机械制造技术课程设计-KCSJ-14曲柄加工工艺及钻18孔夹具设计（全套图纸）

0 课 程 设 计 题 目 曲柄加工工艺及夹具设计 所属系部 所属专业 机 械 设 计 与 制 造 所属班级 学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期 摘 要 本设计是基于曲柄零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。曲柄零件的 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，本设计遵循先面后孔的原则。并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。基准选择以曲柄的输入轴和输出轴的支承孔作为 粗基准，以顶面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加 工出顶平面，再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外 均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。 支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。 整个加工过程均选用组合机床。 关键词：曲柄类零件；工艺；夹具； ABSTRACT The design is based on the body parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Body parts of the main plane of the surface and pore system. In general, the plane guarantee processing precision than that of holes machining precision easy. Therefore, this design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of holes to ensure machining accuracy. Datum selection box input shaft and the output shaft of the supporting hole as a rough benchmark, with top with two holes as a precision technology reference. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane, and then the top plane and the supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow- up processes individual processes are made of the top plane and technological hole location hole and plane processing. Supported hole processing using the method of coordinate boring. The whole process of processing machine combinations were selected. Key words: type parts process; fixture; 目 录 摘 要 1 ABSTRACT 2 第 1 章 绪论 4 第 2 章 加工工艺规程设计 6 2.1 零件的分析 6 2.1.1 零件的作用 6 2.2 曲柄加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 7 2.2.1 孔和平面的加工顺序 7 2.2.2 孔系加工方案选择 7 2.3 曲柄加工定位基准的选择 7 2.3.1 粗基准的选择 7 2.3.2 精基准的选择 8 2.4 曲柄加工主要工序安排 8 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 10 2.6 确定切削用量及基本工时（机动时间） 11 3 钻 18 孔夹具设计 20 3.1 研究原始质料 20 3.2 定位、夹紧方案的选择 20 3.3 切削力及夹紧力的计算 21 3.4 误差分析与计算 22 3.5 钻套、衬套、钻模板设计与选用 23 3.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构 24 3.7 夹具设计及操作的简要说明 25 总 结 26 参 考 文 献 27 4 第 1 章 绪论 机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质 等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的， 粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步 骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将 有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可 能不太一样，因为实际情况都不一样。 总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂 根据实际情况编写的特定的加工工艺。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济 效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技 术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完 善。 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处 理、装配、焊接和检测等工艺过程中。 在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不 可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机 床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹 5 具设计是一项重要的技术工作。 “工欲善其事，必先利其器。 ” 工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺 自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中， 其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影 响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。 随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展为 门类齐全的工艺装备。 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类 总数的 85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈 的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产 的企业中，约 4 年就要更新 80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 15%左右。 特别是近年来，数控机床（NC） 、加工中心（MC） 、成组技术（GT） 、柔性制造系统（FMS） 等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。 2）能装夹一组具有相似性特征的工件。 3）适用于精密加工的高精度机床夹具。 4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。 5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。 6）提高机床夹具的标准化程度。 6 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 题目给出的零件是曲柄。曲柄的主要作用是支承各传动轴，保证各轴之间的 中心距及平行度，曲柄是一个重要的零件，曲柄是用来转换机器运转速率的零件， 在传递力矩的过程中其要承受很强的冲击力。 2.1.2 零件的工艺分析 曲柄图 由曲柄零件图可知。曲柄是一个连杆类零件，它的外表面上有五个平面需要 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螺纹孔。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 B 端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：B 端面的铣 削加工 （2）以18H8、2- 10H9 的支承孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表 面包括：1 个18H8、2 个10H9 孔；尺寸为 17 的前后端面； 、34mm的孔。 （3）以9 凸台面为主要加工平面的加工面。 7 2.2 曲柄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。该曲柄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，对于曲柄来说，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 曲柄类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工曲柄上的基准平面，以 基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。曲柄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。 曲柄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 曲柄孔系加工方案，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。 根据曲柄零件图所示的曲柄的精度要求和生产率要求，当前应选用在钻床上 用钻孔铰孔较为适宜。 2.3 曲柄加工定位基准的选择 2.3.1 粗基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）保证各重要支承孔的加工余量均匀； （2）保证装入曲柄的零件与壁厚有一定的间隙。 为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以曲柄的输入轴 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。 8 2.3.2 精基准的选择 从保证曲柄孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能 保证曲柄在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从曲柄零件图分析可 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，虽然它是曲柄的装配基准，但因为它与曲柄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 曲柄加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。曲柄加工的第一 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曲柄加工完成 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。对于曲柄，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支承孔系，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。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在c9080的含 0.4%1.1%苏 打及 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，现将曲柄加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 10 铸造 铸造 20 时效处理 时效处理 30 粗铣 粗铣端面 B 保证厚度工序尺寸为 22 40 粗铣 粗铣端面 B 面的反面保证厚度工序尺寸为 19 50 精铣 精铣端面 B 保证厚度工序尺寸为 18 9 60 精铣 精铣端面 B 面的反面保证厚度工序尺寸为 17 70 钻扩铰 钻扩铰18H8 孔 80 钻扩铰 钻扩铰 2- 10H9 孔 90 粗铣 粗铣9 端面，保证尺寸 11 100 粗铣 粗铣另外一处9 端面，保证尺寸 11 110 粗铣 粗铣4 端面，保证尺寸 16 120 钻孔 钻径向孔4 130 钻孔 钻另一径向孔4 孔 140 钳 去毛刺 150 检 检验入库 工艺路线二： 10 铸造 铸造 20 时效处理 时效处理 30 粗铣 粗铣端面 B 保证厚度工序尺寸为 22 40 粗铣 粗铣端面 B 面的反面保证厚度工序尺寸为 19 50 精铣 精铣端面 B 保证厚度工序尺寸为 18 60 精铣 精铣端面 B 面的反面保证厚度工序尺寸为 17 70 粗铣 粗铣9 端面，保证尺寸 11 80 粗铣 粗铣另外一处9 端面，保证尺寸 11 90 粗铣 粗铣4 端面，保证尺寸 16 100 钻扩铰 钻扩铰18H8 孔 110 钻扩铰 钻扩铰 2- 10H9 孔 120 钻孔 钻径向孔4 130 钻孔 钻另一径向孔4 孔 140 钳 去毛刺 150 检 检验入库 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， 方案二把底面的钻孔工序调整到后面了，这样导致铣削加工定位基准不足，特别 9 端面凸台工序。 10 以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片。综合选择方案一： 工艺路线一： 10 铸造 铸造 20 时效处理 时效处理 30 粗铣 粗铣端面 B 保证厚度工序尺寸为 22 40 粗铣 粗铣端面 B 面的反面保证厚度工序尺寸为 19 50 精铣 精铣端面 B 保证厚度工序尺寸为 18 60 精铣 精铣端面 B 面的反面保证厚度工序尺寸为 17 70 钻扩铰 钻扩铰18H8 孔 80 钻扩铰 钻扩铰 2- 10H9 孔 90 粗铣 粗铣9 端面，保证尺寸 11 100 粗铣 粗铣另外一处9 端面，保证尺寸 11 110 粗铣 粗铣4 端面，保证尺寸 16 120 钻孔 钻径向孔4 130 钻孔 钻另一径向孔4 孔 140 钳 去毛刺 150 检 检验入库 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “曲柄” 零件材料采用 HT250 制造。 材料为 HT250， 硬度 HB 为 HB235- HB255， 生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 （1）端面的加工余量。 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mm0 . 3。表 3.2.27 粗铣平面时厚度偏差取mm28. 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。 （2）顶面4mm孔 毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表 2.3.71，现确定其工序尺 寸及加工余量为： （3）前后端面加工余量。 （计算长度为 16） 根据工艺要求，前后端面分为粗铣、精铣加工。各工序余量如下： 11 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 mm5 . 35 . 2，现取mm5 . 2。 精铣：参照机械加工工艺手册 ，其加工余量取为mm5 . 0。 钻孔： 4mm 毛坯为实心，不冲孔。 由工序要求可知，凸台只需进行粗铣加工。其工序余量如下： 参照机械加工工艺手册第 1 卷表 3.2.23，其余量规定为mm5 . 10 . 1，现取 其为mm5 . 1。 2.6 确定切削用量及基本工时（机动时间） 工序 30：粗铣端面 B 保证厚度工序尺寸为 22 机床：双立轴圆工作台铣床 KX52 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： VCW r418 mmD63= 齿数 6=Z 铣削深度 p a：mmap3= 每齿进给量 f a：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 73，取 Zmmaf/18. 0=铣削速度V：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 81，取 smV/2 . 1= 机床主轴转速n： min/97.363 6314. 3 602 . 110001000 0 r d V n = ，min/370rn = 式（1.1） 实际铣削速度 V ：sm nd V/22 . 1 601000 3706314 . 3 1000 0 = 式（1.2） 进给量 f V：smmZnaV ff /66. 660/370618. 0= 式（1.3） 工作台每分进给量 m f ：min/6 .399/66. 6mmsmmVf fm = a ：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 81,mma60= 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml76= 刀具切入长度 1 l： ) 31 ()(5 . 0 22 1 += aDDl 式（1.4） mm98.24) 31 ()606363(5 . 0 22 =+= 12 取mml25 1 = 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 1 j t：min26. 0 6 . 399 22576 21 1 + = + = m j f lll t 式（1.5） 工序 40：粗铣端面 B 面的反面保证厚度工序尺寸为 19 机床：双立轴圆工作台铣床 KX52 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： VCW r418 mmD63= 齿数 6=Z 铣削深度 p a：mmap3= 每齿进给量 f a：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 73，取 Zmmaf/18. 0=铣削速度V：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 81，取 smV/2 . 1= 机床主轴转速n： min/97.363 6314. 3 602 . 110001000 0 r d V n = ，min/370rn = 式（1.1） 实际铣削速度 V ：sm nd V/22 . 1 601000 3706314 . 3 1000 0 = 式（1.2） 进给量 f V：smmZnaV ff /66. 660/370618. 0= 式（1.3） 工作台每分进给量 m f ：min/6 .399/66. 6mmsmmVf fm = 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml76= 取mml25 1 = 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 1 j t：min26. 0 6 . 399 22576 21 1 + = + = m j f lll t 式（1.5） 工序 50 精铣端面 B 保证厚度工序尺寸为 18 铣削深度 p a：1 p amm= 每齿进给量 f a：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 73，取 13 Zmmaf/15. 0=铣削速度V：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 81，取 smV/5 . 1= 机床主轴转速n，由式（1.1）有： min/96.454 6314. 3 605 . 110001000 0 r d V n = ，min/460rn = 实际铣削速度 V ，由式（1.2）有：sm nd V/52 . 1 601000 4606314 . 3 1000 0 = 进给量 f V，由式（1.3）有：smmZnaV ff /9 . 660/460615. 0= 工作台每分进给量 m f ： min/414/9mmsmmVf fm = 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml76= 刀具切入长度 1 l：精铣时mmDl63 1 = 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1。 机动时间 2j t，由式（1.5）有：min33 . 0 414 26376 21 2 + = + = m j f lll t 本工序机动时间min59. 033. 026. 0 21 =+=+= jjj ttt 工序 60 精铣端面 B 面的反面保证厚度工序尺寸为 17 铣削深度 p a：1 p amm= 每齿进给量 f a：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 73，取 Zmmaf/15. 0=铣削速度V：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 81，取 smV/5 . 1= 机床主轴转速n，由式（1.1）有： min/96.454 6314. 3 605 . 110001000 0 r d V n = ，min/460rn = 实际铣削速度 V ，由式（1.2）有：sm nd V/52 . 1 601000 4606314 . 3 1000 0 = 进给量 f V，由式（1.3）有：smmZnaV ff /9 . 660/460615. 0= 工作台每分进给量 m f ： min/414/9mmsmmVf fm = 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml76= 14 刀具切入长度 1 l：精铣时mmDl63 1 = 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1。 机动时间 2j t，由式（1.5）有：min33 . 0 414 26376 21 2 + = + = m j f lll t 本工序机动时间min59. 033. 026. 0 21 =+=+= jjj ttt 工序 70 钻扩铰18H8 孔 工件材料为 HT250，硬度 200HBS。孔的直径为 18mm，公差为 H8，表面粗 糙度1.6 a Rm。加工机床为 Z525 立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分 别为：钻孔15mm 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔 17.7mm 标准高速钢扩孔钻；铰孔18mm 标准高速铰刀。选择各工序切削用 量。 （1）确定钻削用量 1） 确定进给量 f 根据参考文献7表 28- 10 可查出0.47 0.57/fmm r= 表 ， 由于孔深度比 0 /30/221.36l d =，0.9 lf k =，故 (0.47 0.57) 0.90.42 0.51/fmm r= 表 。查 Z525 立式钻床说明书，取 0.43/fmm r=。 根据参考文献7表 28- 8， 钻头强度所允许是进给量 1.75/fmm r。 由于机床 进给机构允许的轴向力 max 15690FN=（由机床说明书查出） ，根据表 28- 9，允许的 进给量 “ 1.8/fmm r。 由于所选进给量 f 远小于 f 及 “ f ，故所选 f 可用。 2）确定切削速度v、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 m P 根据表 28- 15，由 插入法得： 17/minvm= 表 ，4732FN= 表 51.69TN M= 表 ，1.25 m PkW= 表 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。 由参考文献7表 28-3，0.88 Mv k=，0.75 lv k =，故 17/min 0.88 0.7511.22(/min)vmm= 表 0 10001000 11.22/ min 162 / min 18 vmm nr dmm = 表 查 Z525 机床说明书，取195 /minnr=。实际切削速度为： 0 19195 / min 14/ min 10001000 d nmmr vm = 15 由表 28- 5，1.06 MFMT kk=，故 47321.065016()FNN= 51.691.0654.8TN mN m= 3）校验机床功率 切削功率 m P 为 /) mMMm PPn n k= 表 （ 1.25(195/246) 1.061.05kWkW= 机床有效功率 4.50.813.65 EEm PPkWkWP= 故选择的钻削用量可用。即 0 18dmm=，0.43/fmm r=，195 /minnr=，14/minvm= 相应地 5016FN=，54.8TN m=，1.05 m PkW= （2）确定扩孔切削用量 1）确定进给量 f 根据参考文献7表 28- 31， f=: 表 （0.70.8）mm/r 0.7=0.490.56mm/r。根据 Z525 机床说明书，取 f =0.57mm/r。 2）确定切削速度v及n 根据参考文献7表 28- 33，取25/minvm= 表 。修正 系数： 0.88 mv k=， 24.722 1.02(/1.50.9) 2 p pR a v p a k a =根据 故 25/min 0.88 1.0211.22/minvmm= 表 0 1000/)nvd= 表（ 1000 11.22/min/(24.7) 286 /min mmmm r = = 查机床说明书，取275 /minnr=。实际切削速度为 3 0 10vd n = 3 21.7275 / min 10 21.3/ min mmr m = = （3）确定铰孔切削用量 1）确定进给量 f 根据参考文献7表 28- 36，1.3 2.6fmm= 表 ，按该表注 4，进给量取小植。查 Z525 说明书，取1.6/fmm r=。 2）确定切削速度v及n 由参考文献7表 28- 39，取8.2/minvm= 表 。 由 参考文献7表 28- 3，得修正系数0.88 Mv k=，0.99 p a v k= 16 2524.7 (/0.1251.2) 2 pR p a a =根据 故 8.2/min 0.88 0.997.14/minvmm= 表 0 1000/()nvd= 表 1000 7.14(/min)/(25) 91.5 /min mmm r = = 查 Z525 说明书，取100 /minnr=，实际铰孔速度 3 0 10vd n = 3 25100 /min 107.8/minmmrm = （4）各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下： 钻孔： 0 15dmm=，0.43/fmm r=，195 /minnr=，14/minvm= 扩孔： 0 17.7dmm=，0.57/fmm r=，275 /minnr=，21.3/minvm= 铰孔： 0 18dmm=，1.6/fmm r=，100 /minnr=，7.8/minvm= 工序 80: 钻扩铰 2- 10H9 孔 机床：Z525 刀具：硬质合金锥柄麻花钻头。型号：E211 和 E101 带导柱直柄平底锪钻（GB4260- 84） 公制/莫式 4 号锥直柄铰刀 刀具材料：VCrW418 10H7 孔先钻9.5 孔，然后铰孔至10 切削深度 p a：4.75 p amm= 进给量f： 根据参考文献7 机械加工工艺手册 表 2.4- 52， 取rmmf/33. 0= 切削速度V： 参照参考文献7 机械加工工艺手册 表 2.4- 53， 取smV/36. 0= 机床主轴转速n，由式（1.1）有： 100010000.3660 687.9 / min 3.149.5 v nr d = ，取min/700rn = 实际切削速度 V ，由式（1.2）有： 0 3.149.5 700 0.36/ 1000100060 d n Vm s = = 被切削层长度l：mml60= 刀具切入长度 1 l： 17 mmmmctgctgk D l r 58 . 42120 2 10 )21 ( 2 1 =+=+= 式（1.8） 刀具切出长度 2 l：mml41 2 = 取mml3 2 = 走刀次数为 1 机动时间 2j t：min87. 0 70033. 0 345467671818 2 + = fn L t j 式（1.9） 铰孔102 切削深度 p a：mmap25 . 0 =，mmD10= 进给量f：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 58， rmmf/0 . 20 . 1=取rmmf/0 . 2= 切削速度V： 参照参考文献7 机械加工工艺手册 表 2.4- 60， 取smV/32. 0= 机床主轴转速n，由式（1.1）有： min/46.611 1014. 3 6032. 010001000 r D V n = ，取min/600rn = 实际切削速度 V ，由式（1.2）有：sm Dn V/31. 0 601000 6001014. 3 1000 = 被切削层长度l：mml20= 刀具切入长度 1 l，由式（1.8）有： mmctgctgk dD l r 14 . 2 2120 2 10 5 . 10 )21 ( 2 0 1 + =+ = 刀具切出长度 2 l：mml41 2 = 取mml3 2 = 走刀次数为 1 机动时间 4j t，由式（1.9）有：min03. 0 6002 3214. 22620 4 + = nf L t j 工序 90 粗铣9 端面，保证尺寸 11 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： VCW r418 mmD63= 齿数 6=Z 铣削深度 p a：mmap3= 每齿进给量 f a：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 73，取 Zmmaf/18. 0=铣削速度V：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 81，取 smV/2 . 1= 18 机床主轴转速n： min/97.363 6314. 3 602 . 110001000 0 r d V n = ，min/370rn = 式（1.1） 实际铣削速度 V ：sm nd V/22 . 1 601000 3706314 . 3 1000 0 = 式（1.2） 进给量 f V：smmZnaV ff /66. 660/370618. 0= 式（1.3） 工作台每分进给量 m f ：min/6 .399/66. 6mmsmmVf fm = a ：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 81,mma60= 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml76= 刀具切入长度 1 l： ) 31 ()(5 . 0 22 1 += aDDl 式（1.4） mm98.24) 31 ()606363(5 . 0 22 =+= 取mml25 1 = 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 1 j t：min26. 0 6 . 399 22576 21 1 + = + = m j f lll t 式（1.5） 工序 100 与工序 90 的计算方法完全一样，不一一列举了。 工序 110 与工序 90 的计算方法完全一样，不一一列举了。 工序 120 钻径向孔4 加工条件：机床：立式钻床. Z525 刀具：麻花钻 其中 d=4mm, 计算切削用量： p a =2mm 由机械加工工艺手册表 15- 53，表 15- 37 可知： 进给量f：根据机械加工工艺手册表 2.4.39，.f=0.13mm/r 切削速度V：参照机械加工工艺手册表 2.4.41， v=0.35m/s 确定主轴转速： n= 0 1000v d =.998r/min . 按机床选取： 960/ m in w nr= 19 实际机床选取： v=0.34/ 1000 n m s = 切入，切出 l1.+l2=4mm l=11mm 切削工时： 12 0.12min m w lll t nf + + = + . 工序 130、钻另一径向孔4 孔 加工条件：机床：立式钻床. Z525 刀具：麻花钻 其中 d=4mm, 计算切削用量： p a =2mm 由机械加工工艺手册表 15- 53，表 15- 37 可知： 进给量f：根据机械加工工艺手册表 2.4.39，.f=0.13mm/r 切削速度V：参照机械加工工艺手册表 2.4.41， v=0.35m/s 确定主轴转速： n= 0 1000v d =.998r/min . 按机床选取： 960/ m in w nr= 实际机床选取： v=0.34/ 1000 n m s = 切入，切出 l1.+l2=4mm l=11mm 切削工时： 12 0.12min m w lll t nf + + = + . 20 3 钻18 孔夹具设计 3.1 研究原始质料 利用本夹具主要用来加工钻18 孔，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应 满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时， 应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 3.2 定位、夹紧方案的选择 由零件图可知：在对孔进行加工前，底平面进行了粗进行了加工，两侧面等 为粗定位基准来设计夹具，从而保证其尺寸公差要求。 据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工 序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。拟定加工路线的第一步是选择定位基 准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最 终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是 使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。 因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合 理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度 要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。圆台 外圆及两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的端面作为定位 精基准，来设计本道工序的夹具，以已加工好的端面作为定位夹具。 首先必须明确其加工时应如图所示，这样放置，便于加工。那么要使其完全定 位，可以采用:一面加固定 V 型块和滑动 V 型块定位，这样既简单又方便。如上图 所示，一底面限制的自由度有 3 个，一个固定 V 型块限制两个自由度，一个滑动 V 型块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总 共限制了工件的全部 6 个自由度，属于完全定位。 21 3.3 切削力及夹紧力的计算 钻该孔时选用：钻床 Z525，刀具用高速钢刀具。 由参考文献5查表721可得： 切削力公式： 1.20.7 667 fP FDfK= 式中 D=18MM 0.22/fmm r= 查表821得： 0.75 () 736 b p K = 其中：0.6 b = 0.0048 p K = 即：955.08() f FN= 实际所需夹紧力：由参考文献5表12 12得： 12 K FK W = + 有： 12 0.7,0.16= 安全系数 K 可按下式计算有： 6543210 KKKKKKKK = 式中： 60 KK为各种因素的安全系数，见参考文献5表121 可得： 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56K = 所以 955.08 1.561489.92() Kf WK FN= 选用夹紧螺钉夹紧机 由()FKffN=+ 21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取25 . 0 21 = ff F= z P +G G 为工件自重 N ff F N 4 . 3551 21 = + = 夹紧螺钉： 公称直径 d=20mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 MPa B 1006= MPa B s 480 10 8= 螺钉疲劳极限：MPa B 19260032 . 0 32 . 0 1 = 极限应力幅：MPa k kkm a 76.51 1lim = 22 许用应力幅： MPa Sa a a 3 . 17 lim = 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s s = s=2.54 取s=4 得 MPa120= = 8 . 2 2 4 2 c H d F 满足要求 = MPa d N c 15 43 . 1 2 经校核： 满足强度要求， 夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧， 调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。 3.4 误差分析与计算 （1）定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为一平面和 V 型块间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时， 孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是 用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。 此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多 一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线 方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 夹紧误差 ：cos)( minmax yy jj = 其中接触变形位移值： mm S N