L形弯管的机械加工工艺规程设计及其夹具设计【三维图】.zip
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工艺规程设计
弯管夹具设计
的 机械加工工艺规程及
三维弯管夹具设计】
三维弯管夹具设计
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目 录摘 要1Abstract2第1章 绪论31.1引言31.2机械加工工艺规程的作用31.3研究方法及技术路线41.4课题背景及发展趋势5第2章 工艺规程设计72.1毛坯的制造形式72. 2零件分析72.3 基面的选择82.3.1 粗基准的选择原则82.3.2精基准选择的原则82.4制定工艺路线92.5 确定各工序的加工余量92.6确定切削用量及基本工时10第3章 钻床夹具233.1定位机构233.2夹紧机构253.3 定位误差273.3.1定位误差273.3.2产生定位误差的原因283.3.3定位误差的计算283.4 绘制夹具装配图293.5 机床夹具的总体形式324钻床夹具装配34致 谢39参 考 文 献40摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。L形弯管零件的工艺规程及其钻、攻3/4-14NPTF螺纹的工装夹具，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：L形弯管、夹具设计、定位误差AbstractThe design content of the mechanical manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance matching and measurement of aspects of knowledge.L bend parts of process planning and its drilling, tapping 3/4-14 NPTF threads of jigs and fixtures, including parts processing process design, process design and special fixture design three parts.Should first analyze the parts in the process design, understand parts of technology to design the structure of blank, and choose the good parts processing benchmark, design process of the parts;Then the parts size of each work step of the process, the key is to determine the process equipment for each process and cutting parameter;For the design of special fixture, then select design out of the component parts of the fixture, such as the positioning device, clamping device, led components, specific connection with machine parts and other parts;Calculated at the exit of fixture locating position error, analysis the rationality of the fixture structure and deficiency, and pay attention to the improvement in the later design.Key words: L bend, fixture design, positioning error 39第1章 绪论1.1引言制造技术的重要性是不言而喻的，它与当今的社会发展密切相关。现代制造技术是当前世界各国研究和发展的主题，特别是在市场经济的今天，它更占有十分重要的地位。人类的发展过程是一个不断制造的过程，在人类发展的初期，为了生存，制造了石器以便于狩猎，此后，出现了陶器，铜器，铁器，和一些简单的机械，如刀，剑，弓，箭等兵器，锅，壶，盆，罐等用具，犁，磨，碾，水车等农用工具，这些工具和用具的制造过程都是简单的制造过程，主要围绕生活必需和存亡征战，制造资源，规模和技术水平都非常有限。随着社会的发展，制造技术的范围，规模的不断扩大，技术水平的不断提高，向文化，艺术，工业发展，出现了纸张，笔墨，活版，石雕，珠宝 ，钱币金银饰品等制造技术。到了资本主义和社会主义社会，出现了大工业生产，使得人类的物质生活和文明有了很大的提高，对精神和物质有了更高的要求，科学技术有了更快更新的发展，从而与制造工艺的关系更为密切。蒸汽机的制造技术的问世带来了工业革命和大工业生产，内燃机制造技术的出现和发展形成了现代汽车，火车和舰船，喷气涡轮发动机制造技术促进了现代喷气客机和超音速飞机的发展，集成电路制造技术的进步左右了现代计算机的水平，纳米技术的出现开创了微创机械的先河，因此，人类的活动与制造密切相关，人类活动的水平受到了限制，宇宙飞船，航天飞机，人造飞机，人造卫星以及空间工作站等技术的出现，使人类活动走出了地球，走向太空 。1.2机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程是指规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。制订工艺规程的原则是保证图样上规定的各项技术要求，有较高的生产效率，技术先进，经济效益高，劳动条件良好。制订工艺规程的程序：1、 计算生产纲领，确定生产类型2、 分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查3、 确定毛坯种类、形状、尺寸及精度4、 制订工艺路线5、 进行工序设计（确定各工序加工余量、切削用量、工序尺寸及公差、选择工艺装备，计算时间定额等。）1.3研究方法及技术路线1. 深入生产实践调查研究 在深入生产实践调查研究中，应当掌握下面一些资料：工程图纸，工艺文件，生产纲领，制造与使用夹具情况等。2. 制订工艺工艺规程的程序计算生产纲领，确定生产类型，分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查，确定毛坯的种类，形状，尺寸及精度，拟定工艺路线（划分工艺规程的组成，选择的定位基准，选择零件表面的加工方法，安排加工顺序，选择机床设备等），进行工序设计（确定各工序加工余量，切削余量，工序尺寸及工差，选择工艺装备，计算时间定额等），确定工序的技术要求及检验方法，填写工艺文件。3. 确定L形弯管的夹紧方式和设计夹紧机构夹紧力的作用点和方向应符合夹紧原则。进行夹紧力的分析和计算，以确定加紧元件和传动装置的主要尺寸。4. 确定夹具其他部分的结构形式如分度装置，对刀元件和夹具体等5. 绘制夹具总装配图在绘制总装配图时，尽量采用1：1比例，主视图应选取面对操作者的工作位置。绘图时，先用红线或双点划线画出L形弯管的轮廓和主要表面，如定位表面，夹紧表面和被加工表面等。其中，被加工表面用网纹线或粗实线画出加工余量。L形弯管在夹具上可看成是一个假想的透明体，按定位元件，导向元件，夹紧机构，传动装置等顺序， 画出具体结构。6. 标注各部分主要尺寸，公差配合，和技术要求7. 标注零件编号及编制零件明细表在标注零件编号时。标准件可直接标出国家标准代号。明细表要注明夹具名称，编号，序号，零件名称及材料，数量等。8. 绘制家具零件图拆绘夹具零件图的顺序和绘制夹具总装配图的顺序相同。1.4课题背景及发展趋势机床夹具是在切削加工中，用以准确地确定L形弯管位置，并将其牢固地夹紧的工艺装备。它的重要作用是：可靠地保证L形弯管的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，冲锋发挥和扩大机床的工艺性能。因此夹具在机械制造中占有重要的地位。机床夹具的设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项技术措施。我们在设计中也应该注意一些重要方法，我们必须深入生产实践调查研究，因为，这样有利于我们掌握一些重要资料，例如： （1）L形弯管的图纸详细阅读图纸，了解L形弯管被加工表面的技术要求，该件在机械中的位置和作用，以及装配中的特殊要求。（2）工艺文件了解L形弯管的工艺过程，本工序的加工要求，L形弯管已加工面及及待加工面的状况，基准面的选择状况，可用的机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。（3）生产纲领夹具的结构形式应与L形弯管批量大小相适应，做到经济合理。（4）制造与使用夹具的状况等。我深刻明白要想做好这次夹具设计，我也要了解并注意设计夹具出现的问题，对夹具最基本的要求是：L形弯管的定位准确，定位精度满足加工要求，L形弯管夹紧牢固可靠，操作安全方便，成本低廉。L形弯管夹具中的定位精度，主要是定为基准是否与工序基准重合，定位基准的形式和精度，定位元件的形式和精度，定位元件的布置方式，定位基准与定位元件的配合状况等因素有关。这些因素所造成的误差，可以通过数学计算求得。在采取提高定位精度的措施时，要注意到夹具制造上的可能性。在总的定位精度满足加工要求的条件下，不要过高的提高L形弯管在夹具中的定位精度。夹具在机床上的定位精度，和刀具在夹具上的导向精度也不应忽视。夹具在机床上的定位精度，主要与定位元件表面与机床配合处的位置精度。夹具与机床连接处的配合间隙等因素有关。因此，提高夹具制造精度，减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。如果定位精度要求很高，而通过提高夹具制造精度的措施已不可能或不合理时，应采用调整法或就地加工法解决，即在安装夹具时找正定位表面的准确位置，或在夹具安装后加工定位表面，使夹具在机床上获得高精度定位。刀具在夹具上的导向精度通常利用导向元件或对刀元件来保证。因此影响刀具在夹具上的导向精度的因素有：导套中心到定位元件产生变形等。夹具中出现过定位时，可通过撤销多余定位定位元件，使多余定位元件失去限制重复自由度的能力，增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。第2章 工艺规程设计2.1毛坯的制造形式零件材料为1E0018，灰铁1E0018相当于HT200，较高强度铸铁，基体为珠光体，强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性也良好；铸造性能较好，需要进行人工时效处理。属于中大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用金属型浇铸，铸造精度为8级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2. 2零件分析 图2-1 K形管三维图L形弯管共有以下几组加工表面，现分述如下：1、 L形弯管B向面2、 L形弯管4-3/8螺纹3、 L形弯管96.57端面；96.57外圆；88.81槽；倒角4、 L形弯管3-10.5孔5、 L形弯管3/4-14NPTF螺纹技术要求：1.不允许有缩松，气孔，夹渣，裂纹等铸造缺陷、2.未注铸造尺寸公差1.5，面轮廓度与X、Y、Z公差为3，未注机加工尺寸公差0.25。3.未注铸造外圆角R2，内圆角R5，未注拔模角14.未注壁厚6，最小4.55.耐水压试验350KPa不漏6.人工时效，硬度HB187-2412.3 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。2.3.1 粗基准的选择原则1、如果必须首先保证L形弯管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L形弯管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L形弯管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。由以上及零件知，选用L形弯管基准Y、R60圆弧和右端面作为定位粗基准。2.3.2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L形弯管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。2.4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：金属型浇注工序02：人工时效，硬度HB187-241工序03：粗铣、半精铣B向面工序04：钻、攻4-3/8螺纹工序05：粗车、半精车96.57端面；96.57外圆；88.81槽；倒角工序06：钻、铰3-10.5孔工序07：钻底孔23.25孔、攻3/4-14NPTF螺纹工序08：钳工去毛刺工序09：耐水压试验350KPa不漏工序10：检验至图纸要求并入库2.5 确定各工序的加工余量L形弯管材料为1E0018，查机械制造工艺设计简明手册表1.3-1知，精度等级CT79，加工余量等级MA-F，再根据表2.2-4知，各加工表面余量如下：1. L形弯管B向面的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得铸件的单边加工余量Z=2.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra3.2，加工余量为MA-F级。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=2.0半精铣 单边余量Z=0.52. L形弯管4-3/8螺纹的加工余量因4-3/8螺纹尺寸不大，故采用实心铸造，根据机械制造工艺设计简明手册表3.1-47，首先钻4-3/8螺纹底孔8.2，再攻3/8螺纹。3.L形弯管96.57端面的加工余量L形弯管96.57端面，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得铸件的单边加工余量Z=2.5mm, 铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra3.2，加工余量为MA-F级。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，两步车削即粗车半精车方可满足其精度要求。粗车 单边余量Z=2.0半精车 单边余量Z=0.54. L形弯管3-10.5孔的加工余量L形弯管3-10.5孔，因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，表面粗糙度Ra3.2，根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-9知，首先钻孔至10，再铰10孔至10.5。5. L形弯管3/4-14NPTF螺纹的加工余量L形弯管3/4-14NPTF螺纹，因螺纹尺寸不大，故采用实心铸造，根据机械制造工艺设计简明手册表3.1-47，首先钻3/4-14NPTF螺纹底孔23.25，再攻3/4-14NPTF螺纹。6其他不加工表面，铸造即可满足其精度要求。2.6确定切削用量及基本工时工序01：金属型浇注工序02：人工时效，硬度HB187-241工序03：粗铣、半精铣B向面工步一：粗铣B向面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用YG8，2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 2）决定每次进给量及切削速度 根据XK7132型数控铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则 按机床标准选取575 3）计算工时切削工时：，走刀次数则机动工时为工步二：半精铣B向面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用YG8，2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 2）决定每次进给量及切削速度 根据XK7132型数控铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则 按机床标准选取950 3）计算工时切削工时：，走刀次数则机动工时为工序04：钻、攻4-3/8螺纹工步一：钻4-3/8螺纹底孔8.2 选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 777r/min 按机床选取n=630r/min 切削工时： ，走刀次数 则机动工时为 工步二：攻4-3/8螺纹选择3/8螺纹高速钢机用丝锥 等于L形弯管螺纹的螺距，即f=0.662mm/r 669r/min 按机床选取n=630r/min切削工时： ，走刀次数则机动工时为 工序05：粗车、半精车96.57端面；96.57外圆；88.81槽；倒角工步一：粗车96.57端面1、切削用量本工序为粗车96.57端面，已知加工材料为1E0018，有外皮；机床为C620-1型卧式车床，工件装卡在专用夹具中。所选刀具为YT5硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册第一部分表1.1，由于CA6140型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。1）确定切削深度由于单边余量为2.0mm，可在一次走刀内切完，故 2）确定进给量根据表1.4，在96.57端面、刀杆尺寸为16mm25mm、3mm、工件直径为100400mm时，=0.081.59mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.25mm/r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1.30，C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。根据表1.21，当3mm,0.75mm/r，=65m/min(预计)时，进给力=760N。的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为 =7601.17N=889.2N由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选的=0.25mm/r可用。3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。4）确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，3mm，0.75mm/r，切削速度=300m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,=1.0(均见表1.28），故=3000.80.650.811.15m/min145.3/min 479r/min 按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=500r/min5）校验机床功率由表1.24，3mm，0.75mm/r，46m/min时，=1.7KW。切削功率的修正系数=1.17，=1.13，=0.8，=0.25（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW根据表1.30，当=500r/min时，机床主轴允许功率=7.0KW。，故所选的切削用量可在CA6140机床上进行。最后决定的切削用量为=2.0mm，=0.25mm/r，=500r/min，=145.3m/min2、确定粗车96.57端面的基本时间 ， 式中 =96.57mm，=75mm，=0mm，=2mm，=0.25mm/r，=500r/min,=1 则 工步二：粗车96.57外圆1、切削用量本工序为粗车96.57外圆，已知加工材料为1E0018，有外皮；机床为CA6140型卧式车床，工件装卡在专用夹具中。所选刀具为YT5硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册第一部分表1.1，由于CA6140型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。1）确定切削深度由于单边余量为2.0mm，可在一次走刀内切完，故 2）确定进给量根据表1.4，在粗车96.57外圆、刀杆尺寸为16mm25mm、3mm、工件直径为100400mm时，=0.081.59mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.25mm/r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1.30，CA6140机床进给机构允许的进给力=3530N。根据表1.21，当3mm,0.75mm/r，=65m/min(预计)时，进给力=760N。的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为 =7601.17N=889.2N由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选的=0.25mm/r可用。3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。4）确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，3mm，0.75mm/r，切削速度=300m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,=1.0(均见表1.28），故=3000.80.650.811.15m/min145.3/min 479r/min 按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=500r/min5）校验机床功率由表1.24，3mm，0.75mm/r，46m/min时，=1.7KW。切削功率的修正系数=1.17，=1.13，=0.8，=0.25（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW根据表1.30，当=500r/min时，机床主轴允许功率=7.0KW。，故所选的切削用量可在CA6140机床上进行。最后决定的切削用量为=2.0mm，=0.25mm/r，=500r/min，=145.3m/min2、确定粗车96.57外圆的基本时间 ， 式中 =18mm，=2.0mm，=0mm，=2mm，=0.25mm/r，=500r/min,=1 则 工步三：粗车88.81槽1、切削用量本工序为粗车88.81槽，已知加工材料为1E0018，有外皮；机床为CA6140型卧式车床，工件装卡在专用夹具中。所选刀具为YT5硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册第一部分表1.1，由于CA6140型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。1）确定切削深度由于单边余量为3.0mm，可在一次走刀内切完，故 2）确定进给量根据表1.4，在粗车88.81槽、刀杆尺寸为16mm25mm、3mm、工件直径为100400mm时，=0.081.59mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.25mm/r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1.30，CA6140机床进给机构允许的进给力=3530N。根据表1.21，当3mm,0.75mm/r，=65m/min(预计)时，进给力=760N。的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为 =7601.17N=889.2N由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选的=0.25mm/r可用。3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。4）确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，3mm，0.75mm/r，切削速度=300m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,=1.0(均见表1.28），故=3000.80.650.811.15m/min145.3/min 521r/min 按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=500r/min5）校验机床功率由表1.24，3mm，0.75mm/r，46m/min时，=1.7KW。切削功率的修正系数=1.17，=1.13，=0.8，=0.25（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW根据表1.30，当=500r/min时，机床主轴允许功率=7.0KW。，故所选的切削用量可在CA6140机床上进行。最后决定的切削用量为=3.0mm，=0.25mm/r，=500r/min，=145.3m/min2、确定粗车88.81槽的基本时间 ， 式中 =7mm，=3.0mm，=0mm，=0mm，=0.25mm/r，=500r/min,=1 则 工步四：半精车96.57端面1、 =0.5mm2、 =0.16mm/r3、 =760r/min4、确定基本工时 ， 式中 =96.57mm，=75mm，=0mm，=0.5mm，=0.16mm/r，=760r/min,=1 则 工步五：半精车96.57外圆1、 =0.5mm2、 =0.16mm/r3、 =760r/min4、确定基本工时 ， 式中 =18mm，=0.5mm，=0mm，=2mm，=0.16mm/r，=760r/min,=1 则 工步六：半精车88.81槽1、 =0.5mm2、 =0.16mm/r3、 =760r/min4、确定基本工时 ， 式中 =7mm，=0.88mm，=0mm，=0mm，=0.16mm/r，=760r/min,=1 则 工步七：倒角工序06：钻、铰3-10.5孔工步一：钻孔至10确定进给量：根据机械制造工艺设计简明手册表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工10孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z3025摇臂钻床说明书，现取切削速度：根据机械制造工艺设计简明手册表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据摇臂钻床Z3025说明书，取，故实际切削速度为切削工时：， 则机动工时为工步二：铰10孔至10.5确定进给量：根据参考文献表2-7根据立式钻床Z525说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，走刀次数i=3 则机动工时为工序07：钻底孔23.25、攻3/4-14NPTF螺纹工步一：钻底孔23.25确定进给量：根据机械制造工艺设计简明手册表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工23.25孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525立式钻床说明书，现取切削速度：根据机械制造工艺设计简明手册表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据立式钻床Z525说明书，取，故实际切削速度为切削工时：， 则机动工时为工步二：攻3/4-14NPTF螺纹选择3/4-14NPTF高速钢机用丝锥 等于L形弯管螺纹的螺距，即f=0.515mm/r 656r/min 按机床选取n=680r/min切削工时： ，走刀次数则机动工时为 工序08：钳工去毛刺工序09：耐水压试验350KPa不漏工序10：检验至图纸要求并入库第3章 钻床夹具对于成批生产的零件，大多采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，亦可部分采用通用夹具。本加工工艺规程中，所用夹具均为专用夹具，需专门设计、制造，这里对钻底孔23.25、攻3/4-14NPTF螺纹的夹具进行分析。3.1定位机构在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。由于该零件的加工是钻底孔23.25、攻3/4-14NPTF螺纹，并以96.57外圆及其端面作为主定位面，B向面作为辅助定位，定位分析如下：1、 L形管件96.57端面作为第一定位基准，与衬套160端面相配合，限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。2、 L形管件96.57外圆作为第二定位基准，与衬套96.57孔相配合，限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴移动。3、 L形管件靠自重，限制另外一个自由度，即X轴转动，B向面与浮顶销相配合，防止定位之后工件偏移。 定位元件衬套和浮顶销三维视图如下所示： 图3-2 衬套零件图 图3-3 浮顶销零件图定位机构三维组装图如下所示： 图3-4 定位机构 3.2夹紧机构1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。2 .夹紧力的方向的确定： 1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。 2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。3 .夹紧力的作用点的选择： 1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。 2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。 3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。 4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。4. 选择夹紧机构：设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。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。5、夹紧力的计算：选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=12mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 夹紧机构如下图所示： 图3-5 夹紧机构3.3 定位误差3.3.1定位误差工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的：1）工件在夹具中的定位、夹紧误差。2）夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。3.3.2产生定位误差的原因1.基准不重合来带的定位误差： 夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。2.间隙引起的定位误差 在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。3.与夹具有关的因素产生的定位误差1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。2）导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。3）夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。 3.3.3定位误差的计算1、 基准位移误差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。工件以96.57外圆在套筒上定位钻底孔23.25、攻3/4-14NPTF螺纹，如果工件外圆直径与套筒内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 式中 基准位移误差，mm 孔的最大直径，mm 轴的最小直径，mm =0.0465mm2、 基准不重合误差 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= 式中 基准不重合误差，mm 工件的最大外圆面积直径公差，mm =3.4 绘制夹具装配图1、装配图按1:1的比例绘制，根据L形弯管在几个视图上的投影关系，分别画出其轮廓线。2、视L形弯管为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。3、安排定位元件。4、按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。5、布置对刀元件，连接元件；设计夹具体并完成夹具总图。6、标注必要的尺寸、配合、公差等(1)夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。(2)夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。(3)夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。(4)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。(5)各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。7、夹具装备图上应标注的技术要求(1)定位元件的定位面间相互位置精度。 (2)定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。 (3)定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。 (4)各导向元件的工作面间的相互位置精度。 (5)夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。 对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类的夹具图样资料。8、对零件编号，填写标题栏和零件明细表： 每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。 完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。 完整填写明细表，一般来说，加工L形弯管填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工L形弯管和标准件、配套件。9、机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面：（1）保证加工精度 这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。（2）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种L形弯管的加工。（3）安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的L形弯管装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和L形弯管笨重时，更需要减轻工人劳动强度。（4）排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到L形弯管的定位精度，切屑的热量使L形弯管和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。（5）机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。 装配图三维图如下 图3-6 装配图三维图二维装配图如下图所示 图3-7 二维装配图3.5 机床夹具的总体形式机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。夹具的组成归纳为：1）定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。2）夹紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。3）导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。4） 动力装置在成批生
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