叉杆零件加工工艺及铣R23的2端面[保证尺寸12]夹具设计（全套图纸） .pdf

课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 课程名称：课程名称：机械制造技术基础课程设计 设计题目：设计题目：叉杆零件的机械加工工艺规程及工 艺装备设计 姓姓 名：名： 专业班级：专业班级： 指导教师：指导教师： 2016 年年 1 月月 20 日日 理工大学机械工程学院理工大学机械工程学院 摘 要 本设计是基于叉杆零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。 叉杆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，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， 再以顶平面与支承孔 系定位加工出工艺孔。 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。支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工 过程均选用通用。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用气动夹紧，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：叉杆类零件；工艺；夹具； 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 目 录 第一章 机械加工工艺规程设计 4 1.1 零件的分析 4 1.1.1 零件的作用 4 1.1.2 零件的工艺分析 4 1.2 叉杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 5 1.2.1 孔和平面的加工顺序 5 1.2.2 孔系加工方案选择 5 1.3 叉杆加工定位基准的选择 6 1.3.1 粗基准的选择 6 1.3.2 精基准的选择 6 1.4 叉杆加工主要工序安排 6 1.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 14 1.6 选择加工设备和工艺装备 16 1.6.1 机床选用 16 1.6.2 选择刀具 17 1.6.3 选择量具 17 1.7 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 17 1.8 确定切削用量及基本工时（机动时间） 19 第二章 铣 r23 的 2 端面保证 12 尺寸夹具设计 25 2.1 研究原始质料 25 2.2 定位基准的选择 25 2.3 切削力及夹紧分析计算 25 2.4 误差分析与计算 27 2.5 零、部件的设计与选用 28 2.5.1 定位销选用 28 2.5.2 定向键与对刀装置设计 28 2.6 夹具设计及操作的简要说明 30 总 结 31 参考文献 32 致 谢 33 2 第一章第一章 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 1.1 零件的分析零件的分析 1.1.1 零件的作用零件的作用 题目给出的零件是叉杆。叉杆的主要作用是保证各安装孔之间的中心 距及平行度，并保证部件正确安装。因此叉杆零件的加工质量，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 1.1 叉杆零件图 1.1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 由叉杆零件图可知。叉杆零件，它的外表面上有 4 个平面需要进行加 3 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： 题目所给的零件是车床的叉杆。它位于车床的变速机构中，主要起换 挡，使主轴回转运动按照操作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作 用。其中，尺寸为 +0.052 0 20的孔操纵机构相连接，尺寸为 0.25 0 23r + 的孔则是用 于和所控制齿轮的轴接触。两零件铸为一体，加工时分开。 1.2 叉杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施叉杆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。该叉杆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，对于叉杆 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。 1.2.1 孔和平面的加工顺序孔和平面的加工顺序 叉杆类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工叉杆上的基准平 面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。叉杆的加工自然应 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。 叉杆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。 1.2.2 孔系加工方案选择孔系加工方案选择 叉杆孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及 4 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。 根据叉杆零件图所示的叉杆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，叉杆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 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，需要将叉杆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。 1.3 叉杆加工定位基准的选择叉杆加工定位基准的选择 1.3.1 粗基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）保证各重要支承孔的加工余量均匀； （2）保证装入叉杆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。即以叉杆的 5 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。 1.3.2 精基准的选择 从保证叉杆孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选 择应能保证叉杆在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从叉杆 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，虽然它是叉杆的装配基准，但 因为它与叉杆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。 1.4 叉杆加工主要工序安排叉杆加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。叉杆加工 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 一直到叉杆加工完成为止，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。对于叉杆，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 6 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。 工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，加工方法、花粉加工 阶段、决定工序的集中与分散、加工顺序的安排以及安排热处理、检验及 其他铺助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影响加工的质量和效率，而且 影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。 1、表面加工方法的确定 查阅机械制造技术基础课程设计，表 2.24、2.25 可以得到各加工 面的加工方法。 表 一 加工表面 尺寸及 偏差/mm 尺 寸精度等 级 粗糙度 / m 加工方案 045. 0 0 20+ 上端面 36 无 ra12.5 粗铣 045. 0 0 20+ 下端面 36 无 ra12.5 粗铣 045. 0 0 20+ 内圆面 045. 0 0 20+ it8 无 钻-扩-铰 0.25 0 23r + 上 端面 r35 无 ra6.3 粗铣-半精铣 0.25 0 23r + 下 端面 r35 无 ra6.3 粗铣-半精铣 7 0.25 0 23r + 内 圆面 0.25 0 23r + it12 ra12.5 镗 0.036 0 10+ 上端面 045. 0 0 20+ 无 ra12.5 粗铣 0.036 0 10+ 下端面 045. 0 0 20+ 无 ra12.5 粗铣 0.036 0 10+ 内圆孔 0.036 0 10+ it8 ra3.2 钻-扩-铰 m8 螺纹孔 无 无 无 钻-攻丝 2、 该叉杆加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工。 在粗加工阶段，先把精基准（ 0.052 0 20+的下端面和其内表面）准备好，使后 续工序可用精基准定位加工，保证其他加工表面精度要求。 3、工序的集中与分散 在拟定工艺路线时，工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模、 零件的结构特点和技术要求，有时，还要考虑各工序生产节拍的一致性。 一般情况下，单件小批生产时，只能工序集中，在一台普通机床上加工出 尽量多的表面;大批大量生产时，既可以采用多刀、多轴等高效、自动机床， 将工序集中，也可以将工序分散后组织流水生产。批量生产应尽可能采用 效率较高的半自动机床，使工序适当集中，从而有效地提高生产率。对于 重型零件，为了减少工件装卸和运输的劳动量，工序应适当集中;对于刚性 差且精度高的精密工件，则工序应适当分散。 选用工序集中原则安排叉杆的加工工序。该叉杆的生产类型为大批量 生产，可以采用万能型机床配以专用夹具，以提高效率；而运用工序集中 原则使工件的装夹次数少，但不可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中 加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度。 8 根据以上分析过程，现将叉杆加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 工序号 工序名 称 工 序 内 容 10 铸造 采用铸造的方法获得毛坯 20 时效 时效处理，回火，去应力 30 划线 打点划线 40 粗铣 粗铣 0.045 0 20+上端面，以36 外圆表面为粗基准 50 粗铣 粗铣 0.045 0 20+下端面，以36 外圆表面为粗基准 60 钻-扩-铰 钻-扩-铰 0.045 0 20+内孔并倒角 70 镗孔 镗 0.25 0 23r + 为半径的孔，以内孔 0.045 0 20+为精基准 80 铣断 铣断，以 0.045 0 20+内孔为精基准 90 粗铣 粗铣 r23 的 2 端面保证 12 尺寸 100 半精铣 半精铣 r23 的 2 端面保证 12 尺寸 110 钻-扩-铰 钻-扩-铰 0.036 0 10+ 内孔，以 0.045 0 20+内孔为精基准 120 钻孔 钻 m8x1.25 螺纹底孔 130 攻丝 攻 m8x1.25 内螺纹 140 钳工 去毛刺 150 清洗 清洗 160 检验入库 检验入库 9 工艺路线二： 工序号 工序名 称 工 序 内 容 10 铸造 采用铸造的方法获得毛坯 20 时效 时效处理，回火，去应力 30 划线 打点划线 40 粗车 粗车 0.045 0 20+上端面，以36 外圆表面为粗基准 50 粗车 粗车 0.045 0 20+下端面，以36 外圆表面为粗基准 60 钻-扩-铰 钻-扩-铰 0.045 0 20+内孔并倒角 70 镗孔 镗 0.25 0 23r + 为半径的孔，以内孔 0.045 0 20+为精基准 80 铣断 铣断，以 0.045 0 20+内孔为精基准 90 粗铣 粗铣 r23 的 2 端面保证 12 尺寸 100 半精铣 半精铣 r23 的 2 端面保证 12 尺寸 110 钻-扩-铰 钻-扩-铰 0.036 0 10+ 内孔，以 0.045 0 20+内孔为精基准 120 钻孔 钻 m8x1.25 螺纹底孔 130 攻丝 攻 m8x1.25 内螺纹 140 钳工 去毛刺 150 清洗 清洗 160 检验入库 检验入库 10 工艺路线三： 综合分析综合分析 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， 方案三采用了最后铣断，但是考虑到铣 r23 两个端面时为了保证其 12 尺寸，考虑到装夹次数 尽可能的要少，这样就可尽量减小误差保证精度， 工序号 工序名 称 工 序 内 容 10 铸造 采用铸造的方法获得毛坯 20 时效 时效处理，回火，去应力 30 划线 打点划线 40 粗车 粗车 0.045 0 20+上端面，以36 外圆表面为粗基准 50 粗车 粗车 0.045 0 20+下端面，以36 外圆表面为粗基准 60 钻-扩-铰 钻-扩-铰 0.045 0 20+内孔并倒角 70 镗孔 镗 0.25 0 23r + 为半径的孔，以内孔 0.045 0 20+为精基准 80 粗铣 粗铣 r23 的 2 端面保证 12 尺寸 90 半精铣 半精铣 r23 的 2 端面保证 12 尺寸 100 钻-扩-铰 钻-扩-铰 0.036 0 10+ 内孔，以 0.045 0 20+内孔为精基准 110 钻孔 钻 m8x1.25 螺纹底孔 120 攻丝 攻 m8x1.25 内螺纹 130 铣断 铣断，以 0.045 0 20+内孔为精基准 140 钳工 去毛刺 150 清洗 清洗 160 检验入库 检验入库 11 采用立式铣床。因此应该先铣断方可加工 r23 两端面。 方案二把端面的加工改为车床加工， 而方案一端面的加工采取铣削的方 法。由于该零件是圆形的外形，如果采用铣端面的方式加工而需要专门设 计对于的夹具，如果采用车床加工，可直接用三爪卡盘进行装夹，这样就 减少了夹具的设计成本。 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：综合选择方案一： 12 1.5 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 “叉杆”零件材料采用铸铁制造。材料为 qt450- 5，硬度 hb 为 170 241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 零件材料为 qt450- 5，铸件的特点是液态成形，其主要优点是适应性 工序号 工序名 称 工 序 内 容 10 铸造 采用铸造的方法获得毛坯 20 时效 时效处理，回火，去应力 30 划线 打点划线 40 粗铣 粗铣 0.045 0 20+上端面，以36 外圆表面为粗基准 50 粗铣 粗铣 0.045 0 20+下端面，以36 外圆表面为粗基准 60 钻-扩-铰 钻-扩-铰 0.045 0 20+内孔并倒角 70 镗孔 镗 0.25 0 23r + 为半径的孔，以内孔 0.045 0 20+为精基准 80 铣断 铣断，以 0.045 0 20+内孔为精基准 90 粗铣 粗铣 r23 的 2 端面保证 12 尺寸 100 半精铣 半精铣 r23 的 2 端面保证 12 尺寸 110 钻-扩-铰 钻-扩-铰 0.036 0 10+ 内孔，以 0.045 0 20+内孔为精基准 120 钻孔 钻 m8x1.25 螺纹底孔 130 攻丝 攻 m8x1.25 内螺纹 140 钳工 去毛刺 150 清洗 清洗 160 检验入库 检验入库 13 强，即适用于不同重量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别 适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其 在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断， 保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大， 可以采用砂型铸造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上 考虑，也是应该的。 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 zg35、生产类型为批量生产、结构形状不是很复杂、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。 已知此叉杆类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，工序适当集中加工设备以通用设备为主大量采用 专用工装。 零件的材料为 qt450-5，根据该种零件所生产的批量，该种零件的结构 形式比较简单，零件在机床运动时所受的冲击和震动大小，可以选择铸件 毛坯，选择金属型铸造。 确定加工阶段：确定加工阶段： 粗加工： 0.045 0 20+ 上下端面粗铣，r23 上下端面粗铣，粗镗 r23 孔 半精加工：r23 上下端面半精铣，孔 0.045 0 20+钻扩铰，m8 钻攻丝，r23 半精镗 精加工：孔 0.045 0 20+精加工， 0.036 0 10+ 精铰 确定铸件加工余量及形状确定铸件加工余量及形状 查阅机械制造技术基础课程设计，可以得到各加工面的铸件余量。 14 表二 加工代号 基本尺寸 加工余量等 级 加工余量 说明 d1 20 h 6 孔降 一 级 双侧加工 d2 46 h 6 孔降 一 级 双侧加工 t1 40 h 2.5 单侧加工 t2 40 h 2.5 单侧加工 t3 12 h 2.5 单侧加工 t4 12 h 2.5 单侧加工 1.6 选择加工设备和工艺装备 1.6.1 机床选用机床选用 .工序端面加工是铣加工。各工序的工步数不多，成批量生产，故选 用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要 求，选用最常用的 ca6140 型卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简 明手册表.-。 .工序钻孔，选用 z525 摇臂钻床。 15 1.6.2 选择刀具选择刀具 .在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用 yg6 类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金 的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀 (gb5343.1-85,gb5343.2-85)。 .钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册（主编 孟 少农），第二卷表 10.21-47 及表 10.2-53 可得到所有参数。 1.6.3 选择量具选择量具 本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两 种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差 选择。采用其中的一种方法即可。 1.7 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “叉杆” 零件材料为 qt450-5，查机械加工工艺手册（以后简称 工艺手册 ） ， 表 2.2-17 各种铸铁的性能比较， 灰铸铁的硬度 hb 为 143 269，表 2.2-23 灰铸铁的物理性能，qt450-5 密度=7.27.3（ 3 cmg）， 计算零件毛坯的重量约为 2kg。 表 1-1 机械加工车间的生产性质 生产类别 同类零件的年产量件 重型 （零件 重2000kg） 中型 （零件重 1002000kg） 轻型 （零件重 120250 6.0 4.0 顶、侧面 底 面 17 铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选 择。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸。 1.8 确定切削用量及基本工时（机动时间） 由机械制造技术基础课程设计和机械零件手册中可查得： 工件材料：qt450-5， b =450mpa，hb=160-210hbs，铸造。 加工要求：粗铣 045. 0 0 20+孔的上端面。 工序工序以36外圆为粗基准，粗铣 045. 0 0 20+孔的上下端面。 机床：x52k 立式铣床。 刀具：w18cr4v 硬质合金钢端铣刀，牌号 切屑深度为 ap=2.5mm 每齿进给量为 af=0.1mm/z， 采用高速钢镶齿套式面铣刀， 齿数为 z=10， 则进给量 f=afz=1mm/r，直径 d=100mm 切屑速度取 v=0.35m/s 转速 ns=100060 d v r/min， =1000 0.35 60 0.1 r/min =66.84r/min 取 ns=70 r/min 铣削基本时间：tj=2 l i fn tj= 36 60 2 1 70 =64.6s 工序工序 以 045. 0 0 20+孔下端面为精基准，钻-扩-铰 045. 0 0 20+内圆孔，使孔 的精度达到 8 级，保证其垂直度误差 （1） 选择钻床及钻头 18 选择 z525 立式钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时， 0 d=18mm, 钻头采用双头刃磨法；车床主轴转速为 n=50-2000r/min， 取 n=1000 r/min。 （2） 选择切削用量 a、 决定进给量 由 0 d=18mm，查表并计算得：按钻头性能可查出进给量 f=0.47-0.57mm/r，按机床强度查得进给量 f=0.056-1.8mm/r。最终选择 机床进给量为 f=0.45mm/r。 b、 切削速度 n=1000r/min c、 计算工时 1 40 min0.089min5.34 0.45 1000 m l ts nf = 扩、铰和精铰的切削用量如下 扩钻：选择高速钢扩孔钻 n=1000r/min f=0.7-0.8mm/r 0 19.8dmm= 2 40 min0.053min3.2 0.75 1000 m l ts nf = 铰孔：选择高速钢绞刀 n=1000r/min f=1.3-2.6 mm/r 0 20dmm= 3 40 min0.031min1.85 1.3 1000 m l ts nf = 123 10.39 mmmm tttts=+= 工序工序 以 045. 0 0 20+内圆孔为精基准，粗铣-半精铣以 0.25 0 23r + 为半径的孔的 上下端面 粗铣： 切屑深度为 ap=2mm 每齿进给量为 1 f a =0.1mm/z， 采用高速钢镶齿套式面铣刀， 齿数为 z=10， 19 则进给量 1 f=afz=1mm/r，直径 d=100mm 切屑速度取 v=0.35m/s 转速 1 ns=100060 d v r/min， =1000 0.35 60 100 r/min =66.84r/min 取 ns1=704r/min 铣削基本时间： 1 tj = 1 1 2 l i f n 1 tj= 703 60 2 1 70 + s=131.1s 半精铣： 切屑深度为 ap=0.5mm 每齿进给量为 2 f a =0.07mm/z，采用高速钢镶齿套式面铣刀，齿数为 z=10，则进给量 2 f=afz=0.7mm/r，直径 d=100mm 切屑速度取 v=0.35m/s 转速 2 ns=100060 d v r/min， =1000 0.35 60 100 r/min =66.84r/min 取 ns2=70 r/min 铣削基本时间： 2 tj= 22 2 l i f n 2 tj 703 60 2 0.7 70 + =187.2s 总时间 12 tjtjtj+=318.3s 工序工序 以 045. 0 0 20+内圆孔为精基准，镗以 0.25 0 23r + 为半径的孔。 （1）选择钻床及钻头 20 选择 z525 立式镗床，选择高速钢镗刀，镗孔时， 0 d=46mm,钻头 采用双头刃磨法；车床主轴转速为 n=50-2000r/min， 取 n=500 r/min。 （2）选择切削用量 a、决定进给量 由 0 d=46mm，查表并计算得：按钻头性能可查出进给量 f=1.2-1.4mm/r，按机床强度查得进给量 f=0.056-1.8mm/r。最终选择机 床进给量为 f=1.2mm/r。 b、 切削速度 n=500r/min c、 计算工时 12 min0.02min1.2 1.2 500 m l ts nf = 工序工序 以 045. 0 0 20+内圆孔为精基准，钻-扩-铰 0.036 0 10+内圆孔，使孔的 精度达到 8 级，并保证其垂直度误差。 （1） 选择钻床及钻头 选择 z525 立式钻床，选择硬质合金 yg8 钻头，粗钻时， 0 d=8mm, 钻头采用双头刃磨法；车床主轴转速为 n=50-2000r/min， 取 n=1000 r/min。 （2） 选择切削用量 a、 决定进给量 由 0 d=8mm，查表并计算得：按钻头性能可查出进给量 f=0.18-0.22mm/r，按机床强度查得进给量 f=0.056-1.8mm/r。最终选择 机床进给量为 f=0.20mm/r。 b、 切削速度 n=1000r/min c、 计算工时 21 1 36 min0.18min10.8 0.20 1000 m l ts nf = 扩、铰和精铰的切削用量如下 扩钻：选择高速钢扩孔钻 n=1000r/min f=0.5-0.6mm/r 0 9.8dmm= 2 36 min0.065min3.9 0.55 1000 m l ts nf = 铰孔：选择高速钢绞刀 n=1000r/min f=0.65-1.3 mm/r 0 10dmm=， 取 f=1mm/r 3 36 min0.036min2.16 1 1000 m l ts nf = 123 16.86 mmmm tttts=+= 工序工序 以 045. 0 0 20+内圆孔为精基准，锪 0.036 0 10+孔的上下端面。 （1）选择钻床及钻头 选择 z525 立式钻床，选择高速钢锪钻，锪孔钻时， 0 d=20mm,车 床主轴转速为 n=50-2000r/min， 取 n=500 r/min。 （2）选择切削用量 a、决定进给量 由 0 d=20mm，查表并计算得：按钻头性能可查出进给量 f=0.6-0.7mm/r，按机床强度查得进给量 f=0.056-1.8mm/r。最终选择机 床进给量为 f=0.6mm/r。 d、 切削速度 n=500r/min e、 计算工时 1 2 min0.4 500 m l ts nf = 0.6 22 工序工序 以 045. 0 0 20+内圆孔为精基准，钻一个 m6 的孔，攻 m8x1.25 内螺 纹。钻孔： （1） 选择钻床及钻头 选择 z525 立式钻床，选择硬质合金 yg8 钻头，粗钻时， 0 d=6mm, 车床主轴转速为 n=50-2000r/min，取 n=1000 r/min。 （2） 选择切削用量 a、 决定进给量 由 0 d=6mm，查表并计算得：按钻头性能可查出进给量 f=0.18-0.22mm/r，按机床强度查得进给量 f=0.056-1.8mm/r。最终选择 机床进给量为 f=0.20mm/r。 b、 切削速度 n=1000r/min c、 计算工时 1 82 min0.05min3 0.20 1000 m l ts nf + = 车螺纹: 采用高速钢刀具 w18cr4v 采用精加工模式，加工行程 i=3， 进给量 fz=0.8mm 切屑速度 v=0.85m/s 转速 ns=60 1000 d v r/min ns=274.8r/min 车削基本时间：tj= l i fn tj 82 60 3 0.8 274.8 + =8.19s 23 第二章第二章 铣铣 r23 的的 2 端面保证端面保证 12 尺寸夹具设计尺寸夹具设计 2.1 研究原始质料 利用本夹具主要用铣 r23 的 2 端面保证 12 尺寸， 要满足对称度要求以 及其两边的平行度要求。在铣此槽时，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。 2.2 定位基准的选择 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。12 的孔和其两端面 都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的 12 孔和其端面作为定 位精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的 12 孔的端面作 为定位夹具。 为了提高加工效率， 缩短辅助时间， 决定用简单的螺母作为夹紧机构。 2.3 切削力及夹紧分析计算 刀具：错齿三面刃铣刀（硬质合金） 由3 所列公式 得 f v fzf w q u e y z x pf nd zafac f 0 = 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1= v k 24 30= f c 83 . 0 = f q 0 . 1= f x 65 . 0 = f y 83 . 0 = f u 8= p a z=24 0= f w 代入上式，可得 f=889.4n 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 k= 4321 kkkk 其中： 1 k为基本安全系数 1.5 2 k为加工性质系数 1.1 3 k为刀具钝化系数 1.1 4 k 为断续切削系数 1.1 所以 nkff7 .1775= （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由()fkffn=+ 21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取25 . 0 21 = ff f= z p+g g 为工件自重 n ff f n 4 . 3551 21 = + = 夹紧螺钉： 公称直径 d=20mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 mpa b 1006= mpa b s 480 10 8= 螺钉疲劳极限：mpa b 19260032 . 0 32 . 0 1 = 极限应力幅：mpa k kkm a 76.51 1lim = 许用应力幅： mpa sa a a 3 . 17 lim = 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s s = s=2.54 取s=4 25 得 mpa120= = 8 . 2 2 4 2 c h d f 满足要求 = mpa d n c 15 43 . 1 2 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工 夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力 2.4 误差分析与计算 （1）定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为一平面和一定位销，孔与销间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最 小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙 量。本夹具是用来所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。 此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径 公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点 和销中心连线方向相同，则其定位误差为： td=dmax-dmin 本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡 销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件 不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是 自由公差，故应当能满足定位要求。 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= = 。 26 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 + = 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。 2.5 零、部件的设计与选用 2.5.1 定位销选用定位销选用 本夹具选用一可换定位销和固定棱形销来定位，其参数如下表： 表 5.1 定位销 2.5.2 定向键与对刀装置设计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： d h d 1 d h 1 h b 1 d c 1 c 公 称尺寸 允 差 12 16 15 0.011 22 5 1 4 m12 4 1 27 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 b l 夹具体槽形尺寸 2 b 公 称尺 寸 允 差 d 允 差 4 d 公称 尺寸 允 差 d 1 8 0.012 0.035 5 2 2 .5 18 + 0.019 对