倒挡导块的机械加工工艺规程和铣上平面的夹具设计
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机械加工工艺规程和
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目目 录录 前 言.1 1 概述发展2 1.1 机床夹具简介 2 1.1.1 机床夹具的主要功能2 1.1.2 机床夹具的组成2 1.1.3 夹具设计的步骤和基本要求2 2 计算生产纲领、确定生产类型 8 2.1 生产纲领 8 2.2 生产效率分析 8 2.3 生产类型 8 3 倒挡导块的加工工艺规程设计 .10 3.1 倒挡导块的作用 .10 3.2 零件的工艺分析 .10 3.3 基面的选择.10 3.3.1 粗基准的选择原则.10 3.3.2 精基准选择的原则.11 3.4 制定工艺路线.11 3.5 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 .12 3.6 确定切削用量及基本工时 .13 4 专用夹具设计 .23 4.1 问题的提出 .23 4.2 定位基准的选择 .23 4.3 定位误差分析 .23 4.4 切削力的计算与夹紧力分析 .24 4.5 定向键与对刀装置设计 .24 4.6 夹具设计及操作简要说明 .26 结束语.27 谢 辞28 参 考 文 献29 前前 言言 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。 倒挡导块及其铣倒挡导块上平面的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、机械工程材料等进行毕业设计之后的下一个教学环节。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。 本设计选用倒挡导块来进行工艺编制与夹具设计，以说明书、绘图为主，设计 手册与国家标准为附来进行详细说明。 1 概述发展概述发展 1.11.1 机床夹具简介机床夹具简介 1.1.1 机床夹具的主要功能 机床夹具已成为机械加工时的重要装备，同时是机械加工不可缺少的部 件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹 具技术也正朝着高精、高效、模块、组合、通用 、经济方向发展。机床夹具的主 要功能是使工件定位夹紧，使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置，保证 其被加工表面达到工序所规定的技术要求，工件定位后，经夹紧装置施力于工件， 将其固定夹牢，使其在加工过程中不致因切削力、重力、离心力等外力作用而发 生位置改变。为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同 档次的精度标准供选择。 安装方法有找正法和用专用夹具，找正法用于单件、小批生产中，而专用夹 具用于生产批量较大或特殊需要时。 1.1.2 机床夹具的组成 1）定位支承元件 确定工件在夹具中的正确位置并支承工件。 2）夹紧装置 将工件夹紧不发生移动。 3）对刀或导向元件 保证刀具与工件加工表面的正确位置。 4）夹具体 将夹具的所有组成部分组成一体，并保证它们之间的相对位置关 系。 1.1.3 夹具设计的步骤和基本要求 一：夹具设计的基本要求 夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、工人的劳 动强度、生产率和加工成本。因此对设计的夹具，提出以下几点基本要求。 1）能稳定可靠地保证工件的加工技术要求。若工件达不到加工技术要求，成 为废品，则夹具设计是失败的，该夹具不能用与生产。 2）操作简单，便于工件安装，减轻工人的劳动强度，节省工件安装时间，降 低辅助工时，保证高的生产效率。 3）具有良好的工艺性，便于制造，降低夹具制造成本，从而降低分摊在工件 上的加工成本。 为保证上述基本要求，夹具的生产过程应按下面程序进行：夹具生产任务书 夹具的结构设计使用、制造部门会签夹具制造夹具验收生产使 用。 夹具生产任务书是由工艺人员在编制工艺规程时，根据生产需要而提出的。 任务书中包含内容有设计理由、使用车间、使用设备，该夹具所使用工件工序的 工序图并在工序图上要标明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基准、 夹紧点。这是设计夹具的依据，也是验收制造夹具的依据。夹具结构设计是设计 人根据夹具设计任务书的加工要求，提出几种可行方案、分析比较、进行误差计 算，以确定出合理方案，进行设计。夹具结构设计完成后，要会同使用部门、制 造部门就夹具的结构合理性、结构工艺性和经济性进行审核、会签、交付制造。 制成的夹具要同设计人员。工艺人员、使用部门、制造部门共同进行验证。当确 认夹具可保证工件该工序加工要求，能保证生产率、操作方便、安全，就可交付 生产车间使用。 二:夹具的设计步骤 当接到夹具设计任务书后，按下面 6 个步骤，逐步设计。 1）明确设计任务，收集研究设计的原始资料。原始资料包括如下内容。 A：加工零件的零件图、毛坯图及加工工艺过程，所设计夹具应有的工序图， 并了解该工序所使用的设备、刀具、量具、其他辅具以及该工序的加工余量、切 削用量、加工要求、生产节拍等参数。 B：了解零件的生产类型，就是决定夹具采用简单结构或复杂结构的依据。 若属大批量生产，则力求夹具结构完善、生产率高 或是单件小批量生产或急于应 付生产，则夹具结构应简单，以便迅速制造交付使用。 C：收集该夹具所用机床的资料，主要指与夹具连接部分的安装尺寸。如铣床夹 具要安装在工作台上，要收集工作如大小，工作如 T 形槽及槽距，以及机床的技 术参数。 D：收集所使用刀具的资料如刀具的精度、安装方式、使用要求及技术条件等。 E：收集国内外同类型夹具资料，吸收其中先进而又能结合本厂情况的合理部分。 F：了解本厂制造夹具的能力和使用的条件，如夹具制造的条件及精度水平，有 无压缩空气压值等。 G：收集有关夹具部件的标准（包括国标、部标、企标、厂标），典型夹具结构 图册等。 2）确定夹具结构方案，绘制结构草图，其主要内容如下。 A：根据工件加工尺寸、要求和开关，确定工件的定位方式，选择或设计定位元 件，计算定位误差。 B：确定刀具的引导方式及引导元件（指钻夹具、铣夹具）。 C：确定工件夹紧方式 ，选择或设计夹紧机构，计算夹紧力。 D：确定其他装置（如分度装置、顶出装置）的结构型式。 E：确定和设计其他结构，如铣床夹具与机床的连接装置、对刀装置。 在确定夹具结构的各组成部分时，可提出几种不同方案，分别画出草图，进行分 析比较，从中选择出合理方案。 3）绘制夹具总图。应注意以下几点。 A：绘制夹具总图，尽量按 1：1 绘制，以保证直观性。 B：主视图尽量符合操作者的正面位置。 C：工件轮廓用双点画线绘制，并视为假想透明体，不影响其他元件的绘制。 D：绘图顺序为：工件定位元件引导元件夹紧装置其他装 置夹具体。 4）标注总图上的尺寸、公差与配合和技术条件。夹具总图结构绘制完成后， 需标注五类尺寸和四类技术条件。 5）编写零件明细表。明细表应包括零件序号、名称、代号（指标准件代号或 通用件代号 ）、数量、材料、热处理、质量等。 6）绘制总图中非标准件的零件图。 三：夹具总图上尺寸、公差与配合和技术条件的标注 在夹具设计中，对于初设计者，在夹具总图上如何标注尺寸及技术条件，往 往是难点之一，以下对此作简要阐述。 1）夹具总图上应标注的五类尺寸 A：夹具外形轮廓尺寸指夹具在长、宽、高三个方向上的最大极限尺寸。 若有可动部分，则指运动部件在空间达到的极限位置的尺寸。标注夹具外形尺寸 的目的是避免夹具与机床或刀具在空间发生干涉。 B：工件与定位元件间的联系尺寸主要指工件定位面与定位元件工作面的 配合尺寸或各定位元件的位置尺寸，它们直接影响工件加工精度，是计算工件定 位误差的依据。 C：夹具与刀具的联系尺寸主要指对刀元件或引导元件与夹具定位元件之 间的位置尺寸、引导元件之间的位置尺寸或引导与导向部分的配合尺寸。 D：夹具与机床的连接部分尺寸这类尺寸主要指夹具与机床主轴或工作如 必须固定连接的平俱。如车床夹具要安装在车床主轴上，要标注与车床主轴的连 接尺寸，铣床夹具要安装在工作台上，要标注与工作如 T 形槽相配的定位键尺寸。 E：夹具内容的配合尺寸中心轴与夹具体孔的配合尺寸，钻套与衬套、衬 套与夹具体的配合尺寸，此类尺寸必须标注尺寸、配合性质及配合精度，否则夹 具精度无法保证。 2） 夹具总图上应标注的四类技术条件 夹具中的技术条件主要指夹具装配好后，各表面之间的位置精度要求。 A：定位元件之间的相互位置要求这是指组合定位时多个定位元件之间的 相互位置要求或多件装夹时相同定位元件之间的相互位置要求。如两端顶尖顶轴 两端中心孔，要求两顶尖轴线同轴度，两 V 形块对称线的同轴度。 B：定位元件与连接元件或夹具体底面的相位置要求夹具的连接元件或夹 具体底面是夹具与机床的连接部分，它决定了夹具与机床的相对位置，也就是决 定了定位元件相对机床，或刀具的位置，即决定了工件相对机床或刀具的位置。 C：引导元件与连接元件或夹具体底面的位置要求 D：引导元件与定位元件之间的相互位置要求 3）五类尺寸、四类技术条件的分类 五类尺寸、四类技术条件根据是否与工序加工要求相关而分为两类，其精度 值大小和取法不同。 A：与工件加工要求无直接关系的 尺寸公差与配合 这类尺寸公差与配合应按照元件在夹具中的功用和装配 要求，根据公差与配合国家标准或参阅有关资料来制定。 技术条件 与工件加工要求无直接关系的夹具上技术条件。 B： 与加工要求直接相关的 这类尺寸和技术条件与工件上相应尺寸和技术 条件直接对应，直接根据工件相应尺寸公差和相互位置允差的（1/51/2）的值 选取。一般工件允差小，取大系数，工件允差大，则取小系数。 制定这类夹具尺寸公差时，要注意下列问题。 应经工件的平均尺寸作为夹具相应尺寸的基本尺寸，极限偏差按对称双向 标注。 应以工序尺寸（不一定是工件最终尺寸）作为夹具基本尺寸的设计依据。 4）夹具调刀尺寸的标注 当夹具设计完成，按要求标注尺寸后，对有些夹具如铣夹具，往往还要标注 调刀尺寸（调刀尺寸一般是指夹具的调刀基准到对刀元件工作表面的位置尺寸）， 即刀具相对基准的尺寸，它与工件加工尺寸直接相关，也是夹具总图上关键尺寸 要求。 四：夹具体设计 夹具总体设计中最后完成的主要元件是夹具体。夹具体是夹具基础件、组成 夹具的各种元件、机构、装置都要安装在夹具体上。在加工过程中，它还要承受 切削力、夹紧、惯性力及由此而产生的振动和冲击。所以，夹具体是夹具中一个 设计、制造劳动量大，耗费材料多，加工要求高的零部件。在夹具成本中所占比 重较大，制造周期也长，设计时，应给以足够的重视。 （1）夹具体和毛坯结构 实际生产中所用夹具体常用的有三种结构。 A：铸造结构 铸造结构夹具体的优点如下： 可铸出复杂的结构形状。 铸件抗压强度大、抗振性好，特别适用于加工时振动大、切削负荷大的场 合。 铸件易于加工，价格低廉，成本低。但铸件生产周期长，因存在铸内应力， 易引起变形，影响夹具精度的保持性，因此，夹具体必须进行时效处理。 B：焊接结构其优点如下： 容易制造，周期短。 采用钢板、型材，如结构合理，布置得当，可减小质量。由于上述两优点， 特别适用于新产品试制或临时急用的场合，以缩短生产周期。此外，一些结构简 单的小型夹具，如翻转式钻模、盖板式钻模、可缷式钻模，采用焊接式结构十分 有利，因为这些夹具要频繁拆缷翻转，力求结构轻巧耐磨。 但焊接结构夹具体在焊接过程中的热变形和残余应力对夹具精度会有不得影 响，因此，焊完后要进行退火处理；另外，为提高刚性需加加强筋。 C：装配结构 装配夹具体是选用夹具专用标准毛坯或标准零件，根据使用要求组装而成， 可得到精确的外形和空间位置尺寸。标准毛坯和标准零件可组织专业化生产，这 样不但可以大大缩短夹具体的生产周期，还可降低生产成本。要使装配夹具体在 生产中得到广泛使用，必须实行夹具零部件的标准化、系列化。 （2）对夹具体的基本要求 A：一定的形状和尺寸 夹具的外形，取决于安装在夹具上的各种元件、机构、装置的形状及它们之 间的布置位置。设计时，只要将组成该夹具的所有元件、机构和装置的结构尺寸 都设计好并布置好它们在图纸上的位置，就可以由此勾画出夹具体的大致外形轮 廓尺寸。因为是单件生产，一般不作复杂计算设计。通常参照类似的夹具结构， 按经验类比法估计确定。 确定夹具体尺寸时，可参考下面数据。 铸造结构的夹具体，壁厚取 1540mm，过厚处挖空。 焊接结构用钢板取 1015mm，刚度不够时加筋板。 夹具体上不加工表面与工件表面之间应有一定间隙，以保证工件与夹具体 之间不发生干涉。间隙大小按以下规定选取： a:夹具体、工件都是毛面，间隙取 815mm. b:夹具体是毛面，工件是光面，间隙取 410mm. B：足够的强度和刚度 目的是减小在加工过程中因受切削力、夹紧力等而发生变形或振动。当刚度 不够时，可增设加强筋或用框形结构。若用加强筋，其壁厚取 0.70.9 倍壁厚， 高度不大于壁厚 5 倍。 C：良好的结构工艺性 以便于制造、装配、并减少加工工时。如夹具体上大平面上要局部加工，可 铸出 35mm 凸台；各加工表面，最好在同一平面内或在同一回转表面上，以便于 加工；尽量减少加工表面面积。另外，对于切削量大的工件所使用夹具，要注意 应能方便排屑，以免影响安装精度；对于大而重的夹具体，要考虑起吊装置，如 吊环螺钉或起重螺栓。 2 计算生产纲领、确定生产类型计算生产纲领、确定生产类型 2.12.1 生产纲领生产纲领 生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是 包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算。 N=Qn(1+a+) 式中： N零件的生产纲领（件/年） Q机器产品的年产量（台/年） n每台产品中该零件的数量（件/台） a备品百分率 废品百分率 2.22.2 生产效率分析生产效率分析 操作者按规定的作业方法工作时，他的能力或努力程度叫效率。主要用来考 核纯生产能力，不包括由技术、材料等其它问题所引起的能力损耗。 1）标准工时：标准工时=标准作业时间+辅助时间 指在正常情况下，从零件到成品直接影响成品完成的有效动作时间，其包含 直接工 时与间接工时。即加工每件（套）产品的所有工位有效作业时间的总和。 a标准工时：标准工时=生产一个良品的作业时间。 b标准工时=正常工时+宽放时间=正常工时（1+宽放率） c工厂使用的宽放率一般在 10%20%，对一些特殊的工种，如体力消耗较大 的工种，宽放率可适当放宽一些 d正常工时是人工操作单元工时+机器自动作业工时的总和。 2）制定方法：对现有各个工位（熟练工人）所有的有效工作时间进行测定， 把所有组成产品的加工工位的工时，考虑车间生产的均衡程度、环境对工人的影 响、以及工人的疲劳生产信息等因素后，计算得到标准工时。 生产率（产出数量标准工时）（日工作小时直接人工数）100% 2.32.3 生产类型生产类型 根据生产纲领的大小，可分为三种不同的生产类型： 1.单件生产：少量地制造不同结构和尺寸的产品，且很少重复。如新产品试 制，专用设备和修配件的制造等。 2.成批生产：产品数量较大，一年中分批地制造相同的产品，生产呈周期性 重复。而小批生产接近于单件生产，大批生产接近于大量生产。 3.大量生产：当一种零件或产品数量很大，而在大多数工作地点经常是重复 性地进行相同的工序。 生产类型的判别要根据零件的生产数量（生产纲领）及其自身特点，具体情 况见表 1-1。 表 1-1： 生产类型与生产纲领的关系 生产类型 重型 （零件质量 大于 2000kg） 中型 （零件质量 为 100-2000kg） 轻型 （零件质量 小于 100kg） 单件生产小于等于 5小于等于 20小于等于 100 小批生产 5-10020-200100-500 中批生产 100-300200-500500-5000 大批生产 300-1000500-50005000-50000 大量生产大于 1000大于 5000大于 50000 依设计题目知：Q=20000 台/年，n=1 件/台；结合生产实际，备品率 和废 品率 分别取为 10%和 1%。带入公式得该零件的生产纲领 N=30001（1+10%）（1+1%）=22222 件/年 零件是轻型零件，根据表 1-1 可知生产类型为大批生产。 3 倒挡导块的加工工艺规程设计倒挡导块的加工工艺规程设计 3.13.1 倒挡导块的作用倒挡导块的作用 题目所给定的零件是汽车变速箱倒挡导块，主要和拨叉配合拨动齿轮实 现换挡。零件有一个 22 孔，插入输入轴；还有一个 8 孔输入定位销。在圆柱 突出部分边缘有一个 12818 的槽，该槽是重要的工作部分，主要负责拨动其 他零件 3.23.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 对该零件的平面和孔进行加工，具体要求如下： 22F8 两端面 粗糙度 Ra12.5 22F8 孔 粗糙度 Ra3.2 左端面 粗糙度 Ra3.2 上平面 粗糙度 Ra12.5 下平面 粗糙度 Ra3.2 2x3 倒角 粗糙度 Ra6.3 宽 18 槽 粗糙度 Ra3.2 8H9 孔 粗糙度 Ra12.5 3.33.3 基面的选择基面的选择 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。 3.3.1 粗基准的选择原则 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。 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。 3.3.2 精基准选择的原则 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。 3.43.4 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。在生产纲领以确定为大批生产的条件下， 可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此 以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。 最终工艺方案如下： 工序 01：锻造 工序 02：调质处理 工序 03：铣 22F8 两端面 工序 04：钻、扩、铰 22F8 孔；倒角 145 工序 05：粗铣、半精铣左端面 工序 06：铣上平面 工序 07：铣下平面 工序 08：铣 2x3 倒角 工序 09：粗铣、半精铣宽 18 槽；倒角 工序 10：钻、铰 8H9 孔 工序 10：去毛刺 工序 11：检验至图纸要求 工序 12：入库 3.53.5 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 1. 22F8 两端面的加工余量 查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，得锻件的单边加工余量 Z=2.0mm,锻 件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 12.5。根据机械制造工艺设计简明手 册表 1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。 2. 22F8 孔的加工余量 查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，因其加工孔的尺寸不大故采用实 心锻造，锻件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 3.2。根据机械制造工艺设 计简明手册表 1.4-8，三步钻削（即钻、扩、铰）即可方可满足其精度要求。 钻 单边余量 Z=10.0mm 扩 单边余量 Z=0.9mm 铰 单边余量 Z=0.1mm 3. 左端面的加工余量 查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，得锻件的单边加工余量 Z=2.0mm,锻 件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 3.2。根据机械制造工艺设计简明手册 表 1.4-8，两步铣削（即粗铣、半精铣）方可满足其精度要求。 粗铣 单边余量 Z=2.0mm 半精铣 单边余量 Z=0.5mm 4. 上平面的加工余量 查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，得锻件的单边加工余量 Z=2.0mm,锻 件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 12.5。根据机械制造工艺设计简明手 册表 1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。 5. 下平面的加工余量 查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，得锻件的单边加工余量 Z=2.0mm,锻 件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 12.5。根据机械制造工艺设计简明手 册表 1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。 6. 2x3 倒角的加工余量 查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，因其加工表面的尺寸不大故采用 实心锻造，锻件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 6.3。根据机械制造工艺 设计简明手册表 1.4-8，一步铣削（即粗铣）即可方可满足其精度要求。 7.宽 18 槽的加工余量 查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，因其加工表面的尺寸不大故采用 实心锻造，锻件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 3.2。根据机械制造工艺 设计简明手册表 1.4-8，一步铣削（即粗铣）即可方可满足其精度要求。 粗铣 单边余量 Z=2.0mm 半精铣 单边余量 Z=0.5mm 8.8H9 孔加工余量 查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，因其加工孔的尺寸不大故采用实 心锻造，锻件尺寸公差为 CT9 级，表面粗糙度 Ra 为 12.5。根据机械制造工艺 设计简明手册表 1.4-8，两步钻削（即钻、铰）即可方可满足其精度要求。 钻 单边余量 Z=3.9mm 铰 单边余量 Z=0.1mm 3.63.6 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序 01：锻造 工序 02：调质处理 工序 03：铣 22F8 两端面 1、选择刀具 刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap0 . 2mmd10 0 min/15mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙 Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则mmap0 . 2 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X52K 型立式铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/25 . 0 mmfz min/478 10 1510001000 r d v ns 按机床标准选取475 w nmin/r min/15 1000 47510 1000 m dn v w 3）计算工时 切削工时： ，mml34 1 mml0 . 2 2 mml3 3 则机动工时为 。min657. 0min2 25 . 0 475 30 . 234 21 fn ll t w m 工序 04：钻、扩、铰 22F8 孔；倒角 145 工步一：钻 20 孔 选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.16）mm20 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得0.28/fmm r 机 （切削表 2.15）min/35mv 558r/minmin/ 20 3510001000 r D v n 按机床选取 n=545r/min min/ 3 . 34 1000 54520 1000 m dn v w 切削工时： ，则机动工时为mml72 1 mml 0 . 10 2 mml3 3 min558. 0min1 28 . 0 545 3 0 . 1072 321 i fn lll t w m 工步二：扩 20 孔至 21.8 选用高速钢锥柄扩孔钻（工艺表 3.16）mm 8 . 21 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得rmmf/17 . 0 机 （切削表 2.15）min/45mv 657r/minmin/ 8 . 21 4510001000 r D v n 按机床选取 n=680r/min min/ 6 . 46 1000 680 8 . 21 1000 m dn v w 切削工时： ，则机动工时为mml72 1 mml9 . 0 2 mml3 3 min657 . 0 min1 17 . 0 680 39 . 072 321 i fn lll t w m 工步三：铰 21.8 孔至 22F8 选用高速钢锥柄铰刀（工艺表 3.16）mm22 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得rmmf/1 . 0 机 （切削表 2.15）min/65mv 941r/minmin/ 22 6510001000 r D v n 按机床选取 n=960r/min min/4 .66 1000 96022 1000 m dn v w 切削工时： ，则机动工时为mml72 1 mml1 . 0 2 mml3 3 min752. 0min1 1 . 0960 31 . 072 321 i fn lll t w m 工步四：倒角 145 工序 05：粗铣、半精铣左端面 工步一：粗铣左端面 1、选择刀具 刀具选取硬质合金端铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap5 . 1mmd20 0 min/30mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙 Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则mmap5 . 1 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X52K 型立式铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/25 . 0 mmfz min/478 20 3010001000 r d v ns 按机床标准选取475 w nmin/r min/ 9 . 29 1000 47520 1000 m dn v w 当475r/min 时 w n rmmznff wzm /475475425 . 0 按机床标准选取rmmfm/475 3）计算工时 切削工时： ，mml48 1 mml5 . 1 2 mml3 3 则机动工时为 min443 . 0 min1 25 . 0 475 35 . 148 21 fn ll t w m 工步二：半精铣左端面 1、选择刀具 刀具选取硬质合金端铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap5 . 0mmd20 0 min/40mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙 Ra3.2，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则mmap5 . 0 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X52K 型立式铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/637 20 4010001000 r d v ns 按机床标准选取600 w nmin/r min/ 7 . 37 1000 60020 1000 m dn v w 当600r/min 时 w n rmmznff wzm /48060042 . 0 按机床标准选取rmmfm/475 3）计算工时 切削工时： ，mml48 1 mml5 . 0 2 mml3 3 则机动工时为 min430 . 0 min1 2 . 0600 35 . 048 21 fn ll t w m 工序 06：铣上平面 1、选择刀具 刀具选取硬质合金三面刃铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap0 . 2mmd30 0 min/45mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙 Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则mmap0 . 2 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X52K 型立式铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/25 . 0 mmfz min/478 30 4510001000 r d v ns 按机床标准选取475 w nmin/r min/ 8 . 44 1000 47530 1000 m dn v w 当475r/min 时 w n rmmznff wzm /475475425 . 0 按机床标准选取rmmfm/475 3）计算工时 切削工时： ，mml48 1 mml0 . 2 2 mml3 3 则机动工时为 min447 . 0 min1 25. 0475 30 . 248 21 fn ll t w m 工序 07：铣下平面 1、选择刀具 刀具选取硬质合金三面刃铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap0 . 2mmd20 0 min/30mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙 Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则mmap0 . 2 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X52K 型立式铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/25 . 0 mmfz min/478 20 3010001000 r d v ns 按机床标准选取475 w nmin/r min/ 9 . 29 1000 47520 1000 m dn v w 当475r/min 时 w n rmmznff wzm /475475425 . 0 按机床标准选取rmmfm/475 3）计算工时 切削工时： ，mml48 1 mml0 . 2 2 mml3 3 则机动工时为 min447 . 0 min1 25. 0475 30 . 248 21 fn ll t w m 工序 08：铣 2x3 倒角 1、选择刀具 刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap66 . 1 mmd10 0 min/15mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙 Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则mmap66 . 1 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X52K 型立式铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/25 . 0 mmfz min/478 10 1510001000 r d v ns 按机床标准选取475 w nmin/r min/15 1000 47510 1000 m dn v w 3）计算工时 切削工时： ，mml48 1 mml66. 1 2 mml3 3 则机动工时为 min444 . 0 min1 25 . 0 475 366 . 1 48 21 fn ll t w m 工序 09：粗铣、半精铣宽 18 槽；倒角 工步一：粗铣宽 17 槽 1、选择刀具 刀具选取硬质合金三面刃铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap5 . 8mmd40 0 min/60mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙 Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则mmap5 . 8 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X62 型卧式铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/25 . 0 mmfz min/478 40 6010001000 r d v ns 按机床标准选取475 w nmin/r min/7 .59 1000 47540 1000 m dn v w 3）计算工时 切削工时： ，mml12 1 mml5 . 8 2 mml3 3 则机动工时为 min198 . 0 min1 25. 0475 35 . 812 21 fn ll t w m 工步二：半精铣宽 17 槽至宽 18 槽 1、选择刀具 刀具选取硬质合金三面刃铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap5 . 0mmd40 0 min/80mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙 Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则mmap5 . 0 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X62 型卧式铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/637 40 8010001000 r d v ns 按机床标准选取600 w nmin/r min/ 4 . 75 1000 60040 1000 m dn v w 3）计算工时 切削工时： ，mml12 1 mml5 . 0 2 mml3 3 则机动工时为 min130 . 0 min1 2 . 0600 35 . 012 21 fn ll t w m 工序 10：钻、铰 8H9 孔 工步一：钻 7.8 孔 选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.16）mm8 . 7 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得0.28/fmm r 机 （切削表 2.15）min/25mv 612r/minmin/ 8 . 7 1510001000 r D v n 按机床选取 n=545r/min min/ 4 . 13 1000 5458 . 7 1000 m dn v w 切削工时： ，则机动工时为mml18 1 mml9 . 3 2 mml3 3 min327 . 0 min2 28 . 0 545 39 . 318 321 i fn lll t w m 工步二：铰 7.8 孔至 8H9 选用高速钢锥柄铰刀（工艺表 3.16）mm8 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得rmmf/1 . 0 机 （切削表 2.15）min/25mv 995r/minmin/ 8 2510001000 r D v n 按机床选取 n=960r/min min/ 2 . 24 1000 9608 1000 m dn v w 切削工时： ，则机动工时为mml18 1 mml1 . 0 2 mml3 3 min440 . 0 min2 1 . 0960 31 . 018 321 i fn lll t w m 工序 10：去毛刺 工序 11：检验至图纸要求 工序 12：入库 4 专用夹具设计专用夹具设计 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。 由指导老师的分配，决定设计铣上平面的夹具。 4.14.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于铣上平面，表面粗糙度 Ra3.2，有一定的精度要求，故设计 夹具时即考虑如何提高生产效率，也要注意产品质量。 4.24.2 定位基准的选择定位基准的选择 选择已加工好的 22F8 孔和 22F8 孔右端面和下平面定位，所以相应的夹具 上的定位元件应是心轴和支承钉。因此进行定位元件的设计主要是对心轴和支承 钉，夹紧则是由心轴、螺母、快换垫圈和带肩螺母等组成的夹紧机构来完成。 1、22F8 孔和 22F8 孔右端面与心轴相配合，限制五个自由度，即 X 轴移 动、Y 轴移动、Y 轴转动、Z 轴移动和 Z 轴转动。 2、下平面与支承钉相配合，限制一个自由度，即 X 轴转动。 工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。 4.34.3 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，用表示。 Y 工件以 22F8 孔和 22F8 孔右端面和 4830 端面来定位，铣宽 18 槽，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 基准位移误差，mm Y 孔的最大直径，mm max D 轴的最小直径，mm min d =0.027mmmm21.967-021.22 2 1 )( 2 1 minmaxY ）（dD 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，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为= B B d 2 1 式中 基准不重合误差，mm B 工件的最大外圆面积直径公差，mm d = B mm0105 . 0 mm021 . 0 2 1 2 1 d 4.44.4 切削力的计算与夹紧力分析切削力的计算与夹紧力分析 查表 4 得切削力计算公式： ppf Kfa 7 . 0 3 . 1 371F 式中，f=1mm/r,查表得3 p a 75 . 0 )736/(K p =736MPa, 即=1547N1K pppf Kfa 7 . 0 3 . 1 371F 113371 7 . 03 . 1 所需夹紧力，查表 5 得，安全系数 K=WK k W 6543210 KKKKKKK 式中为各种因素的安全系数，查表得： 60 KK K=1.872，当计算 K2.5 时，取 K=2.50 . 10 . 13 . 10 . 12 . 10 . 12 . 1 孔轴部分由 M8 螺母锁紧，查表得夹紧力为 12360N =30900NWK k W5 . 212360 由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 k W f
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