CA10B解放牌汽车第四速及第五速变速叉加工工艺及钻M10x1螺纹孔夹具设计【版本3】带图纸
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CA10B解放牌汽车第四速及第五速变速叉加工工艺及钻M10
x1螺纹孔夹具设计【版本3】带图纸
CA10B
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第四
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M10
x1
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夹具
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图纸
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0 课程设计课程设计 课课 题：题： 解放汽车第四速及第五速变速叉的加工工艺解放汽车第四速及第五速变速叉的加工工艺 规程及夹具设计规程及夹具设计 专专 题：题： 专专 业：业： 机机械械制制造造及及自自动动化化 学学 生生 姓姓 名：名： 班班 级：级： 学学 号：号： 指指 导导 教教 师：师： 完完 成成 时时 间：间： 摘 要 本设计是基于解放汽车第四速及第五速变速叉零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设 计。解放汽车第四速及第五速变速叉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，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加 工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位 加工出端面平面，再以端面平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用 端面平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。大孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工过程 均选用通用。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用气动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁，因 此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工，能够满足设计要求。 关键词：解放汽车第四速及第五速变速叉零件；工艺；夹具； 目目 录录 摘 要.1 第 1 章 机械加工工艺规程设计.- 1 - 1.1 零件的分析.- 1 - 1.1.1 零件的作用.- 1 - 1.1.2 零件的工艺分析.- 2 - 1.2 解放汽车第四速及第五速变速叉加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应 措施.- 2 - 1.2.1 孔和平面的加工顺序.- 2 - 1.2.2 孔系加工方案选择.- 3 - 1.3 解放汽车第四速及第五速变速叉加工定位基准的选择.- 4 - 1.3.1 粗基准的选择.- 4 - 1.3.2 精基准的选择.- 4 - 1.4 解放汽车第四速及第五速变速叉加工主要工序安排.- 5 - 1.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.- 9 - 1.6 毛坯种类的选择.- 10 - 1.7 选择加工设备和工艺装备.- 11 - 1.7.1 机床选用.- 11 - 1.7.2 选择刀具.- 11 - 1.7.3 选择量具.- 12 - 1.8 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.- 12 - 1.9 确定切削用量及基本工时（机动时间）.- 13 - 第 2 章 钻 M10 螺纹孔夹具设计 .- 19 - 2.1 设计思想.- 19 - 2.2 定位基准的选择.- 19 - 2.3 切削力及夹紧力的计算.- 19 - 2.4 误差分析与计算.- 21 - 2.5 导向方案及导向元件的选择和设计.- 21 - 2.6 夹具操作说明.- 22 - 参文考献.- 24 - 致谢.- 25 - - 1 - 第 1 章 机械加工工艺规程设计 1.1 零件的分析 1.1.1 零件的作用 题目给出的零件是解放汽车第四速及第五速变速叉。解放汽车第四速及第五速变速叉的 主要作用是保证各安装孔之间的中心距及平行度，并保证部件正确安装。因此解放汽车第四 速及第五速变速叉零件的加工质量，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。 图 1.1 零件图 - 2 - 1.1.2 零件的工艺分析 由解放汽车第四速及第五速变速叉零件图可知。解放汽车第四速及第五速变速叉零件， 它的外表面上有平面需要进行加工。82.2 mm系在前后端面上。此外各表面上还需加工 1 0 一系列孔。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 19mm 孔为中心的加工表面. 045 . 0 0 这组加工表面包括:19mm 孔及其倒角,孔上端尺寸为 045 . 0 0 16mm 的槽,槽的外侧厚度为 10.8mm 的两个侧面, 19mm 孔的 24 . 0 0 045 . 0 0 上端距其中心 12mm 的两个端面,还有孔下端 M10 的螺纹孔. 2.以 82.2 mm 孔为中心的加工表面. 1 0 这组加工表面包括: 82.2 mm 的孔及其倒角, 82.2 mm 的孔 1 0 1 0 的侧面,距 M10 螺纹孔中心线 63.7mm.这两组加工表面有着一定的位置 要求,主要是:82.2 mm 孔与其外端面垂直度公差为 0.1mm. 1 0 1.2 解放汽车第四速及第五速变速叉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。该解放汽车第四速及第五速变速叉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，对于解放汽车第四速 及第五速变速叉来说，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。 1.2.1 孔和平面的加工顺序 解放汽车第四速及第五速变速叉类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工解放汽 车第四速及第五速变速叉上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。 解放汽车第四速及第五速变速叉的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平 - 3 - 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。 解放汽车第四速及第五速变速叉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。 1.2.2 孔系加工方案选择 解放汽车第四速及第五速变速叉孔系加工方案，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。 根据解放汽车第四速及第五速变速叉零件图所示的解放汽车第四速及第五速变速叉的精 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，解放汽车第四速及第五速变速叉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。 用坐标法镗孔，需要将解放汽车第四速及第五速变速叉孔系尺寸及公差换算成直角坐标 - 4 - 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。 1.3 解放汽车第四速及第五速变速叉加工定位基准的选择 1.3.1 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）保证装入解放汽车第四速及第五速变速叉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。即以解放汽车第四速及第五速 变速叉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端面平面最近的孔作 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。 现选取 19mm 孔的外轮廓不加工面作为粗基准,利用一组共 045 . 0 0 两个 V 形块夹持外轮廓做为主要定位面,以消除自由度. 1.3.2 精基准的选择 从保证解放汽车第四速及第五速变速叉孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。 精基准的选择应能保证解放汽车第四速及第五速变速叉在整个加工过程中基本上都能用统一 的基准定位。从解放汽车第四速及第五速变速叉零件图分析可知，它的端面平面与各主要支 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，虽然它是解放汽车第四速及第五速变速叉的装配基准， 但因为它与解放汽车第四速及第五速变速叉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。 精基准的选择主要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. - 5 - 1.4 解放汽车第四速及第五速变速叉加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。解放汽车第四速及第五速变 速叉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、精加工端面平面。 第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于端面平面加工完成后一直到解放汽车第四速及 第五速变速叉加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，端面面上的螺孔 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。对于解放汽车第 四速及第五速变速叉，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 0.25%c9080 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，现将解放汽车第四速及第五速变速叉加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 工艺路线工艺路线 工序 粗铣 16mm 槽,以 19mm 孔定位. 24 . 0 0 045 . 0 0 工序 粗铣 16mm 槽的两侧面,以 19mm 孔定位. 24 . 0 0 045 . 0 0 工序 粗铣距 19mm 中心 12mm 的两个端面,以 19mm 孔 045 . 0 0 045 . 0 0 及 16mm 槽底为基准. 24 . 0 0 - 6 - 工序 16mm 槽两端 1.5*450倒角. 24 . 0 0 工序 钻铰 19mm 孔并倒角. 045 . 0 0 工序 钻距槽(16mm)12mm 底面 M10 螺纹孔并倒角. 24. 0 0 工序 攻螺纹 M10. 工序 粗铣 82.2 mm 孔的两端面. 1 0 工序 粗镗 81.7 mm 孔. 1 0 工序 精镗 82.2 mm 孔. 1 0 工序 82.2 mm 孔 1*450倒角 1 0 工序 精铣 82.2 mm 孔的两端面. 1 0 工序 终检. 工艺路线二： 工序 粗铣 16mm 槽,以 19mm 孔的外轮廓为粗基准定位, 24 . 0 0 045 . 0 0 选用 XA6132 型万能升降台铣床及专用夹具. 工序 粗铣 16mm 槽的两侧面,以 19mm 孔的外轮廓以及距 24 . 0 0 045 . 0 0 槽底 32mm 的面为基准,选用 XA6132 型万能升降台铣床及专 用夹具. 工序 粗铣 19mm 孔上端两端面,以 19mm 孔定位,选用 045 . 0 0 045 . 0 0 XA6132 型万能升降台铣床及专用夹具. 工序 16mm 槽 1.5*450倒角,选用 C620-1 车床及专用夹具. 24 . 0 0 工序 钻铰 19mm 孔并倒角.以 19mm 孔及端面定位,选 045 . 0 0 045 . 0 0 用 Z5119 立式钻床及专用夹具. - 7 - 工序 钻距槽(16mm)12mm 底面 M10 螺纹孔并倒角.以 24. 0 0 19mm 孔及 16mm 槽底定位,选用 Z5119 立式钻床及 045 . 0 0 24. 0 0 专用夹具. 工序 攻螺纹 M10. 工序 粗铣 82.2 mm 孔的两端面.以 19mm 孔定位,选用 1 0 045 . 0 0 XA6132 型万能升降台铣床及专用夹具. 工序 粗镗 81.7 mm 孔.以 19mm 孔及距中心线 63.7mm 的 1 0 045 . 0 0 面为基准,选用 T740 双面卧式金刚镗床及专用夹具. 工序 精镗 82.2 mm 孔. .以 19mm 孔及距中心线 63.7mm 1 0 045 . 0 0 的面为基准,选用 T740 双面卧式金刚镗床及专用夹具. 工序 82.2 mm 孔 1*450倒角.选用 C620-1 型车床及专用夹 1 0 具. 工序 精铣 82.2 mm 孔的两端面. 以 19mm 孔定位,选用 1 0 045 . 0 0 XA6132 型万能升降台铣床及专用夹具. 工序 终检. 上述方案主要是以 19mm 孔位基准,来加工 16mm 槽,M10 045 . 0 0 24. 0 0 螺纹,槽的两侧面,这样可以修正由于基准不重合造成的加工误差,同时 也照顾了加工路线方便的特点. 综合选择方案： 工 序 工序 工 序 内 容 - 8 - 号名称 00 毛坯采用锻造的方式获得毛坯 10 时时效处理 20 铣 粗铣 19mm 孔两端面 045 . 0 0 30 钻 1、钻孔 18.5mm（19mm 孔底孔） ； 045 . 0 0 045 . 0 0 2、铰孔 19mm； 045 . 0 0 3、对 19mm 孔倒角 1*450 045 . 0 0 40 镗 粗镗、精镗 82.2mm 孔；进行 1X450 1 0 倒角 50 铣 粗铣、精铣 82.2mm 孔端面 1 0 60 铣 粗铣 16mm 槽；粗铣 16mm 槽的 24. 0 0 24. 0 0 两侧面；1.5*450倒角 70 钻攻 M10钻 M10 螺纹孔并倒角 1200；攻螺纹 M10； 80 钳工去毛刺 90 检验检验入库 1.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “解放汽车第四速及第五速变速叉”零件材料为 20 钢，生产类型为大批量生产，采用 锻造毛坯。 “变速叉”零件材料为 20 钢,毛坯重量约 1.5Kg,生产类型为大批 - 9 - 量生产,采用锻锤上合模锻毛坯. 根据上述资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机加工余量,工 序尺寸及毛坯尺寸如下: 1. 16mm 槽 24 . 0 0 参照表 3.1-56,因为其公差等级太低,可直 接铣. 2. 槽的侧面 参照表 3.1-56,其加工余量 Z=2mm. 3. 19mm 孔的两个上端面 045 . 0 0 参照表 3.1-56, 其加工余量 Z=2mm. 4. 82.2 mm 孔的两侧面,铣削公差-0.22mm. 1 0 参照表 3.1-56, 其加工余量 Z=2mm.精铣余 量:单边 0.7mm(见表 8-31),铣削余量:Z=2.0- 0.7=1.3mm,锻件偏差mm。 3 . 1 5 . 0 由于设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整法加工.因此在 计算最大,最小加工余量时,应按调整法加工方式予以确定. 5. 19mm 孔 045 . 0 0 参照, 其加工余量 2Z=2mm.钻孔 18.5 mm,铰孔 19mm. 045 . 0 0 045 . 0 0 6. 82.2 mm 孔 1 0 参照, 其加工余量 2Z=2.5mm.粗镗 81.7 mm,精镗 82.2 mm. 1 0 1 0 - 10 - 厚度为 8mm 的两端面尺寸加工余量和工序间余量. 毛坯名义尺寸: 8+2*2=12mm 毛坯最大尺寸: 12+1.3*2=14.6mm 毛坯最小尺寸: 12-0.5*2=11mm 粗铣后最大尺寸: 8+0.7*2=9.4mm 粗铣后最小尺寸: 9.4-2*0.22=8.96mm 精铣尺寸与零件尺寸相符,即 8mm. 2 . 0 3 . 0 1.6 毛坯种类的选择 零件材料为 20 钢，考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载 荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生 产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型锻造，这从提高生产效率，保证加工精度， 减少生产成本上考虑，也是应该的。 零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关，因此， 正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据该零件的材料为 ZG35、生产类型为批量生产、 结构形状不是很复杂、尺寸大小中等大小、技术要求不高等因素，在此毛坯选择锻造成型。 工件右端面机加工余量 3mm； 工件左端面机加工余量 3mm； 绘制毛坯图 详见附图：毛坯图 - 11 - 1.7 选择加工设备和工艺装备 1.7.1 机床选用 .工序端面加工是铣加工。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用铣床就能满足 要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的 X52K 型铣床。参考根 据机械制造设计工工艺简明手册表.-。 .工序钻孔，选用 Z525 摇臂钻床。 1.7.2 选择刀具 .在铣床上加工的工序,一般选用硬质合金铣刀和镗刀。加工刀具选用 YG6 类硬质合金 铣刀 .钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册 （主编 孟少农） ，第二卷表 10.21-47 及表 10.2-53 可得到所有参数。 1.7.3 选择量具 本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器 具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。 1.8 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “连接座” 零件材料为 20 钢，查机械加工工艺手册 （以后简称工艺手册 ） ，表 2.2-17 各种铸铁的性能比较，灰铸铁的硬度 HB 为 143269，表 2.2-23 灰铸铁的物理性能， 20 钢密度 =7.27.3（） ，计算零件毛坯的重量约为 2。 3 cmgkg - 12 - 表 1-1 机械加工车间的生产性质 同类零件的年产量件 生产类别 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 根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于 3050，毛坯重量 2190250 6.0 4.0 端面、侧面 底 面 铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于端面面的机械加工余量选择。 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、工序尺寸及毛坯 尺寸。 1.9 确定切削用量及基本工时（机动时间） 工序 20 粗铣 19mm 孔两端面 045 . 0 0 机床：铣床 X6132 刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀） ，材料：， ，齿数， 15YT 80Dmm 5Z 此为粗齿铣刀。 齿 0.12/ z fmm 切削速度：参考有关手册，确定 V=27m/min。 采用高速钢三面刃圆盘铣刀，Z=10。 80 w dmm 10001000*27 108 /min 3.14*80 s w v nr d 0.12*10*90108/min mzw ff znmm 12 12lllmm - 14 - 12 12 0.11min 108 m m lll t f 工序 30 钻铰 19mm 孔,并倒角 1*45 两端. 045 . 0 0 1.钻孔 18.5mm 045 . 0 0 机床：立式钻床 Z525 刀具：根据参照参考文献3表 4.39 选高速钢锥柄麻花钻头。 0.35 0.430.35/ z fmm r ,V=17m/min. 18.5 w dmm 采用高速钢钻头, 10001000*17 285 /min 163.14*18.5 s v nr 12 40lllmm 12 40 0.41min 285*0.35 m wm lll t n f 2.铰孔 19mm. 045 . 0 0 0.7/ z fmm r 采用高速钢绞刀,V=14.7m/min. 10001000*14.7 246 /min 193.14*19 s v nr 12 45 0.28min 250*0.7 m wm lll t n f 3. 19mm 孔倒角 1*45 两端. 045 . 0 0 采用 900 锪钻,为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与铰孔相同. 246 /min s nr 工序 40 粗镗、精镗 82.2mm 孔；进行 1X450倒角 1 0 - 15 - 机床：镗床 T68 刀具：高速钢刀具VCW r418 （1） 粗镗 81.7mm 孔 1 0 1.0/ z fmm r 采用双刃镗刀,V=40m/min. 10001000*40 156 /min 81.7*3.14 s v nr d 0.96min m t (2) 精镗 82.2mm 孔. 1 0 0.6/ z fmm r V=35m/min 10001000*35 136 /min 82.2*3.14 s v nr d 0.64min m t (3) 82.2mm 孔 1*45 度倒角. 1 0 0.08/ z fmm r V=16m/min 10001000*16 62 /min 82.2*3.14 s v nr d 5 0.48min 0.08*65 m t 工序 50 粗铣、精铣 82.2mm 孔端面 1 0 (1) 粗铣 82.2mm 孔端面. 1 0 机床：XA6132 型万能升降台铣床 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。 - 16 - 0.2/ z fmm r 采用高速钢圆柱铣刀,Z=10,V=20m/min 100 w dmm 10001000*20 63.7 /min 100*3.14 s v nr d 6060 0.75min 0.2*65*100 m zww t f n d (2) 精铣 82.2mm 孔的两端面 1 0 机床：XA6132 型万能升降台铣床 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。 齿 0.06/ z fmm 采用高速钢圆柱铣刀,V=31m/min. 100 w dmm 10z 10001000*31 98 /min 100*3.14 s v nr d 60 1min 58.8 m t 工序 60 粗铣 16mm 槽；粗铣 16mm 槽的两侧面；1.5*450倒角 24. 0 0 24. 0 0 （1） 粗铣 16mm 槽,保证尺寸 16mm. 24 . 0 0 24. 0 0 fz=0.06mm/齿 切削速度:参考有关手册,V=22.8m/min. 采用 W18Cr4V 立铣刀,dw=16mm,Z=3,则: ns=454r/min dw v 1000 16*14 . 3 8 . 22*1000 fm=fzznw=0.06*3*420=75.6mm/min 12 22lllmm 12 22 0.29min 75.6 m m lll t f - 17 - （2） 粗铣 16mm 槽两侧面。 24 . 0 0 齿 0.12/ z fmm 切削速度：参考有关手册，V=27m/min。 采用高速钢三面刃圆盘铣刀，Z=10。 80 w dmm 10001000*27 107.5 /min 3.14*80 s w v nr d 0.12*10*90108/min mzw ff znmm 12 60lllmm 12 60 0.56min 108 m m lll t f 工序 70 钻 M10 螺纹孔并倒角 1200；攻螺纹 M10； (1)钻 M10 螺纹孔并倒角 1200 机床：钻床 Z525 刀具：根据参照参考文献3表 4.39，选硬质合金锥柄麻花钻头 0.1/ z fmm r 采用麻花钻,V=20m/min. 10001000*20 637 /min 10*3.14 s v nr d 12 15 0.24min 637*0.1 m wm lll t n f （2） 攻螺纹 M10. 机床：钻床 Z525 刀具：根据参照参考文献3表 4.39，选硬质合金丝锥 V=6m/min 10001000*20 238 /min 10*3.14 s v nr d 12 16 0.24min 195*1 m wm lll t n f - 18 - 第 2 章 钻 M10 螺纹孔夹具设计 2.1 设计思想 利用本夹具主要用来钻攻 M10 x1 螺纹孔，加工时要满足粗糙度要求。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。 2.2 定位基准的选择 由零件图可知：在对 M10 x1 螺纹孔进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工， 孔进行了钻、扩、铰加工，进行了粗、精镗加工。因此，定位、夹紧方19 2 . 82 案有： 方案：选底平面、工艺孔和大头孔定位，即一面、心轴和棱形销定位，19 夹紧方式选用螺母在心轴上夹紧。该心轴需要在上面钻孔，以便刀具能加工工件 上的小孔。 方案：选一孔两面定位方式，工艺孔用圆柱销，端面和凸侧面为定位19 基准，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压块来夹紧。 分析比较上面二种方案：方案中的心轴夹紧、定位是不正确的，孔端19 是不加工的，且定位与夹紧应分开，因夹紧会破坏定位。心轴上的开孔也不利于 排销。 通过比较分析只有方案满足要求， ，而保证其尺寸公差要求。 图中对孔的的加工没有位置公差要求，所以我们选择端平面和凸侧面和一孔 为定位基准来设计钻模，从而满足孔的加工要求。工件定位用两面和一孔定位限 制 5 个自由度。 2.3 切削力及夹紧力的计算 钻该孔时选用：立式钻床 Z5125，刀具用高速钢刀具。 - 19 - 由参考文献14查表可得：721 切削力公式： 1.20.7 667 fP FDfK 式中 mmD100.22/fmm r 查表得： 821 0.75 () 736 b p K 其中： 0.6 b 0.0048 p K 即：955.08() f FN 实际所需夹紧力：由参考文献14表得：1 2 12 12 K FK W 有： 12 0.7,0.16 安全系数 K 可按下式计算有： 6543210 KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献14表 可得： 60 KK121 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56K 所以 955.08 1.561489.92() Kf WK FN 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， 决定选用圆偏心夹紧机构。 取，1.56K 1 0.7 2 0.16 查参考文献141226 可知夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： )( 21 0 tgtg QL W z 式中参数由参考文献14可查得： 6.22 2.76 z r 90 1 059 2 2 29 - 20 - 其中： 33()Lmm)(80 NQ 螺旋夹紧力： 0 4748.2()WN 由上述计算易得： 0K WW 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 2.4 误差分析与计算 该夹具以两面一孔为定位基准，要求保证被加工和孔粗糙度为 12.5。该孔次 性加工即可满足要求。 由参考文献14可得： 夹紧误差 ： cos)( minmax yy jj 其中接触变形位移值： 1 ()() 19.62 n HBZ yRaZaZ kN kRc HBl 由参考文献14表 1215 有。 1 0.004,0.0016,0.412,0.7 RazHB KKCn cos0.0028 j jy mm 磨损造成的加工误差：通常不超过 Mj mm005 . 0 夹具相对刀具位置误差：取 AD mm01 . 0 2.5 导向方案及导向元件的选择和设计 导向方案的选择 由于零件的生产类型为大批生产，考虑钻套磨损后可以更 换，选择标准结构的可换钻套。根据参考文献14，钻套至工件表面的距离按 （11.5）d = 57.5 mm 选取，考虑本工序加工时钻头较细，防止切削把钻头 憋断，应有足够的排屑空间，钻套至工件表面的距离取 6mm。 - 21 - 导向元件的设计 根据参考文献14，衬套与钻模板的配合可以选 H7/n6， 钻套与衬套的配合可以选 F7/m6。根据参考文献14，确定可换钻套。 根据参考文献14，确定衬套。 定位误差的 计算根据参考文献14，导向误差为： 1/ )(.2/ )(2/ )( 1123 bhddpddKddKT 式中:d可换钻套内孔最大直径；mmd022 . 5 d1钻头最小直径，根据 GB3136-85 ； d2可换钻套外径最小直径 d3固定衬套内孔最大直径 e可换钻套内外径轴线的偏心量 l 可换钻套导向长度 h钻套至工件之间的距离； b钻孔深度 K配合间隙的概率系数 m可换钻套安装偏心的概率系数； p钻头偏斜的概率系数 将以上各个参数代人上式得：T = 0.035mm1/3 X 0.2mm,可以保证位置度 要求。 偏心轮兼有定心和夹紧的作用，能保证槽面与偏心轮接触良好，定位误差小， 而且结构简单，操作方便。 2.6 夹具操作说明 本夹具用于在钻床上加工 M10 x1 螺纹孔。工件以端平面、凸侧面一孔为定位 基准，在带台肩心轴和支撑板上实现完全定位。采用圆偏心机构推动压块夹紧工 件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。 - 22 - 结论 课程设计就是我和老师合作的过程,使我们的设计成果短短的时间就渐渐呈现 在我们的眼前。看着眼前的手工图纸、CAXA 图和设计计算的手稿，设计过程一幕 幕浮现在眼前。 课程设计让我学到了很多东西。这次设计可以说是四年的课程学习所掌握的 所有机械工程学科的基础知识的融会贯通，因为我们以前曾经学得不是很好，虽 然都是理论的东西，学习了马克思主义哲学之后，终于知道理论联系实际才使我 们有了更进一步的体会。
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