杠杆零件的机械加工工艺及夹具设计

1杠杆零件的机械加工工艺及夹具设计摘 要：本设计是 CA6140 杠杆零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。CA6140 杠杆零件的主要加工表面是平面及孔。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔的加工精度。基准的选择以杠杆 外圆面作为粗基准，以 孔及其下表面作为精基准。4525先将底面加工出来，然后作为定位基准，在以底面作为精基准加工孔。整个加工过程选用组合机床。在夹具方面选用专用夹具。考虑到零件的结构尺寸简单，夹紧方式多采用手动夹紧，夹紧简单，机构设计简单，且能满足设计要求。关键词：杠杆零件，加工工艺，夹具，定位，夹紧Mechanical Processing Technology And Fixture Design of The Lever PartAbstract ：This paper is to design the craft processes of making the CA6140 lever spare parts and some specialized tongs in the process. The CA6140 lever spare part primarily processes the surface and bores. Generally speaking, to guarantee the accuracy of the flat surface process is easier than that of the bore. Therefore, this design follows the principle that surface first and then the bore, and definitely divides the process of flat surface and bore into coarse processes and precise processes to guarantee the bore processes. The basic choice is to consider 45 outside circle as rough basis and to consider 25 bore and its next surface as precise basis. The bottom is first processed out to be fixed position basis, and process the bore using the bottom as the precise basis. The whole processes choose the machine bed. In the aspects of tongs choosing, specialized tongs are used. In consideration of the simple construction size of the spare parts, clipping by hands is adopted. It is simple, and the organization design is simple, and can satisfy the design request.Key Words Lever spare parts, Craft proces , Tongs, Fixed position, Tight clip21 前 言本设计的课题，不仅让我们系统全面的巩固了三年来所学的的理论知识，还使我们把所学的理论知识运用到实际操作中。理论结合实际从而达到对理论知识更加的巩固与理解，为我们走向社会打下坚实的基础。二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。数控加工本身而言，具有设定数控程序后大批大量加工、效率高、质量控制稳定等优点，是加工的必然趋势。关键是你承接的工件，是否适合你的数控机床，价格是否具有赢利。数控技术是一种集机、电、液、光、计算机、自动控制技术为一体的知识密集型技术，它是制造业实现现代化、柔性化、集成化生产的基础，同时也是提高产品质量，提高生产率必不可少的物质手段。本次设计主要步骤：杠杆零件夹具设计：设计夹具装置,导向装置,确定夹具技术要求和有关尺寸,公差配合,夹具精度分析和计算；杠杆零件工艺设计：确定毛坯,确定工艺内容。2 杠杆加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目给出的零件是 CA6140 的杠杆。它的主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合要符合要求。2.1.2 零件的工艺分析零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，为此以下是杠杆需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：（1）主要加工面：1）小头钻 以及与此孔相通的 14 阶梯孔、M8 螺纹孔；0.2352）钻 锥孔及铣 锥孔平台；.170.173）钻 2M6 螺纹孔；4）铣杠杆底面及 2M6 螺纹孔端面。（2）主要基准面：1）以 45 外圆面为基准的加工表面这一组加工表面包括： 的孔、杠杆下表面0.2352）以 的孔为中心的加工表面0.235这一组加工表面包括：14 阶梯孔、M8 螺纹孔、 锥孔及 锥0.1270.127孔平台、2M6 螺纹孔及其倒角。其中主要加工面是 M8 螺纹孔和 锥孔平台。0.13杠杆的 25 孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现分述如下：本套夹具中用于加工 25 孔的是立式钻床。工件以 25 孔下表面及 45 孔外圆面为定位基准，在定位块和 V 型块上实现完全定位。加工 25 时，由于孔表面粗糙度为 。主要采用钻、扩、铰来保证其尺寸精度。1.6aRm本套夹具中用于加工杠杆的小平面和加工 12.7 是立式铣床。工件以 0.235孔及端面和水平面底为定位基准，在长销、支承板和支承钉上实现完全定位。加工表面：包括粗精铣宽度为 30mm 的下平台、钻 12.7 的锥孔，由于 30mm 的下平台的表面、孔表面粗糙度都为 。其中主要的加工表面是孔 12.7，要用 12.76.3aRm钢球检查。本套夹具中用于加工与 25 孔相通的 M8 螺纹底孔是用立式钻床。工件以孔及其下表面和宽度为 30mm 的下平台作为定位基准，在大端面长圆柱销、0.235支承板和支承钉上实现完全定位。加工 M8 螺纹底孔时，先用 7 麻花钻钻孔，再用M8 的丝锥攻螺纹。2.2 杠杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施2.2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料 HT200。由于年产量为 4000 件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。2.2.2 基面的选择（1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面是加强肋所在的肩台的表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用一个 V 形块支承 45 圆的外轮廓作主要定位，以限制 z、z、y、y 四个自由度。再以一面定位消除 x、x 两个自由度，达到完全定位,就可加工 25 的孔。（2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用 25 的孔作为精基准。2.2.3 确定工艺路线表 1 工艺过程Table 1 process engineering工序 内容工序 1粗精铣杠杆下表面。保证粗糙度是 3.2 选用立式升降台铣床 X52K。工序 2 加工孔 25。钻孔 25 的毛坯到 22mm；扩孔422mm续表 1工序 内容到 24.7mm；铰孔 24.7mm 到 mm。保证0.235粗糙度是 1.6 采用立式钻床 Z535。采用专用夹具。工序 3粗精铣宽度为 30mm 的下平台，仍然采用立式铣床X52K，用组合夹具。工序 4钻 12.7 的锥孔，采用立式钻床 Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。工序 5加工螺纹孔 M8，锪钻 14 阶梯孔。用组合夹具，保证与垂直方向成 10 。工序 6粗精铣 M6 上端面 。用回转分度仪加工，粗精铣与水平成 36 的台肩。用卧式铣床 X52K，使用组合夹具。工序 7钻 2-M6 螺纹底孔、攻 2-M6 螺纹用立式钻床 Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具工序 8 检查2.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定杠杆的材料是 HT200，毛坯的重量 0.85kg，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。毛坯与零件不同的尺寸有：(具体见零件图)故台阶已被铸出,根据参考文献14的铣刀类型及尺寸可知选用 6mm 的铣刀进行粗加工,半精铣与精铣的加工余量都为0.5mm。1）加工 25 的端面，根据参考文献8表 4-35 和表 4-37 考虑 3mm，粗加工 2mm到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工 1mm，同理上下端面的加工余量都是 2mm。2）对 25 的内表面加工。由于内表面有粗糙度要求 1.6。可用一次粗加工1.9mm，一次精加工 0.1mm 就可达到要求。3）加工宽度为 30mm 的下平台时，用铣削的方法加工台肩。由于台肩的加工表面5有粗糙度的要求 ，而铣削的精度可以满足，故采取分四次的铣削的方式，6.3aRm每次铣削的深度是 2.5mm。 4）钻锥孔 12.7 时要求加工一半，留下的余量装配时钻铰，为提高生产率起见，仍然采用 12 的钻头，切削深度是 2.5mm。5）钻 14 阶梯孔，由于粗糙度要求 ，因此考虑加工余量 2mm。可一3.2aRm次粗加工 1.85mm，一次精加工 0.15 就可达到要求。6）加工 M8 底孔，根据参考文献8表 4-23 考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm，一次攻螺纹 0.1 就可达到要求。7）加工 2-M6 螺纹，根据参考文献8表 4-23 考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm，一次攻螺纹 0.1mm 就可达到要求。8）加工 2-M6 端面，粗加工 2mm 到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可达到要求。2.2.5 确定切削用量工序 1：粗、精铣 孔下平面25（1）粗铣 孔下平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K 立式铣床。查参考文献7表 3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀） ，材料： ， ，齿数15YT0Dm，此为粗齿铣刀。8Z因其单边余量：Z=1.9mm所以铣削深度 ：pa1.9m每齿进给量 ：根据参考文献3表 2.4-75，取 铣削速度 ：参照f 0.12/faZV参考文献7表 3034，取 。.3/Vs机床主轴转速 ： n0d（1）式中 V铣削速度；d刀具直径。由式(1)机床主轴转速 ：n101.36024/min4nr6按照参考文献3表 3.1-74 30/minr实际铣削速度 ：v.141.57/06dns进给量 ： fV.2830/.8/ffaZ工作台每分进给量 ： m4.2infVs：根据参考文献7表 2.4-81,aam（2）精铣 孔下平面25加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K 立式铣床。参考文献7表 3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）： ， ，齿数 12，此为15YT0Dm细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.1mm铣削深度 ：pa0.1m每齿进给量 ：根据参考文献7表 3031，取f 0.8/faZ铣削速度 ：参照参考文献7表 3031，取V32Vms机床主轴转速 ，由式（1）有：n00.3261/in4rd按照参考文献7表 3.1-31 75实际铣削速度 ：v.0.4/106dnms进给量 ，由式（2）有： fV.1527/60.25/ffVaZs(2)工作台每分进给量 ： mf./3/infs工序 2：加工孔 25 到要求尺寸工件材料为 HT200 铁，硬度 200HBS。孔的直径为 25mm，公差为 H7，表面粗糙度。加工机床为 Z535 立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：1.6aR钻孔22mm 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔24.7mm 标准高速钢扩孔钻；铰孔25mm 标准高速铰刀。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量71）确定进给量 根据参考文献7表 28-10 可查出 ，f 0.47.5/fmr表由于孔深度比 ， ，故0/3/21.6ld0.9lfk。查 Z535 立式钻床说明书，取 。(.47.5).945/f mr表 .3/f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1.75/fr构允许的轴向力 （由机床说明书查出） ，根据表 28-9，允许的进给量max160FN。1.8/fr由于所选进给量 远小于 及 ，故所选 可用。fff2）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v mP法得：，17/inm表 4732N表，5.69NM表 1.5mkW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0.8Mvk.lvk17/in07.2(/in)表 01./i16n rdm表查 Z535 机床说明书，取 。实际切削速度为：195/inr0295/in4/i10rv由表 28-5， ，故.6MFTk473215()N.61.05.8TNmN3）校验机床功率 切削功率 为mP(3)/mMnk表（.(9/24).WkW机床有效功率(4) 4.50.81365E mPkP故选择的钻削用量可用。即， ， ，02dm./fr9/inr14/inv相应地， ，516FN54.8T.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，f8=（0.70.8）mm/r0.7=0.490.56mm/r。根据 Z535 机床说明书，取=0.57mm/r。f2）确定切削速度 及 根据参考文献7表 28-33，取 。修正系vn 25/minv表数：， (5)0.8mvk24.71.02(/1.09)ppRavak根 据故 25/in./min表 01)nd表 （./i(24.7)86/ir查机床说明书，取 。实际切削速度为5/inr(6)301vdn324.7/mi10/i（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f 1.326fm表4，进给量取小植。查 Z535 说明书，取 。1.6/fmr2）确定切削速度 及 由参考文献7表 28-39，取 。由vn 8./inv表参考文献7表 28-3，得修正系数 ，0.8Mvk0.9pavk(7)524.7(/015.2)pRa根 据故 8./min.897.4/minv表 01()nd表 7.4/i(25)95/ir查 Z535 说明书式（6） ，取 ，实际铰孔速度10/inr301vdn325/min7.8/ir（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： ， ， ，0.4/fr195/minr14/inv扩孔： ， ， ，.7d0522.3m铰孔： ， ， ，0251.6/f0/in78/i9工序 3：粗精铣宽度为 30mm 的下平台（1）粗铣宽度为 30mm 的下平台加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K 立式铣床。查参考文献7表 3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀） ，材料： ， ，齿数15YT0Dm，此为粗齿铣刀。8Z因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度 ：pa2m每齿进给量 ：根据参考文献3表 2.4-75，取 铣削速度 ：参照参f 0.12/faZV考文献7表 3034，取 。1.3/Vs由式 2.1 得机床主轴转速 ：n10.60254/in4nrd按照参考文献3表 3.1-74 3m实际铣削速度 ：v.101.57/06dns进给量 ： fV.283/4.8/ffaZ（7） 工作台每分进给量 ： mf./2/minfVs：根据参考文献7表 2.4-81,a 30a被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， ll刀具切入长度 ：1210.5()(lDa（8） 2.301)5.3m刀具切出长度 ：取l走刀次数为 1（2）精铣宽度为 30mm 的下平台加工条件：工件材料： HT200，铸造。10机床： X52K 立式铣床。由参考文献7表 3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）： ， ，齿数 12，此为15YT0Dm细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度 ：pa1.0m每齿进给量 ：根据参考文献7表 3031，取f 0.8/faZ铣削速度 ：参照参考文献7表 3031，取V32Vms机床主轴转速 ，由式（1）有：n00.3261/in4rd按照参考文献3表 3.1-31 75实际铣削速度 ：v.0.4/106dnms进给量 ，由式（2.3）有：fV.1527/60.25/ffVaZns工作台每分进给量 ： mf2./3ins被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 l 40l刀具切入长度 ：精铣时11lD刀具切出长度 ：取2l走刀次数为 1工序 4： 钻 12.7 的锥孔工件材料为 HT200 铁，硬度 200HBS。孔的直径为 12.7mm， ，表面粗糙度。加工机床为 Z535 立式钻床，钻孔 12mm 标准高速钢麻花钻，磨出6.3aRm双锥和修磨横刃；扩孔12.7mm 标准高速钢扩孔钻。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 ，f 0.47.5/fmr表由于孔深度比 ， ，故0/3/21.6ld0.9lfk。查 Z535 立式钻床说明书，取 。(.47.5).945/f mr表 .3/f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1.75/fr构允许的轴向力 （由机床说明书查出） ，根据参考文献7表 28-9，允max15690FN许的进给量 。.8/fr11由于所选进给量 远小于 及 ，故所选 可用。fff2）确定切削速度 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 根据参考文献7表v mP28-15，由插入法得：，17/inm表 4732N表，5.69NM表 1.5mkW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0.8Mvk.lvk17/in07.2(/in)表 01./i16n rdm表查 Z535 机床说明书，取 。实际切削速度为：95/inr0295/in4/i110rv由参考文献7表 28-5， ，故.6MFTk473()N5.9.54.8m3）校验机床功率 切削功率 为P（9）/)mMnk表（1.2(/26)1.0WkW机床有效功率（10） 4.50.835E mPkkP故选择的钻削用量可用。即， ， ，02dm.3/fr19/inr14/inv相应地， ，516FN54.8Tm.05PkW（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=（0.70.8）mm/r0.7=0.490.56mm/r。根据 Z535 机床说明书，取=0.57mm/r。f2）确定切削速度 及 根据参考文献7表 28-33，取 。修正系vn 25/minv表数：，0.8mvk24.71.02(/1.509)ppRavak根 据12故 25/min0.812./minv表 1)nd表 （./i(4.7)86/ir查机床说明书，取 。实际切削速度为275/inr301vdn324./mi10/i工序 5：钻 M8 螺纹孔锪钻 14 阶梯孔（1）加工 M8 底孔工件材料为 HT200 铁，硬度 200HBS。孔的直径为 8mm。加工机床为 Z535 立式钻床，加工工序为钻孔至 7，选用 7 的麻花钻头。攻 M8 螺纹，选用 M8 细柄机用丝锥攻螺纹。切削深度 ：pa10.5m进给量 ：根据参考文献5表 2.4-39，取f rmf/25.0切削速度 ：参照参考文献5表 2.4-41，取V sV43由式（1）机床主轴转速 ：n，取01.436017/innrd90/inr实际切削速度 ：V0.9.3/60dnms被切削层长度 ：l12.5m刀具切入长度 ： 7(2)124.rDctgkctg（11）刀具切出长度 ：2l0走刀次数为 1攻 M81.5 的螺纹机床：Z535 立式钻床刀具：细柄机用丝锥（ ）81.5M进给量 ：由于其螺距 ,因此进给量f mprmf/5.1切削速度 ：参照参考文献5表 2.4-105，取V in/8.40sV由式（1）机床主轴转速 ：n13，取018.35./min4Vnrd360/inr丝锥回转转速 ：取 60/in实际切削速度 ： .180.15/ds（2）锪钻 14 阶梯孔工件材料为 HT200 铁，硬度 200HBS。孔的直径为 14mm，表面粗糙度 。3.2aRm加工机床为 Z535 立式钻床，加工工序为锪钻，加工刀具为：锪钻孔14mm 小直径端面锪钻。 1）确定切削用量确定进给量 根据参考文献7表 28-10 可查出 ，由于f 0.25.31/fr表孔深度比 ， ，故 。0/312.5ld1.0lfk(0.25.31)f m表查 Z535 立式钻床说明书，取 。23/mr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.7/fr构允许的轴向力 （由机床说明书查出） ，根据参考文献7表 28-9，允max15690FN许的进给量 。.8/fr由于所选进给量 远小于 及 ，故所选 可用。ff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v mP得：，17/minv表 4732N表，5.69TNM表 1.5PkW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0.8v.75lv17/in.72(/min)v表 019n rd表查 Z535 机床说明书，取 。实际切削速度为95/inr027.3/i110mv由参考文献7表 28-5， ，故10MFTk473.473()FN5.695.69TN校验机床功率 切削功率 为mP14/)mMPnk表（1.25(9/28)1.02WkW机床有效功率 4.365E mkP故选择的钻削用量可用。即， ， ，012dm0.2/fr19/inr7.35/minv相应地， ， 473FN51.69T0.82mPkW工序 6：粗精铣 M6 上端面工件材料为 HT200 铁，硬度 200HBS。要求粗糙度 ，用回转分度仪加工，3.2aR粗精铣与水平成 36 的台肩。用立式铣床 X52K，使用组合夹具。（1）粗铣 M6 上端面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K 立式铣床。查参考文献7表 3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀） ，材料： ， ，齿数15YT0Dm此为粗齿铣刀。8Z因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度 ：pa2m每齿进给量 ：根据参考文献3表 2.4-75，取 铣削速度 ：参照f 0.12/faZV参考文献7表 3034，取 1.3/Vs由式（1）机床主轴转速 ：n01.60254/in34nrd按照参考文献7表 3.1-74 3m实际铣削速度 ：v.101.57/06dns进给量 ： fV.283/4.8/ffaZ工作台每分进给量 ： m.2infVs：根据参考文献7表 2.4-81,a 0am被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， ll刀具切入长度 ：115210.5()(13lDa（12） 20.5(104)(137m刀具切出长度 ：取2lm走刀次数为 1（2）精铣 M6 上端面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K 立式铣床。参考文献7表 3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）： ， ，齿数 12，此为15YT0Dm细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度 ：pa1.0m每齿进给量 ：根据参考文献7表 3031，取f 0.8/faZ铣削速度 ：参照参考文献7表 3031，取V32Vms机床主轴转速 ，由式（1）有：n00.3261/in4nrd按照参考文献3表 3.1-31 75实际铣削速度 ：v.40.4/106dnms进给量 ，由式（2）有：fV.1527/60.25/ffVaZs工作台每分进给量 ： mf /3ins被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 l 40l刀具切入长度 ：精铣时11lD刀具切出长度 ：取2l走刀次数为 1工序 7：钻 2-M6工件材料为 HT200 铁，硬度 200HBS。孔的直径为 6mm。加工机床为 Z535 立式钻床，加工工序为钻孔至 5，选用 5 的麻花钻头。攻 M6 螺纹，选用 M6 细柄机用丝锥攻螺纹。切削深度 ：pam25.4进给量 ：根据参考文献5表 2.4-39，取f rmf/25.0切削速度 ：参照参考文献5表 2.4-41，取V sV43由式（1）机床主轴转速 ：n16，取01.43601/min5Vnrd90/inr实际切削速度 ：0.9.24/60dns被切削层长度 ：l15刀具切入长度 ： 5(2)13.52rDctgkctgm刀具切出长度 ：2l0走刀次数为 1攻 M61.5 的螺纹机床：Z535 立式钻床刀具：细柄机用丝锥（ ）61.5M进给量 ：由于其螺距 ,因此进给量f mprmf/5.1切削速度 ：参照参考文献5表 2.4-105，取V in/8.40sV由式（1）机床主轴转速 ：n，取018.471.3/in36nrd8/inr丝锥回转转速 ：取 0/min实际切削速度 ： V.60.15/1dms被切削层长度 ：l5刀具切入长度 ：14.刀具切出长度 ：2l0走刀次数为 1工序 8：校验3 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。在加工杠杆零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工工艺孔 25 夹具、铣宽度为 30mm的下平台夹具及钻 M8 底孔夹具各一套。其中加工工艺孔的夹具将用于组合钻床，刀具分别为麻花钻、扩孔钻、铰刀对工件上的工艺孔进行加工。铣宽度为 30mm 的下平台将用于组合铣床，刀具为硬质合金端铣刀 YG8 对杠杆的 25 孔下表面进行加工。钻 M8 底孔夹具采用立式钻床，先用麻花钻钻孔，再用丝锥攻螺纹。173.1 加工工艺孔 25 夹具设计本夹具主要用来钻、扩、铰工艺孔 25。这个工艺孔有尺寸精度要求为+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度为 ，与顶面垂直。并用于以后各面各孔加工1.6aRm中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本到工序为杠杆加工的第二道工序，加工到本道工序时只完成了杠杆下表面的粗、精铣。因此再本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.1.1 定位基准的选择由零件图可知，工艺孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。为了保证所钻、铰的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣 25 下表面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用 45外圆面作为定位基准，用 V 型块定位限制 4 个自由度。再以 25 下表面加 3 个支撑钉定位作为主要定位基面以限制工件的三个自由度。为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准高速钢麻花钻刀具对工艺孔 25进行钻削加工；然后采用标准高速钢扩孔钻对其进行扩孔加工；最后采用标准高速铰刀对工艺孔 25 进行铰孔加工。准备采用手动夹紧方式夹紧。3.1.2 切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由参考文献9得：钻削力 （13）6.08.2HBDfF钻削力矩 （14）.91T式中： 25Dm231875323minaxmax 1.0rf0.80.665275.FN1.9.14T本道工序加工工艺孔时，工件的 45 外圆面与 V 形块靠紧。采用带光面压块的压紧螺钉夹紧机构夹紧，该机构主要靠压紧螺钉夹紧，属于单个普通螺旋夹紧。根据参考文献11可查得夹紧力计算公式：18（15）0 12()ZQLWrtgt式中： 单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N） ；0原始作用力（N） ；作用力臂（ mm） ；L螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm） ；r螺杆端部与工件间的摩擦角（） ；1螺纹中径之半（mm） ；Z螺纹升角（ ） ；螺旋副的当量摩擦角（） 。2由式（15）根据参考文献11表 1-2-23 可查得点接触的单个普通螺旋夹紧力：035018954(1)WN3.1.3 夹紧元件及动力装置确定由于杠杆的生产量很大，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块的压紧螺钉。旋紧螺钉使其产生的力通过光面压块将工件压紧。带光面压块的压紧螺钉的结构如图 1 所示。图 1 带光面压块的压紧螺钉Fig l With smooth compression screw press block3.1.4 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔 25mm 分钻、扩、铰三个工步完成加工。钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔22mm 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔24.7mm 标准高速钢扩孔钻；铰孔 mm 标准高速铰刀。0.23519根据参考文献11表 2-1-47 可查得钻套孔径结构尺寸如图 2 及表 2 所示。图 2 快换钻套Fig 2 Quick drill bushing表 2 铰工艺孔钻套结构参数如下表：Table 2 Drill bushing structure parameters of hole reaming technologyDd H 公称尺寸 公差 12Dh1m1r22 25 30+0.021+0.00846 42 12 5.5 18 18 29.5 55衬套选用固定衬套其结构如图 3 所示。图 3 固定衬套Fig 3 stationary bushing衬套选用固定衬套其结构参数如表 3 所示。表 3 固定衬套的结构尺寸Table 3 Structure size fixed bushing20d D公称尺寸 允差H公称尺寸 允差C 130+0.041+0.02025 42+0.033+0.0171 3根据参考文献11表 2-1-27 固定 V 型块的结构及主要尺寸如图 4 及表 4 所示。图 4 V 型块Fig 4 V type block表 4 V 型块的主要尺寸Table 4 The main dimensions of the V type blockN D B H L l l A A1 d d1 d2 h b42 45 52 20 68 20 14 26 22 10 11 18 10 12注：T=L+0.707D-0.5N钻模板选用固定式钻模板，工件以底面及 45 外圆面分别靠在夹具支架的定位快及 V 型块上定位，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧。夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图 ZJZ-01所示。3.1.5 夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。21它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。由工序简图可知，本道工序由于工序基准与加工基准重合，又采用顶面为主要定位基面，故定位误差 很小可以忽略不计。本道工序加工中主要保证工艺孔尺寸 wdmm 及表面粗糙度 。本道工序最后采用铰加工，选用标准高速铰刀，0.235 1.6aRm直径为 mm，并采用钻套，铰刀导套孔径为 ，外径为0.23 0.39215dm同轴度公差为 。固定衬套采用孔径为 ，同轴度.1Dm0.5.46公差为 。该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求：（1）各孔的实际轮廓受最大实体实效边界的控制即受直径为 的理想圆柱面的控制。 （2）20.124.9各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸 。 （3）当各孔的实际轮廓偏5m离其最大实体状态，即其直径偏离最大实体尺寸 时可将偏离量补偿给位置度公差。 （4）如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为 时，相对25.03m于最大实体尺寸 的偏离量为 ，此时轴线的位置度误差可达到其最大25m0.23值 。即孔的位置度公差最小值为 。0.1.30.1 .1工艺孔的尺寸 ，由选用的铰刀尺寸 满足。23 0.582工艺孔的表面粗糙度 ，由本工序所选用的加工工步钻、扩、铰满足。.6aR影响两工艺孔位置度的因素有（如下图所示）：（1）钻模板上两个装衬套孔的尺寸公差： m05.1（2）两衬套的同轴度公差： 05.2（3）衬套与钻套配合的最大间隙： 3.42.2（4）钻套的同轴度公差： .4（5）钻套与铰刀配合的最大间隙： 5.9.08.31222134507wdm所以能满足加工要求。3.1.6 夹具设计及操作的简要说明钻铰 25 孔的夹具如夹具装配图 ZJZ-01 所示。装卸工件时，先将工件放在定位块上；再把工件向固定 V 行块靠拢，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧；然后加工工件。当工件加工完后，将带光面压块的压紧螺钉松开，取出工件。3.2 钻 M8 螺纹孔夹具设计3.2.1 定位基准的选择在加工 M8 螺纹孔工序时，25 孔和宽度为 30mm 的下平台已经加工到要求尺寸。22因此选用和 25 孔及 25 孔下表面加上宽度为 30mm 的作为定位基准。选择 25孔限制了工件的 3 个自由度，选择 45 外圆面定位时，限制了 3 个自由度。即一面两销定位。工件以一面两销定位时，夹具上的定位元件是：一面两销。其中一面为25 孔下表面，两销为短圆柱销和固定挡销。3.2.2 定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和固定挡销进行设计根据参考文献11，可查得短圆柱销的结构和尺寸，如图 5 所示。图 5 短圆柱销Fig 5 Cylindrical pin根据参考文献11表 2-1-2 固定定位销的结构及主要尺寸如图 6 所示。图 6 固定定位销Fig 6 Fixed pin主要结构尺寸参数如表 5 所示。表 5 固定定位销的结构尺寸Table 5 Structure size fixed locating pin.23D1HLCdh12 18 14 26 4 12 43.2.3 定位误差分析机械加工过程中，产生加工误差的因素有很多。在这些因素中，有一项因素于机床夹具有关。使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等于或小于该工序所规定的工序公差。本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：销与孔的配合 0.05mm，钻模与销的误差 0.02mm，钻套与衬套 0.029mm由公式 e=(H/2+h+b) max/H （16） max=(0.052+0.022+0.0292)1/2=0.06mme=0.0630/32=0.05625可见这种定位方案是可行的。3.2.4 钻削力与夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻、攻螺纹加工，而钻削力远远大于攻螺纹切削力。因此切削力应以钻削力为准。由参考文献9得：钻削力 6.08.2HBDfF钻削力矩 .91T式中： 8Dm231875323minaxmax 15.0rf0.80.62621.7FN1.9.T本套夹具采用移动压板夹紧，移动压板主要靠移动压板上的螺母来实现夹紧。根据参考文献11可知该机构属于单个螺旋夹紧。由式（3.1）根据参考文献11表 1-2-20 到表 1-2-23 可查得03510430.29)WNtg（3.2.5 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计M8 螺纹孔的加工需钻、攻螺纹两次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：M8 螺纹孔分钻、24攻螺纹两个工步完成加工。钻、攻，加工刀具分别为：钻孔7 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；攻螺纹8 的丝锥。根据参考文献11表 2-1-47 可查得钻套孔径结构如图 7 所示。图 7 快换钻套Fig 7 Quick drill bushing钻 M8 孔钻套结构参数如表 6 所示。表 6 钻套结构参数Table 6 Drill bushing structure parametersd H D 12h1m1r公称尺寸 允差7 20 12+0.018+0.00722 18 10 4 7 7 16 50根据参考文献11表 2-1-58 可得衬套选用固定衬套其结构如图 8 所示。图 8 固定衬套Fig 8 stationary bushing25其结构参数如表 7 所示。表 7 固定衬套结构尺寸Table 7 Fixed bushing structure size D公称尺寸 允差H公称尺寸 允差C 112+0.034+0.01620 18+0.023+0.0120.5 2根据参考文献11夹具 U 型槽的结构如图 9 所示。图 9 U 型槽Fig U groove主要结构尺寸参数如表 8 所示。 表 8 U 型槽结构尺寸Table 8 U groove structure size螺栓直径 dD1DL12 14 30 203.2.6 夹紧装置的设计夹紧装置采用移动的 A 型压板来夹紧工件，采用的移动压板的好处就是加工完成26后，可以将压板松开，然后退后一定距离把工件取出。根据参考文献11移动压板（GB2175-80） ，其结构如图 10 所示。图 10 移动压板Fig 10 Moving platen主要结构尺寸参数如表 9 所示表 9 移动压板结构尺寸Table 9 Moving platen sizeLBbl1lKHh1m120 30 11 36 50 8 16 4 1.5 123.2.7 夹具设计及操作的简要说明本套夹具用于加工 M8 螺纹孔。定位采用常见的一面两销定位方案。以 25 孔下表面（一面）及其内孔（带大端面的长圆柱销） ，加上宽度为 30mm 的下平台（固定定位销）来实现完全定位。主要考虑工件便于取出夹紧装置采用移动压板夹紧。工件加工完成后，移动压板向后退一定距离，工件就可以很方便的取出。工件装夹时，先将工件放到带大端面的长圆柱销和固定定位销处，然后将移动压板前移，压在工件上，将螺栓拧