机械制造技术课程设计-方刀架加工工艺及钻Φ25孔夹具设计（全套图纸）.pdf

1 目目 录录 第一章 零件分析 2 1.1 零件的作用 2 1.2 零件的工艺分析 3 第二章 工艺规程设计 4 2.1 确定毛坯的制造形式 4 2.2 定位基准的选择 4 2.3 制定加工工艺路线 6 第三章 加工余量及时间定额的计算 8 3.1 机械加工余量的确定 8 3.2 确定切削用量及基本工时 . 8 第四章 夹具设计 . 22 4.1 问题提出 . 22 4.2 定位元件的设计 . 22 4.3 切削力和夹紧力的计算 . 23 4.4 定位误差分析 . 27 4.5 导向机构 . 28 4.6 夹具设计及操作的简要说明 . 30 总 结 34 参 考 文 献 . 35 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 2 第一章第一章 零件分析零件分析 1.1 零件作用零件作用 题目所给定的零件是车床上的方刀架，是车床溜板箱上的主要部件， 位于溜板箱上的小托板上，用来安装车刀。小托板又固定在转盘上面，通 过转盘的转动来带动方刀架的转动从改变刀具的方向和进刀的角度，通过 螺钉的紧固快速的实现车道的转换、夹紧、固定，为车工提供方便。同时 也大大节省了了辅助时间，提高了生产效率。 图图 1.1 3 其图样分析如下： 1）15 019 . 0 0 + mm 孔对基准 b 的位置度公差为0.05mm。 2）图中左端面 (方刀架底面)平面度公差为 0.008mm。 3）图中左端面对基准 b 的垂直度公差为 0.05mm。 4）c 表面热处理 4045hrc。 5）材料 45。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 本零件从零件图可知： 1）该零件为车床用方刀架，中间周圈槽用于装夹车刀，其 c 面直接与车 刀接触，所以要求有一定的硬度，因此表面淬火 4045hrc。 2）该零件左端面与车床拖板面结合，并可以转动，15 019. 0 0 + mm 孔用于刀 架定位时使用，以保证刀架与主轴的位置，其精度直接影响机床的精度。 3）该零件为锻件，在设选定毛胚时锻件尺寸为 135mm135mm82mm，根 据基准重合和多次加工的原则选择右端面和36 03 . 0 0 + mm 孔定位，保证加工 基准的统一，从而保证了工件的加工精度。 4）为了保证定位时的精度，工序中安排了四个侧面和左、右两端面均进 行铣削。 5）415 019. 0 0 + mm，采用钻床加工，其精度可以得到更好的保证。 6）根据表面粗糙度要求我们采取粗铣 精铣的加工方式，既节省时间又能 达到技术要求。 7）25 023 . 0 0 + 端面与25 023 . 0 0 + 孔、36 03 . 0 0 + 孔有一定的位置要求。以 36 03 . 0 0 + 孔为中心加工的表面包括: 25 023 . 0 0 + 孔的端面，8 条边的倒角, 四方,四侧压刀槽,环型槽, 25 023 . 0 0 + 孔及其倒角。以25 023 . 0 0 + 孔为中 心加工的表面包括: 4-15 010 . 0 0 + 孔与 9-m12-6h 螺纹孔及其倒角。 4 8) 以两个端面为基准加工的表面包括:36 03 . 0 0 + 端面,25 023 . 0 0 + 孔端面 (互为基准),零件的四个侧面。 第二章第二章 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 45 钢，方刀架用于夹持刀具,工作时受到的力与振动较大, 因此应该选用铸件,以使金属纤维尽量不被切断,提高零件力学性能和强度, 保证零件工作安全可靠。由于零件年产量为中批生产,而且零件属于轻型 机械,故可采用锻造成型。这从提高生产率,保证加工精度上考虑,也是应 该的。 零件形状并不复杂，因此毛坯形状可与零件形状尽量接近，各孔不锻 出。 5 2.2 定位基准的选择定位基准的选择 基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合 理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则加工工艺过程中的 问题百出，更有甚者，还会造成大批零件报废，使生产无法正常进行。 1 、粗基准的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确、合 理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百 出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面 之间的位置要 求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面， 则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。 2）如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表 面作精基准。 6 3）如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的 表面作粗基准。 4）选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便 定位可靠。 5）粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大 的位置误差。 为满足上述要求，应选下表面作为粗基准。 2、 精基准的选择 为了保证阶精度，采用底面为精基准，符合基准重合原则和基准统一 原则。 选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及 装夹准确、可靠、方便。 精基准选择应当满足以下要求： 1） 用设计基准作为定位基准，实现“基准重合” ，以免产生基准不 重合误差。 2） 当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽 可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。 3） 当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择 加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他 表面间的位置精度要求由先行工序保证。 4） 为获得均匀的加工余量或较高 的位置精度，可遵循“互为基 准” 、反复加工的原则。 5） 有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使 夹具结构简单的表面作为精基准。 7 2.3 制定加工工艺路线制定加工工艺路线 制定工艺路线的出发点,应当是使零件的加工精度和表面质量等技术 要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批生产的条件下,可以考 虑采用效率较高的通用机床配以专用夹具,并尽量使用工序集中来提高生 产率。除此之外,还要考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。 工序 1：采用模锻的方法获得毛坯 工序 2：正火 工序 3：以左端面端面为粗基准，粗铣右端面，见平即可 工序 4：以左端面为粗基准，钻通孔22mm 扩孔至33mm 深 39mm，绞孔 至要求36，深 39.5.切槽37x3 工序 5：以右端面以及36 孔为基准，夹紧工件，铣左端面，保证工件尺 寸 73mm 留 1mm 余量 工序 6：以36 孔及右端面为精基准，铣四侧面槽，保证距离左端面 19mm，距离右端面 25mm。并铣四侧面到 126mmx126mm 保证对基准 b 对称 工序 7：铣倒边角 1x45 工序 8：以36 孔及右端面为精基准，精铣 c 面保证距离左端面 18.5mm 工序 9：c 表面淬火，40hrc-45hrc 工序 10：车环槽尺寸为102mmx68mmx2.5mm 工序 11：磨右端面保证尺寸 39mm 工序 12：磨左端面保证尺寸 72mm 和尺寸 18mm 的精度要求 工序 13：以36 孔以及右端面定位装工件粗、精磨四侧面，保证 125mmx125mm，并要求对 b 对称 工序 14：以右端面为基准，定位装夹钻、扩、铰25mm 孔 工序 15：以右端面为基准，定位装夹钻、扩、绞 4x15mm 孔 工序 16：以右端面和36 孔为基准定位装夹，钻、扩、绞 8xm12-6h 螺纹 孔 8 工序 17：以右端面和36 孔为基准定位装夹，钻、扩、绞10 底孔，入 口深 18 处扩到 10.2，攻螺纹 m12-6h 工序 18：校验尺寸及精度 工序 19：涂油 入库 第三章第三章 加工余量及时间定额的计算加工余量及时间定额的计算 3.1 机械加工余量的确定机械加工余量的确定 根据机械制造工艺手册 ， 分别确定机械加工余量，以及尺寸及其 公差，如加工工序图表所示：结合毛坯图和零件图可知各轴径的总余量分 布如下 1. 孔36 9 此孔精度 it8, a r=3.2，参照手册确定单边余量 z=1.0mm 2. 孔25 a r=1.6 钻孔：23mm 扩孔：24.8mm 2z=1.8mm 铰孔：25h7 2z=0.2mm 3. 孔15 a r=1.6 钻孔：14mm 扩孔：14.8mm 2z=0.8mm 铰孔：15h7 2z=0.2mm 4.工件上其他的孔和螺纹采用实心锻造 5.工件上所有表面的单边加工余量 z=3.0mm 3.2 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序 1：采用模锻的方法获得毛坯 工序 2：正火 工序 3：以左端面端面为粗基准，粗铣右端面，见平即可 1. 选择刀具 刀具选取端面铣刀 mmap0 . 2=，mmd80 0 =，min/150mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap0 . 2= 2） 决定每次进给量及切削速度 根据 x52k 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/597 80r d v ns = 10 按机床标准选取 w n600min/r min/ 7 . 150 1000 60080 1000 m dn v w = 当 w n600r/min 时 rmmznff wzm /48060042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/500= 3）计算工时 切削工时： mml125 1= ，mml0 . 2 2 =，mml3 3 =，则机动工时为 min167 . 2 min2 2 . 0600 30 . 2125 321 + = + =i fn lll t w m 工序 4：以左端面为粗基准，钻通孔22mm 扩孔至33mm 深 39mm，绞孔 至要求36，深 39.5.切槽37x3 工步一钻孔至22 确定进给量f：根据参考文献表 2- 7，当钢的mpa b 800pcc。故校验合格。 最终确定 ap=2.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tml/ vf=(6+3+3)/（4750.16）min0.158min。 工序 5：以右端面以及36 孔为基准，夹紧工件，铣左端面，保证工件尺 寸 73mm 留 1mm 余量 1. 选择刀具 刀具选取端面铣刀 mmap0 . 2=，mmd80 0 =，min/150mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap0 . 2= 3） 决定每次进给量及切削速度 根据 x52k 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/597 80r d v ns = 按机床标准选取 w n600min/r min/ 7 . 150 1000 60080 1000 m dn v w = 当 w n600r/min 时 rmmznff wzm /48060042 . 0= 13 按机床标准选取rmmfm/500= 3）计算工时 切削工时： mml125 1= ，mml0 . 2 2 =，mml3 3 =，则机动工时为 min167 . 2 min2 2 . 0600 30 . 2125 321 + = + =i fn lll t w m 工序 6：以36 孔及右端面为精基准，铣四侧面槽，保证距离左端面 19mm，距离右端面 25mm。并铣四侧面到 126mmx126mm 保证对基准 b 对称 1. 选择刀具 刀具选取圆柱铣刀 mmap5 . 2=，mmd20 0 =，min/35mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap5 . 2= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x52k 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/557 20 3510001000 r d v ns = 按机床标准选取 w n600min/r min/ 7 . 37 1000 60020 1000 m dn v w = 当 w n600r/min 时 rmmznff wzm /48060042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/500= 3）计算工时 切削工时： mmmml5004125 1 =，mml5 . 2 2 =，mml5 3 =， 则机动工时为 14 min229 . 4 min1 2 . 0600 55 . 2500 321 + = + =i fn lll t w m 工序 7：铣倒边角 1x45 工序 8：以36 孔及右端面为精基准，精铣 c 面保证距离左端面 18.5mm 1. 选择刀具 刀具选取端面铣刀 mmap0 . 2=，mmd80 0 =，min/150mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap0 . 2= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x52k 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/597 80r d v ns = 按机床标准选取 w n600min/r min/ 7 . 150 1000 60080 1000 m dn v w = 当 w n600r/min 时 rmmznff wzm /48060042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/500= 3）计算工时 切削工时： mml125 1= ，mml1 . 0 2 =，mml3 3 =，则机动工时为 min135 . 2 min2 2 . 0600 31 . 0125 321 + = + =i fn lll t w m 工序 9：c 表面淬火，40hrc-45hrc 工序 10：车环槽尺寸为102mmx68mmx2.5mm 15 1. 选择刀具 刀具选取可转位车刀 mmap0 . 2=，mmd100 0 =，min/200mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap0 . 2= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 ca6140 型车床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/637 100 20010001000 r d v ns = 按机床标准选取 w n600min/r min/ 4 . 188 1000 600100 1000 m dn v w = 当 w n600r/min 时 rmmznff wzm /48060042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/500= 3）计算工时 切削工时： mml400 1= ，mml2 2 =，mml5 3 =，则机动工时为 min392 . 3 min1 2 . 0600 52400 321 + = + =i fn lll t w m 工序 11：磨右端面保证尺寸 39mm 机床 平面磨床 1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料 a46kv6p 35040127 其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为 46#,硬度为中轮 1 级，陶瓷结合 剂，6 号组织，平型砂轮，其尺寸为 350x40x127 2)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表 33- 42 有 工件速度 w v18m/min 纵向进给量 a f0.5b20mm(双行程) 16 切削深度 r f0.0157mm/st 3)切削工时 ra b fvf kdbz t 1000 2 = 式中 d- - - 被加工直径 b- - - - 加工宽度 zb- - 单边加工余量 k- - - 系数 v- - - 工作台移动速度 a f- - 工作台往返一次砂轮轴向进给量 a f- - 工作台往返一次砂轮径向进给量 0157 . 0 220181000 1 . 115 . 0 9502 = t0.551(min) 工序 12：磨左端面保证尺寸 72mm 和尺寸 18mm 的精度要求 机床 平面磨床 1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料 a46kv6p 35040127 其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为 46#,硬度为中轮 1 级，陶瓷结合 剂，6 号组织，平型砂轮，其尺寸为 350x40x127 2)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表 33- 42 有 工件速度 w v18m/min 纵向进给量 a f0.5b20mm(双行程) 切削深度 r f0.0157mm/st 3)切削工时 ra b fvf kdbz t 1000 2 = 17 式中 d- - - 被加工直径 b- - - - 加工宽度 zb- - 单边加工余量 k- - - 系数 v- - - 工作台移动速度 a f- - 工作台往返一次砂轮轴向进给量 a f- - 工作台往返一次砂轮径向进给量 0157 . 0 220181000 1 . 115 . 0 9502 = t0.551(min) 工序 13：以36 孔以及右端面定位装工件粗、精磨四侧面，保证 125mmx125mm，并要求对 b 对称 工序 14：以右端面为基准，定位装夹钻、扩、铰25mm 孔 工步一钻孔至23 确定进给量f：根据参考文献表 2-7，当钢的mpa b 800， mmd32 0 =时，rmf/47. 039. 0=。由于本零件在加工23 孔时属于低刚度 零件，故进给量应乘以系数 0.75，则 ()rmmf/35. 029 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 z525 机床说明书，现取rmmf/25. 0= 切削速度：根据参考文献表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 min/35mv = 所以 min/446 25 351000 1000 r d v n w s = 根据机床说明书，取min/475rnw=，故实际切削速度为 min/ 3 . 37 1000 47525 1000 m nd v ww = 切削工时：mml5 .31=，mml 5 . 11 1= ，mml2 2 =， 则机动工时为 18 min379 . 0 1 25 . 0 475 2 5 . 11 5 . 31 21 + = + =i fn lll t w m 工步二：扩23mm 孔至24.8mm 利用钻头将23mm 孔扩大至24.8mm，根据有关手册规定，扩钻的 切削用量可根据钻孔的切削用量选取 ()() rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 = = 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57. 0= min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv= 钻 则主轴转速为min/346 .51rn=，并按 z525 摇臂钻床说明书取 min/68rnw=，实际切削速度为 min/3 . 5 1000 68 8 . 24 1000 m nd v ww = 切削工时：mml5 .31=，mml9 . 0 1= ，mml2 2 =， 则机动工时为 min.88801 57 . 0 68 29 . 0 5 . 31 21 + = + =i fn lll t w m 工步三：铰24.8mm 孔至25h7mm 根据参考文献表 2-25，rmmf/4 . 002 . 0 =，min/128mv =，得 min/65.254 8 . 169rns= 查参考文献表 4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取 rmmf/15 . 0 =，min/198rnw=，实际切削速度min/3 . 9 mv=。 切削工时：mml5 .31=，mml1 . 0 1= ，mml2 2 =，则机动工时为 min131 . 1 1 15 . 0 198 21 . 0 5 . 31 21 + = + =i fn lll t w m 工步四：倒角 c1.5 工序 15：以右端面为基准，定位装夹钻、扩、绞 4x15mm 孔 19 工步一钻孔至13 确定进给量f：根据参考文献表 2- 7，当钢的mpa b 800， mmd13 0 =时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由于本零件在加工13 孔时属于 低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得切削速度 min/25mv =所以 min/612 13 2510001000 r d v n w s = 根据机床说明书，取min/600rnw=，故实际切削速度为 min/ 5 . 24 1000 60013 1000 m nd v ww = 切削工时：mml9=，mml5 . 6 1= ，mml3 2 =，则机动工时为 min493 . 0 4 25 . 0 600 35 . 69 21 + = + =i fn lll t w m 工步二：扩孔mm 8 . 14 利用钻头将mm13孔扩大至mm 8 . 14，根据有关手册规定，扩钻 的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 ()() rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 = = 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57 . 0 = min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv= = = 钻 则 主 轴 转 速 为min/346 .51rn =， 并 按 个 钻 床 说 明 书 取 min/68rnw=，实际切削速度为 min/2 . 3 1000 68 8 . 14 1000 m nd v ww = 切削工时：mml9=，mml9 . 0 1= ，mml2 2 =，则机动工时为 min228 . 1 4 57 . 0 68 29 . 09 21 + = + =i fn lll t w m 工步三：铰mm15孔 根据参考文献表 2- 25，rmmf/4 . 02 . 0=，min/128mv =，得 20 min/65.254 8 . 169rns= 查参考文献表 4.2- 2，按机床实际进给量和实际转速，取 rmmf/35 . 0 =，min/198rnw=，实际切削速度min/3 . 9 mv =。 切削工时：mml9=，mml1 . 0 1= ，mml2 2 =，则机动工时为 min641 . 0 4 35 . 0 198 21 . 09 21 + = + =i fn lll t w m 工序 16：以右端面和36 孔为基准定位装夹，钻、扩、绞 8xm12-6h 螺纹 孔 工步一：钻 m12 螺纹底孔10 选用mm10高速钢锥柄麻花钻（ 工艺表 3.16） 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得0.28/fmm r= 机 min/20mv =（ 切削表 2.15） min/ 10 2010001000 r d v n = 637r/min 按机床选取 n=600r/min min/ 8 . 18 1000 60010 1000 m dn v w = 切削工时： mml24 1= ，mml0 . 5 2 =，mml2 3 =则机动工时为 min661 . 1 min8 28 . 0 600 20 . 524 321 + = + =i fn lll t w m 工步二：攻 m12 螺纹 选择 m12mm 高速钢机用丝锥 f等于工件螺纹的螺距p，即 f=1.0mm/r min/15mv = min/ 12 1510001000 r d v n = 398r/min 按机床选取 n=400r/min 切削工时： mml24 1= ，mml0 . 1 2 =，mml3 3 = 21 则机动工时为 min630 . 0 min8 0 . 1400 30 . 124 321 + = + =i fn lll t w m 工序 17：以右端面和36 孔为基准定位装夹，钻、扩、绞10 底孔，入 口深 18 处扩到 10.2，攻螺纹 m12-6h 工步一：钻 m12 螺纹底孔10 选用mm10高速钢锥柄麻花钻（ 工艺表 3.16） 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得0.28/fmm r= 机 min/20mv =（ 切削表 2.15） min/ 10 2010001000 r d v n = 637r/min 按机床选取 n=600r/min min/ 8 . 18 1000 60010 1000 m dn v w = 切削工时： mml 5 . 44 1= ，mml0 . 5 2 =，mml2 3 =则机动工时为 min307 . 0 min1 28 . 0 600 20 . 5 5 . 44 321 + = + =i fn lll t w m 工步二：攻 m12 螺纹 选择 m12mm 高速钢机用丝锥 f等于工件螺纹的螺距p，即 f=1.0mm/r min/15mv = min/ 12 1510001000 r d v n = 398r/min 按机床选取 n=400r/min 切削工时： mml18 1= ，mml0 . 1 2 =，mml3 3 = 则机动工时为 min055 . 0 min1 0 . 1400 30 . 118 321 + = + =i fn lll t w m 22 工序 18：校验尺寸及精度 工序 19：涂油 入库 第四章第四章 夹具设计夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用 夹具。有老师分配的任务，我被要求设计钻、扩、铰25 孔，选用机 床：z525 立式钻床。 4.1 问题提出问题提出 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， 23 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 本夹具主要用来钻、扩、铰25 孔，因为25 孔精度较高，且与基 准 b 有位置度要求，因此，在本道工序加工时，这些应考虑在内。 4.2 定位元件的设计定位元件的设计 本工序选用的定位基准为一平面、一内孔和侧面定位，所以相应的夹 具上的定位元件应是支承板、定位销和 a 型定位销。 1、支承板作为第一定位基准，与工件基准面 b 相配合限制三个自由 度，即 x 轴转动、y 轴转动和 z 轴移动。 2、定位销作为第二定位基准，与工件36 孔相配合限制两个自由 度，即 x 轴移动和 y 轴移动。 24 3、a 型固定式定位销作为第三定位基准，与工件一侧面相配合限制 一个自由度，即 z 轴转动，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。 4.3 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 本工序是加工孔的尺寸，加工完成应达到的图纸的技术要求。 夹紧结构主要由力源装置，夹紧元件，中间传力机构组成。 夹紧结构的基本要求有夹紧过程中，应有利于定位，而不应破坏定 位；夹紧力的作用应合适、可靠、安全；夹紧装置应操作方便；结构简 单；具有良好的自锁性。 在夹紧时主要考虑限制工件在平面上的转动，由于本零件中外圆面基 本上不用加工，所以在加工的时候采用不加工的面作为夹紧。 夹紧力方向的确定：主要夹紧力应指向主要定位基准和导向基准；夹 紧力的方向应指向工件刚度大的方向；夹紧力的方向应尽量与切削力、工 件重力的方向一致。 夹紧力作用点的确定：夹紧力作用点的位置应保持工件稳定；夹紧力 作用点应设置在工件刚性较好的部位；夹紧力作用点应尽可能靠近工件被 加工表面。 25 本次阀体零件的夹具，根据任务说明书，采用钻床加工，本夹具主要 是钻孔。因此，在本道工序加工时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低 生产强度，同时也要考虑精度问题。在钻孔时夹紧力产生的力矩，必须满 足机床夹具设计手册中所规定的要求，由计算公式： fj=fsl/(d0tg(+1 )/2+rtg 2) 其中： fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 fs作用在六角螺母 l作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm) 螺纹升角() 1螺纹副的当量摩擦() 2螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角() r螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径() 根据工艺手册其回归方程为 fjktts 其中 fj螺栓夹紧力(n)； kt力矩系数(cm 1) ts作用在螺母上的力矩(n.cm)； fj =202000=40000n 这样确定的方案，符合定位夹紧的选择原则，能够实现对工件孔的加 工。 本套设计的夹紧由心轴、螺母、快换垫圈等组成，松动螺母即可取下 快换垫圈，及而可以取出工件，反之则可以夹紧工件，这样操作简单、快 捷。 该夹具对工件的定位考虑合理，且夹具结构简单，可适合于中批量生 26 产。 零件的加工误差实际上是机械加工系统综合误差的反映，它不仅包括 夹具的制造误差，还包括机床误差、刀具误差、工件的定位误差，就其误 差的组成和误差的可控性来说，夹具的误差就显得较为重要。为了保证产 品的加工质量，使零件的误差控制在合理的范围内，夹具磨损到什么程度 必须进行修复和报废，亦即研究夹具磨损的极限偏差问题及其误差的分配 就显得十分有意义。 影响安装误差的技术要求有：夹紧压板与安装基面 f 的垂直度。 影响导向误差的技术要求有：快换钻套与钻模板的同心度。另外，圆 锥销与钻模板的配合精度也影响导向误差。 该夹具的主要定位元件为定位杆，定位杆的尺寸与公差规定为被加工 零件在工作时与其相配的定位杆的尺寸与公差相同。 本夹具的夹紧采用弹簧夹头夹紧机构，其特点是定心精度高、结构紧 凑、工作平稳。 夹紧是工件装夹过程的重要组成部分。工件定位只有必须通过夹具上 的夹紧装置将其可靠地固定在正确的加工位置上，使其在承受工艺力和惯 性力的作用而发生位置的变化或引起振动，原有的正确定位遭到破坏，就 不能保证加工要求。 选用螺栓螺母夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。 螺栓螺母夹紧机构的特点：结构简单，制造方便加紧可靠施力范围 大；自锁性能好操；扩力比 80 以上，行程 s 不受限制；加紧工作 慢，效力低。 1、钻削力计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册 得： 钻削力 6 . 08 . 0 26hbdff= 式（3-1） 27 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10hbfdt= 式（3-2） 式中：d=23mm ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 hbhbhbhb= 1 0.20fmm r=代入公式（3-1）和（3-2）得 0.80.6 26 10.5 0.201741664fn= 1.90.80.6 10 10.50.2017446379tn mm= 2、夹紧力计算 （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 n5034 21 = + = 夹紧螺钉： 公称直径 d=8mm，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=3.54 取s=4 得 mpa120= = 8 . 2 2 4 2 c h d f 满足要求 28 = mpa d n c 15 43 . 1 2 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠。 4.4 定位误差分析定位误差分析 1、 基准位移误差 y 由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺 寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用 y 表示。 工件以 36 孔在轴上定位钻、扩、铰 25 孔，如果工件内孔直径与 轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位 置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造 误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不 重合，导致这批工件的加工尺寸 h 中附加了工件定位基准变动误差，其变 动量即为最大配合间隙。按下式计算 )( 2 1 minmaxminmaxy ddaa= 式中 y 基准位移误差，mm max d孔的最大直径，mm min d轴的最小直径，mm mm35.959-025.36 2 1 )( 2 1 minmaxy ）（=dd=0.066mm 2、基准不重合误差 b 加工尺寸 h 的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱 孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺 寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合