衬套加工工艺与工装设计.doc

衬套加工工艺与工装设计 【摘要】 此次设计是对衬套零件的加工工艺和夹具设计，其零件为钢件，具有体积 小，零件简单等特点，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加工面， 再以面为基准来加工其它，其中各工序夹具都采用专用夹具，对于加工孔此夹 具采用旋转螺母手动双向加紧方式加紧，其机构设计简单，方便且能满足要求。 关键词：衬套，加工工艺，专用夹具，设计 【AbstractAbstract】 The design is a fork machining process and fixture design, and its components for castings, with a small, complex parts such as the characteristics of noodle than the hole because of easy processing, in the development process order, on the first noodle processing, and then to noodle as a benchmark to process other, one of the processes are using a dedicated jig fixture, particularly for the processing of Big head hole, slot and drill a small hole of the first slant-hole processes, the election side of the positioning of the two sales methods, and easy to operate manual clamping means clamping, and its body is designed to be simple, convenient and can meet the requirements. KeyKey wordswords： Dials the fork, the processing craft, unit clamp, design 目 录 前言-1 1 零件图工艺性分析-2 1.1 零件结构功用分析：.2 1.2 零件技术条件分析：.2 1.3 零件结构工艺性分析.2 2 毛坯选择 -3 2.1 毛坯类型.3 2.2 定位基准选择.3 2.3.加工阶段的划分说明.4 3 机加工工艺路线确定-5 3.1 加工方法分析确定.5 3.2 加工顺序的安排.6 3.3 机械加工余量的确定.7 3.4 选择各工序的夹具，量具.8 3.5 加工阶段的划分说明.8 4.工序尺寸及其公差确定 -9 5.设备及其工艺装备确定-10 6.各工序机械加工工序设计-11 7 钻 8.2 孔夹具 -14 7.1.工序尺寸精度分析.14 7.2 定位方案确定.14 7.3 定位元件确定.15 7.4 定位误差分析计算.15 7.5 夹紧方案及元件确定 .16 7.6.夹具总装草图.17 结 束 语 -18 谢 辞-19 1 前言前言 随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造 工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破 传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、 复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。特别是计算方法和计算机技术的迅速 发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新 的阶段。 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。 夹具在其发展的 200 多年历史中，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具 在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本 功用。随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中 发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋 完善，夹具逐步发展成为机床工件工艺装备工艺系统中相当重要的组成部 分。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。在 现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面， 已有了相当大的提高。随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和 高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率 逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶 段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可以预见，夹具在不一个阶段的主 要发展趋势将是逐步提高智能化水平。 一项优秀的夹具结构设计，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。 2 此设计是衬套零件的工艺过程编制以及对其有关夹具的设计,对于顺利并安 全的完成该零件起到很重要的作用. 由于本人所学知识和能力有限，在设计的过程中，尚存有许多的不足与缺 点，恳请各位老师能够批评指正！ 1 零件图工艺性分析 1.1 零件结构功用分析： 题目所给的零件是衬套，它的作用是对轴的支撑，避免轴直接和座孔对磨， 减少对轴的损害，起到保护作用使轴在衬套内做复合旋转运动。内孔因为其尺 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，因此它的加工是非常关键和重要 的。 1.2 零件技术条件分析： 零件的实际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构 比较简单。具体尺寸，公差如上图所示。 该零件要求锻造，而且零件材料为 45 钢。 1.3 零件结构工艺性分析 根据零件图可以看出有五组加工面： 1150 大端的端面 2150 100H8 112 的外圆 3112 的端面 4孔 100H8 的两个倒角 5钻 4-82 的孔 3 另外该零件是薄壁零件一定的耐磨性，刚性很差，同时 100H8 的内孔及 150 的端面为主要加工表面，其表面精度要求高余量较大，因此加工该零件 时粗精分开。采用一次装夹加工的方法，保证位置精度。 大端的 4-8.2 的四个等分孔是用来紧固定位的，该零件和轴配合旋转， 所以要有一定的耐磨性，所以要进行热处理，采用高频淬火的热处理方式，使 之达到 35-40HRC 的硬度。其次 100H8 孔和 100 外圆有一定的同轴度的要求。 因为该零件是薄壁零件，精度要求较高，所以要特别注意变形对加工精度的影 响。 2 毛坯选择 2.1 毛坯类型 毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生 产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材 2、锻造 3、铸造 4、焊接 5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或铸件，但从经济方面着 想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床， 刀具及能源等消耗，而铸件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于 大载荷或冲击载荷下的工作零件。 轴为锻造件，对毛坯的结构工艺有一定要求： 、锻件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。 、锻造圆角要适当，不得有尖角。 、锻件结构要尽量简化，并要有和合理的起模斜度，以减少分型面、芯 子、并便于起模。 、加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。 、锻件的选材要合理，应有较好的可铸性。 毛坯形状、尺寸确定的要求 设计毛坯形状、尺寸还应考虑到： 、各加工面的几何形状应尽量简单。 、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 4 坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。 由于毛呸为锻造，因此所有孔都是在实体上加工，为防止钻偏，需先用中 心孔钻钻孔正孔，然后再钻孔。 2.2 定位基准选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使 加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工基面选择的不合适就会导致 加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无 法正常进行。 粗基准选择：要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保 证后托架在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从后托架零件图分 析可知，选择侧面三孔作为后托架加工粗基准。对于零件而言，尽可能选择不 加工表面为粗基准。而对有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。根据这个基准选择原则，重要考虑 到工件的装夹方便，可靠，加工原则先孔后面，选择外圆和大端面作为定位的 粗基准。 精基准选择：从后托架零件图分析可知，它的底平面与侧面三孔平行而且 占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三 个自由度，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 可以用与顶平面的四孔的加工基准。 夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则本零件的设计基准 考虑到保证零件的加工精度和装是 100H8 的孔，根据基准的选择原则，基准 重合，基准统一，互为基准，选择 100H8 作为主要的精基准。 在精加工 100H8 时为保证孔与外圆的同轴度，选择 106 外圆作为精基 准。 在加工 127 上的四个孔时，选择 100H8 孔和小端面作为精基准。 2.3.加工阶段的划分说明 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余的金属，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。粗加工可采用功率大，刚性好，精 度低的机床，选用大的切削用量，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， 5 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 IT9IT10。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削用量， 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。 光整加工阶段 对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精 度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为 IT5IT6, 表面粗糙度为 Ra1.250.32m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热 处理工序。 3 机加工工艺路线确定 3.1 加工方法分析确定 由以上分析可知。该零件的主要加工表面是外圆、内圆及键槽。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，对于轴来说，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。 由上面的一些技术条件分析得知：轴的尺寸精度，形状机关度以及位置机 精度要求都很高，就给加工带来了困难，必须重视。 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，同时是加工的劳 动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计轴的加 工工艺来说，应选择能够满足孔系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。 在选择各表面及孔的加 工方法时，要综合考虑以下因素 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。 6 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选定最终加工方法。 再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为 IT6，表面粗糙度为 Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准 备工序可为粗车半精车淬火粗磨。 外键槽的加工 由参考文献7机械加工工艺手册表 2.1-12 可以确定，键槽的加工方 案为铣加工：粗铣精铣（），粗糙度为 6.30.8，一般不淬硬的 97ITIT 平面，精铣的粗糙度可以较小。 孔的加工方案 由参考文献7机械加工工艺手册表 2.1-11 确定，以为孔的表面粗糙 度为 1.6，它的加工顺序为：粗车精镗。 内键槽的加工方案 由参考文献7机械加工工艺手册表 2.1-12 可以确定，键槽的加工方 案为插削加工：粗插精插（），粗糙度为 6.30.8，一般不淬硬 97ITIT 的平面，精插的粗糙度可以较小。 3.2 加工顺序的安排 制定工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技 术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机 床配以专用工具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济 效果，以便使生产成本尽量下降。 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,并尽量的使工序集中来提高生产效率在生产纲 领已确定的情况下,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。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 7 选择零件的加工方法及路线方案如下： 方案一 按毛坯尺寸，锻造毛坯 正火热处理 HBS250-320 粗车各部尺寸，留余量 1-2mm 装夹左侧外圆，精车右端面、内孔 100H8 到尺寸 5.掉头装夹右侧外圆，精车左端面、倒角 C2，总长为 70 6专用钻夹具装夹，钻孔 4-8.2 7钻 4-8.2 的孔 8表面处理采用碱性或酸性氧化法 9最终检验 方案二 备料 锻造 热处理 粗车半精车 100H8 粗车精车大端面 粗车精车小端面，车到精度要求。 车倒角 粗精车外圆，车到精度要求 中检 钻 4-8.2 的 热处理 最终检验 表面处理采用碱性或酸性氧化法 方案比较 方案二采用工序比较分散，衬套为薄壁零件，容易发生挤压变形，各工序工作相对简 单，调整方便，生产准备工作量小设备数量多，工件装拆次数多加工质量和精度不易保证。 方案一，工序相对集中，工序安排也合理紧凑，遵循先面后孔的加工原则。且采用普通机 床，较多使用专用和通用夹具，工件装夹次数相对少，易于保证表面精度和位置精度。减 少工序间的运输量，缩短了生产周期，提高了生产效率，易于实现，故采用方案一。 3.3 机械加工余量的确定 8 铸件毛坯的机械加工余量按 GB/T11351-89 确定. 由表 S-1 确定直径上的加工余量为 6mm，高度（轴向）方向上的余量 5mm 锻造直径 D 100101150:151200:50 余量 a,b 与公差 锻造高度 H abababab 50 1 1.5 5 1 1.5 5 62 1 1.5 5 7262 2 3 8 72 51100:52 1 1.6 5 7262 2 3 8 62 2 3 9 2 3 8 101160:7262 2 3 8 72 2 3 9 2 3 8 2 3 10 2 3 9 101150:_ 2 3 10 2 3 9 3 4 11 2 3 10 3.4 选择各工序的夹具，量具 1) 工序 3 夹具三爪卡盘，量具三用游标卡尺。 2）工序 4，8 夹具可胀心轴，量具三用游标卡尺。 3）工序 5，6，7 夹具心轴轴向夹紧，量具三用游标卡尺。 4) 工序 9 专用夹具，量具三用游标卡尺。 3.5 加工阶段的划分说明 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 IT9IT10。表面粗糙度为 Ra101.25m。 精加工阶段 9 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。 光整加工阶段 对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精 度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为 IT5IT6, 表面粗糙度为 Ra1.250.32m。 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。 4.工序尺寸及其公差确定 工序尺寸是指某一工序加工应达到的尺寸，其公差即为工序尺寸公差，各 工序的加工余量确定后，即可确定工序尺寸及公差。 零件从毛坯逐步加工至成品的过程中，无论在一个工序内，还是在各个工 序间，也不论是加工表面本身，还是各表面之间，他们的尺寸都在变化，并存 在相应的内在联系。运用尺寸链的知识去分析这些关系，是合理确定工序尺寸 及其公差的基础。 工序尺寸及其公差的确定与加工余量大小，工序尺寸标注方法及定位基准 的选择和变换有密切的关系。下面阐述几种常见情况的工序尺寸及其公差的确 定方法。 属于这种情况的有内外圆柱面和某些平面加工，计算时只需考虑各工序的 余量和该种加工方法所能达到的经济精度，其计算顺序是从最后一道工序开始 向前推算，计算步骤为： 1 确定各工序余量和毛坯总余量。 2 确定各工序尺寸公差及表面粗糙度。 最终工序尺寸公差等于设计公差，表面粗糙度为设计表面粗糙度。其它工 序公差和表面粗糙度按此工序加工方法的经济精度和经济粗糙度确定。 10 3 求工序基本尺寸。 从零件图的设计尺寸开始，一直往前推算到毛坯尺寸，某工序基本尺寸等 于后道工序基本尺寸加上或减去后道工序余量。 4 标注工序尺寸公差。 最后一道工序按设计尺寸公差标注，其余工序尺寸按“单向入体”原则标 注 5.设备及其工艺装备确定 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。轴的加工的第 一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。 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% c9080 苏打及 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。 mg200 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 11 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。 6.各工序机械加工工序设计 工序 3：粗车 粗车各部尺寸，留余量 1-2mm 机床：CA6140 刀具：90车刀）材料： VCW r418mmD63 车削深度： p ammap3 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 f a 铣削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- Zmmaf/18 . 0 V 81，取 smV/2 . 1 机床主轴转速： n ， min/370rn 实际车削速度： V 进给量： f VsmmZnaV ff /66 . 6 60/370618 . 0 工作台每分进给量： m fmin/ 6 . 399/66 . 6 mmsmmVf fm ：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-81, amma60 min/97.363 6314 . 3 602 . 110001000 0 r d V n sm nd V/22 . 1 601000 3706314 . 3 1000 0 12 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 lmml76 刀具切入长度： 1 l ) 31 ()(5 . 0 22 1 aDDl mm98.24)31 ()606363(5 . 0 22 取 mml25 1 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间： 1j t 工序 4精车：装夹左侧外圆，精车右端面、内孔 100H8 到尺寸 铣削深度： p ammap5 . 1 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 f a 铣削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- Zmmaf/15 . 0 V 81，取 smV/5 . 1 机床主轴转速，由式（1.1）有： n ， min/460rn 实际铣削速度，由式（1.2）有： V 进给量，由式（1.3）有： f VsmmZnaV ff /9 . 660/460615 . 0 工作台每分进给量： m fmin/414/9mmsmmVf fm 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 lmml76 刀具切入长度：精铣时 1 lmmDl63 1 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1。 机动时间，由式（1.5）有： 2j t 本工序机动时间 min59 . 0 33. 026 . 0 21 jjj ttt 工序 5精车：掉头装夹右侧外圆，精车左端面、倒角 C2，总长为 7 铣削深度： p ammap5 . 1 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 f a min26 . 0 6 . 399 22576 21 1 m j f lll t min/96.454 6314 . 3 605 . 110001000 0 r d V n sm nd V/52 . 1 601000 4606314 . 3 1000 0 min33. 0 414 26376 21 2 m j f lll t 13 铣削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- Zmmaf/15 . 0 V 81，取 smV/5 . 1 机床主轴转速，由式（1.1）有： n ， min/460rn 实际铣削速度，由式（1.2）有： V 进给量，由式（1.3）有： f VsmmZnaV ff /9 . 660/460615 . 0 工作台每分进给量： m fmin/414/9mmsmmVf fm 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 lmml76 刀具切入长度：精铣时 1 lmmDl63 1 刀具切出长度：取 2 lmml2 2 走刀次数为 1。 机动时间，由式（1.5）有： 2j t 本工序机动时间 min59 . 0 33. 026 . 0 21 jjj ttt 工序 6. 专用钻夹具装夹，钻孔 4-8.2 机床：Z3025 刀具：硬质合金锥柄麻花钻头。型号：E211 和 E101 带导柱直柄平底锪钻（GB4260-84） 公制/莫式 4 号锥直柄铰刀 刀具材料： VCrW418 切削深度： p ammap5 进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-52，取 f rmmf/33 . 0 切削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-53，取 V smV/36. 0 机床主轴转速，由式（1.1）有： n ，取 min/700rn min/ 9 . 687 1014 . 3 6036. 010001000 r d v n min33. 0 414 26376 21 2 m j f lll t min/96.454 6314 . 3 605 . 110001000 0 r d V n sm nd V/52 . 1 601000 4606314 . 3 1000 0 14 实际切削速度，由式（1.2）有： V 被切削层长度 ： lmml60 刀具切入长度： 1 l 刀具切出长度： 取 2 lmml41 2 mml3 2 走刀次数为 1 机动时间： 式（1.9） 2j t 机动时间，由式（1.9）有： 4j t 这些工序的加工机动时间的总和是： j tmin81.1022 . 3 759. 0 j t 7 钻 8.2 孔夹具 本工序是设计加工 4-8.2 孔的钻床夹具，本夹具用在 Z518 立式钻床上。 刀具材料为高速钢，在衬套的大端面 127 上加工 4 个均匀分布的 4-8.2 孔。 7.1.工序尺寸精度分析 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工轴零件时， 需要设计专用夹具。 根据任务要求中的设计内容，需要设计加工内孔夹具一套。夹具将用于深 孔镗床，而中心孔用到的刀具单刃深孔镗刀。 利用本夹具主要用来钻 4-8.2 孔。加工时除了要满足粗糙度要求外，还 应满足孔轴线对底平面的平行度公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到 定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 7.2 定位方案确定 sm nd V/36 . 0 601000 7001014 . 3 1000 0 mmmmctgctgk D l r 58 . 42120 2 10 )21 ( 2 1 min87 . 0 70033 . 0 345467671818 2 fn L tj min03 . 0 6002 3214 . 2 2620 4 nf L tj 15 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,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。本工序主要以 100H8 孔（限制 X，Y，移动和 X，Y 转动），和已加工好的小端面（限制 Z 移动）定位基准，以 5 圆柱销限制 Z 轴的转动，以此使工件完全定位。 对于本次设计的夹具，需要保证的尺寸要求：保证内孔与端面进行径向与 轴向的定位，上面用螺钉进行压紧。孔与底面的距离靠定位支承保证，3 个 尺寸都是以工件底面为基准的，基准不重合误差为 0。 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具 结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择 了旋转螺母双向夹紧方式。本工序为钻 8.2 孔切削余量小，切削力小，所以 一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑适合大、中量生产。 夹具的夹紧力不 大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。 7.3 定位元件确定 本零件为回转零件，加工的 4 个孔是均匀分布在 127 上，所以夹具采用 带有回转分度装置的回转式钻模，这种钻模精度比较高，操作也比较简单，切 生产效率也较高。定位元件为夹具体本身有一个定位孔，零件的轴与之配合， 定位孔的端面与轴配合的端面相紧密接触，有个定心定位的配合，轴向用螺钉 拧紧定位，限制相应的自由度，上面有个压板，其压紧作用，防止钻孔时工件 移动。 工件以 100H8 孔为主要定位基准，采用心轴定位限制 4 个自由度和小端 面定位限制 1 个自由度，采用 5 圆柱销限制 1 个自由度。所采用的是一个螺 母双向加紧使工件加紧通过旋转螺母使工件双向同时加紧，钻模板上均布分布 四个孔。通过实际分析，此方案可行，定位准确，加紧合理，不但加工精度高， 而且生产效率也比较高。 7.4 定位误差分析计算 该夹具以底面、侧面和顶面为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面间的尺 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 所规定的工序公差。 16 孔与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由参考文献15 互换性与技术测量表可知： 251 取（中等级）即 ：尺寸偏差为、 m2 . 0153 . 0107 由16机床夹具设计手册可得： 、定位误差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，这 mm2 . 0 里的方向与加工方向一致。即：故 mm WD 2 . 0 . 、夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： 0 jj 、磨损造成的加工误差：通常不超过 Mj mm005 . 0 、夹具相对刀具位置误差：钻套孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公 差的五分之一取。即 mm AD 06 . 0 误差总和： mmmm wj 5 . 0265 . 0 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。 7.5 夹紧方案及元件确定 由资料机床夹具设计手册查表可得： 721 切削力公式： 式（2.17） 式中 mmD10 rmmf/3 . 0 查表得： 821 即： )(69.1980NFf 实际所需夹紧力：由参考文献16机床夹具设计手册表得： 1121 KFW fK 安全系数 K 可按下式计算，由式（2.5）有： 6543210 KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具设计 60 KK 手册表 可得： 121 25 . 2 0 . 10 . 13 . 12 . 10 . 12 . 12 . 1K 所以 )(55.445625 . 2 69.1980NFKW fK 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便， 决定选用手动螺旋夹紧机构。 取， 2