座架加工工艺及夹具设计【钻4-22孔】【含4张CAD图纸、文档所见即所得】
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钻4-22孔
含4张CAD图纸、文档所见即所得
加工
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22
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课程设计论文 座架零件加工工艺及钻 4-22 孔夹具设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日2摘 要座架零件零件加工工艺及钻床夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差3目 录摘 要2第 1 章 绪论 5第 2 章 加工工艺规程设计 62.1 零件的分析62.1.1 零件的作用62.1.2 零件的工艺分析62.2 座架零件加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施72.2.1 孔和平面的加工顺序72.2.2 孔系加工方案选择72.3 座架零件加工定位基准的选择82.3.1 粗基准的选择82.3.2 精基准的选择82.4 座架零件加工主要工序安排82.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 102.6 确定切削用量及基本工时（机动时间） 112.7 时间定额计算及生产安排 18第 3 章 钻 4-22 孔夹具设计 213.1 研究原始质料 213.2 定位、夹紧方案的选择 223.3 切削力及夹紧力的计算 223.4 误差分析与计算 243.5 钻套、衬套、钻模板设计与选用 2543.6 确定夹具体结构和总体结构 273.7 夹具设计及操作的简要说明 28总 结29参考文献 30致 谢315第 1 章 绪论机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。座架零件零件加工工艺及钻床夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。6第 2 章 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座架零件。座架零件的主要作用是支承轴，保证轴之间的中心距及平行度，并保证正确安装。因此座架零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。2.1.2 零件的工艺分析由座架零件零件图可知。座架零件是一个座架零件零件，它的外表面上有 4 个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此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：（1）以底面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：A 面的铣削加工；其中顶面有表面粗糙度要求为，mRa3 . 6（2）以支承孔 115 H7、120H7 为主要加工表面的加工面。（3）以宽度 150mm 的缺口为主要加工面。72.2 座架零件加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该座架零件零件的主要加工表面是平面及孔系。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，对于座架零件来说，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。由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。2.2.1 孔和平面的加工顺序座架零件类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工座架零件上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。座架零件的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。座架零件零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，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系加工精度。2.2.2 孔系加工方案选择座架零件孔系加工方案，应选择能够满足孔系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，应选择价格最底的机床。根据座架零件零件图所示的座架零件的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。（1）用镗模法镗孔在大批量生产中，座架零件孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。（2）用坐标法镗孔在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。8用坐标法镗孔，需要将座架零件孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。2.3 座架零件加工定位基准的选择2.3.1 粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）保证各重要支承孔的加工余量均匀；（2）保证装入座架零件的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以座架零件的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。2.3.2 精基准的选择从保证座架零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证座架零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从座架零件零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，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。至于前后端面，虽然它是座架零件的装配基准，但因为它与座架零件的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。2.4 座架零件加工主要工序安排对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。座架零件加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到座架零件加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于座架零件，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的9工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。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c90800.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。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。mg200根据以上分析过程，现将座架零件加工工艺路线确定如下：工艺路线一：10 开料开料20 铣 铣底面30 铣 铣宽度 150mm 的一个缺口40 铣削铣宽度 150mm 的另外一个缺口50 钻孔钻底面 4X2260 粗钻粗钻 115，留精加工余量70 粗钻粗钻 120，留精加工余量80 精钻精钻 115H7，达到图纸尺寸90 精钻精钻 120H7，达到图纸尺寸100钻孔攻丝钻 2XM20 底孔，然后进行攻丝 2XM20110去毛刺 钳工去毛刺120终检 按图样要求检验130入库入库工艺路线二：10 开料开料20 铣 铣底面30 铣 铣宽度 150mm 的一个缺口40 铣削铣宽度 150mm 的另外一个缺口50 粗钻粗钻 115，留精加工余量60 粗钻粗钻 120，留精加工余量70 精钻精钻 115H7，达到图纸尺寸80 精钻精钻 120H7，达到图纸尺寸90 钻孔钻底面 4X22100钻孔攻丝钻 2XM20 底孔，然后进行攻丝 2XM2010110去毛刺 钳工去毛刺120终检 按图样要求检验130入库入库以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案一：工艺路线一：10开料开料20铣 铣底面30铣 铣宽度 150mm 的一个缺口40铣削铣宽度 150mm 的另外一个缺口50钻孔钻底面 4X2260粗钻粗钻 115，留精加工余量70粗钻粗钻 120，留精加工余量80精钻精钻 115H7，达到图纸尺寸90精钻精钻 120H7，达到图纸尺寸100钻孔攻丝钻 2XM20 底孔，然后进行攻丝 2XM20110去毛刺 钳工去毛刺120终检 按图样要求检验130入库入库2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“座架零件”零件材料采用 Q235 制造。材料为 Q235，硬度 HB 为 170241，生产类型为大批量生产，采用型材毛坯。（1）顶面的加工余量。根据工序要求，顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 3.2.23。其余量值规定为，mm4 . 37 . 2现取。表 3.2.27 粗铣平面时厚度偏差取。mm0 . 3mm28. 0精铣：参照机械加工工艺手册表 2.3.59，其余量值规定为。mm5 . 1（3）孔毛坯为实心，不冲孔。（4）端面加工余量。根据工艺要求，前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。各工序余量如11下：粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 3.2.23，其加工余量规定为，现取。mm5 . 37 . 2mm0 . 3半精铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷 ，其加工余量值取为。mm5 . 2精铣：参照机械加工工艺手册 ，其加工余量取为。mm5 . 0 2.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）工序 20：铣底面机床：铣床 X52K刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数10mmdw40014Z（1）粗铣座架零件底面 铣削深度：pammap2每齿进给量：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取faZmmaf/25. 0铣削速度：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取VsmV/4机床主轴转速：，取nmin/19140014. 3604100010000rdVnmin/200rn 实际铣削速度：VsmndV/19. 460100020040014. 310000进给量：fVsmmZnaVff/67.1160/2001425. 0工作台每分进给量：mfmin/2 .700/67.11mmsmmVffm：根据机械加工工艺手册表 2.4.81,amma240被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml341刀具切入长度：1lmmaDDl42) 31 ()(5 . 0221刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间：1jtmin55. 02 .700242341211mjflllt（2）精铣座架零件底面铣削深度：pammap1每齿进给量：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取faZmmaf/15. 012铣削速度：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取VsmV/6机床主轴转速：，取nmin/28840014. 3606100010000rdVnmin/300rn 实际铣削速度：VsmndV/28. 660100030040014. 310000进给量：fVsmmZnaVff/5 .1060/3001415. 0工作台每分进给量： mfmin/630/5 .10mmsmmVffm被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml341刀具切入长度：精铣时1lmmDl4001刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间：2jtmin18. 16302400341212mjflllt 本工序机动时间min73. 118. 155. 021jjjttt工序 30：铣宽度 150mm 的一个缺口。机床：铣床 X52K刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀） ，材料：， ，齿数，15YT100Dmm5Z 此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=3mm所以铣削深度：=3mmpa2.2pamm精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：pa1.0pamm每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取：根据参考文献fa0.15/famm Z3表 2.481，取铣削速度2.8/Vm s每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取根据参考文献3表faZmmaf/18. 02.481，取铣削速度2.47/Vm s机床主轴转速：n10001000 2.47 60471.97 /min3.14 100Vnrd按照参考文献3表 3.174，取 475 /minnr实际铣削速度 ：v13 3.14 100 4752.49/10001000 60dnvm s进给量： fV0.18 5 475/607.12/ffVa Znmm s 工作台每分进给量： mf7.12/427.5/minmffVmm smm：根据参考文献3表 2.481,取amma60切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知， l141lmm68lmm刀具切入长度：1l 2210.5()(1 3)lDDa220.5(10010060 )(1 3)12mm刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间： 1jt121141 1220.36min427.5jmllltf机动时间：1jt12168 1220.19min427.5jmllltf所以该工序总机动时间110.55minjjjttt工序 40：铣宽度 150mm 的另外一个缺口机床：X52K 铣床刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数10mmdw6314Z（1）粗铣铣削深度：pammap3每齿进给量：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取faZmmaf/25. 0铣削速度：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取VsmV/4机床主轴转速：，取nmin/1916314. 3604100010000rdVnmin/200rn 实际铣削速度：VsmndV/19. 46010002006314. 310000进给量：fVsmmZnaVff/67.1160/2001425. 0工作台每分进给量：mfmin/2 .700/67.11mmsmmVffm：根据机械加工工艺手册表 2.4.81,amma24014被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml341刀具切入长度：1lmmaDDl42) 31 ()(5 . 0221刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间：1jtmin55. 02 .700242341211mjflllt（2）精铣铣削深度：pammap1每齿进给量：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取faZmmaf/15. 0铣削速度：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取VsmV/6机床主轴转速：，取nmin/28840014. 3606100010000rdVnmin/300rn 实际铣削速度：VsmndV/28. 660100030040014. 310000进给量：fVsmmZnaVff/5 .1060/3001415. 0工作台每分进给量： mfmin/630/5 .10mmsmmVffm被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml341刀具切入长度：精铣时1lmmDl4001刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间：2jtmin18. 16302400341212mjflllt 本工序机动时间min73. 118. 155. 021jjjttt工序 50：钻底面 4X22钻孔选用机床为 Z525 摇臂机床，刀具选用 GB1436-85 直柄短麻花钻， 机械加工工艺手册第 2 卷。根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-2 查得钻孔进给量为 0.200.35。rmm 则取rmmf30. 0确定切削速度，根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-915切削速度计算公式为 （3-min0mkfaTdcvvyxpmzvvvv20）查得参数为，刀具耐用度 T=35125. 0,55. 0, 0,25. 0, 1 . 8myxzcvvvvmin则 =1.6v55. 00125. 025. 03 . 053571 . 8minm所以 =72n714. 36 . 11000minr选取 min120rn 所以实际切削速度为=2.641000714. 3120vminm确定切削时间（一个孔） =ts203 . 02228工序 60、70、80 、90 粗钻、精钻 115H7、120H7 孔机床：Z525 钻床刀具：硬质合金钻刀，钻刀材料：5YT进给量：根据参考文献3表 2.466，刀杆伸出长度取，切削深度为fmm200。因此确定进给量。1.1mm0.2/fmm r切削速度：参照参考文献3表 2.445，取。V2.0/120/minVm sm机床主轴转速：n，10001000 120912.11 /min3.14 43.2Vnrd按照参考文献3表 3.141，取1000 /minnr实际切削速度 ：v3.14 43.2 10002.24/10001000 60dnvm s工作台每分钟进给量： mf0.2 1000200/minmffnmm被切削层长度 ：l15lmm刀具切入长度： 1l12.2(2 3)23.2730pralmmtgktg刀具切出长度： 取2lmml532mml42行程次数 ：i1i16机动时间：1jt121153.27410.11min200jmllltf 精钻孔粗加工后单边余量 Z=0.4mm，一次镗去全部余量进给量：根据参考文献3表 2.466，刀杆伸出长度取，切削深度为fmm200。因此确定进给量0.4mm0.15/fmm r切削速度：参照参考文献3表 2.445，取V2.1/126/minVm sm机床主轴转速：n，10001000 126948.17 /min3.14 44Vnrd按照参考文献3表 3.1441，取1000 /minnr实际切削速度 ： v3.14 44 10002.64/10001000 60dnvm s工作台每分钟进给量：mf0.15 1000150/minmffnmm被切削层长度 ：l15lmm刀具切入长度：1lmmtgtgkalrp5 . 32308 . 0)32(1刀具切出长度： 取2lmml532mml42行程次数 ：i1i机动时间：2jt122153.5410.104min217.5jmllltf 所以该工序总机动工时0.11 0.150.26minjt 切削深度：pammap2进给量：根据机械加工工艺手册表 2.4.66，刀杆伸出长度取，切削fmm200深度为。因此确定进给量mm2rmmf/6 . 0切削速度：参照机械加工工艺手册表 2.4.66，取Vmin/15/25. 0msmV机床主轴转速：，取nmin/5 .606414. 315100010000rdVnmin/60rn 实际切削速度： VsmndV/25. 0641000606414. 310000工作台每分钟进给量：mfmin/36606 . 0mmfnfm被切削层长度 ：lmml1917刀具切入长度：1lmmtgtgkalrp4 . 52302)32(1刀具切出长度： 取2lmml532mml42行程次数 ：i1i机动时间：1jtmin79. 013644 . 519211mjflllt精钻孔切削深度：pammap1进给量：根据切削深度，再参照机械加工工艺手册表 2.4.66。因fmmap1此确定进给量rmmf/4 . 0切削速度：参照机械加工工艺手册表 2.4.66，取Vmin/21/35. 0msmV机床主轴转速：，取nmin/6 .836414. 321100010000rdVnmin/84rn 实际切削速度：VsmndV/35. 0641000846014. 310000工作台每分钟进给量：mfmin/6 .33844 . 0mmfnfm被切削层长度 ：lmml19刀具切入长度：1lmmtgtgkalrp4 . 52302)32(1刀具切出长度： 取2lmml532mml42行程次数 ：i1i机动时间：1jtmin85. 016 .3344 . 519211mjflllt工序 100：钻 2XM20 底孔，然后进行攻丝 2XM20钻孔选用机床为 Z525 摇臂机床，刀具选用 GB1436-85 直柄短麻花钻， 机械加工工艺手册第 2 卷。 则取rmmf30. 0确定切削速度，根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-9切削速度计算公式为 （3-min0mkfaTdcvvyxpmzvvvv20）18查得参数为，刀具耐用度 T=35125. 0,55. 0, 0,25. 0, 1 . 8myxzcvvvvmin则 =1.6v55. 00125. 025. 03 . 053571 . 8minm所以 =72n714. 36 . 11000minr选取 min120rn 所以实际切削速度为=2.641000714. 3120vminm确定切削时间（一个孔） =ts203 . 022282.7 时间定额计算及生产安排根据设计任务要求，该的年产量为 10 万件。一年以 240 个工作日计算，每天的产量应不低于 417 件。设每天的产量为 420 件。再以每天 8 小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于 1.14min。参照机械加工工艺手册表 2.5.2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： （大量生产时）Ntktttzzfjd/%)1)(0/Ntzz因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： %)1)(ktttfjd其中： 单件时间定额 基本时间（机动时间）dtjt 辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消ft耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 k布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值工序 1：粗、精铣底面机动时间：jtmin73. 1jt辅助时间：参照机械加工工艺手册表 2.5.43，取工步辅助时间为。ftmin15. 0由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则min1 . 0min25. 01 . 015. 0ftk：根据机械加工工艺手册表 2.5.48，13k19单间时间定额： dtmin14. 1min24. 2%)131)(25. 073. 1 (%)1)(ktttfjd 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时，min14. 1min12. 1224. 22ddtt 即能满足生产要求工序 2：钻底面 4X22 孔机动时间：jtmin33. 0jt辅助时间：参照机械加工工艺手册表 2.5.41，取工步辅助时间为。ftmin44. 0由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则min1 . 0min54. 01 . 044. 0ftk：根据机械加工工艺手册表 2.5.43，14.12k单间时间定额： dtmin14. 1min98. 0%)14.121)(54. 033. 0(%)1)(ktttfjd 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序 9：粗钻前后端面支承孔机动时间：jtmin97. 0jt辅助时间：参照机械加工工艺手册表 2.5.37，取工步辅助时间为。ftmin80. 0由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则min15. 0min95. 015. 080. 0ftk：根据机械加工工艺手册表 2.5.39，83.14k单间时间定额： dtmin14. 1min20. 2%)83.141)(95. 097. 0(%)1)(ktttfjd因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时，min14. 1min10. 1220. 22ddtt即能满足生产要求工序 11：精钻支承孔机动时间：jtmin86. 0jt辅助时间：参照机械加工工艺手册表 2.5.37，取工步辅助时间为。ftmin80. 020由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则min15. 0min95. 015. 080. 0ftk：根据机械加工工艺手册表 2.5.39，83.14k单间时间定额： dtmin14. 1min09. 2%)83.141)(95. 086. 0(%)1)(ktttfjd因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时，min14. 1min05. 1209. 22ddtt 即能满足生产要求工序 12：2XM20螺纹孔攻丝机动时间：jtmin11. 0jt辅助时间：参照钻孔辅助时间，取装卸工件辅助时间为，工步辅助时间ftmin1 . 0为。则min4 . 0min5 . 01 . 04 . 0ft：参照钻孔值，取kk14.12k单间时间定额： dtmin14. 1min68. 0%)14.121)(5 . 011. 0(%)1)(ktttfjd 因此布置一台机床即能满足生产要求。21第 3 章 钻 4-22 孔夹具设计3.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工钻4-22孔，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。一、机床夹具定位元件工件定位方式不同，夹具定位元件的结构形式也不同，这里只介绍几种常用的基本定位元件。实际生产中使用的定位元件都是这些基本定位元件的组合。（一）工件以平面定位常用定位元件1支承钉 常用支承钉的结构形式如图6-1所示。平头支承钉（图 a）用于支承精基准面；球头支承钉（图 b）用于支承粗基准面；网纹顶面支承钉（图 c）能产生较大的摩擦力，但网槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基准定位且要求产生较大摩擦力的侧面定位场合。一个支承钉相当于一个支承点，限制一个自由度；在一个平面内，两个支承钉限制二个自由度；不在同一直线上的三个支承钉限制三个自由度。图6-1 常用支承钉的结构形式2支承板 常用的支承板结构形式如图6-2所示。平面型支承板（图 a）结构简单，但沉头螺钉处清理切屑比较困难，适于作侧面和顶面定位；带斜槽型支承板（图 b） ，在带有螺钉孔的斜槽中允许容纳少许切屑，适于作底面定位。当工件定位平面较大时，常用几块22支承板组合成一个平面。一个支承板相当于两个支承点，限制两个自由度；两个（或多个）支承板组合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。图6-2 常用支承板的结构形式3可调支承 常用可调支承结构形式如图6-3所示。可调支承多用于支承工件的粗基准面，支承高度可以根据需要进行调整，调整到位后用螺母锁紧。一个可调支承限制一个自由度。图6-3 常用可调支承的结构形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件1定位销 图6-6是几种常用固定式定位销的结构形式。当工件的孔径尺寸较小时，可选用图 a 所示的结构；当孔径尺寸较大时，选用图 b 所示的结构；当工件同时以圆孔和端面组合定位时，则应选用图 c 所示的带有支承端面的结构。用定位销定位时，短圆柱销限制二个自由度；长圆柱销可以限制四个自由度；短圆锥销（图 d）限制三个自由度。图6-6 固定式定位销的结构形式3.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知：在对加工前，平面进行了粗、精铣加工，底面进行了钻、扩加工。因此，定位、夹紧方案有：为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面一销再加上一手动调节的螺丝定位的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。3.3 切削力及夹紧力的计算刀具：钻头22。则轴向力：见工艺师手册表 28.4F=Cdfk 3.1F0FzFyF 式中： C=420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FFF k =(F07. 1)190200()1903 . 1FnHB23F=4201.00.86.80.351.072123()N转矩T=C dfkT0TZTyT式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TTTT=0.206)(34.1707. 135. 05 .138 . 00 . 2MN 功率 P =mKWdTV726. 083095.1634.17300在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=K K K K1234式中 K 基本安全系数，1.5;1 K 加工性质系数，1.1;2K刀具钝化系数, 1.1;3K 断续切削系数, 1.14则 F =KF=1.5/)(423921231 . 11 . 11 . 1N钻削时 T=17.34 NM切向方向所受力: F =1NLT267106534.173取1 . 0fF =4416f)(6 .4411 . 0NF Ff1所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。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 可按下式计算有：6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 60 KK1211.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56CK 24 1.2 1.2 1.05 1.2 1.3 1.0 1.02.36PK 1.2 1.2 1.0 1.2 1.3 1.0 1.02.25fK 所以有： 1193.08()KCCWKFN 766.37()KPPWKFN 1359.90()KffWKFN该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力 F 夹与切削力之间的关系 F 夹KF轴向力：F 夹KF （N）扭距：Nm93.111033. 1234. 05 .1054.3331038 . 09 . 130MYFXFMKfdCM在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数321KKKK 由资料机床夹具设计手册查表可得：721切削力公式： 式（2.17）PfKfDF75. 02 . 1412式中 5Dmmrmmf/3 . 0查表得： 82195. 0)190(6 . 0HBKp即：)(69.1980NFf实际所需夹紧力：由参考文献16机床夹具设计手册表得：1121 KFWfK安全系数 K 可按下式计算，由式（2.5）有：6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具设计手60 KK册表 可得： 121 25. 20 . 10 . 13 . 12 . 10 . 12 . 12 . 1K所以 )(55.445625. 269.1980NFKWfK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，决定选用螺旋夹紧机构。3.4 误差分析与计算该夹具以一底面一侧面，两支撑钉和一个调节螺丝定位，为了满足工序的加工要25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 MjjjWDADZWj由参考文献5可得：销的定位误差 ：111minD WDd 11221min2min.2DdDdJ WarctgL其中：，10.052Dmm20Dmm，10.011dmm20.023dmm， 1min0mm2min0.034mm 0.063D Wmm .0.0032J Wmm 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。3.5 钻套、衬套、钻模板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。26 图 3.5 可换钻套表d dD DD1D1H Ht t基本基本极限极限偏差偏差 F7F7基本基本极限极限偏差偏差 D6D6013+0.010+0.004611.8471.82.65869-2.63+0.016+0.00633.36+0.016+0.00893.34710458118121656+0.022+0.01010+0.019+0.01013681215101620810+0.028+0.0131518101218+0.023+0.01222122025121522260.0081518+0.034+0.0162630162836182230+0.028+0.01534222635392036HT2002630+0.041+0.02042463035+0.05048+0.033+0.0175225HT200560.0122735425559424862664850+0.02570+0.039+0.020743056670.040钻模板选用钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。3.6 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装
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