，在夹具总图上如何标注尺寸及技术条件，往往是难点之一，以下对此作简要阐述。（1）夹具总图上应标注的五类尺寸A：夹具外形轮廓尺寸指夹具在长、宽、高三个方向上的最大极限尺寸。若有可动部分，则指运动部件在空间达到的极限位置的尺寸。标注夹具外形尺寸的目的是避免夹具与机床或刀具在空间发生干涉。B：工件与定位元件间的联系尺寸主要指工件定位面与定位元件工作面的配合尺寸或各定位元件的位置尺寸，它们直接影响工件加工精度，是计算工件定位误差的依据。C：夹具与刀具的联系尺寸主要指对刀元件或引导元件与夹具定位元件之间的位置尺寸、引导元件之间的位置尺寸或引导与导向部分的配合尺寸。D：夹具与机床的连接部分尺寸这类尺寸主要指夹具与机床主轴或工作如必须固定连接的平俱。如车床夹具要安装在车床主轴上，要标注与车床主轴的连接尺寸，铣床夹具要安装在工作台上，要标注与工作如T形槽相配的定位键尺寸。E：夹具内容的配合尺寸中心轴与夹具体孔的配合尺寸，钻套与衬套、衬套与夹具体的配合尺寸，此类尺寸必须标注尺寸、配合性质及配合精度，否则夹具精度无法保证。（2） 夹具总图上应标注的四类技术条件夹具中的技术条件主要指夹具装配好后，各表面之间的位置精度要求。A：定位元件之间的相互位置要求这是指组合定位时多个定位元件之间的相互位置要求或多件装夹时相同定位元件之间的相互位置要求。如两端顶尖顶轴两端中心孔，要求两顶尖轴线同轴度，两V形块对称线的同轴度。B：定位元件与连接元件或夹具体底面的相位置要求夹具的连接元件或夹具体底面是夹具与机床的连接部分，它决定了夹具与机床的相对位置，也就是决定了定位元件相对机床，或刀具的位置，即决定了工件相对机床或刀具的位置。C：引导元件与连接元件或夹具体底面的位置要求D：引导元件与定位元件之间的相互位置要求（3）五类尺寸、四类技术条件的分类五类尺寸、四类技术条件根据是否与工序加工要求相关而分为两类，其精度值大小和取法不同。A：与工件加工要求无直接关系的 尺寸公差与配合 这类尺寸公差与配合应按照元件在夹具中的功用和装配要求，根据公差与配合国家标准或参阅有关资料来制定。 技术条件 与工件加工要求无直接关系的夹具上技术条件。B： 与加工要求直接相关的 这类尺寸和技术条件与工件上相应尺寸和技术条件直接对应，直接根据工件相应尺寸公差和相互位置允差的（1/51/2）的值选取。一般工件允差小，取大系数，工件允差大，则取小系数。制定这类夹具尺寸公差时，要注意下列问题。 应经工件的平均尺寸作为夹具相应尺寸的基本尺寸，极限偏差按对称双向标注。 应以工序尺寸（不一定是工件最终尺寸）作为夹具基本尺寸的设计依据。（4）夹具调刀尺寸的标注当夹具设计完成，按要求标注尺寸后，对有些夹具如铣夹具，往往还要标注调刀尺寸（调刀尺寸一般是指夹具的调刀基准到对刀元件工作表面的位置尺寸），即刀具相对基准的尺寸，它与工件加工尺寸直接相关，也是夹具总图上关键尺寸要求。4、夹具体设计夹具总体设计中最后完成的主要元件是夹具体。夹具体是夹具基础件、组成夹具的各种元件、机构、装置都要安装在夹具体上。在加工过程中，它还要承受切削力、夹紧、惯性力及由此而产生的振动和冲击。所以，夹具体是夹具中一个设计、制造劳动量大，耗费材料多，加工要求高的零部件。在夹具成本中所占比重较大，制造周期也长，设计时，应给以足够的重视。（1） 夹具体和毛坯结构实际生产中所用夹具体常用的有三种结构。A：铸造结构铸造结构夹具体的优点如下： 可铸出复杂的结构形状。 铸件抗压强度大、抗振性好，特别适用于加工时振动大、切削负荷大的场合。 铸件易于加工，价格低廉，成本低。但铸件生产周期长，因存在铸内应力，易引起变形，影响夹具精度的保持性，因此，夹具体必须进行时效处理。B：焊接结构其优点如下： 容易制造，周期短。 采用钢板、型材，如结构合理，布置得当，可减小质量。由于上述两优点，特别适用于新产品试制或临时急用的场合，以缩短生产周期。此外，一些结构简单的小型夹具，如翻转式钻模、盖板式钻模、可缷式钻模，采用焊接式结构十分有利，因为这些夹具要频繁拆缷翻转，力求结构轻巧耐磨。但焊接结构夹具体在焊接过程中的热变形和残余应力对夹具精度会有不得影响，因此，焊完后要进行退火处理；另外，为提高刚性需加加强筋。C：装配结构装配夹具体是选用夹具专用标准毛坯或标准零件，根据使用要求组装而成，可得到精确的外形和空间位置尺寸。标准毛坯和标准零件可组织专业化生产，这样不但可以大大缩短夹具体的生产周期，还可降低生产成本。要使装配夹具体在生产中得到广泛使用，必须实行夹具零部件的标准化、系列化。（2）对夹具体的基本要求A：一定的形状和尺寸夹具的外形，取决于安装在夹具上的各种元件、机构、装置的形状及它们之间的布置位置。设计时，只要将组成该夹具的所有元件、机构和装置的结构尺寸都设计好并布置好它们在图纸上的位置，就可以由此勾画出夹具体的大致外形轮廓尺寸。因为是单件生产，一般不作复杂计算设计。通常参照类似的夹具结构，按经验类比法估计确定。确定夹具体尺寸时，可参考下面数据。 铸造结构的夹具体，壁厚取825mm，过厚处挖空。 焊接结构用钢板取610mm，刚度不够时加筋板。 夹具体上不加工表面与工件表面之间应有一定间隙，以保证工件与夹具体之间不发生干涉。间隙大小按以下规定选取：a:夹具体、工件都是毛面，间隙取815mm.b:夹具体是毛面，工件是光面，间隙取410mm.B：足够的强度和刚度目的是减小在加工过程中因受切削力、夹紧力等而发生变形或振动。当刚度不够时，可增设加强筋或用框形结构。若用加强筋，其壁厚取0.70.9倍壁厚，高度不大于壁厚5倍。C：良好的结构工艺性以便于制造、装配、并减少加工工时。如夹具体上大平面上要局部加工，可铸出35mm凸台；各加工表面，最好在同一平面内或在同一回转表面上，以便于加工；尽量减少加工表面面积。另外，对于切削量大的工件所使用夹具，要注意应能方便排屑，以免影响安装精度；对于大而重的夹具体，要考虑起吊装置，如吊环螺钉或起重螺栓。2 工艺规程设计2.1毛坯的制造形式零件材料为HT200，由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用金属型铸造，铸造精度为CT8级，加工余量等级MA-F，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。2.2 零件分析要对该零件的平面、孔、槽和螺纹进行加工。具体加工要求如下：轴支架左端面 粗糙度25轴支架右端面 粗糙度Ra25轴支架9024端面 粗糙度25轴支架24孔 粗糙度6.3轴支架2-10孔 粗糙度25 轴支架A向视图 粗糙度25轴支架A向视图上18孔 粗糙度6.3 轴支架A向视图上2-12孔 粗糙度252.3 基面的选择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、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。2.3.1 粗基准的选择原则1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面 之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2）如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3）如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4）选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5）粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。由以上及零件知，选用轴支架右端面、46外圆面及9024端面作为定位粗基准。2.3.2 精基准选择的原则选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。精基准选择应当满足以下要求：1） 用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。2） 当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。3） 当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。4） 为获得均匀的加工余量或较高 的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。5） 有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。由上及零件图知，选用30H7孔及其底面作为定位精基准。2.4 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工序00：金属型浇注工序05：时效处理以消除内应力工序10：粗铣工件左端面工序15：粗铣工件右端46端面工序20：粗铣9024端面工序25：扩左端21孔至24孔工序30：扩右端21孔至24孔工序35：钻2-10孔工序40：粗铣A向面工序45：钻A向面上17孔；扩17孔至18工序50：钻A向面上2-12孔工序55：钳工去毛刺工序60：检验至图纸要求工序65：外表面涂蓝漆工序70:入库2.5 确定各工序的加工余量及公差 1. 轴支架左端面的加工余量铸件尺寸公差等级CT8级，加工余量等级MA-F，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,表面粗糙度25，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。2. 轴支架右端46端面的加工余量铸件尺寸公差等级CT8级，加工余量等级MA-F，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,表面粗糙度25，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。3. 轴支架9024端面的加工余量铸件尺寸公差等级CT8级，加工余量等级MA-F，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,表面粗糙度25，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。4. 轴支架24孔的加工余量铸件尺寸公差等级CT8级，加工余量等级MA-F，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得铸件的单边加工余量Z=1.5mm,表面粗糙度6.3，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-7，一步扩削即可满足其精度要求。5. 轴支架2-10孔的加工余量因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，孔的表面粗糙度Ra25，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-7知，一步钻削即可达到其精度要求。6. 轴支架2-12孔的加工余量因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，孔的表面粗糙度Ra25，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-7知，一步钻削即可达到其精度要求。7. 轴支架A向视图面的加工余量铸件尺寸公差等级CT8级，加工余量等级MA-F，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,表面粗糙度25，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。8. 轴支架A向视图上18孔的加工余量因孔的尺寸较小，故采用实心铸造，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-7知，需要经过两步加工即钻扩方可达到其精度要求。首先钻孔至17，再扩17孔至18。1. 轴支架A向视图上2-12孔的加工余量因孔的尺寸较小，故采用实心铸造，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-7知，一步钻削即可达到其精度要求。10其他不加工表面，铸造即可满足其精度要求。2.6 确定切削用量及基本工时工序00：金属型浇注工序05：时效处理以消除内应力工序10：粗铣工件左端面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取600当600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为工序15：粗铣工件右端46端面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取600当600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为工序20：粗铣9024端面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取600当600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为工序25：镗左端21孔至24孔利用镗刀将21孔扩至24孔，根据有关手册规定，镗刀的切削用量可根据镗孔的切削用量选取根据T68卧式铣镗床说明书，选取则主轴转速为，并按T68卧式铣镗床说明书取，实际切削速度为切削工时：， 则机动工时为工序30：镗右端21孔至24孔利用镗刀将21孔扩至24孔，根据有关手册规定，镗削的切削用量可根据镗孔的切削用量选取根据T68卧式铣镗床说明书，选取则主轴转速为，并按T68卧式铣镗床说明书取，实际切削速度为切削工时：， 则机动工时为工序35：钻2-10孔1、加工条件加工材料:HT200工艺要求：孔径d=10mm，精度H12H13,用乳化液冷却。机床：选用Z525立式钻床和专用夹具。2、选择钻头选择高速钢麻花钻头（如图3所示），其直径d=10mm 钻头几何形状为（根据切削用量手册表2.1及表2.2）：标准钻头，后角，横刃长度，弧面长度。3选择切削用量（1）选择进给量按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表2.7，当铸铁硬度200H有。（2）计算切削速度根据切削用量手册表2.15，当铸铁硬度=200220HBS时， , 时，=30mm/min。 切削速度的修正系数为：，故=301.01.00.751.0m/min22.5m/min=r/mm=717r/mm 根据Z525型钻床技术资料（见简明手册表4.2-12）可选择n=680r/mm，=25mm/min。4计算基本工时根据公式式中，l=8mm，入切量及超切量由切削用量手册表2.29查出，计算得， L=（8+7）mm=15mm 故有： t=0.176min工序40：粗铣A向面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取600当600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为工序45：钻A向面上17孔；扩17孔至18工步一：钻A向面上17孔1、加工条件加工材料:HT200工艺要求：孔径d=17mm，精度H12H13,用乳化液冷却。机床：选用Z525立式钻床和专用夹具。2、选择钻头选择高速钢麻花钻头（如图3所示），其直径d=17mm 钻头几何形状为（根据切削用量手册表2.1及表2.2）：标准钻头，后角，横刃长度，弧面长度。3选择切削用量（1）选择进给量按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表2.7，当铸铁硬度200H有。（2）计算切削速度根据切削用量手册表2.15，当铸铁硬度=200220HBS时， , 时，=30mm/min。 切削速度的修正系数为：，故=301.01.00.751.0m/min22.5m/min=r/mm=421r/mm 根据Z525型钻床技术资料（见简明手册表4.2-12）可选择n=392r/mm，=20mm/min。4计算基本工时根据公式式中，l=30mm，入切量及超切量由切削用量手册表2.29查出，计算得， L=（30+10.5）mm=40.5mm 故有： t=0.413min工步二：扩17孔至18利用扩孔钻将17孔扩至18孔，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据Z525立式钻床说明书，选取则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为切削工时：， 则机动工时为工序50：钻A向面上2-12孔1、加工条件加工材料:HT200工艺要求：孔径d=12mm，精度H12H13,用乳化液冷却。机床：选用Z525立式钻床和专用夹具。2、选择钻头选择高速钢麻花钻头（如图3所示），其直径d=12mm 钻头几何形状为（根据切削用量手册表2.1及表2.2）：标准钻头，后角，横刃长度，弧面长度。3选择切削用量（1）选择进给量按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表2.7，当铸铁硬度200H有。（2）计算切削速度根据切削用量手册表2.15，当铸铁硬度=200220HBS时， , 时，=30mm/min。 切削速度的修正系数为：，故=301.01.00.751.0m/min22.5m/min=r/mm=597r/mm 根据Z525型钻床技术资料（见简明手册表4.2-12）可选择n=545r/mm，=22.5mm/min。4计算基本工时根据公式式中，l=8mm，入切量及超切量由切削用量手册表2.29查出，计算得， L=（8+8）mm=16mm 故有： t=0.235min工序55：钳工去毛刺工序60：检验至图纸要求工序65：外表面涂蓝漆工序70:入库3 钻床夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计工序50：钻A向面上2-12孔的夹具。3.1定位机构在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。由于该零件的加工是钻A向面上2-12孔，以轴支架46外圆面、轴支架左端面及A向视图背面为定位面。1、 固定V型块作为第一定位基准，与轴支架46外圆相配合限制三个自由度（即Y轴移动、Y轴转动、Z轴移动）。2、 支承板作为第二定位基准，与轴支架左端面相配合，限制两个自由度（即X轴移动、Z轴转动）。3、 定位销和可调支承钉作为第三定位基准，与轴支架A向视图背面相配合限制一个自由度（即X轴转动），工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。 3.2 夹紧机构1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。2 .夹紧力的方向的确定： 1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。 2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。3 .夹紧力的作用点的选择： 1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。 2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。 3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。 4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。4. 选择夹紧机构：设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。选用螺栓螺母夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。螺栓螺母夹紧机构的特点：结构简单，制造方便加紧可靠施力范围大；自锁性能好操；扩力比80以上，行程S不受限制；加紧工作慢，效力低。5、夹紧力的计算：选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=10mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 3.3 导向装置的选择12孔加工一步钻削即可满足精度要求，因为大批量生产，为了防止钻套磨损后无法更法，故选用可换钻套（其结构如下图所示）。查机床夹具标准件可知12相配的可换钻套的具体结构如下 具体的尺寸如下因为快换钻套和夹具体是间隙配合，加工的时间快换钻套靠压紧螺钉把他压紧在钻模板上，以防止加工的时间工件的旋转，有上图可知和29.8快换钻套相配的螺钉的尺寸为M8，查机床夹具标准件可知，M8快换钻套压紧螺钉的具体结构如下具体的尺寸如下3.4 机床夹具的总体形式机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。夹具的组成归纳为：1）定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。2）夹紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。3）导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。4） 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。5） 夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。6）其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。3.4.1确定夹具体夹具体是夹具的基础件，夹具上的各种装置和无件通过夹具体连接成一个整体。故夹具体的形状与尺寸取决于夹具上各种装置的布置及夹具与机床的连接。对夹具体的要求：1、有足够的强度与刚度，在加工过程中，夹具体在切削力、夹紧力的作用下，应不会产生不允许的变形和振动。2、尺寸稳定，为保证夹具加工后尺寸稳定，对铸造夹具体要进行时效处理；对焊接夹具体要进行退火处理，以削除内应力。3、对构工艺性好，在保证强度和刚度的前提下，夹具体应力求结构简单，便于制造、装配和检验；体积小、重量轻以便于操作。对于移动或翻转夹具，其重量一般不宜超过10kg，3.4.2确定联接体联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。3.5 绘制夹具装配图1.装配图按1:1的比例绘制，根据工件在几个视图上的投影关系，分别画出其轮廓线。2.视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。3.安排定位元件。4.按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。5.布置对刀元件，连接元件；设计夹具体并完成夹具总图。此机床夹具要用到的零件如下图2.5-2和2.5-3所示： 图3.5-1 明细表（一） 图3.5-2 明细表（二）5.标注必要的尺寸、配合、公差等(1)夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。(2)夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。(3)夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。(4)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。(5)各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。6.夹具装备图上应标注的技术要求(1)定位元件的定位面间相互位置精度。 (2)定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。 (3)定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。 (4)各导向元件的工作面间的相互位置精度。 (5)夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。 对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类的夹具图样资料。7.对零件编号，填写标题栏和零件明细表： 每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。 完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。 完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。8.机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面：1)保证加工精度 这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。3)安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。4)排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。5)机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。4 定位误差设计4.1误差分析4.1.1定位误差工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的：1）工件在夹具中的定位、夹紧误差。2）夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。4.1.2产生定位误差的原因1.基准不重合来带的定位误差： 夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。2.间隙引起的定位误差 在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。3.与夹具有关的因素产生的定位误差1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。2）导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。3）夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。 4.2定位误差的计算定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工作表面均有制造误差使定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的误差称为基准位置误差，而对于一批工件来讲就产生了定位误差。如图1所示 图1用V型块定位加工时的定位误差当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。 根据相关公式和公差确定具体变动量。如图2，两个极端情况：情况1：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地高得加工尺寸；情况2：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地低得加工尺寸。且该工序定位误差 图2 定位误差 =O1O2+(d2-（d2-Td2)/2 =Td1/(2sina/2)+Td2/2 =0.043/2sin45+0.03/2 0.392 总 结这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。致 谢这次毕业设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次毕业设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献1， 邹青 主编 机械制造技术基础课程设计指导教程 北京： 机械工业出版社 2004，8 2， 赵志修 主编 机械制造工艺学 北京： 机械工业出版社 1984，23， 孙丽媛 主编 机械制造工艺及专用夹具设计指导 北京：冶金工业出版社 2002，12 4， 李洪 主编 机械加工工艺手册 北京： 北京出版社 1990，125， 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