法兰盘零件的机械加工工艺规程和钻4-7孔专用夹具设计【宽度27】【8张CAD图纸+PDF图】

喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:414951605或者1304139763 ======================== 机械加工工艺过程卡 产品型号 零（部）图号 共 1页 产品名称 法法兰盘 零（部）名称 法兰盘 第 1 页 材料牌号 HT150 毛坯种类 铸件 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 1 每台件数 1 备 注 工序号 工序名称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 10 铸造 铸造毛坯 铸造 一 砂型铸造 20 热处理 退火 铸造 一 砂型铸造 30 车 粗车φ87mm外圆面以及端面,以及R3圆角 机加 二 车床CA6140 09号90°偏头车刀，三爪卡盘 1.9mim 1.9mim 40 车 掉头，粗车φ62mm外圆面以及端面 机加 二 车床CA6140 09号90°偏头车刀，三爪卡盘 1.2min 1.2min 50 车 精车φ62mm外圆面以及端面，倒角 机加 二 车床CA6140 09号90°偏头车刀，三爪卡盘 1.9mim 1.9mim 60 车 车退刀槽2X0.5 机加 二 车床CA6140 09号90°偏头车刀，三爪卡盘 1.2min 1.2min 70 车 粗车，精车φ50mm内孔，φ31mm内孔 机加 二 车床CA6140 内孔镗刀，三爪卡盘 1.2min 1.2min 80 车 掉头，粗车，精车φ40mm内孔 机加 二 车床CA6140 切槽刀，三爪卡盘 1.2min 1.2min 90 铣 铣距离78.5mm的侧平面 机加 二 X52K 专用夹具 游标卡尺 6.95min 6.95min 100 铣 铣R10圆弧面 机加 二 X52K 专用夹具 游标卡尺 3.06min 3.06min 110 钻 钻4Xφ7mm透孔 机加 二 Z525 高速钢直柄麻花钻Φ9，专用夹具 6.21min 1.2min 120 钻 钻4Xφ11mm沉头孔 机加 二 Z525 高速钢直柄麻花钻Φ9，专用夹具 6.95min 6.21min 130 检验 检验入库 设计（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 标记 处记 更改文件号 签字 日期 毕业设计（论文） 设计（论文）题目 法兰盘零件的机械加工工艺规程和专用夹具设计 本科 11 级 机械工程 系 机械工程及自动化 专业 6 班 学生姓名 黄耀强 学号 起讫日期 2014-11-28~2015-5-28 设计地点 指导教师 职称 2015 年 1 月 28 日 27 摘 要 法兰盘零件加工工艺及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差 Abstract The flange parts processing technology and fixture design is the design of process design, including the parts processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then a special fixture, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in. Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning, 目 录 摘 要 II Abstract III 目 录 IV 第1章 序 言 1 第2章 零件的分析 2 2.1零件的形状 2 2.2零件的工艺分析 2 第3章 工艺规程设计 3 3.1 确定毛坯的制造形式 3 3.2定位基准的选择零件表面加工方法的选择 3 3.3 制定工艺路线 4 3.4 选择加工设备和工艺装备 5 3.4.1 机床选用 5 3.4.2 选择刀具 5 3.4.3 选择量具 5 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5 第4章 确定切削用量及基本时间 8 4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本时间的确定 8 4.2 工序Ⅱ切削用量的及基本时间的确定 10 4.3 工序Ⅲ切削用量及基本时间的确定 10 4.4 工序Ⅳ切削用量及基本时间的确定 12 4.5 工序Ⅴ切削用量及基本时间的确定 12 4.6 工序Ⅵ切削用量及基本时间的确定 13 第5章 钻4Xφ7mm孔夹具设计 17 5.1 夹具的夹紧装置和定位装置 17 5.2 夹具的导向 18 5.3 切削力及夹紧力的计算 18 5.4 钻孔与工件之间的切屑间隙 20 5.5 钻模板 21 5.6定位误差的分析 21 5.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用 22 5.8 确定夹具体结构和总体结构 23 5.9 夹具设计及操作的简要说明 24 总 结 25 致 谢 26 参 考 文 献 27 第1章 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 法兰盘零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 第2章 零件的分析 2.1零件的形状 题目给的零件是法兰盘零件，主要作用是起连接作用。它主要用于轴与轴之间的连接，以传递动力和转矩。 零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。 2.2零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为HT150，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 法兰盘零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度值为3.2。2.车外圆及端面，表面粗糙度值3.2。3.车装配孔，表面粗糙度值3.2。4.半精车侧面，及表面粗糙度值3.2。5.两侧面粗糙度值6.3、12.5，法兰面粗糙度值6.3。 法兰盘共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： (1)．左端的加工表面：     这一组加工表面包括：左端面，φ62mm左端面以及外圆面倒角钻孔。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。 (2).右端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面；φ87mm右端面以及外圆面的外圆并带有倒角其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中，Φ50的孔或内圆直接在上做镗工就行了。 第3章 工艺规程设计 本法兰盘假设年产量为10万台，每台需要该零件1个，备品率为111%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。 该零件材料为HT150，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择锻造。依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和 废品率β分别取111%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+α)（1+β)=2387115件/年 3.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为HT150，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，最后选用锻造，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。 3.2定位基准的选择零件表面加工方法的选择 待加工的两零件是盘状零件，孔是设计基准（也是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，即选Ø31mm的孔及其一端面作为精基准。 由于待加工的两零件全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，对主动端而言，应选面积较大的外圆及其端面为粗基准；对从动端而言，应选面积较大Ø190mm的外圆及其端面为粗基准。 待加工的两零件的加工面有外圆、内孔、端面，材料为HT150钢。以公差等级和表面粗糙度要求，参考相关资料，其加工方法选择如下。 （1）Ø87mm的外圆面 为未注公差尺寸，根据GB 1870—711规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra25um，粗车即可（表5-14）。 （3）Ø11mm的孔 为未注尺寸公差，根据GB 1870—711规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra6.3um，需进行钻孔（表5-15）。 （4）Ø50mm的内孔，公差等级为IT8,表面粗糙度为Ra1.6um，需进行粗膛→半精膛→精镗加工（表5-15）。 （6）端面 本零件的端面为回转体端面，尺寸精度的都要求不高，表面粗糙度为Ra25um,粗车即可。 3.3 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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 10 铸造 铸造毛坯 20 热处理 退火 30 车 粗车φ87mm外圆面以及端面,以及R3圆角 40 车 掉头，粗车φ62mm外圆面以及端面 50 车 精车φ62mm外圆面以及端面，倒角 60 车 车退刀槽2X0.5 70 车 粗车，精车φ50mm内孔，φ31mm内孔 80 车 掉头，粗车，精车φ40mm内孔 90 铣 铣距离78.5mm的侧平面 100 铣 铣R10圆弧面 110 钻 钻4Xφ7mm透孔 120 钻 钻4Xφ11mm沉头孔 130 检验 检验入库 3.4 选择加工设备和工艺装备 3.4.1 机床选用 ①.工序Ⅳ和工序Ⅵ是粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。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CA6140卧式车床。参考根据《机械制造设计工工艺简明手册》表4.2-7。 ②.工序Ⅸ是钻孔，选用Z525摇臂钻床。 工序Ⅳ都为CA6140卧式车床。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔。由于要求的精度较高，表面粗糙度较小，需选用较精密的机床才能满足要求，因此选用CA6140卧式车床（表5-87）。 3.4.2 选择刀具 ①.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-87,GB5343.2-87)。 ②.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。 3.4.3 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。 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “法兰盘” 零件材料为HT150，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，硬度HB为143～2611，表2.2-23 球墨铸铁的物理性能，密度ρ=7.2～7.3（），计算零件毛坯的重量约为2。 表3-1 机械加工车间的生产性质 生产类别 同类零件的年产量[件] 重型 （零件重>2000kg） 中型 （零件重100~2000kg） 轻型 （零件重<100kg） 单件生产 5以下 10以下 100以下 小批生产 5~100 10~200 100~500 中批生产 100~300 200~500 500~5000 大批生产 300~1000 500~5000 5000~50000 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30～50，毛坯重量2<100为轻型，确定为大批生产。 根据生产纲领，选择铸造类型的主要特点要生产率高，适用于大批生产，查《工艺手册》表3.1-111 特种铸造的类别、特点和应用范围，再根据表3.1-20 各种铸造方法的经济合理性，采用机器砂模造型铸件。 表3-2 成批和大量生产铸件的尺寸公差等级 铸造方法 公差等级CT 球墨铸铁 砂型手工造型 11~11 砂型机器造型及壳型 8~10 金属型 7~11 低压铸造 7~11 熔模铸造 5~7 根据上表选择金属型公差等级为7级。 3-3 铸件尺寸公差数值 铸件基本尺寸 公差等级CT 大于 至 8 63 100 190 100 190 250 1.6 1.8 2.0 根据上表查得铸件基本尺寸大于100至190，公差等级为8级的公差数值为1.8。 表3-4 铸铁件机械加工余量（JB4054-87）如下 铸件基本尺寸 加工余量等级 6 浇注时位置 >120~250 6.0 4.0 顶、侧面 底 面 铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶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。 第4章 确定切削用量及基本时间 切削用量包括背吃刀量a、进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定a、f、再确定v。 4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本时间的确定 4.1.1 切削用量 粗车φ87mm外圆面以及端面,以及R3圆角 所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据《切削用量简明手册》表1.1，由于CA6140机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。 ①.确定切削深度 由于单边余量为3mm，可在一次走刀内完成，故 ②.确定进给量 根据《切削加工简明实用手册》可知：表1.4 刀杆尺寸为，，工件直径～400之间时， 进给量=0.5～1.0 按CA6140机床进给量（表4.2—11）在《机械制造工艺设计手册》可知： =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1—30，CA6140机床进给机构允许进给力=3530。 根据表1.21，当强度在174～207时，，，=时，径向进给力：=1150。 切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.211—2），故实际进给力为： =1150=1111.5 （3-2） 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。 ③.选择刀具磨钝标准及耐用度 根据《切削用量简明使用手册》表1.11，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。 ④.确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据《切削用量简明使用手册》表1.11，当硬质合金刀加工硬度200～2111的铸件，，，切削速度=。 切削速度的修正系数为=1.0，=0.112，0.8，=1.0，=1.0（见表1.40），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根据CA6140车床说明书选择 =125 这时实际切削速度为： == （3-5） ⑤.校验机床功率 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由《切削用量简明使用手册》表1.25，=～，，，切削速度时， = 切削功率的修正系数=0.73，=0.11，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 （3-6） 根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为： =3.75，=，==，= ⑥.倒角 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。 ⑦. 计算基本工时 （3-7） 式中=++，= 由《切削用量简明使用手册》表1.26，车削时的入切量及超切量+=，则=+= == （3-8） 4.2 工序Ⅱ切削用量的及基本时间的确定 采用与工序Ⅰ确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如下： 本工序为掉头，粗车φ62mm外圆面以及端面，已知条件与工序Ⅰ相同。车端面、外圆可采用与工序Ⅰ相同的可转位车刀。 见表5-1 表5-1 主动端工序Ⅱ的切削用量及基本时间 工步 /mm f/mm·r v/m·s n/r·s /s 粗车端面 2 0.52 0.38 1.5 111 粗车外圆Ø87mm 2.3 0.52 0.38 1.5 68 倒角 手动 0.38 1.5 4.3 工序Ⅲ切削用量及基本时间的确定 4.3.1 切削用量 本工序为精车φ62mm外圆面以及端面，倒角。已知条件与粗加工工序相同。 确定以半精车后的Ø87mm外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车外圆Ø87mm，倒角。切削用量。所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。车刀形状所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同，查参考文献[6]表1-3，车刀几何形状为，´= ⅰ. 确定背吃刀量 ==0.75mm ⅱ. 确定进给量 根据参考文献[7]表1.6及参考文献[2]表4.2-11中C620-1机床进给量，选择。由于是半精加工，切削力较小，故不须校核机床进给机构强度。 ⅲ. 选择车刀磨钝标准及耐用度 查参考文献[7]表1.11，选择车刀后刀面最大磨损量为0.4mm，耐用度T=30min。 查参考文献[6]表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工σb>1000MPs的合金钢，，，切削速度=117m/min。 切削速度的修正系数查参考文献[7]表1.40得：，其余的修正系数均为1，故： V=117×0.81×1.15=110.4m/min =178r/min 查参考文献[6]表4.2-8选择C620-1机床的转速为： n=187r/min=3.08r/s 则实际切削速度v=1.56m/s 半精加工，机床功率也可不校验。 最后确定的切削用量为： =0.75mm, f=0.3mm/r, n=187r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=113.6m/min。 确定半精车主动端端面的切削用量。采用车外圆Ø190mm相同的刀具加工，切削用量为： ,f=0.3mm/r,n=187r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=113.6m/min。 确定半精镗孔Ø45mm的切削用量。所选刀具为YT15硬质合金、主偏角°、直径为12mm的圆形镗刀。其耐用度T=62min。 ⅰ.。 ⅱ.参考文献[1]表5-1111和表5-57，f=0.2mm/r。 ⅲ.参考文献[1]表2-8的计算公式确定。 V= 式中，C=2111，m=0.2,x=0.15,y=0.2,T=62min,k=0.11,则 V==150m/min =12011.4r/min 选择CA6140车床的转速n=1200r/min=20r/s。 4.3.2 切削用量 确定半精车主动端外圆Ø190mm的基本时间： =52s 确定半精车主动端端面的基本时间： =114s 确定半精车从动端外圆Ø87mm的基本时间： =HT150s 确定半精车从动端端面的基本时间： =HT150s 确定半精镗主动端孔Ø45mm的基本时间： =14s 4.4 工序Ⅳ切削用量及基本时间的确定 4.4.1 切削用量 粗车，精车φ50mm内孔，φ31mm内孔。 选刀具为YT30硬质合金、主偏角°、直径为12mm的圆形镗刀。其耐用度T=62min。 ==0.25mm f=0.15mm/r v=×1.4=230.77mm/min =1837.3r/min 参考文献[1]表5-56，根据C6140车床的转速表，选择n=1400r/min=23.3r/s,则实际切削速度v=4.118m/s。 4.4.2 基本时间 5.4.2.1 确定精镗Ø50mm孔的基本时间： =16s 4.5 工序Ⅴ切削用量及基本时间的确定 (1) 铣距离78.5mm的侧平面 机床：X52K铣床 刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-64选用硬质合金镶齿套面铣刀YT15. 铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=40 1) 削深度 2=10mm 所以有=5mm 2) 给量 查《机械加工工艺师手册》表10-118与表10-119得,进给量f=0.2~0.35mm/齿　　按机床行选取f=0.3mm/齿 3) 切削速度　　根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得 V=115min/s. 即V=6.9m/min 4) 定机床主轴转速　　 ns== 21.97r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表6-39),与21.97r/min相近的机床转速为22.5r/min。现选取=22.5r/min。 所以实际切削速度== 当=22.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为 =fZ=0.31022.5=67.5(mm/min)， 查机床说明书有=62(mm/min) 5) 削工时，按《工艺手册》表6.2-1。 t===1.5(min) t==0.75(min) 铣两次的总时间为t=1.5+0.75=2.25min 4.6 工序Ⅵ切削用量及基本时间的确定 （1）钻4Xφ7mm透孔 钻孔Φ7，本工序采用计算法。 表3-5高速钢麻花钻的类型和用途 标准号 类型 直径范围（mm） 用途 GB1436-87 直柄麻花钻 2.0～20.0 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 GB1437-87 直柄长麻花钻 1.0～31.5 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 GB1438-87 锥柄麻花钻 3.0～100.0 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 GB14311-87 锥柄长麻花钻 5.0～50.0 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 选用Z525摇臂钻床，查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，查《机》表2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得，耐用度为HT15000，表10.2-5标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长，麻花钻，则螺旋角=30，锋交2=118，后角a=10,横刃斜角=50，L=1117mm,l=116mm。 表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自GB6117-87） mm 直径范围 直柄麻花钻 l l1 >11.87～11.20 151 101 表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据GB6117-87） （º） d (mm) β 2ф αf ψ 8.6～18.00 30 118 12 40～62 表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度 （1）后刀面最大磨损限度mm 刀具材料 加工材料 钻头 直径d0（mm） ≤20 高速钢 铸铁 0.5～0.8 （2）单刃加工刀具耐用度T min 刀具类型 加工材料 刀具材料 刀具直径d0（mm） 11～20 钻头（钻孔及扩孔） 铸铁、铜合金及合金 高速钢 62 钻头后刀面最大磨损限度为0.5～0.8mm刀具耐用度T = 62 min ①.确定进给量 查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.25～0.65,根据表4.11中可知，进给量取f=0.62。 ②.确定切削速度 查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-17高速钢钻头在球墨铸铁（1110HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=12，参考《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0，R=0.87。 V=12=10.32 （3-17） 则 = =111 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150 则实际切削速度 = = =11.8 ③.确定切削时间 查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-43，钻孔时加工机动时间计算公式： T= （3-111） 其中 l= l=5 l=2～3 则： t= =11.11 确定钻孔的切削用量 钻孔选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB1436-87直柄短麻花钻，《机械加工工艺手册》第2卷。 根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.20～0.35。 则取 确定切削速度，根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-11 切削速度计算公式为 （3-20） 查得参数为，刀具耐用度T=35 则 ==1.6 所以 ==72 选取 所以实际切削速度为=2.64 确定切削时间（一个孔） = 工序 120 钻4Xφ11mm沉头孔 (2) 钻φ11mm沉头孔 刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ6. 1) 进给量 查《机械加工工艺师手册》表28-11，取f=0.11mm/r 2) 切削速度　根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得 V=24~34m/min. 取V=30m/min 3) 确定机床主轴转速　 ns== 1592r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-5),与1592r/min相近的机床转速为1592r/min。现选取=1426r/min。 所以实际切削速度== 5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1 t=i ;其中l=7mm; =4mm; =3mm; t= ==0.07(min) 第5章 钻4Xφ7mm孔夹具设计 5.1 夹具的夹紧装置和定位装置 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。 5.2 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HRC62。我选择的钻套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1987。 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 GB2263-1987。材料仍选取T10A， 淬火HRC62。公差采用H7/p6的配合。 5.3 切削力及夹紧力的计算 刀具：钻头φ7。 则轴向力：见《工艺师手册》表28.4 F=Cdfk……………………………………3.1 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=0.8 T=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=4416 F> 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Ｆ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。 5.4 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=(0.3～1.2)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。 5.5 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，钻模板在夹具体上采用定位销一面双孔定位，螺栓紧固，钻模精度较高。[4] 5.6定位误差的分析 制造误差ZZ （1）中心线对定位件中心线位置精度 . 取. （2）内外圆同轴度误差（查表P297） .故，. 则. 知此方案可行。 5.7 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 d D D1 H t 基本 极限 偏差F7 基本 极限 偏差D6 ＞0～1 +0.016 +0.006 3 +0.010 +0.004 6 6 9 -- 0.008 ＞1～1.8 4 +0.016 +0.008 7 ＞1.8～2.6 5 8 ＞2.6～3 6 9 8 12 16 ＞3～3.3 +0.022 +0.010 ＞3.3～4 7 +0.019 +0.010 10 ＞4～5 8 11 ＞5～6 10 11 10 16 20 ＞6～8 +0.028 +0.011 12 +0.023 +0.012 15 ＞8～10 15 18 12 20 25 ＞10～12 +0.034 +0.016 18 22 ＞12～15 22 +0.028 +0.015 26 16 28 36 ＞15～18 26 30 0.012 ＞18～22 +0.041 +0.020 30 34 20 36 HT150 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 HT150 56 ＞30～35 +0.050 +0.025 48 52 ＞35～42 55 +0.039 +0.020 59 30 56 67 ＞42～48 62 66 ＞48～50 70 74 0.040 钻模板选用翻转钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。 5.8 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）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。 （4）应便于铁屑去除 在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。 （5）安装应牢固、可靠 夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。 加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。 5.9 夹具设计及操作的简要说明 由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计，用移动夹紧的大平面定位三个自由度，定位两个自由度，用定位块定位最后一个转动自由度。此时虽然有过定位，但面是经精铣的面，定位是允许的。 总 结 毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入社会打下了好的基础。 毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。 致 谢 这次毕业设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。 这次毕业设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从题目的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献 [1] 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册[M]，上海：上海科学技术出版社，11187。 [2] 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导［Ｍ］。机械工业出版社，111115。 [3] 李庆寿。机床夹具设计［Ｍ］。机械工业出版社，111111。 [4] 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