机械毕业设计（论文）-C1318自动车床手柄工艺及夹具设计（全套图纸） .pdf

南 京 理 工 大 学 毕业设计说明书(论文) 作作 者者: 学学 号：号： 教学点教学点: 专专 业业: 题题 目目: 手柄手柄(c1318 自动车床手柄自动车床手柄) 工艺及 夹具设计 工艺及 夹具设计 指导者：指导者： (姓 名) (专业技术职务) 评阅者：评阅者： (姓 名) (专业技术职务) 年 月 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 中 文 摘 要毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 中 文 摘 要 本文是对手柄(c1318 自动车床手柄)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。此外还对手柄(c1318 自动车床手柄)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 主要内容是设计手柄(c1318 自动车床手柄)钻床夹具设计。 关键词：手柄(c1318 自动车床手柄)，加工工艺，加工方法，工艺文件，夹具 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 外 文 摘 要毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 外 文 摘 要 title handle (c1318 automatic lathe handle) process and fixture design abstract this article is for the bearing 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 bearing 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 the bearing seat hole end milling fixture and cover mounting hole drilling fixture design. key words: bearing seat, processing technology, processing method, process documentation, fixture 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第4 页 共37 页 目 次 第 1 章 序 言 . 6 第 2 章 手柄(c1318 自动车床手柄)的加工工艺规程设计 . 7 2.1 零件的分析 7 2.1.1 零件的作用 . 7 2.1.2 零件的工艺分析 . 7 2.2 确定生产类型 8 2.3 确定毛坯 9 2.3.1 确定毛坯种类 . 9 2.3.2 确定铸造加工余量及形状 . 9 2.3.3 绘制铸造零件图 . 10 2.4 工艺规程设计 10 2.4.1 选择定位基准 . 10 2.4.2 零件表面加工方法的选择 . 11 2.4.3 制定工艺路线 11 2.4.4 选择加工设备和工艺设备 . 14 2.4.5 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 . 14 2.5 确定切削用量及基本工时 15 2.6 本章小结 21 第 3 章 钻 16 孔夹具设计 . 23 3.1 夹具的设计 . 23 3.1.1 定位分析 23 3.1.2 定位原理 23 3.1.3 定位元件的分析 24 3.1.4 夹紧元件的选择 24 3.1.5 定位误差的分析 . 25 3.1.6 切削力及夹紧力的计算 . 26 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第5 页 共37 页 3.2 夹具设计及操作的简要说明 . 28 第 4 章 铣 32 上端面夹具设计 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.1 研究原始质料 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.2 定位、夹紧方案的选择 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.3 切削力及夹紧力的计算 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.4 误差分析与计算 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.5 夹紧装置的选用 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.7 夹具设计及操作的简要说明 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 结 论 . 35 参考文献 . 36 致谢 . 37 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第6 页 共37 页 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。 机壳零件加工工艺及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。 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第7 页 共37 页 第第 2 章章 手柄手柄(c1318 自动车床手柄自动车床手柄)的加工工艺规程设计的加工工艺规程设计 2.1 零件的分析零件的分析 2.1.1 零件的作用 题目所给的零件是手柄(c1318 自动车床手柄)。,手柄(c1318 自动车床手柄) 的概念就是集合体,以便于应用,这样的好处是可以有更好的配合,更方便的使用, 减少了使用厂家的成本.至于形状,多种多样,可以安装在其中. 2.1.2 零件的工艺分析 图图 1.1 手柄手柄(c1318 自动车床手柄自动车床手柄)零件图零件图 零件的材料为 ht200，铸造性能和切削加工性能优良。以下是手柄(c1318 自 动车床手柄)需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第8 页 共37 页 经分析，原图样的视图正确、完整、尺寸、公差及技术要求齐全。各表面的 加工精度和表面粗糙度都不难获得。 16 的孔精度要求较高， 公差等级为 it7， 并 且和总长和中间手柄都有位置要求，其轴向设计基准是16 孔的下表面。m16 螺 纹孔要求和中间手柄在同轴上，所以加工时应利用16 孔制作专用夹具，保证其 加工面在同轴向上。其余小孔尺寸容易保证，加工方便。总体来看，这个零件的 工艺性良好。 2.2 确定生产类型确定生产类型 已知此手柄(c1318 自动车床手柄)零件的生产类型为大批量生产， 所以初步确 定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序应当集中；加工设备以通用设备为主， 大量采用专用工装。 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第9 页 共37 页 2.3 确定毛坯确定毛坯 2.3.1 确定毛坯种类 零件材料为 ht200。考虑零件零件结构简单，根据任务书，故选择铸造毛 坯。毛坯类型：铸件，由于零件生产类型为成批生产，零件较为复杂，而铸 造生产成本低，设备简单，故选择毛坯类型为铸件。铸造类型：砂型手工造 型 2.3.2 确定铸造加工余量及形状 查机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册172 页表 1-4-7 机械加工实用手册 p242， 表5.2.2， 砂型手工造型加工余量等级： it11-it13， 选择加工余量等级 it12；加工余量等级：h ；表 5.2.1，孔和端面尺寸均小于 100mm，加工余量数值为：3.0-4.0mm；长度为 167mm 的加工余量为 3.5-4.5mm； m16 螺孔取螺距 p 为 2 则大径为 16mm，小径为 14mm。 表 2-1 /mm 确定毛坯尺寸公差 表 2-2 /mm 毛坯尺寸 公差 偏差 10 4.4 2.2 8 4.4 2.2 30 5.0 2.5 170 8 4 31 5.0 2.5 零件尺寸 单面加工余量 毛坯尺寸 根据 16h7 3 及 3 10 参考文献 1 ：表 5.2.1 m16（14mm） 3 及 3 8 24 3 及 3 30 167 3 170 25 3 及 3 31 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第1 0 页 共37 页 2.3.3 绘制铸造零件图 图图 2.1 零件毛坯图零件毛坯图 2.4 工艺规程设计工艺规程设计 2.4.1 选择定位基准 a.粗基准：以32 外圆作为粗基准，加工16h7 孔，可保证壁厚均匀，减 小偏心。同时铣16h7 的两端面，保证端面对16h7 孔中心线的垂直度。 b.精基准：主要考虑基准重合问题。选择16h7 孔的轴心线作为精基准， 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第1 1 页 共37 页 加工右端面(m16 端面)。 2.4.2 零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有内孔，端面，小孔，螺纹孔等，材料为 ht200。以公差 等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下。 a. 16h7 孔 公差为 it7，表面粗糙度为 ra 3.2m，需进行钻、半精镗、 精镗。 b. 尺寸 24mm 的两端面，为未注公差尺寸，表面粗糙度为 ra 3.2m，根 据 gb1800-79 规定其公差等级选 it7，需进行粗铣、半粗铣、精铣。 c. 螺纹孔 m16 的端面，为未注公差尺寸，根据 gb1800-79 规定其公差等 级选 it7，表面粗糙度为 ra 3.2m，需进行粗铣、半粗铣、精铣。 d. m16 螺纹孔，为未注公差尺寸，根据 gb197-1981 规定其顶径公差等级 选 it7，基本偏差为 g(+0.038、0)，底孔需进行钻、半精镗、精镗， 最后在螺孔加工机床加工螺纹。 e. 工艺螺孔5，在螺孔加工机床上完成 f. 锥销孔4 配作，先钻底孔，然后用锥铰刀铰成与锥销尺寸相同的锥 孔。 g. 中间手柄的加工表面，上下端面和侧表面，粗糙度为 ra 3.2m，需 进行粗车和半精车。 h. 半径为 r20 的面，表面粗糙度 ra6.3m 用锉刀挫光。 2.4.3 制定工艺路线 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能 达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹 具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生 产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 表 2 工序：以32 孔外圆和下端面定位，在镗床粗镗16h7 孔； 工序： 以32 孔外圆和下端面定位， 在铣床粗铣 24mm 上端面； 粗铣 167 的右端面；粗铣 25mm 上端面、侧面； 工序：以32 孔外圆和下端面定位，在镗床半精镗16h7 孔； 工序：以16h7 孔和上端面定位，在铣床粗铣、半精铣 25mm 下端面； 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第1 2 页 共37 页 半精铣 167 的右端面；粗铣、半精铣 24mm 下端面； 工序：以中间手柄和 167 的右端面定位，在镗床精镗16h7 孔； 工序：以32 孔外圆和下端面定位，在铣床半精铣、精铣 24mm 上端面； 半精铣 25mm 上端面、侧面； 工序：以32 孔外圆和上端面定位，在铣床半精铣、精铣 24mm 下端面； 精铣 m16 处的端面；倒圆角 r2； 工序：以32 孔外圆和下端面定位，在卧式钻床钻 m16 底孔；钻 m5 底 孔 工序：以32 孔外圆和下端面定位，在卧式镗床粗镗、半精镗、精镗 m16 孔 工序：丝锥加工 m16 螺纹，丝锥加工 m5 螺纹 工序：采用专用的分度夹具在立式钻床加工 30角度的锥销孔4； 工序：r20 圆弧用锉刀锉光，表面粗糙度 ra6.3m 工序：终检 表 2.2 工艺路线方案二 工序： 以32 孔外圆和下端面定位， 在铣床粗铣 24mm 上端面； 粗铣 167 的右端面；粗铣 25mm 上端面、侧面； 工序：以16h7 孔和上端面定位，在铣床粗铣、半精铣 25mm 下端面； 半精铣 167 的右端面；粗铣、半精铣 24mm 下端面； 工序：以32 孔外圆和下端面定位，在铣床半精铣、精铣 24mm 上端面； 半精铣 25mm 上端面、侧面； 工序：以32 孔外圆和上端面定位，在铣床半精铣、精铣 24mm 下端面； 精铣 m16 处的端面；倒圆角 r2； 工序：以32 孔外圆和下端面定位，在钻床钻铰16h7 孔； 工序：以32 孔外圆和下端面定位，在卧式钻床钻 m16 底孔；钻 m5 底 孔 工序：以32 孔外圆和下端面定位，在卧式镗床粗镗、半精镗、精镗 m16 孔 工序：丝锥加工 m16 螺纹，丝锥加工 m5 螺纹 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第1 3 页 共37 页 工序：采用专用的分度夹具在立式钻床加工 30角度的锥销孔4； 工序：r20 圆弧用锉刀锉光，表面粗糙度 ra6.3m 工序：终检 工艺方案的比较与分析： 上述两个工艺方案的特点在于：方案二是加工工序分散，适合流水线生产， 缩短装换刀具的时间。加工完前次的又可成为下次加工的基准，这样使工序非常 清晰易提高加工精度，是对大批量生产是很合适的。方案一把工件加工工序分得 很紊乱并且很集中，基准得不到保证，加工出来的精度低，不符合现代化的生产 要求。两种方案的装夹比较多，但是考虑到加工零件的方便性，及加工精度，且 还是大批生产，所以采用方案二比较合适。 工序： 以32 孔外圆和下端面定位， 在铣床粗铣 24mm 上端面； 粗铣 167 的右端面；粗铣 25mm 上端面、侧面； 工序：以16h7 孔和上端面定位，在铣床粗铣、半精铣 25mm 下端面； 半精铣 167 的右端面；粗铣、半精铣 24mm 下端面； 工序：以32 孔外圆和下端面定位，在铣床半精铣、精铣 24mm 上端面； 半精铣 25mm 上端面、侧面； 工序：以32 孔外圆和上端面定位，在铣床半精铣、精铣 24mm 下端面； 精铣 m16 处的端面；倒圆角 r2； 工序：以32 孔外圆和下端面定位，在钻床钻铰16h7 孔； 工序：以32 孔外圆和下端面定位，在卧式钻床钻 m16 底孔；钻 m5 底 孔 工序：以32 孔外圆和下端面定位，在卧式镗床粗镗、半精镗、精镗 m16 孔 工序：丝锥加工 m16 螺纹，丝锥加工 m5 螺纹 工序：采用专用的分度夹具在立式钻床加工 30角度的锥销孔4； 工序：r20 圆弧用锉刀锉光，表面粗糙度 ra6.3m 工序：终检 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第1 4 页 共37 页 2.4.4 选择加工设备和工艺设备 机床的选择 工序 3、4、5、6、7、8、9 采用 x52k 铣床 工序 5、6、7、11 采用 z525 钻床 选择夹具 该手柄(c1318 自动车床手柄)的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。 选择刀具 在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。选择量具 加工的孔均采用极限量规。 其他 对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺 寸采用通用量具即可。 2.4.5 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加 工工序的加工余量如下： 表 2.3 各加工工序的加工余量及达到的尺寸、经济度、粗糙度 工序 号 工序内容 加 工 余 量 经济 精度 表面 粗糙 度 工序余量 最小 最大 1 粗铣32h8的 两侧面 3 it11 6.3 -0.1 0.1 2 粗铣上端孔侧 面的工艺凸台 3 it11 6.3 -0.1 0.1 3 粗镗32h8通 孔 it11 6.3 -1 1 4 精镗32h8通 孔 2.0 it11 3.2 -0.05 0.05 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第1 5 页 共37 页 5 粗铣 32h8 的两 侧面 粗铣 左面 3 it11 6.3 -0.1 0.1 粗铣 右面 6 钻8 的孔 it13 6.3 - 1 1 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 2.5.1 以32 孔外圆和下端面定位，在铣床粗铣 24mm 上端面；粗铣 167 的右 端面；粗铣 25mm 上端面、侧面； 机床：x52k 铣床 刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为 80)，材料： 15yt ， 100dmm= ，齿数 20z = ，为粗齿铣刀。 因其单边余量：z=3mm 所以铣削深度 p a ： 3 p amm= 每齿进给量 f a ：根据参考文献3表 2.4-73，取 0.15/ f amm z= 铣削速度v： 参照参考文献3表 2.4-81，取 2.54/vm s= 机床主轴转速n： 10001000 2.54 60 242.68 /min 3.14 200 v nr d = ， 按照参考文献3表 3.1-74 245 /minnr= 实际铣削速度v： 3.14 200 245 2.56/ 10001000 60 dn vm s = 进给量 f v ： 0.15 20245/6012.25/ ff va znmm s= 工作台每分进给量 m f ： 12.25/735/min mf fvmm smm= a ：根据参考文献3表 2.4-81, mma60= 切削工时 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第1 6 页 共37 页 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知 42lmm= ， 刀具切入长度 1 l ： 22 1 0.5()(1 3)ldda=+ 22 0.5(20020060 )(1 3)7.6mm=+= 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 1 427.62 0.07min 735 j m lll t f + = 查参考文献1，表 2.5-45 工步辅助时间为：1.23min 2.5.2 以16h7 孔和上端面定位，在铣床粗铣、半精铣 25mm 下端面；半精铣 167 的右端面；粗铣、半精铣 24mm 下端面； 机床：x52k 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） mmdw400= 齿数 14=z 粗铣 a 面 铣削深度 :3 pp aamm= 每齿进给量 f a ：根据机械加工工艺手册表 2.4-73，取 0.15/ f amm z= 铣削速度v：参照机械加工工艺手册表 2.4-81，取 6/vm s= 机床主轴转速n： 0 10001000 6 60 287 /min 3.14 400 v nr d = ，取 300 /minnr= 实际铣削速度 v ： 0 3.14 400 300 6.28/ 10001000 60 d n vm s = = 进给量 f v ： 0.15 14 300/6010.5/ ff va znmm s= 工作台每分进给量 m f ： 10.5/630/min mf fvmm smm= a ：根据机械加工工艺手册表 2.4-81, mma240= 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知 16lmm= 刀具切入长度 1 l ： mmaddl42) 31 (5 . 0 22 1 =+= 刀具切出长度 2 l ：取 mml2 2 = 走刀次数为 1 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第1 7 页 共37 页 机动时间 1 j t ： 12 1 16422 0.095min 630 j m lll t f + = 查参考文献1，表 2.5-45 工步辅助时间为：1.52min 2.5.3 以32 孔外圆和下端面定位，在铣床半精铣、精铣 24mm 上端面；半精 铣 25mm 上端面、侧面； 机床：x52k 铣床 刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为 80)，材料： 15yt ， 200dmm= ，齿数 20z = ，为粗齿铣刀。 因其单边余量：z=3mm 所以铣削深度 p a ： 3 p amm= 每齿进给量 f a ：根据参考文献3表 2.4-73，取 0.15/ f amm z= 铣削速度v： 参照参考文献3表 2.4-81，取 2.54/vm s= 机床主轴转速n： 10001000 2.54 60 242.68 /min 3.14 200 v nr d = ， 按照参考文献3表 3.1-74 245 /minnr= 实际铣削速度v： 3.14 200 245 2.56/ 10001000 60 dn vm s = 进给量 f v ： 0.15 20245/6012.25/ ff va znmm s= 工作台每分进给量 m f ： 12.25/735/min mf fvmm smm= a ：根据参考文献3表 2.4-81, mma60= 切削工时 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知 42lmm= ， 刀具切入长度 1 l ： 22 1 0.5()(1 3)ldda=+ 22 0.5(20020060 )(1 3)7.6mm=+= 刀具切出长度 2 l ：取 mml2 2 = 走刀次数为 1 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第1 8 页 共37 页 机动时间 1 j t ： 12 1 427.62 0.07min 735 j m lll t f + = 查参考文献1，表 2.5-45 工步辅助时间为：1.23min 2.5.6 以32 孔外圆和下端面定位，在钻床钻铰16h7 孔； 机床：z525 钻床 刀具：16h7 直柄短麻花钻 确定钻削用量 确定进给量 f 根据参考文献2，表 28-10 可查出 0.47 0.57/fmm r= 表 ， 查 z525 钻床说明书，取 0.43/fmm r= 。 根据参考文献2表 28-8，钻头强度所允许是进给量 1.75/fmm r 。由于机 床进给机构允许的轴向力 max 15690fn= （由机床说明书查出） ，根据参考文献2， 表 28-9，允许的进给量 “ 1.8/fmm r 。 由于所选进给量 f 远小于 f 及 “ f ，故所选 f 可用。 确定切削速度v、轴向力 f、转矩 t 及切削功率 m p 根据参考文献2，表 28-15，由插入法得 17/minvm= 表 ， 4732fn= 表 51.69tn m= 表 ， 1.25 m pkw= 表 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。 根据参考文献2，由表 28-3， 0.88 mv k= ， 0.75 lv k = ，故 17/min 0.88 0.7511.22(/min)vmm= 表 0 10001000 11.22/min 174.3 /min 20.5 vmm nr dmm = 表 查 z525 机床说明书，取 175 /minnr= 。实际切削速度为 0 20.5175 /min 11.26/min 10001000 d nmmr vm = 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第1 9 页 共37 页 由参考文献2，表 28-5， 1.06 mfmt kk= ，故 47321.065016()fnn= 51.691.0654.8tn mn m= 校验机床功率 切削功率 m p 为 /) mmmm ppn n k= 表 （ 1.25(195/246) 1.061.05kwkw= 机床有效功率 4.50.813.65 eem ppkwkwp= 故选择的钻削用量可用。即 0 20.5dmm= ， 0.43/fmm r= ， 175 /minnr= ， 11.22/minvm= 相应地 5016fn= ， 54.8tn m= ， 1.05 m pkw= 切削工时 被切削层长度l： 32lmm= 刀具切入长度 1 l ： 1 20.5 (1 2)12016.9 22 r d lctgkctgmm=+=+ = 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 ： 2 326.93 0.56min 0.43 175 j l t nf + = 查参考文献1，表 2.5-41 工步辅助时间为：1.58min 2.5.7 以32 孔外圆和下端面定位，钻 m16 底孔，丝锥加工 m5 螺纹底孔 钻孔选用机床为 z525 摇臂机床，刀具选用 gb1436-85 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 = 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第2 0 页 共37 页 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 t=35min 则 v= 55. 00125 . 0 25 . 0 3 . 0535 71 . 8 =1.6 minm 所以 n= 714 . 3 6 . 11000 =72 minr 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 = + 2.5.8 钻孔攻丝 m16，丝锥加工 m5 螺纹采用专用的分度夹具在立式钻床加工 30角度的锥销孔4； 机床：立式钻床 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 切削深度 p a ： 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= 。 机床主轴转速n： 10001000 0.48 60 539.53 /min 3.14 17 v nr d = ， 按照参考文献3表 3.131，取 630 /minnr= 所以实际切削速度v： 3.14 17 630 0.56/ 10001000 60 dn vm s = 切削工时 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第2 1 页 共37 页 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 + = 攻丝 m16 机床：组合攻丝机 刀具：钒钢机动丝锥 进给量 f ：由于其螺距 mmp5 . 1= ,因此进给量 rmmf/5 . 1= 切 削 速 度 v ： 参 照 机 械 加 工 工 艺 手 册 表2.4.105 ， 取 min/88. 8/148. 0msmv= 机床主轴转速n： min/283 1014. 3 88. 810001000 0 r d v n = ，取 min/250rn = 丝锥回转转速 0 n ：取 min/250rnn= 实际切削速度 v ： sm nd v/13. 0 601000 0251014. 3 1000 0 = 由工序 2 可知： mml20= mml5 . 4 1 = 0 2 =l 走刀次数为 1 机动时间 j t ： min13. 0 2505 . 1 5 . 420 2505 . 1 5 . 420 0 2121 + + + = + + + = fn lll fn lll tj 工序：r20 圆弧用锉刀锉光，表面粗糙度 ra6.3m 手工加工没有切削计算。 2.6 本章小结本章小结 本章节主要从零件的结构和外型入手分析，从而得出设计毛坯的依据。再查 阅有关资料，设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上，将两种方案进行比 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第2 2 页 共37 页 较，选取一个最佳方案来。在计算每一步的切削用量时，先选用刀具和机床，再 查阅资料找出进给量，由它算出机床所需的转速，翻阅机床手册选一个最接近它 的一值。算切削速度、机动时间等。 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第2 3 页 共37 页 第第 3 章章 钻钻16 孔夹具设计孔夹具设计 3.1 夹具的设计夹具的设计 在本次夹具设计中，设计钻16 孔孔孔的夹具，在工件夹紧方面要求手动夹紧。 这类夹具的特点是：针对性强，刚性好，容易操作，装夹速度较快以及生产效率 高和定位精度高，但是设计制造周期长，产品更新换代时往往不能继续使用适应 性差，费用较高。 3.1.1 定位分析 在工件的定位中有很多种不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件一心轴 定位，工件以小 v 型块定位等。 根据零件的形状，我们可以选择以平面定位或以工件中心圆孔定位。在夹具设 计过程中尽量以设计基准为定位基准，以便减小加工误差。所以在这道设计中采 用外圆表面以及底平面和一侧端面为定位基准。 3.1.2 定位原理 在机械加工过程中，为了保证工件某道工序的加工要求，必须使工件在机床上 相对于刀具处于正确的相对位置。当采用机床夹具安装一批工件时，是通过夹具 来实现这些要求的。要实现工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置， 必须做到以下三点： （1） 使一批工件在夹具中都占有一致的正确的加工位置； （2） 使夹具在机床上占有正确的位置； （3） 使刀具相对于夹具占有正确的位置。 工件在夹具中定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这就可以 通过设置定位支承点，限制工件的相对运动来实现。工件在没有采取定位措施之 前，可视为一个处于空间自由状态的刚体，根据运动原理学可知，任一刚体在空 间直角坐标系中都有六个自由度，即沿三个坐标轴轴向移动的自由度，分别用 x 、 y 、z 来表示；绕三个坐标轴的转动的自由度，分别用 x 、y 、z 来表示。由此 看来，未限制六个自由度的工件的位置是不确定的，当然也是无法加工的。因此 要使工件在夹具中处于正确的位置，必须对影响工件加工面位置精度的相应自由 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第2 4 页 共37 页 度进行限制。 工件的六个自由度都是客观存在的，是工件在夹具中所占空间位置确定的最 高程度。也就是说。工件最多只有六个自由度，限制工件在某一方向的自由度， 工件在夹具中该方向的位置就确定下来。工件在夹具中定位，意味着通过定位元 件限制工件相应的自由度。 3.1.3 定位元件的分析 在加工过程中，因为该零件较为复杂，加上零件的特殊性，因此在设计过程中 设计定位板一块来限制零件的自由度，定位板限制了零件的 x 、y 的移动方向和 旋转方向，设计一拉杆限制了零件绕 z 轴旋转的方面，一共限制了零件的五个自 由度，达到不完全定位状态。 不完全定位可分为下列两种情况： . 由于工件的加工前的结构特点，无法也没有必要限制某些方面的自由度； . 由于加工工序的加工精度要求，工件在定位时允许某些方面的自由度不被 限制。 3.1.4 夹紧元件的选择 工件在夹紧过程中应避免夹紧元件跟工件进行点接触。因为在点接触的过程 中，即使有很小的夹紧力也可以产生很大的应力，由于定加工过程产生的误差在 夹紧上经常会出现点接触的情况。但是后面还要考虑液压缸的活塞杆与工作台的 相对位置安装误差，必须进行自位平衡，则钻模板和夹具体之间采用铰链连接， 使钻模板形成自位平衡。本次设计中钻模板材料为 45 钢，其外还有自制导轨。 .选择钻套 钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体上或钻模板中。钻套有固定钻套， 固定钻套直接压入钻模板采用67 nh或67 rh配合，磨损后不容易更换，适用于 中、小批量生产或用来加工孔距较小以及孔距精度较高的孔。 可换钻套：可换钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板中。钻套 由螺钉固定，以防止转动。钻套与衬套间采用67 nh或67 rh配合，钻套磨损后， 可以迅速更换。适于大批量生产。 快换钻套：当要取出钻套时，只要将钻套朝逆时方向转动使螺钉头部刚好对准 钻套上的削边上面，即可取出钻套。 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第2 5 页 共37 页 在这次设计中我选择可换钻套，因为是大批量生产。但是本道工序里要用自制 钻套和衬套，必须把钻套和衬套加长来保证精度和它的高度。快换钻套如图所示： 图 4-1 快换钻套 .夹具底座与工作台的连接 由于加工过程中选用的机床为 z525 摇臂钻床， 机械加工工艺手册 孟少 农 主编第二卷，表 10.1- 5 摇臂钻床联系尺寸可得，底座 t 型槽数为 5 个，工作 台上面 t 型槽数为 5 个，工作台侧面槽数为 3 个，12002450=ba，276=t， 28=a，46=b，20=c，48=h，5601000800=hkl，150 1 =t，36 1 =h， 175 1 =e，115 2 =c，22 1 =a，36 1 =b。 3.1.5 定位误差的分析 定位误差是指由于定位不准而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。 对夹具设计中采用的某一定位方案，只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺 寸或位置公差的 1/3，即可认为该定方案符合加工精度的要求。 在用夹具装夹工件时， 当工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触或相 配合时，工件的位置即由定位元件确定下来。而对一批工件来说，因各工件的有 关表面本身和它们之间在尺寸和位置上都存在公差，且夹具上的定位元件本身及 相互间存在尺寸和位置公差，因此，虽然工件已经定位，但每个被定位的工件上 的一些表面的位置仍然会产生变化，这就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工 误差。 该夹具以 2 个平面和和 1 个活动 v 型块定位，螺旋机构， 要求保证孔轴线间 的尺寸公差。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。 由5和6可得： 定位误差： 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第2 6 页 共37 页 当以任意边接触时 mind wdd =+ 当以固定边接触时 2 dd d w + = 式中 min 为彼此最小间隙 通过分析可得： 0.052 d mm= 0.011 d mm = min 0mm= 因此：当以任意边接触时 0.063 d w mm = 夹紧误差 ：cos)( minmax yy jj = 其中接触变形位移值： mm s n chbkrk m n z hbazrazy 014 . 0 81 . 9 )( 1 =+= cos0.013 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：0.0960.5 jw mmmm + = 0 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第2 8 页 共37 页 3.2 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 本夹具用于在钻床上加工孔。工件以底平面、心轴为定位基准，在 v 型块板 上实现完全定位。采用螺旋夹紧压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧 可靠。 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第2 9 页 共37 页 第第 4 章章 铣铣 32 上端面夹具设计上端面夹具设计 4.1 研究原始质料研究原始质料 利用本夹具主要用来铣32 上端面，加工时除了要满足粗糙度要求外， 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 生产成本和降低劳动强度。 4.2 定位、夹紧方案的选择定位、夹紧方案的选择 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。 首先必须明确其加工时应如图所示，这样放置，便于加工。那么要使其完全定 位，可以采用:一面加滑动 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。 4.3 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算 刀具：铣刀 d=50 面铣刀。 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 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文） 第3 0 页 共37 页 kf=( 07 . 1 ) 190 200 () 190 3 . 1 = f n hb f=420 )(212307 . 1 35 . 0 5 . 13 8 . 00 . 1 n= 转矩 t=ctd0 t z f t y kt 式中: ct=0.206, zt=2.0, yt=0.8 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