机械制造技术课程设计-圆周支座加工工艺及铣底面夹具设计（全套图纸） .doc

圆周支座工艺规程及铣底面夹具设计 学生： 导 师 ： 申请学位：工学学士 学科： 所 在 单 位：机械工程学院 答 辩 日 期：2015 年 6 月 授予学位单位 ： 摘 要 i 摘摘 要要 圆周支座零件加工工艺及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 - ii - abstract a machining process and fixture design is the design process, including the design of bearing parts processing 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 of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts 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, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in. keywords: process, process, cutting, clamping, positioning 目 录 iii 目 录 摘 要i abstractii 第 1 章 绪论.1 第 2 章 加工工艺规程设计.2 2.1 零件的分析 2 2.1.1 零件的作用零件的作用.2 2.1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析.3 2.2 圆周支座零件加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 3 2.2.1 孔和平面的加工顺序孔和平面的加工顺序.3 2.2.2 孔系加工方案选择孔系加工方案选择.3 2.3 圆周支座零件加工定位基准的选择 4 2.3.1 粗基准的选择粗基准的选择.4 2.3.2 精基准的选择精基准的选择.4 2.4 圆周支座零件加工主要工序安排 4 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）.6 第 3 章 铣底面夹具设计设计.13 3.1 研究原始质料 13 3.2 定位、夹紧方案的选择 14 3.3 切削力及夹紧力的计算 14 3.4 误差分析与计算 15 3. 5 定向键与对刀装置设计16 3.6 确定夹具体结构和总体结构 18 3.7 夹具设计及操作的简要说明.19 结 论.20 参考文献.21 致 谢.23 圆周支座工艺及夹具设计 1 第 1 章 绪论 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。 圆周支座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。 圆周支座工艺及夹具设计 2 第 2 章 加工工艺规程设计 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用零件的作用 题目给出的零件是圆周支座零件。圆周支座零件的主要作用是支架轴，保证轴之 间的中心距及平行度，并保证正确安装。因此圆周支座零件的加工质量，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。 , 圆周支座工艺及夹具设计 3 2.1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 由圆周支座零件图可知。圆周支座零件是一个圆周支座零件，它的外表面上有 4 个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。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）以底面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：底面的铣削加工； 其中表面粗糙度要求为，mra3 . 6 （2）以 13孔（2 处） 、17 孔为主要加工表面的加工面。 （3）以 4-7 孔为主要加工孔。 2.2 圆周支座零件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。该圆周支座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，对于圆周支座零件来说，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。 2.2.1 孔和平面的加工顺序孔和平面的加工顺序 圆周支座零件类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工圆周支座零件上的 基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。圆周支座零件的加工自 然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固， 因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为 提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。 圆周支座零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，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。 2.2.2 孔系加工方案选择孔系加工方案选择 圆周支座零件孔系加工方案，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。 根据圆周支座零件图所示的圆周支座零件的精度要求和生产率要求，当前应选用 在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。 （1）用镗模法镗孔 在大批量生产中，圆周支座零件孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加 工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行 镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。 采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加 工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制 造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔 系所能获得的加工精度也受到一定限制。 （2）用坐标法镗孔 圆周支座工艺及夹具设计 4 在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以 及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长， 不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时， 镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。 用坐标法镗孔，需要将圆周支座零件孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸 及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。 2.3 圆周支座零件加工定位基准的选择 2.3.1 粗基准的选择粗基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）保证各重要孔的加工余量均匀； （2）保证装入圆周支座零件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。即以圆周支座零件的输 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。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的 余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。 2.3.2 精基准的选择精基准的选择 从保证圆周支座零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择 应能保证圆周支座零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从圆周支座 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，虽然它是圆周支座零件的装配基准，但因为它与圆周支座零件的主要支承孔 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。 2.4 圆周支座零件加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。圆周支座零件加工的 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圆周支座零件加工 完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶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。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对 于圆周支座零件，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。 圆周支座工艺及夹具设计 5 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含 0.4%1.1%苏打及c9080 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，现将圆周支座零件加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 10 铸造铸造毛坯 20 时效时效处理 30 铣 铣底面 40 铣 铣 4-7 孔端面 50 铣削铣 36 凸台、20 凸台一侧端面 60 铣削铣 36 凸台、20 凸台另外一侧端面 70 钻扩铰 钻扩铰 13 孔（2 处） 、17 孔 80 钻孔钻 4x7 孔 90 钻孔钻 2x4 孔 100钻孔攻丝钻 6-m4 螺纹底孔，然后进行攻丝 110去毛刺 钳工去毛刺 120终检按图样要求检验 130入库入库 工艺路线二： 10 铸造铸造毛坯 20 时效时效处理 30 铣 铣底面 40 钻扩铰 钻扩铰 13 孔（2 处） 、17 孔 50 铣 铣 4-7 孔端面 60 铣削铣 36 凸台、20 凸台一侧端面 70 铣削铣 36 凸台、20 凸台另外一侧端面 80 钻孔钻 4x7 孔 90 钻孔钻 2x4 孔 100钻孔攻丝钻 6-m4 螺纹底孔，然后进行攻丝 110去毛刺 钳工去毛刺 120终检按图样要求检验 130入库入库 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， 以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案一： 工艺路线一： 10 铸造铸造毛坯 20 时效时效处理 30 铣 铣底面 40 铣 铣 4-7 孔端面 50 铣削铣 36 凸台、20 凸台一侧端面 60 铣削铣 36 凸台、20 凸台另外一侧端面 圆周支座工艺及夹具设计 6 70 钻扩铰 钻扩铰 13 孔（2 处） 、17 孔 80 钻孔钻 4x7 孔 90 钻孔钻 2x4 孔 100钻孔攻丝钻 6-m4 螺纹底孔，然后进行攻丝 110去毛刺 钳工去毛刺 120终检按图样要求检验 130入库入库 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “圆周支座零件”零件材料采用 ht200 制造。材料为 ht200，硬度 hb 为 170 241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 （1）底面的加工余量。 根据工序要求，顶面加工分粗、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 3.2.23。其余量值规定为，mm4 . 37 . 2 现取。表 3.2.27 粗铣平面时厚度偏差取。mm0 . 3mm28 . 0 精铣：参照机械加工工艺手册表 2.3.59，其余量值规定为。mm5 . 1 （3）孔 毛坯为实心，不冲孔。 （4）端面加工余量。 根据工艺要求，前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。各工序余量如 下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 3.2.23，其加工余量规定为 ，现取。mm5 . 37 . 2mm0 . 3 半精铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷 ，其加工余量值取为。mm5 . 2 精铣：参照机械加工工艺手册 ，其加工余量取为。mm5 . 0 2.6 确定切削用量及基本工时（机动时间） 工序 30：铣底面 机床：铣床 x52k 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数 10 mmdw40014z （1）粗铣圆周支座零件底面 铣削深度： p ammap2 每齿进给量：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取 f azmmaf/25 . 0 铣削速度：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取vsmv/4 机床主轴转速：，取nmin/191 40014 . 3 60410001000 0 r d v n min/200rn 实际铣削速度： v sm nd v/19 . 4 601000 20040014. 3 1000 0 进给量： f vsmmznav ff /67.1160/2001425 . 0 工作台每分进给量： m fmin/ 2 . 700/67.11mmsmmvf fm 圆周支座工艺及夹具设计 7 ：根据机械加工工艺手册表 2.4.81, amma240 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml341 刀具切入长度： 1 lmmaddl42) 31 ()(5 . 0 22 1 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 1j tmin55 . 0 2 . 700 242341 21 1 m j f lll t （2）精铣圆周支座零件底面 铣削深度： p ammap1 每齿进给量：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取 f azmmaf/15 . 0 铣削速度：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取vsmv/6 机床主轴转速：，取nmin/288 40014 . 3 60610001000 0 r d v n min/300rn 实际铣削速度： v sm nd v/28. 6 601000 30040014 . 3 1000 0 进给量： f vsmmznav ff /5 .1060/3001415 . 0 工作台每分进给量： m fmin/630/ 5 . 10mmsmmvf fm 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml341 刀具切入长度：精铣时 1 lmmdl400 1 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 2j tmin18 . 1 630 2400341 21 2 m j f lll t 本工序机动时间min73 . 1 18. 155. 0 21 jjj ttt 工序 40：铣 4-7 孔端面 机床：铣床 x52k 刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀） ，材料：， ，齿数，15yt32dmm5z 此为粗齿铣刀。 因其单边余量：z=3mm 所以铣削深度：=3mm p a2.2 p amm 精铣该平面的单边余量：z=1.0mm 铣削深度： p a1.0 p amm 每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取：根据参考文献 f a0.15/ f amm z 3表 2.481，取铣削速度2.8/vm s 每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取根据参考文献3表 f azmmaf/18 . 0 2.481，取铣削速度2.47/vm s 圆周支座工艺及夹具设计 8 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 3.174，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 v0.18 5 475/607.12/ ff va znmm s 工作台每分进给量： m f7.12/427.5/min mf fvmm smm ：根据参考文献3表 2.481,取 amma60 切削工时 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知， l141lmm 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：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 1j t 12 1 141 122 0.36min 427.5 j m lll t f 机动时间： 1j 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：铣 36 凸台、20 凸台一侧端面 机床：x52k 铣床 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数 10 mmdw6314z （1）粗铣 铣削深度： p ammap3 每齿进给量：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取 f azmmaf/25 . 0 铣削速度：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取vsmv/4 机床主轴转速：，取nmin/191 6314 . 3 60410001000 0 r d v n min/200rn 实际铣削速度： v sm nd v/19 . 4 601000 2006314. 3 1000 0 进给量： f vsmmznav ff /67.1160/2001425 . 0 工作台每分进给量： m fmin/ 2 . 700/67.11mmsmmvf fm ：根据机械加工工艺手册表 2.4.81, amma240 圆周支座工艺及夹具设计 9 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml341 刀具切入长度： 1 lmmaddl42) 31 ()(5 . 0 22 1 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 1j tmin55 . 0 2 . 700 242341 21 1 m j f lll t （2）精铣 铣削深度： p ammap1 每齿进给量：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取 f azmmaf/15 . 0 铣削速度：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取vsmv/6 机床主轴转速：，取nmin/288 40014 . 3 60610001000 0 r d v n min/300rn 实际铣削速度： v sm nd v/28. 6 601000 30040014 . 3 1000 0 进给量： f vsmmznav ff /5 .1060/3001415 . 0 工作台每分进给量： m fmin/630/ 5 . 10mmsmmvf fm 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml341 刀具切入长度：精铣时 1 lmmdl400 1 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 2j tmin18 . 1 630 2400341 21 2 m j f lll t 本工序机动时间min73 . 1 18. 155. 0 21 jjj ttt 工序 60：铣 36 凸台、20 凸台另外一侧端面 机床：x52k 铣床 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数 10 mmdw6314z （1）粗铣 铣削深度： p ammap3 每齿进给量：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取 f azmmaf/25 . 0 铣削速度：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取vsmv/4 机床主轴转速：，取nmin/191 6314 . 3 60410001000 0 r d v n min/200rn 实际铣削速度： v sm nd v/19 . 4 601000 2006314. 3 1000 0 进给量： f vsmmznav ff /67.1160/2001425 . 0 工作台每分进给量： m fmin/ 2 . 700/67.11mmsmmvf fm ：根据机械加工工艺手册表 2.4.81, amma240 圆周支座工艺及夹具设计 10 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml341 刀具切入长度： 1 lmmaddl42) 31 ()(5 . 0 22 1 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 1j tmin55 . 0 2 . 700 242341 21 1 m j f lll t （2）精铣 铣削深度： p ammap1 每齿进给量：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取 f azmmaf/15 . 0 铣削速度：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取vsmv/6 机床主轴转速：，取nmin/288 40014 . 3 60610001000 0 r d v n min/300rn 实际铣削速度： v sm nd v/28. 6 601000 30040014 . 3 1000 0 进给量： f vsmmznav ff /5 .1060/3001415 . 0 工作台每分进给量： m fmin/630/ 5 . 10mmsmmvf fm 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml341 刀具切入长度：精铣时 1 lmmdl400 1 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 2j tmin18 . 1 630 2400341 21 2 m j f lll t 本工序机动时间min73 . 1 18. 155. 0 21 jjj ttt 工序 70：钻扩铰13孔（2 处） 、17孔 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 进给量：根据参考文献3表 2.438，取。frmmf/33 . 0 切削速度：参照参考文献3表 2.441，取。v0.48/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 被切削层长度 ：l42lmm 圆周支座工艺及夹具设计 11 刀具切入长度： 1 l 1 17 (1 2)12015.96 22 r d lctgkctgmmmm 刀具切出长度： 取 2 lmml41 2 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 工序 80：钻 4x7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 （3- min 0 mk fat dc v v yx p m z v vv v 20） 查得参数为，刀具耐用度 t=35 125 . 0 ,55 . 0 , 0,25 . 0 , 1 . 8myxzc vvvvmin 则 =1.6 v 55 . 0 0125 . 0 25 . 0 3 . 0535 71 . 8 minm 所以 =72 n 1214 . 3 6 . 11000 minr 选取 min120rn 所以实际切削速度为=2.64 1000 1214 . 3 120 v minm 确定切削时间（一个孔） = t s20 3 . 02 228 工序 90：钻 2x4孔 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。 切削深度： p a2 p amm 进给量：根据参考文献3表 2.438，取。frmmf/33 . 0 切削速度：参照参考文献3表 2.441，取。v0.48/vm s 圆周支座工艺及夹具设计 12 机床主轴转速：n ， 100010000.4860 539.53 / min 3.144 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 3.144630 0.56/ 1000100060 dn vm s 切削工时 被切削层长度 ：l42lmm 刀具切入长度： 1 l 1 17 (1 2)12015.96 22 r d lctgkctgmmmm 刀具切出长度： 取 2 lmml41 2 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 工序 110：钻 6-m4螺纹底孔，然后进行攻丝 选择钻床：z525 钻床 1、刀具的选择：选择高速钢麻花钻，其直径。 0 6dmm 依据，根据表 2.1 及表 2.2，可选择钻头的几何形状为：标准，切削用量简明手册 ，。30(24 32)2118 1 270 0 12(12 15)a 55(45 55) 2、选择切削用量 1）依据，根据表 2.7，可得钢的强度，钻头的直切削用量简明手册800 b mpa 径时，。5 o dmm0.14 0.18/fmm r 因为，所以不需要乘孔深修正系数。/3l d 2）依据，根据表 2.8，根据钻头强度决定进给量：当切削用量简明手册 ，钻头强度允许的进给力。600 b mpa 0 5dmm0.38/fmm r 3）依据，根据表 2.9，按机床进给机构强度决定进给量：当切削用量简明手册 ，机床进给机构允许的轴向力为 8330n(查640 b mpa 0 10.2dmm ，表 2.35)时，进给量为。切削用量简明手册0.96/fmm r 从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为 。根据 z525 钻床说明书，选择。0.14 0.18/fmm r0.17/fmm r 查，根据表 2.19，当，时，查得轴切削用量简明手册0.17/fmm r 0 10.2dmm 向力。1770 f fn 轴向力的修正系数为： 故。0.88,1.33,0.9, mfpfwf kkk1770 0.88 1.33 0.91864 f fn 查 zk546 钻床的使用说明书，机床进给机构所允许的最大轴向力为， max 8830fn 由于，所以可用。 maxf ff0.17/fmm r （2）决定钻头磨钝标准及寿命 圆周支座工艺及夹具设计 13 查，根据表 2.12，当时，可取得钻头的后刀面最大切削用量简明手册 0 20dmm 磨损量取为 0.4mm（0.40.6） ，刀具的寿命 t=15min。 （3）决定切削速度 查，根据表 2.30，可查得，切削用量简明手册1.0 tv k 1.0 tv k1.16 mv k ，。则。0.8 sv k1.0 krv k1.0 kv k1.16 0.80.928 v k 0 v vv z v cv xym c d vk t apf = 0.4 0.200.7 4.8 5 0.92817/ min 1550.17 m 查，根据表 2.31，可查得，切削用量简明手册1.0 tv k1.0 lv k 1.0 cv k ，故： 1.0 tv k 17 1.0 1.0 1.0 1.017/ min tv vv km r/min 0 10001000 17 / min1082 5 v nr d 查，根据 zk546 钻头的使用说明书，可以考虑选择切削用量简明手册 ，但因为所选转数计算转数较高，会使刀具寿命下降，所以可将进给量960 / min c nr 降一级，即取，也可以选择较低一级的转数 ，仍用f0.13mm/ rf 680 / min c nr ，比较这两种选择方案：0.17/fmm r 1）第一方案 , 0.13/fmm r960 / min c nr 960 0.13124.8/ min c n fmm 2）第二方案 , 0.17/fmm r680 / min c nr 680 0.17115.6/ min c n fmm 因为第一方案的乘积较大，基本工时较少，故第一方案好。这时 c n f , 。0.13/fmm r960 / min c nr （4）检验机床扭矩及功率 查，根据表 2.20，当，时，切削用量简明手册0.17/fmm r 0 11.1dmm 。扭矩的修正系数为可查得，所以9.18 . t mn m0.88,0.87 mmwm kk 。根据 z525 钻床的使用说明书，当时，9.18 0.88 0.877.03 . c mn m960 / min c nr 。 29.4 . m mn m 由于，故选择之切削用量可用，即 cm mm f=0.17mm/r, , 。960 / min c nnr17/ min c vm 圆周支座工艺及夹具设计 14 第 3 章 铣底面夹具设计设计 3.1 研究原始质料 利用本夹具主要用来加工铣底面夹具设计，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 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 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。 圆周支座工艺及夹具设计 15 图6-6 固定式定位销的结构形式 3.2 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，采用一面一销再加上一手动调节的螺丝定 位的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。 3.3 切削力及夹紧力的计算 刀具：铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 0 0 15 0 0 10 顶刃 0 n 侧刃6 00 10 15 30 r k 20.5lmm22z 0.08/ f amm zmmap0 . 2 由参考文献55 表 129 可得铣削切削力的计算公式： 0.90.801.11.10.1 2335 pz fafdb zn 有： 0.900.801.11.10.1 2335 2.00.082820.522 2.4836.24()fn 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： 6543210 kkkkkkkk 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121 可知其公式参数： 60 kk 123 456 1.0,1.0,1.0, 1.3,1.0,1.0. kkk kkk 由此可得： 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56k 所以 根据工件受力切削力、836.24 1.561304.53() k wk fn 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。 圆周支座工艺及夹具设计 16 即： fkwk 安全系数 k 可按下式计算有： 6543210 kkkkkkkk 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 60 kk121 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 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： nm93.111033 . 1 234 . 0 5 . 1054.33310 38 . 09 . 13 0 m yf xf m kfdcm 3.4 误差分析与计算 该夹具以一底面一侧面，两支撑钉和一个调节螺丝定位，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，一般可用下式表示： j 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 圆周支座工艺及夹具设计 17 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：通常不超过 mj mm005 . 0 夹具相对刀具位置误差：取 ad mm01 . 0 误差总和： 0.0850.3 jw mmmm 3. 5 定向键与对刀装置设计 定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。 通过定向键与铣床工作台 t 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的 送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的 螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。 根据 gb220780 定向键结构如图所示： o 图 5.1 夹具体槽形与螺钉 根据 t 形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表 5.4： 表 5.4 定向键 夹具体槽形尺寸 b 2 b 公 称尺 寸 允 差 d 允 差 4 d l 公称 尺寸 允 差 d 圆周支座工艺及夹具设计 18 1 8 0.012 0 .035 2 5 1 2 1 2 4 .5 18 +0 .019 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。 塞尺选用平塞尺，其结构如图 5.3 所示： 标记 四周倒圆 图 5.3 平塞尺 塞尺尺寸参数如表 5.5： 表 5.5 塞尺 公称尺寸 h允差 dc 30.0060.25 上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 3.6 确定夹具体结构和总体结构 对夹具体的设计的基本要求 （1）应该保持精度和稳定性 在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足 够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处 理方式。 （2）应具有足够的强度和刚度 保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有 足够的厚度，刚度可以适当加固。 圆周支座工艺及夹具设计 19 （3）结构的方法和使用应该不错 夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高， 所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求 （刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。 （4）应便于铁屑去除 在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破 坏夹具定位精度，铁屑投掷可能