变速器二三挡变速叉零件的加工工艺及钻φ19孔夹具设计（全套图纸）.doc

设计说明书设计说明书 题目：变速器二三挡变速叉零件的加工工艺及钻、扩、 铰 19 孔夹具设计 系系 别别: : 专专 业业: : 班班 级级: : 姓姓 名名: : 学学 号号: : 设计小组设计小组: : 指导教师指导教师: : 完成时间完成时间: : 目目 录录 前 言.1 1 概述发展.2 1.1 机床夹具简介 .2 1.1.1 机床夹具的主要功能.2 1.1.2 机床夹具的组成.2 1.1.3 夹具设计的步骤和基本要求.2 2 二三档变速叉的加工工艺规程设计 .8 2.1 二三档变速叉的作用 .8 2.2 零件的工艺分析 .8 2.3 基面的选择 .8 2.3.1 粗基准的选择原则.8 2.3.2 精基准选择的原则.9 2.4 制定工艺路线.9 2.5 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 .10 2.6 确定切削用量及基本工时 .11 3 钻、扩、铰 19 孔专用夹具设计 .21 3.1 问题的提出.21 3.2 定位基准的选择.21 3.3 定位误差分析.21 3.4 切削力的计算与夹紧力分析.22 3.5 定导向元件的设计 .23 3.6 夹具设计及操作简要说明 .25 结束语.26 谢 辞.27 参 考 文 献.28 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。 变速器二三档变器叉及其铣变速器二三档变器叉钻、扩、铰 19 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。 本设计选用变速器二三档变器叉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。 全套图纸加全套图纸加 153893706153893706 1 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。 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。 G：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。 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，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。 2 二三档变速叉的加工工艺规程设计二三档变速叉的加工工艺规程设计 2.1 二三档变速叉的作用 题目所给的零件是二三档变速叉。它位于机床变速机构中，主要起换档，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的作用。零件上方 的 19 孔与操纵机构相连，二下方叉口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。 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： 1.31左端面 2.31右端面 3.19孔 050 . 0 020 . 0 4.128孔 4 . 0 0 5.C向凸台面 6.叉口两侧面 7.尺寸18.5侧面 8.M10螺纹 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。 由以上及零件知，选用 右端面及顶面作为定位粗基准。 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。 由上及零件图知，选用两个 11 孔及其基准面 B 作为定位精基准。 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：蜡模精密铸造 工序 02：淬火（7、20、16 两侧面，高频淬火，硬度 56HRC62HRC） 工序 03：铣 31 左端面 工序 04：铣 31 右端面 工序 05：钻、扩、铰 19孔 050 . 0 020 . 0 工序 06：镗 128孔 4 . 0 0 工序 07：铣叉口两侧面 工序 08：铣 C 向凸台面 工序 09：钻、攻 M10 螺纹 工序 10：铣 18.5 侧面 工序 11：铣宽 20槽 2 . 0 0 工序 12：去毛刺 工序 13：检验至图纸要求 工序 14：入库 2.5 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 变速器II、III挡变速叉零件材料为 45，毛坯重约3.4Kg。生产类型为成批 生产，采用锻造， 2级精度组。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初 步设计如下： 1. 31左端面的加工余量 31左端面，制造精度CT8级，加工余量等级IT-E，由机械制造工艺设计简 明手册表2.2-4得，单边余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra6.3，由机械制造工艺设 计简明手册表1.4-8知，一步铣削即可满足其精度要求。 2. 31右端面的加工余量 31右端面，制造精度CT8级，加工余量等级IT-E，由机械制造工艺设计简 明手册表2.2-4得，单边余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra6.3，由机械制造工艺设 计简明手册表1.4-8知，一步铣削即可满足其精度要求。 3.19孔的加工余量 050 . 0 020 . 0 因19孔的尺寸不大，故采用锻造，孔的表面粗糙度Ra3.2，由机械制 050 . 0 020 . 0 造工艺设计简明手册表1.4-7知，需经过钻扩铰三步方满足其精度要求。 钻孔至18 扩18孔至18.8 单边余量2Z=0.8 铰18.8孔至19 单边余量2Z=0.2 033 . 0 0 4.宽20槽的加工余量 宽20槽，因加工余量小，故锻造时不留余量，表面粗糙度Ra6.3，由机械制 造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步铣削即可满足其精度要求。 5.C向凸台面的加工余量 C向凸台面，制造精度CT8级，加工余量等级IT-E，由机械制造工艺设计简 明手册表2.2-4得，单边余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra6.3，由机械制造工艺设 计简明手册表1.4-8知，需经过一步铣削即可满足其精度要求。 6.18.5侧面的加工余量 18.5侧面，制造精度CT8级，加工余量等级IT-E，由机械制造工艺设计简明 手册表2.2-4得，单边余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra6.3，由机械制造工艺设计 简明手册表1.4-8知，一步铣削即可满足其精度要求。 7.叉口两侧面的加工余量 叉口两侧面，制造精度CT8级，加工余量等级IT-E，由机械制造工艺设计简 明手册表2.2-4得，单边余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra6.3，由机械制造工艺设 计简明手册表1.4-8知，一步铣削即可满足其精度要求。 8.M10螺纹的加工余量 M10螺纹的尺寸不大，故采用实心锻造，表面粗糙度Ra6.3，由机械制造工 艺设计简明手册表1.4-7知，钻孔攻丝即可满足其精度要求。 9.其他不加工表面锻造即可满足其精度要求。 2.6 确定切削用量及基本工时 工序 01：蜡模精密铸造 工序 02：淬火（7、20、16 两侧面，高频淬火，硬度 56HRC62HRC） 工序 03：铣 31 左端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap0 . 2mmd40 0 min/75mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则mmap0 . 2 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X52 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/597 40 7510001000 r d v ns 按机床标准选取600 w nmin/r min/ 4 . 75 1000 60040 1000 m dn v w 当600/min 时 w n rmmznff wzm /48060042 . 0 按机床标准选取rmmfm/500 3）计算工时 切削工时：，mml31mml0 . 2 1 mml2 2 则机动工时为 min292 . 0 2 . 0600 20 . 231 21 fn lll t w m 工序 04：铣 31 右端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap0 . 2mmd40 0 min/75mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则mmap0 . 2 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X52 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/597 40 7510001000 r d v ns 按机床标准选取600 w nmin/r min/ 4 . 75 1000 60040 1000 m dn v w 当600/min 时 w n rmmznff wzm /48060042 . 0 按机床标准选取rmmfm/500 3）计算工时 切削工时：，mml31mml0 . 2 1 mml2 2 则机动工时为 min292 . 0 2 . 0600 20 . 231 21 fn lll t w m 工序 05：钻、扩、铰 19孔 050 . 0 020 . 0 工步一：钻孔至 18 确定进给量：根据参考文献表 2-7，当钢的，fMPa b 800 时，。由于本零件在加工 18 孔时属于低mmd18 0 rmf/47 . 0 39 . 0 刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则 rmmf/35. 029. 075 . 0 47 . 0 39 . 0 根据 Z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 切削速度：根据参考文献表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所以min/30mv min/531 18 3010001000 r d v n w s 根据机床说明书，取，故实际切削速度为min/500rnw min/3 .28 1000 50018 1000 m nd v ww 切削工时：，mml67mml9 1 mml2 2 则机动工时为 min624 . 0 25 . 0 500 2967 21 fn lll t w m 工步二：扩 18 孔至 19.8 利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量mm18mm 8 . 18 可根据钻孔的切削用量选取 ，根据参考文献表 4.2-13，取rmmf/6 . 105. 0rmmf/16 . 0 则主轴转速为，根据参考文献表 4.2-12，取min/250050rn min/630rn 故实际切削速度为 min/ 2 . 37 1000 630 8 . 18 1000 m nd v ww 切削工时：，走刀次数 i=1mml67mml4 . 0 1 mml2 2 则机动工时为 min688. 01 16 . 0 630 24 . 067 21 i fn lll t w m 工步三：铰 18.8 孔至 19 确定进给量：根据参考文献表 2-7 根据 Z3025 摇臂钻床说明书，主轴进f 给量，根据参考文献表 4.2-13，取rmmf/6 . 105. 0rmmf/12 . 0 主轴速度：主轴转速，根据参考文献表 4.2-12，取min/250050rn min/1000rn 故实际切削速度为 min/7 .59 1000 100019 1000 m nd v ww 切削工时：，走刀次数 i=1mml67mml1 . 0 1 mml2 2 则机动工时为 min576 . 0 1 12 . 0 1000 21 . 067 21 i fn lll t w m 工序 06：镗 128孔 4 . 0 0 所选刀具为 YT5 硬质合金、直径为 20mm 的圆形镗刀。 1）确定切削深度 p a mmmmap0 . 2 2 124128 2）确定进给量f 根据表 1.5 ，当粗镗铸件、镗刀直径为 20mm、2mm，镗刀伸出长度为 * p a 7mm 时， =0.150.30mm/rf 按 T4163 机床的进给量（表 4.2-21），选择 =0.27mm/rf 3）确定切削速度v 按表 1.27 的计算公式确定 * v yx p m v k faT v v v C 式中=1000，m=0.2,=0.15, =0.2, T =60min, v C v x v y 468 . 0 65. 08 . 09 . 0 v k 则 234m/min min/m468 . 0 27 . 0 0 . 260 500 2 . 015 . 0 2 . 0 v =582r/minmin/ r 12814 . 3 23410001000 n D v 按 T4163 机床上的转速，选择 min/580rn 4）基本时间 选镗刀的主偏角=45，则 =2.0mm， =7mm，=4mm，=0， r x 1 ll 2 l 3 l =0.27mm/r,，fmin/580rn 1i min083 . 0 min 58027 . 0 0470 . 2 T 3 j 工序 07： 铣叉口两侧面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金立铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap0 . 2mmd80 0 min/125mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap0 . 2 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X52 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/498 80 12510001000 r d v ns 按机床标准选取500 w nmin/r min/6 .125 1000 50080 1000 m dn v w 当500r/min 时 w n rmmznff wzm /40050042 . 0 按机床标准选取rmmfm/400 3）计算工时 切削工时：，mml9mml0 . 2 1 mml2 2 则机动工时为 min520 . 0 22 2 . 0500 229 21 i fn lll t w m 工序 08：铣 C 向凸台面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap2mmd20 0 min/40mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap2 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X52 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/637 20 4010001000 r d v ns 按机床标准选取600 w nmin/r min/7 .37 1000 60020 1000 m dn v w 当600/min 时 w n rmmznff wzm /48060042 . 0 按机床标准选取rmmfm/500 3）计算工时 切削工时：，mml26mml2 1 mml0 2 则机动工时为 min233 . 0 2 . 0600 0226 21 fn lll t w m 工序 09： 钻、攻 M10 螺纹 工步一：钻 M10 螺纹底孔 6.8 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0.28/fmm r 机 （切削表 2.15）min/10mv 468r/minmin/ 8 . 6 1010001000 r D v n 按机床选取 n=500r/min min/6 . 9 1000 5008 . 6 1000 m dn v w 切削工时： ，mml5 . 7 1 mml4 . 3 2 mml2 3 则机动工时为 min092 . 0 min1 28 . 0 500 24 . 35 . 7 321 i fn lll t w m 工步二：攻 M10 螺纹 选择 M10mm 高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 f=0.6mm/rfp m/min15VC 机 597r/minmin/ 8 1510001000 r D v n 按机床选取 n=630r/min 切削工时： ，mml5 . 7 1 mml6 . 0 2 mml2 3 则机动工时为 min027 . 0 min1 6 . 0630 26 . 05 . 7 321 i fn lll t w m 工序 10：铣 18.5 侧面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式立铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap0 . 2mmd10 0 min/20mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap0 . 2 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X52 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/637 10 2010001000 r d v ns 按机床标准选取600 w nmin/r min/ 8 . 18 1000 60010 1000 m dn v w 当600/min 时 w n rmmznff wzm /48060042 . 0 按机床标准选取rmmfm/500 3）计算工时 切削工时：，mml46mml0 . 2 1 mml2 2 则机动工时为 min417 . 0 1 2 . 0600 20 . 246 21 i fn lll t w m 工序 11：铣宽 20槽 2 . 0 0 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金三面刃铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap0 . 2mmd80 0 min/125mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap0 . 2 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X61 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/498 80 12510001000 r d v ns 按机床标准选取500 w nmin/r min/6 .125 1000 50080 1000 m dn v w 当500r/min 时 w n rmmznff wzm /40050042 . 0 按机床标准选取rmmfm/400 3）计算工时 切削工时：，mml26mml10 1 mml2 2 则机动工时为 min380 . 0 2 . 0500 21026 21 fn lll t w m 工序 12：去毛刺 工序 13：检验至图纸要求 工序 14：入库 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。 由指导老师的分配，决定设计工序 05：钻、扩、铰 19 孔的夹具。 3.1 问题的提出 本夹具主要用于钻、扩、铰 19 孔，表面粗糙度 Ra0.8，精度要求较高，故 设计夹具时即要考虑如何提高生产效率，也要注意生产质量。 3.2 定位基准的选择 选择已加工好的 31 左端面、128 孔、宽 23 端面和工作一侧定位，所以 相应的夹具上的定位元件应是衬套和调节支承及 A 型固定式定位销。因此进行定 位元件的设计主要是对衬套和调节支承及 A 型固定式定位销，夹紧则是由螺杆、 螺母、圆垫圈、弹簧、移动压板、调节支承和带肩螺母等组成的夹紧机构来完成。 1、31 左端面与衬套相配合，限制三个自由度，即 Y 轴转动、Z 轴转动和 Z 轴移动。 2、128 孔与 A 型固定式定位销相配合，限制两个自由度，即 X 轴移动和 Y 轴移动。 3、宽 23 端面与 A 型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即 X 轴转动。 4、工作一侧与调节支承相配合，起到一个浮动支承的作用， 工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。 3.3 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 31 左端面、128 孔、宽 23 端面和工作一侧平定位，钻、扩、铰 19 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 中附加了工件定位基准变动误差，其 变动量即为最大配合间隙。按下式计算 )( 2 1 minmaxminmaxY dDaa 式中 基准位移误差，mm Y 孔的最大直径，mm max D 轴的最小直径，mm min d =0.0415mmmm127.957-04.128 2 1 )( 2 1 minmaxY ）（dD 2、基准不重合误差 B 加工尺寸 h 的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这 种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置 变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为= B B d 2 1 式中 基准不重合误差，mm B 工件的最大外圆面积直径公差，mm d = B mm02 . 0 mm04 . 0 2 1 2 1 d 3.4 切削力的计算与夹紧力分析 查表 4 得切削力计算公式： ppf Kfa 7 . 0 3 . 1 371F 式中，f=1mm/r,查表得3 p a 75 . 0 )736/(K p =736MPa, 即=1547N1K pppf Kfa 7 . 0 3 . 1 371F 113371 7 . 03 . 1 所需夹紧力，查表 5 得，安全系数 K=WK k W 6543210 KKKKKKK 式中为各种因素的安全系数，查表得： 60 KK K=1.872，当计算 K2.5 时，取 K=2.50 . 10 . 13 . 10 . 12 . 10 . 12 . 1 孔轴部分由 M8 螺母锁紧，查表得夹紧力为 12360N =