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阀盖的钻4-Ф14孔专用夹具设计及机械加工工艺规程装备含4张CAD图-独家.zip,14,专用,夹具,设计,机械,加工,工艺,规程,装备,CAD,独家

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阀盖的机械加工工艺规程及4-14孔专用夹具设计摘要本文选择了阀盖作为研究对象，阀盖的种类很多，用途也很广。阀盖的一端可以是封闭的，用于变速箱用于变速箱主轴侧面，阻止外界灰尘进入箱体内，也可用于固定轴承，起到轴向定位的作用。本文主要研究内容是阀盖的机械加工工艺规程及专用夹具设计。制定了加工阀盖的机械加工工艺路线，详细计算了加工余量、切削用量、尺寸公差，确定各工序尺寸、工序加工余量、加工工时、机械加工三要素等，选择其加工设备。通过本设计掌握零件的加工过程分析、工艺卡片的编制和步骤。学会应用手册、标准、规范等资料。认识到工艺在机械制造中的重要性。了解刀具的选用规则，产品质量、精度、寿命等属性和节约材料，降低成本，最重要的是提高生产效率。设计加工钻削4-14通孔钻床专用夹具，设计内容有：定位方案和夹紧方案的确定，定位元件和夹紧元件的选择，夹具体的设计，钻削力的计算等等。关键词：阀盖、工艺规程、专用夹具、4-14通孔、钻床AbstractIn this paper, the valve cover has been chosen as the research object. The valve cover has many kinds and uses widely. One end of the valve cover may be enclosed for use in the transmission on the side of the main shaft, preventing dust from entering the box body, or for fixing the bearing to play an axial positioning role.The main content of this paper is the machining process and special fixture design of the bonnet. The machining process route of valve cover is worked out. The machining allowance, cutting parameters and dimensional tolerance are calculated in detail. The working procedure dimensions, working procedure machining allowance, working hours and machining elements are determined, and the machining equipment is selected. Through this design, we can grasp the process analysis of parts, the compilation and steps of process cards. Learn application manuals, standards, specifications and other information. Recognize the importance of technology in machine manufacturing. Knowing the rules of tool selection, product quality, precision, life and other attributes and saving materials, reducing costs, the most important thing is to improve production efficiency.The special fixture for drilling 4-14 through hole drilling machine is designed and manufactured. The design contents include the determination of positioning scheme and clamping scheme, the selection of positioning elements and clamping elements, the design of fixture body, the calculation of drilling force and so on.Key words: valve cover, process specification, special fixture, 4- 14 hole and drilling machineI目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 机加工工艺规程及机床夹具的概述11.2 机床夹具的研究现状21.3 机床夹具的发展方向2第2章 阀盖机械加工工艺规程设计42.1 零件的作用、设计基准及技术要求42.1.1 零件的作用42.1.2 零件的设计基准42.1.3 零件的表面构成42.2 零件加工表面的分析52.3 零件的机械加工工艺性、材质及热处理要求52.3.1 零件的机械加工工艺性52.3.2 零件的材质52.4 基准的选择及加工方案的选择与确定62.4.1 基准的选择62.4.2 加工方案的选择比较与确定72.5 毛坯尺寸及加工余量的确定82.5.1 毛坯尺寸的确定82.5.2 加工余量的确定92.6 机械加工机床、刀具及量具的选择112.7 确定切削用量及基本工时11第3章 钻4-14通孔专用夹具设计213.1 定位方案及定位元件的确定与选择213.1.1设计定位方案应满足的要求213.1.2定位方案的确定213.1.3定位元件的选择213.2 夹紧方案及装置的确定与选择223.2.1设计夹紧装置应遵循的原则223.2.2夹紧装置满足的基本要求233.2.3夹紧方案的确定233.2.4夹紧元件的选择233.3 夹具体的确定243.3.1夹具体的设计要求243.3.2夹具体制造形式的确定243.4 导向装置的确定253.5 钻削力的计算283.6 夹紧力的计算283.7 定位误差的计算29结论30致谢31参考文献32II第1章 绪论1.1 机加工工艺规程及机床夹具的概述机械工业是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消耗品的产业，国民经济各部门生产技术的进步和经济效益的高低在很大程度上取决于它所采用装备的性能和质量。所以机械工业的技术水平和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。经过建国40多年的发展，机械工业已成为我国工业中产品门类比较齐全，具有相当规模和一定技术基础的支柱产业之一。改革开放以来，机械工业引进了大量的国外先进技术，目前这些技术已大批量投入生产，加上国内自行研究开发的结果，使机械产品的结构正向着合理化方向发展，对市场的适应能力也明显增强。通过对引进技术的消化吸收，又计划的推进了企业的技术改造，引导企业走依靠科技进步的道路，使制造技术机械产品的性能及企业的经济效益都发生了显著的变化，我国机械工业综合技术水平有了较大幅度的提高，一批先进的生产技术在生产中得到应用和普及，约有近10%的企业进入了高技术企业的行列，60%以上的企业建立了专门的技术开发机构，此外科技体制改革不断深化，绝大多数研究院、所已进入经济建设主战场，正发挥越来越大的作用。按照传统的专业划分，机械制造工艺学的研究范畴是零件的机械加工和装配的工艺过程。很长时间以来，机械加工工艺最广泛采用的方法是切削加工和磨削加工，即按照一定的顺序，采用硬度比工件高的切削刀具实现机械加工。改革开放以来，机械工业充分利用国内外的技术资源，进行技术改造，依靠科技进步，已经取得了长足的发展。但与世界先进水平相比，我国的机械制造业的产品在功能、质量等方面还有较大的差距，产品构成落后，精度保持性差、科研开发能力较薄弱、人员技术素质还跟不上现代机械制造业飞速发展的需要。因此，我国机械制造业必须不断增强技术力量，培养高水平的人才和提高现有人员的素质，学习和引进国外先进科学技术，使我国的机械制造工业早日赶上世界先进水平。机床夹具是在切削加工中，用以准确确定工件位置，并将其牢固地夹紧的工艺装备。主要作用是：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。1.2 机床夹具的研究现状机床夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧，以接受加工的工艺装备。它的主要作用：可靠的保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。机床夹具可以分为多种类型，其中最有代表性的就是专用夹具、组合夹具。专用夹具为某一工件的某道工序设计制造的夹具。组合夹具采用标准的组合夹具元、部件，组装而成的夹具。论实用性，组合夹具要远大于专用夹具。组合夹具大部分的部件都是采用标准件，跟换容易，成本低效益高。近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，机床夹具提出了如下新的更高的要求：1、可快速，方便地装备新产品投入生产，以降低生产成本，缩短生产准备周期；2、可夹持一组具有相似特征的零件；3、可用于高精密加工精密夹具及固定装置；4、可用于各种现代制造夹具和新技术的装置；5、提高机床夹具的标准化程度。1.3 机床夹具的发展方向夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。1、高精的发展方向随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5m以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。2、高效的发展方向为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。3、模块、组合的发展方向夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。32第2章 阀盖机械加工工艺规程设计2.1 零件的作用、设计基准及技术要求2.1.1 零件的作用本次设计的零件是阀盖，阀盖的种类很多，用途也很广。阀盖的一端可以是封闭的，用于变速箱用于变速箱主轴侧面，阻止外界灰尘进入箱体内，也可用于固定轴承，起到轴向定位的作用，本设计中的阀盖，M36X2螺纹可以起到定位轴的零件作用，外圆41和一端面均4-14通孔起到固定法兰的作用。具体结构见下图2.1阀盖零件图。图2.1 阀盖零件图2.1.2 零件的设计基准通过资料的参看我们能够知道，依据零件的结构和设计要求，用以确定的一些点、线、面称为设计基准。依据对零件的分析，本次设计零件的设计基准为20内孔及端面。由零件图可以看出，该阀盖的结构不是很复杂，加工表面也不多，加工精度要求也不大。2.1.3 零件的表面构成1、M36X2螺纹所在螺纹面及端面；2、50外圆及R6所在圆柱面及圆弧面；3、75X75所在表面及四周边；4、53、50及41外圆所在表面及端面；5、28.5、20及36内孔所在表面及端面；6、4-14通孔所在表面及端面；R12.5所在圆弧面；7、未注明铸造圆角为R1-R3.2.2 零件加工表面的分析1、M36X2左端面，其表面粗糙度公差为25um；2、28.5内孔及右端面，其表面粗糙度公差为12.5um；3、20内孔，其表面粗糙度公差为25um；4、36内孔及左端面，其表面粗糙度公差为12.5um；5、尺寸12右端面，其表面粗糙度公差为25um；6、50外圆及左端面，其表面粗糙度公差为12.5um；7、41外圆及左端面，其表面粗糙度公差为25um；8、36内孔及左端面，其表面粗糙度公差为12.5um；9、铸件应经过时效处理，消除内应力。2.3 零件的机械加工工艺性、材质及热处理要求2.3.1 零件的机械加工工艺性零件的结构工艺性是指在满足使用性能的前提下，是否能以较高的生产率和最低的成本方便地加工出来的特性。所设计的阀盖零件有利于达到所要求的加工质量和有利于减少加工的劳动量。通过上面对零件的分析，能够知道本次设计的零件是阀盖零件。生产纲领是中批量生产。本次设计的零件主要加工的表面有端面、表面、内孔、螺纹孔等等。2.3.2 零件的材质阀盖与各元件配合表面的尺寸精度和配合精度通常都较高，为了节省材料和减少加工的劳动量，毛坯常采用铸件。在选择阀盖的毛坯结构时，应以结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为依据综合考虑。由于ZG25具有良好的铸造性、吸振性、切削加工性及一定的力学性能，并且价格低廉，生产设备简单，所以在机械零件材料中占有很大的比重，广泛地用来制作各种机架、底座。箱体等形状复杂的零件。又由于ZG25具有良好的铸造性、耐磨性、抗振性和切削加工性，所以选择ZG25作为铸造的材料。ZG25材料的具体介绍如下：ZG230-450是一种铸造碳钢，也叫ZG25或者25号钢。230是指铸钢件的屈服强度为230Mpa，450是指铸钢件的抗拉强度为450Mpa。ZG代表铸钢的拼音缩写，执行GB/T11352标准。以此种材料为原料生产制造的建筑扣件成为铸钢扣件。国内多使用铸铁扣件，无论铸铁扣件还是铸钢扣件，原材料的性能直接影响到建筑扣件成品的性能，所以抓好原料这个源头的质量，建筑扣件的质量就有50%的保证。2.4 基准的选择及加工方案的选择与确定2.4.1 基准的选择定位基准的选择在工艺规程制定中直接影响到工序数目，各表面加工顺序，夹具结构及零件的精度。定位基准分为粗基准和精基准，用毛坯上未经加工的表面作为定位基准成为粗基准，使用经过加工表面作为定位基准称为精基准。在制定工艺规程时，先进行精基准的选择，保证各加工表面按图纸加工，再考虑用什么样的粗基准来加工精基准。1、粗基准的选择原则为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。应尽量选光滑平整，无飞边，浇口，冒口或其他缺陷的表面为粗基准，以便定位准确，夹紧可靠。2、精基准的选择原则“基准重合”原则应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的定位误差。“基准统一”原则尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。“自为基准“原则某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。“互为基准“原则当两个表面相互位置精度及尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。根据上述定位基准的选择原则，分析本零件，根据阀盖零件图，本零件带有孔形状轴类零件。粗基准的选择：零件的42外圆及端面是零件的主要设计基准，也比较适合作零件上众多表面加工的定位基准。精基准的选择：20内孔及端面作为精基准。2.4.2 加工方案的选择比较与确定工艺路线的拟订是制定工艺规程的关键，其主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案，确定各个表面的加工顺序和工序的组合内容，它与定位基准的选择密切相关。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。在生产纲领已确定的条件下，应考虑机床的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。2套工艺路线方案如下：工艺路线方案1：工序1、车53右端面；工序2、车尺寸12右端面；工序3、车50外圆及左端面；工序4、车41外圆及左端面；工序5、车20内孔；工序6、车36内孔及左端面；工序7、车M36X2左端面；工序8、车28.5内孔及右端面；工序9、车M36X2外螺纹；工序10、钻4-14通孔；工序11、倒角；工序12、终检；工序13、入库。工艺路线方案2：工序1、车53右端面；工序2、车尺寸12右端面；工序3、车50外圆及左端面；工序4、车41外圆及左端面；工序5、镗20内孔；工序6、镗36内孔及左端面；工序7、车M36X2左端面；工序8、镗28.5内孔及右端面；工序9、车M36X2外螺纹；工序10、钻4-14通孔；工序11、倒角；工序12、终检；工序13、入库。加工工艺路线的比较：方案1采用车削和钻削的加工流程，先加工端面、再加工外圆及内孔，而且依据尺寸公差的要求把粗精加工分开保证零件的粗糙度。其加工流程比较简单、零件需要设计的专用夹具较少，性价比较高。方案2采用车削、镗削、钻削的加工流程，先车削加工零件的端面和外圆，而后采用镗削的方法对零件的内孔进行加工。最后，钻削4-14通孔。因为零件是批量生产，采用工序分散。其加工流程也比较简单，但零件需要设计专用夹具的件数较方案1较多，性价比不高。加工工艺路线的确定：通过上面对2种加工方案的选择与比较，权衡利弊。决定采用方案1作为本次零件的加工工艺路线。以上工艺过程见“机械加工工艺卡片”。2.5 毛坯尺寸及加工余量的确定2.5.1 毛坯尺寸的确定1、选择毛坯该零件的生产纲领为年产量中批量生产，根据机械加工工艺手册，选择尺寸比较接近的并能满足使用要求的阀盖。成型方法为铸造。2、确定毛坯尺寸及公差（1）零件的材料和其力学性能当零件材料为铸铁和青铜时采用铸件；零件材料为钢材时、形状不复杂而力学性能要求较高时采用锻件；力学性能要求不高时采用帮料。（2）零件的结构形状和尺寸大型零件一般用自由锻或砂型铸造件，中型零件可用模锻件或特种铸件；阶梯轴零件各个台阶直径相差不大时用帮料，相差较大时用锻件。（3）生产类型在大批量生产时应采用较多专用的设备和工具制造毛坯，如金属模机器造型的铸件、模锻或精密锻造的毛坯；在单件小批生产中一般采用通用设备和工具制造毛坯，如自由锻件、木模砂型铸件，也可以使用焊接的方法制作大件毛坯。（4）车间的生产能力应结合车间的生产能力合理的选择毛坯。（5）充分注意应用新工艺、新技术、新材料查阅金属机械加工工艺人员手册，选择本次设计的阀盖其毛坯图如下图2.2阀盖的毛坯图。图2.2 阀盖毛坯图2.5.2 加工余量的确定合理选择加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响。余量过大，则浪费材料及工时，增加机床和刀具的消耗；余量过小，则不能去掉加工前存在的误差和缺陷层，影响加工质量，造成废品。所以合理确定加工余量是一项很重要的工作。故应在保证在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量。确定工序加工余量的方法有以下三种：1、分析计算法；2、查表修正法；3、经验估算法。工艺路线确定后，就要计算各个工序加工时所应能达到的工序尺寸及其公差的确定与工序余量的大小，工序尺寸的标注方法，基准选择中间工序安排等密切相关，是一项繁琐的工作，但就其性质和特点而言，一般可以归纳为以下两大类：（1）在工艺基准不变的情况下，某表面本身各次加工工序尺寸的计算。对于这类简单的工序尺寸，当决定了各工序间余量和工序所能达到的加工精度后，就可计算各工序的尺寸和公差。计算顺序是从最后一道工序开绐，由后向前推。（2）基准不重合时工序尺寸的计算。在零件的加工过程中，为了加工和检验方便可靠或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用设计根据上述加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量如下：工序1、车53右端面依据相关加工资料，决定其加工余量为3mm。工序2、车尺寸12右端面依据相关加工资料，决定其加工余量为3mm。工序3、车50外圆及左端面依据相关加工资料，决定其加工余量为1.5mm（单边）。工序4、车41外圆及左端面依据相关加工资料，决定其加工余量为4.5mm（单边）。工序5、车20内孔依据相关加工资料，决定其加工余量为3mm（单边）。工序6、车36内孔及左端面依据相关加工资料，决定其加工余量为8mm（单边）。工序7、车M36X2左端面依据相关加工资料，决定其加工余量为3mm。工序8、车28.5内孔及右端面依据相关加工资料，决定其加工余量为4.25mm（单边）。工序9、车M36X2外螺纹工步1、车36外圆依据相关加工资料，决定其加工余量为3mm（单边）。工步2、车M36X2外螺纹依据相关加工资料，决定其加工余量为2.5mm（单边）。工序10、钻4-14通孔工步1、钻4-14通孔底孔依据相关加工资料，决定其加工余量为2.5mm（单边）。工步2、扩4-14通孔依据相关加工资料，决定其加工余量为4.4mm（单边）。工步3、铰4-14通孔依据相关加工资料，决定其加工余量为0.1mm（单边）。工序11、倒角工序12、终检工序13、入库2.6 机械加工机床、刀具及量具的选择零件的加工精度和生产率在很大程度上是由使用的机床所决定的。在设计工艺规程时，主要是选择机床的种类和型号。选择时参考有关手册，产品样本。选择工艺装备即选择夹具、刀具、量具等，在选择时应考虑产品的生产纲领、生产类型及生产组织结构；产品的通用化程度及产品的寿命周期；现由设备、工艺规程的特点等情况。由于该工件生产规模为中批生产，根据工件的结构特点和技术要求，选用专用夹具较为合适。为更好的加工出外圆、端面及内孔，保证尺寸的同时保证零件的粗糙度。对零件加工之前，需要对使用机床、采用的刀具、量具和夹具进行相应选择。1、车削加工选用CA6140卧式车床，零件装夹在三爪卡盘上，加工刀具有端面车刀、外圆车刀、内孔车刀、螺纹车刀，测量工具为游标卡尺和螺纹量规。2、钻削加工选用Z525立式钻床，零件装夹在专用夹具上，加工刀具有麻花钻、扩孔钻、铰孔钻，测量的工具为游标卡尺。2.7 确定切削用量及基本工时工序1、车53右端面1、背吃刀量的确定，在查阅资料后，决定取3mm。2、进给量f的确定，在查阅资料后，取0.2mm/r。3、切削速度V的确定，在查阅了相关的设计资料和加工的资料后，取60m/min；361r/min依据CA6140卧式车床的主轴转动速度图，取n=330，得到：54.9m/min.4、基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=19.5，则5、辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序2、车尺寸12右端面1、背吃刀量的确定，在查阅资料后，决定取3mm。2、进给量f的确定，在查阅资料后，取0.2mm/r。3、切削速度V的确定，在查阅了相关的设计资料和加工的资料后，取60m/min；255r/min依据CA6140卧式车床的主轴转动速度图，取n=280，得到：65.9m/min.4、基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=11，则5、辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序3、车50外圆及左端面1、背吃刀量的确定，在查阅资料后，决定取1.5mm。2、进给量f的确定，在查阅资料后，取0.2mm/r。3、切削速度V的确定，在查阅了相关的设计资料和加工的资料后，取60m/min；382r/min依据CA6140卧式车床的主轴转动速度图，取n=330，得到：51.8m/min.4、基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=9，则5、辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序4、车41外圆及左端面1、背吃刀量的确定，在查阅资料后，决定取4.5mm。2、进给量f的确定，在查阅资料后，取0.2mm/r。3、切削速度V的确定，在查阅了相关的设计资料和加工的资料后，取60m/min；466r/min依据CA6140卧式车床的主轴转动速度图，取n=450，得到：57.9m/min.4、基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=4，则5、辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序5、车20内孔1、背吃刀量的确定，在查阅资料后，决定取3mm。2、进给量f的确定，在查阅资料后，取0.2mm/r。3、切削速度V的确定，在查阅了相关的设计资料和加工的资料后，取40m/min；637r/min依据CA6140卧式车床的主轴转动速度图，取n=550，得到：34.5m/min.4、基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=56，则5、辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序6、车36内孔及左端面1、背吃刀量的确定，在查阅资料后，决定取8mm。2、进给量f的确定，在查阅资料后，取0.2mm/r。3、切削速度V的确定，在查阅了相关的设计资料和加工的资料后，取40m/min；354r/min依据CA6140卧式车床的主轴转动速度图，取n=330，得到：37.3m/min.4、基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=8，则5、辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序7、车M36X2左端面1、背吃刀量的确定，在查阅资料后，决定取3mm。2、进给量f的确定，在查阅资料后，取0.2mm/r。3、切削速度V的确定，在查阅了相关的设计资料和加工的资料后，取60m/min；455r/min依据CA6140卧式车床的主轴转动速度图，取n=450，得到：59.3m/min.4、基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=11，则5、辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序8、车28.5内孔及右端面1、背吃刀量的确定，在查阅资料后，决定取4.25mm。2、进给量f的确定，在查阅资料后，取0.2mm/r。3、切削速度V的确定，在查阅了相关的设计资料和加工的资料后，取40m/min；447r/min依据CA6140卧式车床的主轴转动速度图，取n=450，得到：40.2m/min.4、基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=5，则5、辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序9、车M36X2外螺纹工步1、车36外圆1、背吃刀量的确定，在查阅资料后，决定取3mm。2、进给量f的确定，在查阅资料后，取0.2mm/r。3、切削速度V的确定，在查阅了相关的设计资料和加工的资料后，取60m/min；531r/min依据CA6140卧式车床的主轴转动速度图，取n=500，得到：56.5m/min.4、基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=16，则5、辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工步2、车M36X2外螺纹1、背吃刀量的确定，在查阅资料后，决定取2.5mm。2、进给量f的确定，在查阅资料后，取0.25mm/r。3、切削速度V的确定，在查阅了相关的设计资料和加工的资料后，取60m/min；531r/min依据CA6140卧式车床的主轴转动速度图，取n=500，得到：56.5m/min.4、基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=16，则5、辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序10、钻4-14通孔工步1、钻4-14通孔底孔1、采用的麻花钻的材质是硬质合金钻头，它的具体的数值在下面：。2、根据相关设计资料和设计指南取3、切削速度的确定取。主轴的转动速度，查主轴转速表，取；得4、基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=12，则5、辅助时间根据切削资料，其辅助时间为：式中：，则工步2、扩4-14通孔1、采用的扩孔钻的材质是硬质合金钻头，它的具体的数值在下面：。2、根据相关设计资料和设计指南取3、切削速度的确定取。主轴转动速度，查主轴转速表，取；得4、基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=12，则5、辅助时间根据切削资料，其辅助时间为：式中：，则工步3、铰4-14通孔1、采用的铰孔钻的材质是硬质合金钻头，它的具体的数值在下面：。2、根据相关设计资料和设计指南取3、切削速度的确定取。主轴转动速度，查主轴转速表，取；得4、基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=12，则5、辅助时间根据切削资料，其辅助时间为：式中：，则工序11、倒角；工序12、终检；工序13、入库。第3章 钻4-14通孔专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计钻4-14通孔钻床专用夹具，本夹具将用于Z525立式钻床。3.1 定位方案及定位元件的确定与选择3.1.1设计定位方案应满足的要求工件在夹具中定位的任务是：使需要加工的工件的所有相同的工序，在夹具中都能拥有相同的正确位子，不能满足加工的技术要求的全部是不正确的，虽然不能保证100%一致，但是所有工件的误差必须保证要在所要求的误差之内。3.1.2定位方案的确定1、阀盖定位方案的确定（1）利用零件41右端面（见零件图）和夹具体凸台上端面进行定位，限制零件3个方向自由度。（2）利用零件20圆柱孔（见零件图）和工件定位销进行定位，限制零件2个方向自由度。（3）利用在75X75四周边其中一端面和工件插销进行定位，限制零件1个方向自由度。完成本次加工零件的完全定位。本次设计需要完成4-14通孔的钻削加工，设计的钻套一次可以加工2个14通孔，在完成2个14通孔的钻削后，拔出工件插销、松开夹紧装置，将零件转动180，插入工件插销、拧紧夹紧装置，钻削另外2个14通孔。2、钻模座定位方案的确定采用的定位方案是“一面两销”。3、钻模板定位方案的确定采用的定位方案是“一面两销”。3.1.3定位元件的选择1、阀盖定位元件的选择本次对阀盖进行定位选择的定位元件有：夹具体、工件定位销、工件插销。2、钻模座定位元件的选择定位元件有：圆柱销、菱形销。3、钻模板定位元件的选择定位元件有：圆柱销、菱形销。具体构造见图3.1夹具装配图。图3.1 夹具装配图3.2 夹紧方案及装置的确定与选择3.2.1设计夹紧装置应遵循的原则1、工件不移动原则夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。2、工件不变形原则夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。3、工件不振动原则对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。4、安全可靠原则夹紧传力机构应有足够夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。5、经济实用原则夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、使用性能好。3.2.2夹紧装置满足的基本要求为了确保工件的加工质量和提高生产率，对夹紧装置提出“正、牢、简、快”的基本要求，如下：1、“正”就是在夹紧过程中应保持工件原有的正确定位。2、“牢”就是夹紧力要可靠、适当，既要把工件压紧夹牢，保证工件不位移、不抖动；又不因为夹紧力过大而使工件表面损伤或变形。3、“简”就是结构简单、工艺性能好、容易制造。只有在生产批量较大的时候，才考虑相应增加夹具夹紧机构的复杂程度和自动化程度。4、“快”就是夹紧机构的操作应安全、迅速、方便、省力。设计夹紧装置时，首先要合理选择夹紧力的方向，再确定其着力点和大小，并确定夹紧力的传递方式和相应的机构，最后选用或设计夹紧装置的具体结构，来保证实现上述基本要求。3.2.3夹紧方案的确定1、阀盖夹紧方案的确定在零件左右方向上利用2套双头螺栓、压板、六角螺母、弹簧对工件进行上下方向的夹紧。2、钻模座夹紧方案的确定在对角线方向上采用内六角螺栓对其进行夹紧。3、钻模板夹紧方案的确定在对角线方向上采用内六角螺栓对其进行夹紧。3.2.4夹紧元件的选择1、阀盖夹紧元件的选择本次对阀盖进行夹紧选择的夹紧元件有：双头螺栓、压板、六角螺母、弹簧。2、钻模座夹紧元件的选择夹紧元件有：2个内六角螺栓。3、钻模板夹紧元件的选择夹紧元件有：2个内六角螺栓。3.3 夹具体的确定3.3.1夹具体的设计要求1、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、安装对刀或导向元件的表面以及夹具体的安装基面等，应有适当的尺寸和形状精度，之间应有适当位置精度。为使夹具体尺寸稳定，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、有足够的强度和刚度加工过程中，夹具体要承受较大的切削力和夹紧力。为保证夹具体不产生变形和振动，夹具体应有足够的强度和刚度。3、结构工艺性好夹具体应便于制造、装配和检验。4、排屑方便切屑多时，夹具体上应考虑排屑结构。可以在夹具体开排屑槽、在夹具体下部设置排屑斜面。5、在机床上安装稳定可靠3.3.2夹具体制造形式的确定通过资料的查阅，能够知道夹具体毛坯有如下类型：1、铸造夹具体铸造夹具体的优点是工艺性好，可铸出各种复杂形状，具有较好的抗压强度、刚度和抗振性，但生产周期长，需进行时效处理，以消除内应力。常用材料为灰铸铁（如HT200），要求强度高时用铸钢（如ZG270-500），要求重量轻时铸铝（如ZL104）。目前铸造夹具体应用较多。2、焊接夹具体焊接夹具体，它由钢板、型材焊接而成，这种夹具体制造方便、生产周期短、成本低、重量轻。但焊接夹具体的热应力较大，易变形，需经退火处理，以保证夹具体尺寸的稳定性。3、锻造夹具体锻造夹具体，它适用于形状简单、尺寸不大、要求强度和刚度大的场合。锻造后也需经退火处理。此类夹具体应用较少。结合之前的分析，用HT200的灰铸铁来作为夹具的材料。具体构造见图3.2夹具体零件图：图3.2 夹具体零件图3.4 导向装置的确定本次选择的导向装置，除了钻模座、钻模板以外，还需要选择钻套。钻套是钻模上特有的元件，它的作用是确定钻头，铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工过程中发生偏斜，保证被加工孔的位置精度和提高工艺系统的刚度。根据使用特点，钻套可分为固定式，可换式，快换式等多种结构形式。1、固定钻套固定钻套（如图3.3）直接被压在钻模板上，其位置精度要求较高，但磨损后不易更换，钻模板较薄时，为使钻套具有足够的引导长度，应采用有肩钻套。图3.3 固定钻套2、可换钻套可换钻套（如图3.4）用于零件单一、大批量生产中，方便更换磨损的钻套。钻套和衬套之间采用F7/m6或F7/k6配合，衬套和钻模板之间采用H7/n6配合。当钻套磨损后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉能防止钻套加工时转动及退刀时脱出。图3.4 可换钻套3、快换钻套在工件的一次装夹中，若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻丝等多个加工工步，需要不同孔径的钻套来引导刀具，此时应使用快换钻套（如图3.5）。更换钻套时，只需逆时针转动钻套使削边平面转至螺钉位置，即可向上快速取出钻套。图3.5 快换钻套4、特殊钻套因工件的形状或被加工孔的位置需要而不能使用标准钻套时，需自行设计的钻套称为特殊钻套。图3.6加长钻套为常见的特殊钻套，在加工凹面上的孔时使用，为减少刀具与钻套的摩擦，可将钻套引导高度H以上的孔径放大，钻套的高度H增大，则导向性能好，刀具刚度提高，加工精度高，但钻套与刀具的磨损加剧，一般取H=12.5d。图3.6 加长钻套本次设计的要求是要对零件上4-14通孔进行钻孔加工，最后才能实现图上所要求的加工要求，所以要选快换钻套来用作刀具的导向元件。3.5 钻削力的计算加工机床：Z525立式钻床；刀具：14钻头根据相关设计资料和设计指南，得钻削力计算方法：其中P钻削力；D钻头直径，14mm；S进给量，0.1mm；HB布氏硬度，取180HBS。所以3.6 夹紧力的计算夹紧力的计算由于受多方面工艺因素的影响，计算起来比较复杂，一般只能粗略计算。为了简化计算，在设计夹紧装置时可假定工艺系统是刚性的，只考虑切削力的切削力矩对夹紧力的影响。其中：为基本安全系数，取1.5；为加工性质系数，取1.1；为刀具钝化系数，取1.1；为继续切削系数，取1.1；为夹紧力稳定系数，取1.3；为手动夹紧手柄位置系数，取1.0。所以=2.6实际夹紧力应为：。其中及为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，（见机床夹具设计手册）所以取螺栓预紧力。选双头螺栓M10粗牙螺纹，材料为45#钢。则，远远小于45#钢的许用拉应力。故可以采用双头螺栓M10粗牙螺纹。3.7 定位误差的计算所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。造成定位误差的原因有：由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量；由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量。分析和计算定位误差的目的，就是为了判断所采