机械制造技术课程设计-钻臂座加工工艺及钻φ24孔夹具设计（全套图纸）

桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 1 钻臂座加工工艺及钻钻臂座加工工艺及钻 24 孔夹具设计孔夹具设计 学生姓名：学生姓名： 学生学号：学生学号： 院（系） ：院（系） ： 机械工程系机械工程系 年级专业：年级专业：06 级机械设计与制造级机械设计与制造 指导教师：指导教师： 二九年六月二九年六月 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 2 目录目录 目录目录 摘摘 要要 3 1 绪绪 论论 . 3 2 钻车钻臂座加工工艺规程设计钻车钻臂座加工工艺规程设计 . 5 2.1 零件的分析零件的分析 5 2.1.1 零件的作用 5 2.1.2 零件的工艺分析 6 2.2 工艺过程设计所应采取的相应措施工艺过程设计所应采取的相应措施 6 2.3 钻车钻臂座加工定位基准的选择钻车钻臂座加工定位基准的选择 . 7 2.3.1 确定毛坯的制造形式 . 7 2.3.2 粗基准的选择 7 2.3.3 精基准的选择 8 2.4 工艺路线的制定工艺路线的制定 8 2.4.1 工艺方案 8 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 8 2.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）确定切削用量及基本工时（机动时间） 9 2.7 时间定额计算及生产安排时间定额计算及生产安排 15 2.8 本章小结本章小结 . 16 3 加工加工mm24工艺孔夹具设计工艺孔夹具设计 17 3.1 加工加工mm24工艺孔夹具设计工艺孔夹具设计 . 17 3.2 定位方案的分析和定位基准的选择定位方案的分析和定位基准的选择 17 3.4 切削力的计算与夹紧力分析切削力的计算与夹紧力分析 19 3.5 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 19 3.6 夹具精度分析夹具精度分析 21 3.7 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 21 3.8 本章小结本章小结 21 结结 论论 22 参参 考考 文文 献献 . 23 致致 谢谢 23 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 3 摘摘 要要 本次设计是对钻臂座零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。 钻臂座零 件的主要加工表面是平面及孔。由加工工艺原则可知，保证平面的加工精度要比 保证孔的加工精度容易。所以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加工精度。 基准选择以钻臂座定位孔作为 粗基准，以钻臂座钻臂孔和液压缸孔作为精基准。主要加工工序安排是先以钻臂 座钻臂孔和液压缸孔互为基准加工出端面，再以端面定位加工出工艺孔。在后续 工序中除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面。 整个加工过程均 选用组合机床。 全全套套图纸，图纸，加加 153893706 1 绪绪 论论 机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后， 进行的一次理 论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事 专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约 能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产 安全、 技术检测和健全劳动组织的重要依据， 也是企业上品种、 上质量、 上水平， 加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部 分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 4 具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可 以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。 当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高 的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。 夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与 人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于 完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要 用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性 能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床 的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。 在夹具设计过程中，对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题,设计人员一 般都会考虑的比较周全，但是，夹具设计还经常会遇到一些小问题，这些小问题 如果处理不好， 也会给夹具的使用造成许多不便， 甚至会影响到工件的加工精度。 我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下： 清根问题在设计端面和 内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题。端面和 定位外圆分为两体时无此问题,。夹具要不要清根，应根据工件的结构而定。如 果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角,则必须清根,如果零件定位孔孔口倒角 较大或孔口是空位，则不需要清根，而且交界处可以倒为圆角 R。端面与外圆定 位时， 与上述相同。 让刀问题在设计圆盘类刀具(如铣刀、 砂轮等)加工的夹具时， 会存在让刀问题。设计这类夹具时，应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后，铣刀 或砂轮的退刀位置，其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小，留出超 过刀具半径的尺寸位置即可。更换问题在设计加工结构相同或相似，尺寸不同的 系列产品零件夹具时，为了降低生产成本,提高夹具的利用率，往往会把夹具设 计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具。 随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求， 使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展 趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的 加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合 夹具、可调夹具，尤其是成组夹具。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，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发 展。 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 5 2 钻车钻臂座加工工艺规程设计钻车钻臂座加工工艺规程设计 2.1 零件的分析零件的分析 2.1.1 零件的作用零件的作用 题目给出的零件是开山牌 KY125 型露天潜孔钻车的钻臂座。 钻臂座的主要作 用是支承钻臂，使钻臂能够得到俯仰，摆动，能有正常的支承作用。因此钻臂座 零件的加工质量会影响钻车的工作精度、使用性能和寿命。钻车钻臂座的主要作 用是支承钻臂、阻尼缓冲部分功能、导向功能。 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 6 图 2.1 钻车钻臂座零件图 2.1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 由钻车钻臂座零件图知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mm28两个通孔为主要加工表面的加工面，两个通孔表面粗糙度要 求为mRa6 . 1,在同一中心线上有01 . 0 的同轴度要求。 （2）以mm24两个通孔为主要加工表面的加工面。两个通孔表面粗糙度要 求为mRa6 . 1,在同一中心线上有01 . 0 的同轴度要求。 （3）以mm20两个通孔为主要加工表面的加工面。两个通孔表面粗糙度要 求为mRa6 . 1,在同一中心线上有01 . 0 的同轴度要求。2 个 0.043 0 30mm + 孔的内侧 面的加工，两内侧面的表面粗糙度要求为12.5Ram。 2.2 工艺过程设计所应采取的相应措施工艺过程设计所应采取的相应措施 由以上分析可知。该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，对于该零件来说，加工过程 中的主要问题是保证平面的尺寸精度以及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。 该类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工零件的基准平面，以基准 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 7 平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。钻车钻臂座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。 钻车钻臂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。 由于钻车钻臂座的生产量很大。 怎样满足钻车钻臂座生产率要求也是过程中 的主要考虑因素。 2.3 钻车钻臂座加工定位基准的选择钻车钻臂座加工定位基准的选择 2.3.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 Q235。由于生量已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸 不大，故可以采用铸造成型，这对提高生产效率，保证加工质量也是有利的。 2.3.2 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） 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。 （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。 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 8 2.3.3 精基准的选择精基准的选择 精基准的选择主要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时 ，应当进行尺寸换算。 2.4 工艺路线的制定工艺路线的制定 由于生产类型为大批生产，应尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还 应降低生产成本。 2.4.1 工艺方案工艺方案 表 2.1 工艺方案一表 工序 1： 钻、扩、铰mm 05 . 0 0 28+孔，倒角 o 305 . 1 工序 2： 粗铣 30凸台两内侧面 工序 3： 钻，扩、铰mm 05. 0 0 24+孔，倒角 o 455 . 1 工序 4： 钻，扩，铰mm 05. 0 0 20+孔，倒角 o 455 . 1 工序 5： 终检 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “钻车钻臂座”零件材料为 Q235，硬度 HBS 为 149187，生产类型为大批量生 产，采用铸造毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序 尺寸及毛坯尺寸如下： (1) 加工mm 03 . 0 0 28+孔 考虑其加工表面粗糙度要求为mRa6 . 1， 其加工方式可以分为钻、 扩铰三步， 根据机械加工工艺手册表 2.3-48，确定工序尺寸及余量为： 钻孔：mm26 扩孔：mm 8 . 27 2Z=1.8mm 铰孔：mm 03 . 0 0 28+ 2Z=0.2mm (2) 铣mm30凸台两内侧面 考虑其表面粗糙度要求为12.5Ram，可以先粗铣，再精铣，根据机械加 工工艺手册表 2.3-5，取 2Z=5mm已能满足要求。 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 9 (3) 加工mm 05 . 0 0 24+孔 考虑其加工表面粗糙度要求为mRa6 . 1， 其加工方式可以分为钻、 扩铰三步， 根据机械加工工艺手册表 2.3-48，确定工序尺寸及余量为： 钻孔：mm22 扩孔：mm 8 . 23 2Z=1.8mm 铰孔：mm 05. 0 0 24+ 2Z=0.2mm (4) 加工mm 03 . 0 0 20+孔 考虑其加工表面粗糙度要求为mRa6 . 1， 其加工方式可以分为钻、 扩铰三步， 根据机械加工工艺手册表 2.3-48，确定工序尺寸及余量为： 钻孔：mm18 扩孔：mm 6 . 19 2Z=1.6mm 铰孔：mm 05 . 0 0 20+ 2Z=0.4mm 2.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）确定切削用量及基本工时（机动时间） 工序 1：钻，扩，铰mm 03 . 0 0 28+孔，倒角1.5 30 o 机床：专用组合钻床 刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 （1） 、钻mm26孔 切削深度 p a：1.25 p amm= 进给量f：根据机械加工工艺师手册表 28-10，取(0.60 0.70)/fmm r= 由于本零件在加工mm26孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数 0.75，则 (0.60 0.70) 0.75/(0.63 0.525)/fmm rmm r= 根据机械加工工艺师手册表 28-13，取0.45/fmm r= 取切削速度24/minVm= 取V=24, 0 d =26 代入公式（2- 1）得 机床主轴转速n：min/294 2614 . 3 2410001000 0 r d V n = ，根据机械加工工艺 师手册表 9-3，取min/295rn = 实际切削速度 V ： min/24 1000 2952614 . 3 1000 0 m nd V= = 被切削层长度l： mml20= 刀具切入长度 1 l：20lmm= 刀具切出长度 2 l：3lmm= 走刀次数为 1 机动时间 j t： 12 1 j lll t fn + = 式 (2-4) 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 10 取20=l， 1 30l =， 2 2l =, 0.45f =,295=n代入公式（2-4）得： min32 . 0 29545 . 0 32020 1 + = j t （2） 、扩mm 8 . 27孔 切削深度 p a：1.5 p amm= 进给量f：根据机械加工工艺师手册表 28-30， rmmf/)35 . 0 14 . 0 (7 . 0)5 . 02 . 0(= 参照机械加工工艺师手册表 28-31，取rmmf/35 . 0 = 切削速度V：参照机械加工工艺师手册表 28-31，取19/minVm= 取V=19, 0 d =27.8 代入公式（2- 1）得 机床主轴转速n： min/218 8 . 2714 . 3 1910001000 0 r d V n = ，根据机械加工工 艺师手册表 9-3 取min/220rn = 实际切削速度 V ： min/ 2 . 19 1000 220 8 . 2714 . 3 1000 0 m nd V= = 根据机械加工工艺师手册表 28-42 被切削层长度l：mml20= 刀具切入长度 1 l 4lmm= 刀具切出长度 2 l：3lmm= 走刀次数为 1 取20=l， 1 4l =， 2 3l =, 0.72f =,174n =代入公式（2-4）得： 机动时间 1 j t：min17 . 0 22072 . 0 3420 1 + = j t （3）铰mm 03 . 0 0 28+孔 切削深度 p a：0.15 p amm= 进给量f：根据机械加工工艺师手册表 28-35，取(0.95 2.1)/fmm r= 根据机械加工工艺师手册表 28-36，取1.2/fmm r= 取切削速度9.1/minVm= 取V=9.1, 0 d =28 代入公式（2- 1）得 机床主轴转速n：min/104 2814 . 3 1 . 910001000 0 r d V n = ，根据机械加工工艺 师手册表 9-3，取min/100rn = 实际切削速度 V ： min/9 1000 1002814 . 3 1000 0 m nd V = 被切削层长度l：mml20= 刀具切入长度 1 l：5lmm= 刀具切出长度 2 l：20lmm= 走刀次数为 1 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 11 取20=l， 1 5l =， 2 20l =, 1.2f =,100=n代入公式（2-4）得： 机动时间 j t： min38 . 0 2 . 1100 20520 21 1 = + = + = fn lll tj （4）倒角1.5 30 o。采用150锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速 与扩孔时相同：min/220rn =，手动进给。 工序 2：粗铣mm30凸台的内侧面 机床：专用组合铣床 刀具：高速刚圆柱形铣刀 mmd20= 粗齿数6Z = 铣削深度 p a：1.5 w amm= 每齿进给量 f a：根据机械加工工艺师手册表 30-29，取0.08/ f amm Z= 铣削速度V：参照机械加工工艺师手册表 30-29，取24/minVm=， 取V=24, 0 d =20 代入公式（2- 1）得 机床主轴转速n： min/382 2014 . 3 2410001000 0 r d V n= = ，根据机械加工工艺 师手册表 11-4，取min/385rn = 实际铣削速度 V ： min/ 2 . 24 1000 3852014 . 3 1000 0 m nd V= = 取 z f =0.08 f a =，6Z =， w n =385=n代入公式（2-2）得： 工作台每分进给量 m f ： min/ 8 . 184385608 . 0 mmznff wzm = 取min/180mmfm= 根据机械加工工艺手册 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知60lmm= 刀具切入长度 1 l： 1 30l = 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 取60lmm=， 1 30l =，mml2 2 =,180= m f代入公式（2-3）得： 机动时间 1 j t： min51 . 0 180 23060 21 1 = + = + = m j f lll t 以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为 min02 . 1 51 . 0 22 11 = j tt 工序 3：钻，扩，铰 05 . 0 0 24+孔 机床：专用组合钻床 刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 （1） 、钻 22孔 切削深度 p a：1.25 p amm= 进给量f：根据机械加工工艺师手册表 28-10，取(0.45 0.55)/fmm r= 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 12 由于本零件在加工 22孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数 0.75，则 (0.45 0.55) 0.75/(0.33 0.41)/fmm rmm r= 根据机械加工工艺师手册表 28-13，取0.32/fmm r= 取切削速度24/minVm= 取V=24, 0 d =22 代入公式（2- 1）得 机床主轴转速n： min/347 2214 . 3 2410001000 0 r d V n= = ，根据机械加工工 艺师手册表 9-3，取min/300rn = 实际切削速度 V ： min/ 7 . 20 1000 3002214 . 3 1000 0 m nd V = 被切削层长度l：mml25= 刀具切入长度 1 l：20lmm= 刀具切出长度 2 l：3lmm= 走刀次数为 1 取25=l， 1 20l =， 2 3l =, 0.45f =,300=n代入公式（2-4）得： 机动时间 j t： min36 . 0 45 . 0 300 32025 21 1 = + = + = fn lll tj 以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时为 11 22 0.430.86min j tt=min72 . 0 36 . 0 22 11 = j tt （2） 、扩mm 8 . 23孔 切削深度 p a：1.5 p amm= 进给量f：根据机械加工工艺师手册表 28-30， (0.8 1.0) 0.7(0.560.7)f =/mm r 参照机械加工工艺师手册表 28-31，取0.6f =/mm r 切削速度V：参照机械加工工艺师手册表 28-31，取19.8/minVm= 取V=19.8, 0 d =23.8 代入公式（2- 1）得 机床主轴转速n：min/265 8 . 2314 . 3 8 . 1910001000 0 r d V n= = ，根据机械加工工 艺师手册表 9-3 取min/250rn = 实际切削速度 V ： min/ 6 . 18 1000 250 8 . 2314 . 3 1000 0 m d V n = 根据机械加工工艺师手册表 28-42 被切削层长度l： mml25= 刀具切入长度 1 l 4lmm= 刀具切出长度 2 l：3lmm= 走刀次数为 1 取25=l， 1 4l =， 2 3l =, 0.6f =,250=n代入公式（2-4）得： 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 13 机动时间 1 j t： min21 . 0 6 . 0250 3425 21 1 + = + = fn lll tj 以上为扩一个孔的机动时间，故本工序机动工时为 min42 . 0 21 . 0 22 11 = j tt （3）铰mm 05. 0 0 24+孔 切削深度 p a：0.125 p amm= 进给量f：根据机械加工工艺师手册表 28-35，取(0.8 1.8)/fmm r= 根据机械加工工艺师手册表 28-36，取1.2/fmm r= 取切削速度9.9/minVm= 取V=9.9, 0 d =24 代入公式（2- 1）得 机床主轴转速n： min/131 2414 . 3 9 . 910001000 0 r d V n = ，根据机械加工工 艺师手册表 9-3，取min/133rn = 实际切削速度 V ： min/10 1000 1332414 . 3 1000 0 m nd V = 被切削层长度l： mml25= 刀具切入长度 1 l：5lmm= 刀具切出长度 2 l：20lmm= 走刀次数为 1 取25=l， 1 5l =， 2 20l =, 1.2f =,133=n代入公式（2-4）得： 机动时间 j t： min31 . 0 2 . 1133 20525 21 1 + = + = fn lll tj 以上为铰一个孔的机动时间，故本工序机动工时为 min62 . 0 31 . 0 22 11 = j tt 4）倒角1 45 o 。采用90锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩 孔时相同：min/250rn =，手动进给。 工序 4：钻，扩、铰mm 05. 0 0 20+孔 机床：专用组合钻床 刀具：麻花钻、扩孔钻、 （1） 、钻 18孔 切削深度 p a：0.85 p amm= 进给量f：根据机械加工工艺师手册表 28-10，取(0.22 0.28)/fmm r= 由于本零件在加工 18孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数 0.75，则 (0.20 0.28) 0.75/(0.165 0.21)/fmm rmm r= 根据机械加工工艺师手册表 28-13，取0.20/fmm r= 取切削速度24/minVm= 取V=24, 0 d =18 代入公式（2- 1）得 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 14 机床主轴转速n： min/425 1814 . 3 2410001000 0 r d V n = ，根据机械加工工 艺师手册表 9-3，取min/400rn = 实际切削速度 V ： min/ 6 . 22 1000 4001814 . 3 1000 0 m nd V = 被切削层长度l：mml25= 刀具切入长度 1 l：8lmm= 刀具切出长度 2 l：3lmm= 走刀次数为 1 取25=l， 1 8l =， 2 3l =, 0.20f =,400=n代入公式（2-4）得： 机动时间 j t： min45 . 0 40020 . 0 3825 21 1 + = + = fn lll tj 以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时为 min90 . 0 45 . 0 22 11 = j tt （2） 、扩mm 6 . 19孔 切削深度 p a：1 p amm= 进给量f：根据机械加工工艺师手册表 28-30， (0.5 0.6) 0.7(0.35 0.42)/fmm r= 参照机械加工工艺师手册表 28-31，取(0.5 0.6) 0.70.4/fmm r= 切削速度V：参照机械加工工艺师手册表 28-31，取25/minVm= 取V=25, 0 d =19.6 代入公式（2- 1）得 机床主轴转速n： 0 10001000 25 758 /min 3.14 10.5 V nr d = min/406 6 . 1914 . 3 2510001000 0 r d V n = ， 根据 机 械加工工艺师手册表 9-3 取min/400rn = 实际切削速度 V ： min/ 6 . 24 1000 400 6 . 1914 . 3 1000 0 m nd V= = 根据机械加工工艺师手册表 28-42 被切削层长度l：mml25= 刀具切入长度 1 l 8lmm= 刀具切出长度 2 l：3lmm= 走刀次数为 1 取25=l， 1 8l =， 2 3l =, 0.40f =,772n =代入公式（2-4）得： 机动时间 1 j t： min23 . 0 4 . 0400 3825 21 1 + = + = fn lll t j 以上为扩一个孔的机动时间，故本工序机动工时为 min46 . 0 23 . 0 22 11 = j tt （3）铰mm 05. 0 0 20+孔 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 15 切削深度 p a：0.125 p amm= 进给量f：根据机械加工工艺师手册表 28-35，取(0.8 1.8)/fmm r= 根据机械加工工艺师手册表 28-36，取1.2/fmm r= 取切削速度9.9/minVm= 取V=9.9, 0 d =20 代入公式（2- 1）得 机床主轴转速n： min/158 2014 . 3 9 . 910001000 0 r d V n = ，根据机械加工工 艺师手册表 9-3，取150=n 实际切削速度 V ： min/11 1000 1502414 . 3 1000 0 m nd V = 被切削层长度l： mml25= 刀具切入长度 1 l：5lmm= 刀具切出长度 2 l：20lmm= 走刀次数为 1 取25=l， 1 5l =， 2 20l =, 1.2f =,150=n代入公式（2-4）得： 机动时间 j t： min28 . 0 2 . 1150 20525 21 1 + = + = fn lll tj 以上为铰一个孔的机动时间，故本工序机动工时为 min56 . 0 28 . 0 22 11 = j tt 4）倒角1 45 o 。采用90锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩 孔时相同：min/400rn =，手动进给。 2.7 时间定额计算及生产安排时间定额计算及生产安排 参照机械加工工艺手册表 2.5-2，机械加工单件（生产类型：中批以上） 时间定额的计算公式为： Ntkttt zzfjd /%)1)(+= （大量生产时0/Ntzz） 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： %)1)(kttt fjd += 式 (2-5) 其中： d t 单件时间定额 j t基本时间（机动时间） f t辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动 作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 k布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值 工序 1：钻，扩，铰mm 03 . 0 0 28+孔，倒角1.5 30 o 机动时间 j t：min87 . 0 38 . 0 17 . 0 32 . 0 =+= j t 辅助时间 f t：参照机械加工工艺手册表 2.5-45，取工步辅助时间为 0.41min。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min1 . 0。 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 16 则0.410.10.51min f t =+= k：根据机械加工工艺手册表 2.5-48，13=k 取87 . 0 = j t，0.51 f t =，k=0.13 代入公式（2- 5）得 单间时间定额 d t ： min56 . 1 %)131)(51 . 0 87 . 0 (%)131)(+=+= fjd ttt 工序 2：粗铣mm30凸台的内侧面 机动时间 j t：min02 . 1 = j t 辅助时间 f t：参照机械加工工艺手册表 2.5-41，取工步辅助时间为 min44. 0。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min1 . 0。 则min54. 01 . 044. 0=+= f t k：根据机械加工工艺手册表 2.5-43，14.12=k 取02 . 1 = j t，0.54 f t =，k=0.1214 代入公式（2- 5）得 单间时间定额 d t ： min72 . 1 %)14.121)(51 . 0 02. 1 (%)131)(+=+= fjd ttt 工序 3：铣 0.043 0 30mm + 孔的内侧面 机动时间 j t： min76 . 1 = j t 辅助时间 f t：参照机械加工工艺手册表 2.5-45，取工步辅助时间为 min41. 0。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min1 . 0。 则min51. 01 . 041. 0=+= f t k：根据机械加工工艺手册表 2.5-48，13=k 取76 . 1 = j t，0.51 f t =，k=0.13 代入公式（2- 5）得 单间时间定额 d t ： min98 . 1 %)131)(51 . 0 76. 1 (%)131)(+=+= fjd ttt 工序 4：钻，扩、铰mm 05. 0 0 20+孔 机动时间 j t：min47 . 1 = j t 辅助时间 f t：参照机械加工工艺手册表 2.5-41，取工步辅助时间为 0.41min。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min1 . 0。 则0.410.10.51min f t =+= k：根据机械加工工艺手册表 2.5-43，14.12=k 取47 . 1 = j t，0.54 f t =，k=0.1214 代入公式（2- 5）得 单间时间定额 d t ： min22 . 2 %)14.121)(51 . 0 47. 1 (%)131)(+=+= fjd ttt 2.8 本章小结本章小结 本章主要是对钻车钻臂座的加工工艺进行设计。先要明确零件的作用 ，本 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 17 次设计的钻车钻臂座的主要作用就是支承钻臂，使钻臂能够得到俯仰，摆动，能 有正常的缓冲作用。确定了零件的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸后，就可 以对零件的工艺路线进行分析，制定出几套工艺方案，然后对这几套方案进行分 析比较，选择最优方案，最后进行时间定额计算及生产安排。优良的加工工艺是 能否生产出合格，优质零件的必要前提，所以对加工工艺的设计十分重要，设计 时要反复比较，选择最优方案。 3 加工加工mm24工艺孔夹具设计工艺孔夹具设计 3.1 加工加工mm24工艺孔夹具设计工艺孔夹具设计 本夹具主要用来钻、扩、铰两个工艺孔mm24。这两个工艺孔均有尺寸精 度要求为mm05. 0+，表面粗糙度要求，表面粗糙度为1.6 m，与端面垂直。并用 于以后mm20加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本 道工序为钻车钻臂座加工的第三道工序， 本道工序加工时主要应考虑如何保证其 尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。 3.2 定位方案的分析和定位基准的选择定位方案的分析和定位基准的选择 由零件图可知，两工艺孔位于零件孔内外侧面上，其有尺寸精度要求和表面 粗糙度要求并应与侧面垂直。根据基准重合、基准统一原则。在选择两工艺孔的 加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣顶面工序的定位基准，以及 设计基准作为其定位基准。 因此加工工艺孔的定位基准应选择mmR25外圆斜面、 与mm28之配合的心轴和与mm20之配合的心轴为主要定位基准限制工件的 五个自由度，用一个定位台阶限制工件的另一个自由度。 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 18 图 5.1 定位分析图 3.3 定位误差分析 本工序选用的工件以圆孔在间隙心轴上定位，心轴为水平放置，由于定位副 间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。不过这时的径向定位误差不 再只是单向的了，而是在垂直面内任意方向上都有可能发生，其最大值也比心轴 水平放置时大一倍。见下图。 0.0310.021 0.0120.064 YxYyD TTd= =+=+= 式中 定位副间的最小配合间隙（mm） ； D T 工件圆孔直径公差（mm） ； Td心轴外圆直径公差（mm） 。 图 5.2 心轴水平放置时定位分析图 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 19 3.4 切削力的计算与夹紧力分析切削力的计算与夹紧力分析 由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰 的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由切削手册得： 钻削力 6 . 08 . 0 26HBDfF = 式（5-1） 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10HBfDT = 式（5-2） 式中：mmD24= ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 HBHBHBHB= 1 0.32fmm r=代入公式（5-1）和（5-2）得 NF551717432 . 0 2426 6 . 08 . 0 = mmNT=4505617432 . 0 3010 6 . 08 . 09 . 1 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计 算无太大意义。只需定位夹紧部件的台阶强度、刚度适当即能满足加工要求。 3.5 钻钻套套、衬套衬套、钻、钻模板模板及夹具及夹具体体设计设计 工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结 构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔mm 05. 0 0 24+ 分钻、扩、铰三个工步完成加工。即先用mm22的麻花钻钻孔，根据 GB1141 84 的规定钻头上偏差为零，钻套孔径为mm 14 . 0 16 . 0 22+ + 。再用mmm 8 . 23标准扩孔钻 扩孔，根据 GB114184 的规定mmm 8 . 23扩孔钻的尺寸为mm 0 27 . 0 8 . 23 ，钻套尺 寸为mm 14 . 0 16 . 0 8 . 23 + + 。最后用mm24的标准铰刀铰孔，根据 GB114184 的规定标 准铰刀尺寸为 15. 0 08 . 0 24+ + 故钻套孔径尺寸为 39 . 0 21 . 0 24+ + 。 图 5.3 快换钻套图 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 20 铰工艺孔钻套结构参数如下表： 表 5.1 铰工艺孔钻套数据表 d H D 1 D 2 D h 1 h m 1 m r 公称尺寸 允差 30 35 40 -0.010 -0.027 43 40 15 4.5 19 28 o 36 o 55 衬套选用固定衬套其结构如图所示： 图 5.4 固定衬套图 其结构参数如下表： 表 5.2 固定衬套数据表 d H D C 1 C 公称尺寸 允差 公称尺寸 允差 30 +0.23 0 35 36 +0.35 +0.18 3 2 夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。 这些 主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。 整个夹具的结构见夹具装配图 8 所示。 桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文） 21 3.6 夹具精度分析夹具精度分析 利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工 系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹 具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。 本道工序加工中主要保证两工艺孔尺寸mm 05. 0 0 24+及同轴度公差 0.01mm 及表面粗糙度1.6 m。本道工序最后采用精铰加工，选用 GB114184 铰刀，直 径为mm 15 . 0 08. 0 24+ + ，并采用钻套，铰刀导套孔径为mmd 39 . 0 21 . 0 24+ + =，外径为 mmD 23. 0 12 . 0 30+ + =同轴度公差为mm05 . 0 。固定衬套采用孔径为mm 34 . 0 16 . 0 30+ + ，同轴 度公差为mm05 . 0 。 该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求： （1） 、各孔的实际轮廓 受最大实体实效边界的控制即受直径为mm99.2301 . 0 24=的理想圆柱面的 控制。 （2） 、各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸mm24。 （3） 、当 各孔的实际轮廓偏离其最大实体状态，即其直径偏离最大实体尺寸mm24时可 将偏离量补偿给位置度公差。 （4） 、如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实 际直径为mm05.24时，相对于最大实体尺寸mm24的偏离量为mm05 . 0 ，此时 轴线的位置度误差可达到其最大值mm06 . 0 05 . 0 01 . 0 =+。 工艺孔的尺寸mm 05. 0 0 24+，由选用的铰刀尺寸mm 15 . 0 08. 0 24+ + 满足。 工艺孔的表面粗糙度1.6 m，由本工序所选用的加工工步钻、扩、铰满足。 3.7 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 由零件图可知，两工艺孔位于零件孔内外侧面上，其有尺寸精度要求和表面 粗糙度要求并应与侧面垂直。根据基准重合、基准统一原则。在选择两工艺孔的 加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣顶面工序的定位基准，以及 设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择mmR25外圆斜面 和与mm28之配合的心轴为主要定位