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轮对 机械 工艺 25.5 夹具 设计

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轮对前盖机械加工艺及钻3-φ25.5孔夹具设计,轮对,机械,工艺,25.5,夹具,设计

内容简介：

毕业设计任务书设计题目： 轮对前盖机加工艺设计及钻模设计 系部： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 学生： 指导教师（含职称）：）专业负责人： 1设计的主要任务及目标1）查阅相关资料文献，了解机械加工工艺方法和种类。2）熟悉常见的机械加工工艺方法及各种加工方法的优点。3）学会根据零件加工要求选用合适的加工方法，并会选择必要的工装。4）通过工装钻孔夹具的设计，熟悉常见工装的设计思路和设计方法。通过毕业设计，了解机械加工工艺、工装的设计方法和设计思路，使理论和实践相结合，提高学生的动手能力。2设计的基本要求和内容1）制定所提供零件的机械加工工艺流程，选择合适的工艺方法。2）将确定的工艺方法按工艺流程分工序展开进行详细说明，包含设备选型、加工基准选择、加工步骤描述、加工过程尺寸确定、所需工装需求、量具选择等。3）根据零件结构设计钻孔夹具（简称钻模），画出该夹具的装配图及各零部件的分解图，并对设计过程和设计思路进行详细介绍，包含各零部件的材料选定、直径或厚度确定、热处理参数等进行分步骤详细阐述。4）撰写毕业论文。论文结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点符号；论文格式符合太原工业学院学位论文格式的统一要求。3主要参考文献1） J. 机械工程与自动化，2012（05）2） J. 五金科技，1999（04）3） J. 机械工程与自动化，2004（05）4、进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1查阅文献，了解设计目的和意义，完成开题报告2014.12.01至2014.12.202广泛阅读相关文献，制定工艺和工装设计方案2014.12.21至2015.03.103完成工艺、工装初步设计，准备中期检查2015.03.11至2015.04.204完成设计的详细方案和内容2014.04.21至2014.05.155撰写毕业论文，准备答辩2014.05.15至2014.06.05大学 毕业设计论文（说明书） 轮对前盖加工工艺的设计及夹具设计学 院专 业班 级姓 名学 号指导老师 2015年 6 月 2 日 29摘 要轮对前盖的加工工艺及夹具的设计，包括零件加工的工艺设计、工艺设计和专用夹具的设计三个部分。大家都知道，我们必须在设计过程中，首先对零件的分析，了解设计过程的一部分，然后在好结构，在选择加工基准与零件设计过程的一部分，之后，将每一步的工艺尺寸的计算，在每个阶段的生产工艺主要由过程和减少设备的数量和随后的设计，各种零件的专用夹具设备的设计，如定位元件、夹紧元件、驱动元件、机床夹具，连接元件和其他元件，同时，我们计算设备产品。误差分析的植物结构好，好的和坏的，在未来的设计必须改进。关键词：切削用量，误差，工艺，夹紧，工序，定位AbstractShell parts processing technology and design of drilling jig design process design, including the parts processing process design and fixture three. In the process of design should first carries on the analysis to the components and parts of the process to understand the design of blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each step of process dimension calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure; design then the special jig, fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning device, clamping device, guide device, clamp and the machine tool and other components; the positioning error calculate fixture positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay close attention to the improvement and design in later.Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning error目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV第1章 绪 论11.1 轮对前盖的加工工艺简述：11.2轮对前盖的加工工艺的流程：11.3轮对前盖夹具简述21.4机床夹具的功能21.5机械工艺夹具的发展趋势21.5.1机床夹具的现状21.5.2现代机床夹具的发展方向2第2章 零件的分析42.1零件的形状42.2零件的工艺分析5第3章 工艺规程的设计63.1 确定毛坯的制造形式63.2 基面的选择63.3 制定工艺路线73.3.1 工艺路线方案一73.3.2 工艺路线方案二73.3.3 工艺方案的比较与分析83.4 选择加工设备和工艺装备83.4.1 机床选用83.4.2 选择刀具83.4.3 选择量具93.5 加工之中工序尺寸，加工余量以及毛坯尺寸的选定93.6确定切削用量及基本工时10第4章 钻3-25.5孔夹具设计214.1 夹具的夹紧装置和定位装置214.2 对夹具的导向：224.3 切削力及夹紧力的计算224.4 钻孔与工件之间的切屑间隙244.5 钻模板254.6定位误差的分析264.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用274.8 确定夹具体结构和总体结构284.9 夹具设计及操作的简要说明29结 论30参考文献31致 谢33第1章 绪 论1.1 轮对前盖的加工工艺简述：轮对前盖加工处理是指改变形状，尺寸，相对位置等全过程的性质的加工坯料的方法，该方法是基于所述工作者的处理。举个例子：一个处理流程的粗加工 - 精加工 - 装配 - 检验 - 包装的这个具体流程，是属于一般加工方法的过程，但个别的话是不一样的，比如原油处理，它可以包括空白的制造，研磨，也可被分成精加工，然后钳工，以及铣床等，必要的对每个步骤进行详细的数据分析，比如粗糙度之类的。但是，这其中的差别是要看产品和技术人员，设备条件和工人的质量等等的数量再确定的，来确定在所使用的过程中，以及写在过程的文件中，这是所讲述处理的规划的内容。相对来说是比较有针对性的，所以每个工厂很大可能是不一样的，因为实际的情况很大可能也是很不同的。总的来说，这一个过程就是一个程序，这个过程是对每一个步骤的详细参数进行表示，而它的工艺规划则是基于一个特定工厂编写过程的实际情况来决定的。1.2轮对前盖的加工工艺的流程：轮对前盖的加工工艺规划是可以提供零件的加工过程和工艺文件操作方法的依据之一，因为它是在具体的生产条件下，以实际为依据，确定好合理的工艺与操作方法，按照该书面形式处理的规定文件，经批准后，用来指导生产。步骤开发的流程与规范：1）首先要通过具体的计算来做出生产规划，然后才能确定生产的类型。2）接着要去分析零件图与产品的装配图，进行零件的加工分析。3）选择了基准面。4）制定工艺的路线。5）确定每一道工序中，需要计算合处理的尺寸与公差。6）才可以确定所使用的每一个过程的设备和工具，夹具，量具7）确定所需要的切削的量和固定的工作小时，确定工作效率。8）确定主要工序的技术要求以及试验方法与注意的要点。9）填写流程文件。在配制的顺序处理的过程中，往往在右边的内容已被预先确定前进行调整，以提高经济效益。而在实际加工的执行过程之中，极有可能出现没有之前的物质条件的状况，例如引进改良的生产条件，新的技术，新的材料，新的工艺，先进的设备，和需要及时修改及完善的工艺规程。1.3轮对前盖夹具简述轮对前盖的夹具工件的装夹技术和设备，他们被广泛的应用于机械加工之类的制造工艺之中。然而在现代化的生产之中，工装夹具是一定不能缺少的技术与设备，因为这直接影响到精密加工和提高劳动生产率和生产好的产品，所以说，夹具设计是一个重要的技术工作，直接影响到生产的质量。机械工具是人类文明进步的显著的标志。尤其是工具（包括夹具，刀具，量具等）在其功能上面的不断创新仍然是非常显著有效果的。1.4机床夹具的功能1.机床夹具的主要功能是：（1）确定工件在定位以及夹紧过程中必须要有正确的位置，这样的话就可以保证工件位置的正确的以及满足位置的定位精度的要求。（2）要选择能固定工件的固定定位，用来保持加工过程中的定位操作能够在相同的位置。这是因为在加工过程中，工件会处于各种力的作用之下，但如果工件不是固定的话，工件会产生松动，这样的话，就必须夹紧工件，来提供安全并且可靠的加工条件。2.机床夹具的特殊功能：工装夹具之中主要是对刀和引导这两个特殊功能。（1）调节所用刀的切割边缘相对于工件或夹具的正确位置。铣削夹具边缘块，其可以快速确定相对于所述切割器夹具的正确位置。（2）引导钻夹具钻模板可以快速确定钻头的位置和钻控制钻头的使用。1.5机械工艺夹具的发展趋势伴随着社会科学技术的进步以及社会生产力水平的迅速提高，夹具也从补充工艺夹具发展成为齐全的工艺装备。1.5.1机床夹具的现状1）让新产品可以快速，方便地装备起来并且投入生产之中。2）一组能够夹紧工件的夹具都有类似特征的。3）能用于高精密机床的精密加工。4）能用于所有现代化机械的制造技术。5）能够高效率地利用液压或者气动夹紧装置来夹住，进一步地提高劳动的生产率。6）能够显著提高机床夹具的标准化的程度。1.5.2现代机床夹具的发展方向夹具的方向1：精确随着越来越精密机械产品，必将在精密夹具相应增加。夹具的方向2：效率高效率的夹具，常见的有：高速与动力夹紧装置以及自动化装置的灯具。夹具的方向3：灵活性其中的柔性和挠性机器夹具之类。变量是：所述步骤的特征，产量以及所述工件的形状和大小。拥有柔性夹具的新品种特点的夹具是：通用可调夹具，组合夹具，夹具组，数控机床夹具和装配夹具，。预计在很长的一段时间内，灵活的夹具将成为夹具的主要的发展的方向。夹具的方向4：标准化我们在配制比较典型的夹具结构的时候，首先要固定部件和零件，这是是常见的，然后再建立这种类型的大小串联或者变体，来减少我们使用相似的功能元件和夹具的类型部件。常用的方法有：夹具，零部件，元器件以及一些万能材料。而在标准化阶段我们使用的夹具则是比较普遍的。第2章 零件的分析2.1零件的形状一技术要求： 1.锻件内表面喷砂处理 2非加工表面涂黑漆 3.锻件不允许有砂眼，缩松等缺陷 4.未经铸造圆角为R2-R3 5.锻件起模斜度2度。2 轮对前盖的工艺结构的分析由零件图可知，零件的材料为35，硬度160-210HB.该材料有着强度高，容易成形，并且切削性能好、价格也比较低廉，一般来说，毛坯种类的确定是很重要的，它零件的结构形状。比如造采用机器造型，可以使毛坯的形状基本接近于零件的形状，因此可以大大减小切削加工量，从而提高材料的利用率，减少了浪费降低成本。我这次做的工艺和夹具是以轮对前盖零件为对象进行的，轮对前盖的主要的作用就是固定转向器各个零部件的。这个零件的实际的形状如下所示，从下图上来看，这个零件是比较典型的零件，与其他的零件比起来结构算是中，具体尺寸，公差如下图所示。图2-1 轮对前盖零件图2.2零件的工艺分析由上面的零件图可以知道，他的材料是35，这种材料具有比较高的强度，高的减振性，高的耐热性及高的耐磨性，比较合适用于承受比较大的应力和高要求的耐磨零件。轮对前盖零件的主要加工表面如下：一.左与右端面，他们的表面粗糙度值都是一样的，为3.2。二.前端面，前端面的表面粗糙度为3.2。三.用车床车直径为36的内孔，它的表面粗糙度也为3.2。轮对前盖零件一共有两组加工表面，如图可知它们之间是有一定的位置要求的。如下分述：一左端的加工表面： 这一组加工表面包括有：左端面，它的内孔直径为150.2孔。使用先粗车然后再半精车的方法就可以达到设计图的精度要求。但是由于钻工是没有精度的要求的，所以可以把他们归为一道工序，这样子就可以达到要求了，也就不需要扩孔、铰孔等工序了。(2).右端面的加工表面： 这一组加工表面包括有：右端面；圆柱筒直径为225、175的端面外圆，由于圆柱筒的加工要求也不高，采用先粗车然后精车的方法就可以达到所需的精度要求了。第3章 工艺规程的设计考虑到零件工艺规程设定的问题，假设本轮对前盖零件的年产量为100000台，每台机器1个零件，其中备次为19%，废品率为百分之0.25，每一天安排两班的工作班次。因为这个零件材料为35 ，我考虑到零件在工作的时候必须要有比较高的耐磨性，所以，我选择铸铝的锻件来铸造，根据设计要求：Q=10万件/年，那么n=1件/台；再结合生产的实际情况，那么备品率和 废品率则可以分别取百分之19和百分之0.25代入公式，可得到这个工件的生产纲领为： N=2XQn(1+)（1+)=238595件/年3.1 确定毛坯的制造形式已知轮对前盖零件的材料为35 ，该锻件有一个明显的特点，那就是液态成形，液态成型的主要优点表现在：适应性很强，亦即适用于各种不同重量，不同壁厚的锻件，同时也适用于不同种类的金属，并且还特别适用于制造形状复杂的锻件，从减少生产成本的情况上来考虑，这是必须的。3.2 基面的选择在工艺工序的设计之中，基面的选择是否正确与合理是非常之重要的，因为做好这一步的话可以让零件加工出来的质量更好地得到保证，使效率得以明显改进，相反，会造成大批零件的报废，从而使生产无法继续正常进行。 对于粗基准的选择，以轮对前盖零件为对象的这样的零件来说，我们必须选好他的粗基准，因为对于这个零件来说，假设以外圆的端面来做基准的话，会极有可能造成这一组内与外圆的面加工出来与零件的设计要求不符合，根据粗基准的选择原则：若一个零件有不加工的表面的时候。3.3 制定工艺路线接下来就是工艺之中最重要的工作了，就是制定工艺路线，我们需考虑的是使得零件的几何形状，尺寸精度以及位置精度得到合理并且保证可行，还需要考虑生产过程中的经济效益，从而达到使生产成本下降的效果。3.3.1 工艺路线方案一10锻造锻造出毛坯20热处理毛坯热处理，时效处理30粗车粗车右端面，粗车外圆225，粗车外圆175，以及15度角和R5，R10圆弧角，注意各外圆留1mm的精车余量40粗车掉头，粗车左端面，粗车外圆185，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的精车余量50精车精车右端面，精车外圆225，精车外圆175，以及15度角和R5，R10圆弧角，达到图纸尺寸公差要求60精车精车左端面，精车外圆185，精车各外圆台阶及圆弧圆，达到图纸尺寸公差要求70车车内孔150.2孔80钻扩铰孔钻钻扩铰圆周3-25.5孔90钳去毛刺，清洗100终检终检入库3.3.2 工艺路线方案二10锻造锻造出毛坯20热处理毛坯热处理，时效处理30车车内孔150.2孔40粗车粗车右端面，粗车外圆225，粗车外圆175，以及15度角和R5，R10圆弧角，注意各外圆留1mm的精车余量50粗车掉头，粗车左端面，粗车外圆185，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的精车余量60精车精车右端面，精车外圆225，精车外圆175，以及15度角和R5，R10圆弧角，达到图纸尺寸公差要求70精车精车左端面，精车外圆185，精车各外圆台阶及圆弧圆，达到图纸尺寸公差要求80钻扩铰孔钻钻扩铰圆周3-25.5孔90钳去毛刺，清洗3.3.3 工艺方案的比较与分析上面两个方案的特点比较在于：方案一的定位和装夹相比起来是比较方便的，并且在加工的过程中位置的精度也不容易得到保证。方案二虽然减少了装夹的次数，不足的地方在于需要及时更换刀具，刀具的更换比较繁琐，毕竟有些工序在车床上也可以加工就像镗、钻孔之类的。所以综合地比较两个工艺方案，扬长避短，最后得出具体工艺过程如下：10锻造锻造出毛坯20热处理毛坯热处理，时效处理30粗车粗车右端面，粗车外圆225，粗车外圆175，以及15度角和R5，R10圆弧角，注意各外圆留1mm的精车余量40粗车掉头，粗车左端面，粗车外圆185，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的精车余量50精车精车右端面，精车外圆225，精车外圆175，以及15度角和R5，R10圆弧角，达到图纸尺寸公差要求60精车精车左端面，精车外圆185，精车各外圆台阶及圆弧圆，达到图纸尺寸公差要求70车车内孔150.2孔80钻扩铰孔钻钻扩铰圆周3-25.5孔90钳去毛刺，清洗3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用大家都知道工序的组成主要就是粗车、粗镗和精车、精镗之类的工步，选用车床就能容易地满足要求我们的。轮对前盖的零件外轮廓尺寸不大同时精度要求也属于中等的要求，所以选用比较常用的CA6140车床就可以满足要求了，根据机械制造设计工艺简明手册表4.2-7进行参，而钻孔的话就可以选用Z525摇臂钻床。3.4.2 选择刀具按我选择的工艺路线,我决定选用硬质合金车刀和镗刀，而加工刀具则选用YG6之类的硬质合金车刀。原因是它的主要应用范围为冷硬铸铁、普通的铸铁、高温合金的半精加工和精加工，为了提高生产率和经济效益我们可以选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。至于钻孔，我们可以选用高速钢麻花钻，对照相关机械书本第二卷表10.21-47及表10.2-53进行参考，就可以知道所有的参数。3.4.3 选择量具轮对前盖零件的生产属于成批量的生产所以一般来讲均采用通常的量具，而选择量具的方法分有两种：一种是按照计量器具的不确定度来选择，二就是按照计量器的测量方法去进行极限的误差选择，一般来说用其中的任何一种方法都是可以的。3.5 加工之中工序尺寸，加工余量以及毛坯尺寸的选定轮对前盖的零件材料确定为35 ，对照相关机械工艺书本上的表格2.2-17可查到各种铸铁的性能之间的比较。35的硬度HB为143269，表2.2-23 35的物理性能，35 密度=7.27.3（），计算零件毛坯的重量约为2。表3-1 机械加工车间的生产产量生产类型同一类零件的年产量单位：件重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重100kg）单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据数据可查这个零件的月工序数应该要不低于3050之间，毛坯重量的话为21202506.04.0顶、侧面底 面在对铸孔进行机械加工的时候，其余量一般按照浇注时的处于顶面的位置来进行加工余量的选择。根据以上表格资料和加工工艺我们分别可以确定各个加工表面的加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸。3.6确定切削用量及基本工时我们熟知的是，切削用量一包括进给量，切削深度及切削速度三，在加工的过程中确定的方法是：1.先确定切削深度 2确定进给量 3再确定切削速度。对照相关书本，然后确定这个轮对前盖零件的各工序的切削用量以及所选用的表格，在其前面都加以*号，为了与机械制造设计工工艺简明手册的表经行区别。工序30粗车右端面，粗车外圆225，粗车外圆175，以及15度角和R5，R10圆弧角，注意各外圆留1mm的精车余量我选刀具YG6硬质合金可转位车刀，对照相关切削用量的书本里面的表格1.1，刀杆尺寸为：=，刀片厚度为。车刀的几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面且前角=，后角=，主偏角=，刃倾角=，副偏角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度已知单边余量为所以可在一次走刀内完成，故 =5 （3-1）.确定进给量由切削加工简明实用手册里面表1.4可知：刀杆尺寸：，并且工件直径在400之间的时候， 进给量=0.51.0按照CA6140机床进给量（表4.29）在对照相关工艺的书本查表可得： 选用=0.7由于我们确定的进给量必须满足机床进给机构强度的要求，不然在实际应用中就会出现很多问题，所以需要进行校验。根据表130，CA6140机床进给机构允许进给力最大为=3530。由表格1.21可知，当强度处于174207的区间的的时候，同时，=的时候，可求得径向进给力：=950。在我们切削的时候，可知的修正系数为：=1.0，=1.17，=1.0，（表格1.292所示），所以实际的进给力为： =950=1111.5 （3-2）因切削时进给力小于机床允许的进给力，由此我选=。.刀具磨钝的标准及耐用度：对照相关切削用量书本表格1.9可知道车刀后刀面的最大磨损量我取为，可以得出车刀寿命=。.切削速度的确定：切削速度的确定可以根据公式计算出来，也可以直接由表中查出。所以对照相关切削用量书本表格1.11可以知道，在用硬质合金刀加工硬度200219之间的锻件的时候，那么切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-3） =120 （3-4）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-5）.校验机床功率可由表格查出切削时的功率，也可以按公式进行计算出切削时的功率。所以对照相关切削用量书本表格1.25可知，当=的区间的时候，同时切削速度的时候， 可求得=已知切削功率的修正系数=0.73，=0.9所以实际切削时的功率为： =1.7=1.2 （3-6）根据表格1.30可以知道当=的时候机床主轴的允许的功率为=，由于，所以所选择的切削用量可以在CA6140机床上进行运作，由此我得出最后决定的切削用量为：=3.75，=，=，=工序40掉头，粗车左端面，粗车外圆185，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的精车余量.确定切削深度：已知单边余量为故可在一次走刀内完成，所以： =2.5 .确定进给量由切削加工简明实用手册表格1.4可知：当刀杆尺寸为，工件直径在400之间的时候， 进给量=0.51.0依照CA6140机床进给量在对照相关工艺的书本里面的（表格4.29）可知： =0.7根据表格130，CA6140机床进给机构允许的进给力最大为：=3530。依据表格1.21，当工件强度在174207之间的时候，=时，可求得径向进给力：=950。切削加工的时候的修正系数为：=1.0，=1.0，=1.17（由表格1.292可知）求得实际进给力为： =950=1111.5 选择=是符合要求可用的。.刀具磨钝标准及耐用度：对照相关切削用量书本里的表格1.9可知，车刀后刀面最大磨损量取的时候，车刀寿命=。.切削速度的确定：切削速度可根据公式计算出来，也可直接由表中查出来：对照相关切削用量书本里面的表格1.11可知，使用硬质合金刀加工硬度为200219的锻件的时候，切削速度为：=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-12） =120 （3-13）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-14）.校验机床功率切削加工的时候的功率可由表格查出同时也可以按公式计算出来：对照相关切削用量书本表格1.25可知：当=，切削速度的时候： =切削功率的修正系数为：=0.73，=0.9，所以实际切削时的功率为： =1.7=1.2 依据表格1.30可知：当=的时候机床主轴所允许功率为=，因为，所以选择的切削用量符合条件要求可以在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：=1.25，=，=，=工序50精车右端面，精车外圆225，精车外圆175，以及15度角和R5，R10圆弧角，达到图纸尺寸公差要求我选YG6硬质合金的可转位车刀，对照相关切削用量的书本表格1.1所示，由于CA6140机床的中心高为200（表格1.30可知）所以选用刀杆尺寸=，刀片厚度为，接着选择车刀的几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，选择前角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，后角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度：已知单边余量为故可在一次走刀内完成，所以： =2.5 .确定进给量由切削加工简明实用手册表格1.4可知：当刀杆尺寸为，工件直径在400之间的时候， 进给量=0.51.0依照CA6140机床进给量在对照相关工艺的书本里面的（表格4.29）可知： =0.7进给量的确定必需要满足机床进给机构强度的要求所以需要进行校验。根据表格130，CA6140机床进给机构允许的进给力最大为：=3530。依据表格1.21，当工件强度在174207之间的时候，=时，可求得径向进给力：=950。切削加工的时候的修正系数为：=1.0，=1.0，=1.17（由表格1.292可知）求得实际进给力为： =950=1111.5 因为切削时进给力小于机床的进给机构所允许的进给力，所以选择=是符合要求可用的。.刀具磨钝标准及耐用度：对照相关切削用量书本里的表格1.9可知，车刀后刀面最大磨损量取的时候，车刀寿命=。.切削速度的确定：对照相关切削用量书本里面的表格1.11可知，使用硬质合金刀加工硬度为200219的锻件的时候，切削速度为：=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-12） =120 （3-13）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-14）.校验机床功率切削加工的时候的功率可由表格查出同时也可以按公式计算出来：对照相关切削用量书本表格1.25可知：当=，切削速度的时候： =切削功率的修正系数为：=0.73，=0.9，所以实际切削时的功率为： =1.7=1.2 依据表格1.30可知：当=的时候机床主轴所允许功率为=，因为，所以选择的切削用量符合条件要求可以在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：=1.25，=，=，=工序60 精车左端面，精车外圆185，精车各外圆台阶及圆弧圆，达到图纸尺寸公差要求选用刀具为：YG6硬质合金的可转位车刀，对照相关切削用量书本表格1.1所示，由于CA6140机床的中心高度为200（表格1.30），为了满足机床高度，所以选取刀杆尺寸=，其刀片厚度为，选择车刀形状为卷屑槽带倒棱型的前刀面，其前角后角=，=，主偏角=，刀尖圆弧半径=，副偏角=，刃倾角=。.切削深度的确定：因为单边余量为算比较小的可以在一次走刀只内完成，所以： =2.5 .确定进给量：对照相关切削用量书本表格1.4可以知道：刀杆尺寸是，工件直径属于400的区间之间，在这个时候，进给量为：=0.51.0根据在对照相关工艺的书本里面的CA6140机床进给量表格（表4.29）可以知道： =0.7选取的进给量必需满足机床进给机构强度的要求，所以需要进行检验，依据表13可以知道CA6140机床进给机构允许进给力最大为： =3530。依据表格1.21可知当强度在174207的区间的时候，=时，可求得径向进给力： =950。在我们进行切削的时候，修正系数算得：=1.0，=1.0，=1.17（表格1.292）可得进给力为： =950=1111.5 求得切削时的进给力确实小于机床进给机构所允许的进给力符合条件，所以选用的=是可以的。.刀具磨钝标准及其耐用度：对照相关切削用量书本表格1.9可知当车刀后刀面最大磨损量选取为的时候可以求得车刀寿命为：=。.切削速度的确定：可根据公式切削速度计算，表中查出。也可直接有对照相关切削用量书本表格1.11可知当硬质合金刀加工硬度处于200219之间的锻件的时候，切削速度=，。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-12） =120 （3-13）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-14）.校验机床功率可由表查出切削时的功率，也可进行计算按公式。对照相关切削用量书本表格1.25可知：当=，切削速度，时， =切削功率的修正系数为=0.9，=0.73的时候故实际切削时的功率为： =1.7=1.2 由表格1.30可知道当=的时候机床主轴允许功率为=。由于所以所选的切削用量是可以在CA6140机床上运行的。最后求得的切削用量为：=，=1.25，=，=，工序70车内孔150.2孔我选 YG6硬质合金的可转位镗刀，对照相关切削用量的书本表格1.1所示，由于CA6140机床的中心高为200（表格1.30可知）所以选用刀杆尺寸=，刀片厚度为，接着选择车刀的几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，选择前角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，后角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度：已知单边余量为故可在一次走刀内完成，所以： =2.5 .确定进给量由切削加工简明实用手册表格1.4可知：当刀杆尺寸为，工件直径在400之间的时候， 进给量=0.51.0依照CA6140机床进给量在对照相关工艺的书本里面的（表格4.29）可知： =0.7进给量的确定必需要满足机床进给机构强度的要求所以需要进行校验。根据表格130，CA6140机床进给机构允许的进给力最大为：=3530。依据表格1.21，当工件强度在174207之间的时候，=时，可求得径向进给力：=950。切削加工的时候的修正系数为：=1.0，=1.0，=1.17（由表格1.292可知）求得实际进给力为： =950=1111.5 选择=是符合要求可用的。.刀具磨钝标准及耐用度：对照相关切削用量书本里的表格1.9可知，车刀后刀面最大磨损量取的时候，车刀寿命=。.切削速度的确定：切削速度可根据公式计算出来，也可直接由表中查出来：对照相关切削用量书本里面的表格1.11可知，使用硬质合金刀加工硬度为200219的锻件的时候，切削速度为：=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-12） =120 （3-13）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-14）.校验机床功率切削加工的时候的功率可由表格查出同时也可以按公式计算出来：对照相关切削用量书本表格1.25可知：当=，切削速度的时候： =切削功率的修正系数为：=0.73，=0.9，所以实际切削时的功率为： =1.7=1.2 依据表格1.30可知：当=的时候机床主轴所允许功率为=，因为，所以选择的切削用量符合条件要求可以在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：=1.25，=，=，=工序80 ：钻钻扩铰圆周3-25.5孔本工序采用计算法。我选取Z525摇臂钻床我们对照相关机械工艺书本中的表格2.4-37可知钻头的磨钝标准及耐用度：耐用度为4500，而在表格10.2-5里面的标准高速钢麻花钻的直径系列我选择锥柄长直径为的麻花钻它的锋交2=118，后角a=10,横刃斜角=50，螺旋角=30，l=116mm，L=197mm,。表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度 单位：mm直径范围直柄麻花钻ll111.8013.20151101表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数 d (mm)2f8.618.0030118124060表3-8 扩孔钻、铰刀和钻头的磨钝标准及其耐用度（1）后刀面最大磨损限度mm刀具材料加工材料钻头直径d0（mm）20高速钢铸铁0.50.8（2）单刃加工刀具耐用度T min刀具分类所用加工材料刀具的构造材料刀具直径d（mm）1120钻头（扩孔和钻孔）铜合金、铸铁以及合金高速钢60钻头的后刀面所允许得最大磨损度为0.50.8mm，其刀具耐用度T = 60 min.确定进给量对我们对照相关机械工艺书本 第二卷表格10.4进行查找可知：高速钢钻头钻孔的进给量为：f=0.250.65,由表4.13中可查得：进给量取f=0.60。切削速度的确定： 对我们对照相关机械工艺书本表格10.4-17经行查询可知：在35（硬度190HBS）上钻孔的时候，由高速钢钻头的扭矩，切削速度轴向力， 及功率得：V=12，查询我们对照相关机械工艺书本 表格10.4-10可知：当钻扩铰孔条件改变的时候切削速度修正系数为： K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17）则 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150则实际切削速度 = = =11.8 第4章 钻3-25.5孔夹具设计4.1 夹具的夹紧装置和定位装置一般来说，装夹是包括了装与夹，是由定位和夹紧两个过程联系在一起构成的。在前面已经提及过定位问题，在此重申：定位的目的是为了解决工件的定位要使用什么方法以及为了保证必要的定位精度要使用何种方法。定位只是个开始，在大多数情况下，做好定位还无法开始进行加工，还需要在夹具上设置好合适的夹紧装置对工件进行夹紧之后，才能开始加工。工件的定位在某些情况下是有可能在夹紧的过程中实现的，因为正确的夹紧能纠正工件的不正确定位，做到先夹紧后定位。根据通俗的说法，夹紧装置由动力源也就是产生作用力的那部分开始，夹紧机构扮演一个承接的角色去接受和传递这一部分原始作用力，使之转化为夹紧力，并且起到夹紧的作用。在这里我有必要对我所选用的夹紧机构做一下说明，我所选用的螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构利用螺旋杆对元件直接进行夹紧属于应用比较广泛的一种夹紧机构。典型的螺旋夹紧机构的特点：（1）结构简单；（2）扩力比大；（3）自琐性能好；（4）行程不受限制；（5）夹紧动作慢。夹紧装置时由几个部分组成的，可以分为动力力源装置中间传动装置夹紧装置工三部分。在我设计的此套专用夹具中，我的设计师这样的：中间的传动装置与夹紧元件是一起的，可以看做是合在一起，而上部则通过螺栓去夹紧移动压板使得装置达到夹紧与定心的双作用作用。工件通过贯穿其中的长圆柱销的定位起到限制绕Z轴旋转的自由度的作用，通过螺栓把移动压板紧定在支撑板上夹紧移动压板来间接实现对工件的夹紧。并且为了配合度可以更高，我把移动压板的定心装置设置为与工件外圆弧面相吻合的移动压板形状，通过精确的圆弧定位，实现定心和更好的精度要求。这一套移动压板的结构比较简单方便我们进行手动调整。操作方法是：我们可以通过拧松或拧紧螺栓来实现钻模板压板的转动来达到压紧的目的，并且在压紧的同时也能实现工件的定心，让它的定位基准的对称中心准确的在规定的位置上。对于这套专用夹具的设计，我设计的定位是使用一根心轴与一个大平面来定位它的水平方向的，夹紧采用螺旋压板机构夹紧。 4.2 对夹具的导向：关于打孔这一部分，在钻床上对工件加工孔的时候我们一般都采用导向元件或导向装置，它的作用是用来引导刀具进入正确的加工位置，让工件在加工过程中防止或减少因为切削力等因素引起的偏移和精度不准，从而提高刀具的刚性，并保证零件上孔的精度符合要求。在钻床上加工工件的时候，使用导向装置可以保证同轴各孔的同轴度和各孔的孔距精度，以及各轴线之间的平行度等。所以导向装置的作用是很大的，就像定位元件一样，我们必须使用它来保证工件的加工精度。导向元件包括两部分：刀杆的导向部分和导向套。自然而然，由于我们使用的是钻床，所以我们要用的导向套是钻套。钻套按其结构可分为：可换钻套，固定钻套，特殊钻套及快换钻套这四类。这套钻夹具的加工量不大所以磨损会较小。但同时孔距离精度要求又较高，鉴于此，我决定选用固定钻套。如下图所示：把钻套直接压入夹具体或钻模板的孔之中。图4.2 钻套在互换性这门课的内容上来说，一般情况下钻模板与固定钻套的外圆都是采用H7/h6的配合的，同时又必须具备有比较高的耐磨性，材料的话选择20Mn2。淬火HRC110。同样，为了预防定位销与模板之间的磨损所以我们在模板定位孔之间一般也要套上两个固定的衬套。选取的标准件代号为12*18 GB2263-19134。材料仍选取T10A， 淬火HRC110。公差采用H7/p6的配合。4.3 切削力及夹紧力的计算刀具：钻头25.5。则轴向力：见工艺师手册表28.4F=Cdfk3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=我们算切削力的时候要同时考虑安全系数与安全系数这两种系数。 K=KKKK式中 K基本安全系数，1.5; K加工性质系数，1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5钻削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F由上计算过程可知加工时工件不会转动可以夹得稳,所以得出这个夹具可以安全工作的结论。在夹紧的过程中，我们可以根据工件受夹紧力、切削力等等作用力的综合的作用情况去找出在加工过程中最不利与夹紧的瞬间状态，然后按照按静力平衡原理区计算出理论上的夹紧力，为了保证夹紧能够可进行靠，所以需要再乘多一个系数，才能得出实际所需夹紧力的数值，如下：安全系数K可按下式计算有：式中：分别是各种因素的安全系数，由参考文献5中的表格可知道： 所以有： 为了实现“基准重合”原则，由于这个孔的设计基准是它的中心轴，所以我以回转面来做定位基。根据家具的受力情况，夹具的夹紧力与切削力的方向是相反的，所以真正的夹紧力F夹和切削力之间的关系为：F夹KF轴向力：F夹KF （N）扭距：Nm对零件的切削力进行计算时要把安全系数也考虑在内，已经知道安全系数，那么，根据资料机床夹具设计手册中的表格可知道：切削力公式： 式（2.17）式中 查表得： 即：实际所需夹紧力：根据机床夹具设计手册中的表格可知： 所以其安全系数K可如下计算，根据式（2.5）得：式中：分别是各种因素的安全系数，由机床夹具设计手册中的表格 可以知道： 所以 根据计算的结果，我们可以知道实际上需要的夹紧力不算很大所以为了让它的夹具结构更简单和操作方便，最后确定要用螺旋夹紧机构。4.4 钻孔与工件之间的切屑间隙各种钻套的类型和特点:1、固定钻套：在钻模板或夹具体的孔中可以被直接压入的钻套一般都是固定钻套。钻模板或夹具体的孔与钻套的外圆一般都采用H7/n6的配合的原因主要是由于加工时候的加工量不大且磨损也小的中小批生产，或者是加工孔径很小，孔距离精度要求比较高的小孔，在这种情况下一般都采用固定钻套。2、可换钻套：一般用在大批量生产中的钻套都是可换钻套，原因是：钻套磨损比较大在可换钻套和钻模板之间额外加多一个衬套，让衬套直接压入钻模板的孔内，而钻套则以F7/k6F或7/m6的配合装入衬套中。3、快换钻套：在以下这些情况下一般都使用快换钻套：在进行钻铰孔等加工的时候随着刀径的不断增大，所以我们需要用不同的导套来引导刀具。这是为了方便我们快速地更换钻套，所以要采用快换钻套。4、特殊钻套：这种钻套比较特别，因为它的尺寸或形状都与一般的标准钻套有极大的不同，而这些不同的钻套则统称特殊钻套。如下图：钻套下端面和工件表面还有一段距离，这是因为他们之间必须留一定的空隙，以便我们在开始钻孔的时候不让钻头切屑刃位于钻套的孔中，从而避免刮伤钻套内孔。图4.3 切屑间隙一般取： C=(0.31.2)d。综合考虑各方面的因素并且确定设计方案后，我选择C=8的熟知，之所以C可以取较小的值是因为此钻的材料是锻件，。4.5 钻模板在钻模板的设计之中，第一个要说的就是导套，因为在导向装置中导套一般是安装在钻模板上的所以钻模板必须要有足够的强度和刚度，来防止因为钻模板变形而影响了钻孔的精度。按照钻模板和夹具体之间连接的方式我们可以把它可分为这几种类型的钻模板，如下：铰链式钻模板、可卸式钻模板、固定式钻模、板滑柱式钻模板和活动钻模板等等。由以上的夹具装配图截图可以知道，在此套钻模夹具中我选用的是可卸式的钻模板，支撑板可以打入螺钉来固定钻模板，而在装卸工件时则需要先把夹具体装上或者卸下，这样子的话可以让钻螺栓紧固并且能达到钻模精度较高的效果。44.6定位误差的分析3) 夹具安装误差由于夹具在机床上的不精准安装而造成的加工误差我们都称之为夹具的安装误差。在图5-2中可见夹具的安装基面是一个平面，所以在这种情况下是没有安装误差，所以=0.4) 夹具误差接下来我来说一下关于夹具误差：由于夹具上的对刀或导向元件、定位元件、安装基准及分度装置之间的位置安装不够精确而造成的加工误差我们都称之为夹具误差。夹具误差的表达符号为，它主要包括了以下几样：导向元件与安装基准的尺寸或位置误差；定位元件与对刀或导向元件（包含导向元件之间）相比的尺寸或位置误差；定位元件与安装基准相比的尺寸或位置误差；假如有分度装置时，还会存在分度误差。它们共同组成夹具误差。5) 加工方法误差由刀具的精度、机床的精度、刀工艺整个系统的受力变形、刀具与机床的相对位置精度及受热变形等等因素而造成的加工误差都叫做加工方法的误差。很明显，这一项误差的影响因素较多并且很难计算，所以，通常都要为它留出工件公差的1/3.可以在计算时：。2. 保证加工精度的条件工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加。因此保证工件加工精度的条件是即工件的总加工误差应不大于工件的加工尺寸。为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时，需留出一定的精度储备量。因此将上式改写为或 当时，夹具能满足工件的加工要求。值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值确定得是否合理。知此方案可行。4.7 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。为了减少辅助时间采用可换钻套，以来满足达到孔的加工的要求。表dDD1Ht基本极限偏差F7基本极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101110162068+0.028+0.01112+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT150222635+0.033+0.017392630424625HT150563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.02059305667424811066485070740.040钻模板选用翻转钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。4.8 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表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中