机械制造技术课程设计-主离合器分离叉工艺及拉键槽夹具设计（全套图纸）

设计说明书设计说明书 题目：主离合器分离叉机械加工工艺及拉键槽夹具设计题目：主离合器分离叉机械加工工艺及拉键槽夹具设计 摘 要 本文是对主离合器分离叉零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对 零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切 削用量的确定、加工工艺文件的填写。 关键词：主离合器分离叉，加工工艺，加工方法，工艺文件，夹具 目目 录录 摘 要 2 前言 5 一.零件的分析 6 1.1 零件的作用 6 1.2 零件的工艺分析 6 二. 工艺规程设计 8 2.1 确定毛坯的制造形式 8 2.2 确定定位基准 8 2.2.1 粗基准的选择 8 2.2.1 精基准选择的原则 8 2.3 工艺路线的拟订 10 2.3.1 工序的合理组合 10 2.3.2 工序的集中与分散 11 2.3.3 加工阶段的划分 12 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 14 2.5 确定切削用量及基本工时 15 三拉键槽夹具设计 23 3.1 夹具的夹紧装置和定位装置 23 3.2 夹具的导向 23 3.3 切削力及夹紧力的计算 24 3.4 定位误差的分析 27 3.5 夹具设计及操作的简要说明 32 总 结 33 参考文献 34 致 谢 35 5 前言 机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通大学所学的知识，将理论与实践相结 合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。 机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要 的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模 的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来 体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制 工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。 而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、 降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具 有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重 要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。 而本次对于零件加工工艺及夹具设计的主要任务是： 完成零件加工工艺规程的制 定； 通过对零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加 工粗、精基准，从而制定出零件加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的 加工工艺，选取定位基准，然后再根据切销力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式， 从而设计专用夹具。 6 一.零件的分析 1.1 零件的作用 主离合器分离叉是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂， 但其加工孔和底面的精度要求较高，此外还有主离合器分离叉四个叉口平面、两个叉口 槽要求加工，对精度要求也很高。孔25 粗糙度要求都是 6 . 1Ra ，所以都要求精加工。 因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或 部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。 1.2 零件的工艺分析 主离合器分离叉有 2 个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。 1：以四个叉口平面为基准的加工面，这组加工面主要是四个叉口平面端面 2：以25 孔为基准的加工面，这组加工面主要是25 孔。 3：以叉口槽为基准的加工面，这组加工面主要是叉口槽。 7 4：以2M10 底孔、211 孔为基准的加工面，这组加工主要是2M10 底孔、211 孔。 零件毛坯的选择铸造，因为生产率很高，所以可以免去每次造型。单边余量一般 在13mm，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。因其年产量是中批 量生产。 上面主要是对零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析，选择了其毛坯的 的制造方法为铸造和中批的批量生产方式，从而为工艺规程设计提供了必要的准备。 表 1 各表面各面尺寸、加工精度以及表面粗糙度 表面 尺寸 精度 表面粗糙度 四个叉口平面 23 IT10 Ra6.3m 两个叉口槽 23 IT10 Ra6.3m 底面(M 面) 22 IT11 Ra12.5m 25 孔 25 IT7 Ra1.6m 2- M10 螺纹孔 2- M8 IT10 Ra6.3m 211孔 11 IT10 Ra6.3m 8 二. 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200，考虑到零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料 零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造， 采用机械翻砂造型，铸造精度为 2 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 确定定位基准 2.2.1 粗基准的选择粗基准的选择 选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与 加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 粗基准选择应当满足以下要求： 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相 互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表 面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余 量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以 底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致 的组织，以增加耐磨性。 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹 紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证零件在整个加工过程 中基本上都能用统一的基准定位。从零件零件图分析可知，主要是选择加工零件底面的 装夹定位面为其加工粗基准。 2.2.1 精基准选择的原则精基准选择的原则 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准 9 与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面 间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而 可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都 以顶孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴 度及端面与轴心线的垂直度。 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。 例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保 证齿面余量均匀。 自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面 本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心 磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。 此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。 并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证零件在整个加工过程 中基本上都能用统一的基准定位。从零件零件图分析可知，它的底平面，适于作精基准 使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够，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。至于两侧面， 因为是非加工表面，所以也可以用 44的孔为加工基准。 选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相 互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表 面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其 余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再 以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细 致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余 量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确 夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 10 （5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使 用难以保证表面间的位置精度。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的，先 选取下端面作为定位基准， 。 精基准的选择应满足以下原则： （1） “基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不 重合引起的误差。 （2） “基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表 面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。 （3） “自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选 择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4） “互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较 高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。 以已经加工好的25 孔和一端面为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精 基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后 还要进行专门的计算，在此不再重复。 2.3 工艺路线的拟订 对于中批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。零件的加工的第一个工 序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工零件底面底部平面。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。 2.3.1 工序的合理组合工序的合理组合 确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体 生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： 工序分散原则 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺 装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和 工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 11 工序集中原则 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产 面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互 位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复 杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采 用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在8090 c: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 。 2.3.2 工序的集中与分散工序的集中与分散 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原 则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 工序集中的特点 工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面 积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位 置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂 的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 工序分散的特点 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备，简单的机床工艺 装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术水平要求不高。但需要设备和 工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进 行综合分析决定采用那一种原则。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采 用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使 在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好 的经济效果。 12 2.3.3 加工阶段的划分加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为 半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补， 以免浪费工时。 粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、 粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大， 所以加工精度低， 粗糙度值大。 一般粗加工的公差等级为 IT11IT12。 粗糙度为 Ra80 100m。 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适 的加工余量。半精加工的公差等级为 IT9IT10。表面粗糙度为 Ra101.25m。 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺 寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止 或减少工件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精 加工的加工精度一般为 IT6IT7，表面粗糙度为 Ra101.25m。 此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同， 有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不 高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质 量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确 划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例 如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻 小空之类的粗加工。 制订工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机 床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果， 以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案： 13 方案一 方 案二 工 序号 工 序名 称 工序内容 00 铸铸造毛坯并进行时效处理 05 铣铣四个叉口平面 10 铣铣两个叉口槽 15 钻钻丶扩 225 孔 20 车车25 孔及两端倒角 25 拉拉键槽 30 检 验 检验同轴度等 35 铣切槽 40 钻钻 2M10 底孔 45 扩钻扩 211 孔 50 攻 螺纹 攻 2M10 螺纹孔 55 清 洗 去毛刺，清洗 60 终 验 检验 工 序号 工 序名 称 工序内容 05 钻钻丶扩 225 孔 10 25 孔两端倒角 15 钻钻 2M10 底孔 20 扩扩 211 孔 25 攻 螺纹 攻 2M10 螺纹孔 30 铣铣四个叉口平面 35 铣铣两个叉口槽 40 拉拉键槽 45 检 验 检验同轴度等 50 铣切槽 55 清 洗 去毛刺，清洗 60 终 验 检验 14 工艺方案一和方案二的区别在于方案一先加工叉口槽，而方案二是先加工孔再加工 叉口，选择方案一是以为小孔是相对叉口来说不是那么重要的部位，先保证重要部分， 综合考虑确定具体的加工路线如下: 机械加工余量、2.4 工 序 尺寸及毛坯尺寸 的确定 主离合器分离叉零件 材 料 为HT200 生产类型为大批量生 产，采用砂型铸造毛坯。 “主离合器分离叉” 零 工 序号 工 序名 称 工序内容 00 铸铸造毛坯并进行时效处理 05 铣铣四个叉口平面 10 铣铣两个叉口槽 15 钻钻丶扩 225 孔 20 车车25 孔及两端倒角 25 拉拉键槽 30 检 验 检验同轴度等 35 铣切槽 40 钻钻 2M10 底孔 45 扩钻扩 211 孔 50 攻 螺纹 攻 2M10 螺纹孔 55 清 洗 去毛刺，清洗 60 终 验 检验 15 件材料采用灰铸铁制造。 材料为 HT200， 硬度 HB 为 170241， 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，底面加工分粗、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 . 1， 现取mm0 . 2。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mm1。 （2）前后端面加工余量。 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： 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 . 37 . 2， 现取mm0 . 3。 铸件毛坯的基本尺寸为mm37135 . 25 . 0365=+，根据机械加工工艺手册表 2.3.11，铸件尺寸公差等级选用 CT7。再查表 2.3.9 可得铸件尺寸公差为mm6 . 1。 （3）螺孔加工余量 毛坯为实心，不冲孔。 表 1 毛坯尺寸 零件尺寸 单侧余量 双侧余量 铸件尺寸 10 3 6 16 4.5 实心铸造 实心铸造 无 25 3 6 19 2-M8 实心铸造 实心铸造 无 M6 实心铸造 实心铸造 无 2.5 确定切削用量及基本工时 16 工序 05：铣四个叉口平面 机床：卧式铣床 X6132 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 =+= 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 10：铣两个叉口槽 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 17 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 =+= 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 15：钻丶扩 225 孔 工件材料为 HT200，硬度 200HBS。孔的直径为 25mm，公差为 H7，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19mm 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔24.7mm 标准高 速钢扩孔钻；铰孔25mm 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=。 18 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 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 = 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 19dmm=，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 19 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= 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 19dmm=，0.43/fmm r=，195 /minnr=，14/minvm= 扩孔： 0 24.7dmm=，0.57/fmm r=，275 /minnr=，21.3/minvm= 铰孔： 0 25dmm=，1.6/fmm r=，100 /minnr=，7.8/minvm= 工序 20：车25 孔及两端倒角 车床：卧式车床 CA6140 刀具：硬质合金镗刀 1.确定背吃刀量 由前述可知，切削单边加工余量为 0.2mm，即背吃刀量 a p=0.2mm 20 2.确定进给量： 根据金属加工工艺及工装设计第 96 页表 4-54 可知，当加工 45 钢时，背 吃刀量a p=0.1mm，则进给量 f=0.110.15mm/r，根据金属加工工艺及工装设计 第 91 页表 4-43 进给量值可知，取 f 横向=0.11mm/r。 3.确定切削速度：根据金属加工工艺及工装设计第 98 页表 4-58 切削速度参考 值可知，Vc=0.50.833m/s， n= d v *14 . 3 1000 =271.42452.19 根据金属加工工艺及工装设计第 91 页表 4-43 可知 n=320 Vc= 1000 14.3nd =35.36m/min T=l/fn=1.5min 工序 25：拉键槽 用拉刀拉销键单面齿升： 根据有关手册， 确定拉键时花键拉刀的单面齿升为 0.06mm， 拉削速度 ,14min,/4mmpmv= 拉刀同时工作齿数 6=z 切削工时min23 . 0 606 . 0 41000 4 . 12 . 1663 1000 = = zvf klZ t z b 花键孔的工序尺寸： 加工 表面 加 工内容 加工 余量 精 度等级 表面 粗糙度 工序 尺寸 25mm 拉 键 1.8m m CT 8 6.4u m 24.8 mm 铰 孔 0.2m m 3.2u m 25m m 工序 35 切槽 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： 21 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 40：钻 2M10 底孔 机床：Z525 立式钻床 选用 10mm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mm/r28 . 0 f= 机 min/m8Vc=（ 切削表 2.15） c 1000v1000x16 849r / min Dx10 n = n n 按机床选取900 / minnr= 机 Dnx6x900 16.96m/ min 10001000 c V= 机 机 基本工时： 12 2033 0.103 f900 0.28 lll t nx + + = 机 机 min 工序 45：扩 211 孔 机床：Z525 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花钻 11)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 V=2434m/min. 取 V=15m/min 3)确定机床主轴转速 22 ns= W d 1000 c v = 1000 15 11 398r/min 与 398r/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 = 12 400 15.072/ min 1000 =m 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=60mm; 1l =4mm; 2l =3mm; tm= fn l w 21 ll + = 6043 400 0.13 + =1.28min 工序 50：攻 2M10 螺纹孔 机床：组合攻丝机 刀具：高速钢机动丝锥 进给量f：由于其螺距mmp1=,因此进给量rmmf/1= 切削速度V：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 105，取 min/9 . 6/115. 0msmV= 机床主轴转速n，由式（1.1）有： min/24.366 614. 3 9 . 610001000 0 r d V n = ，取min/350rn = 丝锥回转转速 0 n ：取min/350rnn= 实际切削速度 V ，由式（1.2）有：sm nd V/109 . 0 601000 035614 . 3 1000 0 = 被切削层长度l：mml25= 刀具切入长度 1 l：mmfl313) 31 ( 1 = 刀具切出长度 2 l：mmfl313) 32( 2 = 走刀次数为 1 机动时间 j t，由式（1.5）有： min08. 0 3501 3325 3501 3325 0 2121 + + + = + + + = fn lll fn lll t j 23 三拉键槽夹具设计三拉键槽夹具设计 3.1 夹具的夹紧装置和定位装置 本夹具主要用于拉键槽的夹具设计 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。 螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元 件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。 夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动 装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心 作用。 工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的 夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧 定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前 后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心 在规定位置上。 在这次夹具设计中，定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的。在垂 直方向，用两个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具体同心圆环上后，用定位插 销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位， 把压板压紧， 之后取出定位插销。 3.2 夹具的导向 在钻床上加工孔时，大都采用导向元件或导向装置，用以引导刀具进入正确的加工 24 位置，并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的刚性，从 而保证零件上孔的精度，在钻床上加工的过程中，导向装置保证同轴各孔的同轴度、各 孔孔距精度、各轴线间的平行度等，因此，导向装置如同定位元件一样，对于保证工件 的加工精度有这十分重要的作用。 3.3 切削力及夹紧力的计算 刀具：拉刀。 则轴向力：见工艺师手册表 28.4 F=C F d0 F z f F y kF3.1 式中： C F =420， ZF=1.0, yF=0.8, f=0.35 kF=( 07 . 1 ) 190 200 () 190 3 . 1 = F n HB F=420 1.00.8 60.351.072123()N= 转矩 T=CTd0 T Z f T y kT 式中: CT=0.206, ZT=2.0, yT=0.8 T=0.206 2.00.8 250.351.0717.34()NM= 功率 Pm= 0 17.34 16.95 0.726 3030 25 V T KW d = 在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=K1K2K 3K4 式中 K1基本安全系数，1.5; 25 K2加工性质系数，1.1; K 3 刀具钝化系数, 1.1; K4断续切削系数, 1.1 则 F / =KF=1.5 )(423921231 . 11 . 11 . 1N= 拉削时 T=17.34 N M 切向方向所受力: F1= N L T 267 1065 34.17 3 = = 取 1 . 0=f F f =4416 )( 6 . 4411 . 0N= F f F1 所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间 状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为 实际所需夹紧力的数值。即： FKWK= 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，查参考文献5表121可得： 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56 C K = 1.2 1.2 1.05 1.2 1.3 1.0 1.02.36 P K = 26 1.2 1.2 1.0 1.2 1.3 1.0 1.02.25 f K = 所以有： 1193.08() KCC WKFN= 766.37() KPP WKFN= 1359.90() Kff WKFN= 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： 93.111033 . 1 234 . 0 5 . 1054.33310 38 . 09 . 13 0 = M YF XF M KfdCMNm 在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数 321 KKKK = 由资料机床夹具设计手册查表721可得： 切削力公式： Pf KfDF 75 . 0 2 . 1 412= 式（2.17） 式中 25Dmm= rmmf/3 . 0= 查表821得：95 . 0 ) 190 ( 6 . 0 = HB Kp 即：)(69.1980NFf= 实际所需夹紧力： 由参考文献16 机床夹具设计手册 表1121得：KFW fK = 安全系数 K 可按下式计算，由式（2.5）有： ： 6543210 KKKKKKKK = 式中： 60 KK为各种因素的安全系数， 见参考文献16 机床夹具设计手册 27 表121 可得： 25. 20 . 10 . 13 . 12 . 10 . 12 . 12 . 1=K 所以 )(55.445625 . 2 69.1980NFKW fK = 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选 用螺旋夹紧机构。 3.4 定位误差的分析 3) 夹具安装误差 A 因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。 图 5- 2 中夹具的安装基面为平面，因而没有安装误差， A =0. 4) 夹具误差 J 因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造 成的加工误差，称为夹具误差。夹具误差 J 主要包括定位元件相对于安装基准的尺寸 或位置误差 1J ；定位元件相对于对刀或导向元件（包含导向元件之间）的尺寸或位置 误差 2J ；导向元件相对于安装基准的