机械制造技术课程设计-右支架上盖加工工艺及铣中心孔端面夹具设计（全套图纸）.pdf

0 浙江师范大学 题 目 右支架上盖加工工艺及铣中心孔端面夹具设计 全套图纸，加 153893706 所属部 所属专业 所属班级 学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期 浙江师范大学工学院 2013 年 9 月 目 录 第 1 章 绪论 2 第 2 章 加工工艺规程设计 2 2.1 零件的分析 2 2.1.1 零件的作用 2 2.2 右支架上盖加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 2 2.2.1 孔和平面的加工顺序 2 2.2.2 孔系加工方案选择 2 2.3 右支架上盖加工定位基准的选择 3 2.3.1 粗基准的选择 3 2.3.2 精基准的选择 3 2.4 右支架上盖加工主要工序安排 4 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2.6确定切削用量及基本工时（机动时间） 7 2.7 时间定额计算及生产安排 12 第 3 章 (铣中心孔端面)夹具设计 15 3.1设计要求 15 3.2夹具设计 15 3.2.1 定位基准的选择 15 3.2.2 切削力及夹紧力的计算 15 夹具的夹紧装置和定位装置 1 2 16 3.3定位误差的分析 18 3.4夹具设计及操作的简要说明 18 总 结 19 参考文献 20 致 谢 21 第 1 章 绪论 一、课程设计的目的 机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学课程后进行的一 个实践性教学环节。其目的是： 1、培养学生综合应用机械制造工艺学课程及其它有关先修课程的理论知识，把理 论知识和生产实际密切结合，能够根据被加工零件的技术要求，确定工艺方案，技术路 线，制订零件加工工艺过程卡，并运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计 方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。 2、培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关资料文献的能力。 3、进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。 4、培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打 下良好的基础。 二、课程设计的要求与内容 本次设计按学号顺序（或者自由组合）分组进行，原则上每 5 人一组，每组一个题 目。要求每组根据提供的零件图，完成零件工艺规程的设计，工艺路线的选择，工艺过 程卡的制订，每人各设计一种专用夹具（车、铣、钻等夹具） ，并撰写设计说明书。 学生应在教师指导下，按本指导书的规定，认真地、有计划地按时完成设计任务。 必须以负责的态度对待自己所作的技术决定、 数据和计算结果。 注意理论与实践的结合， 以期使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，在生产上是可行的。 具体内容如下： （1）每组制订零件加工工艺过程卡一份， （2） 、每位同学制订绘制 夹具装配总图和零件图一套，并完成三维造型； （2）撰写设计说明书一份。 2 第 2 章 加工工艺规程设计 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 题目给出的零件是右支架上盖。右支架上盖的主要作用是支承各传动轴，保证各轴 之间的中心距及平行度，并保证部件正确安装。因此右支架上盖零件的加工质量，不但 直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。 2.1.2 零件的工艺分析 由右支架上盖零件图可知。右支架上盖是一个簿壁壳体零件，它的外表面上有 4 个 平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因 此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下： （1）以孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：孔的加工；有表面粗 糙度要求为mRa3 . 6， （2）以mm49的支承孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：2 个前 后端面。 （3）以底面为主要加工平面的加工面。 2.2 右支架上盖加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 由以上分析可知。该右支架上盖零件的主要加工表面是平面及孔系。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，对于右支架上盖来说，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。 由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。 2.2.1 孔和平面的加工顺序 右支架上盖类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工右支架上盖上的基准平 面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。右支架上盖的加工自然应遵循这 个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保 证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工 精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。 右支架上盖零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划 分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。 2.2.2 孔系加工方案选择 右支架上盖孔系加工方案，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 3 及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。 根据右支架上盖零件图所示的右支架上盖的精度要求和生产率要求，当前应选用在 组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。 （1）用镗模法镗孔 在大批量生产中，右支架上盖孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。 镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔 时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。 采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。 因此， 可以用几把刀同时加工。 所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装 配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获 得的加工精度也受到一定限制。 （2）用坐标法镗孔 在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及 产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大 能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模 板的加工也需要采用坐标法镗孔。 用坐标法镗孔，需要将右支架上盖孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公 差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。 2.3 右支架上盖加工定位基准的选择 2.3.1 粗基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）保证各重要支承孔的加工余量均匀； （2）保证装入右支架上盖的零件与箱壁有一定的间隙。 为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以右支架上盖的输入轴 和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以 限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作 为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一 定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就 间接保证了孔与箱壁的相对位置。 2.3.2 精基准的选择 从保证右支架上盖孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应 能保证右支架上盖在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从右支架上盖零件 4 图分析可知， 它的顶平面与各主要支承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。至于前后端面，虽然 它是右支架上盖的装配基准，但因为它与右支架上盖的主要支承孔系垂直。如果用来作 精基准加工孔系， 在定位、 夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难， 所以不予采用。 2.4 右支架上盖加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。右支架上盖加工的第一 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。第二个工序 是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到右支架上盖加工完成为止， 除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序 中同时加工出来。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。 先粗加工平面， 再粗加工孔系。 螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于右支 架上盖， 需要精加工的是支承孔前后端平面。 按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系， 但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是 先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸 上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精 加工阶段中分散进行。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在c9080的含 0.4%1.1%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。 根据以上分析过程，现将右支架上盖加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 1.铸造 2.时效处理 3.粗铣底面 4.精铣底面 5. 钻顶面 4- 21 各孔 6粗铣削右端面 7粗铣削左端面 8合箱，粗镗中心孔49、50 孔 9合箱，半精镗中心孔49、50 孔 5 10. 精铣右端面 11. 精铣削左端面 12.终检 13.清洗入库 工艺路线二： 1.铸造 2.时效处理 3.粗铣底面 4.精铣底面 5粗铣削右端面 6粗铣削左端面 7合箱，粗镗中心孔49、50 孔 8合箱，半精镗中心孔49、50 孔 9.钻顶面 4- 21 各孔 10. 精铣右端面 11. 精铣削左端面 12.终检 13.清洗入库 以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手 段之后，就会发现仍有问题， 方案二把底面的钻孔工序调整到后面了，这样导致铣削加工定位基准不足，特别镗孔 工序。 以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案一： 工艺路线一： 工艺路线一： 1.铸造 2.时效处理 3.粗铣底面 4.精铣底面 5. 钻顶面 4- 21 各孔 6 6粗铣削右端面 7粗铣削左端面 8合箱，粗镗中心孔49、50 孔 9合箱，半精镗中心孔49、50 孔 10. 精铣右端面 11. 精铣削左端面 12.终检 13.清洗入库 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “右支架上盖”零件材料采用灰铸铁制造。材料为 ZG310- 570，硬度 HB 为 170 241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 （1）顶面的加工余量。 根据工序要求，顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 3.2.23。其余量值规定为mm4 . 37 . 2， 现取mm0 . 3。表 3.2.27 粗铣平面时厚度偏差取mm28. 0。 精铣：参照机械加工工艺手册表 2.3.59，其余量值规定为mm5 . 1。 （4）前后端面加工余量。 根据工艺要求，前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。各工序余量如下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 3.2.23，其加工余量规定为mm5 . 37 . 2， 现取mm0 . 3。 半精铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷 ，其加工余量值取为mm5 . 2。 精铣：参照机械加工工艺手册 ，其加工余量取为mm5 . 0。 铸件毛坯的基本尺寸为mm37135 . 25 . 0365=+，根据机械加工工艺手册表 2.3.11，铸件尺寸公差等级选用 CT7。再查表 2.3.9 可得铸件尺寸公差为mm6 . 1。 （6）前后端面支承孔mm49。 根据工序要求，前后端面支承孔的加工分为粗镗、半精镗两个工序完成，各工序余 量如下： 粗镗：mm49孔，参照机械加工工艺手册表 2.3.48,其余量值为mm2； 半精镗：mm49孔，参照机械加工工艺手册表 2.3.48,其余量值为mm1； 由工序要求可知，凸台只需进行粗铣加工。其工序余量如下： 参照机械加工工艺手册第 1 卷表 3.2.23，其余量规定为mm5 . 10 . 1，现取其为 7 mm5 . 1。 （8）孔加工余量 毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表 2.3.71,现确定螺孔加工余量为： 钻孔： mm21 2.6 确定切削用量及基本工时（机动时间） 工序 10：铸造 工序 20：时效处理 工序 30、40：粗、精铣底面 机床：铣床 X62W 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） mmdw400= 齿数14=Z 10 （1）粗铣 铣削深度 p a：mmap3= 每齿进给量 f a：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取Zmmaf/25. 0= 铣削速度V：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取smV/4= 机床主轴转速n：min/191 40014. 3 60410001000 0 r d V n = ，取min/200rn = 实际铣削速度 V ：sm nd V/19. 4 601000 20040014. 3 1000 0 = 进给量 f V：smmZnaV ff /67.1160/2001425. 0= 工作台每分进给量 m f ：min/2 .700/67.11mmsmmVf fm = a ：根据机械加工工艺手册表 2.4.81,mma240= 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml341= 刀具切入长度 1 l：mmaDDl42) 31 ()(5 . 0 22 1 =+= 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 1 j t：min55. 0 2 .700 242341 21 1 + = + = m j f lll t （2）精铣 铣削深度 p a：mmap5 . 1= 每齿进给量 f a：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取Zmmaf/15. 0= 铣削速度V：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取smV/6= 8 机床主轴转速n：min/288 40014. 3 60610001000 0 r d V n = ，取min/300rn = 实际铣削速度 V ：sm nd V/28. 6 601000 30040014. 3 1000 0 = 进给量 f V：smmZnaV ff /5 .1060/3001415. 0= 工作台每分进给量 m f ： min/630/5 .10mmsmmVf fm = 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml341= 刀具切入长度 1 l：精铣时mmDl400 1 = 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 2j t：min18. 1 630 2400341 21 2 + = + = m j f lll t 本工序机动时间min73. 118. 155. 0 21 =+=+= jjj ttt 工序 50：钻顶面 4- 21 各孔 机床：钻床 Z525 刀具：钻头 进给量f：进给量rmmf/5 . 1= 切削速度V：参照机械加工工艺手册表 2.4.105，取min/88. 8/148. 0msmV= 机床主轴转速n：min/283 2114. 3 88. 810001000 0 r d V n = ，取min/250rn = 丝锥回转转速 0 n ：取min/250rnn= 实际切削速度 V ：sm nd V/13 . 0 601000 0251214 . 3 1000 0 = 由工序 2 可知：mml20= mml5 . 4 1 = 0 2 =l 走刀次数为 1 机动时间 j t：min13. 0 2505 . 1 5 . 420 2505 . 1 5 . 420 0 2121 + + + = + + + = fn lll fn lll tj 工序 60：粗、精铣右端面 机床：卧式铣床 X62W 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） mmdw400= 齿数14=Z 10 （1）粗铣 铣削深度 p a：mmap3= 9 每齿进给量 f a：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取Zmmaf/25. 0= 铣削速度V：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取smV/4= 机床主轴转速n：min/191 40014. 3 60410001000 0 r d V n = ，取min/200rn = 实际铣削速度 V ：sm nd V/19. 4 601000 20040014. 3 1000 0 = 进给量 f V：smmZnaV ff /67.1160/2001425. 0= 工作台每分进给量 m f ：min/2 .700/67.11mmsmmVf fm = a ：根据机械加工工艺手册表 2.4.81,mma240= 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml341= 刀具切入长度 1 l：mmaDDl42) 31 ()(5 . 0 22 1 =+= 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 1 j t：min55. 0 2 .700 242341 21 1 + = + = m j f lll t （2）精铣 铣削深度 p a：mmap5 . 1= 每齿进给量 f a：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取Zmmaf/15. 0= 铣削速度V：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取smV/6= 机床主轴转速n：min/288 40014. 3 60610001000 0 r d V n = ，取min/300rn = 实际铣削速度 V ：sm nd V/28. 6 601000 30040014. 3 1000 0 = 进给量 f V：smmZnaV ff /5 .1060/3001415. 0= 工作台每分进给量 m f ： min/630/5 .10mmsmmVf fm = 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml341= 刀具切入长度 1 l：精铣时mmDl400 1 = 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 2j t：min18. 1 630 2400341 21 2 + = + = m j f lll t 10 本工序机动时间min73. 118. 155. 0 21 =+=+= jjj ttt 工序 70：粗铣左侧面 机床：组合铣床 刀具：硬质合金端铣刀 YG8，硬质合金立铣刀 YT15 （1）粗铣两侧面 铣刀直径mmdw320=，齿数12=Z 铣削深度 p a：mmap3= 每齿进给量 f a：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取Zmmaf/25. 0= 铣削速度V：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取smV/3= 机床主轴转速n：min/179 32014. 3 60310001000 0 r d V n = ，取min/150rn = 实际铣削速度 V ：sm nd V/51. 2 601000 15032014. 3 1000 0 = 进给量 f V：smmZnaV ff /5 . 760/1501225. 0= 工作台每分进给量 m f ：min/450/5 . 7mmsmmVf fm = a ：根据机械加工工艺手册表 2.4.81,mma192= 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml140= 刀具切入长度 1 l：mmaDDl34) 31 (5 . 0 22 1 =+= 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 1 j t：min39. 0 450 234140 21 1 + = + = m j f lll t 工序 80：合箱，粗镗113 孔 机床：镗床 T68 刀具：高速钢刀具VCW r418 （1）粗镗49 孔 切削深度 p a：mmap2= 进给量f：根据机械加工工艺手册表 2.4.66，刀杆伸出长度取mm200，切削深 度为mm2。因此确定进给量rmmf/7 . 0= 切削速度V：参照机械加工工艺手册表 2.4.66，取min/18/3 . 0msmV= 11 机床主轴转速n：min/2 .48 4914. 3 1810001000 0 r d V n = ，取min/40rn = 实际切削速度 V ：sm nd V/25 . 0 601000 404914 . 3 1000 0 = 工作台每分钟进给量 m f ：min/28407 . 0mmfnfm= 被切削层长度l：mml19= 刀具切入长度 1 l：mm tgtgk a l r p 4 . 52 30 2 )32( 1 + =+= 刀具切出长度 2 l：mml53 2 = 取mml3 2 = 行程次数i：1=i 机动时间 2j t：min97. 01 28 34 . 519 21 2 + = + = m j f lll t 工序 90：合箱，半精镗49 孔 机床：镗床 T68 刀具：高速钢刀具VCW r418 半精镗 mm113孔 切削深度 p a：mmap1= 进给量f：根据切削深度mmap1=，再参照机械加工工艺手册表 2.4.66。因此 确定进给量rmmf/5 . 0= 切削速度V：参照机械加工工艺手册表 2.4.66，取min/24/4 . 0msmV= 机床主轴转速n：min/7 .63 4914. 3 2410001000 0 r d V n = ，取min/64rn = 实际切削速度 V ：sm nd V/4 . 0 601000 644914 . 3 1000 0 = 工作台每分钟进给量 m f ：min/32645 . 0mmfnfm= 被切削层长度l：mml19= 刀具切入长度 1 l：mm tgtgk a l r p 4 . 52 30 2 )32( 1 + =+= 刀具切出长度 2 l：mml53 2 = 取mml3 2 = 行程次数i：1=i 切削深度 p a：mmap1=机动时 2j t：min86. 01 32 34 . 519 21 2 + = + = m j f lll t 12 工序 100、110：精铣两侧面 机床：组合铣床 刀具：硬质合金端铣刀 YG8 mmdw320=，齿数12=Z 铣削深度 p a：mmap5 . 1= 每齿进给量 f a：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取Zmmaf/15. 0= 铣削速度V：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取smV/5 . 3= 机床主轴转速n：min/209 32014. 3 605 . 310001000 0 r d V n = ，取min/200rn = 实际铣削速度 V ：sm nd V/35. 3 601000 20032014. 3 1000 0 = 进给量 f V：smmZnaV ff /660/2001215. 0= 工作台每分进给量 m f ：min/360/6mmsmmVf fm = 刀具切入长度 1 l：精铣时 mmDl320 1 = 由工序 3 可知：mml140= mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 j t：min28. 1 360 2320140 21 + = + = m j f lll t 2.7 时间定额计算及生产安排 根据设计任务要求，该的年产量为 10 万件。一年以 240 个工作日计算，每天的产 量应不低于 417 件。设每天的产量为 420 件。再以每天 8 小时工作时间计算，则每个工 件的生产时间应不大于 1.14min。 参照机械加工工艺手册表 2.5.2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定 额的计算公式为： Ntkttt zzfjd /%)1)(+= （大量生产时0/Ntzz） 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： %)1)(kttt fjd += 其中： dt 单件时间定额 j t基本时间（机动时间） f t辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消 耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 k布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值 13 工序 1：粗、精铣底面 机动时间 j t：min73. 1= j t 辅助时间 f t：参照机械加工工艺手册表 2.5.43，取工步辅助时间为min15. 0。 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min1 . 0。则 min25. 01 . 015. 0=+= f t k：根据机械加工工艺手册表 2.5.48，13=k 单间时间定额 d t ： min14. 1min24. 2%)131)(25. 073. 1 (%)1)(f+=+=kttt fjd 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， min14 . 1 min12 . 1 2 24 . 2 2 p= d d t t 即能满足生产要求 工序 2：钻顶面孔 机动时间 j t：min33 . 0 = j t 辅助时间 f t：参照机械加工工艺手册表 2.5.41，取工步辅助时间为min44. 0。 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min1 . 0。则 min54. 01 . 044. 0=+= f t k：根据机械加工工艺手册表 2.5.43，14.12=k 单间时间定额 d t ： min14. 1min98. 0%)14.121)(54. 033. 0(%)1)(p+=+=kttt fjd 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序 5：粗铣左右端面 机动时间 j t：min53 . 0 = j t 辅助时间 f t：参照机械加工工艺手册表 2.5.45，取工步辅助时间为min31. 0。 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min1 . 0。则 min41. 01 . 031. 0=+= f t k：根据机械加工工艺手册表 2.5.48，13=k 单间时间定额 d t ： min14. 1min06. 1%)131)(41 . 0 53. 0(%)1)(p+=+=kttt fjd 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序 6：半精铣左右端面 14 机动时间 j t：min53 . 0 = j t 辅助时间 f t：参照机械加工工艺手册表 2.5.45，取工步辅助时间为min31. 0。 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min1 . 0。则 min41. 01 . 031. 0=+= f t k：根据机械加工工艺手册表 2.5.48，13=k 单间时间定额 d t ： min14. 1min06. 1%)131)(41. 053. 0(%)1)(p+=+=kttt fjd 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序 9：粗镗左右端面支承孔 机动时间 j t：min97 . 0 = j t 辅助时间 f t：参照机械加工工艺手册表 2.5.37，取工步辅助时间为min80. 0。 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min15. 0。则 min95. 015. 080. 0=+= f t k：根据机械加工工艺手册表 2.5.39，83.14=k 单间时间定额 d t ： min14. 1min20. 2%)83.141)(95. 097. 0(%)1)(f+=+=kttt fjd 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， min14. 1min10. 1 2 20. 2 2 p= d d t t 即能满足生产要求 工序 11：精镗支承孔 机动时间 j t：min86 . 0 = j t 辅助时间 f t：参照机械加工工艺手册表 2.5.37，取工步辅助时间为min80. 0。 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min15. 0。则 min95. 015. 080. 0=+= f t k：根据机械加工工艺手册表 2.5.39，83.14=k 单间时间定额 d t ： min14. 1min09 . 2 %)83.141)(95. 086. 0(%)1)(f+=+=kttt fjd 当布置两台机床时min14. 1min05. 1 2 09. 2 2 p= d d t t 即能满足生产要求 15 第 3 章 (铣中心孔端面)夹具设计 3.1 设计要求 为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。下面即 为铣床夹具(铣中心孔端面)的专用夹具，本夹具将用于 X62W 铣床。 本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强 度，精度不是主要考虑的问题。 3.2 夹具设计 3.2.1 定位基准的选择 为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备 采用手动夹紧。 由零件图可知：在对进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，进行了粗、精加工。 为了使定位误差达到要求的范围之内，这种定位在结构上简单易操作。 3.2.2 切削力及夹紧力的计算 刀具：面铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 0 0 15 = 0 0 10 = 顶刃 0 n = 侧刃6 00 10 15 = 30 r K = 20.5Lmm= 22Z = 0.08/ f amm z= mmap0 . 2= 由参考文献55 表 129 可得铣削切削力的计算公式： 0.90.801.11.10.1 2335 pz FafDB zn = 有： 0.900.801.11.10.1 2335 2.00.082820.522 2.4836.24()FN = 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： 6543210 KKKKKKKK = 式中： 60 KK为各种因素的安全系数，查参考文献5121 可知其公式参数： 123 456 1.0,1.0,1.0, 1.3,1.0,1.0. KKK KKK = = 由此可得： 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56K = 16 所以 836.24 1.561304.53() K WK FN= 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。 夹紧力的确定 夹紧力方向的确定 夹紧力应朝向主要的定位基面。 夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。 (1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形 变形对加工精度的影响。 c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。 (3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离 心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但 实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削 力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗 略的估算。 估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二 是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。 估算的步骤： a.建立理论夹紧力 FJ 理与主要最大切削力 FP 的静平衡方程：FJ 理= (FP)。 b.实际需要的夹紧力 FJ 需，应考虑安全系数，FJ 需=KFJ 理。 c.校核夹紧机构的夹紧力 FJ 是否满足条件：FJFJ 需。 夹具的夹紧装置和定位装置 1 2 夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究 过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。 仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧 装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。 夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置， 以便在切削力、 重力、 惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位 17 是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。 一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用 力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。 考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。 螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元 件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。 螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理 与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过 转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。 典型的螺旋夹紧机构的特点： （1）结构简单； （2）扩力比大； （3）自琐性能好； （X）行程不受限制； （5）夹紧动作慢。 夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动 装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心 作用。 工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的 夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧 定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前 后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心 在规定位置上。 查参考文献51226 可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧 时产生的夹紧力按以下公式计算有： )( 21 0 + = tgtg QL W z 式中参数由参考文献5可查得： 6.22 = 2.76 z r = o 90 1 = 059 2 = o 2 29 = o 其中：33()Lmm= )(80 NQ = 螺旋夹紧力： 0 4748.2()WN= 该夹具采用螺旋夹紧机构， 由上述计算易得： KK WW 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。 18 3.3 定位误差的分析 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。 gwj + 与机床夹具有关的加工误差 j ，一般可用下式表示： MjjjWDADZWj += 由参考文献5可得： 定位误差 ： 11 1minD WDd =+ 1122 1min2min . 2 DdDd J W arctg L + = 其中： 1 0.052 D mm=， 2 0 D mm= 1 0.011 d mm=， 2 0.023 d mm= 1min 0mm=， 2min 0.