K930-前支架前钢板弹簧-粗铣宽度为4mm的开口槽夹具设计
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K930
支架
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宽度
mm
开口
夹具
设计
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K930-前支架前钢板弹簧-粗铣宽度为4mm的开口槽夹具设计,K930,支架,钢板,弹簧,宽度,mm,开口,夹具,设计
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论文题目：前支架论文题目：前支架- -前钢板弹簧零件的加工工艺规程及前钢板弹簧零件的加工工艺规程及专用夹具设计专用夹具设计班班 级级： 专专 业：业： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 日日 期期: : I摘摘 要要此次设计是对前支架-前钢板弹簧零件的加工工艺和夹具设计，其零件为铸件，具有体积小，零件复杂的特点，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，并以操作简单的手动夹紧方式夹紧，其机构设计简单，方便且能满足要求。关键词 前支架-前钢板弹簧，加工工艺，专用夹具，设计1目 录摘 要 .I1 绪 论.12 前支架-前钢板弹簧的分析.12.1 前支架-前钢板弹簧的工艺分析.12.2 前支架-前钢板弹簧的工艺要求.23 工艺规程设计.33.1 加工工艺过程.33.2 确定各表面加工方案.33.2.1 影响加工方法的因素.33.2.2 加工方案的选择.43.3 确定定位基准.43.2.1 粗基准的选择.43.2.1 精基准选择的原则.53.4 工艺路线的拟订.53.4.1 工序的合理组合.53.4.2 工序的集中与分散.63.4.3 加工阶段的划分.63.4.4 加工工艺路线方案的比较.73.5 前支架-前钢板弹簧的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定.93.5.1 毛坯的结构工艺要求.93.5.2 前支架-前钢板弹簧的偏差计算 .93.5.3 选择加工设备和工艺设备.93.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）.102.5.1 工序一：铣宽度为 58mm 的上端面.102.5.2 工序二：粗铣左端面（尺寸为 65mm 的端面）.112.5.3 工序 3：钻扩铰 5-12 孔 .113.7 本章小结.204 粗铣宽度为 4mm 的开口槽夹具设计.214.1 研究原始质料.214.2 定位基准的选择.214.3 切削力及夹紧分析计算.214.4 误差分析与计算.224.5 研定向键与对刀装置设计.234.6 夹具设计及操作的简要说明.25总 结.26致 谢.27参考文献.2811 1 绪绪 论论机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通 3 年所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。12 2 前支架前支架- -前钢板弹簧的分析前钢板弹簧的分析2.12.1 前支架前支架- -前钢板弹簧的工艺分析前钢板弹簧的工艺分析前支架-前钢板弹簧是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和底面的精度要求较高，此外还有小头孔端要求加工，对精度要求也很高。前支架-前钢板弹簧的底面都要求精加工。其小头孔与底平面有垂直度的公差要求，前支架-前钢板弹簧底面与大头孔上平面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽边有平行度公差和对称度公差要求等。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，因此它们的加工是非常关键和重要的。22.22.2 前支架前支架- -前钢板弹簧的工艺要求前钢板弹簧的工艺要求一个好的结构不但要应该达到设计要求，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，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。以下是前支架-前钢板弹簧需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：(1) 2-22 孔。(2) 大头 3-12 孔。(3)宽度为 4 槽。(4) 10.5 孔。(5) 尺寸为 58mm 端面。前支架-前钢板弹簧毛坯的，因为生产率很高，所以可以免去每次造型。单边余量一般在，13mm结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。上面主要是对前支架-前钢板弹簧零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析，选择了其毛坯的的制造方法为铸造和中批的批量生产方式，从而为工艺规程设计提供了必要的准备。33 3 工艺规程设计工艺规程设计3.13.1 加工工艺过程加工工艺过程由以上分析可知，该前支架-前钢板弹簧零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。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，对于前支架-前钢板弹簧来说，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以及槽的各尺寸精度。由上面的一些技术条件分析得知：前支架-前钢板弹簧的尺寸精度，形状精度以及位置关系精度要求都不是很高，这样对加工要求也就不是很高。3.23.2 确定各表面加工方案确定各表面加工方案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，同时使加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计前支架-前钢板弹簧的加工工艺来说，应选择能够满足平面孔系和槽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。3.2.1 影响影响加工方法的因素加工方法的因素 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。 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。4选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法。3.2.2 加工方案的选择加工方案的选择 由参考文献3表 2.112 可以确定，平面的加工方案为：粗铣精铣（） ，粗糙度79ITIT:为6.30.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。aR 小头孔加工方法：加零件毛坯不能直接出孔，只能铸造出一个小坑，以便在以后加工时找正其中心，但其表面粗糙度的要求为，所以选择加工的方法是钻扩铰。6 . 1Ra孔加工方法：因为孔的表面粗糙度的要求都不高，是，所以我们采用一次钻孔的加工方法。12.5Ra 宽度为 4 槽的加工方法是：因槽两侧面表面粗糙度的要求较高，为，所以我们采用粗铣。6 . 1Ra3.33.3 确定定位基准确定定位基准3.2.1 粗基准的选择粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求： 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证前支架-前钢板弹簧在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从前支架-前钢板弹簧零件图分析可知，主要是选择加工前支架-前钢板弹簧底面的装夹定位面为其加工粗基准。53.2.1 精基准选择的原则精基准选择的原则 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证前支架-前钢板弹簧在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从前支架-前钢板弹簧零件图分析可知，它的底平面与小头孔，209H适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够，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，所以也可以用的孔为加工基准。44选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。3.43.4 工艺路线的拟订工艺路线的拟订对于中批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。前支架-前钢板弹簧的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工前支架-前钢板弹簧底面大头孔上平面。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。3.4.1 工序的合理组合工序的合理组合确定加工方法以后，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6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%苏打及 0.25%0.5%亚硝8090 c: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。mg2003.4.2 工序的集中与分散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。对工人的技术水平要求不高。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。3.4.3 加工阶段的划分加工阶段的划分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：7 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。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。3.4.4 加工工艺路线方案的比较加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案。见下表： 表 2.1 工艺路线方案一工序号工序内容工序一铣宽度为 58mm 的上端面工序二粗铣左端面（尺寸为 65mm 的端面）工序三钻扩铰 5-12 孔工序四钻扩铰 22 孔，孔口倒角 C1工序五钻扩 2-10.5 孔8工序六粗铣宽度为 4mm 的开口槽工序七铣宽度为 64mm 的内侧面工序八钳工打毛刺工序九检验表 2.2 工艺路线方案二工序号工序内容工序一铣宽度为 58mm 的上端面工序二粗铣左端面（尺寸为 65mm 的端面）工序三粗铣宽度为 4mm 的开口槽工序四铣宽度为 64mm 的内侧面工序五钻扩铰 5-12 孔工序六钻扩铰 22 孔，孔口倒角 C1工序七钻扩 2-10.5 孔工序八钳工打毛刺工序九检验工艺方案的比较与分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案一是加工工序分散，适合流水线生产，缩短装换刀具的时间。加工完前次的又可成为下次加工的基准，这样使工序非常清晰易提高加工精度，是对大批量生产是很合适的。方案二把工件加工工序分得很紊乱并且很集中，基准得不到保证，加工出来的精度低，不符合现代化的生产要求。两种方案的装夹比较多，但是考虑到加工零件的方便性，及加工精度，且还是大批生产，所以采用如下方案比较合适。工序号工序内容工序一铣宽度为 58mm 的上端面工序二粗铣左端面（尺寸为 65mm 的端面）工序三钻扩铰 5-12 孔工序四钻扩铰 22 孔，孔口倒角 C1工序五钻扩 2-10.5 孔工序六粗铣宽度为 4mm 的开口槽9工序七铣宽度为 64mm 的内侧面工序八钳工打毛刺工序九检验3.53.5 前支架前支架- -前钢板弹簧的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的前钢板弹簧的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定确定前支架-前钢板弹簧的铸件采用的是 1 号可锻铸铁，生产类型为大批量生产，采用铸件毛坯。3.5.1 毛坯的结构工艺要求毛坯的结构工艺要求前支架-前钢板弹簧为铸件件，对毛坯的结构工艺性有一定要求： 由于铸件尺寸精度较高和表面粗糙度值低，因此零件上只有与其它机件配合的表面才需要进行机械加工，其表面均应设计为非加工表面。 为了使金属容易充满膛和减少工序，铸件外形应力求简单、平直的对称，尽量避免铸件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构。 铸件的结构中应避免深孔或多孔结构。 铸件的整体结构应力求简单。 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。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。3.5.2 前支架前支架-前钢板弹簧的偏差计算前钢板弹簧的偏差计算 前支架-前钢板弹簧底平面和大头孔上平面的偏差及加工余量计算底平面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：由参考文献4表 1119。其余量值规定为，现取。查3可知其粗铣时2.0 2.5mm2.2mm精度等级为 IT12，粗铣平面时厚度偏差取0.21mm精铣：由参考文献3表 2.359，其余量值规定为。1.0mm103.5.3 选择加工设备和工艺设备机床的选择 工序采用 X52K 型立式铣床工序采用 Z525 立式钻床选择夹具该前支架-前钢板弹簧的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。选择刀具在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在铰孔，由于精度高，可采用20硬质合金铰刀。选择量具加工的孔均采用极限量规。其他对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。3.63.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）确定切削用量及基本工时（机动时间）2.5.1 工序一：铣宽度为 58mm 的上端面机床：X52K 型立式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。15YT200Dmm20Z 因其单边余量：Z=3mm所以铣削深度：pa3pamm每齿进给量：根据参考文献3表 2.4-73，取铣削速度：参照参考文献3表fa0.15/famm ZV2.4-81，取2.54/Vm s机床主轴转速：n，10001000 2.54 60242.68 /min3.14 200Vnrd按照参考文献3表 3.1-74 245 /minnr实际铣削速度： v3.14 200 2452.56/10001000 60dnvm s进给量： fV0.15 20 245/6012.25/ffVa Znmm s工作台每分进给量： mf12.25/735/minmffVmm smm：根据参考文献3表 2.4-81,amma6011切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知， l42lmm刀具切入长度：1l2210.5()(1 3)lDDa220.5(20020060 )(1 3)7.6mm刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间：1jt121427.620.07min735jmllltf查参考文献1，表 2.5-45 工步辅助时间为：1.23min2.5.2 工序二：粗铣左端面（尺寸为 65mm 的端面）机床：X52K 型立式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。15YT200Dmm20Z 因其单边余量：Z=3mm所以铣削深度：pa3pamm每齿进给量：根据参考文献3表 2.4-73，取铣削速度：参照参考文献3表fa0.15/famm ZV2.4-81，取2.54/Vm s机床主轴转速：n，10001000 2.54 60242.68 /min3.14 200Vnrd按照参考文献3表 3.1-74 245 /minnr实际铣削速度： v3.14 200 2452.56/10001000 60dnvm s进给量： fV0.15 20 245/6012.25/ffVa Znmm s工作台每分进给量： mf12.25/735/minmffVmm smm：根据参考文献3表 2.4-81,amma60切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知， l42lmm刀具切入长度：1l2210.5()(1 3)lDDa220.5(20020060 )(1 3)7.6mm刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间：1jt121427.620.07min735jmllltf查参考文献1，表 2.5-45 工步辅助时间为：1.23min122.5.3 工序 3：钻扩铰 5-12 孔机床：立式钻床 Z525（1）钻孔工序 1）背吃刀量=10mmap 2）进给量 由表 5-12，选取每转进给量 f=0.2mm/r 3)切削速度 由表 5-22 查得，因为工件为 45 号钢，v=20m/min，带入公式得10001000 20448.47min3.14 10vrnd参照表 4-15 所列 Z525 的主轴转速取 n=590r/min。实际转速为590 3.14 1012.44min10001000n dmv确定扩孔切削用量确定扩孔切削用量 1)确定进给量 f 根据参考文献1表 28-31, 。根据rmmrmmf/56. 049. 07 . 0/)8 . 07 . 0(表Z515 机床说明书取 f=0.57mm/r。 2）确定切削速度 v 及 n 根据参考文献1表 28-33，取。修正系数：min/25mV表02. 1,88. 0apvmvkk故min/2288. 0min/25mmV表min/286)14. 3/(221000)/100000mmddVn（表查机床说明书取。实际切削速度为min/275rn min/211030mmndv确定铰孔切削用量确定铰孔切削用量 （1）确定进给量 f 根据参考文献7表 28-36，按该表mm6 . 23 . 1表f注 4，进给量取小植。查 Z535 说明书取。mm/r6 . 1f （2）确定切削速度 v 及 n 由参考文献7表 28-39取。由参考文献1表 28-3，min/mm82V表13得修正系数，（根据） 88. 0Mvk99. 0vapk2 . 1125. 0/27 .2425ppRaa故min/216. 788. 0min/2 . 8mmmmv表 min/5 .91)/10000rdvn（表查 Z515 说明书，取 n=100r/min,实际铰孔速度min/4 .31101002510330mmndv基本时间的计算1）钻孔 查表 5-41， =24 mm， =2 mm =5 mmll2)21 (cos21klkD f=0.2 mm/r, n=590 r/min 带入sfnLtj8 .155902 . 052242）扩孔 根据表 5-41，按=15 ，=1.5，查得=0.56 mm ，l1l2kkapl2 =5.3 mm)21 (cos21klkDsfnLtj8 .33972 . 03 . 52243）铰孔 根据表 5-41 及表 5-42 查得 =20 mm ，=22 mm ，l=24 mm f=0.4 mm/r , n=140 r/minl1l2sfnLtj6 .451404 . 0202224辅助时间的计算 根据经验公式，辅助时间与基本时间的关系为 =（0.150.2）,本例取=0.15，则各工步的辅tftjtftj助时间为：钻孔工步：=0.1515.8=2.37stf扩孔工步：=0.1533.8=5.07stf精铰工步：=0.1545.6=6.84stf14其他时间计算除了作业时间之外，每件工序的单位时间还包括布置工作地点时间、休息时间与生理需要时间和准备与终结时间。由于是大批生产，分摊到每个工件的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作时间是tb作业时间的 2%7%，休息与生理需要时间是作业时间的 2%4%,在此均取 3%，则各工序的其他时间tx（+）可按关系式（3%+3%）+(+)计算，他们分别为：tbtxtbtxtbtx钻孔：+=6%（2.37+15.8）=1.09stbtx扩孔：+=6%（5.07+33.8）=2.33stbtx铰孔：+=6%（6.84+45.6）=3.15stbtx单件总时间的计算钻孔工步：=15.6+2.37+1.09=19.06stdj扩孔工步：=33.8+5.07+2.33=41.2stdj铰孔工步：=45.6+6.84+3.15=55.51stdj工序四：钻扩铰 22 孔，孔口 C1工件材料为 1 号可锻铸铁，硬度 200HBS。孔的直径为 22mm，公差为 H7，表面粗糙度。1.6aRm加工机床为 Z525 立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔19mm 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔21.7mm 标准高速钢扩孔钻；铰孔22mm 标准高速铰刀。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量1）确定进给量 根据参考文献7表 28-10 可查出，由于孔深度比f0.47 0.57/fmm r表，故。查 Z525 立式钻床0/30/221.36l d 0.9lfk (0.47 0.57) 0.90.42 0.51/fmm r表说明书，取。0.43/fmm r根据参考文献7表 28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力1.75/fmm r（由机床说明书查出） ，根据表 28-9，允许的进给量。max15690FN1.8/fmm r由于所选进给量远小于及，故所选可用。ffff2）确定切削速度、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 根据表 28-15，由插入法得：vmP15，17/minvm表4732FN表，51.69TN M表1.25mPkW表由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表 28-3，故0.88Mvk0.75lvk 17/min 0.88 0.7511.22(/min)vmm表010001000 11.22/min162 /min22vmmnrdmm表查 Z525 机床说明书，取。实际切削速度为：195 /minnr019195 / min14/ min10001000d nmmrvm由表 28-5，故1.06MFMTkk47321.065016()FNN51.691.0654.8TN mN m3）校验机床功率 切削功率为mP/)mMMmPPn n k表（1.25(195/246) 1.061.05kWkW机床有效功率4.50.813.65EEmPPkWkWP故选择的钻削用量可用。即，019dmm0.43/fmm r195 /minnr14/minvm相应地，5016FN54.8TN m1.05mPkW（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表 28-31，f。根据 Z525 机床说明书，取=0.57mm/r。f:表（0. 70. 8）m m / r0. 7=0. 490. 56m m / rf2）确定切削速度及 根据参考文献7表 28-33，取。修正系数：vn25/minvm表，0.88mvk1.02pa vk故 25/min 0.88 1.0211.22/minvmm表01000/)nvd表（ 1000 11.22/min/(24.7)286 /minmmmmr查机床说明书，取。实际切削速度为275 /minnr3010vd n16 321.7275 / min 1021.3/ minmmrm（3）确定铰孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表 28-36，按该表注 4，进给量取小植。f1.3 2.6fmm表查 Z525 说明书，取。1.6/fmm r2）确定切削速度及 由参考文献7表 28-39，取。由vn8.2/minvm表参考文献7表 28-3，得修正系数，0.88Mvk0.99pa vk(1.2)pRpaa根据故 8.2/min 0.88 0.997.14/minvmm表01000/()nvd表1000 7.14(/min)/(25)91.5 /minmmmr查 Z525 说明书，取，实际铰孔速度100 /minnr3010vd n 325100 /min 107.8/minmmrm（4）各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下：钻孔：，019dmm0.43/fmm r195 /minnr14/minvm扩孔：，021.7dmm0.57/fmm r275 /minnr21.3/minvm铰孔：，022dmm1.6/fmm r100 /minnr7.8/minvm被切削层长度 ：lmml17刀具切入长度，由式（1.8）有：1lmmctgctgkDlr5 . 1212022 . 5)21 (21刀具切出长度：2l02l走刀次数为 1机动时间，由式（1.5）有：jtmin06. 0130025. 05 . 11721fnllltj基本工时：1210330.05(min)272 1.25llltn f 机工序五 钻扩 2-10.5 孔机床：立式钻床 Z525 17刀具：麻花钻、扩孔钻、（1） 、钻孔9mm切削深度：pa0.85pamm进给量：根据机械加工工艺师手册表 28-10，取f(0.22 0.28)/fmm r由于本零件在加工孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数 0.75，则35mm(0.20 0.28) 0.75/(0.165 0.21)/fmm rmm r根据机械加工工艺师手册表 28-13，取0.20/fmm r取切削速度24/minVm取=24, =9 代入公式（2-1）得V0d机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表 9-3，取n010001000 24849 /min3.14 9Vnrd772 /minnr实际切削速度： V03.14 9 77221.8/min10001000d nVm 被切削层长度 ：l48lmm刀具切入长度： 1l8lmm刀具切出长度： 2l3lmm走刀次数为 1取，, ,代入公式（2-4）得：48l 18l 23l 0.20f 772n 机动时间：jt12148830.38min772 0.20jllltfn 以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时为1122 0.380.76minjtt（2） 、扩孔10.5mm切削深度：pa1pamm18进给量：根据机械加工工艺师手册表 28-30，f(0.5 0.6) 0.7(0.35 0.42)/fmm r参照机械加工工艺师手册表 28-31，取(0.5 0.6) 0.70.4/fmm r切削速度：参照机械加工工艺师手册表 28-31，取V25/minVm取=25, =10.5 代入公式（2-1）得V0d机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表 9-3 取n010001000 25758 /min3.14 10.5Vnrd772 /minnr实际切削速度： V03.14 10.5 77225.4/min10001000d nVm 根据机械加工工艺师手册表 28-42被切削层长度 ：l48lmm刀具切入长度 1l8lmm刀具切出长度： 2l3lmm走刀次数为 1取，, ,代入公式（2-4）得：48l 18l 23l 0.40f 772n 机动时间：1jt12148830.19min772 0.4jllltfn 以上为扩一个孔的机动时间，故本工序机动工时为1122 0.190.38minjtt工序六 粗铣宽度为 4mm 的开口槽机床：铣床 X52K刀具：高速刚锯片铣刀 粗齿数 80dmm20Z 4L 铣削深度：wa22wamm每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表 30-13，取fa0.05/famm Z铣削速度：参照机械加工工艺师手册表 30-23，取，V(20 40)/minVm19取=30, =63 代入公式（2-1）得：V0d机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表 11-5，取n010001000 30120 /min3.14 80Vnrd118 /minnr实际铣削速度：V03.14 80 11528.8/min10001000d nVm 取=，=代入公式（2-2）得：zf0.05fa 20Z wn118n 工作台每分进给量：mf0.05 20 118118/minmzwff znmm根据机械加工工艺手册 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知l20lmm刀具切入长度：1l130l 刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1取，, 代入公式（2-3）得：20l 130l 22l 118mf机动时间：1jt121203020.44min118jmllltf工序七 铣宽度为 64mm 的内侧面机床：铣床 X52K刀具：立铣刀材料： 齿数VCWr41816Dmm6Z铣削深度：pammap3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：faZmmaf/18. 0V参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-81，取smV/2 . 1机床主轴转速：n， 式（1.1）010001000 1.2 60363.97 / min3.14 16Vnrdmin/370rn 20实际铣削速度：=73.2m/min 式（1.2）V03.14 16 3701.22/10001000 60d nVm s 进给量： 式（1.3）fVsmmZnaVff/66. 660/370618. 0工作台每分进给量： mfmin/6 .399/66. 6mmsmmVffm：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-81,amma60被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml76刀具切入长度：1l 式（1.4）) 31 ()(5 . 0221aDDlmm98.24)31 ()606363(5 . 022取mml251刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间： 式（1.5）1jtmin26. 06 .39922576211mjflllt 3.7 本章小结本章节主要从零件的结构和外型入手分析，从而得出设计毛坯的依据。再查阅有关资料，设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上，将两种方案进行比较，选取一个最佳方案来。在计算每一步的切削用量时，先选用刀具和机床，再查阅资料找出进给量，由它算出机床所需的转速，翻阅机床手册选一个最接近它的一值。算切削速度、机动时间等。214 4 粗铣宽度为粗铣宽度为 4mm4mm 的开口槽夹具设计的开口槽夹具设计4.1 研究原始质料研究原始质料本夹具用来设计 粗铣宽度为 4mm 的开口槽的铣床夹具，该槽没有过高的精度要求。因此，在本道工序加工时，主要考虑如何保证槽的定位，如何降低劳动强度、提高劳动生产率。4.2 定位基准的选择定位基准的选择首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加 2 销定位，这样既简单又方便。一底面限制的自由度有 3 个，一个圆柱销限制两个自由度，一个菱形销限制一个自由度，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。以 22 的孔和 12 的孔为定位孔，采用一面 2 销定位。根据上面叙述选择方案。4.3 切削力及夹紧分析计算切削力及夹紧分析计算刀具：错齿三面刃铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 00150010 顶刃0n 侧刃60010 1530rK 4Dmm160dmm20.5Lmm22Z 0.08/famm zmmap0 . 2由参考文献55 表 129 可得铣削切削力的计算公式： 0.90.801.11.10.12335pzFafDB zn有：0.900.801.11.10.12335 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： 6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121 可知其公式参数：60 KK 1234561.0,1.0,1.0,1.3,1.0,1.0.KKKKKK由此可得： 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56K 所以 836.24 1.561304.53()KWK 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。 选用夹紧螺钉夹紧机 由FKffN2122 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取25. 021 ff F=+G G 为工件自重zP NffFN4 .355121夹紧螺钉： 公称直径 d=20mm，材料铝合金钢 性能级数为 6.8 级 MPaB1006MPaBs480108螺钉疲劳极限： MPaB19260032. 032. 01极限应力幅：MPakkkma76.511lim许用应力幅： MPaSaaa3 .17lim螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss s=2.54 取s=4 得 MPa120 满足要求 8 . 2242cHdF MPadNc1543 . 12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。4.4 误差分析与计算误差分析与计算该夹具以一面两销定位，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，一般可用下式表示：j MjjjWDADZWj23由参考文献5可得： 两销定位误差 ：111minD WDd 11221min2min.2DdDdJ WarctgL其中：，10.052Dmm20Dmm，10.011dmm20.023dmm， 1min0mm2min0.034mm 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： 1()()19.62nHBZyRaZaZkNkRcHBl 查5表 1215 有。 10.004,0.0016,0.412,0.7RazHBKKCn cos0.0028j jymm 磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 0 夹具相对刀具位置误差：取ADmm01. 0误差总和：0.0850.3jwmmmm 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。4.5 研定向键与对刀装置设计研定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，两个一般的使用。的布局尽可能远的距离。通过方向键的协调与铣床工作台的 T 型槽，使工作表面定位元件夹具工作台的进给方向具有正确的位置。方向键可以下产生的扭矩铣削时，螺栓夹紧夹具可以降低负荷，加强加工夹具牢固。根据 GB220780 定向键结构如图所示：24o 图 2.1 夹具体槽形与螺钉根据 T 形槽的宽度 a=14mm 定向键的结构尺寸如表 5.4：表 5.4 定向键夹具体槽形尺寸 B2B公称尺寸允差 d允差4dL公称尺寸允差 D140.0120.0352512124.518+0.019对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀
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