转速器盘加工工艺规程制及钻10孔夹具设计【版本3】【三维Creo】【含CAD图纸、工序卡、说明书】【KS系列】
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版本3
三维Creo
含CAD图纸、工序卡、说明书
KS系列
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10
夹具
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三维
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KS
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目 录1.引言21.1设计目的21.2设计意义21.3机械行业的现状和发展趋势32. 零件分析32.1 零件的生产纲领及生产类型32.2 零件的作用32.3 零件的加工工艺分析32.4 零件主要技术条件分析及技术关键问题43. 铸造工艺方案设计43.1 确定毛坯的成形方法43.2 铸件结构工艺性分析43.3 铸造工艺方案的确定43.3.1铸造方法的选择43.3.2分型面的选择43.3.3不铸孔的确定43.3.4铸造圆角的确定54 机械加工工艺规程设计54.1 基面的选择54.1.1粗基准的选择54.1.2精基准的选择54.2 表面加工方案的选择54.3制订机械加工工艺路线64.4 确定机械加工余量及工序尺寸75夹具设计265.1工件的加工工艺分析265.2确定夹具的结构方案275.3 绘制夹具总体图31结束语32致 谢32参考文献33转速器盘加工工艺规程制及夹具设计摘 要：工艺规程是工装设计、制造和确定零件加工方法与加工路线的主要依据，它组织生产、保证产品质量、提高劳动生产率、降低劳动成本、缩短生产周期及改善劳动条件等具有着直接的影响，因此是生产中的关键工作。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，生产效率和成本，因此，夹具设计是机械工艺准备和施工中的一项重要工作。本文对2105柴油机转速器盘的结构和工艺进行了分析，确定了机械加工工艺路线，制订出了零件的铸造工艺方案和机械加工工艺规程，并为加工零件上直径mm的孔设计了一套专用钻床夹具。关键词：加工工艺；工艺规程；定位;夹具设计1.引言自新中国成立以来，我国的制造技术与制造业得到了长足发展，一个具有相当规模和一定技术基础的机械工业体系基本形成。改革开放二十多年来，我国制造业充分利用国内国外两方面的技术资源，有计划地推进企业的技术改造，引导企业走依靠科技进步的道路，使制造技术、产品质量和水平及经济效益发生了显著变化，为推动国民经济的发展做出了很大的贡献。尽管我国制造业的综合技术水平有了大幅度提高，但与工业发达国家相比，仍存在阶段性差距10。进入二十一世纪，我国发展经济的主导产业仍然是制造业，特别是在我国加入世贸组织后，世界的制造中心就从发达国家迁移到了亚洲，我国有廉价的劳动力和广大的消费市场，因此，我国工业要想发展，就需要有相应的技术和设备来支持。毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及全部专业课之后进行的。这是我们对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会工作岗位前的一次理论联系实际的训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。本毕业设计的内容是制订转速器盘加工工艺规程及夹具设计。详细讨论转速器盘从毛坯到成品的机械加工工艺过程，分析总结转速器盘的结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程；针对转速器盘零件的主要技术要求，设计钻孔用的钻床夹具。本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次毕业设计达到了综合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。由于个人能力所限、实践经验少、资料缺乏，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。1.1设计目的现代机械制造工艺设计是机械类专业学生在学完了大学基本课程、技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。其目的是巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论，解决现代实际工艺设计问题的能力。通过工艺规程及工艺装备设计，学生应达到：1、掌握零件机械加工工艺规程设计的能力；2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力；3、掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力；4、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会绘制工序图、零件图、夹具总装备图、三维实体图，标注必要的技术条件等。1.2设计意义毕业设计让我们学到了很多东西。这次设计可以说是四年的课程学习所掌握的所有机械工程学科的基础知识的融会贯通。在这次设计中，我学会的如何设计、如何计算，我学会了收集、查阅和综合分析各种资料，正确应用各种标准手册和工具书籍，进一步提高了自己分析、计算等基本技能，特别是在应用办公软件和绘图软件上等。1.3机械行业的现状和发展趋势机械工业是国民经济的装备产业，是科学技术物化的基础，是高新技术产业化的载体，是国防建设的基础工业，也是为提高人民生活质量提供消费类机电产品的行业。机械工业具有产业关联度高，需求弹性大，对经济增长带动促进作用强，对国家积累和社会就业贡献大等特点。各工业化国家经济发展的历程表明，没有强大的装备制造业，就不可能实现国民经济的工业化、现代化和信息化1。目前装备制造业发展滞后是制约我国经济发展和产业升级的重要因素，加大结构调整力度，推进机械工业持续、健康、稳定发展，对于转变经济增长方式，提高国民经济整体素质，增强我国经济的国际竞争力，保障国防安全等都具有重要而深远的意义。2. 零件分析2.1 零件的生产纲领及生产类型生产纲领是企业在计划期内应当生产的产量。在毕业设计题目中，转速器盘的生产纲领为5000件/年。生产类型是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。转速器盘轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，按生产纲领与生产类型的关系确定，该零件的生产类型属于中批生产。2.2 零件的作用毕业设计题目给定的零件是2105柴油机中调速机构的转速器盘，从整体上来说，其径向尺寸比轴向尺寸大，因此，可以将其划定为不规则的盘类零件。零件上直径为10mm的孔装一偏心轴，此轴一端通过销与手柄相连，另一端与油门拉杆相连。转动手柄，偏心轴转动，油门拉杆即可打开油门（增速）或关小油门（减速）；两个直径为6mm孔装两个定位销，起限位作用。手柄可在120内转动，实现无级变速。转速器盘通过两个直径为9mm的螺栓孔用M8螺栓与柴油机机体相连。2.3 零件的加工工艺分析转速器盘共有九个机械加工表面，其中，两个直径为9mm的螺栓孔与10mm孔有位置要求；120圆弧端面与10mm孔的中心线有位置度要求。现分述如下： 两个直径为9mm的螺栓孔两个直径为9mm的螺栓孔的表面粗糙度为Ra12.5，螺栓孔中心线与底平面的尺寸要求为14.5mm；两个螺栓孔的中心线距离为28mm；螺栓孔与直径为10mm的孔中心线距离为72mm；与柴油机机体相连的后平面，其表面粗糙度为Ra6.3。 10mm的孔及120圆弧端面10mm的孔尺寸为10mm，表面粗糙度为Ra6.3，其孔口倒角0.545，两个6mm的孔表面粗糙度为Ra3.2，120圆弧端面相对10mm孔的中心线有端面圆跳动为0.2mm的要求，其表面粗糙度为Ra6.3。从以上分析可知，转速器盘的加工精度不是很高。因此，可以先将精度低的加工面加工完后，再以加工过的表面为定位基准加工精度较高的10mm和6mm孔。2.4 零件主要技术条件分析及技术关键问题从转速器盘的各个需要加工的表面来分析：后平面与机体相连，其长度尺寸精度不高，而表面质量较高；两个9mm的螺栓孔，因需要装配螺栓进行连接，还要用于夹具 定位，其加工精度可定为IT9级；25mm圆柱上端面和120圆弧端面位置精度要求不高；两个6mm的孔需要装配定位销，表面质量要求高；10mm孔需要装配偏心轴，其表面质量要求高；各加工面之间的尺寸精度要求不高。从以上分析可知，该零件在中批量生产条件下，不需要采用专用的机床进行加工，用普通机床配专用夹具即可保证其加工精度和表面质量要求。因此，该零件的加工不存在技术难题。为提高孔的表面质量，在孔加工工序中采用铰削对其进行精加工12。3. 铸造工艺方案设计3.1 确定毛坯的成形方法该零件材料为HT200，考虑到转速器盘在工作过程中受力不大，轮廓尺寸也不大，各处壁厚相差较小，从结构形式看，几何形体不是很复杂，并且该零件年产量为5000件/年，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。3.2 铸件结构工艺性分析该零件底平面因散热面积大，壁厚较薄，冷却快，故有可能产生白口铁组织，但因为此件对防止白口的要求不严，又采用砂型铸造，保温性能好，冷却速度较慢15，故能满足转速器盘的使用要求。3.3 铸造工艺方案的确定3.3.1铸造方法的选择根据铸件的尺寸较小，形状比较简单，而且选用灰口铸铁为材料，并且铸件的表面精度要求不高，结合生产条件（参考15表1-7）选用砂型铸造。3.3.2分型面的选择选择分型面时要尽可能消除由它带来的不利影响，因为转速器盘有两个18mm的圆柱，考虑起模方便，以两中心线所在平面为分型面12。而以此平面为分型面时，25mm的圆柱在上下箱中的深度相差很小。此外，底平面位于下箱中，能够保证其铸造质量。3.3.3不铸孔的确定为简化铸件外形，减少型芯数量，直径小于30mm的孔均不铸出，而采用机械加工形成。3.3.4铸造圆角的确定为防止产生铸造应力集中，铸件各表面相交处和尖角处，以R = 3mm5mm圆滑过渡。4 机械加工工艺规程设计4.1 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。4.1.1粗基准的选择对于一般盘类零件而言，按照粗基准的选择原则（当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面为粗基准）。选取转速器盘的底平面作为粗基准，加工出后平面10。而加工25mm圆柱上端面、120圆弧端面时，选择转速器盘的底平面为粗基准；在加工9mm螺栓孔、18mm圆柱端面时，以加工过的后平面为定位基准；加工10mm孔和6mm孔时，则以后平面和两个9mm孔为定位基准。4.1.2精基准的选择为保证加工精度，结合转速器盘的特征，主要采用基准重合原则和统一基准原则来进行加工10。加工后平面、25mm圆柱上端面、120圆弧端面时，主要运用统一基准原则，即均以转速器盘的底平面作为定位基准；而在加工9mm螺栓孔、18mm圆柱端面、10mm孔和6mm孔时，选用基准重合原则，即选用设计基准作为定位基准。在实际加工中，为方便加工，各工序中运用专用夹具进行夹持，将以上两种原则综合运用。4.2 表面加工方案的选择后平面表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT9，加工方案确定为：粗铣精铣； 18mm圆柱端面表面粗糙度为Ra12.5，经济精度为IT11，加工方案确定为：粗铣； 9mm螺栓孔表面粗糙度为Ra12.5，经济精度为IT9，加工方案确定为：钻削； 25mm圆柱上端面表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT9，加工方案确定为：粗铣精铣； 10mm孔表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT9，加工方案确定为：钻削粗铰精铰孔倒角； 120圆弧端面表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT9，加工方案确定为：粗铣精铣； 6mm孔表面粗糙度为Ra3.2，经济精度为IT9，加工方案确定为：钻削粗铰精铰；4.3制订机械加工工艺路线制订机械加工工艺路线的出发点，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得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率11。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。 工艺路线方案一工序10 铸造；工序20 热处理；工序30 粗、精铣后平面；工序40 粗铣两个直径为18mm的圆柱前端面；工序50 粗、精铣直径为25mm的圆柱上端面；工序60 钻削加工直径为9mm的孔；工序70 钻削、铰削加工直径为10mm的孔并锪倒角0.545；工序80 粗、精铣加工120圆弧端面；工序90 钻削、铰削加工两个直径为6mm的孔；工序100 去毛刺；工序110 检查；工序120 入库。 工艺路线方案二工序10 铸造；工序20 热处理；工序30 粗、精铣后平面；工序40 粗铣两个直径为18mm的圆柱前端面；工序50 粗、精铣直径为25mm的圆柱上端面；工序60 粗、精铣加工120圆弧端面；工序70 钻削加工直径为9mm的孔；工序80 钻削并铰削加工直径为10mm的孔并锪倒角0.545；工序90 钻削、铰削加工两个直径为6mm的孔；工序100 去毛刺；工序110 检查；工序120 入库。 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是按工序集中原则及保证各加工面之间的尺寸精度为基础而制订的工艺路线。而方案二只是按工序集中原则制订，没有考虑到各个加工面的加工要求及设计基准。这样虽然提高了生产率，但可能因设计基准与工序基准不重合而造成很大的尺寸误差，使工件报废。特别是铣削加工120圆弧端面，如果按方案二进行加工，则是10mm的孔在其后加工。这样，120圆弧端面的形位公差0.02mm（端面圆跳动）根本不能保证，只保证了其与直径为25mm的端面尺寸位置要求4mm。另外，先加工出10mm的孔，然后以该孔为定位基准，加工时工件在圆形回转工作台上围绕10mm孔的轴线旋转，更便于加工120圆弧端面。因此，最后的加工路线确定如下：工序10 铸造；工序20 热处理；工序30 粗、精铣后平面，以零件底平面及直径为25mm的外圆柱面为粗基准。选用X63卧式铣床，并加专用夹具；工序40 粗铣两个直径为18mm的圆柱端面，以经过精加工的后平面及底平面为基准，选用X52K立式铣床，并加专用夹具；工序50 粗、精铣直径为25mm的圆柱上端面，以底平面为基准，25mm圆柱下端面为辅助基准，选用X52K立式铣床，并加专用夹具；工序60 钻削加工直径为9mm的两个螺栓孔，以经过精加工的后平面和底平面为基准，选用Z525立式钻床，并加专用夹具；工序70 钻、铰10mm的孔，并锪倒角0.545，以9mm的孔及后平面为基准，选用Z525立式钻床，并加专用夹具；工序80 粗、精铣120圆弧端面，以10mm的孔和底平面及后平面为定位基准，选用X52K立式铣床，并加专用夹具；工序90 钻、铰加工两个6mm的孔，以10mm的孔和底平面及后平面定位。选用Z525立式钻床，并加专用夹具；工序100 去毛刺；工序110 检查；工序120 入库。以上工艺过程详见“机械加工工艺卡片”。4.4 确定机械加工余量及工序尺寸根据以上原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸如下：1. 两螺栓孔9mm毛坯为实心，而螺栓孔的精度为IT9（参考18表2.3-9），确定工序尺寸及余量：钻孔：9mm；具体工序尺寸见表3-1。表3-1 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸及偏差/mm表面粗糙度/m钻孔9H12Ra12.59Ra12.52. 10mm孔毛坯为实心，而孔的精度要求界于IT8IT9之间（参照18表2.3-9及表2.3-12），确定工序尺寸及余量：钻孔9.8mm；粗铰孔：9.96mm，2Z = 0.16mm；精铰孔：10mm，2Z = 0.04mm。具体工序尺寸见表3-2。表3-2 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm 表面粗糙度/m精铰孔0.04H9Ra6.310Ra6.3粗铰孔0.16H10Ra6.39.96Ra6.3钻孔9.8H12Ra12.59.8Ra12.53. 两个6mm孔毛坯为实心，而孔的精度要求界于IT8IT9之间（参照18表2.3-9及表2.3-12），确定工序尺寸及余量为：钻孔：5.8mm；铰孔：6mm，2Z = 0.2mm。具体工序尺寸见表3-3。表3-3 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm 表面粗糙度/m铰孔0.2H9Ra6.36Ra3.2钻孔5.8H12Ra12.55.8Ra12.54. 后平面粗铣：Z = 3.5mm；精铣：Z = 1.0mm。具体工序尺寸见表3-4。表3-4 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m精铣1.0H8Ra6.37Ra6.3粗铣3.5H11Ra12.58Ra12.5毛坯H13Ra2511.5Ra255. 18mm圆柱前端面粗铣：Z = 4.5mm。具体工序尺寸见表3-5。表3-5 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m粗铣4.5H11Ra12.514Ra12.5毛坯H13Ra2518.5Ra256. 25mm上端面粗铣：Z = 3.5mm；精铣：Z = 1.0mm。具体工序尺寸见表3-6。表3-6 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m精铣1.0H8Ra6.38Ra6.3粗铣3.5H11Ra12.59Ra12.5毛坯H1612.5Ra257. 120圆弧端面粗铣：Z = 3.5mm；精铣：Z = 1.0mm。具体工序尺寸见表3-7。表3-7 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙/m 精铣1.0H8Ra6.311Ra6.3粗铣3.5H11Ra12.512Ra12.5毛坯H1615.5Ra253.5 确定切削用量及基本工时工序30：粗、精铣后平面1. 粗铣后平面 选择刀具和机床查阅18，由铣削宽度= 28mm，选择= 80mm的镶齿套式面铣刀(GB1129-85)，根据7表1.2，选择YG6硬质合金刀片，由于采用标准硬质合金面铣刀，故齿数z = 10，机床选择卧式铣床X63。 选择切削用量切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 4.0mm。每齿进给量采用不对称端铣以提高进给量，查7表3.5，当使用镶齿套式面铣刀及查阅18得机床的10kw时，得= 0.14mm/z 0.24mm/z ，故取= 0.24mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据7表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径= 80mm，查7表3.8，故刀具磨钝寿命T = 180min。切削速度和每分钟进给量根据7表3.16，当mm，7.5mm，0.24mm/z时，m/min，r/min，mm/min。各修正系数： 故 (m/min) (r/min) (mm/min)按9表4-17选取：= 235r/min，= 300mm/min，则切削速度和每齿进给量为：(m/min)(mm/z)检验机床功率根据7表3.24，当工件的硬度在HBS =174207时，a35mm，5.0mm，= 80mm，z =10，= 300mm/min。查得P= 2.7kw，根据9表4-17，机床主轴允许功率为：P=100.75kw = 7.5kw，故PP，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即= 4.0mm，= 300mm/min，= 235r/min，= 59 m/min，= 0.13mm/z。计算基本工时式中，mm，查7表3.26，mm，所以，(mm)，(min)。2. 精铣后平面 选择刀具和机床查阅18，由铣削宽度= 28mm，选择= 80mm的镶齿套式面铣刀(GB1129-85)。根据7表1.2，选择YG6硬质合金刀片，由于采用标准硬质合金面铣刀，故齿数z = 10，机床选择卧式铣床X63。 选择切削用量切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取= 0.5mm。每齿进给量采用对称端铣以提高加工精度，查7表3.5，当使用镶齿套式面铣刀及查阅18得机床的功率为10kw时，得= 0.14 mm/z 0.24mm/z ，因采用对称端铣，故取= 0.14mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据7表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.5mm，由铣刀直径= 80mm，查7表3.8，故刀具磨钝寿命T = 180min。切削速度和每分钟进给量根据7表3.16，当mm，1.5mm， 0.24mm/z时，m/min，r/min，mm/min。各修正系数： 故 (m/min) (r/min) (mm/min)按9表4-15选取：= 375r/min，= 375mm/min，则切削速度和每齿进给量为：(m/min)(mm/z)检验机床功率根据7表3.24，当工件的硬度在HBS = 174207时，35mm， 1.0mm，= 80mm，z =10，= 375mm/min，查得P= 1.1kw，根据9表4-17，机床主轴允许功率为：P=100.75kw = 7.5kw，故PP，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：= 0.5mm，= 375mm/min，= 375r/min，= 94.2m/min，= 0.1mm/z。计算基本工时式中，mm，查7表3.26，mm，所以，(mm)，= 0.15(min)。工序40：粗铣两个18 mm的圆柱前端面 选择刀具和机床查阅18，由铣削宽度=18mm，选择= 20mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀(GB1106-85)，故齿数z = 3，机床选择立式铣床X52K。 选择切削用量切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取= 4.5mm。每齿进给量采用对称端铣以提高加工精度，查7表3.3，当使用高速钢莫氏锥柄立铣刀及查阅18得机床的功率为7.5kw时，得= 0.2 mm/z 0.3mm/z，故取= 0.2mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据7表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.8mm，由铣刀直径= 20mm，查7表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。切削速度和每分钟进给量根据7表3.14，当mm，10mm，0.24mm/z时，m/min，r/min，mm/min。各修正系数：故 (m/min) (r/min) (mm/min)按9表4-15选取：=190r/min，= 78mm/min，则切削速度和每齿进给量为：(m/min)= 0.14(mm/z)检验机床功率根据7表3.22，当19mm，= 0.1mm/z 0.15mm/z，10mm，184mm/min。查得P= 0.9kw，根据9表4-15，机床主轴允许功率为：P= 9.1250.75kw = 6.84kw，故PP，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即= 4.5mm，= 78mm/min，= 190r/min，= 11.93m/min，= 0.14mm/z。计算基本工时：式中，mm，查7表2.29，mm，所以，(mm)，(min)。因为有两个圆柱端面，所以，= 0.162= 0.32(min)。工序50：粗、精铣25mm的圆柱上端面1. 粗铣25mm的圆柱上端面 选择刀具和机床查阅18，由铣削宽度= 25mm，选择= 32mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀(GB1106-85)，故齿数z = 4。机床选择立式铣床X52K。 选择切削用量切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取= 3.5mm。每齿进给量查7表3.3及根据机床的功率为7.5kw，得= 0.2mm/z 0.3mm/z ，故取= 0.2mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据7表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.5mm，由铣刀直径=32mm，查7表3.8，故刀具磨钝寿命T = 90min。切削速度和每分钟进给量根据7表3.14，当mm，10mm，0.20mm/z时，m/min，r/min，mm/min。各修正系数： 故 (m/min) (r/min) (mm/min)按9表4-15选取：= 95r/min，= 50mm/min，则切削速度和每齿进给量为：(m/min)= 0.13(mm/z)检验机床功率根据7表3.22，当27mm，= 0.05 mm/z 0.09mm/z，10mm，157mm/min。查得P=1.3kw，根据9表4-15，机床主轴允许功率为：P= 9.1250.75kw = 6.84kw，故PP。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即= 3.5mm，= 50mm/min，= 95r/min，= 9.55m/min，= 0.13mm/z。计算基本工时式中，mm，查7表2.29，mm，所以，(mm)，(min)。2. 精铣25mm的圆柱上端面 选择刀具和机床查阅18，由铣削宽度= 25mm，选择= 32mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀(GB1106-85)，故齿数z = 4。机床选择立式铣床X52K。 选择切削用量切削深度精加工，余量很小，故取= 1.0mm。每齿进给量查7表3.3及根据机床的功率为7.5kw，得= 0.2mm/z 0.3mm/z，故取= 0.2mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据7表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.25mm，由铣刀直径= 32mm，查7表3.8，故刀具磨钝寿命T = 90min。切削速度和每分钟进给量根据7表3.14，当mm，10mm，0.20mm/z时，m/min，r/min，mm/min。各修正系数： 故 (m/min) (r/min) (mm/min)按机床选取：n= 75r/min，= 39mm/min，则切削速度和每齿进给量为：(m/min)= 0.13(mm/z)检验机床功率根据7表3.22，当27mm，= 0.10 mm/z 0.15mm/z，10mm，132mm/min。查得P=1.1kw，根据9表4-15，机床主轴允许功率为：P= 9.1250.75kw = 6.84kw，故PP，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即=1.0mm，=39mm/min，= 75r/min，= 7.54m/min，= 0.13mm/z。计算基本工时式中，mm，查7表2.29，mm，所以，(mm)，(min)。工序60：钻削加工两个9mm的孔1.钻削两个9H9mm孔 选择刀具和机床查阅18，选择= 9mm的H11级高速钢麻花钻(GB1438-85)，机床选择立式钻床Z525。 选择切削用量进给量f查阅7表2.11及表2.24，并根据9表4-10取f = 0.65mm/r 1.3mm/r，故取f = 0.72mm/r。切削速度根据7表2.24，取= 8m/min。根据7表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)= 249.1(r/min)根据9表4-9选取：=195r/min，所以，(m/min)。确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据7表2.12，当= 9mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量： f = 0.72mm/r，= 195r/min，= 5.51m/min。计算基本工时式中，mm，查7表2.29，mm，所以，(mm)，= 0.14(min)。因有两个孔，所以，t= 20.14 = 0.28(min)。工序70：钻削、铰削加工10 mm的孔并锪倒角0.5451. 钻削9.8mm孔 选择刀具和机床查阅18，由钻削深度= 4.9mm，选择=9.8mm的H12级高速钢麻花钻(GB1438-85)，机床选择立式钻床Z525。 选择切削用量进给量f根据7表2.7，取f = 0.47 mm/r 0.57mm/r， 查阅18表4.2-16，故取f = 0.43mm/r。根据7表2.19 ，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.51mm/r，12mm时，轴向力= 2990N。轴向力的修正系数均为1.0，故= 2990N。根据9表4-8，机床进给机构强度允许的最大轴向力= 8829N， 由于，故f = 0.43mm/r可用。切削速度根据7表2-15，根据f = 0.43mm/r和铸铁硬度为HBS = 200217，取=12m/min。根据7表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)= 259.3(r/min)根据9表4-9，可以考虑选择选取：= 195r/min，所以，(m/min)。确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据7表2.12，当= 9.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.5mm，故刀具磨钝寿命T = 35min。检验机床扭矩及功率根据7表2.21，当f 0.51mm/r，11.1mm。查得=15Nm，根据9表4-9，当=195 r/min，= 72.6Nm，故，根据7表2.23，P= 1.0kw， 根据9表4-8，P= 2.8kw，故PP 。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即f = 0.43mm/r，= 195r/min，= 6m/min。计算基本工时式中，mm，查7表2.29，mm，所以，(mm)，=0.16(min)。2.粗铰9.96H10mm孔 选择刀具和机床查阅18，选择= 9.96mm的H10级高速钢锥柄机用铰刀(GB1133-84)，机床选择立式钻床Z525。 选择切削用量进给量f查阅7表2.11及表2.24，并根据9表4-10取f = 0.65mm/r 1.3mm/r，故取f = 0.72mm/r。切削速度根据7表2.24，取= 8m/min。根据7表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)= 225.1(r/min)根据9表4-9选取：n=195r/min，所以，(m/min)。确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据7表2.12，当= 9.96mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量： f = 0.72mm/r，= 195r/min，= 6.1m/min。计算基本工时式中，mm，查7表2.29，mm，所以，(mm)，= 0.09(min)。3.精铰10F9mm孔 选择刀具和机床查阅18，选择=10mm的F9级高速钢锥柄机用铰刀(GB1133-84)，机床选择立式钻床Z525。 选择切削用量进给量f查阅7表2.11及表2.24，并9表4-10取f = 0.5mm/r 1.3mm/r，故取f = 0.57mm/r。切削速度根据7表2.24，取= 5m/min。根据7表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)=140.1(r/min)根据9表4-9选取：=140r/min，所以，(m/min)。确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据7表2.12，当=10mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量：f = 0.57mm/r，= 140r/min，= 4.4m/min。计算基本工时式中，mm，查7表2.29，mm，所以，(mm)，=0.16(min)。4.锪10mm孔0.545 选择刀具90直柄锥面锪钻，机床为Z525。 选择切削用量转速取钻孔时的速度，= 195r/min，采用手动进给。工序80：粗、精铣120圆弧端面1. 粗铣120圆弧端面 选择刀具和机床查阅18，由铣削宽度=13mm，选择=14mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀(GB1106-85)，故齿数z = 3，机床选择立式铣床X52K。 选择切削用量切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取=3.5mm。每齿进给量查7表3.3及根据机床的功率为7.5kw，得= 0.2mm/z 0.3mm/z ，故取= 0.2mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据7表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.2mm，由铣刀直径=14mm，查7表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。切削速度和每分钟进给量根据7表3.14，当16mm，10mm，0.20mm/z时，m/min，r/min，mm/min。各修正系数： 故 (m/min) (r/min) (mm/min)按9表4-9选取：= 235r/min，= 78mm/min，则切削速度和每齿进给量为：(m/min)= 0.11(mm/z)检验机床功率根据7表3.22，查得P= 0.9kw，根据9表4-8，机床主轴允许功率为：P= 9.1250.75kw = 6.84kw，故PP。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即= 3.5mm，= 78mm/min，= 235r/min，=10.33m/min，= 0.11mm/z。计算基本工时式中，mm，查7表3.26，mm，所以，(mm)，=1.59(min)。2.精铣120圆弧端面 选择刀具和机床查阅18，由铣削宽度=13mm，选择=14mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀(GB1106-85)，故齿数z = 3，机床选择立式铣床X52K。 选择切削用量切削深度精加工，余量很小，故取=1.0mm。每齿进给量查7表3.3及根据机床的功率为7.5kw，得= 0.2mm/z 0.3mm/z ，故取= 0.2mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据7表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.15mm，由铣刀直径=14mm，查7表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。切削速度和每分钟进给量根据7表3.14，当16mm，10mm，0.20mm/z时，m/min，r/min，mm/min。各修正系数： 故 (m/min) (r/min) (mm/min)按9表4-15选取：=190r/min，= 63mm/min，则切削速度和每齿进给量为：(m/min)= 0.11(mm/z)检验机床功率根据7表3.22，查得P= 0.9kw，根据9表4-14，机床主轴允许功率为：P= 9.1250.75 kw = 6.84kw，故PP。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：= 1.0mm，= 63mm/min，=1 90r/min，= 8.35m/min，= 0.11mm/z。计算基本工时式中，mm，查7表3.26，mm，所以，(mm)，(min)。工序90：钻削、铰削两个6mm的孔1.钻削两个5.8mm孔 选择刀具和机床查阅18，由钻削深度= 2.9mm，选择= 5.8mm的H12级高速钢麻花钻(GB1438-85)，机床选择立式钻床Z525。 选择切削用量进给量f查阅18表4.2-16，取f = 0.32mm/r。根据7表2.7，取f = 0.27 mm/r 0.33mm/r，故取f = 0.32mm/r。根据7表2.19 ，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.33mm/r，12mm时，轴向力= 2110N。轴向力的修正系数均为1.0，故= 2110N。根据9表4-14，机床进给机构强度允许的最大轴向力= 8829N，由于，故f = 0.32mm/r可用。切削速度根据7表2-15，根据f = 0.32mm/r和铸铁硬度为HBS = 200217，取=14m/min。根据7表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)= 511.2(r/min)根据9表4-15，可以考虑选择选取：= 392r/min，所以，(m/min)。确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据7表2.12，当= 5.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.5mm，故刀具磨钝寿命T = 20min。检验机床扭矩及功率根据7表2.21，当f 0.33mm/r，11.1mm。查得=10.49Nm，根据9表4-15，当= 392r/min，= 72.6Nm，故，根据7表2.23，P= 1.0kw，根据9表4-14，P= 2.8kw，故PP。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：f = 0.32mm/r，= 392r/min，= 7.14m/min。计算基本工时式中，mm，查7表2.29，mm，所以，(mm)，= 0.13(min)。因有两个孔，所以，= 20.13 = 0.26(min)。2.精铰两个6H9mm孔 选择刀具和机床查阅18，选择= 6mm的H9级高速钢锥柄机用铰刀(GB1133-84)，机床选择立式钻床Z525。 选择切削用量进给量f查阅7表2.11及表2.24，并根据9表4-10取f = 0.5mm/r 1.3mm/r，故取f = 0.57mm/r。切削速度根据7表2.24，取= 4m/min。根据7表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)= 186.8(r/min)根据9表4-9选取：=140r/min，所以，(m/min)。确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据7表2.12，当= 6mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量：f = 0.57mm/r，=140r/min，= 2.64m/min。计算基本工时式中，mm，查7表2.29，mm，所以，(mm)，= 0.2(min)。因有两个孔，所以，=20.2=0.4(min)。最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据填入相应的机械加工工序卡片中。5夹具设计通过与老师商定，设计工件工序70钻、铰削加工10F9mm的孔并锪倒角0.545的钻床夹具。该夹具用于Z525立式钻床，并配上9.8H12mm的高速钢麻花钻、9.96H10mm的高速钢锥柄机用铰刀、10F9mm的高速钢锥柄机用铰刀，按工步对孔进行加工。5.1工件的加工工艺分析转速器盘需要加工的10mm孔的位置尺寸精度要求不高，孔的表面粗糙度值为Ra6.3，并且10F9为浅孔。在机械加工工艺规程中，分钻、粗铰、精铰、倒角0.545进行加工。依靠所设计的夹具来保证加工表面的下列位置尺寸精度：待加工孔10F9和已加工孔9H11的中心距离尺寸为720.1mm；待加工孔10F9和后平面的距离尺寸为560.1mm。由以上可知，该孔的位置尺寸精度要求不高，但是，两个相差120筋板不利于夹紧工件，会给加工带来一定困难，在钻孔的时候，工件的筋板会受到钻头轴向力的作用产生微小变形，影响孔的加工精度。因此，在设计夹具时应注意解决这个问题。5.2确定夹具的结构方案 确定定位方案，设计定位元件该孔为通孔，沿着孔轴线方向的不定度可不予以限制，但是为增强加工时零件的刚性，必定限制孔轴线方向的不定度，故应按完全定位设计夹具10，并力求遵守基准重合原则，以减少定位误差对加工精度的影响。由于工件在钻10mm孔时两筋板的刚性较差，从保证工件定位稳定的观点出发，采用“一面两孔”定位6，即以已加工的后平面和两个9mm孔为定位基准，这样，既增加了工件的稳定性，又兼顾了基准重合原则。为实现定位方案，所使用的定位元件：圆柱销和菱形销在后平面和9mm孔定位，可以限制工件的五个不定度，25mm外圆柱下端面使用薄壁圆柱孔支承，限制工件沿Z轴的移动不定度，从而达到完全定位。 确定夹紧方式和设计夹紧机构两个9mm孔中的圆柱销和菱形销共同承受钻孔时的切削扭矩。在钻9.8H12mm孔时，由于孔径较小，切削扭矩和轴向力较小，并且轴向力可以使工件夹紧，因此，在确定夹紧方式时就可以不考虑轴向切削力的影响，即可以不施加夹紧力来克服轴向切削力。但由于切削扭矩会使工件产生旋转，因此需要对工件施加向下压的夹紧力来克服切削扭矩。为便于操作和提高机构效率，采用活动手柄压紧螺钉机构，其力的作用点落在靠近加工孔的120圆弧端面上。 夹紧力计算计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。本工序在钻削加工过程中的切削力可以分解为切削扭矩和轴向切削力，因轴向切削力的作用方向与夹具的夹紧方向相同，有助于工件的夹紧，因此，在计算夹紧力时可以不计算轴向切削力。而为保证夹紧可靠，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工时所需要的夹紧力，即：其中，查4表1-2-1得：、1.15、，所以，= 2.691。查4表1-2-7得：查4表1-2-8得：由于钻头的直径为d = 9.8mm，所以，(N mm)。因此，实际所需要的夹紧力为：(N mm)。夹紧机构采用压板机构，机构的传动效率为，螺母产生的夹紧力为：。查4表1-2-20，得： = 6.22mm，查表1-2-21，得：= 3.675mm，查表1-2-22，得，。= 2810.23(N)则作用在转动压板上的夹紧力为：夹紧机构受力如图4-2所示。图4-2 夹紧机构受力示意图由公式得：在工件上的夹紧力作用点到钻头在工件上加工时作用点的距离为49mm。因此，夹紧力产生的扭矩为： (N mm)。工件受力如图4-3所示。图4-3 工件受力示意图因，故该铰链机构能满足钻孔加工要求。 加工误差分析用工件的“一面两孔”定位，使设计基准和工序基准重合，即遵守“基准重合”和“基准统一”原则，以减少定位误差，所采用的定位元件为定位销和菱形销，考虑薄壁圆柱孔支承形状，将支承和夹具体铸成整体，即把支承铸成薄壁凸台。工件定位如图4-4所示。圆柱销和菱形销的设计计算：两定位销中心距LL= L式中，L 工件两基准孔的中心距。L= L= 28mm。图4-4 工件定位示意图两定位销中心距公差=式中，工件两基准孔的中心距公差。= 0.025(mm)。圆柱销最大直径= 9mm，公差取g6，所以，圆柱销直径为mm。补偿值(mm)式中，第一基准孔与圆柱销间最小配合间隙(mm)。(mm)菱形销宽度B，b根据19表2-2得B = D2 = 92 = 7(mm)；B = 4mm。菱形销与基准孔的最小配合间隙=(mm)式中，第二基准孔最小直径。菱形销最大直径（公差取h6）= 90.108 = 8.892(mm)所以，菱形销直径为mm。转角误差式中，工件定位孔的直径公差；圆柱定位销的直径公差(mm)；菱形定位销的直径公差(mm)；圆柱定位销与孔间的最小间隙(mm)；菱形定位销与孔间的最小间隙(mm)；L 中心距(mm)。所以，需要加工的孔的公差mm，由该误差引起的定位误差为8= 80.0036= 0.028，该误差小于工件误差，即0.0280.036，方案可行。5.3 绘制夹具总体图当上述各种元件的结构和布置确定之后，也就基本上决定了夹具体和夹具整体结构的型式。绘图时先用双点划线（细线）绘出工件，然后在各个定位面绘制出定位元件和夹紧机构以及钻套、钻模板，最后把各个元件连在一起，就形成了夹具体。为了节省夹具材料，减少加工时间和降低成本，夹具在机床上的安装可以不设计耳座，而采用压板螺钉夹紧装置将夹具固定在钻床上。按要求标注与夹具有关的尺寸、公差和技术要求。结束语经过近一个学期的艰苦努力，终于比较圆满地完成了毕业设计的各项任务。在本次设计中我深深地体会到以下几点：作为一名科技工作者和工程技术人员，首先必须培养求真务实和严谨的科学态度，培养理论联系实际、钻研创新与实事求是相结合的工作作风。必须重视基础理论知识，只有在牢固掌握专业知识的基础上，才能有创新和发展。经过这次毕业设计，我学会了收集、查阅和综合分析各种资料，正确应用各种标准手册和工具书籍，进一步提高了自己分析、计算等基本技能，特别是在应用办公软件和绘图软件上，我的收获很大，掌握了很多的常用技巧。掌握了常用机械结构设计的一般方法、步骤和工艺过程，熟悉了设计计算说明书、论文摘要、文献综述等格式和写作方法，为将来的实际工作打下了坚实的基础。致 谢本毕业论文的撰写是在我的指导教师张春雨老师的精心指导和关心下完成的。从课题的选择、方案制定、工作实施到论文的撰写、修改无不渗透着老师的心血。张春雨老师以他渊博的学识、卓越的才智、严谨的治学精神和求实创新的工作作风使我受益非浅，在学习和毕业设计过程中给予我很大的启迪与帮助，给我留下了极为深刻的印象，使我对以后的工作充满信心。在此论文完成之际，谨向四年来关心我的安徽科技学院所有老师致以崇高的敬意和衷心的感谢!同时在设计过程中得到了同组同学的大力帮助和支持，在此一并致谢。参考文献1 徐志刚.基于广义映射原理的组合夹具结构设计自动化J.机械工程学报,2000(12):105108.2 Liao Jianmin.Fixturing analysis for stability consideration in an automated fixture des
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