K088-法兰盘87机械加工工艺规程及钻4-φ7孔夹具(方案2)带图纸文档
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K088-法兰盘87机械加工工艺规程及钻4-φ7孔夹具(方案2)带图纸文档,K088,法兰盘,87,机械,加工,工艺,规程,夹具,方案,图纸,文档
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机械制造工艺课程设计说明书设计题目： 法兰盘零件机械加工工艺规程编制 专 业： 机械设计制造与其自动化 班 级： 机制1班 学 号： 姓 名： 指导教师： 2016年 11月 14日 目录 序言1. 零件的分析 .4 1. 零件的作用.4 2. 零件的材料.4 3. 零件的结构.4 4. 零件的工艺分析.42. 工艺规程设计 .51.1.确定毛坯的制造形式.51.2.基面的选择.51.2.1.粗基准的选择 .51.2.2.精基准的选择 .51.3制定工艺路线. . .51.3.1.工艺方案的比较. .51.3.2.工艺方案的确定. .51.4.机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定.61.5.确定切削尺寸及基本工时.63. 夹具的设计与校核 . . .17总结. . . .19参考文献 .20零件图 .21 序言 本课程设计是在我们学完了大学的全部基础课程、技术课程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链接，也是一次理论联系实际的训练。通过本次机械制造课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：1. 能应用机械制造工艺与装备及有关课程（机械基础、机械设计、公差与技术测量等）的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。2. 能熟练运用有关手册、规范、图表等技术资料。3. 进一步巩固识图、制图、运算和编写技术文件等基础技能。就我个人而言，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，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好基础。由于本组成员能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。 一.零件的分析 1. 零件的作用 法兰盘在数控机床里起支撑作用和导向作用，是回转体零件。它的主要作用是连接处的固定及密封。 2. 零件的材料 2.1、特性：该零件的材料为HT150，铸造成型，具有良好的塑性和适当的强度，工艺性能较好。大多在正火状态和调质状态下使用。 2.2、用途：法兰盘连接使用方便，能够承受加到的压力。在工业管道中法兰的连接的使用十分广泛，在家庭内，管道直径小，而且是低压看不见法兰连接。如果在一个锅炉房或生场现场，到处都是法兰连接的管道和器材。通俗的讲，法兰盘的作用就是使得管件连接处固定并密封。 3. 零件的结构 3.1、由零件图可知，该零件的重要表面或端面的粗糙度最高要到达1.6这么高的精度，可见，该零件时一个重要的连接结构零件。 3.2、为了保证加工精度，在加工过程中要尽量减小加工装夹次数，尽可能使加工在同一轴线锪表面间完成，这样可使零件的加工工艺更迅捷，并能保证表面粗糙度。 4. 零件的工艺分析 4.1、基准的分析。 粗基准的选择：对于本零件来讲，可归为轴类零件，我们应尽可能选择不加工表面要求不高的为粗基准，根据基准选取原则，现选取87mm，前端面的中心线作为粗基准，加工87mm的两个外端面以及87mm的底端的前端面。精基准的选择：以62mm所在端在为精基准的加工表面，以此为基准，并逐步加工87mm左右两端面，40左右两端面，62左右两端面，以及50的内孔端面，20.5的退刀槽，47mm和15mm的定位孔，随后再倒圆角R3,倒角C1。 4.2、零件的尺寸分析 定位尺寸：根据上面的基准分析，定位尺寸为87mm端面所在的平面为定位基准进行定位。 限位尺寸：分别以31mm，40mm的内孔及62d11所在的两端面为基面为装夹表面进行限位。 二.工艺规程设计1.1确定毛坯的制造形式 零件材料HT150考虑零件在机床上运行过程中所受冲击不大，零件结构比较简单，而且零件加工的轮廓尺寸不大，在考虑提高生产效率保证加工精度可采用铸造成型。零件形状并不复杂而且零件加工的尺寸不大，因此毛坯形状可以与零件形状尽量接通，内孔铸为直径25毫米。毛坯尺寸通过确定加工余量后在决定。在考虑提高生产效率保证加工精度后采用铸造成型。1.2基面的选择 工艺过程中重要的工作之一，正确与合理的定位选择。可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。 1.21 粗基准的选择，对于法兰盘而言可归为轴类零件，尽可能选择不加工表面为粗基准或加工表面要求不高的为粗基准，根据基准选择原则，现选取87mm的中心线作为粗基准，加工外圆表面及87mm底端前端面。 1.22 精基准的选择，以62mm为精基准加工表面。这一精加工表面包括87mm外圆端面，右端面，31mm内孔，40mm内孔，62mm外圆端面，50mm内孔，左端面，11mm和7mm的定位孔以及20.5的退刀槽。1.3制定工艺路线:制定工艺路线得出零件加工的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领确定的情况下，可以考虑万能型机床配以专用夹具提高生产率。除此之外，还应该考虑经济效果，以便使生产成本尽量降至最低。 1.3.1 工艺路线方案:工艺方案：工序00：下料，取材料HT150的直径9535mm铸铁进行铸造。工序01：车87mm的外圆及87的底端前端面，保证长度30mm，倒圆角R3.工序05：车内孔31mm，40mm保证留有单边加工余量0.03mm，倒圆角R2工序10：以87mm的中心线为基准，粗车半精车精车62mm的外圆端面，使达到要求，车底端面14mm，车退刀槽20.5mm，倒圆角C1。工序15：车50mm的内孔，单边留有0.03mm的加工余量。工序20：钳工划线，以87mm的底端前端面为基准画出7mm及11mm的位置，再用磨花钻钻47mm的小孔，用锪刀锪沉头孔11mm的内孔，使之到达要求。工序25：以87mm的底端前端面为基准，铣87mm的上端面及62mm的端面，保证长度27mm，使两面达到平行度要求。-工序30：以20mm的球头铣刀铣削加工R10的凹孔，使之达到要求。工序35：铣以外圆87为基准，控制78.5mm的端面。工序40：钳工去毛刺。工序45：清洗已加工的零件，终检入库。1.4机械加工余量，工序尺寸及毛培尺寸的确定由于零件材料为HT150,查课程设计指导书，根据以上原始资料及加工路线，分别确定各表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下： 图1 法兰盘的铸造件毛坯图简图 1.4.1 车87mm的外圆表面的加工余量及公差，查机械制造工艺设计简明手册表2.22.5,取外圆长度余量均为2Z=8mm均为双边加工。车削加工余量为：粗车22mm，走刀两次公差：径向的偏差为-0.12/-0.14 1.4.2 车31mm,40mm,87mm底端前端面的加工余量：毛坯为实心，不冲孔，两内孔的精度要求介于IT7IT8之间，参照工艺手册表2.3-9及2.3-12确定工序尺寸及余量为：车孔：31mm,40mm的内孔，单边留有为0.03mm的加工余量，则31内孔车削余量为2Z=12mm40内孔车削余量为2Z=15mm87外圆端面2Z=5mm,保证长度30mm 1.4.3 车削62mm的外圆端面，车退刀槽20.5mm，倒圆角C1 车削62mm的加工余量为2Z=6mm（均为双边加工） 粗车22.5mm,半精车20.3mm,精车20.2mm、 车退刀槽：加工余量2Z=7mm， 在车削加工完成62mm后用切断刀切削20.5mm的退刀槽，且倒圆角C1。 1.4.4车50的内孔，单边留有加工余量0.03mm 车削余量2Z=24mm，均为双边加工 1.4.5钻孔（7mm或11mm） 查工艺手册2.22.5，先钻7mm的小孔，工序尺寸加工余量，钻孔7mm，锪孔10mm，精镗为0.5mm。 1.4.6铣削加工余量，精铣各端面： 62mm的端面21.2mm，87mm的端面20.7mm，半精铣20.3控制两面的平行度。粗铣8.5mm（离87的中心线35mm） 以球头铣刀粗铣6mm（使87的底端前端面距铣刀中心线4mm）. 2.4.1 机械加工余量，工序尺寸的确定工序号工序类容工序尺寸/mm一次走刀余量/mm二次走刀余量/mm三次走刀余量/mm四次走刀余量/mm 01车直径87mm端面953020.500车直径87mm外圆87302100倒圆角R310.500 05钻直径31mm的孔31210.50车直径40mm的孔81.50.500倒圆角R210.500 10车直径62mm的孔182.50.50.30.2车退刀槽20.5mm20.50.250.2500车直径62mm端面87271.50.500倒圆角C10.5000 15车直径50mm的孔12210.50 20钻直径7mm的孔1220.500锪直径11mm的孔 61.50.50025以20mm的球头铣刀铣R10的缺 78.510.50030 铣以外圆87mm的轴线为基准保证尺寸78.5的端面78.5210.50 表一. 各工序的加工余量1.5.确定切削尺寸及基本工时工序00：加工材料HT150，铸造成型工序01：车外圆87 端面，倒圆角R31.加工条件工件材料：HT150，铸造成型加工要求：粗车87mm的外圆，底端前端面，表面粗糙度值R2为12.5，倒圆角R3机床: CA6140卧式机床刀具：刀具为YT15材料，刀杆尺寸为16mm25mm，Kr=90，r0=150=8.r=0.5mm 1.计算切削用量 粗车87底端前端面 （1）确定端面最大加工尺寸，一直毛坯尺寸方向的加工余量为8mm，则毛坯长度尺寸方向的加工余量最大为5mm,留有3个加工余量给另一端，且同时倒圆角R3，分两次加工，a =2.5mm （2）确定进给量f，根据切削用量简明手册表1.4当刀杆尺寸为16mm25mm，a =2.5mm，工件直径为87mm时，f=0.61.2mmr按CA6140车床说明书取f=0.81mmr（参考书1表3.9） （3）切削速度：按切削手册表1.27，切削速度的切削公式为（寿命选T=60min）则 v=k式中，C=242，x=0.15，y=0.35，m=0.2。k见切削手册表1.28，即k=1.44，k=0.8，k=1.04，k=0.81，k=0.97所以 v=1.440.81.040.810.97m/min=97.15m/min 4）确定主轴转速 n= =r/min=325r/min 按机床说明书，与328r/min相接近的机床转速为280r/min和330r/min.。按加工要求，闲选取560r/min。所以实际切削速度为98.49m/min。5）计算切削工时，按工艺手册表6.2-1，取L=mm=27.5mm，L=2，L=0，L=0t=i=min=0.22min（2）粗车87mm的外圆 1）背吃刀量：单边余量Z=4mm，可用二次切除。 2）进给量 ：根据切削手册表1.4，选用f=0.7mm/r 3)计算切削速度：见切削手册表1.27，可得 v=98.62m/min 4）确定主轴转速n=r/min=331r/min 按机床选取n=450r/min。所以实际切削速度为 V=r/min=134.3r/min 5）检验机床功率：主切削力F按切削手册表1.29所示公式计算F=Cafvk 式中，C=2795，x=1.0，y=0.75，n=-0.15 可计算得： k=0.67min 所以F=279520.798.490.89N=1915,06N 故切削时所耗功率P=kw=3.14kw 由CA6140机床说明书可知，CA6140主电动机功率为7.8kw，当主轴转速为450r/min时，主轴传递的最大功率为5.5kw，所以机床功率足够，可以正常加工。6）切削工时t=；式中，L=17mm，L=4mm，L=0t=0.67min(3)车87mm外圆倒角 取a=1mm，f=0.81mm/r见切削手册表1.6，R=12.5，刀尖圆弧半径r=3.0mm 切削速度 v= 式中C=242，m=2，T=60，x=0.15，y=0.45，K=1.44，K=0.81，代入数据，可计算得： v=113.6m/min有 n=416r/min 按机床说明书选取 n=450r/min 则此时 v=123mm/min 切削工时 t= 式中L=12mm，L=12mm，L=0 则可得 ： t=0.044min 工序05：钻内孔31mm，车40内孔，倒内圆角R2. 切削用量计算如下：钻31孔。 =0.5mm/r（见切削手册表2.7） =12.25m/min(见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性考虑） =r/min=125r/min 按机床选取=136r/min(按工艺手册表4.2-2） 所以实际切削速度=m/min=13.24m/min 则切削工时 =min=0.67min式中，切入=10mm，切出=5mm，=30mm。车40mm内孔。切削用量计算如下：=0.5mm/r，=25mm，走刀2次则 =1.44m/min=111.6m/min则 =r/min=888.08r/min实际切削速度为： =m/min=112m/min切削工时： =min=0.027min式中，切入=4mm，切出=0mm，=8mm。倒内圆角R2。取=1mm，=0.51mm/r，=12.5m。刀具圆弧半径=1.0mm。则切削速度： =1.440.81m/min=159m/min =r/min=1265.3r/min则实际=1000r/min所以，=125.6m/min切削工时： =min=0.046min式中，切入=1mm，切出=0mm，=2mm。工序10：车62mm的外圆，端面，退刀槽20.5mm，倒角。车62mm的外圆。1粗车加工余量22.5mm，则切削速度： =m/min =83.55m/min主轴转速： =r/min=391.09r/min按机床选取=450r/min，则实际切削速度为; =m/min=96.13m/min切削工时： =min=0.084min2半精车加工余量20.3mm。=0.28mm/r，切削速度; =m/min =180.6m/min则主轴转速： =r/min=912.7r/min按机床选取=820r/min。所以实际切削速度为 =m/min=160.9m/min切削工时： =min=0.07min3精加工余量20.2mm。=0.23mm/r，确定切削速度： =m/min =205.65m/min确定主轴转速： =r/min=1055.8r/min按机床选取=1000r/min。则实际切削速度为 =m/min=195.25m/min切削工时为： =min=0.073min所以，总工时为： =（0.084+0.07+0.073）min=0.227min车退刀槽2mm。刀具选择：切断刀20.5mm，则=0.25mm，=0.25mm/r。确定切削速度： =m/min=248.9m/min确定主轴转速： =r/min=1277.97r/min按机床选取=1000r/min，则实际切削速度为 =62r/min=194.77r/min切削工时：=2mm，=0mm，=2mm。 =min=0.016min工序15：车50的内孔，单边车削余量0.03mm，车削余量为2Z=24mm，双边均进行加工。1. 粗车50mm内孔机床：CA6140卧式车床刀具：刀片材料为YT15材料，刀杆尺寸为16mmX25mm，Kr=90，=15， ，r=0.5mm。(1) 确定进给量f 根据切削手册表15-8 取f=0.6mm/r （2）切削速度： V=式中，C=242，x=0.15，y=0.35，m=0.2。k见切削手册表1.28，即 k=1.44，k=0.8，k=1.04，k=0.81，k=0.97根据以上数据，可计算得： v=106m/min（3）确定机床主轴转速： n= 数据代入计算可得n=675r/min 按机床说明书，现可选取700r/min，所以与实际切削速度相近。 （4）计算切削工时t=（1+y+）/nf=40+1/7000.6=0.09min精车50mm内孔（1） 确定进给量f查切削手册表8-58 取f=0.4r/min（2） 切削速度根据以上公式代入数据可计算v=1.440.80.810.97m/min =112m/min（3） 确定机床主轴转速 n=713r/min 按机床说明书，现可选取n=750r/min（4） 计算切削工时 t=40+1/7500.4=0.13min工序20：钻7mm孔，锪11mm的沉头孔。选用机床型号;C365L钻7mm孔。=0.5mm/r(见切削手册表10-6）=0.29m/s，即17.4m/min，（见切削手册表10-15）确定主轴转速： =r/min=791.2r/min按机床选取=560r/min。则实际切削速度为 =m/min=12.3m/min切削工时：=2mm，=1mm，=12mm =min=0.054min锪圆柱孔沉头孔11mm。根据有关资料，锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻空时的1/21/3，故， =1/3=1/30.5mm/r=0.17mm/r =1/3=1/312.3m/min=4m/min =r/min=115r/min按机床选取=120r/min，则实际切削速度为： =m/min=4.15m/min切削工时：=2mm，=0mm，=6mm =min=0.39min总工时; =4+4=4()=4(0.054+0.39)=1.78min本工步中，加工11沉头孔的测量长度是工艺基准与设计基准重合，故按图样要求合理。 工序25：以87mm的底端前端面为基准，铣87mm的上端面及62mm的端面，保证长度27mm，使两面达到平行度要求。1.1.加工条件工件材料：HT150，金属模铸造加工要求：粗精铣87mm的端面及62mm的端面机 床：X63W卧式铣床刀 具：100mm的硬质合金端面铣刀1.2.计算切削用量 1.2.1半精铣87mm的后端面 （1）确定进给量 根据切削手册表13-10，可选取每转进给量f=0.5mm/r （2）切削速度 查工艺手册表1.18，可确定v=70m/min （3）机床主轴转速 采用100mm的硬质合金端面铣刀，d=100mm，齿数为12，则n=r/min=223r/min 根据计算数据结果，以及采用机床型号为X63W卧式铣床，查工艺手册表4-17可选取 n=235r/min 故实际切削速度v=73.19 m/min 当n=235r/min时，工作台每分钟进给量f应为f=f.n=0.512235=1410mm/min （4）切削工时 根据所选机床型号，可选取 k=60，a=0.6mm,分两次铣削 切入长度：L=0.5（D）+a/tan.k+(1-2)=7.3mm 切出长度：取L=2mm，L=12mm 则切削工时 t=0.03min1.2.2 铣削62mm的端面 （1）确定进给量 根据切削手册表13-10，每转进给量f=0.5mm/r （2）切削速度 查工艺手册表1.1.8，确定v=75m/min （3）机床主轴转速 根据所选机床型号，d=100mm，齿数为12n=1000v/=100075/3.14100=239r/min 查工艺手册表4-17-1可选取n=300r/min 故实际切削速度 v=m/min=94.2m/min 当n=300r/min时，工作台的每分钟进给量f=f.z.n=0.512300=1800mm/min （4）切削工时a=2.4mm，分两次切削 切入长度：L=0.5(D+a/tank1=7mm 切出长度：L=2mm，L=15mm 则切削工时 t=0.02min 工序30：粗铣以直径为20的球头铣刀铣R10的缺，保证粗糙度12.5。 =0.18mm/齿（参考切削手册表3-3） 切削速度：参考有关手册，确定=0.3m/s,即18m/min。 采用高速钢立铣刀，=20mm，齿数=4。则 =r/min=290r/min 现选用X63卧式铣床，根据机床使用说明书，取=300r/min，故实际切削速度为 =m/min=18.8m/min当=300r/min，工作台的每分钟进给量应为 =0.18430mm/min=21.6mm/min查机床说明书，有=23.5mm/min，故选用该值。切削工时：利用作图法，可得出铣刀的行程=8mm。因此，机动工时为 =min=0.35min工序35：铣以外圆直径87的轴线为基准保证尺寸78.5的端面。以31内孔为定位基准。选用高速钢圆柱铣刀，=50mm，齿数=6，走刀两次。第一次： =0.1mm/齿（参考切削手册表3-3） 切削速度：参考有关手册，确定=30m/min。则 =r/min=191r/min现选用X63卧式铣床，根据机床使用说明书，取=190r/min。故实际切削速度为 =m/min=29.8m/min当=190r/min时，工作台的每分钟进给量应为 =0.16190mm/min=114mm/min查机床说明书，有=118mm/min，故选用该值。切削工时：利用作图法，可得出铣刀行程=38.5mm =min=0.33min第二次：采用相同进给量，相同的切削速度。利用作图法可得出铣刀行程=51.7mm。则 =min=0.44min因此机动工时为 =+=0.33min+0.44min=0.77mm 工序40：钳工去毛刺。 工序45： 清洗入库。 第4章 钻端面4-7孔夹具设计4.1问题的指出由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。本次设计选择设计是钻端面4-7孔的夹具，它将用于Z525钻床。4.1 夹具的夹紧装置和定位装置本夹具主要用于钻端面4-7孔，用于立式钻床Z525上。夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。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。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。在这次夹具设计中，定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的。在垂直方向，用两个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具体同心圆环上后，用定位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位，把压板压紧，之后取出定位插销。4.3夹具方案的设计如图所示，为了加工通孔，必须使其完全定位。因此初步的设计方案如下,方案：首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于钻床加工。那么要使其完全定位，可以采用: 由零件图可知，利用31的中心孔和零件的侧平面作为定位基准，利用盖板来进行加紧。采取的是手动加紧的方法。我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。方案2：选底平面一面、棱形销定位，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3：选底平面一面、棱形销定位，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大孔。方案4：一面加固定V型块和固定V型块定位，这样既简单。如上图所示，一底面限制的自由度有3个，一个固定V型块限制两个自由度，一个固定V型块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。可是这种方案无法调节。如果毛坯超差还得通过螺丝调节。在该定位方案中，一个支撑面顶住，限制了z轴的移动，z轴的旋转，y轴的旋转三个移动自由度。一个固定V型块限制了y轴的移动，x轴的移动，一个滑动V型块限制了z轴的旋转，这样6个自由度全部被限制方案一结构简单，可操作性强，方便装夹，根据上面叙述选择方案一。4.2 夹具的导向在钻床上加工孔时，大都采用导向元件或导向装置，用以引导刀具进入正确的加工位置，并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的刚性，从而保证零件上孔的精度，在钻床上加工的过程中，导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等，因此，导向装置如同定位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。钻套按其结构可分为固定钻套，可换钻套，快换钻套及特殊钻套。因此套钻夹具加工量不大，磨损较小，孔距离精度要求较高，则选用固定钻套。如图4.2。直接压入钻模板或夹具体的孔中。图4.2 钻套钻模板与固定钻套外圆一般采用H7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性，材料选择20Mn2。淬火HRC110。相同的，为了防止定位销与模板之间的磨损，在模板定位孔之间套上两个固定衬套。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7。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=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 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所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力：F夹KF （N）扭距：Nm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数由资料机床夹具设计手册查表可得：切削力公式： 式（2.17）式中 查表得： 即：实际所需夹紧力：由参考文献16机床夹具设计手册表得： 安全系数K可按下式计算，由式（2.5）有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具设计手册表 可得： 所以 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，决定选用螺旋夹紧机构。4.4 钻孔与工件之间的切屑间隙钻套的类型和特点:1、固定钻套：钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小，孔距离精度要求较高的小孔。2、可换钻套：主要用在大批量生产中，由于钻套磨损大，因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套，衬套直接压入钻模板的孔内，钻套以F7/m6或F7/k6配合装入衬套中。3、快换钻套：当对孔进行钻铰等加工时，由于刀径不断增大，需要不同的导套引导刀具，为便于快速更换采用快换钻套。4、特殊钻套：尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C，使开始钻孔时，钻头切屑刃不位于钻套的孔中，以免刮伤钻套内孔，如图4.3。图4.3 切屑间隙 C=(0.31.2)d。在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素，确定了设计方案后，选择了C=8。因为此钻的材料是铸件，所以C可以取较小的值。4.5 钻模板在导向装置中，导套通常是安装在钻模板上，因此钻模板必须具有足够的刚度和强度，以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式，可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板，在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下，钻螺栓紧固，钻模精度较高。44.6定位误差的分析1) 夹具安装误差因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。图5-2中夹具的安装基面为平面，因而没有安装误差，=0.2) 夹具误差因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差。夹具误差主要包括定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；定位元件相对于对刀或导向元件（包含导向元件之间）的尺寸或位置误差；导向元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；若有分度装置时，还存在分度误差。以上几项共同组成夹具误差。3) 加工方法误差因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差。因该项误差影响因素多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的1/3.计算时可设。4)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
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