机械毕业设计（论文）-套零件加工工艺及钻孔夹具设计【全套图纸】 .pdf

xx 大学大学 设计论文 套零件加工工艺及钻孔夹具设计 所 在 学 院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指 导 老 师 年 月 日 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 【摘要】 套零件加工工艺及钻床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，误差 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 abstract set of parts machining technology and the design of drilling jig design, including design process is machining process design and the three part special fixture. in the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure; design then a special fixture, 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning device, clamping device, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error generated when calculate fixture positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in. keywords: process, process, cutting parameters, clamping 目目 录录 第第 1 章章 序序 言言 . 5 第第 2 章章 零件的分析零件的分析 . 6 2.1 零件的形状 . 6 2.2 零件的工艺分析 . 6 第第 3 章章 工艺规程设计工艺规程设计 . 7 3.1 确定毛坯的制造形式 7 3.2 基面的选择 8 3.3 制定工艺路线 8 3.3.1 工艺路线方案一 . 8 3.3.2 工艺路线方案二 . 9 3.3.3 工艺方案的比较与分析 . 10 3.4 选择加工设备和工艺装备. 10 3.4.1 机床选用 . 10 3.4.2 选择刀具 . 11 3.4.3 选择量具 . 11 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 11 3.6 确定切削用量及基本工时 . 13 第第 4 章章 钻孔夹具设计钻孔夹具设计 . 22 4.1 夹具的夹紧装置和定位装置. 22 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4.2 夹具的导向 23 4.3 定位方案分析与比较（列举了 3 种方案） . 24 4.4 钻孔与工件之间的切屑间隙 . 26 4.5 钻模板 27 4.6 定位误差的分析 . 27 4.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用 . 28 4.8 确定夹具体结构和总体结构 . 29 4.9 夹具设计及操作的简要说明. 31 总总 结结 . 33 致致 谢谢 . 34 参参 考考 文文 献献 . 35 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 5 第第 1 章章 序序 言言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品， 并把它们装备成 机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业 的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活 离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展 的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家 国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 套零件加工工艺及钻床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、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。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，保证尺寸证零件的加工质量。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。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 6 第第 2 章章 零件的分析零件的分析 2.1 零件的形状零件的形状 题目给的零件是套零件，主要作用是起连接作用。 零件的实际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构 比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。 2.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为 ht150，该材料为球墨铸铁，具有较高强度，耐磨 性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 套零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度 a r 值为 3.2 m。2. 车外圆及端面， 表面粗糙度 a r 值 3.2 m。 3.车装配孔， 表面粗糙度 a r 值 3.2 m。 4.半精车侧面，及表面粗糙度 a r 值 3.2m。5.侧面粗糙度 a r 值 6.3m、 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 7 12.5 m，法兰面粗糙度 a r 值 6.3 m。 套共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： (1)左端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面，100 外圆，60 外圆，36 内孔，倒 角钻孔并攻丝。这一部份只有端面有 6.3 的粗糙度要求，。其要求并不高，粗车 后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到 要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。 (2).右端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面；45 的外圆，粗糙度为 1.6；20 的内 孔，23 的内孔，并带有倒角；钻中心孔。其要求也不高，粗车后半精车就可 以达到精度要求。 第 3 章 工艺规程设计 本套，假设年产量为 10 万台，每台需要该零件 1 个，备品率为 19%，废品 率为 0.25%，每日工作班次为 2 班。 该零件材料为 ht150，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸 铁铸造。依据设计要求 q=100000 件/年，n=1 件/台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取 19%和 0.25%代入公式得该工件的生产纲领 n=2xqn(1+)（1+)=236095 件/年 3.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 ht150，铸件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，即适 用于不同重量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复 杂的铸件。 考虑到零件在使用过程中起连接作用， 分析其在工作过程中所受载荷， 最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达 成批生产水平， 而且零件轮廓尺寸不大， 可以采用砂型铸造， 这从提高生产效率， 保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 8 3.2 基面的选择 基面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 使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题 百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择，对像套这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零 件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不 对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工 表面做粗基准，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应位 置精度较高的不加工表面做为粗基准)。 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，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。 3.3 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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考 虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外， 还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 3.3.1 工艺路线方案一 工序 10 铸造出毛坯。 工序 20 毛坯热处理，时效处理。 工序 30 粗车右端面，粗车外圆100，粗车外圆60，粗车各外圆台阶及 圆弧圆角，注意各外圆留 1mm 的半精车余量。 工序 40 掉头，粗车左端面，粗车外圆60，粗车外圆45，粗车各外圆台 阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1mm 的半精车余量 工序 50 半精车右端面，半精车外圆100，半精车外圆60，半精车各外 圆台阶及圆弧圆角。 工序 60 掉头，半精车左端面，半精车外圆60，半精车外圆45，半精车 各外圆台阶及圆弧圆角。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 9 工序 70 钻中心孔通孔，先钻底孔20，铰20 中心孔到规定尺寸。 工序 100 车23 内孔。 工序 90 半精车车退刀槽38 孔，车36 到规定尺寸精度 工序 100 钻圆周钻 4- 9 孔，4- 14 孔 工序 110 钻径向孔钻5 孔，10 孔 工序 120 钻径向孔钻3 孔 工序 130 钳去毛刺。 工序 140 终检入库。 3.3.2 工艺路线方案二 工序 10 铸造出毛坯。 工序 20 毛坯热处理，时效处理。 工序 30 铣右端面，粗车外圆100，粗车外圆60，粗车各外圆台阶及圆 弧圆角，注意各外圆留 1mm 的半精车余量。 工序 40 掉头，铣左端面，粗车外圆60，粗车外圆45，粗车各外圆台阶 及圆弧圆角，注意各外圆留 1mm 的半精车余量 工序 50 半精铣右端面，半精车外圆100，半精车外圆60，半精车各外 圆台阶及圆弧圆角。 工序 60 掉头，半精铣左端面，半精车外圆60，半精车外圆45，半精车 各外圆台阶及圆弧圆角。 工序 70 钻中心孔通孔，先钻底孔20，铰20 中心孔到规定尺寸。 工序 100 车23 内孔。 工序 90 半精车车退刀槽38 孔，车36 到规定尺寸精度 工序 100 钻圆周钻 4- 9 孔，4- 14 孔 工序 110 钻径向孔钻5 孔，10 孔 工序 120 钻径向孔钻3 孔 工序 130 钳去毛刺。 工序 140 终检入库。 工序 140 终检入库。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 10 3.3.3 工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案二的定位和装夹等都比较方便，但是要更换 多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案一减 少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、 钻孔等等， 需要换上相应的刀具。 而且在磨削过程有一定难度， 要设计专用夹具。 因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下： 工序 10 铸造出毛坯。 工序 20 毛坯热处理，时效处理。 工序 30 粗车右端面，粗车外圆100，粗车外圆60，粗车各外圆台阶及 圆弧圆角，注意各外圆留 1mm 的半精车余量。 工序 40 掉头，粗车左端面，粗车外圆60，粗车外圆45，粗车各外圆台 阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1mm 的半精车余量 工序 50 半精车右端面，半精车外圆100，半精车外圆60，半精车各外 圆台阶及圆弧圆角。 工序 60 掉头，半精车左端面，半精车外圆60，半精车外圆45，半精车 各外圆台阶及圆弧圆角。 工序 70 钻中心孔通孔，先钻底孔20，铰20 中心孔到规定尺寸。 工序 100 车23 内孔。 工序 90 半精车车退刀槽38 孔，车36 到规定尺寸精度 工序 100 钻圆周钻 4- 9 孔，4- 14 孔 工序 110 钻径向孔钻5 孔，10 孔 工序 120 钻径向孔钻3 孔 工序 130 钳去毛刺。 工序 140 终检入库。 3.4 选择加工设备和工艺装备 3.4.1 机床选用 .工序是粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多，成批量生 产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 11 要求，选用最常用的 ca6140 卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手 册表 4.2-7。 .工序是钻孔，选用 z525 摇臂钻床。 3.4.2 选择刀具 .在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用 yg6 类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工 和 半 精 加 工 。 为 提 高 生 产 率 及 经 济 性 , 可 选 用 可 转 位 车 刀 (gb5343.1-60,gb5343.2-60)。 .钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册 （主编 孟少农） ， 第二卷表 10.21-47 及表 10.2-53 可得到所有参数。 3.4.3 选择量具 本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一 是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其 中的一种方法即可。 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “套” 零件材料为 ht150， 查 机械加工工艺手册 （以后简称 工艺手册 ） ， 表 2.2-17 各种铸铁的性能比较， 球墨铸铁的硬度 hb 为 143269， 表 2.2-23 球 墨铸铁的物理性能，ht150 密度=7.27.3（ 3 cmg） ，计算零件毛坯的重量约 为 2kg 。 表 3-1 机械加工车间的生产性质 生产类别 同类零件的年产量件 重型 （零件重2000kg） 中型 （零件重 1002000kg） 轻型 （零件重120250 6.0 4.0 顶、侧面 底 面 铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 13 尺寸及毛坯尺寸。 3.6 确定切削用量及基本工时 切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定 切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量简明手册 （第三版， 艾兴、肖诗纲编，1993 年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量 所选用的表格均加以*号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。 3.6.1 工序 粗车右端面，粗车外圆100，粗车外圆60，粗车各外圆台阶及圆弧圆角， 注意各外圆留 1mm 的半精车余量 3.6.1.1 确定粗车右端面的切削用量 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 mm （ 表 1.30 ） ， 故 选 刀 杆 尺 寸 hb=mmmm2516，刀片厚度为mm5 . 4。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱 型前刀面，前角 0 v = 0 12 ，后角 0 = 0 6 ，主偏角 v k = 0 90 ，副偏角 v k = 0 10 ，刃倾 角s= 0 0 ，刀尖圆弧半径 s r =mm8 . 0。 .确定切削深度 p a 由于单边余量为mm5，可在一次走刀内完成，故 p a= 2 69 5 . 76 =mm75. 3 （3-1） .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mm16mm25， p amm4，工件直径100400 之间时， 进给量 f =0.51.0rmm 按 ca6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7rmm 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 1 30，ca6140 机床进给机构允许进给力 max f=3530n。 根据表1.21， 当强度在174207hbs时， p amm4，f75. 0rmm， r k = 0 45 时，径向进给力： r f =950n。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 14 切削时 f f 的修正系数为 roff k=1.0， sff k=1.0， krff k=1.17（表 1.292） ， 故实际进给力为： f f=95017. 1=1111.5n （3-2） 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 f =rmm7 . 0可 用。 .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mm5 . 1， 车刀寿命t =min60。 .确定切削速度 0 v 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6yg硬质合金刀加工硬度 200 219hbs的铸件， p amm4， frmm75 . 0 ，切削速度v=min63m。 切削速度的修正系数为 tv k =1.0， mv k=0.92， sv k0.8， tv k=1.0， kv k=1.0 （见表 1.28） ，故： 0 v= t v v k=630 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 1 （3-3） min48m n= d vc 1000 = 127 481000 =120minr （3-4） 根据 ca6140 车床说明书选择 0 n =125minr 这时实际切削速度 c v 为： c v= 1000 c dn = 1000 125127 min50m （3-5） .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，hbs=160245， p amm3， f rmm75 . 0 ，切削速度min50mv 时， 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 15 c p =kw7 . 1 切削功率的修正系数 krpc k=0.73， pcr k 0 =0.9，故实际切削时间的功率为： c p=1.773. 0=1.2kw （3-6） 根据表 1.30， 当n=min125r时， 机床主轴允许功率为 e p =kw9 . 5， c p e p ， 故所选切削用量可在 ca6140 机床上进行，最后决定的切削用量为： p a =3.75mm， f =rmm7 . 0，n=min125r=sr08 . 2 ，v=min50m .倒角 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 srn28 . 3 = 换车刀手动进给。 . 计算基本工时 nf l t = （3-7） 式中l=l+ y +，l=mm127 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 +=mm1， 则l=127+1=mm128 m t = 7 . 0125 128 =min46. 1 （3-8） 3.6.1.3 确定粗镗的切削用量及基本工时 .确定切削深度 p a p a = 2 5 =mm5 . 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mm20， p amm3，镗刀伸出长度为mm125时： f =0.150.40rmm 按 ca6140 机床的进给量（表 4.29） ，选择， f =0.25rmm .确定切削速度v 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 16 v= v yvx p m v k fat c （3-9） 式中cv=8 .189，m =0.2， v y =0.20，t =min60，x=0.15 65 . 0 8 . 09 . 0 25 . 0 5 . 260 8 . 189 20. 015. 02 . 0 =v （3-10） =37minm =n d v 1000 = 9714 . 3 371000 =min121r （3-11） 按 ca6140 机床的转速，选择 n=160minr=2.6sr .计算基本工时 选镗刀的主偏角 r k = 0 45 ，则 1 l =mm5 . 3，mml69=，mml4 2 =，0 3 =l， rmmf25 . 0 = ， srn26 . 0 = ， 1=i ，则： il t = 6 . 225 . 0 45 . 369 + =117s 3.6.2 工序 掉头，粗车左端面，粗车外圆100，粗车外圆60，粗车各外圆台阶及圆 弧圆角，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： ap=2.5mm f=0.65 rmm n=3.8 sr v=50.4 minm ti=56s 3.6.3 工序 半精车右端面，半精车外圆100，半精车外圆60，半精车外圆58，半 精车各外圆台阶及圆弧圆角 3.6.3.1 确定半精车左端面的切削用量 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 c602 1 机 床 的 中 心 高 为 200 mm （ 表 1.30 ） ， 故 选 刀 杆 尺 寸 hb=mmmm2516，刀片厚度为mm5 . 4。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱 型前刀面，前角 0 v = 0 12 ，后角 0 = 0 6 ，主偏角 v k = 0 90 ，副偏角 v k = 0 10 ，刃倾 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 17 角s= 0 0 ，刀尖圆弧半径 s r =mm8 . 0。 .确定切削深度 p a 由于单边余量为mm5 . 2，可在一次走刀内完成，故 p a = 2 5 . 2 =mm25. 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mm16mm25， p amm4，工件直径100400 之间时， 进给量 f =0.51.0rmm 按 ca6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7rmm 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 1 30，ca6140 机床进给机构允许进给力 max f=3530n。 根据表1.21， 当强度在174207hbs时， p amm4，f75. 0rmm， r k = 0 45 时，径向进给力： r f =950n。 切削时 f f 的修正系数为 roff k=1.0， sff k=1.0， krff k=1.17（表 1.292） ， 故实际进给力为： f f=95017. 1=1111.5n 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 f =rmm7 . 0可用。 .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mm5 . 1， 车刀寿命=min60。 .确定切削速度 0 v 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15yt硬质合金刀加工硬度 200 219hbs的铸件， p amm4， frmm75 . 0 ，切削速度v=min63m。 切削速度的修正系数为 tv k =1.0， mv k=0.92， sv k0.8， tv k=1.0， kv k=1.0 （见表 1.28） ，故： 0 v= t v v k=630 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 1 （3-12） min48m 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 18 n= d vc 1000 = 127 100048 =120minr （3-13） 根据 ca6140 车床说明书选择 0 n =125minr 这时实际切削速度 c v 为： c v= 1000 c dn = 1000 125127 min50m （3-14） .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，hbs=160245， p amm3， f rmm75 . 0 ，切削速度min50mv 时， c p =kw7 . 1 切削功率的修正系数 krpc k=0.73， pcr k 0 =0.9，故实际切削时间的功率为： c p =1.773. 0=1.2kw 根据表 1.30，当n=min125r时，机床主轴允许功率为 e p =kw9 . 5， c p e p ， 故所选切削用量可在 ca6140 机床上进行，最后决定的切削用量为： p a =1.25mm， f =rmm7 . 0，n=min125r=sr08 . 2 ，v=min50m .计算基本工时 nf l t = （3-15） 式中l=l+ y +，l=mm127 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 += mm1 ， 则l=126+1= mm128 m t = 7 . 0125 127 = min4 . 1 3.6.3.2 确定半精车内孔的切削用量 所选用的刀具为 yg6x 硬质合金圆形镗刀，主偏角为 kv=45 0 ，直径为 16mm 的圆形镗刀，其耐用度为 60=tmin。 .确定切削深度 a p mm25. 0= 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 19 .根据表 1.5 *，当半精镗铸料，镗刀直径为 mm16，a p mm2，镗刀伸出 长度mm80时，进给量为：rmmf1 . 0=。 .确定切削速度 按表 1.27 *的计算公式确定 v = （3-16） 式中 cv=189.8 m = 0.2 xv=0.15 yv=0.20 min60=t v=124.6 minm 选择 ca6140 机床转速：n= n =1200minr=20sr 实际切削速度为： v = 2.08 sm .确定基本时间 确定半精镗孔的基本时间 50s 3.6.4 工序 掉头，半精车左端面，半精车外圆100，半精车外圆60 半精车各外圆台阶及 圆弧圆角 本工序仍半精车。已知条件与工序相同，车端面，可采用工序相同的可转位车 刀。 3.6.5 工序 钻中心孔通孔，先钻孔20 3.6.5.1 确定钻孔20 的切削用量 钻孔20，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 v yvx p k vfat cv m min1304 5 .30 6 .1241000 r= 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 20 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25， 则螺旋角 =30 0， 锋交 2 =1180， 后角 a f =10 0,横刃斜角 =500，l=197mm,l 1=116mm。 表 3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自 gb6137-60） mm 直径范围 直柄麻花钻 l l1 11.10013.20 151 101 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) 2 f 8.618.00 30 118 12 4060 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 刀具材料 加工材料 钻头 直径 d0（mm） 20 高速钢 铸铁 0.50.8 （2）单刃加工刀具耐用度 t min 刀具类型 加工材料 刀具材料 刀具直径 d0（mm） 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 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 21 .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=0.250.65zmm,根据表 4.13 *中可知，进给量取 f=0.60 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 高速钢钻头在球墨铸铁 （190hbs）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，v=12minm，参考机 械加工工艺手册 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 kmv=1.0，rtv=0.60。 v=1285. 0=10.32minm （3-17） 则 n = =131minr （3-18） 查表 4.2-12 *可知， 取 n = 150 minr 则实际切削速度 v 实= = =11.8 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 i = fn lll fw1 + （3-19） 其中 l f = 2 m d r kcot lw=5mm l1=23mm 则： t= =9.13s 3.6.5.2 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 10mm的钻 孔进给量为 0.200.35 rmm 。 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 min 0 mk fat dc v v yx p m z v vv v = （3-20） 查 得 参 数 为125 . 0 ,55 . 0 , 0,25 . 0 , 1 . 8=myxzc vvvv ， 刀 具 耐 用 度 25 32.101000 1000 dn 1000 2514. 3150 6 . 05 . 2 7 . 535 + 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 22 t=35min 则 v= 55. 00125 . 0 25 . 0 3 . 0535 71 . 8 =1.6minm 所以 n= 714 . 3 6 . 11000 =72minr 选取 min120rn = 所以实际切削速度为 1000 714 . 3 120 =v =2.64 minm 确定切削时间（一个孔） t= s20 3 . 02 228 = + 第第 4 章章 钻孔夹具设计钻孔夹具设计 4.1 夹具的夹紧装置和定位装置 夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。 定位问题已在前 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 23 面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。 仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应 的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。 夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削 力、 重力、 惯性力等外力作用下， 不发生移动和震动， 确保加工质量和生产安全。 有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正 确。 一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。 夹紧机构即接受和传递原始作用 力， 使之变为夹紧力， 并执行夹紧任务的部分。 他包括中间递力机构和夹紧元件。 考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。 螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与 其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。 螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作 用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过 这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。 典型的螺旋夹紧机构的特点： （1）结构简单； （2）扩力比大； （3）自琐性能好； （4）行程不受限制； （5）夹紧动作慢。 夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中 间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达 到夹紧和定心作用。 工件通过定位销的定位限制了绕z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对 工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通 过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松 紧螺栓实现压板的前后移动， 以达到压紧的目的。 压紧的同时， 实现工件的定心， 使其定位基准的对称中心在规定位置上。 4.2 夹具的导向 在钻床上加工孔时，大都采用导向元件或导向装置，用以引导刀具进入正确 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 24 的加工位置，并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀 具的刚性，从而保证零件上孔的精度，在钻床上加工的过程中，导向装置保证同 轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等，因此，导向装置如同定 位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。 导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。 在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。 钻套按其结构可分为固定钻套，可换钻套，快换钻套及特殊钻套。 因此套钻夹具加工量不大，磨损较小，孔距离精度要求较高，则选用固定钻 套。如图4.2。直接压入钻模板或夹具体的孔中。 图4.2 钻套 钻模板与固定钻套外圆一般采用h7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性，材 料选择20mn2。淬火hrc60。我选择的钻套:12.5f7*22k6*35 gb2264-1980。 相同的，为了防止定位销与模板之间的磨损，在模板定位孔之间套上两个固 定衬套。 选取的标准件代号为12*18 gb2263-1980。 材料仍选取t10a， 淬火hrc60。 公差采用h7/p6的配合。 4.3 定位方案分析与比较（列举了 3 种方案） 方案：方案： 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 25 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。 方案方案 2： 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 26 选底平面一面、v 型块定位，夹紧方式选用螺旋夹紧机构夹紧。 方案方案 3： 一面加固定 v 型块和固定 v 型块定位，这样既简单。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，一个固定 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。可是这种方案无法调节。如果毛坯超差还得 通过螺丝调节。 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 综合上面所述，方案是根据外圆轮廓进行的定位，方案一和方案三不如方案 二方便操作， 方案一和方案三不如方案 二方便操作，根据上面叙述选择方案二。 4.4 钻孔与工件之间的切屑间隙 钻套的类型和特点: 1、固定钻套：钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，钻模板或夹具体的孔 与钻套外圆一般采用 h7/n6 配合，主要用于加工量不大，磨损教小的中小批生产 或加工孔径甚小，孔距离精度要求较高的小孔。 2、可换钻套：主要用在大批量生产中，由于钻套磨损大，因此在可换钻套 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 27 和钻模板之间加一个衬套，衬套直接压入钻模板的孔内，钻套以 f7/m6 或 f7/k6 配合装入衬套中。 3、快换钻套：当对孔进行钻铰等加工时，由于刀径不断增大，需要不同的 导套引导刀具，为便于快速更换采用快换钻套。 4、特殊钻套：尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。 钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙c，使开始钻孔时，钻头切屑刃 不位于钻套的孔中，以免刮伤钻套内孔，如图4.3。 图4.3 切屑间隙 c=(0.31.2)d。 在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素，确定了设计方案后，选择了 c=8。因为此钻的材料是铸件，所以c可以取较小的值。 4.5 钻模板 在导向装置中，导套通常是安装在钻模板上，因此钻模板必须具有足够的刚 度和强度，以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式，可分为 固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。 在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板， 在装卸工件时需从夹具体上装上或卸 下，钻模板在夹具体上采用定位销一面双孔定位，螺栓紧固，钻模精度较高。 4 4.6 定位误差的分析定位误差的分析 制造误差zz （1）中心线对定位件中心线位置精度 mm05 . 0 03 . 0 2 = . 取 mm04 . 0 2 = . 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 28 （2）v 型块同轴度误差（查表 p297） mm008 . 0 3 = .故， mmdw142 . 0 16 . 0 05 . 0 08 . 0 04 . 0 125 . 0 22222 2 5 2 4 2 3 2 2 2 =+=+ . 则 533 . 0 3 2 142 . 0 = . 知此方案可行。 4.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用钻套、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。 为了减少辅助时间采用可换钻套，以来满足达到孔的加工的要求。 表 d d d1 h t 基本基本 极限极限 偏差偏差 f7 基本基本 极限极限 偏差偏差 d6 01 +0.016 +0.006 3 +0.010 +0.004 6 6 9 - 0.008 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 29 11.8 4 +0.016 +0.008 7