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CA6140车床拨叉831008的钻扩φ50孔夹具设计及加工工艺装备规程含5张CAD图-版本4,ca6140,车床,50,夹具,设计,加工,工艺,装备,设备,规程,cad,版本

内容简介：

前言 本次机械零件加工工艺设计是我们在完成机械课程设计之后的又一次课程设计，整合我们所学过的有关的知识 (如机械制造工艺学、工程制图、互换性与测量技术基础、机械设计、热加工工艺基础等)。让我们对所学的专业课得以巩固、提高及运用，使理论与实践有机结合；让我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！我认真复习了以前的课程并从图书馆借了各种参考资料，自己独立完成此次的课程设计。我希望再次通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的独立思考、分析问题、解决问题的能力，为以后的学习和工作打下良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指正和改善。目 录前言1一、零件的分析31.1零件的作用31.2零件的工艺分析31.3确定零件的生产类型3二、确定毛坯类型及绘制毛坯简图42.2确定毛坯尺寸公差及机械加工余量42.3毛坯简图：4三、工艺规程设计53.1定位基准的选择53.2零件表面加工方法的选择53.3制定工艺路线53.4加工设备及工艺装备的选用63.5加工余量、工序尺寸和公差的确定73.6切削用量的计算74 钻50孔专用夹具设计214.1问题的指出214.2定位基准的选择214.3夹具方案的设计214.4.切削力和夹紧力计算214.5夹紧力的计算224.6定位误差分析225 零、部件的设计与选用236 确定夹具体结构尺寸和总体结构24总 结26致 谢27参考文献28一、零件的分析1.1零件的作用 CA6140车床上的拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换挡作用，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩。零件上方的20mm的孔与操作机构相连，下方的50mm的半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触，通过上方的力拨动下方的齿轮变速。1.2零件的工艺分析零件图下图：CA6140车床上的拨叉共有两处加工表面。20mm的孔，以及其上下表面，孔壁上有一个装配时要钻铰的8mm的锥孔，一个M6的螺纹孔，和一个缺口。 50mm的孔，以及其上、下端面； 这两组表面有一定的位置要求； （1） 50mm的孔的上、下表面与20的孔的垂直度误差为0.07mm。 （2） 20mm的孔的上、下表面与20的孔的垂直度误差为0.05mm。 （3） 50mm、20mm的孔的上、下表面以及50mm的孔的内表面的粗糙度误差为3.2um。 （4） 20mm的孔的内表面的粗糙度误差为1.6um，精度为IT7。1.3确定零件的生产类型 由已知CA6140车床拨叉的生产类型为大批量。所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。二、确定毛坯类型及绘制毛坯简图2.1选择毛坯种类： 零件材料为HT200，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。两零件铸造为一体，加工时分开2.2确定毛坯尺寸公差及机械加工余量因为由（以下称工艺手册表1.3-1查得毛坯的制造方法采用壳模铸造级，表2.2-4查得加工余量等级为G级，选取尺寸公差等级为CT10。 根据以上资料及路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如下： 1、延轴线方向长度方向的加工余量及公差（20mm、50mm端面） 查工艺手册表2.24取20mm、50mm端面长度余量为2.5mm(均为双边加工)。 铣削加工余量为：a)粗铣：1.5mm b)精铣：1mm 毛坯尺寸及公差为：（35土0.3）mm （ 17土0.25）mm 2、内孔（50mm已铸成孔）查工艺手册表2.22.5，取50mm已铸成长度余量为3mm，即已铸成孔44mm。 镗削加工余量为：a)粗镗：2mm b)半精镗：1mm 毛坯尺寸及公差为：（44土0.3）mm。3、其他尺寸直接铸造得到 2.3毛坯简图：三、工艺规程设计3.1定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择得正确、合理，可以保证加工质量，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。定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后在确定粗基准。 1、精基准的选择 对于CA6140车床拨叉而言，由其零件图可知内孔是其设计基准（亦是设计基准和测量基准）， 但是又考虑到装夹问题，所以选择外圆面和端面作为基准。适合基准统一原则。 2、粗基准的选择对零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准，根据这个基准原则，现取20mm的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两个短V形块支承两个20mm孔的外轮廓作主要定位面，以消除3个自由度，再用一个支承板支撑在72mm的上表面，以消除3个自由度。3.2零件表面加工方法的选择本零件的加工面有端面、台阶面、外圆面、平面、内孔、通孔、螺纹，材料为HT200。根据尺寸精度、公差等级和表面粗糙度要求，查表2.23平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；表2.24孔加工方案的经济精度和表面粗糙度；表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；表2.27米制螺纹加工方案的经济精度和表面粗糙度；各表面加工方法的选择如下表：加工表面表面粗糙度/um加工方案备注20上端面3.2粗铣精铣20上端面3.2粗铣精铣20上端面3.2粗铣精铣20上端面3.2粗铣精铣缺口面12.5粗铣内孔20钻-扩-铰-精铰内孔503.2粗镗半精镗螺纹孔M6钻扩攻螺纹锥孔8钻-扩-铰-精铰3.3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。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1）工艺路线方案一：工序一：铸造工序二：粗、精铣20 mm、50 mm的下表面，保证其粗糙度为3.2 um工序三：以20 mm的下表面为精基准，粗、精铣20 mm的孔的上表面，保证其粗糙度为3.2 um,其上、下表面尺寸为30mm，工序四：以20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰20 mm的孔，保证其内表面粗糙度为1.6 um，垂直度误差不超过0.05mm 工序五：以20 mm的下表面为精基准，钻、扩、铰50 mm的孔，保证其内表面粗糙度为3.2 um工序六；以20 mm的下表面为精基准，粗、精铣50 mm的上表面，保证其与孔的垂直度误差不超过0.07mm，其上、下表面尺寸为12mm工序七：铣断工序八：以20 mm的孔为精基准，钻8 mm的锥孔的一半4 mm，装配时钻铰 工序九：以20mm的孔为精基准，钻5mm的孔，攻M6的螺纹工序十：以20 mm的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为12.5um工序十一：检查上面的工序可以是中批生产，但是其效率不高，并且工序四中的钻孔方法在钻孔是可能会偏离中心。经综合考虑，采用下面的方案二。2）工艺路线方案二：工序一；铸造工序二：粗、精铣20 mm、50 mm的下表面，保证其粗糙度为3.2 um工序三：以20 mm的下表面为精基准，粗、精铣20 mm、50 mm的孔的上表面，保证其粗糙度为3.2 um，20 mm的上、下表面尺寸为30mm，50 mm的上、下表面尺寸为12mm工序四：以20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰2 0 mm的孔，保证其内表面粗糙度为1.6 um，垂直度误差不超过0.05 mm 工序五：以20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰50 mm的孔，保证其内表面粗糙度为3.2 um工序六：铣断工序七：以20 mm的孔为精基准，钻8 mm的锥孔的一半4 mm，装配时钻铰 工序八：以20 mm的孔为精基准，钻5 mm的孔，攻M6的螺纹工序九：以20 mm的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为12.5 um工序十：检查3.4加工设备及工艺装备的选用 机床和工艺装备的选择应在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺装备和充分利用现有条件，以降低生产准备费用。 拨叉的生产类型为大批量生产，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设备，所选用的夹具均为专用夹具。根据工艺课程设计第三章金属切削机床的技术参数和第四章机械加工工艺装备，各工序加工设备及工艺装备选用如下表：工序号工 序 内 容加工设备工艺装备01铸造毛坯02粗、精铣20 mm、50 mm的下表面，保证其粗糙度为3.2 umXA5032立式铣床W18Cr4V硬质合金端铣刀03以20 mm的下表面为精基准，粗、精铣20 mm、50 mm的孔的上表面，保证其粗糙度为3.2 um，20 mm的上、下表面尺寸为30mm，50 mm的上、下表面尺寸为12mmXA5032立式铣床W18Cr4V硬质合金端铣刀04以20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰2 0 mm的孔，保证其内表面粗糙度为1.6 um，垂直度误差不超过0.05 mmZ525型立式钻床高速钢麻花钻头高速钢扩孔钻头高速钢铰刀05以20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰50 mm的孔，保证其内表面粗糙度为3.2 umZ525型立式钻床高速钢麻花钻头高速钢扩孔钻头高速钢铰刀06铣断XA6132铣床高速钢细齿圆锯片刀07以20 mm的孔为精基准，钻8 mm的锥孔的一半4 mm，装配时钻铰Z525立式钻床高速钢麻花钻08以20 mm的孔为精基准，钻5 mm的孔，攻M6的螺纹Z525立式钻床高速钢麻花钻09以20 mm的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为12.5 umXA5032立式铣床W18Cr4V硬质合金端铣刀10检查3.5加工余量、工序尺寸和公差的确定1.20内孔精度要求IT7参照机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）表2.3-8确定工序尺寸及余量为： 钻孔： 18 扩孔： 19.8 2Z=1.8mm 半精绞： 19.94 2Z=0.14mm 精绞： 202.内孔50 毛坯为铸孔,内孔精度要求IT12表面粗糙度为Ra3.6,参照工艺手册表2.3-10确定工序尺寸及余量为: 一次 钻45 二次 扩48 2Z=3 三次 粗铰49.7 2Z=1.7 四次 精铰50 2Z=0.3 3.6切削用量的计算2.5.1 工序二：粗、精铣孔20mm、50mm的下表面（1） 加工条件工件材料：HT200。b=0.16GPa HBS=190210，铸件机床：XA5032立式铣床刀具；W18Cr4V硬质合金端铣刀 W18Cr4V硬质合金端铣刀，牌号为YG6，由切削用量简明手册后称切削手册表3.1查得铣削宽度ae=60mm,深度ap Pcc,故校验合格。最终确定ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/zf)计算基本工时 公式中： L=l+y+；根据切削手册表3.26，可得 l+=12mm,所以L=l+y+=32+12=44mm 故 =44/600=0.073min2)粗铣50mm的下表面 a)铣削50mm的下表面与铣削20mm的下表面的相关参数及其用量等都相同。即 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/zb)计算基本工时 公式中： L=l+y+；根据切削手册表3.26，可得 l+=0所以L=l+y+=72mm 故 =72/600=0.12min3)精铣孔20mm的下表面 a) 切削深度 因切削用量较小，故可以选择ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸 b)每齿进给量：由切削手册表3.30可知机床的功为7.5KW，查切削手册表3.5可得f=0.50.7mm/r，由于是对称铣，选较小量f=0.7mm/r c)查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为（1.01.5）mm 查切削手册表3.8, 寿命T=180mind)计算切削速度 按切削手册表3.27中的公式： 也可以由表3.16查得=124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根据XA5032铣床参数，选 n=475r/min vf =375mm/min , 则实际的切削速度为 所以=119.3m/min,实际进给量 所以=0.08mm/ze)校验机床功率 查切削手册表3.24，Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率Pcm为1.7KW，所以Pcm Pcc,故校验合格。最终确定ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/minf)计算基本工时 公式中： L=l+y+；根据切削手册表3.26，可得 l+=80mm, 所以L=l+y+=32+80=112mm 故 =112/375=0.3min 2)精铣50mm的下表面 a)铣削50mm的下表面与铣削20mm的下表面的相关参数及其用量等都相同。即 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/mb)计算基本工时 公式中： L=l+y+；根据切削手册表3.26，可得 l+=80mm所以L=l+y+=72+80=152mm故 =152/375=0.405min2.5.2 工序三：粗、精铣孔20mm、50mm的上表面 本工序的切削用量及基本工时与工序一中的粗、精铣孔20mm、50mm的下表面相同。2.5.3 工序四：钻、扩、铰、精铰20mm的孔（一） 钻18mm的孔（1）加工条件 工艺要求：孔径d=18mm, 孔深l=30mm,通孔 ，用乳化液冷却 机床 ：Z525型立式钻床 刀具 ：高速钢麻花钻头 选择高速钢麻花钻头，其直径do=18mm,钻头几何形状为：由切削手册表2.1及表2.2 选修磨横刃，=28o o=10o 2=118o 21=70o b=3.5mm b=2mm l=4mm(2) 切削用量 1) 决定进给量fa)、按加工要求决定进给量 根据切削手册表2.7，当铸铁的强度b200HBS do=18mm时，f=0.700.86mm/r 由于L/d=30/18=1.673,故取修正系数K=1所以 f=(0.700.86)x1=(0.700.86)mm/rb) 按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当b=190MPa,do=18mm,钻头强度允许的进给量f=1.6mm/rc)按机床进给机构强度决定进给量 根据表2.9，当b210MPa,do20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为11760N（Z525钻床允许的轴向力为15696N（见工艺设计手册表4.2-14）时，进给量为1.5mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.700.86mm/r，根据Z525钻床说明书，选f=0.80mm/r（见工艺设计手册表4.2-16），又由切削手册表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.80mm/r do=21mm时，轴向力Ff=7260N 轴向力的修正系数为1.0，故Ff=7260N 根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=15696N，由于FfFmax,故f=0.80mm/r可以用。2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表2.12，当do=18 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.50.8）mm,寿命T=60min 3)决定切削速度 由切削手册表2.15可知f=0.80mm/r时，双修磨横刃的钻头，do=18 mm时，Vt=17m/min切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知 Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85所以 V=VtxKv=17x1.0x1.0x1.0x0.85=14.4m/min 所以=255r/min根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=275r/min(见工艺设计手册表4.2-15)4）检验机床扭转及功率 根据切削手册表2.21，当f=0.8mm/r，do Mc 又根据切削手册表2.23，当b=(170213)MPa do=20mm f=0.9mm/r vc=17.4m/min时 Pc=1.7KW根据Z525钻床说明书, PcPE所以有Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=0.80mm/r n=nc=275r/min vc=14.4m/min(3)计算基本工时 L=l+y+ 由切削手册表2.29查得y+=9mm故 =0.18min（二） 扩19.8mm的孔（1）加工条件 工艺要求：孔径d=19.8mm, 孔深l=30mm,通孔 ，用乳化液冷却 机床 ：Z525型立式钻床 刀具 ：高速钢扩孔钻头 选择高速钢扩孔钻头，其直径do=19.8mm,钻头几何形状为：由切削手册表2.5 ro=18o ao=10o kr=60o kr=30o =15o ba1=1mm(2) 切削用量 1) 决定进给量fa)、按加工要求决定进给量 根据切削手册表2.10，当铸铁的强度 b200HBS do=19.8mm时，f=(0.91.1)mm/r 由于L/d=30/19.8=1.52 因扩孔之后还须铰孔 ，故取修正系数K=0.7所以 f=(0.91.1)x0.7=(0.630.77)mm/rb) 按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当b=190MPa,do=19.8mm,钻头强度允许的进给量f=1.75mm/rc)按机床进给机构强度决定进给量 根据表2.9，当b210MPa,do20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为11760N（Z525钻床允许的轴向力为15696N（见工艺设计手册表4.2-14）时，进给量为1.5mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=（0.630.77）mm/r，根据Z525钻床说明书，选f=0.64mm/r（见工艺设计手册表4.2-16），又由切削手册表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.64mm/r do=21mm时，轴向力Ff=6080N 轴向力的修正系数为1.0，故Ff=6080N 根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=15696N，由于FfFmax,故f=0.64mm/r可以用。2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表2.12，当do=19.8 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.60.9）mm,寿命T=30min 3)决定切削速度 由切削手册表2.30中的公式： 可知f=0.64mm/r时， do=19.8 mm时，Vt=27m/min切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知 Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85所以 V=VtxKv=27x1.0x1.0x1.0x0.85=23m/min =370r/min根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=375r/min(见工艺设计手册表4.2-15)4）检验机床扭转及功率 根据切削手册表2.21，当f=0.8mm/r，do Mc 又根据切削手册表2.23，当b=(170213)MPa do=20mm f=0.75mm/r vc=20m/min时 Pc=1.7KW根据Z525钻床说明书, PcPE所以有Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=0.64mm/r n=nc=375r/min vc=23m/min(3)计算基本工时 L=l+y+ 由切削手册表2.29查得y+=10mm故 =0.13min(三) 粗铰19.94mm的孔（1）加工条件 工艺要求：孔径d=19.94mm, 孔深l=30mm,通孔 机床 ：Z525型立式钻床 刀具 ：高速钢铰刀 选择高速钢铰刀，其直径do=19.94mm,钻头几何形状为：由切削手册表2.6 ro=18o ao=10o kr=60o kr=30o =15o ba1=1mm(2) 切削用量 1) 决定进给量f 根据切削手册表2.11，当铸铁的强度 b170HBS do=19.94mm时，f=(1.02.0)mm/r，又由于粗铰之后还要精铰，所以应该选最大的进给量 即 f=2.0mm/r2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表2.12，当do=20 mm时，铰刀后刀面最大磨钝量取为（0.40.6）mm,寿命T=60min 3)决定切削速度 由切削手册表2.30中的公式 可知，vc=7.7m/min切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知 Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85所以 V=VtxKv=7.7x1.0x1.0x1.0x0.85=6.55mm/min 所以=105r/min根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=140r/min(见工艺设计手册表4.2-15)4）检验机床扭转及功率 根据切削手册表2.21，当f=2.0mm/r，do Mc 又根据切削手册表2.23，当b=(170213)MPa do=20mm f=2.0mm/r vc=10m/min时 Pc=1.7KW根据Z525钻床说明书, PcPE所以有Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=2.0mm/r n=nc=140r/min vc=6.55m/min(3)计算基本工时 L=l+y+ 由切削手册表2.29查得y+=10mm故 =0.14min(四) 精铰20mm的孔（1）加工条件 工艺要求：孔径d=19.94mm, 孔深l=30mm,通孔，精度等级为IT7 机床 ：Z525型立式钻床 刀具 ：高速钢铰刀 选择高速钢铰刀，其直径do=20mm：钻头几何形状为：由切削手册表2.6 ro=0 ao=7o a1=18o（2）切削用量1) 决定进给量f 根据切削手册表2.11，当铸铁的强度 b170HBS do=20mm,加工精度要求为H7精度时，f=(1.02.0)mm/r，由于这是粗铰之后的精铰，所以应该选中等的进给量 即 f=1.5mm/r2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表2.12，当do=20 mm时，铰刀后刀面最大磨钝量取为（0.40.6）mm,寿命T=60min 3)决定切削速度 由切削手册表2.30中的公式 可知，vc=9.64m/min切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知 Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85所以 V=VtxKv=9.64x1.0x1.0x0.85 x1.0=8.2m/min 所以=131r/min根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=140r/min(见工艺设计手册表4.2-15)4）检验机床扭转及功率 根据切削手册表2.21，当f=1.6m do=21 mm 时 Mt=125.6Nm扭矩的修正系数均为1.0，故Mc=125.6 Nm 又根据切削手册表2.23，当b=(170213)MPa do=20mm f=1.5mm/r vc=10m/min时 Pc=1.5KW根据Z525钻床说明书, PcPE所以有Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=1.5mm/r n=nc=140r/min vc=8.2m/min(3)计算基本工时 L=l+y+ 由切削手册表2.29查得y+=10mm故 =0.19min2.5.4 工序五：钻、扩、铰50 mm的孔（1） 钻、扩48mm孔 1）加工条件 工艺要求：孔径d=44mm的孔加工成d=48mm,通孔 机床 ：Z525型立式钻床 刀具：高速钢扩孔钻头 刀具为高速钢扩孔钻头，且直径为20mm（2）切削用量a) 确定切削深度ap ap=2mmb) 确定进给量f根据切削手册表1.5 当钻、铰铸铁，钻头直径为20mm, ap=2mm, 孔径d=50mm,钻头伸长长度l=100mm时 f=0.400.60mm/r 按Z525机床进给量（工艺设计手册表4.2-21）选f=0.58mm/rc) 确定切削速度 v按 切削手册表1.27和表1.28 其中：cv=158 xv=0.15 yv=0.40 m=0.20 T=60minKTv=1.0 Kmv=1.0 Ksv=0.8 Ktv=1.0K= KTvx Kmvx Ksvx Ktv=1.0x1.0x0.8x1.0=0.8所以 =62.4m/min =414r/min又按Z525机床上的转速 选n=370r/mind) 确定钻、铰48mm孔的基本时间选镗刀的主偏角xr=45o 则 l1=3.5mm l2=4mm l=12mm l3=0 又f=0.58mm/r n=370r/min i=1 所以=0.09min(2)粗、精铰50mm的孔1）加工条件 工艺要求：孔径d=48mm的孔加工成d=50mm,通孔 机床 ：Z525立式钻床 刀具：高速钢铰刀 刀具为高速钢铰刀，且直径为20mm2）切削用量e) 确定切削深度ap ap=1mmf) 确定进给量f根据切削手册表1.5 当粗、精铰铸铁，铰刀直径为20mm, ap=2mm, 孔径d=50mm,铰刀伸长长度l3,故取修正系数K=0.8所以 f=(0.180.22)x0.8=(0.1440.176) mm/r b) 按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当b=190MPa,do=4.3mm,钻头强度允许的进给量f=0.5mm/r c)按机床进给机构强度决定进给量 根据表2.9，当b210MPa,do10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为8330N（Z525钻床允许的轴向力为8830N（见工艺设计手册表4.2-14）时，进给量为1.63mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=(0.1440.176) mm/r，根据Z525钻床说明书，选f=0.17mm/r（见工艺设计手册表4.2-16），又由切削手册表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.17mm/r do=12mm时，轴向力Ff=1230N 轴向力的修正系数为1.0，故Ff=1230N 根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=8330N，由于FfFmax,故f=0.17mm/r可以用。2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表2.12，当do= 6 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.50.8）mm,寿命T=20min 3)决定切削速度 由切削手册表2.15可知f=0.20mm/r时，标准钻头，do=4 mm时，Vt=20m/min 切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知 Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85所以 V=VtxKv=20x1.0x1.0x1.0x0.85=17m/min 所以=1354r/min根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=1360r/min(见工艺设计手册表4.2-15)4）检验机床扭转及功率 根据切削手册表2.21，当f=0.17mm/r，do Mc 又根据切削手册表2.23，当b=(170213)MPa do=10mm f=0.53mm/r vc=17.4m/min时 Pc=0.8KW根据Z525钻床说明书, PcPE所以有Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=0.17mm/r n=nc=1360r/min vc=17m/min(3)计算基本工时 L=l+y+ 由切削手册表2.29查得y+=2.5mm故 =0.15min 2.5.7 工序八：钻5mm的孔，攻螺纹M6 （1）加工条件 工艺要求；孔径do=5mm ,孔深l=6mm, 通孔 机床；Z525立式钻床刀具： 高速钢麻花钻选择的高速钢麻花钻的直径为do=5mm钻头的几何形状为（由切削手册表2.7可知铸铁的强度头几何形状为：由切削手册表2.1及表2.2 选=30o o=16o 2=118o 21=70o （2）切削用量1) 决定进给量fa)、按加工要求决定进给量 根据切削手册表2.7，当铸铁的强度 b200HBS do=5mm时，f=0.270.33mm/r 由于L/d=6/5=1.23,故取修正系数K=1所以 f=(0.270.33)x1=(0.270.33) mm/r b) 按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当b=190MPa,do=5.4mm,钻头强度允许的进给量f=0.6mm/r c)按机床进给机构强度决定进给量 根据表2.9，当b210MPa,do10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为8330N（Z525钻床允许的轴向力为8830N（见工艺设计手册表4.2-14）时，进给量为1.63mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=(0.270.33) mm/r，根据Z525钻床说明书，选f=0.28mm/r（见工艺设计手册表4.2-16），又由切削手册表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.33mm/r do=12mm时，轴向力Ff=2110N 轴向力的修正系数为1.0，故Ff=2110N 根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=8330N，由于FfFmax,故f=0.28mm/r可以用。2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表2.12，当do= 6 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.50.8）mm,寿命T=20min 3)决定切削速度 由切削手册表2.15可知f=0.30mm/r时，标准钻头，do=5 mm时，Vt=16m/min 切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知 Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85所以 V=VtxKv=16x1.0x1.0x1.0x0.85=13.6m/min 所以=866r/min根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=960r/min(见工艺设计手册表4.2-15)4）检验机床扭转及功率 根据切削手册表2.21，当f=0.33mm/r，do Mc 又根据切削手册表2.23，当b=(170213)MPa do=10mm f=0.53mm/r vc=15.1m/min时 Pc=1.0KW根据Z525钻床说明书, PcPE所以有Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=0.28mm/r n=nc=960r/min vc=13.6m/min(3)计算基本工时 L=l+y+ 由切削手册表2.29查得y+=2.5mm故 =0.03min（2）攻M6的螺纹 由工艺设计手册表6.2-14可知 其中：l1=(13)p l2=(23)p公式中的no为丝锥或工件回程的每分钟转数（r/min）; i为使用丝锥的数量；n 为丝锥或工件每分钟转数（r/min）；d为螺纹大径；f为工件每转进给量 等于工件螺纹的螺距p 由上述条件及相关资料有； f=p=1mm/r d=6mm n=680r/minno=680r/min i=1 所以(1) 切削速度 所以=10.7m/min(2) 基本工时=0.03min 2.5.8 工序九：铣缺口（1）加工条件工件尺寸：长为25mm, 宽为10mm机床：XA5032立式铣床刀具；W18Cr4V硬质合金端铣刀 W18Cr4V硬质合金端铣刀，牌号为YG6，由切削用量简明手册后称切削手册表3.1查得铣削宽度ae=90mm,深度ap=6mm,齿数Z=10时，取刀具直径do=100mm。又由切削手册表3.2选择刀具的前角ro=+5o;后角ao=8o;副后角ao=8o,刀齿斜角s=-10o,主刃Kr=60o,过渡刃Kr=30o,副刃Kr=5o,过渡刃宽b=1mm(2)切削用量 a)切削深度 因切削用量较小，故可以选择ap=6mm,一次走刀即可完成所需尺寸。 b)每齿进给量：由切削手册表3.30可知机床的功为7.5KW，查切削手册表3.5可得f=0.140.24mm/z,由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/zc)查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为（1.01.5）mm 查切削手册表3.8, 寿命T=180mind)计算切削速度 按切削手册表3.27中的公式 也可以由表3.16查得=77m/min nt=245r/min vft =385m/min 各修正系数为：Kmv=Kmn=Kmvf=1.0 Ksv=Ksn=Ksvf=0.8 故 Vc=VtKv=77x1.0x0.8=61.6m/min n= ntkn=245x1.0x0.8=196r/min vf=vftkvt=385x1.0x0.8=308mm/min又根据XA5032铣床参数，选 n=235r/min vf =375mm/s，则实际的切削速度为： 所以=73.8m/min,实际进给量为： 所以=0.16mm/ze)校验机床功率 查切削手册表3.24， 当b=(174207)MPa ae=70mm ap=6mm do=100mm Z=10 vfc=385mm/min 近似为 Pcc=4.6KW根据XA5032型立铣说明书（切削手册表3.30），机床主轴允许的功率为Pcm=7.5x0.75=5.63KW故 PccPcm 因此选择的切削用量可以采用 即 ap=6mm vf=375mm/min n=235r/min vc=73.8m/min fz=0.14mm/zf)计算基本工时 公式中： L=l+y+；根据切削手册表3.26，可得 l+=0mm, 所以L=l+y+=25mm 故 =25/375=0.07min 4 钻50孔专用夹具设计4.1问题的指出由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低生产成本和降低劳动强度。本次设计选择设计是针对钻50孔，它将用于Z525立式钻床。4.2定位基准的选择该工序要求中心线与端面（有位置要求，因此可以得出该孔在两个侧面的正中心上，并且还要求其孔为通孔，由于端面经过精铣，精度比较高，因而工序基准为端面A，为了便于加工，选取适当的定位基准，保证其加工要求。夹具设计应首先满足这些要求，在保证较高的生产效率的前提下，还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性。加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，并且夹具体应具有较好的刚性。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。4.3夹具方案的设计首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于钻床加工。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。在该定位方案中，一个支撑面顶住，限制了z轴的移动，z轴的旋转，y轴的旋转三个移动自由度。一个固定V型块限制了y轴的移动，x轴的移动，一个滑动V型块限制了z轴的旋转，这样6个自由度全部被限制根据上面叙述选择方案。4.4.切削力和夹紧力计算（1）刀具：刀具用高速钢刀具钻头机床： Z525机床切削力公式： 式中 D=50 查表得： 其中：,即：实际所需夹紧力：由参考文献5表得： 有：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献5表 可得： 所以 4.5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=20mm，材料铝合金钢 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=2.54 取s=4 得 满足要求 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4.6定位误差分析（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 与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得： 两V型块定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。5 零、部件的设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。.尺寸表dDD1Ht基本尺寸极限偏差F7基本尺寸极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036铝合金222635+0.033+0.017392630424625铝合金563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040钻模板选用翻转钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。6 确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体：夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等，在设计