机械制造工艺课程设计说明书-锥套零件的机械加工工艺规程制订及锥套工序专用夹具设计

湖北工业大学湖北工业大学 机械制造工艺学课程设计机械制造工艺学课程设计说明书说明书 设计题目设计题目 ：锥套零件的机械加工工艺规程制订 及锥套工序专用夹具设计 （生产纲领：4000 件、3 班制） 班班 级：级： 机制机制 101 班班 学学 号号： 0405100133 设 计设 计 者：者： 魏军辉魏军辉 指导教师：指导教师： 周玉海周玉海、陈伟俊、陈伟俊 评定成绩：评定成绩： 机械制造与自动化教研室机械制造与自动化教研室 设计日期设计日期：2012 年 5 月 28 日至 6 月 8 日 目录 一、设计题目及要求. 1 二、零件的分析 . 2 （一）零件的作用 . 2 （二）零件的工艺分析 . 2 （三）锥套零件的技术要求 . 3 三、工艺规程设计 . 3 （一） 确定毛坯的制造形式. 3 （二）基面的选择 . 4 （三）确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量. 4 （四） 锥套毛坯尺寸公差及机械加工余量. 4 （五）拟定锥套工艺路线 . 6 （六）机床设备及工艺装备的选用 .11 （七）加工余量，工序尺寸和公差的确定 . 12 （八）确定切削用量及基本工时（机动时间） . 12 （九）本章小结. 17 四、加工mmH710工艺孔夹具设计 . 18 （一）加工mmH710工艺孔夹具设计 . 18 （二）定位方案的分析和定位基准的选择 . 18 （三）定位误差分析 . 19 （四）切削力的计算与夹紧力分析 . 19 （五）钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 . 20 （六）夹具精度分析 . 21 （七）夹具设计及操作的简要说明 . 22 （八）本章小结. 22 五、课程设计心得体会 . 23 参 考 文 献 . 24 1 一、一、设计题目及要求设计题目及要求 题目：设计“锥套”零件的机制加工工艺规程及工艺装备 设计内容：设计内容： 1. 产品零件图和三维图 1 张 2. 产品毛坯图 1 张 3. 机械加工工艺过程卡片 1 张 4. 机械加工工艺卡片 1 张 5. 夹具设计装配图 1 张 6. 夹具设计零件图 2 张 7. 课程设计说明书 1 份 2 二、二、零件的分析零件的分析 （一）零件的作用 固定圆锥轴零件，上面的加油孔进行加润滑油，经过油槽流到锥孔上进行 润滑，与圆锥轴配合。 图 2.1 锥套零件图 （二）零件的工艺分析 由锥套零件图知可将其分为两组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。 现分析如下： （1）以175mm 圆一个端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括： 175mm 外圆端面的车削，加工75mm 的孔，87.694mm 孔，端面的粗糙度要 求为 Ra0.8 锥孔的孔表面粗糙度要求为 Ra0.4。车削 mm 1 0 121 到 mm 0 1 103 之间 的槽，倒角 1*45。 （2）以mm100端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：1 个 mmk6145 的台阶， 1 个 mm100 的台阶、 1 个槽的内外两侧面的车削， mmk6145 3 的表面粗糙度要求为 Ra0.8 和 Ra1.6，垂直度要求为 0.01 以 A 为基准。 （3）以mm3孔为加工，主要是mm3的钻孔，还有710H孔的加工，并且要 求710H孔的内表面粗糙度要求为 Ra1.6。 （4）以加工 6*mm5 . 8孔为加工组，这组主要有钻mm5 . 8孔的加工，并且扩 成 9*13mm，还有钻 2 个8mm 孔的加工，铣宽度为半径为 2mm 环形的两个油槽 和两个直油槽。 （三）锥套零件的技术要求 加工表面 尺寸及技术要求 /mm 公差及精度等 级 表面粗糙度 Ra/m 形位公差/mm mm175两外圆 端面 175mm IT7 0.8 / 01. 0 B 01. 0 A 1020 锥度 1020 IT6 0.4 mm 0 1 . 0 36外圆长 度 mm 0 1 . 0 36 IT10 6.3 mmk6145外员 台阶 mmk6145 IT6 6.3 mm 01. 0 0 694.87 孔 mm 01. 0 0 694.87 IT10 6.3 710H孔 710H IT7 1.6 油槽 4mm IT10 6.3 环形槽 mm 0 1 1 0 103121 和 IT10 6.3 三三、工艺规程设计、工艺规程设计 （一） 确定毛坯的制造形式 “锥套”零件材料为 40Cr，硬度 HRC 为 5055，生产类型为大批量生产。 故毛坯选用锻件， 零件材料为 40Cr。 由于生量已达到大批生产的水平 （N=40000） ， 而且零件的轮廓尺寸不大，为提高生产效率和锻件精度，故可以采用模锻制造毛 坯。 4 （二）基面的选择 （1）粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。此处选择 mm100轴线作为粗基准，可以为后续工序准备好精基准。 （2）精基准的选择 根据该零件的技术要求，选择mm175大端面作为精基准，零件上很多的表 面都可以采用它们作为基准进行加工。选择mm175轴线作为精基准，可以加工 各外圆柱面和台阶面，在钻削均布圆周孔时mm5 . 8和mm8，应该采用 mm175轴线跟mm3孔轴线一起作为精基准。 （三）确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 由机械加工余量手册表可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量， 应先确定如下各项因素。 （1）公差等级 由锥套的功用及其技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 （2）锻件重量 根据零件的基本尺寸和公差， 由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为 4kg。 （3）锻件材质系数 该锥套材料为 40Cr， 是碳的质量分数小于 0.40%的合金钢， 故该锻件的材质 系数属 2 M级。 （4）锻件分模线形状 根据锥套的形位特点，故选择零件宽度方向的对称平面为分模面，属平直分 模线，如图 2-2-4 弹簧吊耳锻造毛坯图所示。 （5）锻件形状复杂系数 对于锥套零件图的分析计算，可以大致的确定锻件外廓包容体的直径为 mm184，宽度为mm42，由公式 S=Nmmt/=4kg/6kg0.66。 （6）包容体重量 根据零件图，可以估计零件包容体重量为 6kg 左右。 （四） 锥套毛坯尺寸公差及机械加工余量 由锥套零件图可知，该零件各加工表面的粗糙度Ra均小于m3 . 6。 5 根据上述各因素，可查表确定该锻件的尺寸公差及机械加工余量，所得结果列于 表 2-2-4 中。 锻件重量/kg 包容体重量/kg 形状复杂系数 材质系数 公差等级 4 6 S2 M1 普通级 项目/mm 机械加工余量/mm 尺寸公差/mm 备注 宽度 36 3 0 1 . 0 36 直径 175 4.5 08. 0 08. 0 175 孔 mm 01. 0 0 694.87 4.5 mm 01. 0 0 694.87 孔 mm75 4.5 锥度 1020 4.5 1020 备注: 表 2-2-4 毛坯尺寸公差及机械加工余量 锥套毛坯图如下： 6 图 2-2-4 （五）拟定锥套工艺路线 （1）零件表面加工方法的确定，锥套各表面加工方案 根据锥套零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度， 确定加工工件各表 面的加工方法，如图 2-3-2 所示。 加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度 Ra/m 加工方案 备注 mm175两外圆 端面 IT7 0.8 粗车-半精车-磨削 实用机械加工工艺 手册第 3 版表 2-2 到 2-4 mm175外圆 IT9 6.3 粗车-半精车 实用机械加工工艺 手册第 3 版表 2-2 到 2-4 环形油槽 IT10 6.3 粗车-半精车 实用机械加工工艺 手册第 3 版表 2-2 到 2-4 mm 01. 0 0 694.87 孔 IT10 6.3 粗车-半精车 实用机械加工工艺 手册第 3 版表 2-2 到 2-4 mm75 孔 IT10 6.3 粗车-半精车 实用机械加工工艺 手册第 3 版表 2-2 到 2-4 1020 锥度 IT6 0.4 粗车-半精车-粗磨 -精磨 实用机械加工工艺 手册第 3 版表 2-2 7 到 2-4 mmk6145圆 柱面 IT6 0.8 粗车-半精车-磨削 实用机械加工工艺 手册第 3 版表 2-2 到 2-4 mm100圆柱面 IT10 6.3 粗车-半精车 实用机械加工工艺 手册第 3 版表 2-2 到 2-4 退刀槽 IT10 6.3 粗车-半精车 实用机械加工工艺 手册第 3 版表 2-2 到 2-4 mm175端面 IT10 1.6 粗车-半精车-粗磨 实用机械加工工艺 手册第 3 版表 2-2 到 2-4 mmk6145端 面 IT6 6.3 粗车-半精车 实用机械加工工艺 手册第 3 版表 2-2 到 2-4 mm100端面 IT10 0.8 粗车-半精车-磨削 实用机械加工工艺 手册第 3 版表 2-2 到 2-4 备注： 实用机械加工工艺手册第 3 版陈宏钧 主编 机械工业出版社 2009 表 2-3-2 锥套零件各表面加工方案 （2）工序顺序的安排 由于生产类型为大批生产，应尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还 应降低生产成本。 工艺方案，如表 2-3-3-1 所示。 工序 1： 车mm175外圆端面 工序 2： 车mm175外圆，倒角45*1 工序 3： 车 0 1 1 0 103121 到mm的环形槽 工序 4： 车 01. 0 0 694.87 孔 工序 5： 车mm75内孔 工序 6： 车 1020 的锥度 工序 7： 车6145kmm 圆台 工序 8： 车mm100圆台 工序 9： 车退刀槽 工序 10 车mm100、6145kmm、mm175端面，3 倒角 1*45 8 工序 11 钻mm3通孔并扩 12*mm10 工序 12 6*mm5 . 8通孔 2*mm8通孔，并扩孔 9*mm13 工序 13 攻螺纹 2*M8 工序 14 洗油槽 工序 15 热处理淬火并低温回火 工序 16 精铰mm10孔 工序 17 磨mm100端面和mm175端面和mm145圆台表面 工序 18 磨mm175大端面、锥孔 工序 19 终检 表 2-3-3 工艺方案一表 工艺方案二，如表 2-3-3-2 所示。 工序 1： 车mm175外圆 工序 2： 车mmk6145外圆面 工序 3： 车mm1100圆柱面 工序 4： 车mm1100端面 工序 5： 车退刀槽，3 个倒角 1*45 工序 6： 车mm175端面 工序 7： 车mm175外圆 工序 8： 车环形槽mm75孔 工序 9 车mm75孔车mm87孔 工序 10 车锥度 工序 11 钻mm3孔并铰孔至mm10孔 工序 12 洗油槽 工序 13 钻 6 个mm5 . 8孔 工序 14 钻 2 个mm8孔 工序 15 铰 6 个mm13孔 工序 16 攻螺纹 工序 17 热处理，低温回火 工序 18 精铰mmH710孔 9 工序 19 磨mm175大端面 工序 20 磨锥度 工序 21 磨mm145圆柱面 工序 22 磨mm100端面mm175端面 工序 23 终检 表 2-3-3-2 工艺方案二表 （3） 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工mm175外圆端面，然后再 以此为基面加工 mm175 外圆，再加工环形槽， 01. 0 0 694.87 孔，mm75孔以及 锥度，在调装加工后面的圆台，然后加工进油口，以此为定位加工大端面的孔和 螺纹。则与方案二相反，先加工圆台，再加工大端面，而后面的基本相同。 经比较可见，先加工mm175外圆端面和mm175外圆，以后位置度较易保 证，并且定位及装夹都较方便和可以保证外圆柱面的粗糙度要求，但方案一中的 圆台可以在同一工序中完成， 方案二中的工序比较分散， 不符合工序集中的原则， 所以合理具体加工艺如下表 2-3-4： 工序 1： 车mm175端面和外圆，并倒角 工序 2： 车环形槽 工序 3： 车mm75孔、车mm87孔和车锥度 工序 4： 车6145kmm 圆柱面和车1100mm 圆柱面，并车端面 工序 5： 车退刀槽，并倒角 工序 6： 钻mm3通孔并铰 12*mmH710 工序 7： 钻 6*mm5 . 8孔和 2*mm8孔 工序 8： 对 6*mm5 . 8铰孔到mm13，对mm8孔攻螺纹 工序 9 铣两个 R2 的油槽 工序 10 热处理并低温回火 工序 11 精铰mmH710孔 工序 12 磨mm175端面、mm100端面和mm175台阶 工序 13 锥孔和6145kmm 圆柱面 10 工序 14 终检 表 2-3-4 最终工艺方案 （4）锥套工艺路线 在综合考虑以上工序顺序安排原则的基础上，以表 2-3-5 列出锥套的工艺路 线。 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 1 车mm175端 面和外圆，并 倒角 数控车床 Ck6140 硬质合金刀 游标卡尺 2 车环形槽 数控车床 Ck6140 硬质合金切槽 刀 游标卡尺 3 车mm75孔、 车mm87孔 和车锥度 数控车床 Ck6140 硬质合金刀 游标卡尺 螺旋测微器 锥度规 4 车6145kmm 圆柱面和车 1100mm 圆 柱面，并车端 面 数控车床 Ck6140 硬质合金刀 游标卡尺 螺旋测微器 5 车退刀槽，并 倒角 数控车床 Ck6140 硬质合金刀 卡尺 6 钻mm3通孔 并铰 12mmH710 立式铣床 X51 麻花钻，铰刀 卡尺 螺旋测微器 7 钻 6*mm5 . 8 孔和 2*mm8 立式铣床 X51 麻花钻 游标卡尺 螺旋测微器 11 孔 8 对 6*mm5 . 8 铰孔到 mm13，对 mm8孔攻螺 纹 立式铣床 X51 麻花钻， 铰刀， 丝锥 游标卡尺 螺旋测微器 9 铣两个 R2 的油槽 立式铣床 X51 10 热处理并低温 回火 11 精铰 mmH710孔 立式铣床 X51 铰刀 游标卡尺 螺旋测微器 12 磨mm175端 面、mm100 端面和 mm175台阶 磨床 M1630 13 锥孔和 6145kmm圆 柱面 磨床 M1630 14 终检 表 2-3-5 锥套工艺路线及设备，工装的选用 （六）机床设备及工艺装备的选用 （1）机床设备的选用 在大批生产的条件下，可选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设 备。所选用的通用设备应提出机床型号，如该锥套零件选用的通用设备“立式铣 床 X51” 。 车端面和外圆面的通用设备 Ck6140。而在钻孔和铣槽的工序上，可 以根据铣床的铣刀可换性，可以在铣床上卸下铣刀装上钻头对工件进行加工，而 对工序的集中和定位基准的集中，减小误差和定位误差，符合了加工的工序集中 和定位集中的要求。 12 （2）工艺装备的选用 工艺装备主要包括刀具，夹具和量具。该锥套零件的工艺装备在工序卡中都 有说明，其中由于生产类型为大批量生产，故夹具选用的是专用夹具。 （七）加工余量，工序尺寸和公差的确定 吊耳各加工表面的机械加工余量 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序 尺寸如下： 车mm175外圆和端面 考虑其加工表面粗糙度要求为6.3Ram、mRa8 . 0，需要经过粗车、半精 车和磨削才可以达到，根据余量查询表，端面加工余量为 2Z6mm，外圆加工 余量 2Z9mm 外圆 粗车：2.5 半精车 2 端面 粗车：2.0 半精车 0.6 磨削 0.4 加工锥孔2075.87mmmm 其最高表面粗糙度要求较高为mRa4 . 0， 其加工方式需要经过粗车、 半精车 和磨削才可以达到，根据余量查询表，锥度加工余量为 4.5mm，两个孔的加工余 量都为 4.5mm， 粗车 2.3 半精车 1.8 粗磨 0.25 精磨 0.15 710H孔的加工 考虑其表面粗糙度要求为 Ra1.6um，需要精铰，根据加工余量表，取加工余 量为 0.3 （八）确定切削用量及基本工时（机动时间） 工序 1：车mm175端面和外圆，并倒角 13 机床：数控车床 Ck6140 刀具：硬质合金刀， 粗车 端面 背吃刀量：a=1 每次进给量 f a： 根据 实用机械加工工艺手册 表 11-28， 取mmaf0 . 18 . 0， 即取 0.8mm 机床主轴转速n=min/560rn 实际切削速度 V ：min/307 1000 min/56017514. 3 1000 0 m rmmnd V 被切削层长度l：92l 刀具切入长度 1 l：92l 刀具切出长度 2 l：mml1 走刀次数为 2 机动时间 j t：min41. 0 560*8 . 0 19292 21 1 m j f lll t 得 t=2*0.41=0.82 外圆， 切削深度 a=1.5 根据根据实用机械加工工艺手册表 11-28，选择rmmf/7.06.0 进给量f：根据实用机械加工工艺手册表 11-28，取rmmf/7.06.0 根据实用机械加工工艺手册表 11-33，取rmmf/6 . 0 取min/560rn 实际切削速度 V ：min/7 .30 1000 min/56017514. 3 1000 0 m rmmnd V 被切削层长度l：25l 刀具切入长度 1 l：25l 刀具切出长度 2 l：5 . 1l 走刀次数为 3 机动时间 1j t：min15. 0 560*6 . 0 5 . 12525 21 1 m j f lll t 14 得 t=0.15*3=0.45min 工序 2：车mm75孔、车mm87孔和车锥度 机床：数控车床 Ck6140 刀具：硬质合金刀 车mm87孔和mm75 切削深度 a=1 进给量f：根据实用机械加工工艺手册表 11-28，取rmmf/7.06.0 根据实用机械加工工艺手册表 11-33，取rmmf/6 . 0 取min/560rn 实际切削速度 V ：min/153 1000 min/5608714. 3 1000 0 m rmmnd V 根据实用机械加工工艺手册 表 11-33 被切削层长度l：16l 刀具切入长度 1 l：16l 刀具切出长度 2 l：1l 走刀次数为 7 机动时间 j t： 12 1 j lll t fn 得 t=0.68min 车锥度 切削深度 a=1 进给量f：根据实用机械加工工艺手册表 11-28，取rmmf/7.06.0 根据实用机械加工工艺手册表 11-33，取rmmf/6 . 0 取min/560rn ，因为跟孔是一起加工的所以 min/153 1000 min/5608714. 3 1000 0 m rmmnd V 被切削层长度l：l20.1 刀具切入长度 1 l：l20.1 刀具切出长度 2 l：6 . 0l 走刀次数为 7 15 机动时间 j t： 12 1 j lll t fn 得 t=0.51min 工序 4：车6145kmm 圆柱面和车100mm 圆柱面，并车端面 机床：数控车床 Ck6140 刀具：硬质合金刀 车6145kmm 外圆 切削深度 a=1.5 根据实用机械加工工艺手册表 11-28，选择rmmf/7.06.0 进给量f：根据实用机械加工工艺手册表 11-28，取rmmf/7.06.0 根据实用机械加工工艺手册表 11-33，取rmmf/6 . 0 取min/560rn 实际切削速度 V ：min/255 1000 min/56014514. 3 1000 0 m rmmnd V 被切削层长度l：21l 刀具切入长度 1 l：21l 刀具切出长度 2 l：5 . 1l 走刀次数为 9 机动时间 1j t：min13. 0 560*6 . 0 5 . 12121 21 1 m j f lll t 得 t=9*0.13=1.17min 车100mm 圆柱面 切削深度 a=1.5 根据根据实用机械加工工艺手册表 11-28，选择rmmf/7.06.0 进给量f：根据实用机械加工工艺手册表 11-28，取rmmf/7.06.0 根据实用机械加工工艺手册表 11-33，取rmmf/6 . 0 取min/560rn 实际切削速度 V ：min/8 .175 1000 min/56010014. 3 1000 0 m rmmnd V 被切削层长度l：11l 刀具切入长度 1 l：11l 16 刀具切出长度 2 l：5 . 1l 走刀次数为 10 机动时间 1j t：min10. 0 560*6 . 0 5 . 11111 21 1 m j f lll t 得 t=10*0.10=1.00min 车端面 切削深度 a=1 进给量f：根据实用机械加工工艺手册表 11-28，取rmmf/5.04.0 根据实用机械加工工艺手册表 11-33，取rmmf/4 . 0 取min/560rn 实际切削速度 V ：min/8 .175 1000 min/56010014. 3 1000 0 m rmmnd V 被切削层长度l：50l 刀具切入长度 1 l：50l 刀具切出长度 2 l：1l 走刀次数为 2 机动时间 1j t：min45. 0 560*4 . 0 15050 21 1 m j f lll t 得 t=0.45*2=0.9min 工序 12：磨mm175端面、mm100端面和mm175台阶 磨mm175端面 磨削深度：0.2 轮速：根据实用机械加工工艺手册表 11-184 轮速为 18-20 则选择 20m/s。 进给量：根据实用机械加工工艺手册表 11-187 选择 20mm/r 被磨削层长度l：5 .54914. 3*175l 砂轮切入长度 1 l：5 .54914. 3*175l 砂轮切出长度 2 l：0.2 磨削次数为 2 机动时间 1j t：min8 . 2 20*20 2 . 05 .5495 .549 21 1 m j f lll t 17 得 t=2*2.8=5.6min 磨mm100端面 磨削深度：0.2 轮速：根据实用机械加工工艺手册表 11-184 轮速为 18-20 则选择 20m/s。 进给量：根据实用机械加工工艺手册表 11-187 选择 20mm/r 被磨削层长度l：31414. 3*100l 砂轮切入长度 1 l：31414. 3*100l 砂轮切出长度 2 l：0.2 磨削次数为 2 机动时间 1j t：min58. 1 20*20 2 . 0314314 21 1 m j f lll t 得 t=2*1.58=3.16min 磨mm175台阶面 磨削深度：0.2 轮速：根据实用机械加工工艺手册表 11-164 轮速选择陶瓷结合剂砂轮轮速， 则选择轮速为 25m/s。 进给量：根据实用机械加工工艺手册表 11-166 选择 20mm/r 被磨削层长度l：50214. 3*160l 砂轮切入长度 1 l：50214. 3*160l 砂轮切出长度 2 l：0.2 磨削次数为 2 机动时间 1j t：min5 . 2 20*20 2 . 0502502 21 1 m j f lll t 得 t=2.5*2=5min （九）本章小结 本章主要是对锥套的加工工艺进行设计。先要明确零件的作用 ，本次设计 的锥套的主要作用就是固定冲作用。确定了零件的机械加工余量、工序尺寸及毛 坯尺寸后，就可以对零件的工艺路线进行分析，制定出两套工艺方案，然后对这 两套方案进行分析比较，选择最优方案，然后再其基础上进行进一步的改进和工 序集中，还在计算加工设备的转速和切削速度，并根据参数和查表最后进行时间 18 定额计算及生产安排。 优良的加工工艺是能否生产出合格， 优质零件的必要前提， 所以对加工工艺的设计十分重要，十分的认真计算，设计时要反复比较，选择最 优方案，集中工序和定位集中，减少误差，为零件的加工保证质量和产量，而增 加利润和减少成本。 四、四、加工加工mmH710工艺孔夹具设计工艺孔夹具设计 （一）加工mmH710工艺孔夹具设计 本夹具主要用来铰这个工艺孔mmH710。这个工艺孔均有尺寸精度要求为 IT7，内表面粗糙度为1.6 m，与中心轴垂直。并以后mm3加工孔为定位孔。其 加工质量直接影响整个零件的整体质量。本道工序为锥套加工的第十一道工序， 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。所以根据零件图的要求，需要设计一个钻套 和定位整体零件的专用夹具。 （二）定位方案的分析和定位基准的选择 由零件图可知，这个工艺孔位于零件mm175外圆上，其有尺寸精度要求和 表面粗糙度要求并应与侧面垂直。 为了保证所铰的孔与侧面垂直并保证这个工艺 孔能能够达到要求。根据基准重合、基准统一原则。在选择两工艺孔的加工定位 基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣顶面工序的定位基准，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mm175外圆端面和与 mm175之配合的心轴为主要定位基准限制工件的五个自由度，采用螺母夹紧。 19 图 3.2 夹具零件图 （三）定位误差分析 本工序选用的工件以圆孔在间隙心轴上定位，心轴为垂直放置，由于定位副 间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。不过这时的径向定位误差不 再只是单向的了，而是在水平面内任意方向上都有可能发生，其最大值也比心轴 水平放置时大一倍。见下图。 0.031 0.021 0.0120.064 YxYyD TTd 式中 定位副间的最小配合间隙（mm） ； D T工件圆孔直径公差（mm） ； Td心轴外圆直径公差（mm） 。 图 3.2 心轴垂直放置时定位分析图 （四）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、 铰加工， 而钻削力远远大于铰的切削力。 20 因此切削力应以钻削力为准。由切削手册得： 钻削力 6 . 08 . 0 26HBDfF 式（3-1） 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10HBfDT 式（3-2） 式中：10mmD maxmaxmin 11 187187 149174 33 HBHBHBHB 1 0 . 3 2fmm r 代入公式（3-1）和（3-2）得 0.80.6 26 30 0.321746896FN 1 . 90 . 80 . 6 10300. 3217456320TN mm 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计 算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。 （五）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10H7分 钻、铰两个工步完成加工。即先用3的麻花钻钻孔，根据 GB/T 6135.2-1996 规 定钻头上偏差为零，钻套孔径为3。根据 GB/T 4256-1984 规定10H7铰孔的尺 寸为10H7，钻套尺寸为10H7。最后用10H7的标准铰刀铰孔，根据机 GB/T 1132-1984 规定标准铰刀尺寸为10H7故钻套孔径尺寸为10H7。 图 3.3 快换钻套图 铰工艺孔钻套结构参数如下表： 21 d H D 1 D 2 D h 1 h m 1 m r 公称尺寸 允差 10 16 10 -0.010 -0.027 30 26 10 4 11 11 20 45 表 3.1 铰工艺孔钻套数据表 衬套选用固定衬套其结构如图所示： 图 3.4 固定衬套图 其结构参数如下表： d H D C 1 C 公 称 尺 寸 允差 公称尺寸 允差 10 +0.023 0 16 46 +0.035 +0.018 3 2 表 3.2 固定衬套数据表 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 2 所示。 （六）夹具精度分析 利用夹具在钻床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工 系统。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。 本道工序加工中主要保证工艺孔尺寸10H7及同轴度公差0.01mm及表面粗糙 度1.6 m。本道工序最后采用精铰加工，根据 GB/T 1132-1984 采用铰刀，直径为 10H7，并采用钻套，铰刀导套孔径为10H7，外径为10H7同轴度公差为 22 0.01mm。固定衬套采用孔径为10H7，同轴度公差为mm005. 0。 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） 、各孔的体外 作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸10H7。 （3） 、当各孔的实际轮廓偏离其最 大实体状态，即其直径偏离最大实体尺寸10H7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10H7时，相对 于最大实体尺寸10H7的偏离量为0.043mm，此时轴线的位置度误差可达到其 最大值0.010.0430.053mm。 工艺孔的尺寸10H7，由选用的铰刀尺寸10H7满足。 工艺孔的表面粗糙度1.6 m，由本工序所选用的加工工步钻、铰满足。 （七）夹具设计及操作的简要说明 由零件图可知，工艺孔位于零件mm175外圆上，其有尺寸精度要求和表面 粗糙度要求并应与侧面垂直。为了保证所钻、铰的孔与侧面垂直并保证工艺孔能 在后续的孔加工工序中使10