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上海 工程技术 大学 连杆 零件 数控 加工 工艺 夹具 设计 三维 CAD

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附表1 机械加工工艺过程卡片上海工程技术大学高职学院机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称连杆零件名称材料牌号45#毛坯种类铸造毛坯外形尺寸备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时10锻造锻造毛坯锻造车间一20退火退火（消除内应力）锻造车间一30铣铣上端面机加工二VMC850加工中心铣夹具，量具，铣刀40铣铣下端面机加工二VMC850加工中心铣夹具，量具，铣刀50钻扩，铰60孔机加工二VMC850加工中心扩孔钻、铰刀60钻扩，铰150孔机加工二VMC850加工中心扩孔钻、铰刀70钳工去毛刺80检验入库检验入库编制审核共 1 页第 1 页附表2 数控加工工序卡数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称连杆零件名称连杆材料牌号45#毛坯种类铸造毛坯外形尺寸备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间30铣加工中心VMC850XJJ-01铣夹具乳化液数控加工工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给速度（mm/min）背吃刀量（mm）备注1粗铣上端面，留0.5mm精加工余量T0180端铣刀游标卡尺60019.50.051.52精铣上端面，留0.5mm精加工余量T0180端铣刀游标卡尺80027.50.080.5编制审核批准共 4 页第 1 页5数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称连杆零件名称连杆材料牌号45#毛坯种类铸造毛坯外形尺寸备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间40铣加工中心VMC850XJJ-02铣夹具乳化液数控加工工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给速度（mm/min）背吃刀量（mm）备注1粗铣下端面，留0.5mm精加工余量T0180端铣刀游标卡尺60019.50.051.52精铣下端面，留0.5mm精加工余量T0180端铣刀游标卡尺80027.50.080.5编制审核批准共 4 页第 2 页数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称连杆零件名称连杆材料牌号45#毛坯种类铸造毛坯外形尺寸备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间50钻扩铰加工中心VMC850ZJJ-01钻夹具乳化液数控加工工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给速度（mm/min）背吃刀量（mm）备注1扩60孔T0359.7扩孔钻游标卡尺65613536.91.22铰60孔T0460铰刀游标卡尺65613536.91.2编制审核批准共 4 页第 3 页数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称连杆零件名称连杆材料牌号45#毛坯种类铸造毛坯外形尺寸备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间60钻扩铰加工中心VMC850ZJJ-02钻夹具乳化液数控加工工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给速度（mm/min）背吃刀量（mm）备注1扩150孔T06149.7扩孔钻游标卡尺65613536.91.22铰150孔T07150铰刀游标卡尺65613536.91.2编制审核批准共 4 页第 4 页附表3 数控加工刀具卡片数控加工刀具卡片产品型号零件图号产品名称连杆零件名称连杆材料牌号45#毛坯种类铸造毛坯外形尺寸备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间工步号刀具号刀具各称刀具型号刀片刀尖半径(mm)刀柄型号刀具补偿量(mm)备注型号牌号直径/mm刀长mm)30T0180面铣刀P20YT715YG60BT40-FMA31.580实测40T0180面铣刀P20YT715YG60BT40-FMA31.580实测50T0359.7扩孔钻P20YBM151YG80BT40-TW50-1559.7实测50T0460铰刀P20HSSYBC150BT40-TW50-6060实测60T06149.7扩孔钻P20YBM151YG60BT40-TW50-20149.7实测60T07150铰刀P20HSSYBC150BT40-TW50-20150实测编制审核批准共 页第 页附表4 数控加工进给路线图数控加工进给路线图产品型号零件图号产品名称连杆零件名称连杆材料牌号45毛坯种类锻造毛坯外形尺寸备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间30铣加工中心VMC850XJJ-01铣夹具乳化液数控加工 4数控加工进给路线图产品型号零件图号产品名称连杆零件名称连杆材料牌号45毛坯种类锻造毛坯外形尺寸45毛坯种类工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间40铣加工中心VMC850XJJ-02铣夹具乳化液数控加工数控加工进给路线图产品型号零件图号产品名称连杆零件名称连杆材料牌号45毛坯种类锻造毛坯外形尺寸45毛坯种类工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间50钻扩铰加工中心VMC850ZJJ-01钻夹具乳化液数控加工数控加工进给路线图产品型号零件图号产品名称连杆零件名称连杆材料牌号45毛坯种类锻造毛坯外形尺寸45毛坯种类工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间60钻扩铰加工中心VMC850ZJJ-02钻夹具乳化液数控加工附录5 数控加工程序铣：%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X-.6489 Y-.1305 S0 M03N0050 G43 Z1.6142 H00N0060 Z1.3386N0070 G3 X-.6489 Y-.1305 Z1.1596 I.0264 J.1029 K.0285 F9.8.(中间省略很多行）N1420 X0.0 Z1.0236N1430 G3 I0.0 J.5118N1440 G1 Y-.4528N1450 Z1.1417N1460 G0 Z1.6142N1470 X-.4927 Y-.1385N1480 Z1.1417N1490 G1 Z1.0236N1500 X-.4169 Y-.1172N1510 G2 I.4169 J.1172N1520 G1 X-.4738 Y-.1332N1530 Z1.1417N1540 G0 Z1.6142N1550 M02%钻孔：%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X-1.8898 Y-1.1024 S0 M03N0050 G43 Z-1.1811 H00N0060 G81 Z0.0 R-1.1811 F9.8N0070 G81 X1.8898 Y-1.1024 Z.1181 R-1.1811N0080 Y1.1024N0090 X-1.8898N0100 G80N0110 M02%3上海工程技术大学毕业设计（论文） 连杆零件数控加工工艺及夹具设计上海工程技术大学毕业设计（毕业论文）连杆零件数控加工工艺及夹具设计学 院高职学院专 业班级学号学 生指导教师III目 录摘 要IVAbstractV第1章 绪论11.1设计目的11.2 设计任务1第2章 连杆分析22.1 连杆零件的作用22.2零件的工艺分析3第3章 机械加工工艺规程设计53.1 生产纲领的确定53.2 连杆的材料选择与毛坯的制造方法63.2.1 连杆的材料选择63.2.2 45#的成分和力学性能63.2.3 毛坯的制造方法73.3 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确定73.4 指定工序定位基准的选择73.5 加工工艺阶段的划分和加工顺序的安排93.6 连杆加工工艺过程的拟定93.7 连杆加工工艺设计应考虑的问题103.7.1工序安排103.7.2定位基准103.7.3夹具使用103.8 切削用量及工时定额的计算11第4章 钻大小头孔夹具设计154.1 问题的提出154.2 定位基准的选择164.3 夹具方案的设计164.4 切削力和夹紧力计算174.5 夹紧力的计算184.6 定位误差分析194.7 零、部件的设计与选用204.8 确定夹具体结构尺寸和总体结构224.9 夹具设计及操作的简要说明23总 结25致 谢26参考文献27摘 要在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计一套专用夹具。关键词：工艺规程；定位误差；夹紧；加工余量；夹紧力24上海工程技术大学毕业设计（论文） 连杆零件数控加工工艺及夹具设计AbstractIn the production process, the production of objects (raw materials, blanks, parts or assembly) process state of quality and quantity of direct changes in the call process, such as rough manufacturing, machining, heat treatment and assembly are called process. In the development process, to determine the processes of the installation process and the need for further process, feed, locomotive and machine tool processing the process of cutting depth, spindle speed and cutting speed, the process of the fixture, tool and measuring, and walk the knife cutting the number and length of the final calculation of the basic time procedures, work time and support to Business Hours. A special fixture for the work process of a piece of work, the need for various manufacturing processes in accordance with the work of their own design and manufacture. In this paper, the main content of fixture design is the design of 2 sets of special fixture.Keywords：process specification; positioning error; clamping; machining allowance; clamping force连杆零件数控加工工艺及夹具设计姓名及学号第1章 绪论1.1设计目的毕业设计是高等院校学生在学完了大学所有科目，进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节。毕业设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产实际问题的能力，使学生进一步巩固大学期间所学的有关理论知识，掌握设计方法，提高独立工作的能力，为将来从事专业技术工作打好基础。另外，这次毕业设计也是大学期间最后一项实践性教学环节。通过本次毕业设计，应使学生在下述各方面得到锻炼：1.熟练的运用机械制造基础、机械制造技术和其他有关课程中的基本理论，以及在生产实习中所学到的实践知识，正确的分析和解决某一个零件在加工中基准的选择、工艺路线的拟订以及工件的定位、夹紧，工艺尺寸确定等问题，从而保证零件制造的质量、生产率和经济性。2.通过夹具设计的训练，进一步提高结构设计(包括设计计算、工程制图等方面)的能力。3.能比较熟练的查阅和使用各种技术资料，如有关国家标准、手册、图册、规范等。4.在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立工作的能力。1.2 设计任务1.完成连杆零件毛坯合图及连杆零件图。2.完成连杆零件工艺规程设计3.完成连杆零件加工工艺卡4.机床专用夹具装备总图5.撰写设计说明书第2章 连杆分析机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种，上质量，上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。在实际生产中，由于零件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上，用某一种加工方法就能完成的，而是要经过一定的工艺过程才能完成其加工。因此，不仅要根据零件的具体要求，结合现场的具体条件，对零件的各组成表面选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，逐步地把零件加工出来。对于某个具体零件，可采用几种不同的工艺方案进行加工。虽然这些方案都可以加工出来合格的零件，但从生产效率和经济效益来看，可能其中有种方案比较合理且切实可行。因此，必须根据零件的具体要求和可能的加工条件等，拟订较为合理的工艺过程。2.1 连杆零件的作用图2-1 连杆零件图连杆是较细长的变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作中承受的急剧变化的动载荷。其形状也比较复杂，很多表面并不容易加工，不管是在其工作过程之中还是在加工过程中也很容易产生变形。连杆是将活塞上下的直线运动转化为曲轴的旋转运动的重要部件，所以要求要求有较高的强度、韧性和疲劳性能之外，对发动机连杆还有较高的位置精度和尺寸形状精度要求以及表面质量要求。基本要求如：连杆杆身不垂直度0.5，小头、大头两端面对称面与杆身相应对称面之间的偏移0.6，杆身横向对称面对大小头孔中心偏移1.首先必须保证大头中心孔中心线和小头孔中心线之间的平行度，这样才能保证连杆在工作过程中平稳不刮曲轴和轴瓦；第二个就是保证两个端面的平行度，以及两端面中心线与两孔中心线之间的垂直度，用于保证工作中不会刮伤曲轴平衡块，可以减少噪声，保持平稳；第三个要保证的是连杆体和盖的分和面之间的配合和吻合，以保证大头孔的圆柱度，以免刮伤轴瓦；第四要确保大小头孔中心线之间的距离，如果其得不到保证，将保证不了发动机在工作时的气体压缩比等。2.2零件的工艺分析由零件图可知。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：首先连杆的加工表面如下：（1） 以端面互为基准加工的两端面，尺寸为，（2） （2）以小头孔为中心的加工有：铣连杆体卡挖槽，加工侧面工艺凸台。（3）以大头孔为中心的加工表面有：加工连杆盖卡挖槽，加工螺栓孔，和连杆盖上螺钉光孔。连杆精度的参数主要有五个：1.连杆大端中心面和小端中心面相对于连杆身中心面的对称；2.连杆大小头空中心距尺寸精度；3.连杆大小头孔平行度；4.连杆大小头孔的 尺寸精度、形状精度；5.连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。其余技术参数如下表：表2-1 技术参数技术要求项目具体要求或数值满足的主要性能两孔中心距0.030.05气缸气体的压缩比两孔轴线在同一个平面内在连杆轴线平面内：0.03在垂直连杆轴线平面内：0.06减少气缸壁和曲轴颈磨损大孔两端面对轴线的垂直度0.015减少曲轴颈边缘磨损同一组内的重量差30g保证运转平稳第3章 机械加工工艺规程设计3.1 生产纲领的确定生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。零件生产纲领计算:N=Qn（1+%）（1+%）式中 N零件的年生产纲领（件/年）;Q产品的年产量（台/年）; n每台产品中,该零件的数量(件/台);%备品率;%废品率。 根据教材中生产纲领与生产类型及产品大小和复杂程度的关系，确定其生产类型。假设某连杆零件。该连杆用于，年产量为5000台。设其备品率为10%，机械加工废品率选择为0.5%，每台产品中该零件的数量为1件 N=Qn（1+%）（1+%） =50001（1+10%）（1+0.5%） = 5527件/年假设连杆零件的年产量为5000件，现已知该产品属于中型机械，根据生产类型与生产纲领的关系查阅参考文献 ，确定其生产类型为大量生产。大量生产的工艺特征：（1） 零件的互换性：具有广泛的互换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法。（2） 毛坯的制造方法和加工余：广泛采用金属模机器造型，一般采用模铸。毛坯精度高，加工余量小。（3） 机床设备及其布置形式：广泛采用专用机床及自动机床，按流水线和自动排列设备。（4） 工艺装备：广泛采用高效夹具，复合刀具，专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求。（5） 对工人的技术要求：对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低。（6） 工艺文件：有工艺过程卡或工序卡，关键工序要调整卡和检验卡。（7） 成本：较低。（8） 生产率：高。（9） 工人劳动条件：较好。3.2 连杆的材料选择与毛坯的制造方法3.2.1 连杆的材料选择考虑到在该工艺方案中采用铣结合面工艺，那么选择材料也是很重要的。在过去其发动机连杆多采用中碳钢或者中碳合金钢，经过淬火和高温回火处理，处理后一般硬度在HBS288HBS269之间.后来为了减低成本研发了非调质钢并用与生产，在铸造后空冷，通过析出强化得到与淬火高温回火一样的力学性能，省去了淬火和高温回火，从而降低了成本。后来为了减少机加工，更进一步降低成本，于是开发了用粉末冶金的方法来制造连杆，大大减少了机加工。而且粉末冶金连杆的质量公差小，更适合用于发动机连杆是的制造。美国就广泛的运用粉末冶金的方法来生产连杆。实际上它是一种含0.7%左右的高碳钢。连杆的主要材料为粉末烧结材料、高碳微合金非调质钢、球墨铸铁以及可铸铸铁，其中45和粉末烧结材料应用最广。与粉末冶金连杆相比，45#在成本和使用性能上都具有一定优越性，首先铸造后空冷不需要热处理；装配后连杆体与连杆盖的裂解面能紧密地接触并相互锁定，使其不产生错位和移动，提高了与曲轴零件的配合，同时也提高了曲轴的刚度，大大地改善了发动机的性能。减轻连杆的重量一直都是连杆制造上讨论的一个主题，如果采用粉末冶金技术，在不改变连杆形状结构的前提之下会导致连杆的重量增加15%30%，这样使得连杆得重量有了很大的增加，那么发动机的重量也会在一定程度的增加，会影响其使用性能。如果用粉末冶金制造连杆，就必须重新设计连杆的形状结构，以减轻连杆的重量。综上所述，考虑了各种因素，并经过组内成员的共同讨论，最后决定采用45#作为本次设计中连杆的材料。3.2.2 45#的成分和力学性能45 材料中主要各化学成分质量百分比分别为：C为0. 72 % ，Mn为0. 5 % ，S为0. 06 % ， P为0. 009 % ，V为0. 04 %；其金相组织为珠光体加断续的铁素体，抗拉强度为：900MPa1 050 MPa，屈服极限为520 MPa，最大延伸率为10 %。其中Mn作为强化项而存在，用以提高材料的强度。铣结合面工艺要求连杆切断后的塑性变形最小，又要保证材料有良好的可切削加工性能。45为高碳钢，含C量提高后，便增加了钢材的淬透性能，假如保持含Mn量不变，连杆铸造空冷后硬度会提高，而且金相组织中可能会出现贝氏体，恶化可切削加工性能，须通过适当途径降低含Mn量。为了改善可切削加工性，提高了含S量，钢中的Mn和S的亲和力大于Fe和S的亲和力，优先形成MnS，从而降低钢的塑性，防止金相组织中可能会出现的贝氏体；另外FeS会引起钢的“热脆”，促进了铣削时的断裂。Mn和S结合时含Mn量又不能过低，至少要高于S三 倍的含量。45材料的力学性能:表3-1 45材料的力学性能极限抗拉强度/MPa屈服强度/MPa伸长率（%）压缩屈服强度/MPa剪切强度/MPa990580146106553.2.3 毛坯的制造方法由于连杆在发动机工作中要承受交变载荷以及冲击性载荷，一次应选用铸造，以使金属纤维尽量不被切断，保证连杆可靠地工作。而且该零件的年产量是5000，已经达到了大量生产的水平，要求其生产率比较高，零件尺寸不是很大，再者为了保证它的尺寸精度、加工精度，故选择模铸。胀断工艺要求连杆铸件在胀断过程之中不能有过大的塑性变形，因此模铸连杆性能的合格就是保证连杆达到理想的脆性断裂的因素。3.3 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确定根据模铸的基本要求，在零件的基本尺寸上加上加工余量24mm，所以在加工多数表面在基本尺寸的基础上单面加2mm，一些特殊表面如螺钉座面上加2mm，侧面工艺凸台加工精度不是很高，在其表面加1mm。（如图3.2，详细尺寸请查阅柴油机连杆毛坯图图纸）3.4 指定工序定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分。在加工起始工序中，只能用毛坯尚未曾加工过的表面作为定位基准，则该表面称为粗基准；利用已加工表面作为定位基准，则称为精基准。其基准的选择也是工艺规程设计之中的重要问题之一，定位基准的选择合理与否，将直接影响所制订的零件加工工艺规程的质量。基准选择不当，往往会增加工序，或使工艺路线不合理，或使夹具设计困难，甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求，造成零件报废等情况。选择粗基准时主要考虑两个问题：一是保证加工表面与非加工表面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。粗、精基准具体选择时参考下列原则： （1） 对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置精度，应选择非加工表面作为粗基准。（2） 对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各加工表面的加工余量。（3） 粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只能使用一次，以免产生较大的定位误差。精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。选择精基准一般应考虑如下原则： （1） “基准重合”原则 为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求，应选择加工表面的设计基准为其定位基准。这一原则称为基准重合原则 。如果加工表面的设计基准与定位基准不重合，则会增大定位误差。（2 ）“基准统一”原则 当工件以某一组精基准定位可以比较方便地加工其它表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，这就是“基准统一”原则。采用“基准统一”原则可减少工装设计制造的费用，提高生产率，并可避免因基准转换所造成的误差。 （3） “自为基准”原则 当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时，应选择加工表面本身作为定位基准，这就是“自为基准”原则。例如磨削床身导轨面时，就以床身导轨面作为定位基准。（4） “互为基准”原则 为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可采用互为基准反复加工的原则。 （5 ）精基准选择应保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便。3.5 加工工艺阶段的划分和加工顺序的安排粗加工阶段：粗磨连杆两端面，粗、半精钻大小头孔，。首先要加工其他表面就必须先加工出精基准，端面的加工必须安排所以必须安排在第一，接着再在以端面为基准的基础之上加工其他面或者其他精基准，那么接下来要安排的就是粗钻大小头孔，粗磨搭子面，这样精基准就基本出来了。那么在精加工之前必须把所有的粗加工都做完，紧接着的粗加工工序都在这样的一些基准上进行加工了。3.6 连杆加工工艺过程的拟定表3-2 工艺方案一工序号工序名称工 序 内 容10锻造锻造毛坯20退火退火（消除内应力）30铣铣上端面40铣铣下端面50钻钻，扩，铰60孔60钻钻，扩，铰150孔70钳工去毛刺80检验入库检验入库表3-2 工艺方案二工序号 工序名称 工 序 内 容10锻造锻造毛坯20退火退火（消除内应力）30铣铣上端面40铣铣下端面50钻钻，扩，铰60孔60钻钻，扩，铰150孔70钳工去毛刺80检验入库检验入库经班级同学共同探讨和评比最后得出最优方案如下：表3-3 工艺方案三 工序号 工序名称 工 序 内 容10锻造锻造毛坯20退火退火（消除内应力）30铣铣上端面40铣铣下端面50钻钻，扩，铰60孔60钻钻，扩，铰150孔70钳工去毛刺80检验入库检验入库3.7 连杆加工工艺设计应考虑的问题3.7.1工序安排连杆加工工序安排应注意两个影响精度的因素：（1）连杆的刚度比较低，在外力作用下容易变形；（2）连杆是模铸件，孔的加工余量大，切削时会产生较大的残余内应力。因此在连杆加工工艺中，各主要表面的粗精加工工序一定要分开。3.7.2定位基准精基准：以杆身对称面定位，便于保证对称度的要求，而且采用双面铣，可使部分切削力抵消。统一精基准：以大小头端面，小头孔、大头孔一侧面定位。因为端面的面积大，定位稳定可靠；用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距。3.7.3夹具使用应具备适应“一面一孔一凸台”的统一精基准。而大小头定位销是一次装夹中钻出，故须考虑“自为基准”情况，这时小头定位销应做成活动的，当连杆定位装夹后，再抽出定位销进行加工。保证螺栓孔与螺栓端面的垂直度。为此，精铣端面时，夹具可考虑重复定位情况，如采用夹具限制7个自由度（其是长圆柱销限制4个，长菱形销限制2个）。长销定位目的就在于保证垂直度。但由于重复定位装御有困难，因此要求夹具制造精较高，且采取一定措施，一方面长圆柱销削去一边，另一方面设计顶出工件的装置。3.8 切削用量及工时定额的计算工序30 铣上端面机床：VMC850加工中心刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： 齿数铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速：， 式（1.1）实际铣削速度： 式（1.2）进给量： 式（1.3）工作台每分进给量： ：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度： 式（1.4）取刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 式（1.5）工序40 铣下端面机床：VMC850加工中心刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： 齿数铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速：， 式（1.1）实际铣削速度： 式（1.2）进给量： 式（1.3）工作台每分进给量： ：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度： 式（1.4）取刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 式（1.5）工序50 钻，扩，铰60孔机床：VMC850加工中心进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：工作台每分钟进给量： 式（1.7）被切削层长度：刀具切入长度： 式（1.6）刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（1.5）有：工序80 钻，扩，铰150孔机床：VMC850加工中心进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66，取机床主轴转速，由式（1.2）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有： 工作台每分钟进给量，由式（1.7）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（1.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（1.7）有：第4章 钻大小头孔夹具设计4.1 问题的提出在本次夹具设计中，设计钻大小头孔的夹具，在工件夹紧方面要求手动夹紧。这类夹具的特点是：针对性强，刚性好，容易操作，装夹速度较快以及生产效率高和定位精度高，但是设计制造周期长，产品更新换代时往往不能继续使用适应性差，费用较高。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；（4）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。4.2 定位基准的选择该工序要求中心线与端面（有位置要求，因此可以得出该孔在两个侧面的正中心上，并且还要求其孔为通孔，由于端面经过精铣，精度比较高，因而工序基准为端面A，为了便于加工，选取适当的定位基准，保证其加工要求。夹具设计应首先满足这些要求，在保证较高的生产效率的前提下，还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性。加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，并且夹具体应具有较好的刚性。据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。拟定加工路线的第一步是选择定位基准。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。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，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。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。圆台外圆及两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以已加工好的端面作为定位夹具。4.3 夹具方案的设计首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于钻床加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型块和滑动V型块定位，这样既简单又方便。如上图所示，一底面限制的自由度有3个，一个固定V型块限制两个自由度，一个滑动V型块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。在该定位方案中，一个支撑面顶住，限制了z轴的移动，z轴的旋转，y轴的旋转三个移动自由度。一个固定V型块限制了y轴的移动，x轴的移动，一个滑动V型块限制了z轴的旋转，这样6个自由度全部被限制根据上面叙述选择方案。4.4 切削力和夹紧力计算（1）刀具：刀具用高速钢刀具钻头机床： VMC850加工中心切削力公式： 式中 D=60或150， 查表得： 其中：,即：实际所需夹紧力：由参考文献5表得： 有：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献5表 可得： 所以 4.5 夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=20mm，材料铝合金钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=2.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力4.6 定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和V型块间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式钻床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得： 两V型块定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：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。4.7 零、部件的设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。.尺寸表dDD1Ht基本尺寸极限偏差F7基本尺寸极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036铝合金222635+0.033+0.017392630424625铝合金563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040钻模板选用固定式钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。4.8 确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体：夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等，在设计时也应加以考虑。夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，