机械毕业设计（论文）-实体保持架钻模工装设计含三维含检测报告.pdf

i xx 大学大学 毕业设计论文 实体保持架钻模工装设计 所 在 学 院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指 导 老 师 年 月 日 ii 摘 要 实体保持架零件加工工艺及钻床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 iii abstract shell parts processing technology and design of drilling jig design process design, including the parts processing process design and fixture three. in the process of design should first carries on the analysis to the components and parts of the process to understand the design of blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each step of process dimension calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure; design then the special jig, fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning device, clamping device, guide device, clamp and the machine tool and other components; the positioning error calculate fixture positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay close attention to the improvement and design in later. keywords: process, process, cutting, clamping, positioning error iv 目 录 摘 要 . ii abstract. iii 目 录 iv 第 1 章 绪 论 1 1.1 实体保持架机械加工工艺简述 . 1 1.2 实体保持架机械加工工艺流程 1 1.3 实体保持架夹具简述 2 1.4 机床夹具的功能 2 1.5 机械工艺夹具的发展趋势 3 1.5.1 机床夹具的现状 . 3 1.5.2 现代机床夹具的发展方向 . 3 第 2 章 零件的分析 5 2.1 零件的形状 5 2.2 零件的工艺分析 5 第 3 章 工艺规程设计 7 3.1 确定毛坯的制造形式 . 7 3.2 基面的选择 . 7 3.3 制定工艺路线 . 8 3.3.1 工艺路线方案一 8 3.3.2 工艺路线方案二 9 3.3.3 工艺方案的比较与分析 9 3.4 选择加工设备和工艺装备 . 9 3.4.1 机床选用 10 3.4.2 选择刀具 10 3.4.3 选择量具 10 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 11 3.6 确定切削用量及基本工时 12 v 第 4 章 钻右端面 4- m8 螺纹底孔夹具设计 . 29 4.1 夹具的夹紧装置和定位装置 . 29 4.2 夹具的导向 . 30 4.3 切削力及夹紧力的计算 . 31 4.4 钻孔与工件之间的切屑间隙 . 34 4.5 钻模板 . 35 4.6 定位误差的分析 35 4.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用 . 37 4.8 确定夹具体结构和总体结构 . 38 4.9 夹具设计及操作的简要说明 . 40 结 论 41 参考文献 42 致 谢 44 1 第 1 章 绪 论 1.1 实体保持架机械加工工艺简述 实体保持架加工处理是指改变形状，尺寸，相对位置和取得良好份的全过程的性质 的加工坯料的方法，该方法是基于所述工作者的处理。例如，该处理流程粗加工的共用 部分 - 精加工 - 装配 - 检验 - 包装，是一般方法的过程。如上面所述原油处理可以 包括空白的制造，研磨等，可被分成轿厢精加工，钳工，铣床，等等，必要的每个步骤 进行了详细的数据，如粗糙度，以实现得多，公差来实现。 视产品与技术人员，设备条件和工人的质量等的数量，以确定所使用的过程中，和写在 过程的文件，这是所述处理的规划的内容。这是一个比较有针对性。每个工厂可能不一 样，因为实际的情况是不同的。 总体来说，该过程是一个程序，过程是对于每个步骤详细参数，工艺规划是基于一 个特定工厂编写过程的实际情况。 1.2 实体保持架机械加工工艺流程 实体保持架加工工艺规划是提供零件的加工过程和工艺文件操作方法之一，它是具 体的生产条件下，更合理的工艺和操作方法，按照该书面形式处理的规定文件，经批准 后，以指导生产。 步骤开发流程规范 1）生产计划的计算，以确定生产的类型。 2）分析零件图和产品装配图，零件加工分析。 3）选择了空白。 4）制定工艺路线。 2 5）确定每个步骤中，计算处理的尺寸和公差。 6） ，以确定所使用的每一个过程的设备和工具，夹具，量具 7）来确定切削的量和固定的工作小时。 8）确定的主要过程的技术要求和试验方法。 9）填写流程文件。 在配制的顺序处理的过程中，往往在右边的内容已被预先确定前进行调整，以提高经济 效益。在订单的执行过程中，它可能不会出现之前的物质条件，如引进改变生产条件， 新技术，新工艺，新材料，采用先进的设备，需要及时修改完善工艺规程。 1.3 实体保持架夹具简述 实体保持架夹具工件装夹技术和设备，它被广泛应用于机械加工等制造工艺。 在现代化的生产，工装夹具是不可缺少的技术和设备，这直接影响到精密加工，帮 助劳动生产率和产品，夹具设计是一个重要的技术工作。 “工欲善其事，必先利其器。 ” 工具是人类文明进步的标志。但是，工具（包括夹具，刀具，量具和艾滋病等）在 其功能的不断创新仍然是非常显著。 1.4 机床夹具的功能 1.机床夹具的主要功能 机器的主要功能是加载工件夹具，工件定位和夹具。 （1）确定在工件的定位占据夹紧过程中的正确位置。可以保证工件的正确的大小 和位置的定位精度的要求。 （2）固定以夹紧工件的定位，以保持加工过程中的定位操作的相同的位置。因为 在加工过程中的工件，通过各种力的作用下，如果工件是固定的，工件会松动。由此， 3 夹紧工件，以提供安全，可靠的加工条件。 机床夹具 2.特殊功能 工装夹具，主要对刀和引导特殊功能。 （1）调节所述刀的切割边缘相对于工件或夹具的正确位置。铣削夹具边缘块，其 可以快速确定相对于所述切割器夹具的正确位置。 （2）引导钻夹具钻钻模板集可以快速确定钻头的位置和钻头指导自己的行为。 1.5 机械工艺夹具的发展趋势 随着伟大的科学技术的进步和社会生产力的迅速提高，从补充工具夹具发展成为工 艺装备齐全。 1.5.1 机床夹具的现状 1）可以快速，方便地装备新产品投入生产。 2）一组能够夹紧工件具有类似特征的。 3）适用于高精密机床夹具精密加工。 4）适用于所有现代灯具新机的制造技术。 5）高效利用液压或气动夹紧装置夹住，进一步提高劳动生产率。 6）提高机床夹具的标准化程度。 1.5.2 现代机床夹具的发展方向 夹具的方向 1：精确 随着越来越精密机械产品，必将在精密夹具相应增加。 夹具的方向 2：效率 高效率的夹具，常见的有效率夹子包括：自动化装置，高速与夹具夹紧动力装置的 灯具。 4 夹具的方向 3：灵活性 柔性和挠性机夹具类似。变量是：所述步骤的特征，产量，所述工件的形状和大小。 新品种具有柔性夹具的特点是：组合夹具，通用可调夹具，夹具组，装配夹具，数控机 床和夹具。在很长的，灵活的灯具灯具将成为发展的主要方向。 夹具的方向 4：标准化 在配制的典型的夹具结构的基础上，第一固定部件和零件是普遍的，建立的类型大 小串联或变体， 以减少使用类似的功能元件和夹具的类型的部件， 驳回一些的功结构差。 常用的方法包括夹具，零部件，元器件，糟糕的发型和万能材料。标准化阶段夹具是普 遍深入，主要是建立在零件或装配夹具系列的大小，并为固定件审查地图有利条件。 5 第 2 章 零件的分析 2.1 零件的形状 题目给的零件是实体保持架零件，来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置 称为汽车转向系统(steering system)。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控 制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零 件都称为保安件。汽车转向系统和制动系统都是汽车安全必须要重视的两个系统。主要 作用是起固定转向器各个零部件的作用。 零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。 具体尺寸，公差如下图所示。 图图 2-1 实体保持架工件图实体保持架工件图 2.2 零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为铝合金，该材料为铝合金，具有较高强度，耐磨性，耐热 性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 6 实体保持架零件主要加工表面为：1.左右端面，表面粗糙度 a r 值为 3.2 m。2.前 端面，表面粗糙度 a r 值 3.2 m。3.车90 内孔，表面粗糙度 a r 值 3.2 m。 实体保持架共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： (1)左端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面，内孔90 粗车后半精车就可以达到精度要求。而 钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。 (2).右端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面；110 端面外圆。其要求也不高，粗车后精车就 可以达到精度要求。 7 第第 3 章章 工艺规程设计工艺规程设计 本实体保持架假设年产量为 10 万台，每台车床需要该零件 1 个，备品率为 19%， 废品率为 0.25%，每日工作班次为 2 班。 该零件材料为铝合金 ， 考虑到零件在工作时要有高的耐磨性， 所以选择铸铝铸造。 依据设计要求 q=100000 件/年，n=1 件/台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取 19%和 0.25%代入公式得该工件的生产纲领 n=2xqn(1+)（1+)=238595 件/年 3.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为铝合金 ，铸件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，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。 3.2 基面的选择基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工 质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚 者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择，对像实体保持架这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本 零件来说， 如果外圆的端面做基准， 则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称， 8 按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准， 若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表 面做为粗基准)。 对于精基准而言， 主要应该考虑基准重合的问题， 当设计基准与工序基准不重合时， 应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。 3.3 制定工艺路线制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要 求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性 机床配以专用夹具， 并尽量使工序集中来提高生产率。 除此以外， 还应当考虑经济效果， 以便使生产成本尽量下降。 3.3.1 工艺路线方案一 1 铝棒料开料，毛坯尺寸 120x60 2 粗精车左端面 3 粗车上端面保证尺寸 110.5mm 4 半精车上端面保证尺寸 110.1mm 5 精车上端面保证尺寸 110mm 6 粗镗内孔保证尺寸 89.5mm 7 半精镗内孔保证尺寸 89.1mm 8 精镗内孔保证尺寸 90 mm 9 粗车右端面保证尺寸 55.3mm 10 精车右端面保证尺寸 55mm 11 钻铰孔 12 去毛刺 13 检查 9 3.3.2 工艺路线方案二 1 铝棒料开料，毛坯尺寸 120x60 2 粗精车左端面 3 粗车上端面保证尺寸 110.5mm 4 半精车上端面保证尺寸 110.1mm 5 精车上端面保证尺寸 110mm 6 钻铰孔 7 粗镗内孔保证尺寸 89.5mm 8 半精镗内孔保证尺寸 89.1mm 9 精镗内孔保证尺寸 90 mm 10 粗车右端面保证尺寸 55.3mm 11 精车右端面保证尺寸 55mm 12 去毛刺 13 检查 3.3.3 工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设 备， 加工过程比较繁琐， 而且在加工过程中位置精度不易保证。 方案二减少了装夹次数， 但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等。因此综合两 个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下： 1 铝棒料开料，毛坯尺寸 120x60 2 粗精车左端面 3 粗车上端面保证尺寸 110.5mm 4 半精车上端面保证尺寸 110.1mm 5 精车上端面保证尺寸 110mm 6 粗镗内孔保证尺寸 89.5mm 7 半精镗内孔保证尺寸 89.1mm 8 精镗内孔保证尺寸 90 mm 9 粗车右端面保证尺寸 55.3mm 10 10 精车右端面保证尺寸 55mm 11 钻铰孔 12 去毛刺 13 检查 3.4 选择加工设备和工艺装备选择加工设备和工艺装备 3.4.1 机床选用 .工序是粗车、粗镗和精车、精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用车 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 车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表 4.2-7。 .工是钻孔，选用 z525 摇臂钻床。 3.4.2 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。 3.4.3 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。 11 3.5 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 “实体保持架” 零件材料为铝合金 ，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，铝合金的硬度 hb 为 143269，表 2.2-23 铝合 金的物理性能，铝合金 密度=7.27.3（ 3 cmg） ，计算零件毛坯的重量约为 2kg 。 表 3-1 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 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。 3.6 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深 13 度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量简明手册 （第三版，艾兴、肖诗纲 编，1993 年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以* 号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。 工序 3 粗车上端面保证尺寸110.5mm 所选刀具为 yg6 硬质合金可转位车刀。 根据 切削用量简明手册 表 1.1， 由于 ca6140 机床的中心高为 200mm（表 1.30） ，故选刀杆尺寸hb=mmmm2516，刀片厚度为 mm5 . 4。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 0 v = 0 12 ，后角 0 = 0 6 ，主偏 角 v k = 0 90 ，副偏角 v k = 0 10 ，刃倾角s= 0 0 ，刀尖圆弧半径 s r =mm8 . 0。 .确定切削深度 p a 由于单边余量为 3，可在一次走刀内完成，故 p a =3 （3-1） .确定进给量 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 1.4 刀杆尺寸为mm16mm25， p amm4，工件直径100400 之间时， 进给量 f =0.51.0rmm 按 ca6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7rmm 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 130， ca6140 机床进给机构允许进给力 max f=3530n。 根据表 1.21，当强度在 174207hbs时， p amm4，f75. 0rmm， r k = 0 45 时， 径向进给力： r f =950n。 切削时 f f 的修正系数为 roff k=1.0， sff k=1.0， krff k=1.17（表 1.292） ，故实际 14 进给力为： f f =95017. 1=1111.5n （3-2） 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f =rmm7 . 0可用。 .选择刀具磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取为mm5 . 1，车刀 寿命t =min60。 .确定切削速度 0 v 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据 切削用量简明使用手册 表 1.11， 当6yg硬质合金刀加工硬度 200219hbs 的铸件， p amm4， frmm75 . 0 ，切削速度v=min63m。 切削速度的修正系数为 tv k =1.0， mv k=0.92， sv k0.8， tv k=1.0， kv k=1.0（见表 1.28） ，故： 0 v = t v v k =630 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 1 （3-3） min48m n= d vc 1000 = 127 481000 =120minr （3-4） 根据 ca6140 车床说明书选择 0 n =125minr 这时实际切削速度 c v 为： c v = 1000 c dn = 1000 125127 min50m （3-5） .校验机床功率 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 15 由 切削用量简明使用手册 表 1.25，hbs=160245， p amm3，f rmm75 . 0 ， 切削速度min50mv 时， c p =kw7 . 1 切削功率的修正系数 krpc k=0.73， pcr k 0 =0.9，故实际切削时间的功率为： c p =1.773. 0=1.2kw （3-6） 根据表 1.30，当n=min125r时，机床主轴允许功率为 e p =kw9 . 5， c p e p ，故所 选切削用量可在 ca6140 机床上进行，最后决定的切削用量为： p a =3.75mm， f =rmm7 . 0，n=min125r=sr08 . 2 ，v=min50m 工序 4 半精车上端面保证尺寸110.1mm 1) 切削深度，单边余量 z=0.4mm,分 1 次切除。 2) 进给量，根据机械加工工艺手册取 f=0.9mm/r 3)计算切削速度 v yx p m v c k fat c v vv =132m/min 4)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = x100 1321000 420r/min 按机床说明书(见工艺手册表 4.2-8)与 420r/min 相近的机床转速为 480r/min。 现选取 480r/min 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/150 1000 480100 m= 5) 检验机床功率主切削力 c f 按切削手册表 1.29 所示公式计算 c f c c f c f c f c f n c yx pf kvfac 其中 c f c 2985， c f x 1.0， c f y0.65， c f n - 0.15， mp k= f nb ) 650 ( = 65 . 0 ) 650 600 (=0.63 kr k =0.61 c f =29851.00.5 65 . 0 150 15 . 0 0.630.89=1122.4(n) 切削时消耗功率 c p 4 106x vf cc 4 106 150 4 . 1122 x x 2.81(kw) 16 由实用机械加工工艺手册表 7- 4 中 ca6140 机床说明书可知，ca6140 主电机 功率为 7.5kw.转速为 480r/min 时主轴传递的最大功率为 4.5kw.所以机床功率足够，可以 正常加工。 6) 校验机床进给系统强度已知主切削力 c f 1122.4n.径向切削力 p f 按切削手册表 1.29 所示公式计算 p f p p f fpp f p f n c y x pf kvfac 其中 p f c1940， p f x0.9， p f y0.6， p f n- 0.3， mp k= f nb ) 650 ( = 85 . 0 ) 650 220 (=0.59 kr k =0.5 所以 c f =19401.5 9 . 0 0.5 6 . 0 150 3 . 0 0.590.5=203(n) 而轴向切削力 f f f f f fff f f f n c y x pf kvfac 其中 f f c2880， f f x1.0， f f y0.5， f f n- 0.4， m k= f nb ) 650 ( = 0 . 1 ) 650 220 (=0.34 k k =1.17 轴向切削力 f f =28801.50.5 5 . 0 150 4 . 0 0.341.17=442(n) 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1,则切削罗在纵向进给方向对进给机构的 作用力为 f= f f +( c f + p f )=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5n 而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为 3530n(见切削手册表 1.30)故机床 进给系统可正常工作。 7)切削工时：t= fn l w 21 ll + 其中 l=10mm 1l =4mm 1l =2mm 所以 t= 0.9480 2410 + 0.1min 工序 5 精车上端面保证尺寸110mm 1) 切削深度。单边余量 z=3mm.分 1 次切除 2) 进给量根据机械加工工艺手册取 f=0.9mm/r 3) 计算切削速度 v yx p m v c k fat c v vv = 其中： v c =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。修正系数 v k 见切削手册表 1.28, 即 mv k=1.44 , sv k=0.8 , kv k=1.04 , krv k=0.81 , bv k=0.97 。 所 以 17 v c v 35 . 0 15 . 0 2 . 0 9 . 0460 342 =1.440.81.040.810.97=126m/min 4) 确定机的主轴转速 ns= w d 1000 c v = 106 1261000 378r/min 按机床说明书(见 工艺手册 表 4.2-8),与 378r/min 相近的机床转速为 400r/min。 现选取 w n =400r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/133 1000 400106 m= 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 t m = fn l w 21 ll + i ;其中 l=30mm tm= fn l w 21 ll + i= 0.9400 2 15=0.83(min) 工序 6 粗镗内孔保证尺寸89.5mm 所选刀具为 yg6 硬质合金可转位镗刀。 根据 切削用量简明手册 表 1.1， 由于 ca6140 机床的中心高为 200mm（表 1.30） ，故选刀杆尺寸hb=mmmm2516，刀片厚度为 mm5 . 4。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 0 v = 0 12 ，后角 0 = 0 6 ，主偏 角 v k = 0 90 ，副偏角 v k = 0 10 ，刃倾角s= 0 0 ，刀尖圆弧半径 s r =mm8 . 0。 .确定切削深度 p a 由于单边余量为mm5 . 2，可在一次走刀内完成，故 p a =2.5 .确定进给量 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 1.4 刀杆尺寸为mm16mm25， p amm4，工件直径100400 之间时， 进给量 f =0.51.0rmm 18 按 ca6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7rmm 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 130， ca6140 机床进给机构允许进给力 max f=3530n。 根据表 1.21，当强度在 174207hbs时， p amm4，f75. 0rmm， r k = 0 45 时， 径向进给力： r f =950n。 切削时 f f 的修正系数为 roff k=1.0， sff k=1.0， krff k=1.17（表 1.292） ，故实际 进给力为： f f =95017. 1=1111.5n 由 于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f =rmm7 . 0可用。 .选择刀具磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取为mm5 . 1，车刀 寿命=min60。 .确定切削速度 0 v 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据 切削用量简明使用手册 表 1.11， 当15yt硬质合金刀加工硬度 200219hbs 的铸件， p amm4， frmm75 . 0 ，切削速度v=min63m。 切削速度的修正系数为 tv k =1.0， mv k=0.92， sv k0.8， tv k=1.0， kv k=1.0（见表 1.28） ，故： 0 v = t v v k =630 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 1 （3-12） min48m 19 n= d vc 1000 = 127 100048 =120minr （3-13） 根据 ca6140 车床说明书选择 0 n =125minr 这时实际切削速度 c v 为： c v = 1000 c dn = 1000 125127 min50m （3-14） .校验机床功率 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由 切削用量简明使用手册 表 1.25，hbs=160245， p amm3，f rmm75 . 0 ， 切削速度min50mv 时， c p =kw7 . 1 切削功率的修正系数 krpc k=0.73， pcr k 0 =0.9，故实际切削时间的功率为： c p =1.773. 0=1.2kw 根据表 1.30，当n=min125r时，机床主轴允许功率为 e p =kw9 . 5， c p e p ，故所选 切削用量可在 ca6140 机床上进行，最后决定的切削用量为： p a =1.25mm， f =rmm7 . 0，n=min125r=sr08 . 2 ，v=min50m 工序 7 半精镗内孔保证尺寸89.1mm 所选刀具为 yg6 硬质合金可转位车刀。 根据 切削用量简明手册 表 1.1， 由于 ca6140 机床的中心高为 200mm（表 1.30） ，故选刀杆尺寸hb=mmmm2516，刀片厚度为 mm5 . 4。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 0 v = 0 12 ，后角 0 = 0 6 ，主偏 角 v k = 0 90 ，副偏角 v k = 0 10 ，刃倾角s= 0 0 ，刀尖圆弧半径 s r =mm8 . 0。 .确定切削深度 p a 20 由于单边余量为mm5 . 2，可在一次走刀内完成，故 p a = 2 5 . 2 =mm25. 1 .确定进给量 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 1.4 刀杆尺寸为mm16mm25， p amm4，工件直径100400 之间时， 进给量 f =0.51.0rmm 按 ca6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7rmm 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 130， ca6140 机床进给机构允许进给力 max f=3530n。 根据表 1.21，当强度在 174207hbs时， p amm4，f75. 0rmm， r k = 0 45 时， 径向进给力： r f =950n。 切削时 f f 的修正系数为 roff k=1.0， sff k=1.0， krff k=1.17（表 1.292） ，故实际 进给力为： f f =95017. 1=1111.5n 由 于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f =rmm7 . 0可用。 .选择刀具磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取为mm5 . 1，车刀 寿命=min60。 .确定切削速度 0 v 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据 切削用量简明使用手册 表 1.11， 当15yt硬质合金刀加工硬度 200219hbs 21 的铸件， p amm4， frmm75 . 0 ，切削速度v=min63m。 切削速度的修正系数为 tv k =1.0， mv k=0.92， sv k0.8， tv k=1.0， kv k=1.0（见表 1.28） ，故： 0 v = t v v k =630 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 1 （3-12） min48m n= d vc 1000 = 127 100048 =120minr （3-13） 根据 ca6140 车床说明书选择 0 n =125minr 这时实际切削速度 c v 为： c v = 1000 c dn = 1000 125127 min50m （3-14） .校验机床功率 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由 切削用量简明使用手册 表 1.25，hbs=160245， p amm3，f rmm75 . 0 ， 切削速度min50mv 时， c p =kw7 . 1 切削功率的修正系数 krpc k=0.73， pcr k 0 =0.9，故实际切削时间的功率为： c p =1.773. 0=1.2kw 根据表 1.30，当n=min125r时，机床主轴允许功率为 e p =kw9 . 5， c p e p ，故所选 切削用量可在 ca6140 机床上进行，最后决定的切削用量为： p a =1.25mm， f =rmm7 . 0，n=min125r=sr08 . 2 ，v=min50m 工序 8 22 精镗内孔保证尺寸90 mm 所选刀具为 yg6 硬质合金可转位镗刀。 根据 切削用量简明手册 表 1.1， 由于 ca6140 机床的中心高为 200mm（表 1.30） ，故选刀杆尺寸hb=mmmm2516，刀片厚度为 mm5 . 4。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 0 v = 0 12 ，后角 0 = 0 6 ，主偏 角 v k = 0 90 ，副偏角 v k = 0 10 ，刃倾角s= 0 0 ，刀尖圆弧半径 s r =mm8 . 0。 .确定切削深度 p a 由于单边余量为mm5 . 2，可在一次走刀内完成，故 p a =2.5 .确定进给量 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 1.4 刀杆尺寸为mm16mm25， p amm4，工件直径100400 之间时， 进给量 f =0.51.0rmm 按 ca6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7rmm 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 130， ca6140 机床进给机构允许进给力 max f=3530n。 根据表 1.21，当强度在 174207hbs时， p amm4，f75. 0rmm， r k = 0 45 时， 径向进给力： r f =950n。 切削时 f f 的修正系数为 roff k=1.0， sff k=1.0， krff k=1.17（表 1.292） ，故实际 进给力为： f f =95017. 1=1111.5n 由 于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f =rmm7 . 0可用。 23 .选择刀具磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取为mm5 . 1，车刀 寿命=min60。 .确定切削速度 0 v 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据 切削用量简明使用手册 表 1.11， 当15yt硬质合金刀加工硬度 200219hbs 的铸件， p amm4， frmm75 . 0 ，切削速度v=min63m。 切削速度的修正系数为 tv k =1.0， mv k=0.92， sv k0.8， tv k=1.0， kv k=1.0（见表 1.28） ，故： 0 v = t v v k =630 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 1 （3-12） min48m n= d vc 1000 = 127 100048 =120minr （3-13） 根据 ca6140 车床说明书选择 0 n =125minr 这时实际切削速度 c v 为： c v = 1000 c dn = 1000 125127 min50m （3-14） .校验机床功率 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由 切削用量简明使用手册 表 1.25，hbs=160245， p amm3，f rmm75 . 0 ， 切削速度min50mv 时， c p =kw7 . 1 24 切削功率的修正系数 krpc k=0.73， pcr k 0 =0.9，故实际切削时间的功率为： c p =1.773. 0=1.2kw 根据表 1.30，当n=min125r时，机床主轴允许功率为 e p =kw9 . 5， c p e p ，故所选 切削用量可在 ca6140 机床上进行，最后决定的切削用量为： p a =1.25mm， f =rmm7 . 0，n=min125r=sr08 . 2 ，v=min50m 工序 11 钻铰孔 本工序采用计算法。 表 3-5 高速钢麻花钻的类型和用途 标准号 类型 直径范围（mm） 用途 gb1436- 85 直柄麻花钻 2.020.0 在各种机床上，用钻模或 不用钻模钻孔 gb1437- 85 直柄长麻花钻 1.031.5 在各种机床上，用钻模或 不用钻模钻孔 gb1438- 85 锥柄麻花钻 3.0100.0 在各种机床上，用钻模或 不用钻模钻孔 gb1439- 85 锥柄长麻花钻 5.050.0 在各种机床上，用钻模或 不用钻模钻孔 选用 z525 摇臂钻床，查机械加工工艺手册 孟少农 主编，查机表 2.4-37 钻头的磨钝标准及耐用度可得，耐用度为 4500，表 10.2-5 标准高速钢麻花钻的直径系 列选择锥柄长，麻花钻25，则螺旋角 =30 0，锋交 2 =1180，后角 a f =10 0,横刃斜 角 =50 0，l=197mm,l 1=116mm。 25 表 3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自 gb6137-85） mm 直径范围 直柄麻花钻 l l1 11.8013.20 151 101 表 3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据 gb6137-85） （） d (mm) 2 f 8.618.00 30 118 12 4060 表 3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度 （1）后刀面最大磨损限度 mm 刀具材料 加工材料 钻头 直径 d0（mm） 20 高速钢 铸铁 0.50.8 （2）单刃加工刀具耐用度 t min 刀具类型 加工材料 刀具材料 刀具直径 d0（mm） 1120 钻头（钻孔及扩 孔） 铸铁、铜合金及合 金 高速钢 60 钻头后刀面最大磨损限度为 0.50.8mm 刀具耐用度 t = 60 min .确定进给量 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，第二卷表 10.4 高速钢钻头钻孔的进给量 为 f=0.250.65zmm,根据表 4.13 *中可知，进给量取 f=0.60 rmm。 .确定切削速度 26 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表 10.4-17 高速钢钻头在铝合金（190hbs） 上钻孔的切削速度轴向力， 扭矩及功率得， v=12minm， 参考 机械加工工艺手册 孟 少农 主编，表 10.4-10 钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数 kmv=1.0，rtv=0.85。 v=1285. 0=10.32minm （3-17） 则 n= =131minr （3-18） 查表 4.2-12 *可知， 取 n = 150 minr 则实际切削速度 v 实= = =11.8 minm 工序 100 钻前端面 4-m8 螺纹底孔，然后进行攻丝 4-m8 rmmf2 . 0=rmm1 . 050 . 0 = 取 rmmf1 . 0= smv25 . 0 = （min15m） 所以 srn18.11= （min713r） 按机床选取 w n =min800r （sr 3 . 13） 所以实际切削速度smv28 . 0 = （min 3 . 15m） 切削工时（一个孔） ： st 3 . 11 1 . 0 3 . 13 1212 = + = 工序 110 钻孔斜凸台 2-m8 螺纹底孔，然后进行攻丝 2-m8 rmmf2 . 0=rmm1 . 050 . 0 = 取 rmmf1 . 0= smv25 . 0 = （min15m） 所以 srn18.11= （min713r） 25 32.101000 1000 dn 1000 2514. 3150 27 按机床选取 w n =min800r （sr 3 . 13） 所以实际切削速度smv28 . 0 = （min 3 . 15m） 切削工时（一个孔） ： st 3 . 11 1 . 0 3 . 13 1212 = + = 28 29 第 4 章 钻孔夹具设计 4.1 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