机械制造技术课程设计-CA1340自动车床杠杆[杠杆三]工艺及钻Φ6H7两孔夹具设计（全套图纸） .pdf

1 目目 录录 绪论绪论 3 第一章第一章 零件的分析零件的分析 3 1.1 零件的作用零件的作用 3 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 3 第二章第二章 工艺规程设计工艺规程设计 6 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 7 2.2 基面的选择基面的选择 7 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 8 2 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 10 2.5 确定切削用量及基本时确定切削用量及基本时 12 第三章第三章 夹具设计夹具设计 23 3.1 工件定位工件定位 23 3.2 工件夹紧工件夹紧 23 3.3 定位误差分析定位误差分析 26 3.4 夹具与机床连接夹具与机床连接 30 参考文献参考文献 35 3 绪论绪论 机械制造技术基础课程设计是我们学完了大学的全部基础课、 技 术基础课以及大部分专业课之后进行的。 这是我们在进行毕业设计之 前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习， 也是一次理论联系实 际的训练，因此，它在我们大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言， 我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的 工作进行一次适应性训练， 从中锻炼自己分析问题、 解决问题的能力， 为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。 由于能所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 4 第一章、零件的分析第一章、零件的分析 1.1 图 1 杠杆零件图 5 1.1 零件的作用零件的作用 题目所给的零件是 ca1340 自动车床上的杠杆（见附图），它位 于自动车床的自动机构中，与灵活器配合使用，起制动的作用。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 杠杆共有三组加工表面，它们之间有一定的位置要求，现分述如 下： 1、以、以6h7 孔为中心的加工表面孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：两个6h7 的孔，粗糙度为 ra1.6；尺寸 为 20mm 且与两个孔6h7 相垂直的四个平面， 粗糙度为 ra6.3。 其中， 主要加工表面为两个6h7 的孔。 2、以、以20h7 孔为中心的加工表面孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：一个20h7 的孔及其倒角，粗糙度为 ra1.6；两个与20h7 孔垂直的平面，粗糙度为 ra3.2；一个中心轴 线与20h7 孔中心轴线平行且相距 8mm 的圆弧油槽；还有一个与 20h7 孔垂直的油孔4mm，并锪沉头孔。其中，20h7 孔及两端面为 主要加工面。 3、以、以8h7 孔为中心的加工表面孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：两个8h7 的孔，ra1.6；一个槽和一个 m4mm 的螺纹孔。其中，主要加工表面为8h7 孔。 这三组加工表面之间有一定的位置要求，主要是： （1）6h7 孔与20h7 孔具有平行度，公差为 0.06mm。 （2）8h7 孔与6h7 孔具有平行度，公差为 0.08mm。 6 由以上分析可知，对于这三组加工表面而言，可以先加工一面一 孔，以它们为精准加工其它表面，并且可以保证加工面之间的位置精 度要求。另外，该零件结构简单，工艺性好。 第二章、工艺规程设计第二章、工艺规程设计 表表 2.1 杠杆技杠杆技术术要求要求 加工表面 尺寸及 偏差 /mm 公差及精度 等级 表面粗糙度 ra/m 形位公差/mm 杠杆叉头左两侧端 面 12 it9 6.3 杠杆叉头右两侧端 面 12 it9 6.3 20mm孔 20h7 it7 1.6 8mm锥形孔 8 it12 12.5 7 4mm圆柱孔 4 it12 12.5 杠杆叉轴孔两端面 800-0.2 it11 3.2 杠杆叉脚槽内侧面 8 it9 6.3 杠杆叉脚槽内上表 面 12 it9 6.3 m4螺孔 m4 it7 1.6 6mm孔 6h7 it7 1.6 0.06 a 8mm孔 8h7 it7 1.6 0.08 b 8 图 2.1 杠杆毛坯图（a） 9 图 2.1 杠杆毛坯图（b） 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件的材料为球墨铸铁 qt45-5。考虑到零件结构简单，工艺性 好，在工作过程中受力不大及没有经常承受交变载荷，因此，应该选 用铸件。由于零件年产量为 4000 件，以达到大批生产的水平，而且 零件的轮廓尺寸不大，重量在 12kg 以下，故可采用机械造型中的金 属模铸造。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。 2.2 基面的选择基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。 基面选择得正确 10 与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工 艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无 法正常进行。 （1）粗基准的选择）粗基准的选择。按照有关粗基准原则，应以32mm 外圆柱 面为粗基准面（两个短 v 形块定位），限制 4 个自由度，用不加工面 （挡销定位，见夹具装配图）限制一个移动的自由度，再用8h7mm 孔的外圆面（支撑钉定位）限定一个转动的自由度，达到完全定位。 （2）精基准的选择）精基准的选择。精基准选择的原则有：基准重合原则、基 准统一原则、互为基准原则和自为基准原则。在选择时，主要应考虑 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，此处不再重复。 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应该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大批生 产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工作 集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成 本尽量下降。 1、工艺路线方案一、工艺路线方案一 工序 1 粗铣、半精铣、精铣20h7 孔端面 a。 工序 2 粗铣、 半精铣6h7 孔的四个端面及20h7mm 孔端面 b， 精铣端面 b。 工序 3 钻4mm 油孔、锪8mm 沉头孔。 11 工序 4 同时钻6mm，8mm 孔和 r3mm 圆弧油槽。 工序 5 粗铰6mm，8mm，20mm 三孔。 工序 6 锪20h7 孔两端倒角。 工序 7 粗铣、精铣槽。 工序 8 钻 m4 螺纹底孔。 工序 9 攻 m4 螺纹孔。 工序 10 精铰6h7，8h7，20h7 三孔。 工序 11 终检。 2、工艺方案二、工艺方案二 工序 1 粗铣、半精铣、精铣20h7 孔端面 a。 工序 2 粗铣、半精铣、精铣6h7 孔的四个端面及20h7mm 孔 的 b 端面。 工序 3 钻 r3mm 圆弧油槽。 工序 4 同时钻6h7，8h7 两孔和扩20h7 孔。 工序 5 粗铰6h7，8h7，20h7 三孔。 工序 6 精铰6h7，8h7，20h7 三孔。 工序 7 锪20h7 孔两端倒角。 工序 8 钻4mm 油孔，锪8mm 沉头孔。 工序 9 钻 m4mm 螺纹底孔。 工序 10 攻 m4mm 螺纹孔。 工序 11 粗铣、精铣槽。 工序 12 终检。 12 3、工艺方案的比较与分析、工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一与方案二在 12 两道工序相 同，只是方案一先加工油槽，然后用它可以限制一个转动的自由度。 另外，精铰孔置于最后加工。而方案二却不同，精铰孔置于粗铰孔之 后，可以用它作为精准来加工其它表面，提高精度要求，但从两方案 比较可以看出，它们在位置精度上的要求仍不易保证，并且在一道工 序中同时钻几个孔， 只能选用专门设计的组合机床 （但在成批生产时， 在能保证加工精度的情况下，应尽量不选用专用组合机床）加工，这 样便增加了加工设备的要求，经济花费会相应提高，因此，综合以上 两个方案及零件的技术要求，可以先加工20h7mm 孔的两端面，以 它为精基准面，32mm 外圆面及 r10mm 圆弧面辅助定位来钻 r3mm 的 圆弧油槽（精度要求可以不考虑），扩、铰20h7mm 的孔，然后再 以20h7mm 孔端面及其孔为精基准面， r10mm 圆弧面辅助定位来加工 6h7mm，8h7mm 孔及部分端面和槽，这样基准重合与统一，不仅 可以保证尺寸精度，还可以保证位置精度。而油孔及螺纹孔，它们的 精度要求不高，可以放于最后加工，仍以20h7mm 孔端面及其孔与 6h7(8h7)mm 孔定位。由于加工过程中夹紧也比较方便，于是， 最后的加工路线确定如下： 工序 1 粗铣、半精铣、精铣20h7mm 孔的两端面。以32mm 外圆柱面和一个未加工面为粗基准，选用 x61w 型万能升降台铣床并 加专用夹具。 工序 2 钻 r3mm 圆弧油槽，扩20h7mm 孔。以20h7mm 孔的一 13 个端面和32mm 外圆柱面为基准,选用 z5125 型立式钻床和专用夹 具。 工序 3 粗铰、精铰20h7 孔，锪20h7 孔倒角。以20h7 孔 的一个端面和32mm 外圆柱面为基准,选用 z5125 型立式钻床和专用 夹具。 工序 4 粗铣、半精铣6h7 孔的四个端面。以20h7mm 孔的一 个端面和20h7 孔为基准,选用 x61w 型万能升降台铣床和专用夹具。 工序 5 钻、粗铰、精铰6h7 两孔。以20h7 孔的一个端面和 20h7 孔为基准,选用 z5125 型立式钻床和专用夹具。 工序 6 钻、粗铰、精铰8h7 两孔。以20h7 孔的一个端面和 20h7 孔为基准,选用 z5125 型立式钻床和专用夹具。 工序 7 钻4 油孔、锪8 圆锥沉头孔。以20h7 孔的一个端 面和20h7 孔为基准, 8h7 孔辅助定位,选用 z5125 型立式钻床和 专用夹具。 工序 8 钻 m4 螺纹底孔、攻 m4 螺纹孔。以20h7 孔的一个端面 和20h7 孔为基准, 6h7 孔辅助定位,选用 z5125 型立式钻床和专 用夹具。 工序 9 粗铣、半精铣槽。以20h7 孔的一个端面和20h7 孔 为基准, 6h7 孔辅助定位,选用 x61w 型万能升降台铣床和专用夹 具。 工序 10 终检。 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 14 已知零件的生产类型为中批生产。目前，多数铸件采用砂 型铸造，其中金属模机器造型生产率较高、铸件精度高、表 面质量与机械性能均好，故毛坯的铸造方法选用金属型铸造。 根据表 2- 5 和表 2- 1 查得公差等级为 810 级，即 ct8ct10， 机械加工余量等级为 df 级。选取 e 级，查表 2- 4 得，加工 余量 ram 为 1.1mm。 由于铸造孔的最小直径为 15mm,所以 8、6、4 的孔都在铸造时铸成实体，用机械加工的方法制 造，所以没有加工余量。计算需加工表面的毛坯余量：公式 r=f+2rma+ct/2，r=f- 2rma- ct/2 (1)杠杆叉头两端面 r=12+2*1.1+1.6/2=15(mm) （2）20h7 孔内表面 r=20- 2*1.1- 1.2/2=17.2(mm) （3）杠杆叉轴孔 20h7 端面 r=80+2*1.1+3.2/2=83.8(mm) 2.5 确定切削用量及基本时确定切削用量及基本时 工序工序 1 粗铣，半精铣，精铣粗铣，半精铣，精铣20h7mm 孔的两端面孔的两端面。选用机床： 61w 万能升降台铣床。 1粗铣粗铣20h7mm 孔的两端面孔的两端面 零件材料为球墨铸铁 qt45-5，故可用高速钢直齿三面刃圆盘铣 刀。查简明机械加工工艺手册（简称简明手册）表 11-21 和表 12-22，取铣刀直径 d=125mm，粗齿，z=20 齿。 15 由于粗铣加工单边余量为 3mm，小于 5mm，故铣削宽度 e a =3mm。 查机械加工工艺人员手册（简称工艺手册）表 11-69 可 知， z f =0.060.12mm/z, 取 z f =0.1 mm/齿。 查工艺手册表 14-77,取 u=38m/min 则： s n =1000u/d=96（r/min） 根据机床使用说明书，查表 3.29，取主轴实际转速 w n =100r/min,则实际切削速度 c u =d w n /1000=39.27（r/min） 当 w n =100r/min 时，刀具每分钟进给量 m f 应为 m f = z f z w n =0.120100=200(mm/min) 查机床说明书，取实际进给速度 m f =205mm/min,则实际进给量 z f = m f /z w n =0.1025(mm/z) 切削工时：查工艺手册表 15-14，切入长度 l1=1.7mm,超 出长度 l2=3 mm。于是行程长度为 l0l1l2，则机动工时为 tm= （l0l1l2）/ m f =（321.73）/205=0.18(min) 2、半精铣、半精铣20h7mm 孔的端面孔的端面 选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀，细齿，d=125mm,z=20 齿。 由于加工余量 1mm，经查手册，只需一次半精铣，故铣削宽 度 e a =1mm 查 工艺手册 表 14-69， f=0.060.12mm/齿,取 f=0.08mm/z 查工艺手册表 14-77，取 u=45m/min,则 16 s n =1000u/d=114.6(r/min) 根据机床使用说明书,查表 3.29,取主轴转速 w n =125r/min, 则实际切削速度 uc=dnw/1000=49(m/min) 当 w n =125r/min 时,工作合每分钟进给量 m f 为 m f = fnwz=1=0.0820125=200(mm/min) 查机床使用说明书,取刀具实际进给速度为 fm=205 mm/min,则实 际进给量为 f= fm/znw=205/(20125)=0.082(mm/z) 切削工时:由粗铣加工可知,刀具行程为 l0l1l2，则机动工时 tm= （l0l1l2）/fm=（32+1.7+3）/205=0.18(min) 3、精铣、精铣20h7mm 孔的端面孔的端面 选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀，细齿，d=125mm,z=20 齿。 由于加工余量为 0.5mm，只需一次精铣，故铣削宽度 e a =0.5mm。 查工艺手册表 14-69，f=0.060.12mm/齿,取 f=0.06mm/齿。 查工艺手册表 14-77，取切削速度 u=54m/min,则 ns=1000u/d=137(r/min) 按机床使用说明书， 取主轴转速 nw w n =125r/min,则实际切削速度 uc=dnw/1000=49(m/min) 当 nw=125r/min 时，刀具每分钟进给量 m f 为 m f =fznw=0.0620125=150(mm/min) 查机床说明书，取实际进给速度为 m f =166 mm/min,则进给量为 f= m f / znw=166/(20125)=0.066(mm/z) 17 切削工时：由工步 1 可知，刀具行程为 l0l1l2，则机动工时 tm= （l0l1l2）/fm=0.22(min) 工序工序 2：钻：钻 r3mm 圆弧油槽，扩圆弧油槽，扩20h7 孔。孔。选用 z5125 立式钻床。 钻 r3mm 圆弧油槽,选高速钢长麻花钻,d=6mm. 单边切削深度 a p=d/2=6/2=3mm。 查简明手册表 11-10，f=0.180.22mm/r,按机床试用说明 书取 f=0.22mm/r. 查简明手册表 11-12，取 u=0.2m/s=12m/min,则 ns=1000u/d=100012/(6)=636.61(r/min) 按机床使用说明书取 nw=680r/min,所以实际切削速度为： u=d nw/1000=6680/1000=12.82(m/min) 切削工时：查工艺手册得 l1=2.4mm,l2=1.0mm,则钻 r3mm 圆 弧油孔的机动工时为： tm=(l+l1+l2)/f nw=(80+2.4+1.0)/(0.22680)=0.557(min) 扩19.8mm 孔,选用高速钢扩钻,d=19.8mm. 单边切削深度 ap=0.9mm. 根据有关资料介绍,利用扩钻进行扩孔时,其进给量和切削速度 与钻同样尺寸的实心孔时的进给量和切削速度之关系为: f=(1.21.8)f 钻 u=(1/2 1/3)u 钻 式中, f 钻、u 钻-加工实心孔的切削用量. 现已知 18 f 钻=0.5mm/r 简明手册 u 钻=0.35m/s=21m/min 简明手册 并令 f=1.5f钻=1.50.5=0.75 (mm/r) u=0.4u钻=0.421=8.4 (mm/min) ns=1000u/d=10008.4/(19.8)=135.04(r/min) 按机床使用说明书取 nw=140r/min,所以实际切削速度为： u=d nw/1000=19.8140/1000=8.71(m/min) 切削工时：查工艺手册表 15-8 可得,l1=11.5mm,l2=3mm,则扩 钻19.8mm 孔的机动工时为： tm=(l+l1+l2)/f nw=(80+11.5+3)/(0.81140)=0.83(min) 工序工序 3: 粗铰、粗铰、 精铰精铰20h7mm 孔孔,锪锪20h7mm 孔两端倒角孔两端倒角 1 45。选用 z5125 立式钻床。 1、粗铰、粗铰19.94mm 两孔。两孔。选用硬质合金铰刀,d=19.94mm。 2、单边切削深度、单边切削深度 ap=z/2=0.14/2=0.07mm。 查工艺手册表 14-60，f=12mm/r，按机床使用说明书取 f=1mm/r. 查工艺手册表 14-60，取 u=45m/min,则 ns=1000u/d=100045/(19.94)=718(r/min) 按机床使用说明书取 nw=680r/min,所以实际切削速度为： u=d nw/1000=19.94680/1000=42.60(m/min) 切削工时： 查 工艺手册 得l1=1.10mm,l2=22mm,则粗铰19.94mm 19 孔的机动工时为： tm=(l+l1+l2)/f nw=(80+1.10+22)/(1680)=0.152(min) 3、精铰、精铰20h7mm 的孔。的孔。选用硬质合金铰刀,d=20h7mm。 单边切削深度 a p=z/2=0.06/2=0.03mm。 查工艺手册表 14-60，按机床使用说明书取 f=1mm/r. 查工艺手册表 14-60，取 u=60m/min,则 ns=1000u/d=100060/(20)=954.9(r/min) 按机床使用说明书取 nw=960r/min,所以实际切削速度为： u=d nw/1000=20960/1000=60.3(m/min) 切削工时：查工艺手册得 l1=1.05mm,l2=22mm,则精铰20h7 孔的机动工时为： tm=(l+l1+l2)/f nw=(80+1.05+22)/(1.0960)=0.107(min) 4、 锪、 锪20h7mm 孔两端倒角孔两端倒角 145。 选用 z5125 立式钻床， 90 锥面锪钻,d=25mm。 查工艺手册表 14-48，f=0.100.15mm/r,按机床试用说明 书取 f=0.13mm/r. 为了缩短辅助时间，取锪沉头孔的主轴转速与铰孔相同，即 nw=960r/min。 工序工序 4： 粗铣， 半精铣， 精铣粗铣， 半精铣， 精铣6h7mm 孔的四个端面。孔的四个端面。 选用机床： 61w 万能升降台铣床。 1粗铣粗铣6h7mm 孔的四个端面孔的四个端面 查简明手册表 11-21 和表 12-22，选用硬质合金圆柱铣刀， 20 取铣刀直径 d=40mm，z=6，粗齿。 由于粗铣加工单边余量为 2.8mm，小于 5mm，故铣削宽度 e a =2.8mm 查工艺手册表 11-69 可知， z f =0.080.12mm/z, 取 z f =0.08 mm/齿。 查 简明手册 表 11-28,u=0.751.5m/s， 取 u=0.75m/s=45m/min, 则 ns =1000u/d=100045/(40)=358.1（r/min） 根据机床使用说明书， 查表 3.29， 取主轴实际转速 nw=380r/min, 则实际切削速度 c u =dnw/1000=47.75（r/min） 当 nw=380 r/min 时，刀具每分钟进给量 m f 应为 m f = z f z w n =0.086380=182.4(mm/min) 查机床使用说明书，取实际进给速度 m f =205mm/min,则实际进给 量 z f = m f /z w n =205/（6380）=0.09(mm/z) 切削工时：查工艺手册表 15-14，切入长度 l1=10.5mm,超出 长度 l2=2mm。于是行程长度为 l0l1l2，则粗铣四个端面的机动工 时为 tm= 4（l0l1l2）/ m f = 4（2010.52）/205=0.64(min) 2、半精铣、半精铣6h7mm 孔的四个端面孔的四个端面 查简明手册表 11-21 和表 12-22，选用硬质合金圆柱铣刀， 取铣刀直径 d=40mm，z=8，细齿。 由于半精铣加工单边余量为 0.7mm，故铣削宽度 e a =0.7mm 查工艺手册表 11-69 可知，f =1.01.6mm/r, 取 f=1.0mm/r。 21 查简明手册表 11-28,u=0.751.5m/s，取 u=1m/s=60m/min, 则 ns =1000u/d=100060/(40)=477.46（r/min） 根据机床使用说明书， 查表 3.29， 取主轴实际转速 nw=490r/min, 则实际切削速度 uc=dnw/1000=61.58（r/min） 当 nw=490r/min 时，刀具每分钟进给量 m f 应为 m f = fnw=1.0380=490(mm/min) 查机床使用说明书，取实际进给速度 m f =510mm/min,则实际进给 量 f= m f / w n =510/490=1.04(mm/r) 切削工时：查工艺手册表 15-14，切入长度 l1=10.5mm,超出 长度 l2=2mm。于是行程长度为 l0l1l2，则粗铣四个端面的机动工 时为 tm= 4（l0l1l2）/ m f = 4（2010.52）/510=0.26(min) 工序工序 5：钻、粗铰、精铰：钻、粗铰、精铰6h7mm 两孔。两孔。选用 z5125 立式钻床。 1、钻、钻 d=5.8mm 两孔。两孔。选用高速钢麻花钻,d=5.8mm。 单边切削深度 a p=d/2=5.8/2=2.9mm。 查简明手册表 11-10，f=0.180.22mm/r,按机床试用说明 书取 f=0.22mm/r. 查简明手册表 11-12，取 u=0.2m/s=12m/min,则 ns=1000u/d=100012/(5.8)=658.6(r/min) 按机床使用说明书取 nw=680r/min,所以实际切削速度为： u=d nw/1000=5.8680/1000=12.39(m/min) 22 切削工时：查工艺手册得 l1=2.4mm,l2=1.0mm,则钻5.8mm 两孔的机动工时为： tm=2(l0+l1+l2)/fnw=2(12+2.4+1.0)/(0.22680)=0.21(min) 2、粗铰、粗铰5.95mm 的两孔。的两孔。选用高速钢铰刀,d=5.95mm。 单边切削深度 a p=z/2=0.15/2=0.075mm。 查简明手册，按机床使用说明书取 f=0.81mm/r. 查简明手册表 11-19，取 u=0.173m/s=10.38m/min,则 ns=1000u/d=100010.38/(5.95)=555.3(r/min) 按机床使用说明书取 nw=545r/min,所以实际切削速度为： u=d nw/1000=5.95545/1000=10.19(m/min) 切削工时： 查 工艺手册 得l1=1.075mm,l2=11mm,则粗铰6h7mm 两孔的机动工时为： tm=2(l+l1+l2)/f nw=2(12+1.075+11)/(0.81545)=0.11(min) 3、精铰、精铰6h7mm 的两孔。的两孔。选用高速钢铰刀,d=6h7mm。 单边切削深度 a p=z/2=0.05/2=0.025mm。 查工艺手册，按机床使用说明书取 f=0.81mm/r. 查简明手册表 11-19，取 u=0.22m/s=13.2m/min,则 ns=1000u/d=100013.2/(6)=700(r/min) 按机床使用说明书取 nw=680r/min,所以实际切削速度为： u=d nw/1000=6680/1000=12.8(m/min) 切削工时： 查 工艺手册 得 l1=1.025mm,l2=11mm,则精铰6h7mm 两孔的机动工时为： 23 tm=2(l+l1+l2)/f nw=2(12+1.025+11)/(0.81680)=0.087(min) 工序工序 6: 钻、粗铰、精铰钻、粗铰、精铰6h7mm 及及8h7 孔。孔。选用 z5125 立式 钻床。 1、钻、钻 d=7.8mm 两孔。两孔。选用高速钢麻花钻,d=7.8mm。 单边切削深度 a p=d/2=7.8/2=3.9mm。 查简明手册表 11-10，f=0.220.26mm/r,按机床试用说明 书取 f=0.22mm/r. 查简明手册表 11-12，取 u=0.2m/s=12m/min,则 ns=1000u/d=100012/(7.8)=489.7(r/min) 按机床使用说明书取 nw=545r/min,所以实际切削速度为： u=d nw/1000=7.8545/1000=13.36(m/min) 切削工时：查工艺手册得 l1=3.4mm,l2=1.0mm,则钻7.8mm 两孔的机动工时为： tm=2(l+l1+l2)/f nw=2(11+3.4+1.0)/(0.22545)=0.27(min) 2、粗铰、粗铰7.96mm 的两孔。的两孔。选用高速钢铰刀,d=7.96mm。 单边切削深度 a p=z/2=0.16/2=0.08mm。 查简明手册，按机床试用说明书取 f=0.81mm/r. 查简明手册表 11-19，取 u=0.22m/s=13.2m/min,则 ns=1000u/d=100013.2/(7.96)=527.85(r/min) 按机床使用说明书取 nw=545r/min,所以实际切削速度为： u=d nw/1000=7.96545/1000=13.63(m/min) 切削工时： 查 工艺手册 得 l1=1.08mm,l2=11mm,则粗铰8h7mm 24 两孔的机动工时为： tm=2(l+l1+l2)/f nw=2(11+1.08+11)/(0.81545)=0.105(min) 3、精铰、精铰8h7mm 的两孔。的两孔。选用高速钢铰刀,d=8h7mm。 单边切削深度 a p=z/2=0.04/2=0.02mm。 查简明手册，按机床试用说明书取 f=0.81mm/r. 查简明手册表 11-19，取 u=0.278m/s=16.68m/min,则 ns=1000u/d=100016.68/(8)=663.68(r/min) 按机床使用说明书取 nw=680r/min,所以实际切削速度为： u=d nw/1000=8680/1000=17.1(m/min) 切削工时： 查 工艺手册 得 l1=1.02mm,l2=11mm,则精铰8h7mm 两孔的机动工时为： tm=2(l+l1+l2)/f nw=2(11+1.02+11)/(0.81680)=0.084(min) 工序工序 7：钻：钻4mm 油孔，锪油孔，锪8mm 圆锥沉头孔。圆锥沉头孔。选用 z5125 立式 钻床与专用夹具。 1、钻、钻4mm 的油孔。的油孔。选用高速钢麻花钻,d=4mm。 单边切削深度 a p=d/2=4/2=2mm。 查简明手册表 11-10，f=0.080.13mm/r,按机床试用说明 书取 f=0.13mm/r. 查简明手册表 11-12，取 u=0.2m/s=12m/min,则 ns=1000u/d=100012/(4)=954.9(r/min) 按机床使用说明书取 nw=960r/min,所以实际切削速度为： 25 u=d nw/1000=4960/1000=12.06(m/min) 切削工时：查工艺手册得 l1=2mm,l2=1.0mm,则钻4mm 孔的 机动工时为： tm=(l+l1+l2)/f nw=(7+2+1.0)/(0.13960)=0.08(min) 2、锪、锪8mm 圆锥沉头孔。圆锥沉头孔。选用锥面锪钻,d=10mm。 查工艺手册表 14-48，f=0.100.15mm/r,按机床试用说明 书取 f=0.13mm/r. 为了缩短辅助时间，取锪沉头孔的主轴转速与钻孔相同，即 nw=960r/min。 工序工序 8：钻：钻 m4mm 螺纹底孔，攻螺纹底孔，攻 m4mm 螺纹孔。螺纹孔。选用 z5125 立式钻 床与专用夹具。 1、钻、钻 m4mm 的螺纹底孔的螺纹底孔3mm。选用高速钢麻花钻,d=3mm。 单边切削深度 a p=d/2=3/2=1.5mm。 查简明手册表 11-10，f=0.080.13mm/r,按机床试用说明 书取 f=0.1mm/r. 查简明手册表 11-12，取 u=0.15m/s=9m/min,则 ns=1000u/d=10009/(3)=955(r/min) 按机床使用说明书取 nw=960r/min,所以实际切削速度为： u=d nw/1000=3960/1000=9.05(m/min) 切削工时：查工艺手册得 l1=2mm,l2=1.0mm,则钻4mm 孔的 机动工时为： tm=(l0+l1+l2)/f nw=(7+2+1.0)/(0.1960)=0.09(min) 26 2、攻、攻 m4mm 的螺纹底孔。的螺纹底孔。 查工艺手册表 11-49，选用 m4 丝锥，螺距 p=0.7mm，则 进给量 f=0.7mm/r。 查工艺手册表 11-94，取 u=6.8m/min,则 ns=1000u/d=10006.8/(4)=541(r/min) 按机床使用说明书取 nw=490r/min,所以实际切削速度为： u=d nw/1000=4490/1000=6.16(m/min) 切削工时：查工艺手册得 l1=2mm,l2=1.4mm,则攻 m4mm 螺纹 孔的机动工时为： tm=(l+l1+l2)/fnw=(6+2+1.4)/(0.7490)=0.055(min) 工序工序 9： 粗铣，半精铣槽。粗铣，半精铣槽。选用机床：61w 万能升降台铣床。 1、粗铣槽。、粗铣槽。选用高速钢直齿三面刃铣刀，直径 d=100mm， 宽度为 7mm，z=20，粗齿。 查工艺手册表 11-69 可知， z f =0.060.12mm/z, 取 z f =0.08mm/齿。 查工艺手册表 14-77,取 u=38m/min 则： ns =1000u/d=100038/（100）=120.9（r/min） 根据机床使用说明书， 查表 3.29， 取主轴实际转速 w n =125r/min, 则实际切削速度 uc=dnw/1000=（100125）/1000=39.27（r/min） 当 w n =125r/min 时，每分钟进给量 m f 应为 m f = z f znw=0.0820125=200(mm/min) 27 查机床说明书，取实际进给速度 m f =205mm/min,则实际进给量 z f = m f /znw=205/（20125）=0.082(mm/z) 切削工时：查工艺手册表 15-14，切入长度 l1=37.4mm,超出 长度 l2=3.0 mm。于是行程长度为 l0l1l2，则机动工时为 tm= （ll1l2）/ m f =（22.8837.43.0）/205=0.31(min) 2、半精铣槽。、半精铣槽。选用高速钢直齿三面刃铣刀，直径 d=100mm， 宽度为 8mm，z=20，细齿。 精铣的单边切削宽度 a e=0.5mm. 查 工艺手册 表 14-69， f=0.060.12mm/齿,取 f=0.06mm/z 查工艺手册表 14-77，取 u=45m/min,则 s n =1000u/d=100045/（100）=143(r/min) 根据机床使用说明书,查表 3.29,取主轴转速 w n =125r/min, 则实际切削速度 uc=dnw/1000=39(m/min) 当 nw=125r/min 时,工作合每分钟进给量 m f 为 m f = fnwz=1=0.0612520=150(mm/min) 查机床使用说明书,取刀具实际进给速度为 m f =166 mm/min, 则实际进给量为 f= m f /znw=166/(20125)=0.0664(mm/z) 切削工时:由粗铣加工可知,刀具行程为 ll1l2，则机动工时 m t = ll1l2/ m f =（22.8+37.4+3.0）/166=0.39(min) 28 第三章、夹具设计第三章、夹具设计 图 3.1 杠杆夹具体装配图（a） 图 3.1 杠杆夹具体装配图（b） 29 3.1 工件定位工件定位 工件以20 的孔及其端面和定位心轴配合，这相当于一个长销 和小端面组合，限制了工件的 5 个自由度,三个移动自由度，两个旋 转自由度，最后 一个绕 20 孔轴线的旋转自由度，通过使用挡销和定 位心轴组合限制。这就实现了工件在夹具上的全定位。 3.2 工件夹紧工件夹紧 只需要拧紧定位心轴上的 m8 的螺母即可，这里使用了一个快换 机构，就是工件加工完后，只需要拔下开口垫片，即可将工件取出， 不需要完全拧下 m8 螺母。 当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和 工件看成刚性系统。根据工件所受切削力、夹紧力（大型工件应考虑 重力、 惯性力等） 的作用情况， 找出加工过程中对夹紧最不利的状态， 按静平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数为实际夹紧 力，即 wwk kff= 式中 wk f实际所需夹紧力，n； w f在一定条件下，由静力平衡算出的理论夹紧力，n； k安全系数，粗略计算时，粗加工取 k=2.53，精加工取 k=1.52。 1、钻孔夹紧、钻孔夹紧力校核力校核 夹紧机构应保证工件夹紧可靠安全不破坏工件的定 位及夹压表面的精度和粗糙度。在设计夹紧装置时必须合理 30 选择夹紧力的方向和作用点，必要时还应进行夹紧力的估算。 钻该孔时选用：钻床 z525，刀具用高速钢刀具。 切削力公式： p 0.8 fkdf427f = 式中 d=6mm, 0.22/fmm r= 查表821得： 0.6 p) 190 hb (k = 其中：=hb160 0.6 p) 190 hb (k =0.9 即： 955.08() f fn=1144.5n 实际所需夹紧力： 12 k fk w = + 有： 12 0.7,0.16= 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，见参考文献5表121 可得： k=1.21.01.01.01.31.01.0=1.56 取 k=2.574， 1 0.7 =， 2 0.16 = 所以 12 k fk w = + =1.56x1144.5/0.86=2076.1n 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，决定选用快速螺旋夹紧机构。 查参考文献可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： )