CA1340自动车床杠杆的加工工艺规程及工艺j夹具设计【钻Φ20mm孔】
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20
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攀枝花学院学生课程设计（论文） 题 目： CA1340自动车床杠杆夹具设计 学生姓名： 李涛 学 号： 201010601094 所在院(系)： 机 械 工 程 学 院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 2010级机制六班 指 导 教 师： 杨光春 职称： 副教授 2013年 11 月 10 日 攀枝花学院教务处制 攀枝花学院本科学生课程设计任务 题目1、课程设计的目的1、培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用专业基础课程、专业课程的理论知识，结合生产实际完成一般机电产品（或零部件）的设计制造方法及步骤的设计能力。2、强化专业各课程知识的掌握，对各课程的有机联系与应用加深理解；3、培养学生的系统设计能力与综合应用知识解决工程问题的能力2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）对该零件制订出机械加工工艺规程，设计出主要的工艺装备（机床夹具）。最后完成机械加工工艺过程卡片，夹具的装配图及主要零件图1-2张以及设计说明书。学生需完成的任务：15000字以上的设计说明书2提交设计的各种图纸、表格。3、主要参考文献1、陈日曜，金属切削原理，北京：机械工业出版社，19932、吴圣庄，金属切削机床概论，北京：机械工业出版社，19933 王先逵，机械制造工艺学，北京：机械工业出版社，20024 刘友才，机床夹具设计，北京：机械工业出版社，1995 4、课程设计工作进度计划 明确设计要求，查资料,进行方案分析设计 16学时 确定方案，进行相应内容的设计计算 32学时 完成图纸的绘制 32学时 完成加工工艺规程及工艺装备设计 32学时 整理说明书 16学时 小组答辩 8学时合计： 3周指导教师（签字）日期年 月 日教研室意见：年 月 日学生（签字）： 接受任务时间： 年 月 日 注：任务书由指导教师填写。课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名： 年月日目 录1. 前言22. 零件的分析32.1 零件的作用32.2 零件的工艺分析32.3 生产类型43. 工艺规程设计54. 选择加工方法，制定工艺路线54.1 定位基准的选择制定工艺路线54.1.2 粗基准的选择54.1.3 精基准的选择54.2 零件表面加工方法的选择54.4 选择加工设备与工艺装备75. 机械加工余量、毛坯尺寸、工序尺寸的确定及毛坯图的设计85.1 机械加工余量及毛坯尺寸的确定85.2 确定工序尺寸95.3 设计毛坯图106. 确定切削用量及基本时间116.1工序1：铣20mm外圆端面及铣20H7mm孔的端面116.2工序2：扩20H7mm孔，钻R2mm圆弧油槽136.3工序3：钻3mm油孔146.4工序4: 粗铰、 精铰20H7mm孔,车20H7mm孔两端倒角145146.5工序5：钻、粗铰、精铰8H7mm孔156.6工序6： 粗铣，半精铣槽166.7工序7：粗铣，半精铣，精铣8H7mm孔的四个端面176.8工序8: 钻、粗铰、精铰8H8mm孔186.9工序9：钻M4mm、M5螺纹底孔，攻M10mm螺纹孔197 夹具设计197.1.提出问题207.2.设计思想207.3、夹具设计217.3.1、定位分析217.3.2、切削力及夹紧力计算227.3.3、夹具操作说明238 体会与展望239 参考文献241. 前言 机械制造工程学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们大学生活中占有重要的地位。就个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。2. 零件的分析 2.1 零件的作用题目给定的零件是CA1340自动车床杠杆，它位于自动车床的自动机构中，与灵活器配合使用，起制动的作用。经查资料得知，此零件用于机床当中，并且还承受着冲击载荷，因此就要求该零件的材料具有足够的刚度和强度同时还要有足够的塑性和韧性。图12.2 零件的工艺分析分析图1可知，该杠杆的左，右端面及上下端面精度要求并不太高，其粗糙度在Ra3.2以上，故可用铣削加工。20H7mm的孔的粗糙度为Ra1.6，所以采用钻-扩-粗铰-精铰的工艺过程在钻床上加工。30mm内孔对精度要求较高，由于端面为平面，可防止钻头钻偏以保证加工精度。该零件除了内孔之外，其他加工表面精度要求均不高，因此以车床和铣床的粗加工就可达到要求。30mm内孔较长，需以多步骤加工实现。杠杆共有四组加工表面，它们之间有一定的位置要求，现分述如下： 1、以8H7mm的孔，粗糙度为Ra1.6；尺寸为26mm且与两个孔8H7mm相垂直的两个平面，尺寸为30mm且与两个孔8H7mm相垂直的两个平面，粗糙度为Ra6.3，7mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：两个孔；还有一M4的螺纹孔，其孔轴线与8H7mm的孔轴线垂直。其中，主要加工表面为两个8H7mm的孔和尺寸为26mm且与两个孔8H7mm相垂直的两个平面。 2、以20H7mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：一个20H7mm的孔及其倒角，粗糙度为Ra1.6；两个与20H7mm孔垂直的两个平面，粗糙度为Ra3.2；一个中心轴线与20H7mm孔中心轴线平行且相距11.5mm的圆弧油槽；还有一个与20H7mm的孔轴线成45的油孔3mm，并锪沉头孔。其中，20H7mm孔及两端面为主要加工面，并且20H7mm的孔粗糙度为Ra1.6、两平面的粗糙度为Ra3.2。3、以8H8mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：一个8H8mm的孔；以8H8mm的孔轴线为轴线的20mm的圆；M5的螺纹孔的轴线与8H8mm的孔轴线相互垂直；还有一个是与8H8mm的孔轴线相互垂直的下端面，其粗糙度为Ra6.3。其中，下端面为主要加工表面。M10的螺纹孔及与其轴线相互垂直的左右端面，其中左端面的粗糙度为Ra6.3。其中左端面为主要加工表面。2.3 生产类型由题目知批量5000件，计算其年生产纲领：N零件年生产纲领（件|年）Q产品年产量（台|年）m每台产品中零件的数量（件|台）a%备品率b%废品率Q=200台|年，m=1件|台a取5%，b取1%计算得 N=5303件/年该偏心套的生产类型属于大批量生产。3. 工艺规程设计该零件材料为球墨铸铁QT50-1.5、考虑到零件结构简单，工艺性好，在工作过程中受力不大及没有经常承受交变载荷，因此，应该选用铸件。由于轮廓的尺寸不大，重量在12kg以下，从提高生产率，保证加工精度上考虑，也应选用铸件，从而使零件有较好的力学性能，保证零件的工作可靠。经查机械制造技术基础课程设计指导书表2-1和表2-3确定毛坯的公差等级CT12级。由表2-4可查得加工余量为2.8mm。这从提高生产效率保证加工精度上考虑也是应该的。4. 选择加工方法，制定工艺路线4.1 定位基准的选择制定工艺路线4.1.1 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。4.1.2 粗基准的选择粗基准的选择：按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。现以零件的侧面为主要的定位粗基准。4.1.3 精基准的选择精基准的选择：精基准选择的原则有基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则和自为基准原则。在选择时，主要应考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。4.2 零件表面加工方法的选择（1）左右下及四周端面 公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra3.2，需进行半精铣。（2）8H7mm孔 公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6，需要进行钻、扩、粗铰、精铰。（3）8H8mm孔 公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2，需进行钻、扩、粗铰、精铰。（4）20mm孔 公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6，需进行钻、扩、粗铰、精铰。（5）3mm孔 公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra6.3，需钻和扩。（6）攻螺纹M4、M5与攻螺纹M10深18 （7）铣8mm槽 公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra6.3。4.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1、工艺路线方案一工序1 粗铣20H7mm孔端面A、B，粗铣、半精铣8H7mm孔的四个端面。工序2 同时钻20H7mm，8H8mm，8H7mm孔。工序3 半精铣20H7mm孔端面A、B，粗铣、半精铣8H7mm孔的四个端面。工序4 同时扩、粗铰20H7mm，8H8mm，8H7mm孔。工序5 粗铰8H8mm，8H7mm，20H7mm三孔。工序6 车20H7mm孔两端倒角。工序7 粗铣、精铣槽。工序8 钻M4 、M5螺纹底孔。工序9 攻M10螺纹孔。工序10 精铰8H8mm，8H7mm，20H7mm三孔。工序11 终检。2、工艺路线方案二工序1 粗铣、半精铣20H7mm孔左端面。工序2 粗铣、半精铣8H7mm孔的四个端面及20H7mm孔的右端面。工序3 钻R3mm圆弧油槽。工序4 同时钻8H7mm，8H8mm两孔和20H7mm孔。工序5 粗铰8H7mm，8H8mm，20H7mm三孔。工序6 精铰8H7mm，8H8mm，20H7mm三孔。工序7 车20H7mm孔两端倒角。工序8 钻3mm油孔。工序9 钻M4 、M5螺纹底孔。工序10 攻M10mm螺纹孔。工序11 粗铣、精铣槽。工序12 终检。3、工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一与方案二在12两道工序相同，只是方案一先加工油槽，然后用它可以限制一个转动的自由度。另外，精铰孔置于最后加工。而方案二却不同，精铰孔置于粗铰孔之后，可以用它作为精准来加工其它表面，提高精度要求，但从两方案比较可以看出，它们在位置精度上的要求仍不易保证，并且在一道工序中同时钻几个孔，只能选用专门设计的组合机床（但在成批生产时，在能保证加工精度的情况下，应尽量不选用专用组合机床）加工，这样便增加了加工设备的要求，经济花费会相应提高，因此，综合以上两个方案及零件的技术要求，可以先加工20H7mm孔的两端面，以它为精基准面，35mm外圆面及R12mm圆弧面辅助定位来钻R3mm的圆弧油槽（精度要求可以不考虑），扩、铰20H7mm的孔，然后再以20H7mm孔端面及其孔为精基准面，R12mm圆弧面辅助定位来加工8H8mm，8H7mm孔及部分端面和槽，这样基准重合与统一，不仅可以保证尺寸精度，还可以保证位置精度。而油孔及螺纹孔，它们的精度要求不高，可以放于最后加工，仍以20H7mm孔端面及其孔与8H8(8H7)mm孔定位。由于加工过程中夹紧也比较方便，于是，最后的加工路线确定如下：工序：粗铣20H7mm孔端面A、B，粗铣、半精铣8H7mm孔的四个端面。工序： 同时钻20H7mm，8H8mm，8H7mm孔。 工序：半精铣20H7mm孔端面A、B，粗铣、半精铣8H7mm孔的四个端面。工序: 同时扩20H7mm，8H8mm，8H7mm孔，粗铣槽。工序: 粗铰8H8mm，8H7mm，20H7mm三孔。工序： 车20H7mm孔两端倒角。工序： 精铣槽。工序：钻M4 、M5螺纹底孔， 攻M10螺纹孔。工序：精铰8H8mm，8H7mm，20H7mm三孔。工序：清洗。工序：终检。4.4 选择加工设备与工艺装备 表1工序号设备工 艺 装 备工序万能升降台铣床高速钢直齿三面刃圆盘铣刀、游标卡尺、专用卡具工序立式钻床高速钢长麻花钻、扩钻、游标卡尺、专用卡具工序万能升降台铣床高速钢直齿三面刃圆盘铣刀、游标卡尺、量块、专用卡具工序立式钻床扩孔钻、铰刀、卡尺、塞规、专用卡具工序立式钻床铰孔钻、铰刀、卡尺、塞规、专用卡具工序普通车床工序万能升降台铣床高速钢直齿三面刃圆盘铣刀、游标卡尺、量块、专用卡具工序 立式铣床丝锥、游标卡尺工序立式钻床铰孔钻、铰刀、卡尺、塞规、专用卡具工序清洗机工序终检塞规、百分表、卡尺等5. 机械加工余量、毛坯尺寸、工序尺寸的确定及毛坯图的设计“CA1340半自动车床杠杆”零件材料为QT50-1.5,生产类型为小批生产,采用砂型铸造手工造型。根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的公差等级、机械加工余量及毛坯尺寸。5.1 机械加工余量及毛坯尺寸的确定 （1）公差等级铸件公差有16级，代号为CT1CT16，常用的为CT4CT13，该零件采用砂型手工铸造，材料是球墨铸铁，查表5-1得，公差为CT11CT13。 （2）确定机械加工余量根据表5-4和5-5查得，铸件的机械加工余量为24mm。 （3）确定毛坯尺寸分析本零件，除20H7mm、8H7mm通孔为Ra1.6um以外，其余各加工表面为Ra3.2um,因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。综上所述，确定毛坯尺寸见表2。表2 零件尺寸单边余量毛坯尺寸 零件尺寸单边余量毛坯尺寸20H7mm实心66 mm2708H7mm实心12 mm2148H8mm实心62 mm264M10螺纹实心8 mm实心 5.2 确定工序尺寸外圆表面沿轴线方向的长度加工余量查机械制造工艺设计简明手册表3.13.6，取20H7mm孔两端面、中心线与20H7mm孔中心线平行的20mm外圆端面、中心线与20H7mm孔中心线垂直的20mm外圆端面长度单边余量均为2mm。粗铣：单边加工量为1mm半精铣：单边加工量为0.7mm，零件偏差为 mm精铣：单边加工量为0.3mm，零件偏差为 mm20H7mm孔的加工余量，孔的精度要求为IT7，金属机械加工工艺人员手册表13-14，确定工序尺寸及余量为钻孔：18mm扩孔：19.8mm Z=1.8mm粗铰：19.94mm Z=0.14mm精铰：20mm Z=0.06mm8H7mm孔的加工余量，孔的精度要求为IT7，金属机械加工工艺人员手册表13-14，确定工序尺寸及余量为钻孔：7.8mm粗铰：7.96mm Z=0.16mm精铰：8mm Z=0.04mm8H8mm盲孔的加工余量，孔的精度要求为IT8，金属机械加工工艺人员手册表13-14，确定工序尺寸及余量为钻孔：7.8mm粗铰：7.96mm Z=0.16mm精铰：8mm Z=0.04mm螺纹孔的加工余量M10：钻孔8.5 mmM5：钻孔4.2 mmM4：钻孔3.3 mm通槽的加工余量半精铣可达到零件图样的要求，则该工序尺寸：槽宽为8mm，槽深为26mm。粗铣时，为半精铣留有加工余量：槽宽双边余量为0.6mm，槽深余量为0.5mm。则粗铣工序尺寸：槽宽为7.4mm，槽深25.5mm。其他外形尺寸直接铸造得到5.3 设计毛坯图 根据以上数据，设计出该零件的毛坯图（见图2）。图2 6. 确定切削用量及基本时间6.1工序1：铣20mm外圆端面及铣20H7mm孔的端面 粗铣20mm外圆端面零件材料为球墨铸铁QT50-1.5，故可用硬质合金直齿三面刃圆盘铣刀。查机械制造工艺设计简明手册表11-21和表12-22，取铣刀直径d=80mm，粗齿，z=16齿。由于粗铣加工单边余量为1mm，小于5mm，故铣削宽度=1mm。查金属机械加工工艺人员手册表11-69可知， =0.060.12mm/z取=0.1 mm/齿查金属机械加工工艺人员手册表14-77,取u=38m/min，则： =1000u/d=100038/（80）=151.3（r/min）查表3.29，取主轴实际转速=160r/min,则实际切削速度=d/1000=80160/1000=40.19（r/min）当=160r/min时，刀具每分钟进给量应为= Z=0.116160=256(mm/min)取实际进给速度=260mm/min,则实际进给量= /Z=260/（16160）=0.102(mm/Z)切削工时：查金属机械加工工艺人员手册表15-14，切入长度L1=1.7mm,超出长度L2=3 mm。于是行程长度为L0L1L2，则机动工时为Tm= （L0L1L2）/=（201.73）/260=0.095(min) 半精铣20mm外圆端面选用硬质合金直齿三面刃圆盘铣刀，细齿，d=80mm,z=16齿。由于加工余量0.7mm，经查手册，只需一次半精铣，故铣削宽度=0.7mm查金属机械加工工艺人员手册表14-69，f=0.060.12mm/齿，取f=0.08mm/z查金属机械加工工艺人员手册表14-77，取u=45m/min,则=1000u/d=100045/（80）=179.14(r/min)查表3.29,取主轴转速=180r/min,则实际切削速度=d/1000=80180/1000=45.2(m/min)当=180r/min时,工作合每分钟进给量为=fz=0.0818016=230.4(mm/min)取刀具实际进给速度为=240 mm/min,则实际进给量为f= /z=240/(16180)=0.083(mm/z)切削工时:由粗铣加工可知,刀具行程为L0L1L2，则机动工时= （L0L1L2）/=（20+1.7+3）/240=0.103(min) 粗铣20H7mm孔的左端面选用硬质合金直齿三面刃圆盘铣刀，取铣刀直径d=80mm，粗齿，z=16齿。由于粗铣加工单边余量为1mm，小于5mm，故铣削宽度=1mm。查金属机械加工工艺人员手册表11-69可知， =0.060.12mm/z取=0.1 mm/齿查金属机械加工工艺人员手册表14-77,取u=38m/min，则： =1000u/d=100038/（80）=151.3（r/min）查表3.29，取主轴实际转速=160r/min,则实际切削速度=d/1000=80160/1000=40.19（r/min）当=160r/min时，刀具每分钟进给量应为= Z=0.116160=256(mm/min)取实际进给速度=260mm/min,则实际进给量= /Z=260/（16160）=0.102(mm/Z)切削工时：查金属机械加工工艺人员手册表15-14，切入长度L1=1.7mm,超出长度L2=3 mm。于是行程长度为L0L1L2，则机动工时为Tm= （L0L1L2）/=（351.73）/260=0.153(min) 半精铣20H7mm孔的端面(左右两侧一致)选用硬质合金直齿三面刃圆盘铣刀，细齿，d=80mm,z=16齿。由于加工余量0.7mm，经查手册，只需一次半精铣，故铣削宽度=0.7mm查金属机械加工工艺人员手册表14-69，f=0.060.12mm/齿,取f=0.08mm/z查金属机械加工工艺人员手册表14-77，取u=45m/min,则=1000u/d=100045/（80）=179.14(r/min)查表3.29,取主轴转速=180r/min,则实际切削速度=d/1000=80180/1000=45.2(m/min)当=180r/min时,工作合每分钟进给量为=fz=0.0818016=230.4(mm/min)取刀具实际进给速度为=240 mm/min,则实际进给量为f= /z=240/(16180)=0.083(mm/z)切削工时:由粗铣加工可知,刀具行程为L0L1L2，则机动工时= （L0L1L2）/=（35+1.7+3）/240=0.165(min) 精铣20H7mm孔的端面（左右两侧一致）选用硬质合金直齿三面刃圆盘铣刀，细齿，d=125mm,z=20齿。由于加工余量为0.3mm，只需一次精铣，故铣削宽度=0.3mm。查金属机械加工工艺人员手册表14-69，f=0.060.12mm/齿取f=0.06mm/齿。查金属机械加工工艺人员手册表14-77，取u=54m/min,则=1000u/d=100054/（80）=214.97(r/min)取主轴转速=220r/min,则实际切削速度=d/1000=80220/1000=55.3(m/min)当=220r/min时，刀具每分钟进给量为=fz=0.0616220=211.2(mm/min)取实际进给速度为=210mm/min,则进给量为f= / z=210/(16220)=0.060(mm/z)切削工时：由工步1可知，刀具行程为L0L1L2，则机动工时= （L0L1L2）/=（35+1.7+3）/210=0.189(min)铣M10左端面选用硬质合金直齿三面刃圆盘铣刀，细齿，d=125mm,z=20齿。由于加工余量为2mm，只需一次精铣，故铣削宽度=2mm。查金属机械加工工艺人员手册表14-69，f=0.060.12mm/齿取f=0.06mm/齿。查金属机械加工工艺人员手册表14-77，取u=54m/min,则=1000u/d=100054/（80）=214.97(r/min)取主轴转速=220r/min,则实际切削速度=d/1000=80220/1000=55.3(m/min)当=220r/min时，刀具每分钟进给量为=fz=0.0616220=211.2(mm/min)取实际进给速度为=210mm/min,则进给量为f= / z=210/(16220)=0.060(mm/z)切削工时：刀具行程为L0L1L2，则机动工时= （L0L1L2）/=（20+1.7+3）/210=0.12(min)6.2工序2：扩20H7mm孔，钻R2mm圆弧油槽扩19.8mm孔,选用高速钢扩钻,d=19.8mm.单边切削深度=0.9mm.根据有关资料介绍,利用扩钻进行扩孔时,其进给量和切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量和切削速度之关系为: F=(1.21.8)f钻 U=(1/2 1/3)U钻式中, f钻、U钻-加工实心孔的切削用量.现已知f钻=0.5mm/r 简明手册 U钻=0.35m/s=21m/min 简明手册并令 f=1.5f钻=1.50.5=0.75 (mm/r) U=0.4U钻=0.421=8.4 (mm/min) n=1000u/d=10008.4/(19.8)=135.04(r/min) 按机床使用说明书取n=140r/min,所以实际切削速度为： U=d n/1000=19.8140/1000=8.71(m/min)切削工时：查工艺手册表15-8可得,L1=11.5mm,L2=3mm,则扩钻19.8mm孔的机动工时为：T=(L+L1+L2)/f n=(80+11.5+3)/(0.81140)=0.83(min)钻R2mm圆弧油槽,选高速钢长麻花钻,d=6mm.单边切削深度a=d/2=6/2=3mm。查简明手册表11-10，f=0.180.22mm/r,按机床试用说明书取f=0.22mm/r.查简明手册表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,则 n=1000u/d=100012/(6)=636.61(r/min)按机床使用说明书取n=680r/min,所以实际切削速度为： U=d n/1000=6680/1000=12.82(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=2.4mm,L2=1.0mm,则钻R2mm圆弧油孔的机动工时为：T=(L+L1+L2)/f n=(80+2.4+1.0)/(0.22680)=0.557(min)6.3工序3：钻3mm油孔钻3mm的油孔，选用高速钢麻花钻,d=3mm。单边切削深度a=d/2=3/2=1.5mm。查简明手册表11-10，f=0.080.13mm/r,按机床试用说明书取f=0.13mm/r.查简明手册表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,则 n=1000u/d=100012/(3)=1273.8(r/min)按机床使用说明书取n=960r/min,所以实际切削速度为： U=d n/1000=3960/1000=9.04(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=2mm,L2=1.0mm,则钻3mm孔的机动工时为：T=(L+L1+L2)/f n=(7+2+1.0)/(0.13960)=0.08(min)6.4工序4: 粗铰、 精铰20H7mm孔,车20H7mm孔两端倒角145粗铰19.94mm两孔，选用硬质合金铰刀,d=19.94mm。单边切削深度=Z/2=0.14/2=0.07mm。查工艺手册表14-60，f=12mm/r，按机床使用说明书取f=1mm/r.查工艺手册表14-60，取U=45m/min,则 n=1000u/d=100045/(19.94)=718(r/min)按机床使用说明书取n=680r/min,所以实际切削速度为： U=d n/1000=19.94680/1000=42.60(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=1.10mm,L2=22mm,则粗铰19.94mm孔的机动工时为：T=(L+L1+L2)/f n=(80+1.10+22)/(1680)=0.152(min) 精铰20H7mm的孔，选用硬质合金铰刀,d=20H7mm。单边切削深度a=z/2=0.06/2=0.03mm。查工艺手册表14-60，按机床使用说明书取f=1mm/r.查工艺手册表14-60，取U=60m/min,则 n=1000u/d=100060/(20)=954.9(r/min)按机床使用说明书取n=960r/min,所以实际切削速度为： U=d n/1000=20960/1000=60.3(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=1.05mm,L2=22mm,则精铰20H7mm孔的机动工时为：T=(L+L1+L2)/f n=(80+1.05+22)/(1.0960)=0.107(min) 车20H7mm孔两端倒角145,选用Z5125立式钻床，90锥面锪钻,d=25mm。查工艺手册表14-48，f=0.100.15mm/r,按机床试用说明书取f=0.13mm/r. 为了缩短辅助时间，取锪沉头孔的主轴转速与铰孔相同，即n=960r/min。6.5工序5：钻、粗铰、精铰8H7mm孔钻d=7.8mm两孔，选用高速钢麻花钻,d=7.8mm。单边切削深度a=d/2=7.8/2=3.9mm。查简明手册表11-10，f=0.220.26mm/r,按机床试用说明书取f=0.22mm/r.查简明手册表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,则 n=1000u/d=100012/(7.8)=489.7(r/min)按机床使用说明书取n=545r/min,所以实际切削速度为： U=d n/1000=7.8545/1000=13.36(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=3.4mm,L2=1.0mm,则钻7.8mm两孔的机动工时为：T=2(L+L1+L2)/f n=2(11+3.4+1.0)/(0.22545)=0.27(min)粗铰7.96mm的两孔，选用高速钢铰刀,d=7.96mm。单边切削深度a=z/2=0.16/2=0.08mm。查简明手册，按机床试用说明书取f=0.81mm/r.查简明手册表11-19，取U=0.22m/s=13.2m/min,则 n=1000u/d=100013.2/(7.96)=527.85(r/min)按机床使用说明书取n=545r/min,所以实际切削速度为： U=d n/1000=7.96545/1000=13.63(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=1.08mm,L2=11mm,则粗铰8H7mm两孔的机动工时为：T=2(L+L1+L2)/f n=2(11+1.08+11)/(0.81545)=0.105(min)精铰8H7mm的两孔，选用高速钢铰刀,d=8H7mm。单边切削深度a=z/2=0.04/2=0.02mm。查简明手册，按机床试用说明书取f=0.81mm/r.查简明手册表11-19，取U=0.278m/s=16.68m/min,则 n=1000u/d=100016.68/(8)=663.68(r/min)按机床使用说明书取n=680r/min,所以实际切削速度为： U=d n/1000=8680/1000=17.1(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=1.02mm,L2=11mm,则精铰8H7mm两孔的机动工时为：T=2(L+L1+L2)/f n=2(11+1.02+11)/(0.81680)=0.084(min)6.6工序6： 粗铣，半精铣槽 粗铣槽，选用高速钢直齿三面刃铣刀，直径d=100mm，宽度为7mm，Z=20，粗齿。查工艺手册表11-69可知， =0.060.12mm/z, 取=0.08mm/齿。查工艺手册表14-77,取u=38m/min则： =1000u/d=100038/（100）=120.9（r/min）根据机床使用说明书，查表3.29，取主轴实际转速=125r/min,则实际切削速度 =d/1000=（100125）/1000=39.27（r/min）当=125r/min时，每分钟进给量应为= Z=0.0820125=200(mm/min)查机床说明书，取实际进给速度=205mm/min,则实际进给量 = /Z=205/（20125）=0.082(mm/Z)切削工时：查工艺手册表15-14，切入长度L1=37.4mm,超出长度L2=3.0 mm。于是行程长度为L0L1L2，则机动工时为Tm= （L0L1L2）/=（22.8837.43.0）/205=0.31(min) 半精铣槽，选用高速钢直齿三面刃铣刀，直径d=100mm，宽度为8mm，Z=20，细齿。 精铣的单边切削宽度a=0.5mm. 查工艺手册表14-69，f=0.060.12mm/齿,取f=0.06mm/z 查工艺手册表14-77，取U=45m/min,则 =1000U/d=100045/（100）=143(r/min) 根据机床使用说明书,查表3.29,取主轴转速=125r/min,则实际切削速度 Uc=d/1000=39(m/min)当=125r/min时,工作合每分钟进给量为 =fz=1=0.0612520=150(mm/min) 查机床使用说明书,取刀具实际进给速度为=166 mm/min,则实际进给量为 f= /z=166/(20125)=0.0664(mm/z)切削工时:由粗铣加工可知,刀具行程为L0L1L2，则机动工时 = L0L1L2/=（22.8+37.4+3.0）/166=0.39(min)6.7工序7：粗铣，半精铣，精铣8H7mm孔的四个端面 粗铣8H7mm孔的四个端面 查简明手册表11-21和表12-22，选用硬质合金圆柱铣刀，取铣刀直径d=40mm，Z=6，粗齿。 由于粗铣加工单边余量为2.8mm，小于5mm，故铣削宽度=2.8mm查工艺手册表11-69可知， =0.080.12mm/z, 取=0.08 mm/齿。查简明手册表11-28,U=0.751.5m/s，取u=0.75m/s=45m/min,则 =1000u/d=100045/(40)=358.1（r/min）根据机床使用说明书，查表3.29，取主轴实际转速=380r/min,则实际切削速度 =d/1000=47.75（r/min）当=380 r/min时，刀具每分钟进给量应为= Z=0.086380=182.4(mm/min)查机床使用说明书，取实际进给速度=205mm/min,则实际进给量 = /Z=205/（6380）=0.09(mm/Z)切削工时：查工艺手册表15-14，切入长度L1=10.5mm,超出长度L2=2mm。于是行程长度为L0L1L2，则粗铣四个端面的机动工时为Tm= 4（L0L1L2）/= 4（2010.52）/205=0.64(min) 半精铣8H7mm孔的四个端面 查简明手册表11-21和表12-22，选用硬质合金圆柱铣刀，取铣刀直径d=40mm，Z=8，细齿。 由于半精铣加工单边余量为0.7mm，故铣削宽度=0.7mm查工艺手册表11-69可知，f =1.01.6mm/r, 取f=1.0mm/r。查简明手册表11-28,U=0.751.5m/s，取u=1m/s=60m/min,则 =1000u/d=100060/(40)=477.46（r/min）根据机床使用说明书，查表3.29，取主轴实际转速=490r/min,则实际切削速度 =d/1000=61.58（r/min）当=490r/min时，刀具每分钟进给量应为= f=1.0380=490(mm/min)查机床使用说明书，取实际进给速度=510mm/min,则实际进给量 f= /=510/490=1.04(mm/r)切削工时：查工艺手册表15-14，切入长度L1=10.5mm,超出长度L2=2mm。于是行程长度为L0L1L2，则半精铣四个端面的机动工时为Tm= 4（L0L1L2）/= 4（2010.52）/510=0.26(min)6.8工序8: 钻、粗铰、精铰8H8mm孔钻d=7.8mm两孔，选用高速钢麻花钻,d=7.8mm。单边切削深度a=d/2=7.8/2=3.9mm。查简明手册表11-10，f=0.220.26mm/r,按机床试用说明书取f=0.22mm/r.查简明手册表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,则 n=1000u/d=100012/(7.8)=489.7(r/min)按机床使用说明书取n=545r/min,所以实际切削速度为： U=d n/1000=7.8545/1000=13.36(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=3.4mm,L2=1.0mm,则钻7.8mm两孔的机动工时为：T=2(L+L1+L2)/f n=2(11+3.4+1.0)/(0.22545)=0.27(min)粗铰7.96mm的两孔，选用高速钢铰刀,d=7.96mm。单边切削深度a=z/2=0.16/2=0.08mm。查简明手册，按机床试用说明书取f=0.81mm/r.查简明手册表11-19，取U=0.22m/s=13.2m/min,则 n=1000u/d=100013.2/(7.96)=527.85(r/min)按机床使用说明书取n=545r/min,所以实际切削速度为： U=d n/1000=7.96545/1000=13.63(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=1.08mm,L2=11mm,则粗铰8H7mm两孔的机动工时为：T=2(L+L1+L2)/f n=2(11+1.08+11)/(0.81545)=0.105(min)精铰8H8mm的两孔，选用高速钢铰刀,d=8H8mm。单边切削深度a=z/2=0.04/2=0.02mm。查简明手册，按机床试用说明书取f=0.81mm/r.查简明手册表11-19，取U=0.278m/s=16.68m/min,则 n=1000u/d=100016.68/(8)=663.68(r/min)按机床使用说明书取n=680r/min,所以实际切削速度为： U=d n/1000=8680/1000=17.1(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=1.02mm,L2=11mm,则精铰8H8mm两孔的机动工时为：T=2(L+L1+L2)/f n=2(11+1.02+11)/(0.81680)=0.084(min)6.9工序9：钻M4mm、M5螺纹底孔，攻M10mm螺纹孔钻M4mm的螺纹底孔3mm，选用高速钢麻花钻,d=3mm。单边切削深度a=d/2=3/2=1.5mm。查简明手册表11-10，f=0.080.13mm/r,按机床试用说明书取f=0.1mm/r.查简明手册表11-12，取U=0.15m/s=9m/min,则 n=1000u/d=10009/(3)=955(r/min)按机床使用说明书取n=960r/min,所以实际切削速度为： U=d n/1000=3960/1000=9.05(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=2mm,L2=1.0mm,则钻4mm孔的机动工时为：T=(L+L1+L2)/f n=(7+2+1.0)/(0.1960)=0.09(min)钻M5mm的螺纹底孔4mm，选用高速钢麻花钻,d=4mm。单边切削深度a=d/2=4/2=2mm。查简明手册表11-10，f=0.080.13mm/r,按机床试用说明书取f=0.1mm/r.查简明手册表11-12，取U=0.15m/s=9m/min,则 n=1000u/d=10009/(4)=716.6(r/min)按机床使用说明书取n=960r/min,所以实际切削速度为： U=d n/1000=4960/1000=12.1(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=2mm,L2=1.0mm,则钻5mm孔的机动工时为：T=(L+L1+L2)/f n=(7+2+1.0)/(0.1960)=0.09(min)攻M10mm的螺纹底孔。 查工艺手册表11-49，选用M10丝锥，螺距P=0.7mm，则进给量f=0.7mm/r。查工艺手册表11-94，取U=6.8m/min,则 n=1000u/d=10006.8/(4)=541(r/min)按机床使用说明书取n=490r/min,所以实际切削速度为： U=d n/1000=4490/1000=6.16(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=2mm,L2=1.4mm,则攻M10mm螺纹孔的机动工时为：T=(L+L1+L2)/f n=(6+2+1.4)/(0.7490)=0.055(min) 7 夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。7.1.提出问题（1）怎样限制零件的自由度；V形块加小平面限制5个自由度，定位销限制1个自由度。（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧配合V形块夹紧工件。 （3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用拉刀拉削，通过下底面排削。（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。7.2.设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对20mm孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为IT8，表面粗糙度Ra6.3。刀具为莫氏锥柄麻花钻或锥柄机用铰刀来对工件进行加工，考虑到提高劳动生产率，降低劳动强度，采用三次钻铰完成。7.3、夹具设计零件的中部分为圆柱型，根据这个特点采用V型块、平面的夹具来定位。7.3.1、定位分析1. （1）定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。由零件图可知孔的设计基准是20孔
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