机械制造技术课程设计-圆周支座加工工艺及钻φ13孔夹具设计（全套图纸） .doc

圆周支座工艺规程及专用钻 13 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 圆周支架工艺及夹具设计 1 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 钻 13 孔夹具设计.14 3.1 夹具的夹紧装置和定位装置 14 3.2 夹具的导向 14 3.3 切削力及夹紧力的计算 15 3.4 钻孔与工件之间的切屑间隙 17 3.5 钻模板 17 3.6 定位误差的分析.17 3.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用 18 3.8 确定夹具体结构和总体结构 19 3.9 夹具设计及操作的简要说明 20 结 论.21 参考文献.22 致 谢.23 圆周支座工艺及夹具设计 - 2 - 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。 圆周支架工艺及夹具设计 3 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 - 4 - 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 圆周支架工艺及夹具设计 5 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 - 6 - 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 圆周支架工艺及夹具设计 7 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 - 8 - ：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 圆周支架工艺及夹具设计 9 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 - 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 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 圆周支架工艺及夹具设计 11 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 - 12 - 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 圆周支架工艺及夹具设计 13 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 - 14 - 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 圆周支架工艺及夹具设计 15 第 3 章 钻 13 孔夹具设计 3.1 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。 在这次夹具设计中，定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的。在 垂直方向，用两个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具体同心圆环上后，用定 位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位，把压板压紧，之后取出定 位插销。 3.2 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 圆周支座工艺及夹具设计 - 16 - 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hrc110。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 gb2263-19134。材料仍选取t10a， 淬 火hrc110。公差采用h7/p6的配合。 3.3 切削力及夹紧力的计算 刀具：钻头 13。 则轴向力：见工艺师手册表 28.4 f=cdfk 3.1 f 0 f z f y f 式中： c=420， z =1.0, y =0.8, f=0.35 fff k =( f 07 . 1 ) 190 200 () 190 3 . 1 f n hb f=420 1.00.8 130.351.072123()n 转矩 t=c dfk t 0 t z t y t 式中: c =0.206, z =2.0, y =0.8 ttt t=0.206 2.00.8 130.351.0717.34()nm 功率 p = m kw d tv 726 . 0 730 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=k k k k 12 3 4 式中 k 基本安全系数，1.5; 1 k 加工性质系数，1.1; 2 k刀具钝化系数, 1.1; 3 k 断续切削系数, 1.1 4 则 f =kf=1.5 / )(423921231 . 11 . 11 . 1n 钻削时 t=17.34 n m 切向方向所受力: 圆周支架工艺及夹具设计 17 f = 1 n l t 267 1065 34.17 3 取 1 . 0f f =4416 f)( 6 . 4411 . 0n f f f 1 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：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 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可得：721 切削力公式： 式（2.17） pf kfdf 75 . 0 2 . 1 412 式中 20dmmrmmf/3 . 0 查表得： 82195 . 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得：1121 kfw fk 安全系数 k 可按下式计算，由式（2.5）有： 6543210 kkkkkkkk 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具设计手 60 kk 册表 可得： 121 25 . 2 0 . 10 . 13 . 12 . 10 . 12 . 12 . 1k 圆周支座工艺及夹具设计 - 18 - 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。 3.4 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。 3.5 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 3.6 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