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K911 中心 69 机械 加工 工艺 钻扩铰 直径 22 夹具 设计

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K911-拨叉(中心69)机械加工工艺及钻扩铰直径22孔夹具设计,K911,中心,69,机械,加工,工艺,钻扩铰,直径,22,夹具,设计

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课程设计（论文）题 目拨叉零件的机械加工工艺及夹具设计所属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I摘 要此次设计是对拨叉零件的加工工艺和夹具设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的 50%80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。关键词 拨叉，加工工艺，专用夹具，设计II目 录摘 要.I目 录.II第 1 章 绪论.1第 2 章 拨叉的分析.22.1 拨叉的工艺分析.22.2 拨叉的工艺要求.2第 3 章 工艺规程设计.33.1 加工工艺过程 .33.2 确定各表面加工方案.33.2.1 影响加工方法的因素.33.2.2 加工方案的选择.43.3 确定定位基准 .43.3.1 粗基准的选择.43.3.1 精基准选择的原则.43.4 工艺路线的拟订.53.4.1 工序的合理组合.53.4.2 工序的集中与分散.53.4.3 加工阶段的划分.53.4.4 加工工艺路线方案的比较.63.5 拨叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定.73.5.1 毛坯的结构工艺要求.73.5.2 拨叉的偏差计算.73.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）.8第 4 章 钻扩铰 22 孔夹具设计 .224.1 概述.224.2 方案设计.224.3 定位基准的选择.234.4 切削力计算.234.5 夹紧力的计算.254.6 定位误差分析 .25III4.7 导向装置设计 .264.8 确定夹具体结构和总体结构 .284.9 夹具设计及操作的简要说明.30 1第 1 章 绪论机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。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。 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。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。在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。（1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。（2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。（1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。（2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。第 2 章 拨叉的分析2.1 拨叉的工艺分析其小头孔与底平面有垂直度的公差要求，拨叉底面与大头孔上平面有平行度公差要求，所要加工的孔，在其孔边有平行度公差和对称度公差要求等。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。拨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，此外还有小头孔端要求加工，对精度要求也很高。拨叉的底面，所以都要求精加工。2.2 拨叉的工艺要求设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。图 2.1 拨叉零件图该加工有七个加工表面：平面加工包括拨叉底面、大头孔上平面；孔系加工包括大、3小头孔、小孔加工。 以平面为主有： 拨叉底面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是；6 . 1Ra 叉口端面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是。6 . 1Ra 孔系加工有： 22 的小头孔钻、扩和铰加工，其表面粗糙度要求；1.6Ra 拨叉毛坯的选择铸造，因为生产率很高，所以可以免去每次造型。单边余量一般在，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 5000 件，13mm由3表 2.13 可知是大批量生产。上面主要是对拨叉零件的结构、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。第 3 章 工艺规程设计3.1 加工工艺过程由以上分析可知，该拨叉零件的主要加工表面是平面、孔系和孔系。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，对于拨叉来说，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以及孔的各尺寸精度。由上面的一些技术条件分析得知：拨叉的尺寸精度，形状精度以及位置关系精度要求都不是很高，这样对加工要求也就不是很高。3.2 确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时使加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计拨叉的加工工艺来说，应选择能够满足平面孔系和孔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，应选择价格较底的机床。3.2.1 影响加工方法的因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法。43.2.2 加工方案的选择 由参考文献3表 2.112 可以确定，平面的加工方案为：粗铣精铣（），粗糙度为6.30.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。79ITIT:aR 小头孔22 加工方法：加零件毛坯不能直接锻出孔，只能锻出一个小坑，以便在以后加工时找正其中心，但其表面粗糙度的要求为，所以选择加工的方法是钻扩铰。6 . 1Ra3.3 确定定位基准3.3.1 粗基准的选择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，能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知，主要是选择加工拨叉底面的装夹定位面为其加工粗基准。3.3.1 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、磨削都以顶针孔定位，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，能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知，它的底平面与小头孔，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，所以也可以用的孔为加工基准。44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。53.4 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。拨叉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、精加工拨叉底面大头孔上平面。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。3.4.1 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。 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。清洗是在的含 0.4%1.1%苏打及8090 c: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。mg2003.4.2 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。3.4.3 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6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Ra80100m。 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 IT8.8IT10。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。3.4.4 加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案。方案一:1、铣叉脚左侧端面2、钻扩铰直径 22 孔3、铣叉脚宽度为 65mm 的两内侧面4、铣叉脚右侧端面5、钻扩铰直径 22 孔（A 向）6、去毛刺7、热处理8、检验入库方案二:1、铣叉脚左侧端面2、铣叉脚宽度为 65mm 的两内侧面3、铣叉脚右侧端面4、钻扩铰直径 22 孔5、钻扩铰直径 22 孔（A 向）6、去毛刺7、热处理8、检验入库表 3.1 加工工艺路线方案比较表加工工艺路线方案的论证： 从前两步工序可以看出：方案把粗、精加工都安排在一个工序中，以便装夹、安装工件。7 再看后面的工序，方案把粗、精加工分在两个不同的工序中，而方案都在一个工序中，这样不但有利于工件的安装，且在设计专用夹具时也可以减少工件的安装次数。方案 2 中其工序较为集中，如粗、精加工都安排在一个工序中，以便装夹、安装工件。由以上分析：方案为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程如下表：表 3.2 加工工艺过程表1、铣叉脚左侧端面2、钻扩铰直径 22 孔3、铣叉脚宽度为 65mm 的两内侧面4、铣叉脚右侧端面5、钻扩铰直径 22 孔（A 向）6、去毛刺7、热处理8、检验入库3.5 拨叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉的锻造采用的是 RZG310-570 钢铸造制造，其材料是 RZG310-570，生产类型为中批量生产，采用铸造毛坯。3.5.1 毛坯的结构工艺要求拨叉为锻造件，对毛坯的结构工艺性有一定要求： 由于铸造件尺寸精度较高和表面粗糙度值低，因此零件上只有与其它机件配合的表面才需要进行机械加工，其表面均应设计为非加工表面。 为了使金属容易充满模膛和减少工序，铸造件外形应力求简单、平直的对称，尽量避免铸造件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构。 铸造件的结构中应避免深孔或多孔结构。 铸造件的整体结构应力求简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。3.5.2 拨叉的偏差计算 拨叉底平面和大头孔上平面的偏差及加工余量计算底平面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：由参考文献4表 1118.8。其余量值规定为，现取。查3可2.0 2.5mm2.2mm知其粗铣时精度等级为 IT12，粗铣平面时厚度偏差取0.21mm精铣：由参考文献3表 2.358.8，其余量值规定为。1.0mm 小头孔的偏差及加工余量计算参照参考文献3表 2.22，2.225,2.313 和参考文献14表 18，可以查得：孔22：钻孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。12IT12.5Raummm21. 0扩孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。10IT3.2Raummm084. 0铰孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。8IT 1.6Raum0.043mm83.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）工序 1：铣叉脚左侧端面机床：铣床KX52刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： 齿数VCWr418mmD636Z（1）粗铣左端面铣削深度：pammap2每齿进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-73，取faZmmaf/18. 0铣削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-81，取VsmV/2 . 1机床主轴转速：nmin/97.3636314. 3602 . 1100010000rdVn 式（1.1）min/370rn 实际铣削速度：V 式（1.2）smndV/22. 16010003706314. 310000进给量：fV9smmZnaVff/66. 660/370618. 0 式（1.3）工作台每分进给量：mf min/6 .399/66. 6mmsmmVffm：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-81,amma60被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml76刀具切入长度：1l 式（1.4）) 31 ()(5 . 0221aDDlmm98.24) 31 ()606363( 5 . 022取mml251刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间： 1jtmin26. 06 .39922576211mjflllt式（1.5）精铣端面铣削深度：pa1pamm每齿进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-73，取fa铣削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-Zmmaf/15. 0V1081，取smV/5 . 1机床主轴转速，由式（1.1）有：n，min/96.4546314. 3605 . 1100010000rdVn min/460rn 实际铣削速度，由式（1.2）有：VsmndV/52.16010004606314.310000进给量，由式（1.3）有：fVsmmZnaVff/9 . 660/460615. 0工作台每分进给量： mfmin/414/9mmsmmVffm被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml76刀具切入长度：精铣时1lmmDl631刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1。机动时间，由式（1.5） 2jtmin33. 041426376212mjflllt本工序机动时间：min59. 033. 026. 021jjjttt11工序 2：以左端面为基准钻 22mm 孔工件材料为铸铁，硬度 200HBS。孔的直径为 22mm，公差为 H7，表面粗糙度。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：1.6aRm钻孔19mm 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔21.7mm 标准高速钢扩孔钻；铰孔22mm 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 根据参考文献7表 28-10 可查出f，由于孔深度比，0.47 0.57/fmm r表0/30/221.36l d ，故。查0.9lfk(0.47 0.57) 0.90.42 0.51/fmm r表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。由于机1.75/fmm r床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表 28-9，允max15690FN许的进给量。1.8/fmm r由于所选进给量远小于及，故所选可用。ffff2）确定切削速度、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 根据表 28-15，由插入法得：vmP，17/minvm表4732FN表，51.69TN M表1.25mPkW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，故0.88Mvk0.75lvk 17/min 0.88 0.7511.22(/min)vmm表12010001000 11.22/min162 /min22vmmnrdmm表查 Z525 机床说明书，取。实际切削速度为：195 /minnr019195 /min14/min10001000d nmmrvm由表 28-5，故1.06MFMTkk47321.065016( )FNN51.691.0654.8TN mN m3）校验机床功率 切削功率为mP/)mMMmPPn n k表（ 1.25(195/246) 1.061.05kWkW机床有效功率4.50.813.65EEmPPkWkWP故选择的钻削用量可用。即，022dmm0.43/fmm r，195 /minnr14/minvm相应地，5016FN54.8TN m1.05mPkW（2）确定扩直径 22mm 孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表 28-31，f。根据 Z525f:表（0. 70. 8）m m / r0. 7=0. 490. 56m m / r机床说明书，取=0.57mm/r。f132）确定切削速度及 根据参考文献7表 28-33，取。vn25/minvm表修正系数：，0.88mvk24.7221.02(/1.50.9)2ppRa vpaka根据故 25/min 0.88 1.0211.22/minvmm表01000/)nvd表（ 1000 11.22/min/(24.7)286 /minmmmmr查机床说明书，取。实际切削速度为275 /minnr3010vd n 321.7275 / min 1021.3/ minmmrm（3）铰直径 22mm 孔确定铰孔切削用量确定进给量 f根据参考文献7表 28-36，按该表注 4，进给量取小植。1.3 2.6fmm表查 Z525 说明书，取。1.6/fmm r确定切削速度 v 及 n 由参考文献7表 28-39，取。由参考文献7表 28-3，得8.2/minvm表修正系数，0.88Mvk0.99pa vk2524.7(/0.1251.2)2pRpaa根据14故 8.2/min 0.88 0.997.14/minvmm表01000/()nvd表1000 7.14(/min)/(25)91.5 /minmmmr查 Z525 说明书，取，实际铰孔速度100 /minnr3010vd n 325100 /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：，019dmm0.43/fmm r195 /minnr14/minvm扩孔：，021.7dmm0.57/fmm r275 /minnr21.3/minvm铰孔：，022dmm1.6/fmm r100 /minnr7.8/minvm 工序 3、铣叉脚宽度为 65mm 的两内侧面铣削深度：=3mmpapa每齿进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-73，取fa15铣削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-81，Zmmaf/15. 0V取smV/5 . 1机床主轴转速，由式（1.1）有：n，min/96.4546314. 3605 . 1100010000rdVn min/460rn 实际铣削速度，由式（1.2）有：VsmndV/52. 16010004606314. 310000进给量，由式（1.3）有：fVsmmZnaVff/9 . 660/460615. 0工作台每分进给量： mfmin/414/9mmsmmVffm被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml76刀具切入长度：精铣时1lmmDl631刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1。机动时间，由式（1.5）有：2jtmin33. 041426376212mjflllt本工序机动时间 min59. 033. 026. 021jjjttt工序 4、铣叉脚右侧端面铣削深度：pammap2每齿进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-73，取fa16铣削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-Zmmaf/18. 0V81，取smV/2 . 1机床主轴转速：n，min/97.3636314. 3602 . 1100010000rdVn 式（1.1）min/370rn 实际铣削速度：V 式（1.2）smndV/22. 16010003706314. 310000进给量：fV smmZnaVff/66. 660/370618. 0式（1.3）工作台每分进给量：mf min/6 .399/66. 6mmsmmVffm：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-81,amma60被切削层长度：由毛坯尺寸可知lmml76刀具切入长度：1l 式) 31 ()(5 . 0221aDDl（1.4）mm98.24) 31 ()606363(5 . 022取mml25117刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间： 1jtmin26. 06 .39922576211mjflllt式（1.5）工序 5、钻扩铰直径 22 孔（A 向）工件材料为铸铁，硬度 200HBS。孔的直径为 22mm，公差为 H7，表面粗糙度。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：1.6aRm钻孔19mm 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔21.7mm 标准高速钢扩孔钻；铰孔22mm 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 根据参考文献7表 28-10 可查出f，由于孔深度比，0.47 0.57/fmm r表0/30/221.36l d ，故。查0.9lfk(0.47 0.57) 0.90.42 0.51/fmm r表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。由于机1.75/fmm r床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表 28-9，允max15690FN许的进给量。1.8/fmm r由于所选进给量远小于及，故所选可用。ffff2）确定切削速度、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 根据表 28-15，由插入法得：vmP，17/minvm表4732FN表18，51.69TN M表1.25mPkW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，故0.88Mvk0.75lvk 17/min 0.88 0.7511.22(/min)vmm表010001000 11.22/min162 /min22vmmnrdmm表查 Z525 机床说明书，取。实际切削速度为：195 /minnr019195 /min14/min10001000d nmmrvm由表 28-5，故1.06MFMTkk47321.065016( )FNN51.691.0654.8TN mN m3）校验机床功率 切削功率为mP/)mMMmPPn n k表（ 1.25(195/246) 1.061.05kWkW机床有效功率4.50.813.65EEmPPkWkWP故选择的钻削用量可用。即，022dmm0.43/fmm r，195 /minnr14/minvm相应地19，5016FN54.8TN m1.05mPkW（2）确定扩直径 22mm 孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表 28-31，f。根据 Z525f:表（0. 70. 8）m m / r0. 7=0. 490. 56m m / r机床说明书，取=0.57mm/r。f2）确定切削速度及 根据参考文献7表 28-33，取。vn25/minvm表修正系数：，0.88mvk24.7221.02(/1.50.9)2ppRa vpaka根据故 25/min 0.88 1.0211.22/minvmm表01000/)nvd表（ 1000 11.22/min/(24.7)286 /minmmmmr查机床说明书，取。实际切削速度为275 /minnr3010vd n 321.7275 / min 1021.3/ minmmrm（3）铰直径 22mm 孔确定铰孔切削用量确定进给量 f根据参考文献7表 28-36，按该表注 4，进给量取小植。1.3 2.6fmm表查 Z525 说明书，取。1.6/fmm r确定切削速度 v 及 n 20由参考文献7表 28-39，取。由参考文献7表 28-3，得8.2/minvm表修正系数，0.88Mvk0.99pa vk2524.7(/0.1251.2)2pRpaa根据故 8.2/min 0.88 0.997.14/minvmm表01000/()nvd表1000 7.14(/min)/(25)91.5 /minmmmr查 Z525 说明书，取，实际铰孔速度100 /minnr3010vd n 325100 /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：，019dmm0.43/fmm r195 /minnr14/minvm扩孔：，021.7dmm0.57/fmm r275 /minnr21.3/minvm铰孔：，022dmm1.6/fmm r100 /minnr7.8/minvm21刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1。机动时间，由式（1.5）有：2jtmin33. 041426376212mjflllt本工序机动时间 min59. 033. 026. 021jjjttt第 4 章 钻扩铰 22 孔夹具设计4.1 概述本夹具主要用于钻扩铰 22 孔夹具设计，本夹具主要用于钻床 Z525 机床上，在机床对零件进行机械加工时，为保证工件加工精度，首先要保证工件在机床上占有正确的位置，然后通过夹紧机构使工件正确位置固定不动，这一任务就是由夹具来完成。22对于单件、小批生产，应尽量使用通用夹具，这样可以降低工件的生产成本。但由于通用夹具适用各种工件的装夹，所以夹紧时往比较费时间，并且操作复杂，生产效率低。本零件属于大量生产，零件外形也不适于使用通用夹具，为了保证工件精度，提高生产效率，设计专用夹具就显得非常必要。4.2 方案设计方案设计是夹具设计的第一步，也是夹具设计关键的一步，方案设计的好、坏将直接影响工件的加工精度、加工效率，稍不注意就会造成不能满足工件加工要求，或加工精度不能达到设计要求，因此必须慎重考虑。设计方案的拟定必须遵循下列原则：1、定位装置要确保工件定位准确和可靠，符合六位定位原理。2、夹具的定位精度能满足工件精度的要求。3、夹具结构尽量简单，操纵力小而夹紧可靠，力争造价低4.3 定位基准的选择23我们采用已经加工好的孔及其端面作为定位基准，采用一面外圆 V 型块和挡销共限制 6 个自由度为了保证空间工件定位准确，我们需要限制 6 个自由度，一面是底面端面，这样空间 6 个自由度就限制完了。4.4 切削力计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）6 . 08 . 026HBDfF 钻削力矩 式（5-3）6 . 08 . 09 . 110HBfDT 式中 maxmaxmin11187187 14917433HBHBHBHB刀具：钻头 22。则轴向力：见工艺师手册表 28.4F=Cdfk3.1F0FzFyF 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35FFF k=(F07. 1)190200()1903 . 1FnHBF=4201.00.8220.351.072123()N转矩T=C dfkT0TZTyT式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TTTT=0.2062.00.8220.351.0717.34()NM功率 P=m017.34 16.950.7263030 22VTKWd在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=K KKK123424式中 K 基本安全系数，1.5;1 K 加工性质系数，1.1;2K刀具钝化系数, 1.1;3K 断续切削系数, 1.14则 F =KF=1.5/)(423921231 . 11 . 11 . 1N钻削时 T=17.34 NM本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧力计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。这样能较容易、较稳定地保证加工精度。用夹具装夹工件时，工件相对与刀具的位置由夹具保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、教稳定地保证工件的加工精度。能提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。采用夹具后，工件不需划线找正，装夹方便迅速，显著地减少了辅助时间，提高了劳动生产率。4.5 夹紧力的计算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：6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 60 KK1211.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56CK 1.2 1.2 1.05 1.2 1.3 1.0 1.02.36PK 1.2 1.2 1.0 1.2 1.3 1.0 1.02.25fK 所以有： 1193.08()KCCWKFN 766.37()KPPWKFN25 1359.90()KffWKFN螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：)(210tgtgQLWz式中参数由参考文献5可查得： 6.22 2.76zr 90105922 29其中： 33()Lmm)(80 NQ 螺旋夹紧力：04748.2()WN4.6 定位误差分析该夹具以一个平面和和挡销定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。由5和6可得