毕业设计（论文）-175型柴油机缸体机械加工工艺及其组合机床钻孔夹具设计（全套图纸） .pdf

1 目目 录录 摘摘 要要 . 1 前前 言言 . 5 第一章第一章 零件分析零件分析 . 7 1.1 汽缸的主要作用汽缸的主要作用 7 1.2 主要技术条件分析主要技术条件分析 8 1.3 主要尺寸公差及分析主要尺寸公差及分析 9 第二章第二章 毛坯的确定毛坯的确定 10 2.1 毛坯材料及形式的确定毛坯材料及形式的确定 . 10 2.2 铸造的加工余量及尺寸公差的确定铸造的加工余量及尺寸公差的确定 . 10 第三章第三章 工艺规程的设计工艺规程的设计 . 11 3.1 附主视图一张附主视图一张 . 11 3.2 定位基准选择定位基准选择 . 11 3.2.1 粗基准的选择： 11 3.2.2 精基准的选择： 12 3.3 制定加工工艺路线制定加工工艺路线 . 12 3.3.1 确定面的加工方式： 12 3.3.2 初步确定工序： 13 3.3.3 最终工序： 14 3.4 刀具、量具、夹具及设备的选择刀具、量具、夹具及设备的选择 . 15 3.5 切削用量及加工工时的确定切削用量及加工工时的确定 . 17 四章四章 夹具设计夹具设计 . 30 4.1 机床夹具的作用机床夹具的作用 . 30 4.2 机床夹具的组成机床夹具的组成 . 31 4.3 夹具设计夹具设计 . 31 4.3.1 定位的选取 31 4.3.2 弹簧的计算及选取 32 4.3.3 夹紧力计算 33 4.3.4 汽缸的选择 34 4.3.5 连接板的选用 34 2 4.3.6 上底板 35 4.3.7 下底板 35 4.3.8 支撑杆的选用 35 4.3.9 钻模的选取 36 4.3.10 定位误差分析 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.4 夹具的使用及维护夹具的使用及维护 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.5 夹具标准件的选择夹具标准件的选择 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.5.1 支撑杆螺母的选择 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.5.2 连接板上螺钉选择 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.5.3 管接式法兰汽缸套件的选择 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参参 考考 文文 献献 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致致 谢谢 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3 摘 要 机体是柴油机中的重要部件，属于箱体类构件。属于大规模生产。本次设计做的 是“柴油机汽缸机械加工工艺及其组合机床钻孔夹具设计” ，主要是先对汽缸进行零件 分析；然后进行毛坯确定，根据尺寸画出毛坯图；再后进行加工工序的设定以及确定削 用量和加工工时；最后进行指定工序的夹具设计。 关键词：机体；零件分析；毛坯图；切削用量；夹具 全套图纸，加 153893706 4 abstract airframe is important component in diesel , belongs to box body kind structure. in society procedure of production belong to give birth to a child in large scale. the part , being to be in progress first to the cylinder mainly analyses “the diesel collective machine work handicraft and their combination machine tool borehole grip design “ designing being composing originally time; and then, the blank being in progress ascertains , draws up according to the dimension blank picture; again, the queen carries out setting up processing working procedures and ascertains the working hour cutting dosages and processing; carry out the grip design allocating working procedures finally. key words：airframe；components analysis；semifinished materials chart； cutting specifications；jig 5 前 言 本次毕业设计是大学四年对所学课程进行的一次综合性的复习和总结，是四年学业 完成的最后环节，是对大学所学知识的一次综合运用，主要运用到的课程有： 机械制 图 、 机械原理 、 机械设计 、 机械制造工艺学等。其目的是通过设计来将大学所 学课程联系起来，用于设计，提高我们的设计能力，是对我们大学生活的最后考验。 本次毕业设计的题目是“175 型柴油机汽缸机械加工工艺及其组合机床钻孔夹具设 计” ，175 型柴油机汽缸属于比较复杂的箱体零件，其形状复杂，精度要求高的壳体，其 加工工艺复杂，涉及到许多零件，例如：螺纹，曲轴孔，曲面，支架等等，这些零件要 求的精度要求比较高，这对工艺规程设计更加有难度。本次毕业设计的内容包括了零件 的工艺路线的制定及其指定工序的夹具设计，涉及到所学的多方面知识，培养我们综合 运用机械制造专业知识的基本理论和思想独立地分析和解决实际生产中问题的能力， 并 能独立地分析生产工艺，有效地巩固所学知识，为即将面临的工作和进一步深造打下坚 实的基础。 但是，在设计中由于本人能力有限以及实践经验的缺乏，所以此中错误之处在所难 免，诚望老师不吝指教。 6 7 第一章第一章 零件分析零件分析 箱体类是机器或部件的基础零件，它将机器或部件的一些轴、套、轴承和齿轮等有 关零件装配起来，使其保持正确的相互位置关系，以传递转矩或改变转速来完成规定的 运动。因此，箱体的加工质量对机器的工作精度、使用性能和寿命都有直接的影响。 箱体零件虽然结构多种多样，但有共同的特点：多为铸造件，结构复杂，壁薄且不 均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大。既有精度要求较高的孔系和平面，也有 许多精度要求较低的紧固件。箱体类零件上面的孔与孔之间有较高的位置精度（孔与孔 的平行度、孔的轴线与面有垂直度要求） ，其加工质量的好坏直接影响柴油机的精度和 使用性能，因此柴油机汽缸的加工质量至关重要。箱体类零件的机械加工劳动量约占整 个产品加工量的 15%20%。 本次设计是制定 175 型柴油机汽缸的加工工艺及钻前后两端面的 12 个螺纹孔的组 合机床夹具设计。柴油机汽缸属于箱体零件，其特点是：形状复杂、具有形状复杂的内 腔，箱壁多用于安装轴承的轴承孔或其他用途的孔系。箱体的加工面较多，主要加工的 是面和孔系，属于整体式机体结构，即汽缸体和曲轴箱制成一个整体零件，这种整体式 机体的特点是结构紧凑，刚性好，加工制造困难。 1.1 机体的主要作用 1、连接柴油机的一些运动部件，使它们在工作时保持相互准确的位置关系； 2、在机体上加工有水道和油道，保证各零件工作时必要的冷却与润滑； 3、安装柴油机各辅助系统部件； 4、作为柴油机使用安装时的支承，将柴油机固定在底盘或支架上。 所以，柴油机 汽缸的结构较为复杂，部件结构尺寸精度较高，受到高频的变载荷及振动是柴油机的主 要部件。 8 1.2 主要技术条件分析 由于机体上要安装一些重要部件，所以，安装主要部件的结构都有精度要求，参考 图 a-a 剖视图，如下： 表 1-1 主要技术条件分析 误差要求 标注位置及分析 0.06 fh 平行度要求公差 0.06mm， 机体上部平面， 此平面 为安装喷油泵的平面，8 级精度，即汽缸上平面 对52、20 孔轴线的平行度误差为 0.06mm 0.08 fh 40 的孔的轴线对于52、20 的孔的轴线垂 直度误差为 0.08，保证喷油泵位置 0.025 fh 52 的孔的轴线相对于两个孔公共轴线的同轴 度要求公差为 0.025 0.08 52 的孔的圆柱度要求公差 0.08，7 级精度 0.025 fh 52 的孔的右端面相对于52、20 的公共轴 线的跳动公差为 0.025 0.015 fh 20 轴线相对于52、20 的公共轴线同轴度 要求为 0.015，7 级精度 0.03 ab 70 的孔左端面相对于30、 105 孔公共轴线 的圆跳动误差为 0.03 0.015 r 30 的孔相对于轴线的跳动误差为 0.015，7 级 精度 0.010 30 的孔的圆柱度误差为 0.010，8 级精度 0.010 105 孔的圆柱度误差为 0.010，7 级精度 0.015 ab 105 孔的的轴线相对于30、105 的公共轴 线的同轴度公差为 0.015 0.025m q 机体上部平面用于安装喷油泵的螺纹孔， 相对于 40 的圆心的位置度误差为 0.025， 且必须符合 最大实体原则 0.4m 后盖螺孔的位置度公差为 0.4，且必须符合最大 实体原则 0.07 机体前面的平面度为 0.07 100： 0.05 ab 机体前面对30、105 孔的公共轴线在 100 范 围内的公差是 0.05 0.06 机体后面的平面度为 0.06 100： 0.05 ab 机体后面对30、105 孔的公共轴线在 100 范 围内的公差是 0.05 0.04m 机体后面的螺纹孔 4m86h 的位置公差为 0.04，且必须符合最大实体原则 9 1.3 主要尺寸公差及分析 从零件图尺寸标注分析，尺寸要求较高的有52 03 . 0 015 . 0 + ，30 012 . 0 009 . 0 + ，20 02 . 0 0 + ， 40h8 029 . 0 0 + 等孔，可由刀具及机床的精度保证；52 孔系与105 孔系的 y 向中心距尺寸 为 30 05 . 0 05. 0 + ，57 05 . 0 05. 0 + 等，可由夹具保证。 1.4 表面粗糙度要求 本产品属于大批量生产，年产 10 万件以上，应以组合机床为主要的加工设备，根 据图纸要求，部分孔的圆柱面要求为 ra1.6um，而平面上粗糙度的最高要求为 a r 3.2， 组合机床完全能达到此精度要求。 图 1-1 10 第二章第二章 毛坯的确定毛坯的确定 2.1 毛坯材料及形式的确定 由于箱体类零件形状复杂，有腔形，故一般需要铸造成型。机体结构复杂，部件结 构尺寸精度较高，受到高频的变载荷及振动，故零件材料可选用 ht300（灰铸铁） ，硬度 为 170-240hbs，因为它强度较高、耐磨、耐热性能好，但需人工时效处理，适用于承受 较大应力（ w 200hbs，d812mm 时， r mm f36. 030. 0= ,由于孔深为 12mm。 故 r mm f30. 0= 由表 2.4-43 查得 min 32. 722. 1 m s m v= min 2331 10 2 .7310001000 r d v ns= = 按机床选取2500 /min w nr= 机械加工工艺手册表 3.5-35 故机床实际切削速度： 10 2500 78.5/min 10001000 ww d n vm = 切削工时： 12 1230 0.2min 2500 0.30 w j w lll t n f + + = 因为有四个孔需加工，所以切削工时应为： 44 0.20.8min j tt= 工序 7：粗铣前后面 方法同工序 4 故销铣时间应为： 20 .0 50 .1 m int= 总 19 工序 8：粗铣上端面 按机械加工工艺手册表 2.3-59 查得，粗加工后，精铣余量为 1.5mm，所以 ap=1.0mm。 b 面：加工条件：铣削尺寸为 60mm 的底面，即铣削宽度mmae60=，确定进给量， 查机械加工工艺手册表 2.4-73： z mm f z 18.0= 确定切削速度，查机械加工工艺手册表 2.4-73： min 8 .14238. 2 m s m v= min 37.1478 .142032.1 m vkv= 确定主轴转速： min 7 .586 80 37r d v ns= = 查机床使用手册，取相近转速 min 600rn =。 故机床实际铣削速度为： min 72.150 1000 375125 1000 m nd v ww = = 计算切削时间： min06. 0 1080 25 .1053 21 1 = + = + = fmz lll t w j c 面：方法同上 () min 37.1478 .142032. 1 m kvv= () min 33.469 100 37r d v ns= = 取 min 475 r n = 故： () min 15.149 1000 475100 1000 m dn v= = 实 计算切削时间： ()min211 . 0 1018 . 0 475 238140 21 2 = + = + = fmz lll t w j ()min217.0211.006.0=+=t 20 工序 9：粗铣 f 面 机床：选用 x53k 立式铣床 刀具：yg6，镶齿套式面铣刀 d=160mm,l=45,d=50,z=16. 按零件图可得 f 面的表面粗糙度为 ra为 12.5， 毛坯余量为 3.5mm,进给量取 0.2mm 每齿。 参考简明机械制造工艺手册所知，由于铣右侧面属于粗铣，故选择切削 用量为:每齿进给量 0.1mm/z， p a =3.5mm。 切削速度：v=80m/min 确定主轴转速() min 159 160 800001000 r d v n= = 查阅机械加工工艺手册表 3.1-74 得 n =235r/min 则min/064.118 1000 235160 1000 m dn v= = 粗 切削时间定额：查阅表 2.5-10 得：min28. 0= d t 工序 10：粗镗孔52mm 、46mm、70mm、80mm 和105mm 镗46mm 的孔 确定进给量：参考机械加工工艺手册表 2.4-66 可得： r mm f19. 0= 切削速度 v：参考机械加工工艺手册表 2.4-9，可得 s m v5 . 2=。 修正数： 0 . 1= mv k 15. 1= tv k 0 . 1= sv k 73. 0= krv k 则： 8395. 0= krvmvsvtv kkkkk 这样可以求出切削速度： ()() min 1261 . 25 . 28395. 0 m s m kvv= 求出主轴转速： () min 872 46 1260001000 r d v n= = 参考机械加工工艺手册表 3.1-41，查得相近转速，在此取 950r/min。 故求出实际切削速度应为： () 46 950 137.22 min 10001000 dn m v = 实 21 切削时间： fn llll t j 321 + = 参考机械加工工艺手册表 2.5-3 镗削机动时 间计算 其中：mml6 1 = mml4 2 = mml0 3 = 则： ()min17. 0 95019. 0 06420 321 = + = + = fn llll t j 工序 11：粗镗孔66h7mm、40mm 加工余量的确定 组合机床加工上表面两孔，采用镗削加工，其工序余量如下（半径余量） ： 基本尺寸：66mm 40mm 加工余量： 4.0mm 2.0mm 按机械加工工艺手册表 2.2-2 查得镗削所能达到的尺寸精度为 it13，所以按 加工方法的经济精度，并按“入体原则”确定各孔的工序尺寸公差，查机械制造技术 基础表 3.3，标准公差数值为： mm 46 . 0 0 64 39 . 0 0 38 两孔的垂直度由基准面底面保证。 切削用量的选择与确定，查机械加工工艺手册表 2.4-66。 方法同工序 10 d t 单件时间定额为： ()min60. 1= d t 工序 12 钻前面 8-m6 螺纹孔，30，20，及后面 8-m6 螺纹孔和20 加工余量的确定： 组合机床加工，其工序余量如下： （半径余量） 基本尺寸： m8 螺纹底孔 20 30 加工余量： 2.5mm 3.5mm 5mm 所选钻削所能达到的尺寸精度为 it11it12，所以按加工方法的经济精度，并 按“入体原则”确定各孔的尺寸公差为： m8 螺纹底孔 20 30 10 . 0 0 8 . 6 0.13 0 20 0.21 030 各螺纹孔的位置均由钻模板保证 切削用量的选择与确定： 根据机械加工工艺手册 ： r mm f m 18.0 8 = r mm f25 . 0 20 = 22 r mm f30 . 0 30 = 查机械加工工艺手册表 2.4-41，刀具选用高速钢刀具钻铸铁： min 6 .2746 . 0 8 m s m vm= min 2 .4067. 0 20 m s m v= min 8 .3763. 0 30 m s m v= 上述选择是在尽量使工件切削同步以抵消其切削力的原则下选取的，可以确定其 主轴转速为： () min 1858 6 3510001000 r d v n= = 时间定额的计算： min25.0= j t （单件机动时间） () min045. 025. 018. 0= f t ()()min015. 025. 005. 005. 0=+= w t ()min006. 030. 002. 0= x t 故 d t 单件时间定额： ()min316 . 0 006. 0015 . 0 045. 025. 0=+=+= xwfjd ttttt 工序 13：钻上面 6m8 螺纹底孔， 10 孔， 222h7， 10 孔， 加工余量的确定： 组合机床加工，其工序余量如下： （半径余量） 基本尺寸： m8 螺纹底孔 10 22h7 加工余量： 2.4mm 2mm 4.5mm 所选钻削所能达到的尺寸精度为 it11it12，所以按加工方法的经济精度，并 按“入体原则”确定各孔的尺寸公差为： m8 螺纹底孔 10 22h7 10.0 0 8.6 09.0 0 10 21.0 0 22 各螺纹孔的位置均由钻模板保证。 切削用量的选择与确定： 方法与工序 12 相同 确定其主轴转速为： () min 1858 6 3510001000 r d v n= = 时间定额的计算： 23 同理， d t 单件时间定额为：()min316. 0= d t 工序 14：精铣前后面 加工余量： mmap5 . 1= 进给量： 齿 mm fz20 . 0 = 切削速度： () min 4.14949.0 m s m v= 故机床转速可以确定为： () min 381 125 4 r d v n= = 机床机加工时间为： ()min21. 0 122 . 0381 22184 21 = + = + = fmz lll t j d t 单件时间定额： ()min265 . 0 = d t 工序 15：精铣 b、c 面 b 面：d=80mm l=36mm d=27mm z=10mm c 面：d=100mm l=40mm d=32mm z=10mm 进给量： 齿 mm fz18. 0= 切削速度： () min 8 .14238.2 m s m v= 故机床转速可以确定为： () min 569 80 8 r d v n= = 机床机加工时间为： ()min046. 0 1018. 0569 2 5 . 1053 21 1 = + = + = fmz lll t j ()min112. 0 1018. 0569 238140 21 2 = + = + = fmz lll t j ()min176.0 21 =+= jjj ttt 其他时间的确定： ()min032.0176.018.0= f t ()min011.0208.005.0= w t 24 ()min004.0208.002.0= x t 工序 16：精镗52j7mm，105h7mm，70mm， 扩后面20mm 孔 加工余量的确定，查机械加工工艺手册表 2.3-48 得： 基本尺寸： 52mm 105h7mm 70mm 20mm 加工余量： 2mm 2mm 2mm 2mm 查机械加工工艺手册表 2.2-2 精镗所能达到的尺寸精度为 it8-it10 级，查 机械制造技术基础表 3-3，标准公差数值为： 013. 0 012. 0 52+ 035.0 0 105 046.0 0 70 0.052 0 20 其余步骤同工序 10 得：总机动时间： min961. 1= j t d t 单件时间定额：()min476. 2= d t 工序 17：精镗66h7mm，40h8mm 孔 加工余量： 基本尺寸：66h7mm 40h8mm 加工余量： 1.0mm 1.0mm 进给量的选择与确定： （查机械加工工艺手册表 2.1-66） r mm f15 . 0 66 = r mm f10. 0 40 = 镗削速度： min 183 . 0 66 m s m v= min 183 . 0 40 m s m v= 根据上面可以确定其主轴转速为： () min 144 40 1810001000 r d v n= = 机动时间定额的计算： ()min944. 1 14410. 0 4420 66 = + = fn l tj 机 d t 单件时间定额： ()min455. 2= d t 工序 18：扩mm 012.0 009.0 30 + 孔 加工余量： 加工余量为 1.0mm 进给量： r mm f2 . 1= 查机械加工工艺手册表 2.4-52 25 切削速度： min 8 .1323. 0 m s mm v= 由此可以确定主轴转速： () min 147 30 8 .1310001000 r d v n= = 机动时间定额的计算： () ()min614 . 0 0 . 1 8 . 131000 3014 . 3 601020 1000 = + = = vf dl tj d t 单件时间定额： ()min776 . 0 = d t 工序 19：扩mm26孔 加工余量： 加工余量为 1.0mm 进给量： r mm f2 . 1= 查机械加工工艺手册表 2.4-52 切削速度： min 2 . 1322 . 0 m s mm v= 由此可以确定主轴转速： () min 162 26 2 .1310001000 r d v n= = 机动时间定额的计算： () ()min439. 0 0 . 12 .131000 2614. 36011 1000 = + = = vf dl tj d t 单件时间定额： ()min569. 0= d t 工序 20：20h7，30 012. 0 009. 0 + 孔 查机械加工工艺手册表 2.3-48，此道加工序余量为 0.2mm; 查机械加工工艺实用手册表 15-43，机铰刀铰孔时的进给量，选用高速钢铰刀， r mm f3.1 20 = r mm f2 30 = 。 查机械加工工艺实用手册表 15-44 铰孔时切削速度的计算公式 v yv xv pm m zv v k fat dc v = 1 0 60 其中：6 .15= v c 2 .0= v z 1 .0= v x 5 .0= v y 3.0=m 26 ()() min 8 .1018.01 .0 2 .0270060 206 .15 60 1 .03 .03 .01 2 .0 1 0 20 m s m k fat dc v v yv xv pm m zv v = = ()() min 1220.01 .0 2 .0270060 306 .15 60 1 .03 .03 .01 2 .0 1 0 30 m s m k fat dc v v yv xv pm m zv v = = 机动时间定额的计算： () ()min336.0 0 .28 .101000 3014.31067 1000 30 = + = = vf dl tj d t 单件时间定额： ()min424.0= d t 工序 21：倒20h7，105h7，70 1 . 0 1 . 0 + 孔的角 20h7，105h7 选用车削制订进给量，根据手册及机床选取： r mm f08. 0= （查切削用量简明手册表 1.8） 切削速度： min 16 m v = 所以机床主轴转速应为： () min 255 20 1610001000 r d v n= = 机动时间定额的计算： ()min091. 0 25508. 0 2 2 1 = + = fn l tj d t 单件时间定额： ()min114. 0= d t 工序 22：各面螺纹孔倒角 各倒角工序在钻孔时完成。 工序 23：铰22h7 孔 查机械加工工艺实用手册表 15-43 机铰刀铰孔时的进给量，选用高速钢铰刀， 则： r mm f4 . 1= 机械加工工艺实用手册表 15-44 铰孔时切削速度的计算公式： v yv xv pm m zv v k fat dc v = 1 0 60 其 中 ：6 .15= v c 2 . 0= v z 1 . 0= v x 5 . 0= v y 3 . 0=m 27 ()() min 01.11183. 01 . 0 2 . 0270060 22 6 . 15 60 1 . 03 . 03 . 01 2 . 0 1 0 22 m s m k fat dc v v yv xv pm m zv v = = 机动时间定额的计算： () ()min09. 0 4 . 101.111000 2214. 31010 1000 22 = + = = vf dl tj d t 单件时间定额： ()min113. 0= d t 工序 24：钻 25 与22h7 孔轴线成 25 o 的斜孔 查机械加工工艺手册表 2.4-38 高速钢钻头钻孔时的进给量，查得： r mm f16. 0= 查机械加工工艺手册表 2.4-41 高速钢钻头钻孔时的切削速度，查得： min 4 . 3864. 0 m s m v= 则机床主轴转速为： () min 2446 5 4 . 3810001000 r d v n= = 查机械加工工艺手册表 3.1-31，取 min 2500rns= 。 机动时间的确定： ()min066. 0 250016. 0 5 . 422 = + = fn l tj d t 单件时间定额： ()min084. 0= d t 因为有两孔需要加工，故，t=2td=2x0.084=0.17min。 工序 25：攻前面 8m6，2m8 螺纹及后面 8m8 螺纹 查切削手册表 2.7 可以确定出进给量： r mm f94 . 0 =。 查机械加工工艺手册表 2.4-105 攻螺纹的切削用量： min 9 . 6115 . 0 6 m s m vm= min 98 . 7 133 . 0 8 m s m vm= 由此可以确定出机床转速； () min 366 6 9 . 610001000 6 r d v nm= = () min 318 8 98 . 7 10001000 8 r d v nm= = 28 查机床转速，取 min 400rns= 。 查机械加工工艺手册表 2.5-19 续表： i fn l fn l tj += 21 攻前面 8-m6 机动时间： ()min146. 02 94. 0400 82. 288. 19 94. 0400 82. 288. 19 21 = + + + = +=i fn l fn l tj 攻前面 2-m6 机动时间： ()min22 . 0 2 94 . 0 400 82. 288 . 1 16 94 . 0 400 82 . 2 88. 116 21 = + + + = +=i fn l fn l tj 攻后面 8-m6 机动时间： ()min178. 02 94. 0400 82. 288. 112 94. 0400 82. 288. 112 21 = + + + = +=i fn l fn l tj 综合所述，由相关资料： min22. 0= j t d t 单件时间定额： ()min278. 0= d t 工序 26：攻 c 面 4m8，b 面 2m8 螺纹及 f 面 4m8 螺纹 查机械加工工艺手册表 2.4，查得 r mm f94 . 0 = 查机械加工工艺手册2.4-15，攻螺纹的切削速度： min 9 . 6115. 0 6 m s m vm= min 98. 7133. 0 8 m s m vm= 由此可以确定出机床转速； () min 318 8 98. 710001000 8 r d v nm= = 查机床转速，取 min 400rns=。 查机械加工工艺手册表 2.5-19 续表： i fn l fn l tj += 21 步骤同工序 25 得： d t 单件时间定额： ()min317. 0= d t 29 工序 27：磨削52j7，105h7 孔 由机械加工工艺手册2.4-163，精磨内圆的切削用量： min 366 . 0 52 m s m v= min 2404 52 r s r n= min 549 . 0 105 m s m v= min 1505 . 2 52 r s r n= ()bfa9 . 05 . 0= 取 0.8b r mm fa8108 . 0= r m frd006. 0= 磨52j7 的机动时间 由机械加工工艺手册表 2.5-11 查得： rda b j fnf klz t 2 = 其中：4 . 0= b z （由机械加工工艺手册表 2.3-49 磨孔余量） 1 . 1=k （由机械加工工艺手册表 2.5-13 内圆的修磨系数 k） ()min13. 1 006. 08240 1 . 14 . 01522 = = rda b j fnf klz t 磨150h7 的机动时间 由机械加工工艺手册表 2.5-11 查得： rda b j fnf klz t 2 = 0095. 0= rd f 其中：5 . 0= b z （由机械加工工艺手册表 2.3-49 磨孔余量） 1 . 1=k （由机械加工工艺手册表 2.5-13 内圆的修磨系数 k） ()min74. 1 0095. 08150 1 . 15 . 01822 = = rda b j fnf klz t 综合上述： min74. 1= j t 其他时间的确定： ()min313. 074. 118. 0= f t ()()min103. 0313. 074. 105. 0=+= w t ()()min041. 0313. 074. 102. 0=+= x t 故 d t 单件时间：()min197. 2041. 0103. 0313. 074. 1=+=+= xwfjd ttttt 30 四章四章 夹具设计夹具设计 4.1 机床夹具的作用 机床夹具主要用于机床切削加工，起机床与工件，刀具之间的桥梁作用，是工艺系 统中的一个重要环节。按国家标准（gb4863-85）给出的定义： “机床夹具是用以装夹工 件（和引导刀具）的装置” 。 1、保证加工精度 采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床，刀具之间的相互位置，工件的位置精 度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。 2、提高生产效率，降低成本 用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少辅助 工时；用于装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件，工位装 夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外采用夹具后， 产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。 3、扩大机床的工艺范围 使用专用夹具可以改变机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。 例如，通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。 4、减轻工人的劳动强度 用夹具装夹工件方便，快速，当采用气动，液压等夹紧装置时，可减轻工人劳动强 度。 5、缩短新产品试制周期 由于组合夹具，可调整夹具等多用途夹具，部件的标准化和通用化，从而在新产品 31 试制中可以大大发挥其优势，充分利用组装，更换少数部件，组件和调整方法，来满足 大部分工序的要求，使专用夹具的数量减少；从而减缩了夹具设计和制造的工作量，使 试制的周期缩短，费用减少。 4.2 机床夹具的组成 1、定位装置：使工件在夹具中占据正确的位置； 2、夹紧装置：将工件压紧夹牢，保证夹具部件在加工过程中受外力作用（切削力） ， 作用时不离开已占据的位置； 3、夹具体：机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成整体； 4、其他装置或元件：除了定位装置，夹紧装置和夹具体外，各种夹具还根据需要 设置一些其他装置或元件，如：分度装置，对刀元件。 4.3 夹具设计 本设计选取加工工序 12 的钻孔夹具设计。此零件年产 10 万件以上，故夹具设计适 用于流水线作业的车间，采用全自动或半自动夹紧装置。 4.3.1 定位的选取 由于工件的定位实际上是限制工件的自由度，由于加工的孔分布在工件的前后面， 且加工孔中直径最大才 30 ，使用组合机床一次性加工完成。 则选取一面两孔的定位原则来限制工件的六个自由度。 如图 4-1： 32 图 4-1 工件在一面两孔中被确定，利用圆柱销与削边销。 综上所述，决定此工序选择一面两孔的定位方式，此种定位方式合理，夹具结构简 单，定位夹紧方便，此外底面及定位孔都已精加工，所以能保证定位中位置的精确性， 但是考虑到大批量生产，零件毛坯的重量尺寸以及流水线生产条件，故把定位销作为伸 缩式（即上下定位板之间的相对运动） 。 为了完成伸缩式，故定位销是自己生产加工，因为销的长度是要超过板孔的长度， 还要能在工件孔中定位，上定位板的支撑用弹簧来完成，当工件在定位板上占有一个正 确的位置，则定位销能在夹紧力的作用下伸入二孔中完成定位，这主要是靠压缩弹簧， 使上定位板下移，定位销伸入工件孔中的；当加工完成后，夹紧力撤去，在压缩弹簧的 作用下，上定位板上移，定位销从零件孔中下移，则工件可以移开，从而实现快速的过 程、缩短了时间、提高了生产效率、自动化程度，适应于流水线作业。 4.3.2 弹簧的计算及选取 如下图弹簧在夹具中的作用是实现定位板不同的工件状态下的上下移动，也起支撑 作用，在下底板上放上工件不能超出定位板孔的长度。 计算出工件的质量约为 15kg w=10x15=150n 所以，在下底板上有根弹簧，每根弹簧的受力为 150 4 ，根据弹簧变形量，则弹簧的刚度 150 15/ 4 2.5 cn mm= 弹簧的极限压缩量为 15+2.5=17.5mm，所受的最大载荷为 15 17.5262.5fcn= 弹簧选择分 3 类压缩弹簧，计算过程如下： 假设弹簧丝直径 d 3 4 5 假设弹簧平均直径 2 d 20 30 20 旋转绕比 2 d c d = 6.67 7.5 4 曲度系数 1 k 1.18 1.24 1.31 弹簧材料拉伸弹度极限 1250 960 950 a mp 33 许用应力 t 0.5 tb = 625 480 475 a mp 计弹簧直径 1 1.6 max t fk c d = 2.92 2.95 2.72mm 查阅机械加工工艺手册选弹簧丝的直径为 3mm。 弹簧的圈数 4 max 2 2 8 max gd n fd = 得 n=6.32 圈，查阅机械加工工艺手册n=7。 因为弹簧的两端要与孔和底板接触，故死圈圈数为 2， 则弹簧的总圈数为 9 圈。弹簧外径 d= 2 d +d=23mm 最小节距 max minmin pd n =+ min 5.8p= min 0.1d= 查阅机械加工刀具手册 ，gb2089- 80 弹簧：d=3.0mm, 2 d=20mm，p=6.95， 极限载荷 max 350.