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数控车薄片件夹具及加工 李宏(广东机电职业技术学院广东广州510515) 摘要:本文就薄片工件在加工中存在的装夹、车刘方法、面表高光.及车刀选择的技术问越，就自己在实际加工中的夹具设计，加工方法及刁其选择解决问题方面，作一叙述。 关健词:数拉车床;薄片件;夹具;加工;刀具引言 利用数控车床加工薄片零件，因装夹问题经常需要设计加工夹具及根据图纸要求选择合理的刀具。如(图一)所示，材料为防锈铝合金(LFS)，外径8100毫米，内径a34毫米.片厚仅4毫米。为音箱装饰圈，技术要求:(1)R4的圆弧面、内孔及斜口位高光; (2)表面无刮伤和毛刺; (3)其它面喷细砂氧化香槟金色。 工件的毛坯尺寸，厚度4.5毫米，中间有一直径为32毫米的孔，外径为102毫米，在半径44毫米处均布4个直径4.5毫米的孔的薄圈，用冲床一次冲出。 2.难度分析及工艺流程分析 2.1从零件图样要求及材料来看，主要因为是薄片零件，其厚度仅有4毫米，材料为铝合金，硬度不高，并且批量较大，既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度，又要考虑装夹方便、可靠、并且不能损伤表面，因此关键是解决零件的定位装夹问题。 2.2根据零件图样，经过工艺分析后，制定出以下加工工艺流程: 2.2.1冲床下料 2.2.2铣床铣R4的圈弧深为2毫米 2.2.3数控车床车平一侧端面控制厚度4毫米 2.2.4表面喷细砂氧化香槟金色 2.2.5数控车床车R4弧面和直径88毫米的外圆 2.2.6数控车床惶内孔直径34毫米和孔口直径39毫米斜口位。 从上述工艺流程来看，在第S步加工时，如用一般三爪撑着内孔的装夹方法来加工，因为材料较薄，车削受力点与加紧力作用点相对较远，刚性不足，引起让刀和展动，而造成R4的圆弧及直径88毫米处外圆的表面达不到要求。在第6步加工时，因为以加工了R4的圆弧面，表面不允许划伤，不可以再装夹了，就算可以装夹也会因为刚性不足的原因造成内孔和斜口位表面达不到要求。因此在这两步加工工序中要考虑如何装夹定位的问题。 3.夹其设计如何保证零件定位准确、装夹方便和加紧可靠呢?根据运动学可知，刚体在空间的任何运动都可看成是相对于三个互相垂直的坐标平面，共有六种运动合成。这六种运动的可能性称为六个自由度要使工件在空间处于相对固定不变的位里，就必须限制六个自由度。限制的方法，用相当于六个支承点的定位元件与工件定位基准面接触来限制。我根据工艺流程的分析经过一番考虑.决定该工件采用一面两销的定位方案，因一面两销定位具有支承面大，支承钢度好，定位精度高，装卸工件方便等优点，夹具体平面为第一定位基准，限制了工件的三个自由度;圆销为第二定位基准，限制了工件的两个自由度;另一个根据六点定位原理，在实际中我设计了如(图二)所示夹具。 3.1夹具结构(图二)在第5步用数控车床车R4弧面和直径BS毫米的外回时.设计了如(图二)所示的夹具: 3.1.1件1为夹具主体，材料为A3钢板.最大直径为I00赶米的台阶型工件; 3.1.2件2为定位销，材料为45号钢，直径为4.45毫米，4个定位销圆周均布，刚好与薄片工件上的4个直径4.5毫米的孔对应配合，使工件在夹具中定位及传递切削力; 3.1.3件4,5,6为改装特制后的压板组合休，其中件4为软胶板，直径80毫米，厚度3毫米，件5用A3钢板制成，直径80毫米，厚度l2毫米，件6为活动顶尖，件4与件5用强力猫结剂粘合，然后在与件6的活动顶尖头联接并在联接处焊接固定。 3.2零件定位装夹方法及原理(图二)件1夹持在数控车床的三爪卡盘上.台阶处靠卡爪，用百分表打表校正夹具体的外圆及端面，本夹具体以右端面为基准定位，限制了三个自由度;工件3的4个直径4.5毫米的孔与夹具体上的4个定位销对正套人，一个定位销限制了两个自由度，对称的一个定位销限制另一自由度，另两个定位销重复限制了两个自由度，从六点定位原理来看，以上定位出现了重复定位，但因为工件上的各定位孔和夹具定位销的中心距精度很高，为了提高定位支承的稳定性，采用了一面四销定位，通过实践加工证明，这样的重复定位可以相容。工件在夹具中定位后一般应加紧，使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，本夹具通过压板压峨(尾座).使工件3得到较好的定位和夹紧。 3.3夹具结构在第6步用数控车床车内孔直径34毫米和孔口直径39毫米斜口位时，设计了夹具: 3.3.1件I为夹具的主体，用A3钢板制成，最大直径为200毫米，厚度为20毫米的圆饼型工件，右端面有一直径36毫米，深为7毫米的孔(零件在惶孔时以便镇孔刀可以徨通孔).左端面有一直径170毫米，深为IO毫米的孔(可用正爪撑夹); 3.3.2件6为定位销，材料为45号钢，直径为4.45毫米，4个定位销圆周均布; 3.3.3件4为软胶板，外回直径88毫米.内孔直径劝毫米，厚度1毫米，件5为压板，用A3钢板制成，最大直径为170毫米，厚度为12毫米，中间有一锥孔，小端直径40毫米，大端直径70毫米左右.件4与件5用强力猫结剂粘合; 3.3.4件3为螺丝(对称两个)中心距120毫米，用于件1夹具主体与件5压板的联接。 3.4零件定位装夹方法及原理件1夹具主体在数控车床的三卡盘上用反爪夹持，靠卡爪台阶处，用百分表打表校正夹具体的外圈及端面.本夹具体以右端面为基准定位，限制了三个自由度;工件2的4个直径4.5毫米的孔与夹具体上的4个定位销对正套人，一个定位销限制了两个自由度，对称的一个定位销限制另一自由度，另两个定位销重复限制了两个自由度，从六点定位原理来看.以上定位出现了重复定位，但因为工件上的各定位孔和夹具定位销的中心距精度很高，为了提高定位支承的稳定性，采用了一面四销定位，通过实践加工证明，这样的重复定位可以相容。工件在夹具中定位后一般应加紧，使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，本夹具通过螺丝将压板连接夹具主体，用压板压紧，使工件2得到较好的定位和夹紧。 4.实际操作 4.1切削用盘及走刀路线选择 4.1.1外圆粗车时，主轴转速每分钟1100-1200转，进给速度F200-F350，反偏刀横装与刀架上，采用横向走刀一次加工完成，留梢车余量0.1-0.2毫米。 4.1.2外圆精车时，主轴转速每分钟1100-1200转，为取得较好的表面粗糙度选用较低的进给速度F30-F45，采用纵向走刀一次加工完成。 4.1.3内孔及斜口粗车时，主轴转速每分钟1100-1200转，进给速度F200-F350,采用横向走刀由里向外一次加工完成.留精车余量0.1-0.2毫米。 4_1.4内孔及料口精车时.主轴转速每分钟1100-1200转。进给速度F30-F45，采用纵向走刀由外向里一次加工完成。 4.2零件加工时的特殊处理 4.2.1见(图一)中A,B两处的倒角去毛刺利用刀具的固有几何形状轻碰0.3-0.5毫米。 4.2.2所有刀具均无卷屑植，切屑能顺前刀面排离工件，以防切屑缠绕工件而刮伤加工表面。 4.3加工时的注意事项 4.3.1工件要夹紧，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀; 4.3.2在车削时要加注柴油润滑冷却，以防沮度过高烧坏刀具，使加工表面大不到要求; 4.3.3遵守安全文明生产。 5.结束 通过实际加工生产.证明加工生产工艺流程、夹具设计、刀共及切削用量选用合理.减少了装夹校正的时间.减轻了操作者的劳动双度，提高效率.保证了加工后零件的质f,平均两台数控车床每周可加工成品五千件左右。 .考文欲1张恩生主编:车工实用技术手册，江苏科学技术出版社.1999.f2白成轩主编:机床夹具设计新原理，机械工业出版社.1997. 目目 录录前 言.11 概述发展.21.1 机床夹具简介 .21.1.1 机床夹具的主要功能.21.1.2 机床夹具的组成.21.1.3 夹具设计的步骤和基本要求.22 锥齿轮座的加工工艺规程设计 .82.1 锥齿轮座的作用 .82.2 零件的工艺分析 .82.3 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 .92.4 制定工艺路线.92.5 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 .102.6 确定切削用量及基本工时 .133 专用夹具设计 .233.1 问题提出 .233.2 定位基准的选择.233.3 定位元件的设计 .233.4 定位误差分析 .233.5 切削力的计算与夹紧力分析 .243.6 钻套设计 .253.7 夹具设计及操作简要说明 .26结束语.27谢 辞.28参 考 文 献.29 0 前前 言言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。锥齿轮座及其钻、攻 M3 螺纹孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行毕业设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本设计选用锥齿轮座来进行工艺编制与夹具设计，以说明书、绘图为主，设计手册与国家标准为附来进行详细说明。 11 概述发展概述发展1.1 机床夹具简介1.1.1 机床夹具的主要功能 机床夹具已成为机械加工时的重要装备，同时是机械加工不可缺少的部件，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，夹具技术也正朝着高精、高效、模块、组合、通用 、经济方向发展。机床夹具的主要功能是使工件定位夹紧，使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置，保证其被加工表面达到工序所规定的技术要求，工件定位后，经夹紧装置施力于工件，将其固定夹牢，使其在加工过程中不致因切削力、重力、离心力等外力作用而发生位置改变。为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。安装方法有找正法和用专用夹具，找正法用于单件、小批生产中，而专用夹具用于生产批量较大或特殊需要时。1.1.2 机床夹具的组成1）定位支承元件 确定工件在夹具中的正确位置并支承工件。2）夹紧装置 将工件夹紧不发生移动。3）对刀或导向元件 保证刀具与工件加工表面的正确位置。4）夹具体 将夹具的所有组成部分组成一体，并保证它们之间的相对位置关系。1.1.3 夹具设计的步骤和基本要求一：夹具设计的基本要求夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、工人的劳动强度、生产率和加工成本。因此对设计的夹具，提出以下几点基本要求。1）能稳定可靠地保证工件的加工技术要求。若工件达不到加工技术要求，成为废品，则夹具设计是失败的，该夹具不能用与生产。2）操作简单，便于工件安装，减轻工人的劳动强度，节省工件安装时间，降低辅助工时，保证高的生产效率。3）具有良好的工艺性，便于制造，降低夹具制造成本，从而降低分摊在工件上的加工成本。 2为保证上述基本要求，夹具的生产过程应按下面程序进行：夹具生产任务书夹具的结构设计使用、制造部门会签夹具制造夹具验收生产使用。夹具生产任务书是由工艺人员在编制工艺规程时，根据生产需要而提出的。任务书中包含内容有设计理由、使用车间、使用设备，该夹具所使用工件工序的工序图并在工序图上要标明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基准、夹紧点。这是设计夹具的依据，也是验收制造夹具的依据。夹具结构设计是设计人根据夹具设计任务书的加工要求，提出几种可行方案、分析比较、进行误差计算，以确定出合理方案，进行设计。夹具结构设计完成后，要会同使用部门、制造部门就夹具的结构合理性、结构工艺性和经济性进行审核、会签、交付制造。制成的夹具要同设计人员。工艺人员、使用部门、制造部门共同进行验证。当确认夹具可保证工件该工序加工要求，能保证生产率、操作方便、安全，就可交付生产车间使用。二:夹具的设计步骤当接到夹具设计任务书后，按下面 6 个步骤，逐步设计。1）明确设计任务，收集研究设计的原始资料。原始资料包括如下内容。 A：加工零件的零件图、毛坯图及加工工艺过程，所设计夹具应有的工序图，并了解该工序所使用的设备、刀具、量具、其他辅具以及该工序的加工余量、切削用量、加工要求、生产节拍等参数。 B：了解零件的生产类型，就是决定夹具采用简单结构或复杂结构的依据。若属大批量生产，则力求夹具结构完善、生产率高 或是单件小批量生产或急于应付生产，则夹具结构应简单，以便迅速制造交付使用。C：收集该夹具所用机床的资料，主要指与夹具连接部分的安装尺寸。如铣床夹具要安装在工作台上，要收集工作如大小，工作如 T 形槽及槽距，以及机床的技术参数。D：收集所使用刀具的资料如刀具的精度、安装方式、使用要求及技术条件等。E：收集国内外同类型夹具资料，吸收其中先进而又能结合本厂情况的合理部分。F：了解本厂制造夹具的能力和使用的条件，如夹具制造的条件及精度水平，有无压缩空气压值等。 3G：收集有关夹具部件的标准（包括国标、部标、企标、厂标），典型夹具结构图册等。2）确定夹具结构方案，绘制结构草图，其主要内容如下。A：根据工件加工尺寸、要求和开关，确定工件的定位方式，选择或设计定位元件，计算定位误差。B：确定刀具的引导方式及引导元件（指钻夹具、铣夹具）。C：确定工件夹紧方式 ，选择或设计夹紧机构，计算夹紧力。D：确定其他装置（如分度装置、顶出装置）的结构型式。E：确定和设计其他结构，如铣床夹具与机床的连接装置、对刀装置。在确定夹具结构的各组成部分时，可提出几种不同方案，分别画出草图，进行分析比较，从中选择出合理方案。3）绘制夹具总图。应注意以下几点。A：绘制夹具总图，尽量按 1：1 绘制，以保证直观性。B：主视图尽量符合操作者的正面位置。C：工件轮廓用双点画线绘制，并视为假想透明体，不影响其他元件的绘制。 D：绘图顺序为：工件定位元件引导元件夹紧装置其他装置夹具体。4）标注总图上的尺寸、公差与配合和技术条件。夹具总图结构绘制完成后，需标注五类尺寸和四类技术条件。5）编写零件明细表。明细表应包括零件序号、名称、代号（指标准件代号或通用件代号 ）、数量、材料、热处理、质量等。6）绘制总图中非标准件的零件图。三：夹具总图上尺寸、公差与配合和技术条件的标注在夹具设计中，对于初设计者，在夹具总图上如何标注尺寸及技术条件，往往是难点之一，以下对此作简要阐述。1）夹具总图上应标注的五类尺寸A：夹具外形轮廓尺寸指夹具在长、宽、高三个方向上的最大极限尺寸。若有可动部分，则指运动部件在空间达到的极限位置的尺寸。标注夹具外形尺寸的目的是避免夹具与机床或刀具在空间发生干涉。B：工件与定位元件间的联系尺寸主要指工件定位面与定位元件工作面的配合 4尺寸或各定位元件的位置尺寸，它们直接影响工件加工精度，是计算工件定位误差的依据。C：夹具与刀具的联系尺寸主要指对刀元件或引导元件与夹具定位元件之间的位置尺寸、引导元件之间的位置尺寸或引导与导向部分的配合尺寸。D：夹具与机床的连接部分尺寸这类尺寸主要指夹具与机床主轴或工作如必须固定连接的平俱。如车床夹具要安装在车床主轴上，要标注与车床主轴的连接尺寸，铣床夹具要安装在工作台上，要标注与工作如 T 形槽相配的定位键尺寸。E：夹具内容的配合尺寸中心轴与夹具体孔的配合尺寸，钻套与衬套、衬套与夹具体的配合尺寸，此类尺寸必须标注尺寸、配合性质及配合精度，否则夹具精度无法保证。2） 夹具总图上应标注的四类技术条件夹具中的技术条件主要指夹具装配好后，各表面之间的位置精度要求。A：定位元件之间的相互位置要求这是指组合定位时多个定位元件之间的相互位置要求或多件装夹时相同定位元件之间的相互位置要求。如两端顶尖顶轴两端中心孔，要求两顶尖轴线同轴度，两 V 形块对称线的同轴度。B：定位元件与连接元件或夹具体底面的相位置要求夹具的连接元件或夹具体底面是夹具与机床的连接部分，它决定了夹具与机床的相对位置，也就是决定了定位元件相对机床，或刀具的位置，即决定了工件相对机床或刀具的位置。C：引导元件与连接元件或夹具体底面的位置要求D：引导元件与定位元件之间的相互位置要求3）五类尺寸、四类技术条件的分类五类尺寸、四类技术条件根据是否与工序加工要求相关而分为两类，其精度值大小和取法不同。A：与工件加工要求无直接关系的 尺寸公差与配合 这类尺寸公差与配合应按照元件在夹具中的功用和装配要求，根据公差与配合国家标准或参阅有关资料来制定。 技术条件 与工件加工要求无直接关系的夹具上技术条件。B： 与加工要求直接相关的 这类尺寸和技术条件与工件上相应尺寸和技术条件直接对应，直接根据工件相应尺寸公差和相互位置允差的（1/51/2）的值选取。一般工件允差小，取大系数，工件允差大，则取小系数。 5制定这类夹具尺寸公差时，要注意下列问题。 应经工件的平均尺寸作为夹具相应尺寸的基本尺寸，极限偏差按对称双向标注。 应以工序尺寸（不一定是工件最终尺寸）作为夹具基本尺寸的设计依据。4）夹具调刀尺寸的标注当夹具设计完成，按要求标注尺寸后，对有些夹具如铣夹具，往往还要标注调刀尺寸（调刀尺寸一般是指夹具的调刀基准到对刀元件工作表面的位置尺寸），即刀具相对基准的尺寸，它与工件加工尺寸直接相关，也是夹具总图上关键尺寸要求。四：夹具体设计夹具总体设计中最后完成的主要元件是夹具体。夹具体是夹具基础件、组成夹具的各种元件、机构、装置都要安装在夹具体上。在加工过程中，它还要承受切削力、夹紧、惯性力及由此而产生的振动和冲击。所以，夹具体是夹具中一个设计、制造劳动量大，耗费材料多，加工要求高的零部件。在夹具成本中所占比重较大，制造周期也长，设计时，应给以足够的重视。（1） 夹具体和毛坯结构实际生产中所用夹具体常用的有三种结构。A：铸造结构铸造结构夹具体的优点如下： 可铸出复杂的结构形状。 铸件抗压强度大、抗振性好，特别适用于加工时振动大、切削负荷大的场合。 铸件易于加工，价格低廉，成本低。但铸件生产周期长，因存在铸内应力，易引起变形，影响夹具精度的保持性，因此，夹具体必须进行时效处理。B：焊接结构其优点如下： 容易制造，周期短。 采用钢板、型材，如结构合理，布置得当，可减小质量。由于上述两优点，特别适用于新产品试制或临时急用的场合，以缩短生产周期。此外，一些结构简单的小型夹具，如翻转式钻模、盖板式钻模、可缷式钻模，采用焊接式结构十分有利，因为这些夹具要频繁拆缷翻转，力求结构轻巧耐磨。但焊接结构夹具体在焊接过程中的热变形和残余应力对夹具精度会有不得影响， 6因此，焊完后要进行退火处理；另外，为提高刚性需加加强筋。C：装配结构装配夹具体是选用夹具专用标准毛坯或标准零件，根据使用要求组装而成，可得到精确的外形和空间位置尺寸。标准毛坯和标准零件可组织专业化生产，这样不但可以大大缩短夹具体的生产周期，还可降低生产成本。要使装配夹具体在生产中得到广泛使用，必须实行夹具零部件的标准化、系列化。（2）对夹具体的基本要求A：一定的形状和尺寸夹具的外形，取决于安装在夹具上的各种元件、机构、装置的形状及它们之间的布置位置。设计时，只要将组成该夹具的所有元件、机构和装置的结构尺寸都设计好并布置好它们在图纸上的位置，就可以由此勾画出夹具体的大致外形轮廓尺寸。因为是单件生产，一般不作复杂计算设计。通常参照类似的夹具结构，按经验类比法估计确定。确定夹具体尺寸时，可参考下面数据。 铸造结构的夹具体，壁厚取 1540mm，过厚处挖空。 焊接结构用钢板取 1015mm，刚度不够时加筋板。 夹具体上不加工表面与工件表面之间应有一定间隙，以保证工件与夹具体之间不发生干涉。间隙大小按以下规定选取：a:夹具体、工件都是毛面，间隙取 815mm.b:夹具体是毛面，工件是光面，间隙取 410mm.B：足够的强度和刚度目的是减小在加工过程中因受切削力、夹紧力等而发生变形或振动。当刚度不够时，可增设加强筋或用框形结构。若用加强筋，其壁厚取 0.70.9 倍壁厚，高度不大于壁厚 5 倍。C：良好的结构工艺性以便于制造、装配、并减少加工工时。如夹具体上大平面上要局部加工，可铸出35mm 凸台；各加工表面，最好在同一平面内或在同一回转表面上，以便于加工；尽量减少加工表面面积。另外，对于切削量大的工件所使用夹具，要注意应能方便排屑，以免影响安装精度；对于大而重的夹具体，要考虑起吊装置，如吊环螺钉或起重螺栓。 72 锥齿轮座的加工工艺规程设计锥齿轮座的加工工艺规程设计2.1 锥齿轮座的作用 锥齿轮座是一个典型的交叉孔零件，主要应用在混凝土拖泵中导向轮部件上，其上要安装两个配对锥齿轮座，因此主要的工作表面为 90mm 和 52mm 的两个孔。2.2 零件的工艺分析对该零件的平面、孔和螺纹进行加工，具体要求如下：155 下端面 粗糙度 Ra6.373 孔 粗糙度 Ra6.390 孔 粗糙度 Ra1.6155 上端面 粗糙度 Ra3.2100 端面 粗糙度 Ra6.3100 外圆 粗糙度 Ra1.680 沉孔 粗糙度 Ra6.382 端面 粗糙度 Ra6.352 孔 粗糙度 Ra1.64-M8 螺纹 粗糙度 Ra12.5M3 螺纹 粗糙度 Ra12.53-M6 螺纹 粗糙度 Ra12.54-M5 螺纹 粗糙度 Ra12.52-8 锥孔 粗糙度 Ra6.3 8 2.3 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）如果必须首先保证工件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。如果在工件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）如果必须首先保证工件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。 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）当工件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。 9 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：时效处理以消除内应力工序 03：以 155 外圆作为定位基准，粗车 155 下端面、73 孔、90孔、半精车 90 孔工序 04：以 90 孔作为定位基准，粗车 155 上端面、100 端面、100外圆、80 沉孔 、半精车 155 上端面、100 外圆、精车 100 外圆、洁角工序 05：以 155 外圆作为定位基准，精车 90 孔、车槽工序 06：以 90 孔作为定位基准，粗车 82 端面、52 孔、半精车、精车52 孔工序 07：以 90 孔作为定位基准，钻 4-M8 螺纹底孔 6.8 深 21、攻 4-M8深 18 螺纹工序 08：以 90 孔作为定位基准，钻 M3 螺纹底孔 2.55 深 8、攻 M3 深 6螺纹工序 09：以 90 孔作为定位基准，钻 3-M6 螺纹底孔 5.1 深 15、攻 M6 深12 螺纹工序 10：以 73 孔作为定位基准，钻 4-M5 螺纹底孔 4.25 深 15、攻 M5深 12 螺纹工序 11：以 90 孔作为定位基准，配作 2-8 锥孔工序 12：钳工去毛刺工序 13：检验至图纸要求工序 14：包装、入库2.5 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 1. 155 下端面的加工余量 10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 Ra 为 6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8，一步车削（即粗车、半精车）方可满足其精度要求。2. 73 孔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=1.5mm,铸件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8，一步车削（即粗车、半精车）方可满足其精度要求。3. 90 孔 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=8.5mm,铸件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 1.6。根据机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8，三步车削（即粗车、半精车、精车）方可满足其精度要求。粗车 单边余量 Z=8.0mm半精车 单边余量 Z=0.4mm精车 单边余量 Z=0.1mm4. 155 上端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 Ra 为 3.2。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=2.0mm半精车 单边余量 Z=0.5mm5. 100 端面 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=2.0mm,铸件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8，一步车削（即粗车）方可满足其精度要求。6. 100 外圆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=1.5mm,铸件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 1.6。根据机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8，三步车削（即粗车、半精车、精车）方可满足其精度要求。粗车 单边余量 Z=1.0mm半精车 单边余量 Z=0.4mm 11精车 单边余量 Z=0.1mm 7.80 沉孔 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=3.5mm,铸件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8，一步车削（即粗车）方可满足其精度要求。8.82 端面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=2.0mm,铸件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8，一步车削（即粗车）方可满足其精度要求。9.52 孔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=1.5mm,铸件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 1.6。根据机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8，三步车削（即粗车、半精车、精车）方可满足其精度要求。粗车 单边余量 Z=1.0mm半精车 单边余量 Z=0.4mm精车 单边余量 Z=0.1mm10. 4-M8 螺纹的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，因其加工螺纹的尺寸不大故采用实心铸造，铸件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 12.5。根据机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8，钻.攻即可方可满足其精度要求。钻 单边余量 Z=3.4mm攻 单边余量 Z=0.6mm11. M3 螺纹的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，因其加工螺纹的尺寸不大故采用实心铸造，铸件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 12.5。根据机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8，钻.攻即可方可满足其精度要求。钻 单边余量 Z=1.275mm攻 单边余量 Z=0.225mm12. 3-M6 螺纹的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，因其加工螺纹的尺寸不大故采 12用实心铸造，铸件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 12.5。根据机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8，钻.攻即可方可满足其精度要求。钻 单边余量 Z=2.55mm攻 单边余量 Z=0.45mm13. 4-M5 螺纹的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，因其加工螺纹的尺寸不大故采用实心铸造，铸件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 12.5。根据机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8，钻.攻即可方可满足其精度要求。钻 单边余量 Z=2.125mm攻 单边余量 Z=0.375mm14. 2-8 锥孔的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，因其加工表面的尺寸不大故采用实心铸造,铸件尺寸公差为 CT8 级，表面粗糙度 Ra 为 6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8，一步钻削方可满足其精度要求。2.6 确定切削用量及基本工时工序 01：金属型浇注工序 02：时效处理以消除内应力工序 03：以 155 外圆作为定位基准，粗车 155 下端面、73 孔、90孔、半精车 90 孔工步一：粗车 155 下端面 1、切削用量机床为 C620-1 型卧式车床， 所选刀具为 YT5 硬质合金端面车刀。根据切削用量简明手册第一部分表 1.1，由于 C620-1 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，0012006a主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。090rk010、rk0s0mm8 . 01）确定切削深度pa由于单边余量为 2.5mm，可在 1 次走刀内切完。 132）确定进给量f根据表 1.4，在粗车 QT500-7、刀杆尺寸为 16mm25mm、3mm、工件直径pa为 0100mm 时，=0.10.6mm/rf按 C620-1 型卧式车床的进给量（表 4.2-9），选择=0.27mm/rf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。maxF根据表 1.21，当2mm,0.35mm/r，=450m/min(预计)时，paf045rk进给力=760N。fF的修正系数为=0.1，=1.17（表 1.29-2），故实际进给力为fFfFk0fk F0 =7601.17N=889.2NfF 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=0.27mm/r 可f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，0.25mm/r，paf切削速度=450m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,=1.0svktvkrvkkvkTvkMkvk(均见表 1.28），故=450 0.8 0.65 0.81 1.15m/min218m/min 448r/minmin/15521810001000rdvn 按 C620-1 机床的转速(表 4.2-8），选择=460r/minn 则实际切削速度=218m/min5）校验机床功率 14由表 1.24，3mm，0.27mm/r，46m/min 时，=1.7KW。pafcP切削功率的修正系数=1.17，=1.13，=0.8，=0.65（表 1.28），crpkk0 . 10KPcMPcprkkkcTPckckSPctpk故实际切削时的功率为=0.72KWcP根据表 1.30，当=460r/min 时，机床主轴允许功率=5.9KW。，故nEPcPEP所选的切削用量可在 C620-1 机床上进行。最后决定的切削用量为=2.5mm，=0.27mm/r，=460r/min，=218m/minpafn2、确定粗车 155 下端面的基本时间 ，ifnLj3T32112Lllldd 式中 =17.5mm， =2.5mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min, =1l1l2l3lfni 则 min194. 0min146027. 0045 . 25 .17T3j工步二：粗车 73 孔的基本时间 ，ifnLj3T321Lllll 式中 =94mm， =1.5mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min, =1l1l2l3lfni 则 min802. 0min146027. 0045 . 194T3j工步三：粗车 73 孔至 89 的基本时间 ，ifnLj3T321Lllll 式中 =63mm， =4.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min, =1l1l2l3lfni 则 min143. 1min246027. 0040 . 463T3j工步四：半精车 89 孔至 89.8 的基本时间1、 =0.4mmpa2、 =0.15mm/rf 153、 =600 0.8 0.65 0.81 1.15m/min290.7m/min =600r/minn4、确定基本工时 ，ifnLj3Tfnllll321L 式中 =63m， =0.4mm，=0mm，=0mm，=0.15mm/r，=600r/min, =1l1l2l3lfni 则 min705. 0min60015. 0004 . 063T3j工序 04：以 90 孔作为定位基准，粗车 155 上端面、100 端面、100外圆、80 沉孔 、半精车 155 上端面、100 外圆、精车 100 外圆、洁角工步一：粗车 155 上端面的基本时间 ，ifnLj3T32112Lllldd 式中 =26mm， =2.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min, =1l1l2l3lfni 则 min258. 0min146027. 0040 . 226T3j工步二：粗车 100 端面的基本时间 ，ifnLj3T32112Lllldd 式中 =15mm， =2.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min, =1l1l2l3lfni 则 min170. 0min146027. 0040 . 215T3j工步三：粗车 103 外圆至 101 外圆的基本时间 ，ifnLj3Tfnllll321L 式中 =19.5mm， =1.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min, =1l1l2l3lfni 则 min198. 0min146027. 0040 . 15 .19T3j工步四：粗车 80 沉孔的基本时间 16 ，ifnLj3Tfnllll321L 式中 =15mm， =3.5mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min, =1l1l2l3lfni 则 min182. 0min146027. 0045 . 315T3j工步五：半精车 155 上端面的基本时间 ，ifnLj3T32112Lllldd 式中 =27mm， =0.4mm，=4mm，=0mm，=0.15mm/r，=600r/min, =1l1l2l3lfni 则 min349. 0min160015. 0044 . 027T3j工步六：半精车 101 外圆至 100.2 外圆的基本时间 ，ifnLj3Tfnllll321L 式中 =20mm， =0.4mm，=4mm，=0mm，=0.15mm/r，=600r/min, =1l1l2l3lfni 则 min272. 0min160015. 0044 . 020T3j工步七：精车 100.2 外圆至 100 外圆的基本时间1、 =0.1mmpa2、 =0.1mm/rf3、 =800 0.8 0.65 0.81 1.15m/min387.6m/min =760r/minn4、确定基本工时 ，ifnLj3Tfnllll321L 式中 =20m， =0.1mm，=0mm，=0mm，=0.1mm/r，=760r/min, =1l1l2l3lfni 则 min265. 0min7601 . 0001 . 020T3j工步八：洁角 17工序 05：以 155 外圆作为定位基准，精车 90 孔、车槽工步一：精车 89.8 孔至 90 孔的基本时间 ，ifnLj3Tfnllll321L 式中 =63mm， =0.1mm，=4mm，=0mm，=0.1mm/r，=760r/min, =1l1l2l3lfni 则 min883. 0min17601 . 0041 . 063T3j 工步二：车槽工序 06：以 90 孔作为定位基准，粗车 82 端面、52 孔、半精车、精车52 孔工步一：粗车 82 端面的基本时间 ，ifnLj3T32112Lllldd 式中 =16.5mm， =2.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min, =1l1l2l3lfni 则 min182. 0min146027. 0040 . 25 .16T3j工步二：粗车 49 孔至 51 外圆的基本时间 ，ifnLj3Tfnllll321L 式中 =59mm， =1.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min, =1l1l2l3lfni 则 min516. 0min146027. 0040 . 159T3j工步三：半精车 51 孔至 51.8 外圆的基本时间 ，ifnLj3Tfnllll321L 式中 =59mm， =0.4mm，=4mm，=0mm，=0.15mm/r，=600r/min, =1l1l2l3lfni 则 min705. 0min160015. 0044 . 059T3j工步四：精车 51.8 孔至 512 外圆的基本时间 18 ，ifnLj3Tfnllll321L 式中 =59mm， =0.1mm，=4mm，=0mm，=0.1mm/r，=760r/min, =1l1l2l3lfni 则 min831. 0min17601 . 0041 . 059T3j工序 07：以 90 孔作为定位基准，钻 4-M8 螺纹底孔 6.8 深 21、攻 4-M8深 18 螺纹工步一：4-M8 螺纹底孔 6.8 深 21选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.16）mm8 . 6 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得rmmf/25. 0机 （切削表 2.15）min/12mv 562r/minmin/8 . 61210001000rDvn 按机床选取 n=500r/min min/7 .1010005008 . 61000mdnvw切削工时： ，则机动工时为mml211mml4 . 32mml03min781. 0min425. 050004 . 321321ifnllltwm工步二：攻 4-M8 深 18 螺纹选择 M8mm 高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 f=0.6mm/rfp7.5/mincVm机299r/minmin/85 . 710001000rDvn 按机床选取 n=315r/min切削工时： ，则机动工时为mml181mml6 . 02mml03 min394. 0min46 . 031506 . 018321ifnllltwm工序 08：以 90 孔作为定位基准，钻 M3 螺纹底孔 2.55 深 8、攻 M3 深 6螺纹工步一：钻 M3 螺纹底孔 2.55 深 8 19选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.16）mm55. 2 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得0.28/fmm r机 （切削表 2.15）min/4mv 500r/minmin/55. 2410001000rDvn 按机床选取 n=545r/min min/4 . 4100054555. 21000mdnvw切削工时： ，则机动工时为mml81mml275. 12mml03min061. 0min128. 05450275. 18321ifnllltwm工步二：攻 M3 深 6 螺纹选择 M3mm 高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 f=0.225mm/rfpmin/0 . 3 mfc机318r/minmin/3310001000rDvn 按机床选取 n=272r/min切削工时： ，则机动工时为mml61mml225. 02mml03 min102. 0min1225. 02720225. 06321ifnllltwm工序 09：以 90 孔作为定位基准，钻 3-M6 螺纹底孔 5.1 深 15、攻 M6 深12 螺纹工步一：钻 3-M6 螺纹底孔 5.1 深 15选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.16）mm1 . 5 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得rmmf/25. 0机 （切削表 2.15）min/8mv 500r/minmin/1 . 5810001000rDvn 按机床选取 n=500r/min min/1 . 810005001 . 51000mdnvw切削工时： ，则机动工时为mml151mml55. 22mml33 20min494. 0min325. 0500355. 215321ifnllltwm工步二：攻 M6 深 12 螺纹选择 M6mm 高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 f=0.45mm/rfp7.5/mincVm机398r/minmin/65 . 710001000rDvn 按机床选取 n=400r/min切削工时： ，则机动工时为mml121mml45. 02mml33min258. 0min345. 0400345. 012321ifnllltwm工序 10：以 73 孔作为定位基准，钻 4-M5 螺纹底孔 4.25 深 15、攻 M5深 12 螺纹工步一：钻 4-M5 螺纹底孔 4.25 深 15选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.16）mm25. 4 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得rmmf/25. 0机 （切削表 2.15）min/7mv 525r/minmin/25. 4710001000rDvn 按机床选取 n=500r/min min/7 . 6100050025. 41000mdnvw切削工时： ，则机动工时为mml151mml25. 42mml03min616. 0min425. 0500025. 415321ifnllltwm工步二：攻 M5 深 12 螺纹选择 M5mm 高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 f=0.375mm/rfpmin/0 . 6CmV机 21382r/minmin/50 . 610001000rDvn 按机床选取 n=400r/min切削工时： ，mml121mml375. 02mml03则机动工时为min410. 0min4375. 04003375. 012321ifnllltwm工序 11：以 90 孔作为定位基准，配作 2-8 锥孔选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.16）mm0 . 8 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得0.28/fmm r机 （切削表 2.15）min/15mv 597r/minmin/81510001000rDvn 按机床选取 n=545r/min min/7 .13100054581000mdnvw切削工时： ，则机动工时为mml161mml0 . 42mml03min263. 0min228. 054500 . 416321ifnllltwm工序 12：钳工去毛刺工序 13：检验至图纸要求工序 14：包装、入库 22 3 专用夹具设计专用夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。有老师分配的任务，我被要求设计钻、攻 M3 螺纹孔。3.1 问题的提出本夹具主要用来钻、攻 M3 螺纹孔，精度要求不高。因此，在本道工序加工时，主要考虑如何提高生产率、降低劳动强度。3.2 定位基准的选择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。由零件图和工艺过程得，选 155 下端面及 90 孔和82 外圆面作为定位基准。3.3 定位元件的设计本工序选用的定位基准为 155 下端面及 90 孔和 82 外圆面定位，所以 23相应的夹具上的定位元件应是心轴和 A 型固定式定位销。因此进行定位元件的设计主要是对心轴和 A 型固定式定位销进行设计。夹紧则是在心轴上用带肩螺母进行夹紧。1、155 下端面与心轴相配合，限制三个自由度，即 X 轴转动、Y 轴转动和Z 轴移动。2、90 孔与心轴相配合，限制两个自由度，即 X 轴移动和 Y 轴移动。3、82 外圆面与 A 型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即 Z 轴转动。 工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。3.4 定位误差分析1、 基准位移误差Y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。Y工件以 155 下端面及 90 孔和 82 外圆面来定位，钻、攻 M3 螺纹孔，如果工件内孔直径与轴外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