机械毕业设计（论文）-锥齿轮加工工艺及钻Φ34孔夹具设计【全套图纸】 .pdf

重庆航天职业技术 学院 重庆航天职业技术 学院 锥齿轮加工工艺锥齿轮加工工艺 和夹具设计和夹具设计 专专 业业 班班 级级 学学 号号_ _ 姓姓 名名_ _ _ 指导教师指导教师 起止日期起止日期 机电工程系制机电工程系制 重庆航天职业技术学院 - 2 - 目目 录录 中文摘要 - 4 - 英文摘要 - 5 - 一、加工工艺规程设计 - 6 - （一）零件的分析 - 6 - 1 零件的作用 - 6 - 2 零件的工艺分析 - 6 - （二） 锥齿轮加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措 施 - 7 - （三）锥齿轮加工定位基准的选择 - 7 - 1 粗基准的选择 - 7 - 2 精基准的选择 - 7 - （四）锥齿轮加工主要工序安排 - 8 - （五）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 - 10 - （六）选择加工设备及刀、量具 - 11 - （七）确定切削用量及基本工时（机动时间） - 11 - 二、钻 34 孔夹具设计 - 21 - （一）研究原始质料 - 21 - （二）定位、夹紧方案的选择 - 23 - （三）切削力及夹紧力的计算 - 23 - （四）误差分析与计算 - 26 - 重庆航天职业技术学院 - 3 - （五）钻套、衬套、钻模板设计与选用 - 27 - （六）确定夹具体结构和总体结构 - 29 - （七）夹具设计及操作的简要说明 - 30 - 结 论 - 32 - 参考文献 - 33 - 致 谢 - 35 - 重庆航天职业技术学院 - 4 - 中文摘要 本设计是基于锥齿轮零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设 计。锥齿轮零件的主要加工表面是外圆及孔系。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，本设计遵循先面后孔的原则。 并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精 度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，在后续工序中 除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。夹具选用专 用夹具，夹紧方式多选用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。因此 生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。 关键词 锥齿轮类零件，加工工艺，专用夹具，设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 重庆航天职业技术学院 - 5 - 英文摘要 the design of special fixture processing procedure of bevel gear parts and process design based on. the main processing surface of bevel gear parts of the outer circle and holes. in general, ensure the machining accuracy of plane than to guarantee the accuracy of the processing easily. therefore, the design follows the principle of the surface after the first hole. and the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure accuracy of hole processing. the main processing processes arrangements after the first series of supporting hole positioning and processing the top plane, in addition to the follow- up processes are individual processes with the top plane positioning technology and other processing kong and plane. use special fixture fixture, clamping means more choice of manual clamping, clamping reliable, agencies can not self- locking. therefore, the production efficiency is high. suitable for large batch, on the processing line. can meet the design requirements. key words：bevel gear parts, processing, special fixture, design 重庆航天职业技术学院 - 6 - 一、加工工艺规程设计 （一）零件的分析 1 零件的作用 题目给出的零件是锥齿轮。锥齿轮的主要作用是传动连接作用，保证 各轴各挡轴能正常运行，并保证部件与其他部分正确安装。因此锥齿轮零 件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作 精度、使用性能和寿命。 图 1 锥齿轮 2 零件的工艺分析 由锥齿轮零件图可知。锥齿轮是一个轴类零件，它的外表面上有 2 个 平面需要进行加工。此外各表面上还需加工一系列孔。因此可将其分为三 组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下： （1） 以外圆面为主要加工表面的加工面。 这一组加工表面包括： 56、 88.035 外圆面的加工； ，其中表面粗糙度要求为mra2 . 3。 （2）以34 孔为主要加工表面的孔。这一组加工表面包括：34 孔 为主要加工表面的孔，粗糙度为mra2 . 3。 重庆航天职业技术学院 - 7 - （二）锥齿轮加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 由以上分析可知。该锥齿轮零件的主要加工表面是平面及孔系。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，对于锥 齿轮来说，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。 由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑 因素。 锥齿轮孔系加工方案，应选择能够满足孔系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。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。 （三）锥齿轮加工定位基准的选择 1 粗基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）保证各重要支承的加工余量均匀； （2）保证装入锥齿轮的零件与箱壁有一定的间隙。 为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以锥齿轮 的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最 近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定 位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后 再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。 2 精基准的选择 从保证锥齿轮孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的 选择应能保证锥齿轮在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从 锥齿轮零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积 较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由 度，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。至于前后端面，虽然它是锥齿轮的装配 基准，但因为它与锥齿轮的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔 系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。 重庆航天职业技术学院 - 8 - （四）锥齿轮加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。锥齿轮加工的 第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶 平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一 直到锥齿轮加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此， 结合面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面， 再粗加工孔系。对于锥齿轮，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述 原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证 孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然 后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的 端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、 精加工阶段中分散进行。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在c9080的含 0.4% 1.1%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mg200。 根据以上分析过程，现将锥齿轮加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 10 锻造 锻造出毛坯 20 热处理 毛坯热处理，时效处理 30 铣 粗铣56 端面 40 铣 精铣56 端面 50 钻扩铰 钻扩铰34h7 孔，并倒角 60 车 粗车、精车56 外圆、88.035 外圆（左侧） ，粗车各 外圆台阶及倒角 70 车 掉头装夹，粗车、精车、88.035 外圆（右侧） ，粗车 各外圆台阶及倒角 重庆航天职业技术学院 - 9 - 工艺路线二： 根据以上分析过程，现将锥齿轮加工工艺路线确定如下： 以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能 采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，从提高效率和保证精度这两个 前提下，发现该方案一比较合理。综合选择方案一： 80 铣齿 铣齿机铣齿 90 钳 去毛刺，清洗 100 终检 终检入库 10 锻造 锻造出毛坯 20 热处理 毛坯热处理，时效处理 30 车 粗车56 端面 40 车 精车56 端面 50 钻扩铰 钻扩铰34h7 孔，并倒角 60 车 粗车、精车56 外圆、88.035 外圆（左侧） ，粗车各 外圆台阶及倒角 70 车 掉头装夹，粗车、精车、88.035 外圆（右侧） ，粗车 各外圆台阶及倒角 80 铣齿 铣齿机铣齿 90 钳 去毛刺，清洗 100 终检 终检入库 10 锻造 锻造出毛坯 20 热处理 毛坯热处理，时效处理 30 铣 粗铣56 端面 重庆航天职业技术学院 - 10 - 根据以上分析过程，现将锥齿轮加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： （五）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (1)毛坯种类的选择 零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯 的选择有关，因此，正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据该零 件的材料为 45、生产类型为批量生产、结构形状很复杂、尺寸大小中等大 小、技术要求不高等因素，在此毛坯选择铸造成型。 (2)确定毛坯的加工余量 根据毛坯制造方法采用的铸造造型，查取机械制造工艺设计简明手册 表 2.2-5， “锥齿轮” 零件材料采用灰铸铁制造。 材料为 45， 硬度 hb 为 170 241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 （2）面的加工余量。 根据工序要求，结合面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 2.2.23。其余量值规定为 mm4 . 37 . 1，现取mm0 . 2。表 2.2.27 粗铣平面时厚度偏差取mm28. 0。 精铣：参照机械加工工艺手册表 2.2.59，其余量值规定为mm1。 差等级选用 ct7。再查表 2.2.9 可得铸件尺寸公差为mm6 . 1。 40 铣 精铣56 端面 50 钻扩铰 钻扩铰34h7 孔，并倒角 60 车 粗车、精车56 外圆、88.035 外圆（左 侧） ，粗车各外圆台阶及倒角 70 车 掉头装夹， 粗车、 精车、 88.035 外圆 （右 侧） ，粗车各外圆台阶及倒角 80 铣齿 铣齿机铣齿 90 钳 去毛刺，清洗 100 终检 终检入库 重庆航天职业技术学院 - 11 - （六）选择加工设备及刀、量具 由于生产类型为大批量生产，所以所选设备宜以通用机床为主，辅 以少量专用机车。起生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专 用机床加工生产。工件在各机床上的装卸及各机床间的传递，由于工件质 量较大，故需要辅助工具来完成。 平端面确定工件的总长度。可选用量具为多用游标卡尺（mm）,测量范 围 01000mm（参考文献2表 67） 。采用车床加工，床选用卧式车床 ca6140（参考文献2表 43） ，专用夹具。钻孔、扩孔、攻丝所选刀具见 （参考文献2第五篇金属切削刀具，第 2、3 节） ，采用相匹配的钻头，专 用夹具及检具。 （七）确定切削用量及基本工时（机动时间） 工序 10、20 无切削加工，无需计算 工序 30. 粗铣56 端面 机床：铣床 x52k 刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀） ，材料：15yt，100dmm= ， 齿数5z =，此为粗齿铣刀。 因其单边余量：z=4mm 所以铣削深度 p a：4 p amm= 精铣该平面的单边余量：z=1.0mm 铣削深度 p a：1.0 p amm= 每齿进给量 f a：根据参考文献3表 2.473，取0.15/ f amm z=：根 据参考文献3表 2.481，取铣削速度2.8/vm s= 每齿进给量 f a：根据参考文献3表 2.473，取zmmaf/18. 0=根据 参考文献3表 2.481，取铣削速度2.47/vm s= 机床主轴转速n： 10001000 2.47 60 471.97 /min 3.14 100 v nr d = 按照参考文献3表 2.174，取475 /minnr= 实际铣削速度v： 重庆航天职业技术学院 - 12 - 3.14 100 475 2.49/ 10001000 60 dn vm s = 进给量 f v：0.18 5 475/607.12/ ff va znmm s= 工作台每分进给量 m f ：7.12/427.5/min mf fvmm smm= a ：根据参考文献3表 2.481,取mma60= 切削工时 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知141lmm=， 68lmm= 刀具切入长度 1 l： 22 1 0.5()(1 3)ldda=+ 22 0.5(10010060 )(1 3)12mm=+= 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 1 j t： 12 1 141 122 0.36min 427.5 j m lll t f + = 机动时间 1 j t： 12 1 68 122 0.19min 427.5 j m lll t f + = 所以该工序总机动时间 11 0.55min jjj ttt=+= 工序 40. 精铣56 端面 机床：铣床 x52k 刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀） ，材料：15yt，100dmm= ， 齿数5z =，此为粗齿铣刀。 因其单边余量：z=1mm 精铣该平面的单边余量：z=1.0mm 铣削深度 p a：1.0 p amm= 每齿进给量 f a：根据参考文献3表 2.473，取0.15/ f amm z=：根 据参考文献3表 2.481，取铣削速度2.8/vm s= 每齿进给量 f a：根据参考文献3表 2.473，取zmmaf/18. 0=根据 参考文献3表 2.481，取铣削速度2.47/vm s= 机床主轴转速n： 重庆航天职业技术学院 - 13 - 10001000 2.47 60 471.97 /min 3.14 100 v nr d = 按照参考文献3表 2.174，取475 /minnr= 实际铣削速度v： 3.14 100 475 2.49/ 10001000 60 dn vm s = 进给量 f v：0.18 5 475/607.12/ ff va znmm s= 工作台每分进给量 m f ：7.12/427.5/min mf fvmm smm= a ：根据参考文献3表 2.481,取mma60= 切削工时 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知141lmm=， 68lmm= 刀具切入长度 1 l： 22 1 0.5()(1 3)ldda=+ 22 0.5(10010060 )(1 3)12mm=+= 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 1 j t： 12 1 141 122 0.36min 427.5 j m lll t f + = 机动时间 1 j t： 12 1 68 122 0.19min 427.5 j m lll t f + = 所以该工序总机动时间 11 0.55min jjj ttt=+= 工序 50：钻扩铰34h7 孔，并倒角。 机床：z525 刀具：根据参照参考文献3表 4.39 选高速钢锥柄麻花钻头。 钻孔 钻孔34h7 时先采取的是钻27孔，再扩到33.7，所以27dmm=。 切削深度 p a：13.5 p amm= 进给量f：根据参考文献3表 2.438，取rmmf/33. 0=。 切削速度v：参照参考文献3表 2.441，取0.48/vm s=。 重庆航天职业技术学院 - 14 - 机床主轴转速n： 10001000 0.48 60 539.53 / min 3.14 27 v nr d = ， 按照参考文献3表 2.131，取630 /minnr= 所以实际切削速度v： 3.14 27 630 0.56/ 10001000 60 dn vm s = 切削工时 被切削层长度l：42lmm= 刀具切入长度 1 l： 1 17 (1 2)12015.96 22 r d lctgkctgmmmm=+=+ = 刀具切出长度 2 l：mml41 2 = 取mml3 2 = 走刀次数为 1 机动时间 1 j t： 1 4263 0.25min 0.33 630 j l t fn + = 扩孔 刀具： 根据参照参考文献3表 4.331 选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻 头。 片型号：e403 切削深度 p a：1.35 p amm= 进给量f：根据参考文献3表 2.452，取0.6/fmm r=。 切削速度v：参照参考文献3表 2.453，取0.44/vm s=。 机床主轴转速n： 10001000 0.44 60 426.78 /min 3.14 19.7 v nr d = 按照参考文献3表 2.131，取500 /minnr= 所以实际切削速度v： 3.14 19.7 500 0.52/ 10001000 60 dn vm s = 切削工时 被切削层长度l：42lmm= 刀具切入长度 1 l有： 重庆航天职业技术学院 - 15 - 1 1 19.7 17 (1 2)12022.863 22 r dd lctgkctgmmmm =+=+= 刀具切出长度 2 l：mml41 2 = ，取mml3 2 = 走刀次数为 1 机动时间 2j t： 2 4233 0.16min 0.6 500 j l t fn + + = 铰孔 刀具： 根据参照参考文献3表 4.354， 选择硬质合金锥柄机用铰刀。 切削深度 p a：0.15 p amm=，且30dmm=。 进给量f：根据参考文献3表 2.458，rmmf/0 . 20 . 1=取 rmmf/0 . 2=。 切削速度v：参照参考文献3表 2.460，取smv/32. 0=。 机床主轴转速n： 10001000 0.32 60 305.73 /min 3.1420 v nr d = 按照参考文献3表 2.131 取315 /minnr= 实际切削速度v： 3.14 20 600 0.63/ 10001000 60 dn vm s = 切削工时 被切削层长度l：42lmm= 刀具切入长度 1 l， 0 1 20 19.7 (1 2)12022.09 22 r dd lctgkctgmm =+=+ 刀具切出长度 2 l：mml41 2 = 取mml3 2 = 走刀次数为 1 机动时间 3j t： 3 422.093 0.07min 2 315 j l t nf + = 该工序的加工机动时间的总和是 j t：0.250.160.070.48min j t =+= 工序 60 粗车、精车56 外圆、88.035 外圆（左侧） ，粗车各外圆台 阶及倒角 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 重庆航天职业技术学院 - 16 - 1.1，由于 ca6140 机床的中心高为 200mm（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 . 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 130，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 1.29 2） ，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。 重庆航天职业技术学院 - 17 - 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 200219hbs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 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 重庆航天职业技术学院 - 18 - y +=mm1，则l=126+1=mm128 m t = 7 . 0125 127 =min4 . 1 工序 70 掉头装夹，粗车、精车、88.035 外圆（右侧） ，粗车各外圆 台阶及倒角 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 200mm（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 . 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 130，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 1.29 2） ，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。 重庆航天职业技术学院 - 19 - .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15yt硬质合金刀加工硬度 200219hbs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 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 重庆航天职业技术学院 - 20 - .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 工序工序 80 . 铣齿机铣齿 1）加工条件 工件材料：45 量 具：游标卡尺（量程 0300 精度 0.02） 加工要求：ra3.2 刀 具：旋风铣刀盘 2）计算切削用量 背吃刀量 ap=0.3mm 由表 5- 2 查得取 fz =0.3mm/r 由表 5- 2 查得取 v c =223 t=60min 根据公式得， c v =70 35. 015. 02 . 0 = fat c p v m/min 由机床转速表min/ 1061.6 2114. 3 7010001000 0 r d v n c = = 机床主轴转速 w n =900minr 得实际min/59.3m 1000 90021 1000 0 = = nd vc 时间定额的计算: 表 4- 2 查得min36. 0 9003 . 0 5 .96 j= = fn li t 辅助时间 tf=0.072min 作业时间 tz=tj+tf=0.432min 重庆航天职业技术学院 - 21 - 二、钻34 孔夹具设计 （一）研究原始质料 利用本夹具主要用来加工钻34 孔， 加工时除了要满足粗糙度要求 外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定 位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 一、机床夹具定位元件 重庆航天职业技术学院 - 22 - 工件定位方式不同，夹具定位元件的结构形式也不同，这里只介绍几种 常用的基本定位元件。实际生产中使用的定位元件都是这些基本定位元件 的组合。 （一）工件以平面定位常用定位元件 1支承钉 常用支承钉的结构形式如图6-1所示。平头支承钉（图 a）用于支承精基 准面；球头支承钉（图 b）用于支承粗基准面；网纹顶面支承钉（图 c）能 产生较大的摩擦力，但网槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基准定位 且要求产生较大摩擦力的侧面定位场合。一个支承钉相当于一个支承点， 限制一个自由度；在一个平面内，两个支承钉限制二个自由度；不在同一 直线上的三个支承钉限制三个自由度。 图6-1 常用支承钉的结构形式 2支承板 常用的支承板结构形式如图6-2所示。平面型支承板（图 a）结构简单， 但沉头螺钉处清理切屑比较困难，适于作侧面和顶面定位；带斜槽型支承 板（图 b） ，在带有螺钉孔的斜槽中允许容纳少许切屑，适于作底面定位。 当工件定位平面较大时，常用几块支承板组合成一个平面。一个支承板相 当于两个支承点，限制两个自由度；两个（或多个）支承板组合，相当于 一个平面，可以限制三个自由度。 图6-2 常用支承板的结构形式 3可调支承 常用可调支承结构形式如图6-3所示。 可调支承多用于支承工件的粗基准 面，支承高度可以根据需要进行调整，调整到位后用螺母锁紧。一个可调 支承限制一个自由度。 图6-3 常用可调支承的结构形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件 重庆航天职业技术学院 - 23 - 1定位销 图6-6是几种常用固定式定位销的结构形式。当工件的孔径尺寸较小时， 可选用图 a 所示的结构；当孔径尺寸较大时，选用图 b 所示的结构；当 工件同时以圆孔和端面组合定位时，则应选用图 c 所示的带有支承端面的 结构。用定位销定位时，短圆柱销限制二个自由度；长圆柱销可以限制四 个自由度；短圆锥销（图 d）限制三个自由度。 图6-6 固定式定位销的结构形式 （二）定位、夹紧方案的选择 由零件图可知：在对加工前，平面进行了粗、精铣加工，底面进行了 钻、扩加工。因此，定位、夹紧方案有： 为了使定位误差达到要求的范围之内， 该夹具以一底面一固定 v 型块， 和一个活动 v 型块定位，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。 （三）切削力及夹紧力的计算 刀具：钻头34。 则轴向力：见工艺师手册表 28.4 f=c f d0 f z f f y kf3.1 式中： c f =420， zf=1.0, yf=0.8, f=0.35 kf=( 07 . 1 ) 190 200 () 190 3 . 1 = f n hb f=420 1.00.8 340.351.072123()n= 转矩 t=ctd0 t z f t y kt 式中: ct=0.206, zt=2.0, yt=0.8 重庆航天职业技术学院 - 24 - t=0.206 )(34.1707. 135 . 0 5 . 13 8 . 00 . 2 mn = 功率 pm=kw d tv 726 . 0 830 95.1634.17 30 0 = = 在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 k=k1k2k 3k4 式中 k1基本安全系数，1.5; k2加工性质系数，1.1; k 3 刀具钝化系数, 1.1; k4断续切削系数, 1.1 则 f / =kf=1.5 )(423921231 . 11 . 11 . 1n= 钻削时 t=17.34 n m 切向方向所受力: f1= n l t 267 1065 34.17 3 = = 取 1 . 0=f f f =4416 )( 6 . 4411 . 0n= f f f1 所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧 最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧 可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： fkwk= 安全系数 k 可按下式计算有： ： 6543210 kkkkkkkk = 式中： 60 kk为各种因素的安全系数，查参考文献5表121可 得： 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56 c k = 1.2 1.2 1.05 1.2 1.3 1.0 1.02.36 p k = 重庆航天职业技术学院 - 25 - 1.2 1.2 1.0 1.2 1.3 1.0 1.02.25 f k = 所以有： 1193.08() kcc wkfn= 766.37() kpp wkfn= 1359.90() kff wkfn= 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合” 原则； 参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力 f 夹与切削力之间的关系 f 夹kf 轴向力：f 夹kf （n） 扭距： 93.111033 . 1 234 . 0 5 . 1054.33310 38 . 09 . 13 0 = m yf xf m kfdcm nm 在计算切削力时必须把安全系数考虑在内， 安全系数 321 kkkk = 由资料机床夹具设计手册查表721可得： 切削力公式： pf kfdf 75 . 0 2 . 1 412= 式 （2.17） 式中 34dmm= rmmf/3 . 0= 查表821得：95 . 0 ) 190 ( 6 . 0 = hb kp 即：)(69.1980nff= 实际所需夹紧力： 由参考文献16 机床夹具设计手册 表1121得： kfw fk = 安全系数 k 可按下式计算，由式（2.5）有： ： 6543210 kkkkkkkk = 式中： 60 kk为各种因素的安全系数，见参考文献16机床 夹具设计手册表121 可得： 25. 20 . 10 . 13 . 12 . 10 . 12 . 12 . 1=k 所以 )(55.445625 . 2 69.1980nfkw fk = 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作 方便，决定选用螺旋夹紧机构。 重庆航天职业技术学院 - 26 - （四）误差分析与计算 该夹具以一底面一固定 v 型块，和一个活动 v 型块定位，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 j ，一般可用下式表示： mjjjwdadzwj += 由参考文献5可得： 销的定位误差 ： 11 1mind wdd =+ 1122 1min2min . 2 dddd j w arctg l + = 其中： 1 0.052 d mm= ， 2 0 d mm= 1 0.011 d mm= ， 2 0.023 d mm= 1min 0mm= ， 2min 0.034mm= 0.063 d w mm = . 0.0032 j w mm= 夹紧误差 ： cos)( minmax yy jj = 其中接触变形位移值： 1 ()() 19.62 n hbz yrazaz kn krc hbl =+ 查5表 1215 有 1 0.004,0.0016,0.412,0.7 razhb kkcn= = 。 cos0.0028 j jy mm = = 磨损造成的加工误差： mj 通常不超过 mm005. 0 夹具相对刀具位置误差： ad 取 mm01. 0 误差总和： 0.0850.3 jw mmmm + = 重庆航天职业技术学院 - 27 - 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。 （五）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。 图 3.5 可换钻套 重庆航天职业技术学院 - 28 - 表 d d 1 h t 基本基本 极 限 极 限 偏 差 偏 差 f7 基基 本本 极 限 极 限 偏 差 偏 差 d6 01 +0 .016 +0 .006 3 +0 .010 +0 .004 9 - - 0 .008 1 1.8 4 +0 .016 +0 .008 1.82.6 5 2.63 6 1 2 1 6 3