机械工艺夹具毕业设计161汽车变速箱导块的工艺工装设计.doc
机械工艺夹具毕业设计161汽车变速箱导块的工艺工装设计
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机械毕业设计论文
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机械工艺夹具毕业设计161汽车变速箱导块的工艺工装设计,机械毕业设计论文
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I 摘 要 本设计说明书主要是针对汽车变速箱导块加工的工艺设计，及加工中典型工序的专用夹具、刀具和量具的设计说明。我们编排了汽车导块的生产加工工艺规程，确定最佳方案后，再进行夹具设计。我们设计了钻 .扩 .铰直径为 16 孔并且倒角 1 45时的夹具。我们要注意分析此工序的定位 .夹紧以及自由度等问题，而且设计是钻床夹具所用的回转工作台。这就要用到许多夹具课上的许多知识，然后我们绘制草图，粗略勾出此夹具的结构，进一步修改，得出最佳方案。还设计了铣床夹具，它的设计内容和钻床夹具的设计基本相同，用来铣导块拨槽及顶面。还有刀 具 设计。 关键词： 加工 工艺 ； 专用 夹具 ； 刀具 ； nts II 目 录 绪 论 . 1 1 机械加工工艺规程的制定 . 2 1.1 零件工艺性分析 . 2 1.2 零件的材料、毛坯及热处理 . 2 1.3 零件加工工艺规程的制定 . 2 1.3.1 选择加工方法和加工方案 . 2 1.3.2 确定加工顺序 . 2 1.3.3 定位基准的选择 . 3 1.3.4 热处理及检验的选择和 安排 . 4 1.3.5 拟定加工工艺路线 . 4 1.3.6 选择各工序加工机床设备及工艺装备 . 9 1.3.7 确定各工序机械 加工余量，工序尺寸及表面粗糙度 . 13 1.3.8 确定典型工序的切削用量及工序基本工时定额 . 14 2 夹具设计 . 18 2.1 钻床夹具的设计 . 18 2.1.1 研究原始资料，确定设计方案 . 18 2.1.2 确定零件的定位方式，选择定位元件 . 20 2.1.3 定位误差的计算 . 20 2.1.4 确定夹具的对刀装置、引导装置 . 20 2.1.5 确定夹具与机床联接固定相对位置的元件 . 21 2.1.6 钻模板的设计 . 21 2.2 铣床夹具设计 . 21 2.2.1 研究原始资料，明确设计任务 . 21 2.2.2 确定夹具设计方案，结构绘制结构简图 . 21 2.2.3 定位误差的计算 . 24 2.2.4 计算夹紧力 . 24 2.2.5 确定刀具的对刀装置，引导装置 . 25 nts III 2.2.6 夹具与机床联接的定位元件 . 26 2.2.7 确定夹具体的整体结构 . 26 2.2.8 液压缸体设计 . 26 4 专用刀具设计 . 29 4.1 铰刀类型的选用 . 29 4.2 设计步骤和方法 . 29 4.3 刀具结构 . 30 结 论 . 31 谢 辞 . 32 参考文献 . 33 附录 A .错误 !未定义书签。 nts 1 绪 论 此次设计的主要目的在于：综合运用 大学这些 年来所学习、掌握的知识和技能完成所有设计任务，把我们大学 内 所学到的知识与解决生产中的实际技术问题有机地结合，从而提高利用专业知识研究问题、解决问题的能力，为将来的工 作做好充分的准备。 制造业是国家发展与社会进步的基础，而汽车将是未来面对普通消费者的主要的机械制造产品，随着国家的发展人民生活水平的提高，人们对汽车的需求和要求必定变的更多，所以我们有必要对汽车及汽车零件的设计与加工投入更多的精力。 而汽车变速箱导块是一个非常典型的零件，其机械加工的工艺、工装都非常有特点。通过导块加工工艺、工装设计可使我对机械零件制造活动有一个全方位的了解。能够掌握金属切削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能够合理选择加工方法与机床，刀具，夹具及有关的各项技术参数，具备制定工艺规 程的能力和掌握机械加工精度和表面质量的基础，初步具备分析解决现场工艺问题的能力，了解当今先进制造技术和先进制造模式的发展状况。并为将来毕业后的工作打下良好的基础。 通过这次对汽车导块工艺规程的拟定、分析和专用工装的设计，清楚了解了导块的工作情况及加工工艺和工装的特点。并在设计说明书中对工艺规程和两套专用夹具以及专用刀、量具的设计都作了详细的说明。 由于本人所学知识有限、经验不足，在设计中难免有错误和缺陷，恳请各位老师批评指正。 nts 2 1 机械加工工艺规程的制定 1.1 零件工艺性分析 汽车变速箱导块是典型的叉类异型零件，它与拨叉配合使用完成传动，它的体积不大，但形状复杂，从零件图上看有许多相贯线，使加工很难保持精度，且工作中承受一定的力和摩擦。因此要求它要具有一定的强度和耐磨性 主要是导块滑动时与轴配合的表面以及为完成传动而与拨叉配合的接触面。此外为了保证传动的平稳、可靠，与轴配合的各孔表面的尺寸精度、形状精度以及孔与孔、拨槽与孔等之间的位置精度都应适当控制。各项精度要求详见拨叉零件图中的标注。 1.2 零件的材料、毛坯及热处理 考虑拨叉零件的结构工艺等特点，其材料可以为 45 钢或铸 铁。本零件的材料为铸铁 HT250，铸造毛坯，并且大批量生产。为了保证零件上配合和接触表面所需要的硬度，加工中应对这些表面进行局部淬火以增加其硬度。 1.3 零件加工工艺规程的制定 1.3.1 选择加工方法和加工方案 1. 首先要根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法及加工方案 2. 决定加工方法时要考虑被加工材料的性质 3. 选择加工方法要考虑到生产类型，即要考虑生产和经济性的问题 分析完导块零件图的基础上，决定各加工表面的加工方法和加工方案。 导块零件图上，表面的粗糙度是 5.12a ，因此采用铣床加工。并且走一刀就能达到标准。 5.2 孔一次性钻就能达到标准 5.12a 。 16 ， 8 ， 14 ， 5.9 孔在钻床上采用钻 扩 铰加工方案就能达到要求的标准 2.3a 。 6 孔在钻床上采用钻 铰加工方案就能达到要求的标准 2.3a 。 1.3.2 确定加工顺序 工件各表面的加工顺序，一般按照先粗加工后精加工 ;先基准面加工后其它面加工 ;先主要表面加工后次要表面加工 ;先平面加工后孔加工。 nts 3 根据上述原则，作为精基准的表面应安排在工艺过程开始时加工。精基准加工好后，接着对精度要求高的主要表面进行粗加工和半精加工，并穿插进行一些次要表面的加工，然后进行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加 工一般安排在最后进行，这样可避免已加工表面在运输过程中碰伤，有利于保证加工精度。有时也可将次要的，较小的表面安排在最后加工等。 安排导块零件的工序时，先铣平面和小凸台，再加孔。 1.3.3 定位基准的选择 定位基准选择得正确与否是关系到工艺路线和夹具结构设计是否合理的主要因素之一，并将影响到工件的加工精度，生产率和加工成本，因此定位基准的选择是制定工艺规程的主要内容之一。 定位基准分为粗定位基准，精定位基准。 选择定位基准主要是为了保证零件加工表面之间以及加工表面与未加工表面之间的相互位置精度，因此定位 基准的选择应从有相互位置精度要求的表面间去找。 1. 精基准的选择 选择精基准的主要考虑应保证加工精度并使工件装夹得方便，准确，可靠。因此，要遵循以下几个原则： (1). 准重合的原则 ; (2). 准不变的原则； (3). 为基准，反复加工的原则； (4). 自为基准的原则； (5). 应能是工件装夹稳定可靠，夹具简单； 6 2. 粗基准的选择 在零件加工过程的第一道工序，定位基准必然是毛坯表面，即粗基准。选择粗基准时应从以下几个方面考虑： (1) 选择要求 加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量 ; (2). 某些表面不需加工，则应选择其中与加工表面有相互位置精度要求的表面为粗基准 ; (3). 选择比较平整，光滑，有足够大面积的表面为粗基准 ; nts 4 (4). 粗基准在一般情况下只允许在第一道工序中使用一次，尽量避免重复使用。 对于所要设计的零件定位基准。详细见工序流程图。 6 1.3.4 热处理及检验的选择和安排 1. 热处理的序安排 为了改善导块材料的机械性能和切削性能，在加工过程中常常要 安排热处理工序。 (1). 退火和正火可以消除内应力和改善材料的加工性能，一般安排在加工前行，有时正火也安排在粗加工后进行 . 本次设计采用了退火，放在铸造毛坯后进行的 ; (2) 对于大而复杂的铸件，为了尽量减少由于内应力引起的变形，常常在粗加工后进行人工时效处理。粗加工之后进行前最好采用自然时效 ; (3).调质处理可以改善材料的机械性能，因此许多中碳钢和合金钢常采用这种热处理方法，一般安排在粗加工之后进行，但也有安排在粗加工之前进行的 (4). 淬火处理或渗碳淬火处理，可以提高零件表面的硬度和耐磨性。淬火处 理一般安排在磨削之前进行，当用高频淬火时，也可安排在最终工序。渗碳可安排在半精加工之前或之后进行。 本次设计采用了高频淬火。所以放在最终工序。 (5) 表面处理可提高零件的坑腐蚀能力，增加耐磨性，使表面美观等。一般安排在工艺过程的最后进行。零件高频淬火之后，进行最终的清洗零件。并入库。 2. 检验工序的安排 检验工序是保证产品质量和防止产生废品的重要措施。在每个工序中，操作者都必须自行检验。在操作都是自检的基础上，如果有粗加工全部结束后，精加工之前 ;送往其它车间加工的前后 ;后要工序的前后 ;最终加工之后等都要 进行独立检验工序。 1.3.5 拟定加工工艺路线 安排工艺路线时，应按照工序的安排原则，将选为基准面的安排在前先加工，为后工序提供定位基准，要遵循先面后孔的原则 6 ，应为平面的轮廓平整，安放的定位才比较可靠，可以以平面定位加工孔，使刀具切削条件得到改善，因此拟订工艺路线如下： 方案一： 1铸造毛坯 nts 5 2退火 3铣导块两端面及小圆凸台面 保证两侧端面距离 63.2 62.8， 两端面 RA 为 12.5 4钻 .扩 .铰直径 16 上限 +0.005，下限 -0.025 孔及倒角 1 45 工位 1： 装卸工件 工位 2： 钻孔至直径 15，深 35 工位 3： 钻孔到底 RA 达 12.5 工位 4： 扩孔至直径 15.85 RA12.5 工位 5： 铰孔到直径 16 上限 +0.005 下限 -0.025RA 达 3.2 倒角 1 45。 5倒角（另一端）倒角 1 45 RA12.5，并去毛刺 6铣导块拨槽各加工面粗糙度为 12.5 槽宽有刀具直接保证，去毛刺保证侧壁到定位面距离为 27.9 28.1 7铣导块止柱口拨槽附近端面拨槽顶平面侧面保证加工面精度 RA 达到 12.5 8铣导块止柱口另一端面保证加工精度 RA12.5 9铣导块止柱口颈部小端面。 10钻扩 铰止柱销孔直径 14 上限 +0.15 下限 +0.05 及直径 9.5 上限 +0.15 下限 +0.05， 工位 1：装卸工件 工位 2：钻通孔至直径 9.2 工位 3：钻大孔直径 13，深 35 工位 4：扩孔到直径 1385，深 35 工位 5：锪孔到直径 13.85，深 37.4 37.6 工位 6：铰大孔到直径 14.05 14.15， RA3.2 铰小孔到直径 9.05 9.15， RA3.2 保证：加工孔中心到定位中心距离 25， 保证：加工孔中心到定位端面距离 35.4 35.6， 保证：同轴 度 0.06 相对于定位基准。 11钻铰到弹簧孔直径 8 上限 +0.015 下限 0，倒角 0.5 45 工位 1：装卸工件 工位 2：钻孔到直径 7.8 工位 3：铰孔直径 8 8.015， RA3.2 nts 6 工位 4：倒角 0.5 45， RA12.5 保证：中心孔到定位中心距离 25 保证：中心孔定位面距离 16.3 16.7。 12钻铰锁销孔直径 6 上限 +0.015 下限 0 及孔口倒角 1 45 工位 1：装卸零件 工位 2：钻孔到直径 5.8 工位 3：倒角 1 45 工位 4：铰孔直径 6 6.015， RA3.2 保证：加工孔中心到定位面距离 50.8 51.2 保证：位置公差在 0.1 内，垂直度在 0.08 内； 保证：加工孔中心到拨槽顶平面距离 31.8 32.2 13钻开口销孔直径 2.5 表面粗糙度 RA12.5 保证：加工孔中心到拨槽定位顶平面距离 16.3 16.7 保证：加工孔中心到叉轴孔定位端面的距离 59.5 14去除毛刺 1去除直径 16 上限 +0.005 下限 -0.025 孔内毛刺。 2去除直径 6 上限 +0.015 下限 0 孔内毛刺。 3去除直径 14 上限 +0.15 下限 +0.05 孔内毛刺。 4去除直径 8 上限 +0.015 下限 0 孔内毛刺。 15清洗零件 将零件放入温度 80 90 摄氏度，含 1.8 2.0%的苏打水中清洗并吹干。 16热处理表面高频淬火及低温回火 对刀块拨槽部位表面淬火，表面硬度 HV600 700，心部硬度 HV480 以上。 17对热处理后的零件进行磁粉探伤检查，检查热处理部位是否有裂纹等缺陷。 18清洗零件 将零件放入温度 80 90 摄氏度，含 1.8 2.0%的苏打水中清洗并吹干。 19最后检查 方案二 1铸造毛坯。 2退火 nts 7 3铣导块两端面及小圆凸台端面 保证：两侧端面距离 63.2 62.8 两端面的表面粗糙度 12.5。 4钻扩铰 孔直径 16 上限 +0.005 下限 -0.025 及倒角尺寸为 1 45 工位 1： 装卸工件 工位 2： 钻孔至直径 15，深 35 工位 3： 钻孔到底 RA 达 12.5 工位 4: 扩孔至直径 15.85， RA12.5 工位 5: 铰孔到直径 16 上限 +0.005 下限 -0.025RA 达 3.2 倒角 1 45 5. 16 孔另一端倒角 1 45 RA12.5，并去毛刺 6铣导块止柱口两端面及顶部小端面。各加工面粗糙度 RA12.5 保证：两端面距离 39.4 39.6 保证：右侧与直径 16 的孔中心线距离为 25.8 26.2 保证：定位可调支撑与中 心线在 13.9 14.2；其它各加工面尺寸由刀具直接保证 保证：叉口侧面与定位中心距离为 24.5 7铣导块拨槽及顶平面 保证：顶平面到定位中心距离为 32 上限 +0.1 下限 -0.1 各加工面粗糙度 RA12.5 槽宽由刀具直接保证，即刀具半径差在 5.9 6.1 之间。 保证：侧壁到定位面距离为 27.9 28.1。 8钻扩 铰止柱销孔直径 14 上限 +0.15 下限 +0.05 及直径 9.5 上限 +0.15 下限 +0.05， 工位 1：装卸工件 工位 2：钻通孔至直径 9.2 工位 3：钻大孔直径 13，深 35 工位 4：扩孔到直径 13.85，深 35 工位 5：锪孔到直径 13.85，深 37.4 37.6 工位 6：铰大孔到直径 14.05 14.15， RA3.2 铰小孔到直径 9.05 9.15， RA3.2 保证 : 加工孔中心到定位中心距离 25， 保证 : 加工孔中心到定位端面距离 35.4 35.6， 保证 : 同轴度 0.06 相对于定位基准。 nts 8 9钻铰到弹簧孔直径 8 上限 +0.015 下限 0，倒角 0.5 45 工位 1：装卸工件 工位 2：钻孔到直径 7.8 工位 3：铰孔直径 8 8.015， RA3.2 工位 4：倒角 0.5 45， RA12.5 保证：中心孔到定位中心距离 25 保证：中心孔定位面距离 16.3 16.7。 10钻铰锁销孔直径 6 上限 +0.015 下限 0 及孔口倒角 1 45 工位 1：装卸零件 工位 2：钻孔到直径 5.8 工位 3：倒角 1 45 工位 4：铰孔直径 6 6.015， RA3.2 保证：加工孔中心到定位面距离 50.8 51.2 保证：位置公差在 0.1 内，垂直度在 0.08 内； 保证：加工孔中心到拨槽顶平面距离 31.8 32.2 11.钻开口销孔直径 2.5 表面粗糙度 RA12.5 保证：加工孔中心到拨槽定位顶平面距离 16.3 16.7 保证 ：加工孔中心到叉轴孔定位端面的距离 59.5 12.去孔内毛刺及锐边倒对钝 a) 去除直径 16 上限 +0.005 下限 -0.025 孔内毛刺。 b) 去除直径 6 上限 +0.03 下限 0 孔内毛刺。 c) 去除直径 14 上限 +0.15 下限 +0.05 孔内毛刺。 d) 去除直径 8 上限 +0.03 下限 0 孔内毛刺。 13.清洗零件 将零件放入温度 80 90 摄氏度，含 1.8 2.0%的苏打水中清洗并吹干。 14.热处理表面高频淬火及低温回火 对刀块拨槽部位表面淬火，表面硬度 HV600 700，心部硬度 HV480 以上。 15.对热处理后的零件进行磁粉探伤检查，检 查热处理部位是否有裂纹等缺陷。 16.清洗零件 将零件放入温度 80 90 摄氏度，含 1.8 2.0%的苏打水中清洗并吹干。 nts 9 17 最后检查。 两种方案都可将导块加工成型， 但对于我们来说省时省力的方案是我们的选择。方案一，它使用复合铣刀加工面，大大缩短了时间，提高了生产率。但方案二，它合理的应用了专用刀具。两个方案都各有特色，方案一有不合 理之处，例如 7 工序应用了专用铣刀，虽然可提高生产率，但他的应用不合理，使后面的 8， 9 工序分步加工，这样一来并没节省时间，由工序 7 节省的时间由工序 8， 9 消耗了，所以选用专用刀具要更 合理。 方案二则不同了，工序 6 应用了复合铣刀完成了止柱口两端面及顶部小端面，工序 7 同样应用了专用铣刀，完成了拨槽及顶平面，比方案一少了一道工序，虽然方案二在刀具上下了工夫，但还是节省时间，大大提高了生产率。显然方案二为最佳方案，所以我们的设计按照方案二的工艺路线进行。 1.3.6 选择各工序加工机床设备及工艺装备 由于生产类型类批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅助少量专用机床。其生产方式为组合机床，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传递均由人工完成。 查文献 1得下表： 表 1.1 各工序使用机床设备及工艺装备 工 序 号 工 序 名 称 设备名称及编号 夹辅具及编号 切削工具及编号 量具及编号 1 铸造毛坯 2 退火 3 铣导块两端面及小圆凸台端面 保证： 两端面距离 62.8 63.2mm； 及加工面 aR 12.5 m 。 卧室铣床 X61W 专用夹具 三面刃铣刀（两把） 游标卡尺 nts 10 4 钻扩铰 16 孔并倒角 保证： 16 005.0025.0mm ，aR 3.2 m ； 及 145aR 12.5 m 。 组合钻床 专用夹具 麻花钻 扩孔钻 专用铰、倒复合刀 塞 规 5 16 孔另一端倒角，并去毛刺 保证： 145aR 12.5 m 。 518 钻床 专用夹具 专用锥形钻 卡 尺 6 铣导块止柱前后两侧面及顶部小台面 保证： 两侧面距离 39.4 39.6mm； 右侧与 16孔中心线距离为 25.8 26.2mm； 其它各加工面尺寸由刀具直接保证； 各加工面 aR 12.5 m 。 卧式铣床 X61W 专用夹具 阶梯三面刃铣刀 游标卡尺 卡 规 nts 11 7 铣导块拨槽及顶平面 保证： 顶平面到定位中心（ 16孔 中 心， 后同 ） 距离 32 0.2mm；各加工面 aR 12.5 m 。 槽深及宽由刀具直接保证，即刀具半径差在 5.96.1mm 之 间，槽 部铣刀 宽14.95 15.05mm； 侧壁到导块定位面（右端面）距离 27.9 28.1mm。 卧式铣床 X61W 专用夹具 阶梯三面刃铣刀 槽塞规 8 钻扩铰止柱 14 15.005.0孔及 9.5 15.005.0 孔 保证： 14 孔中心到定位中心的距离 25mm；孔中心线到导块 定 位 面 的 距 离 35.4 35.6mm； 9.5 孔相对 14 孔的同轴度公差 0.06mm； 各加工面 aR 3.2 m 。 组合钻床 专用夹具 麻花钻 锥柄扩孔钻 专用铰刀 锪钻 卡尺 9 钻铰 8 015.00孔，并倒角 保证： 加工孔中心到定位中心 距 离 25 mm ，加工 面aR 3.2 m ； 中心孔到拨槽顶平面的距离 16.3 16.7mm； 倒角 0.545， aR 12.5 m 。 组合钻床 专用夹具 麻花钻 专用铰刀 锪 钻 卡尺 塞规 nts 12 10 钻铰 6 015.00孔并倒角 保证：加工面 aR 3.2 m ； 加工孔中心到定位端面距离 11.9 12.1mm； 加工孔中心拨槽顶平面的距离 31.8 32.2mm； 位置度公差 0.1mm；垂直度公差 0.08mm.； 倒角 145， aR 12.5 m 。 组合钻床 专用夹具 麻花钻 专用铰刀 卡尺 11 钻 2.5 孔 保证： 加工孔中心到定位端面的距离 59.5mm； aR 12.5 m 。 Z518 钻床 专用夹具 麻花钻 卡尺 12 去毛刺及所有锐边倒钝 13 清洗零件（高频淬火处） 14 对导块拨槽部位表面淬火保证： 表面硬度 HRC56 64， 心部硬度 HV480 以上。 15 探伤 保证： 热处理部位无裂纹等缺陷。 16 清洗零件 nts 13 17 最终检查。 从上述可以看出：加工孔时多 采用组合机床，因为孔的加工工位比较多，一般都有钻，扩，铰，这样采用组合钻床，回转工作台方便多了。我们通过查选刀具，可初步确定钻孔时的直径 D， D 可以使标准刀具最好，钻孔的切削余量我们可以在手册中查出。 以为属于大批量生产，所以量具选择卡尺，塞规较多，卡尺用来测轴或两面间距，塞规可测孔，槽等，详细情况量具设计中有介绍。 1.3.7 确定各工序机械加工余量，工序尺寸及表面粗糙度 1. 加工余量的选择原则 (1). 加工余量的选择原则应完全保证图纸的全部精度，光洁度等技术要求。 (2). 为了缩短工时，降低成本 ，应尽量采用最小的加工余量。 (3). 决定余量应考虑热变形等带来的尺寸变化。 (4). 综合考虑机床与夹具的精度及变形。 (5).加工零件的尺寸大小及刚性好坏。 2. 确定加工余量的方法 (1). 查表法。（泛用） (2). 经验估算法：常用于单件小批量生产。 (3). 分析计算法：材料十分贵重或少数大批量生产的工厂采用。 由 文献 1中的 查表法确定的各工序加工余量，表面粗糙度，工序尺寸如下： 表 2.1 各工序加工余量，表面粗糙度，工序尺寸 工序号 工序名称 加工方法 余量 表面粗糙度 工序尺寸 1 铸 造毛坯 2 退火 3 铣导块两端面及小圆凸台端面 铣床 2mm 单边 5.12a 1.4mm 5.12a 4 16 孔并倒角 钻孔 7.5mm 5.12a 15 扩孔 0.425 单边 4.6a 85.15 nts 14 铰孔 0.075 单边 2.3a 005.0025.0165 16 孔另一端倒角 5.12a 6 铣导块前后侧面及顶部台面 铣床 2mm 单边 5.12a 1mm(单边 ) 5.12a 7 铣导块拔槽及平面 铣床 2mm(单边 ) 5.12a 2mm(单边 ) 5.12a 8 支柱 14 孔 钻孔 6mm 5.12a 13 扩孔 0.425(单边 ) 4.6a 85.13 铰孔 0.075(单边 ) 2.3a 15.005.0145.9 孔 钻孔 4.45mm 5.12a 2.9 铰孔 0.15(单边 ) 2.3a 15.005.05.9 9 8 孔并倒角 钻孔 3.8mm 5.12a 8.7 铰孔 0.1(单边 ) 2.3a 015.00810 孔并倒角6 钻孔 2.8mm 5.12a 8.5 铰孔 0.1(单边 ) 2.3a 15.00611 5.2 孔 钻孔 1.25mm 5.12a 5.2 12 去毛刺及锐边倒钝 13 清洗零件 (高频处淬火 ) 14 对导块拨槽部位表面淬火 15 探伤 16 清洗零件 17 最终检查 1.3.8 确定典型工序的切削用量及工序基本工时定额 1. 粗加工切削用量的选择原则 (1). 切削深度的选择 ： 依据加 工余量和机床 夹具 刀具 工件系统的刚性来确定在保留半精nts 15 加工，精加工必要的余量前提下应尽量将粗加工余量一次切掉，必要时分两次或三次走刀。 (2). 进给量的选择 ： 选择进给量时应考虑机床进给机构的进给强度，刀杆尺寸，刀片厚度，工件直径和长度，在工艺系统的刚度和强度允许下可选大一些的进给量。 (3). 切削速度的选择 ： 粗加工的切削速度主要受刀具耐用度和机床功率的限制，合理的切削速度一般不需要精确计算，而根据生产实践经验和有关资料确定。 2. 精加工时切削用量的选择原则 (1). 切削深度的选择 余量不 能太大，否则 ap 增大，切削大显著，影响加工质量。 (2). 进给量的选择： 精加工限制进给量提高的主要因素四表面粗糙度，走刀量 f 增大，虽有利于切屑，但残留面积高度增大，表面质量下降。 3. 切削速度 V 的选择 切削速度提高时，切削变形减小，切削力有所下降，由此可见，精加工时应选择较小的吃刀深度和进给量 f，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选用尽量高的切削速度V，以保证加工精度和表面粗糙度，同时满足生产率要求。 查文献 1第 869 页得下表： 表 2.2 切削用量的选用 工序 9 进给量 f 被吃刀量 ap 切削速度 v 钻 8.7 0.13 3 20 铰 8 0.13 0.1 20 4. 工序基本工时定额 时间定额是在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间，用 tz 表示。时间定额是安排生产计划、成本核算的主要依据，在设计新厂时，是计算设备数量、布置车间计算工人数量的依据。 由文献 6知 工序单件时间的组成，可表示如下 : t = tm + ta + tg + tj (1.1) nts 16 式中 : t 工序单件时间 (min); tm 基本时间 (min); ta 辅助时间 (min) tg 工作地点服务时间 (min); tj 工人休息和自然需要时间 (min); 一般情况下，工作地点服务时间与休息时间之和是以作业时间 tz=tm+ta 的形式给出， 由文献 6知： tg + tj = ( 100x ) tz (1.2) 所以 t = tz (1+ 100x ) (1.3) 式中 : x = 3 6. 查文献 1第 1191 页 得 :加工 6 孔的 tm 公式 : tm = fnlll )211( (1.4) 式中 : l 加工长度 (mm); l1 刀具的切入长度 (mm); l2 刀具的超出长度 (mm); 由文献 1第 1191 页得 : 钻孔时 l1=1.9mm, l2=1.0mm, 则 : tm = 5013.0)19.126( x =0.5 (min) 铰孔时 l1=1.1mm, l2=15mm 则 : tm = 50013.0)151.126( x =0.6 (min) 查 文献 1第 1213 页 得 : ta=1.5min 则 : t=2.6(1+ 1003 )=2.678 成批生产中 ， 还要考虑加工一批工件的准备、结束时间 。 也就是在加工一批工件之前，熟悉图纸、领取毛坯材料、准备刀具、量具、装夹和调整机床及在加工一批工件之后交还工艺文件，拆卸 、送还工艺装备和送检成品所需要的时间。 6 由文献 6可知， 长批成产时工件每个工序的总时间为： td = t + Ntk (1.5) 式中 : td 单件时间定额 (min); tk 加工一批工件的准备时间、结束时间 (min); N 一批工件数量 nts 17 由公式 （ 1.5） 看出。 N 越大，则 td 与 t 越接近。当大量生产时 ,有 : td t (1.6) 由于我们设计的产品是大批量成产的，所以 : td 2.678 (min) nts 18 2 夹具设计 汽车导块是与拨叉配合使用完成传动的，他的体积不大，但形状复杂，从零件图上看有许多相贯线，致使零件加工时，定位、装夹都很复杂，利用通用、随机夹具很难保正精度，有时甚至无法实现。我们设计的夹具要使其有更好的定位、夹紧方案，从而保证必要的加工精度要求。我们设计了钻 6 孔和铣导块拨槽两道工序所用的专用夹具。其中钻床夹具可以多工位同时加工多个工件；铣导块拨槽 及顶部小端面时所用的夹具，必须要考虑对刀板的位置，以及液压缸的选用等等。 2.1 钻床夹具的设计 2.1.1 研究原始资料，确定设计方案 如图 2.1 所示，根据编排的工艺规程，我们明确第 10 道工序的定位、夹紧及刀具、量具的选用，为钻夹的设计奠定基础。 (钻、铰销孔直径 6 上偏差 +0.03，下偏差 0，倒角 1 45 )。 图 2.1 钻床夹具的定位夹紧方式 1. 确定夹具设计方案、结构 在确定夹具设计方案时，应当根据夹具设计的基本原则：确保零件加工质量，结构nts 19 尽量简单，操作方便高效，制造成本低廉。综合分析 运用夹具设计的基本知识，结合工序的实际情况，分析研究后确定方案 。 8,3 2. 绘制结构草 图 2.2 钻床夹具 nts 20 2.1.2 确定零件的定位方式，选择定位元件 根据零件的结构特点及六点定位原则结合加工精度要求，我们确定该工序零件的定位方式如下： 共限制其六个自由度，其中心轴为长心 轴，限制 4 个自由度；心 轴小肩台限制 1 个自由度，侧面支承限制一个自由度，属于完全定位。 2.1.3 定位误差的计算 定位误差由基准位移误差和基准不重合误差组成， 由文献 8知 ： D = Y + B （ 2.1） 式中 ： D 夹具的定位误差 Y 基准位移误差 B 基准不重合误差 工件以孔与心轴 (或定位销 )外圆间隙配合时单边接触，选择芯轴直径公差为 0.01mm则： Y=O1O2=(Dmax-dmin) 2=(D+d)=(O.075 十 O.025) 2 0.05（ mm） 由于孔 6 和与心 轴配合的定位基准面在一个平面内，距离尺寸为 0，不存在基准不重合误差，即 B 0，所以： D Y 0.05mm 因要求保证加工孔 6 到定位基准（定位端面）的距离 这一主要尺寸的公差 0.5mm。 工件允许误差的三分之二为 0.5 2 3 0.3mm，显然定位误差没有超出工件主要尺寸公差的三分之二，所以方案可行。 2.1.4 确定夹具的对刀装置、引导装置 根据本工序零件的待加工表面的工序尺寸精度及相互位置精度等几项要求，结合实际情况，选择并确定引导装置，因为是钻夹我们不准备设计的对刀装置。 3 固为是钻床夹具所以它的钻模板比较特殊，它是与组合机床连在一起。 5 当机床工作台落下时钻模板随 工作台落下，这时钻头随之落下，进行加工。而工作台是回转的，因为有 4 个工位，所以我们要设计是一个 360的正方形夹具。他随工作台回转，从而完成了 4 个工位。注意，我们要在夹具体上设有圆柱销设计。因为这样能保证加工位置的一致性，而使加工达到高效的目的。 nts 21 2.1.5 确定夹具与机床联接固定相对位置的元件 钻床夹具是直接通过耳座槽。用 T 型螺栓固定在夹具上的。应注意耳座槽的大小尺寸与工作台上的 T 型槽相符。查文献 8可知 ， T 型槽宽为 20 的耳座寸。 确定夹具体和整体结构。根据面转工作台的组合机床，我们设计的夹具也是整 个夹具体，它包含了 4 个工位，采用中空结构，这样可以节省材料，也可大大利用空间。每个工位一次装夹 2 个工件，整体结构的设计，便于工件的装卸。再研究我们的这道工序的定位、夹紧。利用紧固的三角形螺纹螺母手动夹紧。因为每个工位的工件为 2 个，共 4 个工位，可同时安装和加工 8 个工件，故生产率很高，而且夹紧工件也不浪费工作时间。夹具装配图中，我们尽量采用标准件，对于必要的非标准零件我们都一一画了零件图。 2.1.6 钻模板的设计 钻模板用于刀具的正确导向，以提高加工精度，本组机使用的是移动式钻模板。 钻模板是随组台机床的 主轴箱一起上下运动的。为使钻模板与夹具准确定位，在夹具体设计时，钻模板上有两孔，孔内有耐磨的衬套向下移动时与夹具体上的导向柱配合实现定位。配合为 H7 g6。 钻模板上导套磨损很大，采用可换钻套，钻套外端加有衬套，导套与衬套配合 H7/h6、衬套与钻模板的配合采用过盈配合，即 H8/n7。 为保证钻模板上下运动平稳性，用直径为 40 的导向柱结构，导杆上安有弹簧，导杆与钻模板间靠弹簧销锁紧，便于拆卸和安装。 2.2 铣床夹具设计 2.2.1 研究原始资料，明确设计任务 同钻床一样，我们根据编排的 工艺路线，明确深入了解第 7 道工序 (铣导块拨槽及项面 )。保证顶平面到定位中心距离为 32 上、下偏差 0.1，进一步明确定位夹紧方式，对所用的铣床有一个初步概念。 2.2.2 确定夹具设计方案，结构绘制结构简图 1. 确定夹具设计方案 ,结构 nts 22 同样要以夹具设计的基本原则为依据，经过分析、研究后确定最合理的设计方案。确定零件的定位方式，选择定位元件，计算定位误差。 我们通过分析研究工件的规则外形及需要加工定位，还有六点定位原则，确定零件的定位方式如下： 图 2.3 铣床夹具的定位夹紧方式 2. 结 构草图 nts 23 图 2.4 铣床夹具 nts 24 如上图知，我们主要通过长心轴限制 4 个自由度，一个轴肩限制一个自由度。定位块限制一个自由度。从而实现 6 个自由度的六点定位。用长心轴定位时，要对定位误差进行计算 . 2.2.3 定位误差的计算 定位
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