支架工艺规程及加工3×Φ7螺纹孔工装夹具设计【含14张CAD图纸+PDF图】
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摘 要 机械加工行业作为一个传统而富有活力的行业，近十几年取得了突飞猛进的发展，在新经济时代，行业呈现了新的发展趋势，由此对其质量、性能要求有了新的变化。现在机械加工行业发生着结构性变化，工艺工装夹具的设计与改良已成为企业生存和发展的必要条件，工艺工装夹具的设计与改良直接影响加工产品的质量与性能。本课题主要是针对支架工艺规程和加工 37 螺纹孔工装夹具设计及其调研, 文中介绍了支架的加工工艺规程，以及在制定过程中所遇到问题的分析、工时定额、切削用量的计算等。同时通过对夹具整体方案的设计，定位机构的设计，以及了解了专用夹具的设计要求，详细设计出了支架零件钻 37 螺纹孔的夹具机构，并对加工中用到的夹具的设计过程，包括定位、夹紧及误差进行了分析和计算。通过设计，进一步熟悉了加工工件工艺分析过程，了解夹具的设计规程，通过调研和查阅资料，从而设计出最佳的加工工艺方案和工件专用的夹具。通过刀具的合理选择以及夹具的实际设计，掌握了一个零件加工工艺方案如何制定、夹具如何设计，并提高分析问题解决问题的能力。通过使用 AutoCAD 和 Proe 进行夹具设计，进一步提高了计算机绘图能力，为我以后的学习和工作奠定了良好的基础。关键词：支架；工艺方案；夹具；刀具ABSTRACTMechanical processing industry as a traditional and vigorous industries,nearly ten years has achieved rapid development, In the new economic era，the profession has presented the recent trend of development, From this to its quality and the performance requirement had the new change. Now the machine-finishing profession is having the structural change, Technology to design the clamp and improved has become the enterprise survival and the development of the necessary conditions. Process design and improvement of jig directly affect the quality and performance of products.This topic is mainly directed against the stents procedure and processing 3 x 7holes Jig design and research. This paper introduces the processing stent procedures，and the problems encountered of analysis in the process of establishing, fixed working hours, Cutting dosages of the calculation. Through the whole scheme design of fixture, design of positioning mechanism, and the special jig design requirements, The detailed design a stent parts 3x7holes Jig design, And the process of using fixture design process, Including positioning, clamping and error is analyzed and calculated.Through the design, Become more familiar with the process of machining the workpiece process analysis, learning fixture design rules, Through research and access to information, to design the best process technology program and a dedicated fixture workpiece. Through cutting tools reasonable choice as well as jigs actual design, Grasping how to process a components craft plan to formulate, how to design a fixture, And improve the ability to analyze and solve problems. By using AutoCAD and Proe for fixture design, Have improved the computer painting ability further，For my future study and work has laid a good foundation. Keywords: Stent Technology Program Tool Jig目 录 引引 言言.2第一章第一章 工件加工工艺安排工件加工工艺安排.3第二章第二章 机械加工工艺规程机械加工工艺规程.52.1 工艺规程.52.1.1 确定毛坯的制造形式.52.1.2 材料的技术要求.52.1.3 基准的选择.62.2 工艺规程涉及的计算.62.2.1 工序一 铣后侧大平面.62.2.2 工序二 铣圆柱右侧平面.72.2.3 工序三 铣圆柱左侧平面.82.2.4 工序四 铣上平面.92.2.5 工序五：加工 20H7 孔.102.2.6 工序六：加工 6H8 孔.132.2.7 工序七：加工 3*7-14 孔.16第三章第三章 夹具设计夹具设计.203.1 夹具总体方案设计.203.2 定位机构的设计.203.3 专用夹具设计要求.213.4 加工支架 3*7-14 孔的工装夹具.213.4.1 本工序零件的加工要求分析.213.4.2 确定夹具类型.213.4.3 拟定定位方案和选择定位元件.213.4.4 切削力及夹紧力计算.223.4.5 确定夹紧方案.233.4.6 总体结构分析.233.4.7 工作原理.243.5 夹具图.243.5.1 夹具装配图如下.243.5.2 夹具体如下.25总总 结结.26谢谢 辞辞.27参考文献参考文献.28附附 表表.29大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）2引 言当今社会人们广泛使用家用机器和大型机器，人们的生活水平得到了很大的改善。因此我们的生活离不开制造业，当人们谈起制造行业中的发展时,很少谈到工件夹具,但是在零件生产的基本领域,夹具的生产的重要正逐步显现出来。如今,制造商们需要供应商提供一步到位服务,他们要求世界范围内的当地供应商能够支持全球化生产。他们需要交钥匙解决办法。他们坚持与供应商保持并行生产过程开发。他们努力寻求各种以及所有可以降低其产品生产时间的对策。 那些制作夹具的人,必须采用与制作价值好几百万美元的加工中心的人们所采用的相同的规则,如今他们正在迎接这种挑战。夹具不仅保证了工件加工的相对位置，而且提高了劳动生产率、减轻了劳动强度，更为重要的是保证了产品质量。许多工件夹具系统依然高度依赖操作人员，由他们围绕被装夹的零件，依次松开和拧紧螺母和螺栓，这是一种费时又不可靠的作业。如果没有紧固某个螺栓，或者紧固有变化，则可能产生不合格的夹紧或工件变形。在像天津一汽这样大规模的汽车流水生产线上，往往要求采用大量高效的、快速的工装夹具以满足汽车生产的要求。由于这些工装夹具数量大，要求高，直接影响产品质量，在设计时的数值显得尤为重要。因为这些数值一经确定则其精度直接影响生产出的产品质量，若其数值偏大或偏小会造成资源的不必要浪费，还可能使产品出现一些不良影响。因此，设计出精准的夹具对工件生产加工具有重要意义。在本次设计当中，把所学的机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料机械制造工艺，金属切削原理及刀具，夹具设计和 AutoCAD 制图有机结合起来，既是对以前所学知识的检验，又为我步入社会，参加工作打下了基础。在这次对支架工艺规程及加工 3*7 螺纹孔工装夹具设计中，我查阅了不少于此相关的资料，并进行了相关的调研，使我对支架有了更深层次的了解，了解了支架的基本结构、功能、及工作原理。还使我对 AutoCAD、Proe 等制图软件和各种资料的相关运用有了更深的理解。在说明书编写过程中，得到了宿崇老师以及相关同学的大力支持和热情帮助，在此谨以致意。 虽然如此，限于本人水平有限，时间仓促，在设计过程中难免有错误之处，敬请各位老师批评指正。大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）3第一章 工件加工工艺安排图 1-1 （根据零件图上所标注的图标为参考，工步如下）表 1-1 工件的加工工艺安排序号工序名称工序内容刀具名称量具名称1铸造毛坯用灰铸铁铸造工件毛坯端铣刀游标卡尺2铣后侧大平面铣后侧大平面至8（0+0.087）粗糙度为6.3 端铣刀游标卡尺3铣圆柱右侧平面铣圆柱右侧面至 43（0+0.025）粗糙度为 6.3 端铣刀游标卡尺4铣圆柱左侧平面铣圆柱左侧面至 40（0+0.054）粗糙度为 6.3端铣刀游标卡尺5铣上底面铣上底面至5（0+0.098）粗糙度为 6.3端铣刀 游标卡尺6钻、扩、铰20H7 孔钻孔至18（0+0.067）标准钻头塞规扩孔至19（0+0.054）标准钻头塞规铰孔至硬质合金铰刀塞规大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）420H7（0+0.006）粗糙度 1.67钻、扩、铰6H8 孔钻孔至4（0+0.037）标准钻头塞规扩孔至5（0+0.072）标准钻头 塞规铰孔至6H8（0+0.005）粗糙度 3.2硬质合金铰刀塞规8钻、扩、铰3*7-14 孔钻孔至5（0+0.034）保证大孔钻孔至12（0+0.087）阶梯钻头塞规扩孔至6（0+0.064）保证大孔扩孔至13（0+0.056）阶梯钻头塞规铰孔至7（0+0.007）保证大孔铰孔至14（0+0.007）粗糙度 12.5硬质合金铰刀塞规9清洗、检验 大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）5第二章 机械加工工艺规程2.1 工艺规程工艺规程2.1.1 确定毛坯的制造形式支架零件的毛坯通常采用铸铁件。因为灰铸铁表层为白口组织，具有比较高的硬度和耐磨性。具有较高的抗压强度。不易被破坏。价格也比较便宜，因此作为支架的材料比较适合。选零件的材料为 HT200，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用砂型机铸造。2.1.2 材料的技术要求(1).零件加工表面上，不应有划痕、擦伤等损伤零件表面的缺陷。(2).未注形状公差应符合 GB1184-80 的要求。(3).未注长度尺寸允许偏差0.5mm。(4).铸件公差带对称于毛坯铸件基本尺寸配置。(5).未注圆角半径 R5。(6).未注倒角均为 245。(7).锐角倒钝。(8).各密封件装配前必须浸透油。(9).进入装配的零件及部件（包括外购件、外协件），均必须具有检验部门的合格证方能进行装配。(10).零件在装配前必须清理和清洗干净，不得有毛刺、飞边、氧化皮、锈蚀、切屑、油污、着色剂和灰尘等。(11).装配前应对零、部件的主要配合尺寸，特别是过盈配合尺寸及相关精度进行复查。(12).装配过程中零件不允许磕、碰、划伤和锈蚀。(13).规定拧紧力矩要求的紧固件，必须采用力矩扳手，并按规定的拧紧力矩紧固。(14).同一零件用多件螺钉（螺栓）紧固时，各螺钉（螺栓）需交叉、对称、逐步、均匀拧紧。(15).铸件表面上不允许有冷隔、裂纹、缩孔和穿透性缺陷及严重的残缺类缺陷（如欠铸、机械损伤等）。大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）6(16).铸件非加工表面上的铸字和标志应清晰可辨，位置和字体应符合图样要求。(17).铸件非加工表面的粗糙度，砂型铸造 R，不大于 50m。(18).铸件有倾斜的部位、其尺寸公差带应沿倾斜面对称配置。(19).铸件非加工表面的皱褶，深度小于 2mm，间距应大于 100mm。(20).机器产品铸件的非加工表面均需喷丸处理或滚筒处理，达到清洁度 Sa2 1/2 级的要求。(21).铸件必须进行水韧处理。(22).铸件不允许存在有损于使用的冷隔、裂纹、孔洞等铸造缺陷。(23).装配前，都要进行脱脂、酸洗、中和、水洗及防锈处理。(24).装配时，对管夹、支座、法兰及接头等用螺纹连接固定的部位要拧紧，防止松动。2.1.3 基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。以零件的后侧大平面作为基准面，其他基准另行说明。以便消除基准不重合误差和转换的误差。2.2 工艺规程涉及的计算工艺规程涉及的计算2.2.1 工序一 铣后侧大平面1，选择刀具1）选择YT15硬质合金刀片根据表3.1，铣削深度ap=3mm时端铣刀直径d0=125mm，ae为64mm，由于采用标准硬质合金端铣刀，齿数Z=12（表3.16）2）铣刀几何形状（表3.2）：由于200MPa，故=60，=30，=5，brrr=8，=8，=10，=50a0as02，选择切削用量1）决定铣削深度ap由可加工余量不大，故可在一次走刀内切完ap=h=1.5mm。走刀两次。2）决定每齿进给量fz，采用不对称端铣以提高进给量。当使用YT15，铣床功率7.5Kw，fz=0.090.18mz，但是因为采用不对称端铣，fz=0.18 mmz。3）决定切削速度vc和每分钟进给量vf，切削速度vc。根据表3.16，当d0=125mm时，z=12，ap4mm，fz=0.18mmz时vt=98 mmmin，nt=250 rmm， vft=471 mmmin 各修正系数kmv=kmn=1.0，ksv=ksn=0.8故 大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）7vc=vtkv=981.00.8=78.4m/minn=ntkn=2501.00.8=200r/minvf=vftkft=4711.00.8=376.8mm/min 根据立铣说明书，nc=235rmm，vfc=190mmmin， 因此实际切削速度和每齿进给量 2-101000cd nv 03.14 125235/ min92.24/ min10001000cd nvmm 2-2fczccvfn z 190/0.067/235 12fczccvfmm zmm zn z 3 计算基本工时 2-3mfLtv式中 L=l+y+,l=64mm,根据表 3.26 中不对称安装铣刀入切量及超切量 y+=17所以，tm=0.43min2.2.2 工序二 铣圆柱右侧平面1，选择刀具1）选择YT15硬质合金刀片根据表3.1，铣削深度ap=3mm时端铣刀直径d0=80mm，ae为30mm，由于采用标准硬质合金端铣刀，齿数Z=10（表3.16）2）铣刀几何形状（表3.2）：由于200MPa，故=60，=30，=5，brrr=8，0a=8，=-10，=50as02，选择切削用量2）决定铣削深度ap由可加工余量不大，故可在一次走刀内切完ap=h=1.5mm。走刀两次。2）决定每齿进给量fz，采用不对称端铣以提高进给量。当使用YT15，铣床功率大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）87.5Kw，fz=0.090.18mz，但是因为采用不对称端铣，fz=0.18 mmz。3）决定切削速度vc和每分钟进给量vf，切削速度vc。根据表3.16，当d0=80mm时，z=10，ap4mm，fz=0.18mmz时vt=110 mmmin，nt=439 rmm， vft=492 mmmin 各修正系数kmv=kmn=1.0，ksv=ksn=0.8故 vc=vtkv=1101.00.8=88m/minn=ntkn=4391.00.8=351.2r/minvf=vftkft=4921.00.8=393.6mm/min 根据立铣说明书，nc=375rmm，vfc=300mmmin， 因此实际切削速度和每齿进给量，根据公式 2-1，2-2 得03.148037594.2/ min10001000cd nvm3000.08/375 10fczccvfmm zn z 3 计算基本工时根据公式 2-3mfLtv式中 L=l+y+,l=30mm,根据表 3.26 中不对称安装铣刀入切量及超切量 y+=8所以，tm=0.13min2.2.3 工序三 铣圆柱左侧平面1，选择刀具1）选择YT15硬质合金刀片根据表3.1，铣削深度ap=3mm时端铣刀直径d0=80mm，ae为30mm，由于采用标准硬质合金端铣刀，齿数Z=10（表3.16）2）铣刀几何形状（表3.2）：由于200MPa，故=60，=30，=5，brrr=8，0a=8，=-10，=50as02，选择切削用量3）决定铣削深度ap由可加工余量不大，故可在一次走刀内切完ap=h=1.5mm。走刀大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）9两次。2）决定每齿进给量fz，采用不对称端铣以提高进给量。当使用YT15，铣床功率7.5Kw，fz=0.090.18mz，但是因为采用不对称端铣，fz=0.18 mmz。3）决定切削速度vc和每分钟进给量vf，切削速度vc。 根据表3.16，当d0=80mm时，z=10，ap4mm，fz=0.18mmz时vt=110 mmmin，nt=439 rmm， vft=492 mmmin 各修正系数kmv=kmn=1.0，ksv=ksn=0.8故 vc=vtkv=1101.00.8=88m/minn=ntkn=4391.00.8=351.2r/minvf=vftkft=4921.00.8=393.6mm/min 根据立铣说明书，nc=375rmm，vfc=300mmmin， 因此实际切削速度和每齿进给量，根据公式 2-1，2-2 得03.148037594.2/ min10001000cd nvm 3000.08/375 10fczccvfmm zn z3 计算基本工时根据公式 2-3mfLtv式中 L=l+y+,l=30mm,根据表 3.26 中不对称安装铣刀入切量及超切量 y+=8所以，tm=0.13min2.2.4 工序四 铣上平面1，选择刀具1）选择YT15硬质合金刀片根据表3.1，铣削深度ap=3mm时端铣刀直径d0=80mm，ae为12mm，由于采用标准硬质合金端铣刀，齿数Z=10（表3.16）2）铣刀几何形状（表3.2）：由于200MPa，故=60，=30，=5，brrr=8，0a=8，=-10，=50as02，选择切削用量大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）104）决定铣削深度ap由可加工余量不大，故可在一次走刀内切完ap=h=1.5mm。走刀两次。2）决定每齿进给量fz，采用不对称端铣以提高进给量。当使用YT15，铣床功率7.5Kw，fz=0.090.18mz，但是因为采用不对称端铣，fz=0.18 mmz。3）决定切削速度vc和每分钟进给量vf，切削速度vc。 根据表3.16，当d0=80mm时，z=10，ap4mm，fz=0.18mmz时vt=110 mmmin，nt=439 rmm， vft=492 mmmin 各修正系数kmv=kmn=1.0，ksv=ksn=0.8故 vc=vtkv=1101.00.8=88m/minn=ntkn=4391.00.8=351.2r/minvf=vftkft=4921.00.8=393.6mm/min 根据立铣说明书，nc=375rmm，vfc=300mmmin， 因此实际切削速度和每齿进给量，根据公式 2-1，2-2 得03.148037594.2/ min10001000cd nvm 3000.08/375 10fczccvfmm zn z3 计算基本工时根据公式 2-3mfLtv式中 L=l+y+,l=12mm,根据表 3.26 中不对称安装铣刀入切量及超切量 y+=4所以，tm=0.053min2.2.5 工序五：加工 20H7 孔计算步骤：一、钻孔至18（0+0.067）机床Z525立式钻床1，选择高速钢麻花钻头，其直径等d0=18mm。2，选择切削用量(1)决定进给量f1)按加工要求决定进给量，当加工要求H12H13精度时，铸铁强度200时，d0=18mm时f=0.700.86mmr大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）112)按钻头强度决定进给量，根据表2.8当=200MPa，d0=18mm，钻头允许的进给量f=1.75mmr3)按机床进给机构强度决定进给量，根据表2.9.当200MPa，d020.5mm机床进给机构允许的轴向力8330N时进给量为0.66 mmr从以上三个进给量比较看出受限制的进给量是工艺要求。其值为f=0.81mm/r由表2.19可看出钻孔时的轴向力当f=0.81，d021mm时轴向力Ff=7260N轴向力的修正系数均为1.0故Ff=7260N根据Z525机床说明书机床进给机构允许的最大轴向力为Fmax=8830N。由于FfFmax故f=0.81 mmr可用(2)决定钻头磨钝标准寿命 由表2.12，当d0=18mm时钻头后刀面最大磨损量取为0.5mm寿命T=60min(3)决定切削速度 由表2.15 f=0.81mmr标准钻头d0=18mm时Vc=10mmin切削速度修正值为KTv=1.0，Kcv=1.0 Klv=0.85，Ktv=1.0V=VtKv 2-4V=VtKv=101.01.00.851.0=8.5 mmin 2-5 01000vnd010001000 8.5150.39 / min3.14 18vnrd根据Z525钻床说明书可考虑使用nc=195 rmin但因所选转数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.62mmr，也可选择较低一级转速nc=140 rmin，仍使f=0.81 mmr比较两种选择方案1)第一方案 f=0.62mmr nc=195 rmin ncf=0.62195=120.9 mmmin2)第二方案 f=0.81mmr nc=140 rmin ncf=0.81140=113.4 mmmin因此第一方案ncf的乘积比较大，基本工时较少，故第一方案较好。这时Vc=10 mmin，f=0.62mmr。(4)检验机床扭矩及功率根据表2.21，当f0.64mmr，d0=19mm，Mt=51.99Nm扭转修正系数均为1.0.故Mc=51.99Nm根据Z525钻床说明书，当nc=195 rmin，Mm=195.2Nm根据表2.23当=170213HBS，d0=18mm，f0.63，Vc=10 mmin 时Pc=1.0KW 根据Z525机床说明书PE=2.8KW由于McMm PcPE 故选择之切削用量可用大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）12即f=0.62mmr，n=nc=195 rmin，Vc=10mmin3 计算基本工时 2-6mLtnf式中 L=l+y+,l=40mm,入切量及超切量 y+=8mm所以，tm=0.397min二、扩孔至 19（0+0.054）机床Z525立式钻床1，选择高速钢麻花钻头，其直径等d0=19mm。2，选择切削用量(1)决定进给量f1)按加工要求决定进给量，当加工要求H12H13精度时，铸铁强度200时，d0=19mm时f=0.700.86mmr2)按钻头强度决定进给量，根据表2.8当=200MPa，d0=19mm，钻头允许的进给量f=1.75mmr3)按机床进给机构强度决定进给量，根据表2.9.当200MPa，d020.5mm机床进给机构允许的轴向力8330N时进给量为0.66 mmr从以上三个进给量比较看出受限制的进给量是工艺要求。其值为f=0.81mm/r由表2.19可看出钻孔时的轴向力当f=0.81，d021mm时轴向力Ff=7260N轴向力的修正系数均为1.0故Ff=7260N根据Z525机床说明书机床进给机构允许的最大轴向力为Fmax=8830N。由于FfFmax故f=0.81 mmr可用(2)决定钻头磨钝标准寿命 由表2.12，当d0=19mm时钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm寿命T=60min(3)决定切削速度 由表2.15 f=0.81mmr标准钻头d0=19mm时Vc=10mmin切削速度修正值为KTv=1.0，Kcv=1.0 Klv=0.85，Ktv=1.0，根据公式2-4，2-5得V=VtKv=101.01.00.851.0=8.5 mmin 010001000 8.5142.47 / min3.14 19vnrd根据Z525钻床说明书可考虑使用nc=195 rmin但因所选转数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.62mmr，也可选择较低一级转速nc=140 rmin，仍使f=0.81 mmr大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）13比较两种选择方案1)第一方案 f=0.62mmr nc=195 rmin ncf=0.62195=120.9 mmmin2)第二方案 f=0.81mmr nc=140 rmin ncf=0.81140=113.4 mmmin因此第一方案ncf的乘积比较大，基本工时较少，故第一方案较好。这时Vc=10 mmin，f=0.62mmr。(4)检验机床扭矩及功率根据表2.21，当f0.64mmr，d0=19mm，Mt=51.99Nm扭转修正系数均为1.0.故Mc=51.99Nm根据Z525钻床说明书，当nc=195 rmin，Mm=195.2Nm根据表2.23当=170213HBS，d0=19mm，f0.63，Vc=10 mmin 时Pc=1.0KW 根据Z525机床说明书PE=2.8KW由于McMm PcPE 故选择之切削用量可用即f=0.62mmr，n=nc=195 rmin，Vc=10mmin3 计算基本工时根据公式 2-6mLtnf式中 L=l+y+,l=40mm,入切量及超切量 y+=8mm所以，tm=0.397min三、铰孔至 20H7（0+0.006）查表 2.25 可知：进给量 f=0.3mm/r,切削速度 vc =8m/min。决定铰刀磨钝标准寿命 由表 2.12，当 d0=20mm 时钻头后刀面最大磨损量取为 0.4mm寿命 T=60min计算基本工时根据公式 2-6mLtnf式中 L=l+y+,l=40mm,入切量及超切量 y+=8mm所以，tm=0.397min2.2.6 工序六：加工 6H8 孔计算步骤：一、钻孔至4（0+0.037）大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）14机床Z525立式钻床1，选择高速钢麻花钻头，其直径等d0=4mm。2，选择切削用量(1)决定进给量f1)按加工要求决定进给量，当加工要求H12H13精度时，铸铁强度200时，d0=4mm时f=0.270.33mmr2)按钻头强度决定进给量，根据表2.8当=200MPa，d0=4mm，钻头允许的进给量f=0.50mmr3)按机床进给机构强度决定进给量，根据表2.9.当210MPa，d010.2mm机床进给机构允许的轴向力8330N时进给量为1.6 mmr从以上三个进给量比较看出受限制的进给量是工艺要求。其值为f=0.28mm/r由表2.19可看出钻孔时的轴向力当f=0.28，d010.2mm时轴向力Ff=2520N轴向力的修正系数均为1.0故Ff=2520N根据Z525机床说明书机床进给机构允许的最大轴向力为Fmax=8830N。由于FfFmax故f=0.28 mmr可用(2)决定钻头磨钝标准寿命 由表2.12，当d0=4mm时钻头后刀面最大磨损量取为0.5mm寿命T=20min(3)决定切削速度 由表2.15 f=0.28mmr标准钻头d0=4mm时Vc=14mmin切削速度修正值为KTv=1.0，Kcv=1.0 Klv=0.85，Ktv=1.0，根据公式2-4，2-5得V=VtKv=141.01.00.851.0=11.9 mmin010001000 11.9947.45 / min3.144vnrd根据Z525钻床说明书可考虑使用nc=960 rmin但因所选转数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.22mmr，也可选择较低一级转速nc=680rmin，仍使f=0.28 mmr比较两种选择方案1)第一方案 f=0.22mmr nc=960 rmin ncf=0.22960=211.2 mmmin2)第二方案 f=0.28mmr nc=680 rmin ncf=0.28680=190.4 mmmin因此第一方案ncf的乘积比较大，基本工时较少，故第一方案较好。这时Vc=14 mmin，f=0.22mmr。(4)检验机床扭矩及功率根据表2.21，当f0.26mmr，d011.1mm，Mt=8.82Nm扭转修正系数均为1.0.故Mc=8.82Nm根据Z525钻床说明书，当nc=960 rmin，Mm=29.4Nm大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）15根据表2.23当=170213HBS，d0=4mm，f0.53，Vc=14 mmin 时Pc=1.0KW 根据Z525机床说明书PE=2.8KW由于McMm PcPE 故选择之切削用量可用即f=0.22mmr，n=nc=960rmin，Vc=14mmin3 计算基本工时根据公式 2-6mLtnf式中 L=l+y+,l=10mm,入切量及超切量 y+=2.5mm所以，tm=0.06min二、扩孔至 5（0+0.072）机床Z525立式钻床1，选择高速钢麻花钻头，其直径等d0=5mm。2，选择切削用量(1)决定进给量f1)按加工要求决定进给量，当加工要求H12H13精度时，铸铁强度200时，d0=5mm时f=0.270.33mmr2)按钻头强度决定进给量，根据表2.8当=200MPa，d0=5mm，钻头允许的进给量f=0.50mmr3)按机床进给机构强度决定进给量，根据表2.9.当210MPa，d010.2mm机床进给机构允许的轴向力8330N时进给量为1.6 mmr从以上三个进给量比较看出受限制的进给量是工艺要求。其值为f=0.28mm/r由表2.19可看出钻孔时的轴向力当f=0.28，d010.2mm时轴向力Ff=2520N轴向力的修正系数均为1.0故Ff=2520N根据Z525机床说明书机床进给机构允许的最大轴向力为Fmax=8830N。由于FfFmax故f=0.28 mmr可用(2)决定钻头磨钝标准寿命 由表2.12，当d0=5mm时钻头后刀面最大磨损量取为0.5mm寿命T=20min(3)决定切削速度 由表2.15 f=0.28mmr标准钻头d0=4mm时Vc=14mmin切削速度修正值为KTv=1.0，Kcv=1.0 Klv=0.85，Ktv=1.0，根据公式2-4，2-5得V=VtKv=141.01.00.851.0=11.9 mmin010001000 11.9757.96 / min3.145vnrd大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）16根据Z525钻床说明书可考虑使用nc=960 rmin但因所选转数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.22mmr，也可选择较低一级转速nc=680rmin，仍使f=0.28 mmr比较两种选择方案1)第一方案 f=0.22mmr nc=960 rmin ncf=0.22960=211.2 mmmin2)第二方案 f=0.28mmr nc=680 rmin ncf=0.28680=190.4 mmmin因此第一方案ncf的乘积比较大，基本工时较少，故第一方案较好。这时Vc=14 mmin，f=0.22mmr。(4)检验机床扭矩及功率根据表2.21，当f0.26mmr，d011.1mm，Mt=8.82Nm扭转修正系数均为1.0.故Mc=8.82Nm根据Z525钻床说明书，当nc=960 rmin，Mm=29.4Nm根据表2.23当=170213HBS，d0=4mm，f0.53，Vc=14 mmin 时Pc=1.0KW 根据Z525机床说明书PE=2.8KW由于McMm PcPE 故选择之切削用量可用即f=0.22mmr，n=nc=960rmin，Vc=14mmin3 计算基本工时根据公式 2-6mLtnf式中 L=l+y+,l=10mm,入切量及超切量 y+=2.5mm所以，tm=0.06min三、铰孔至 6H8（0+0.005）查表 2.25 可知：进给量 f=0.2mm/r,切削速度 vc =8m/min。决定铰刀磨钝标准寿命 由表 2.12，当 d0=5mm 时钻头后刀面最大磨损量取为 0.4mm 寿命 T=60min计算基本工时根据公式 2-6mLtnf式中 L=l+y+,l=10mm,入切量及超切量 y+=2.5mm所以，tm=0.06min大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）172.2.7 工序七：加工 3*7-14 孔计算步骤：一、钻孔至5（0+0.034） ，保证大孔钻孔至12（0+0.087）以小孔为基准，使用阶梯钻头。 （因为阶梯钻头的刚度不同，应以小钻头为基准）机床Z525立式钻床1，选择高速钢麻花钻头，其直径等d0=5mm。2，选择切削用量(1)决定进给量f1)按加工要求决定进给量，当加工要求H12H13精度时，铸铁强度200时，d0=5mm时f=0.270.33mmr2)按钻头强度决定进给量，根据表2.8，当硬度为200HBS，d0=5mm，钻头允许的进给量f=0.60mmr3)按机床进给机构强度决定进给量，根据表2.9.当硬度210HBS，d010.2mm机床进给机构允许的轴向力8330N时进给量为1.6 mmr从以上三个进给量比较看出受限制的进给量是工艺要求。其值为f=0.28mm/r由表2.19可看出钻孔时的轴向力当f=0.28，d010.2mm时轴向力Ff=4280N轴向力的修正系数均为1.0故Ff=4280N根据Z525机床说明书机床进给机构允许的最大轴向力为Fmax=8830N。由于FfFmax故f=0.28 mmr可用(2)决定钻头磨钝标准寿命 由表2.12，当d0=5mm时钻头后刀面最大磨损量取为0.5mm寿命T=60min(3)决定切削速度 由表2.15 f=0.28mmr标准钻头d0=5mm时Vc=14mmin切削速度修正值为KTv=1.0，Kcv=1.0 Klv=0.85，Ktv=1.0，根据公式2-4，2-5得V=VtKv=141.01.00.851.0=11.9 mmin010001000 11.9757.96 / min3.145vnrd根据Z525钻床说明书可考虑使用nc=960 rmin但因所选转数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.22mmr，也可选择较低一级转速nc=680rmin，仍使f=0.28 mmr比较两种选择方案1)第一方案 f=0.22mmr nc=960 rmin ncf=0.22960=211.2 mmmin2)第二方案 f=0.28mmr nc=680 rmin ncf=0.28680=190.4mmmin因此第一方案ncf的乘积比较大，基本工时较少，故第一方案较好。这时Vc=14 mmin，f=0.22mmr。大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）18(4)检验机床扭矩及功率根据表2.21，当f0.26mmr，d011.1mm，Mt=8.82m扭转修正系数均为1.0.故Mc=8.82Nm根据Z525钻床说明书，当nc=960 rmin，Mm=29.4Nm根据表2.23当=170213HBS，d0=5mm，f0.53，Vc=14 mmin 时Pc=1.0KW 根据Z525机床说明书PE=2.8KW由于McMm PcPE 故选择之切削用量可用即f=0.22mmr，n=nc=960rmin，Vc=14mmin3 计算基本工时根据公式 2-6mLtnf式中 L=l+y+,l=8mm,入切量及超切量 y+=2.5mm所以，tm=0.050min二、扩孔至 6（0+0.064）,保证大扩孔至 13（0+0.056）以小孔为基准，使用阶梯扩孔钻头。机床Z525立式钻床1，选择高速钢麻花钻头，其直径等d0=6mm。2，选择切削用量(1)决定进给量f1)按加工要求决定进给量，当加工要求H12H13精度时，铸铁强度200时，d0=6mm时f=0.270.33mmr2)按钻头强度决定进给量，根据表2.8，当硬度为200HBS，d0=6mm，钻头允许的进给量f=0.72mmr3)按机床进给机构强度决定进给量，根据表2.9.当硬度210HBS，d010.2mm机床进给机构允许的轴向力8330N时进给量为1.6 mmr从以上三个进给量比较看出受限制的进给量是工艺要求。其值为f=0.28mm/r由表2.19可看出钻孔时的轴向力当f=0.28，d010.2mm时轴向力Ff=4280N轴向力的修正系数均为1.0故Ff=4280N根据Z525机床说明书机床进给机构允许的最大轴向力为Fmax=8830N。由于FfFmax故f=0.28 mmr可用(2)决定钻头磨钝标准寿命 由表2.12，当d0=6mm时钻头后刀面最大磨损量取为0.5mm寿命T=60min大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）19(3)决定切削速度 由表2.15 f=0.28mmr标准钻头d0=6mm时Vc=14mmin切削速度修正值为KTv=1.0，Kcv=1.0 Klv=0.85，Ktv=1.0，根据公式2-4，2-5得V=VtKv=141.01.00.851.0=11.9 mmin010001000 11.9631.63 / min3.146vnrd根据Z525钻床说明书可考虑使用nc=680 rmin但因所选转数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.22mmr，也可选择较低一级转速nc=545rmin，仍使f=0.28 mmr比较两种选择方案1)第一方案 f=0.22mmr nc=680 rmin ncf=0.22680=149.6mmmin2)第二方案 f=0.28mmr nc=545 rmin ncf=0.28545=152.6mmmin因此第一方案ncf的乘积比较大，基本工时较少，故第一方案较好。这时Vc=14 mmin，f=0.22mmr。(4)检验机床扭矩及功率根据表2.21，当f0.26mmr，d011.1mm，Mt=8.82m扭转修正系数均为1.0.故Mc=8.82Nm根据Z525钻床说明书，当nc=680 rmin，Mm=42.2Nm根据表2.23当=170213HBS，d0=6mm，f0.53，Vc=14 mmin 时Pc=1.0KW 根据Z525机床说明书PE=2.8KW由于McMm PcPE 故选择之切削用量可用即f=0.22mmr，n=nc=680rmin，Vc=14mmin3 计算基本工时根据公式 2-6mLtnf式中 L=l+y+,l=8mm,入切量及超切量 y+=2.5mm所以，tm=0.050min三、铰孔至 7（0+0.007） ，保证大孔铰孔至 14（0+0.007）查表 2.25 可知：进给量 f=0.2mm/r,切削速度 vc =8m/min。决定铰刀磨钝标准寿命 由表 2.12，当 d0=7mm 时钻头后刀面最大磨损量取为 0.4mm 寿命 T=60min计算基本工时根据公式 2-6大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）20mLtnf式中 L=l+y+,l=8mm,入切量及超切量 y+=2.5mm所以，tm=0.050min第三章夹具设计根据所给零件的加工特点设计出了和它有关的机床夹具，这些夹具在所给支架零件的机械加工制造工艺过程中起着十分重要的作用。具体体现在以下几方面：保证和稳定零件加工质量；提高劳动生产率，降低成本；夹具可扩大机床的工艺范围，做到同机可加工多件；减轻工人劳动强度，保证安全生产。这些机床夹具作为机械加工系统的重要组成部分，其设计、制造质量直接影响到机械加工系统的加工质量和工作可靠性。应保证工件加工质量的要求；应能提高加工效率；有益于降低成本；夹具的操作维护影安全方便。随着现代机械制造业的发展，我们对机床夹具设计要求也越来越高，除前述基本要求，还应在下述方面予以足够重视：夹具的结构标准化、模块化；夹具制造的精密化；夹具功能的柔性化；夹具传动的高效化、自动化；夹具设计自动化。3.1 夹具总体方案设计夹具总体方案设计在做夹具总体方案设计时考虑到下列问题：1. 夹具装夹保证工件的加工精度条件；2. 工件夹具中的正确装夹；3. 夹具对切削成型运动具有正确的相互关系。4. 夹具相对刀具的正确调整。5. 有良好的结构工艺性，充分考虑制造、检验、装配、调整和维修的方便。3.2 定位机构的设计定位机构的设计在制定零件机械加工工艺规程时，首先应遵循六点定位原则，其次应尽可能以设计基准为工序基准，确定定位方案，设计夹具时要使定位基准重合，满足下列要求：（1）基准面应能保证工件的定位准确，能迅速完成工件的定位和夹紧，大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）21装夹可靠，且夹具结构简单，装卸工件方便。（2）确定的基准与各加工部位的各个尺寸运算简单，尽量减少尺寸链计算，避免或减少因计算环节产生的计算误差。通过上述分析，确定了支架的定位基准为零件的后侧大平面和 20H7 孔。3.3 专用夹具设计要求专用夹具设计要求根据下列要求设计专用夹具：1）保证工件加工要求2）提高加工效率，降低成本。3）操作方便，便于排屑，工作安全，能降低工人劳动强度。4）有良好的结构工艺性，便于制造、检验、装配、调整和维修。根据下列步骤设计专用夹具：1）明确任务，研究资料，了解生产条件。2）制定夹具的结构方案，绘制夹具结构草图。3）绘制夹具总图，标注有关尺寸和技术要求。4）绘制零件装配图。3.4 加工支架加工支架 3*7-14 孔的工装夹具孔的工装夹具3.4.1 本工序零件的加工要求分析本道工序通过钻、扩、铰的方法最终实现加工。首先钻孔至 12（0+0.087） ，同时保证小孔钻孔至 5（0+0.034） ，再扩孔至 13（0+0.056） ，同时保证小孔扩孔至 6（0+0.064） ；最后铰孔至 14（0+0.007）粗糙度 12.5，同时保证小孔铰孔至 7（0+0.007）粗糙度12.5。3.4.2 确定夹具类型根据零件结构，采用偏心夹紧机构，为通用夹具。为了提高加工效率，现决定采用直径相符的阶梯钻头，一次走刀完成，同时为了减少加工成本采用手动夹紧。3.4.3 拟定定位方案和选择定位元件1 定位方案根据工件结构的特点，其定位方案如下：大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）22设计基准与工艺基准重合，以后侧大平面和 20H7 孔为定位基准。为了提高加工效率，现决定采用标准钻头的阶梯钻头，一次走刀完成，同时为了减少加工成本采用手动夹紧。2 定位元件因为该工件质量较小，采用偏心夹紧机构来夹紧工件，即可满足工件定位和夹紧要求。3 定位误差计算D.w(A)=0D.w(B)= 12DD.w(C)= 12D只要D.w(A)+ D.w(B)+ D.w(C)即可k该工序的加工误差；（=0.02mm）kk用定位销定位一个圆柱体时的柱体公差。 （=0.004mm）DD所以D.w(A)+ D.w(B)+ D.w(C)=0+0.004+0.004=0.004=0.02mm 1212k因此该方案可行。3.4.4 切削力及夹紧力计算一切削力计算 3-1FFFxyncFpFFC afv k查表得 CF=420 =1.0 yF=0.8 =0.94 =0FxfkFn计算得出=441.5NcF二轴向力计算 3-20zFyFffFFC dfk查表 2.32 得 CF=420 zF=1.0 yF=0.8 =0.94fk计算得出 Ff=823N扭矩计算 3-30zMyMcMMMC dfk大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）23查表 2.32 得=0.206 =2.0 =0.8 =0.94MCMzMyMk计算得出= 2.83NmcM功率计算=0.189 kW02.83 1430307cccM vPd三夹紧力计算由于是圆偏心夹紧机构，因此： 3-412()QLWtgtg式中 sincosRe1cossinetgRe其中：W夹紧力Q作用力L力臂回转中心到接触点距离接触点升角偏心轮与接触面的摩擦角1偏心轮与轴销的摩擦角2R偏心轮半径e偏心距S夹紧行程偏心轮转角查表得 Q=15 L=2D=80mm = 60 12E=1.7mm =450 但为了满足夹紧要求，夹紧力应大于同方向的切削力，由与切削力同方向的摩擦力实现，F=nW+Ff2=883N n=0.15 得出 W=400NcF3.4.5 确定夹紧方案该工序可采用偏心轮夹紧机构来实现夹紧，根据平衡方程，夹紧力的合力应与刀具的切削力相等，方向与切削力方向相反，该工序通过手柄压动垫块，使压板移动夹大连交通大学 2010 届本科生毕业设计（论文）24紧工件，把零件固定在夹具体上，实现夹紧功能。3.4.6 总体结构分析按夹具装配图的设计步骤，先把各视图位置用双点画线画出工件的轮廓，然后围绕工件布置定位、夹紧装置。本工序是钻、扩、铰孔工序，导向装置由固定在夹具体上的钻模板上的钻模决定，夹具体用灰铸铁整体铸造，保证铸件夹具的加工要求。3.4.7 工作原理为了装夹方便，本设计中的钻模板采用的都是两钉两销与夹具体连接；同时采用圆柱销定位，通过旋转上面的螺母，实现支撑钉与夹具体的固定连接；利用移动压板式偏心夹紧机构夹紧工件，首先通过螺母把偏心夹紧机构固定在夹具体上，然后放入工件，当圆柱销穿过工件的空心圆柱体，使其固定住，限制了 X 方向的移动和 Y 方向的移动自由度，再利用焊接在夹具体上的挡块限制了 Z 方向
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