机械制造技术课程设计-圆周支座加工工艺及钻6-M4螺纹底孔夹具设计（全套图纸） .doc

圆周支座工艺规程及钻 6-m4 螺纹底孔夹 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 目 录 iii 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 6-m4 螺纹底孔夹具设计14 3.1 夹具的设计 14 3.1.1 定位分析定位分析.14 3.1.2 定位原理定位原理.14 3.1.3 定位元件的分析定位元件的分析.15 3.1.4 夹紧元件的选择夹紧元件的选择.15 3.1.5 定位误差的分析定位误差的分析16 3.1.6 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算17 3.2 夹具设计及操作的简要说明 18 结 论.19 参考文献.20 致 谢.21 圆周支座工艺及夹具设计 1 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。 圆周支座工艺及夹具设计 2 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 3 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 圆周支座工艺及夹具设计 4 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 5 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 圆周支座工艺及夹具设计 6 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 7 ：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 圆周支座工艺及夹具设计 8 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 9 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 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 11 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 圆周支座工艺及夹具设计 12 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 13 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 圆周支座工艺及夹具设计 14 第 3 章 钻 6-m4 螺纹底孔夹具设计 3.1 夹具的设计 在本次夹具设计中，设计钻6-m4螺纹底孔的夹具，在工件夹紧方面要求手动 夹紧。这类夹具的特点是：针对性强，刚性好，容易操作，装夹速度较快以及生 产效率高和定位精度高，但是设计制造周期长，产品更新换代时往往不能继续使 用适应性差，费用较高。 3.1.1 定位分析定位分析 在工件的定位中有很多种不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件一心 轴定位，工件以小 v 型块定位等。 根据零件的形状，我们可以选择以平面定位或以工件中心圆孔定位。在夹具 设计过程中尽量以设计基准为定位基准，以便减小加工误差。所以在这道设计中 采用以 3.1.2 定位原理定位原理 在机械加工过程中，为了保证工件某道工序的加工要求，必须使工件在机床 上相对于刀具处于正确的相对位置。当采用机床夹具安装一批工件时，是通过夹 具来实现这些要求的。要实现工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置， 必须做到以下三点： （1）使一批工件在夹具中都占有一致的正确的加工位置； （2）使夹具在机床上占有正确的位置； （3）使刀具相对于夹具占有正确的位置。 工件在夹具中定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这就可以 通过设置定位支承点，限制工件的相对运动来实现。工件在没有采取定位措施之 前，可视为一个处于空间自由状态的刚体，根据运动原理学可知，任一刚体在空 间直角坐标系中都有六个自由度，即沿三个坐标轴轴向移动的自由度，分别用、x 、来表示；绕三个坐标轴的转动的自由度，分别用、来表示。由此yzxyz 结 论 15 看来，未限制六个自由度的工件的位置是不确定的，当然也是无法加工的。因此 要使工件在夹具中处于正确的位置，必须对影响工件加工面位置精度的相应自由 度进行限制。 工件的六个自由度都是客观存在的，是工件在夹具中所占空间位置确定的最 高程度。也就是说。工件最多只有六个自由度，限制工件在某一方向的自由度， 工件在夹具中该方向的位置就确定下来。工件在夹具中定位，意味着通过定位元 件限制工件相应的自由度。 3.1.3 定位元件的分析定位元件的分析 在连接座的加工过程中，因为该零件较为复杂，加上零件的特殊性，因此在 设计过程中设计定位板一块来限制零件的自由度，定位板限制了零件的 x 、y 的移动方向和旋转方向，设计一拉杆限制了零件绕 z 轴旋转的方面，一共限制了 零件的五个自由度，达到不完全定位状态。 不完全定位可分为下列两种情况： .由于工件的加工前的结构特点，无法也没有必要限制某些方面的自由度； .由于加工工序的加工精度要求，工件在定位时允许某些方面的自由度不被 限制。 3.1.4 夹紧元件的选择夹紧元件的选择 工件在夹紧过程中应避免夹紧元件跟工件进行点接触。因为在点接触的过程 中，即使有很小的夹紧力也可以产生很大的应力，由于定加工过程产生的误差在 夹紧上经常会出现点接触的情况。但是后面还要考虑液压缸的活塞杆与工作台的 相对位置安装误差，必须进行自位平衡，则钻模板和夹具体之间采用铰链连接， 使钻模板形成自位平衡。本次设计中钻模板材料为 45 钢，其外还有自制导轨。 .选择钻套 钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体上或钻模板中。钻套有固定钻套， 固定钻套直接压入钻模板采用或配合，磨损后不容易更换，适用于67 nh67 rh 中、小批量生产或用来加工孔距较小以及孔距精度较高的孔。 可换钻套：可换钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板中。钻 圆周支座工艺及夹具设计 16 套由螺钉固定，以防止转动。钻套与衬套间采用或配合，钻套磨损67 nh67 rh 后，可以迅速更换。适于大批量生产。 快换钻套：当要取出钻套时，只要将钻套朝逆时方向转动使螺钉头部刚好对 准钻套上的削边上面，即可取出钻套。 在这次设计中我选择可换钻套，因为是大批量生产。但是本道工序里要用自 制钻套和衬套，必须把钻套和衬套加长来保证精度和它的高度。快换钻套如图所 示： 图 4-1 快换钻套 .夹具底座与工作台的连接 由于的加工过程中选用的机床为 z3080摇臂钻床， 机械加mm7625 工工艺手册 孟少农 主编第二卷，表 10.1-5 摇臂钻床联系尺寸可得，底座 t 型槽数为 5 个，工作台上面 t 型槽数为 5 个，工作台侧面槽数为 3 个， ，12002450ba276t28a46b20c48h ，5601000800hkl150 1 t36 1 h175 1 e115 2 c22 1 a 。36 1 b 3.1.5 定位误差的分析定位误差的分析 定位误差是指由于定位不准而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。 对夹具设计中采用的某一定位方案，只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺 寸或位置公差的 1/3，即可认为该定方案符合加工精度的要求。 在用夹具装夹工件时，当工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触或 相配合时，工件的位置即由定位元件确定下来。而对一批工件来说，因各工件的 有关表面本身和它们之间在尺寸和位置上都存在公差，且夹具上的定位元件本身 结 论 17 及相互间存在尺寸和位置公差，因此，虽然工件已经定位，但每个被定位的工件 上的一些表面的位置仍然会产生变化，这就造成了工序尺寸和位置要求方面的加 工误差。 本次定位是典型的两面一孔定位，在分析计算定位误差时，应该按配合间隙 为最大的情况来考虑。基准位移误差包括两类：平面内任意方向移动的基准位 移误差；转动的基准位移误差。ya 工件两面中心距的平均尺寸，其公差一般为：（） a l 3 1 5 1 d l 因，取015 . 0 69 d lmmmmld0075 . 0 70 配合一般取或，所以：6h7h mmmmhd 0 013 . 0 2 976.246976.24 计算定位误差 加工尺寸的定位误差，由于定位基准与工序基准重合，故 . 0 b min1 11 xyd dd （4-1） =006 . 0 013 . 0 021 . 0 mm039. 0 定位误差小于工件公差的0366 . 0 33 . 0 3 1 31 3.1.6 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算 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 圆周支座工艺及夹具设计 18 由资料机床夹具设计手册查表可得：721 切削力公式： 式 pf kfdf 75 . 0 2 . 1 412 （2.17） 式中 mmd10rmmf/3 . 0 查表得： 82195 . 0 ) 190 ( 6 . 0 hb kp 即：)(69.1980nff 实际所需夹紧力：由