连接座的数控工艺及主要工序工装设计

连接座的数控工艺及主要工序工装设计,连接,数控,工艺,主要,工序,工装,设计 四川理工学院 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 设计者：曹建 产品名称 连接座 零（部）件名称 连接座 共 7 页 第 2页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 50 车 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式车床 Ｃ６２０-１型 夹具编号 夹具名称 切削液 内三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备（含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/min 切削速度 m/min 进给量 mm/r 切削深度 mm 进给次数 工 步 工 时 1 粗车右端面，尺寸保持 游标卡尺、端面车刀 230 63 0.7 2.5 1 辅助 2 粗车右端面，尺寸保持 游标卡尺、端面车刀 230 63 0.7 2.5 1 3 粗车外圆至 游标卡尺、硬质合金车刀 230 63 0.7 2.5 1 4 锪成 自制锪刀 230 63 0.7 1 1 四川理工学院 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 设计者：曹建 产品名称 连接座 零（部）件名称 连接座 共 7 页 第 3 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 70 车 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸造 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 夹具编号 夹具名称 切削液 内三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备（含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/min 切削速度 m/min 进给量 mm/r 切削深度 mm 进给次数 工 步 工 时 1 半精车左端面，尺寸保持70 游标卡尺、YG6硬质合金可转位车刀 125 50 0.7 1.25 1 机动 辅助 2 半精车距离为的面成 游标卡尺、YG6硬质合金可转位车刀 125 50 0.7 0.5 1 3 半精镗，深 游标卡尺、内孔车刀 890 126.8 0.1 0.75 1 四川理工学院 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 设计者：曹建 产品名称 连接座 零（部）件名称 连接座 共 7 页 第 4 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 80 车 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸造 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 夹具编号 夹具名称 切削液 内三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备（含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/min 切削速度 m/min 进给量 mm/r 切削深度 mm 进给次数 工 步 工 时 1 半精车端面，粗糙度值为，尺寸保持成 游标卡尺、端面车刀 123 63 0.7 1.5 1 机动 辅助 2 半精车外圆至 游标卡尺、YG6硬质合金可转位车刀 123 63 0.7 1.5 1 3 半精车孔至 游标卡尺、内孔车刀 123 63 0.7 0.5 1 四川理工学院 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 设计者：曹建 产品名称 连接座 零（部）件名称 连接座 共 7 页 第 5 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 90 镗 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸造 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 夹具编号 夹具名称 切削液 内三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备（含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/min 切削速度 m/min 进给量 mm/r 切削深度 mm 进给次数 工 步 工 时 1 精镗成 内孔车刀 325 3.6 0.25 27 1 机动 辅助 四川理工学院 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 设计者：曹建 产品名称 连接座 零（部）件名称 连接座 共 7 页 第 6 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 100 钻 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸造 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备（含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/min 切削速度 m/min 进给量 mm/r 切削深度 mm 进给次数 工 步 工 时 1 钻孔 麻花钻 150 11.8 0.6 5 1 辅助 2 钻孔 短柄麻花钻 120 1.6 0.3 8 1 3 钻螺纹底孔 麻花钻 800 15 0.1 12 1 4 攻螺纹 丝锥M5 272 7.38 0.2 12 1 5 钻孔 短柄麻花钻 120 1.6 0.3 8 1 四川理工学院 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零（部）件图号 3号 共 1 页 产品名称 连接座 零（部）件名称 连接座 第 1 页 材料牌号 HT200 毛坯种类 机器沙模造型 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数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 机器砂模造型 机加 20 时效处理 机加 30 划粗加工线。 机加 40 车 按划线车端面，尺寸保持，车至粗镗至，深。 机加 Ｃ６２０-１型卧式车床 硬质合金车刀，端面车刀 镗 粗镗至，深。 机加 Ｃ６２０-１型卧式车床 圆形镗刀 50 车 掉头，卡，车端面，粗糙度值为，尺寸保持；车端面，粗糙度值为，尺寸保持；车至；锪成；车至。 机加 Ｃ６２０-１型卧式车床 自制锪刀，硬质合金车刀 60 车 车端面，粗糙度值为，尺寸保持69成；车距离为的面成半精镗至，深。 机加 Ｃ６２０-１型卧式车床 硬质合金车刀 镗 半精镗至，深。 机加 Ｃ６２０-１型卧式车床 圆形镗刀 70 车 掉头，卡。车端面，粗糙度值为6.3，尺寸保持成；车外圆至；车孔至。 机加 Ｃ６２０-１型卧式车床 端面车刀，硬质合金车刀 80 镗 精镗成 机加 Ｃ６２０-１型卧式车床 圆形镗刀 90 钻 钻孔，钻孔，钻螺纹底孔及攻螺纹，倒角。 机加 Ｚ３０８０×２５摇臂钻床 硬质合金麻花钻头，丝锥 100 磨 磨成；磨成；磨成 机加 M2110A磨床 双斜边二号砂轮、圆柱磨头 110 钳 钳去毛刺 120 检 终检入库 四川理工学院 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零（部）件图号 3号 共 1 页 产品名称 连接座 零（部）件名称 连接座 第 1 页 材料牌号 HT200 毛坯种类 机器沙模造型 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数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 机器沙模造型 机加 20 时效处理 机加 30 以零件右面的的端面毛胚及内圆为定位基准，粗车左端面及外圆，尺寸保持；粗镗，深。 数控 加工中心 端面车刀、外圆刀、圆形镗刀 40 以粗车左端面及外圆为定位基准，粗车右端面及，尺寸保持；钻孔，车成。 数控 加工中心 端面车刀、外圆车刀、麻花钻头、内孔车刀 50 以零件右面的的端面及内圆为定位基准，半精车端面，粗糙度值为，尺寸保持69成；车距离为的面成；半精镗至，深。 数控 加工中心 端面车刀、外圆车刀、圆形镗刀 60 以左端面及外圆为定位基准，半精车端面，粗糙度值为，尺寸保持成；车外圆至；车孔至。 数控 加工中心 端面车刀、外圆刀、内孔车刀 70 以零件右面的的端面及内圆为定位基准，精镗成 数控 加工中心 圆形镗刀 80 以右端面及孔为定位基准，钻孔，钻螺纹底孔及攻螺纹 数控 加工中心 麻花钻头、丝锥 90 以左端面及孔为定位基准，钻孔 数控 加工中心 麻花钻头 100 磨成；磨成；磨成 数控 数控磨床 双斜边二号砂轮、圆柱磨头 110 钳去毛刺 120 终检 130 入库 附件2：四川理工学院毕业设计（论文）开题报告 四川理工学院毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）名称 连接座的数控工艺及主要工序工装设计 设计（论文）类型 B 指导教师 学生 姓名 曹建 学号 030110101 系、专业、班级 机电系机制031 一、选题依据：（简述研究现状或生产需求情况，说明该设计（论文）目的意义。） 该零件是离心式水泵上的连接座，经过对零件图的分析和研究，零件的左端外圆与水泵泵壳连接，水泵叶轮在直径为100（见零件图）的孔内，右端外圆与电动机机座连接，直径为40（见零件图）孔与轴承配合。该零件的生产类型为成批或大批生产，每月负担的工序数不低于30-50。 在科技创新的时代，做什么都要求提高效率。随着数控机床不断的使用，大大提高了工厂的生产效率，缩短了加工时间和减少了加工成本，同时也减轻了工人的劳动强度。数控机床可加工多种形状复杂的零件，在以后制造业中，将会产生极大的作用，对于学习机械专业的学生来说，就要求我们掌握数控机床加工零件的方法及原理，掌握数控机床的程序编辑。 毕业设计是带有研究性质的专题研究分析、设计报告，是完成教学任务、培养合格人才的一个重要实践性教学环节。通过毕业设计，可以培养学生的开发和设计能力，提高综合运用所学知识和技能去分析、解决实际问题的能力，检验学生的学习效果等均具有重要意义。通过毕业设计，旨在使学生对所学过的基础理论和专业知识进行一次全面、系统地回顾和总结，通过对具体题目的分析，使理论与实践相结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能，提高学生独立思考能力和团结协作的工作作风。 二、设计（论文研究）思路及工作方法 首先对连接座零件图纸进行分析，熟悉该零件的构造。然后按照任务书的要求查找书籍，找到相关的资料并记录，完成零件的一些重要尺寸的计算，并用CAD绘制出零件图及零件毛胚图。设计部分工序中的夹具，并进行定位误差的分析和夹紧力的计算，同时完成指定工序的工装夹具装配图设计，对部分主要零件的强度进行校核计算。利用CAXA制造工程师或Pro/E等软件完成主要工序的数控加工程序的自动生成。最后对自己的设计进行整理，对部分数据检验，此工作完毕后出图，交由指导老师审核。 三、设计（论文研究）任务完成的阶段内容及时间安排。 阶段内容：1.编制零件图及毛胚图，并完成其工艺分析 时间安排：03.05-03.11 2.编制机械加工工艺过程卡及各工序的工序卡 03.12-03.25 3.定位误差分析，夹紧力的计算 03.26-04.10 4.完成指定工序的工装夹具装配图及主要部分主要零件图设计 04.11-05.10 5.指定工序的数控加工程序的自动生成 05.11-05.19 6.编写毕业设计说明书 05.20-05.31 指导教师意见 指导教师签字： 年 月 日 教研室毕业设计（论文）工作组审核意见 难度 分量 综合训练程度 教研室主任： 年 月 日 设计（论文）类型：A—理论研究；B—应用研究；C—软件设计；D-其它等。 四川理工学院 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 设计者：曹建 产品名称 连接座 零（部）件名称 连接座 共 7 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 40 车 HT200 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸造 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式车床 Ｃ６２０-１型 夹具编号 夹具名称 切削液 内三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备（含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/min 切削速度 m/min 进给量 mm/r 切削深度 mm 进给次数 工 步 工 时 1 粗车左端面，尺寸保持 游标卡尺、端面车刀 230 63 0.7 2.5 1 机动 辅助 2 粗车左外圆至 游标卡尺、硬质合金车刀 230 63 0.7 2.5 1 3 粗镗至，深 游标卡尺、内孔车刀 380 37 0.25 2.5 1 四川理工学院 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 设计者：曹建 产品名称 连接座 零（部）件名称 连接座 共 7页 第7页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 110 磨 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸造 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 夹具编号 夹具名称 切削液 心轴，定位销，内三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备（含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/min 切削速度 m/min 进给量 mm/r 切削深度 mm 进给次数 工 步 工 时 1 磨成 棕刚玉砂轮 729 30 8 0.00325 1 机动 辅助 2 磨成 圆柱磨头 563 30 20 0.00212 1 3 磨成 砂轮 729 30 8 0.00325 1 摘 要 机械制造是将制造资源通过制造过程转化为可供人们使用与利用的工业品和生活消费品的行业。机械制造业就是制造具有一定形状和尺寸的零件或产品，并把它们装配成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其他行业的生产提供装备，这些行业的产品再被人们所使用。 随着电子技术、信息技术和计算机技术的高速发展，有力的推动了机械制造技术的发展。同时，由于金属零件的无屑和切削加工利用了材料技术和过程控制技术的最新成就，使加工方法进一步合理。数控技术的发展和应用使得机床、工业机器人为代表的机械制造装备的结构发生了一系列的变化。数控技术是集计算机技术、自动控制技术、测试技术和机械制造技术为一体的综合性高新技术，它将机械装备的功能、可靠性、效率、质量及自动化程度等提高到一个新的水平。 本文以连接座零件的制造过程为基础，以阐明数控技术的基本知识和基本理论为重点，突出机床夹具设计为关键。在零件的制造过程中夹具是必不可少的部分，在机械制造的切削加工、检验、焊接和热处理等工艺过程中，要使用大量的夹具来安装加工对象，使其占有正确的位置，以保证零件和产品的加工质量，并提高生产率，以从而提高经济性。在设计过程灵活运用CAD/CAM技术，计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）是工业自动化向智能化发展中的另一关键性技术。 在设计过程中首先对零件的加工过程进行了整体的工艺分析，按其要求对零件的数控工艺部分进行了分析与编程；对零件加工工作所需要的重要数据进行了计算与记录；对零件指定工序夹具进行了分析和设计。重点分析了夹具的设计过程，在装夹夹具所需要的注意的问题。最后绘制出夹具装配图以说明夹具在此工序中的作用。 关键词: 机械制造，数控技术，CAD/CAM，工艺分析，夹具 Ⅰ ABSTRACT The machine manufacture is makes the resources to transform through the manufacture process for may use for the people with the use industrial product and the life consumable profession. The mechanical manufacturing industry is the manufacture has the certain shape and the size components or the product, and assembles the profession them which the machinery equips. The mechanical manufacturing industry product already may directly use for the people, also may provide the equipment for other professions productions, these profession are used again by the people. computer technology high speed development, powerful impetus machine manufacture technology development. At the same time, because the metal parts non- filings and the machining has used the material technology and the process control technology newest achievement causes the processing method to be further reasonable. The numerical control technology development and the application enabled the engine bed, the industry machine person the structure which equipped present machine manufacture to have a series of changes. The numerical control technology is the collection computer technology the automatic control technology, the test technology and the machine manufacture technology is a body comprehensive high-tech, it the function, the reliability, the efficiency, the quality and the auto mati city which equips the machinery and so on enhance to a new level. This article take connects the place components the manufacture process as a foundation, expounded the numerical control technology elementary knowledge and the elementary theory are a key point, the prominent engine bed jig design is a key. In the components manufacture process the jig is the essential part, in technological process and so on the machine manufacture machining, examination welding and heat treatment, must use the massive jigs to install the processing object, enable it to hold the correct position, guaranteed the components and the product processing quality, and enhances the productivity, to thus enhances the efficiency. Nimbly utilizes the CAD/CAM technology in the design process, the computer-aided design and makes (CAD/CAM) is the industrial automation to the intellectualized development in another crucial technology. First has carried on the whole craft analysis in the design process to the components processing process, has partially carried on the analysis and the programming according to its request to the components numerical control craft; The important data needs which to the components processing work has carried on the computation and the record; Assigned the working procedure jig to the components to carryon the analysis and the design.Finally draws up the jig assembly drawing to explain the jig in this working procedure function. Keywords: Machine manufacture, numerical control technology, CAD/CAM, craft analysi，jid 四川理工学院毕业设计（论文） 第一章 前 言 机械制造工艺毕业设计是大学教育的最后一环，在整个教学环节中占有极为重要的地位。其目的是使学生获得工程师的基本训练机械制造工艺学课程设计使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,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计过程中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。 由于能力有限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。 通过工艺毕业设计，学生应在下述各方面得到锻炼： 1.能综合运用机械制造工艺及其夹具课和所学过的其他课程的基本理论，正确的分析和解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线合理议定等问题，从而保证零件制造的质量，生产率和经济性。 2.通过工艺装备的设计，进一步培养学生的结构能力和制图能力。 3.培养学生综合运用机械制造工艺学及相关专业课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。 4.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。 5.培养学生熟悉和应用有关手册、标准、图表等技术资料的能力，指导学生分析零件加工的技术要求和本企业具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。 6.进一步培养学生机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等的基本技能。 7.培养学生耐心细致、科学分析、周密思考、吃苦耐劳的良好习惯。 8.通过毕业实习及整个毕业设计过程，学会调查研究，收集中外技术资料的方法，并能熟练的使用有关的手册，图表资料及技术参考书。 9.在毕业设计中鼓励学生勇于创新并培养严谨的学风及工作作用。 1 第二章 零件的分析 第二章 零件的分析 2.1 零件的作用 题目所给的零件是离心式微电机水泵上的连接座零件，它位于电动机座和水泵泵壳之间，主要起连接作用，使主轴电机回转运动按工作者要求工作。零件左端外圆与水泵泵壳连接，水泵叶轮在孔内；右端外圆与电动机座连接，中间与轴承连接，使电机传动达到平稳。 2.2 零件的工艺分析 离心式微电机水泵上的连接座零件属于壳体类零件，零件的装配基准为的外圆，右端的外圆和中间的孔，其加工精度要求高。该类零件在加工和使用过程中都要重点考虑零件的圆跳动问题。 离心式微电机水泵上的连接座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.车轴承装配孔，表面粗糙度值3.2。4.半精车侧面，保证尺寸23及表面粗糙度值3.2。5.磨削零件左右两外圆面，保证尺寸5，69和9，两侧面粗糙度值6.3、12.5，法兰面粗糙度值6.3。如图1： 图1 连接座零件 2 四川理工学院毕业设计（论文） 第三章 工艺规程设计 3.1 确定毛胚的制造形式 零件材料为，铸件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，即适用于不同重量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。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。由于零件每月担负工序数不低于30～50，则年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型机器造型及壳型，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 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择，对像连接座这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果以外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。零件图中给出了以中心轴线为基准，加工时零件绕基准轴线作无轴向移动旋转一周时，在任一测量平面内的径向跳动量均不得大于公差值0.04。最后选取做为粗基准，利用内钳式三爪卡盘卡住这个面做主要定位面。 对于精基准而言，主要应该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，此处不在重复。 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。 3.3.1 工艺路线方案一 工序Ⅰ 粗车的端面及外圆，粗镗的孔，粗车距离为8的面，倒角为。 工序Ⅱ 掉头，粗车的端面及外圆，粗车的端面，粗车距离为的面，粗镗。 工序Ⅲ 半精车端面及外圆，半精车距离为的面，半精镗的孔。 工序Ⅳ 掉头，半精车的端面及外圆，半精车距离为的端面，半精镗的孔。 工序Ⅴ 精镗。 工序Ⅵ 精车，精镗，倒角1。 工序Ⅶ 钻孔，钻孔。 工序Ⅷ 钻螺纹孔及攻螺纹。 工序Ⅸ 钳去毛刺。 工序Ⅹ 终检。 工序Ⅺ 入库。 3.3.2 工艺路线方案二 工序Ⅰ 机器砂模造型。 工序Ⅱ 时效处理。 工序Ⅲ 划粗加工线。 工序Ⅳ 按划线车端面，尺寸保持，车至，车至，深。 工序Ⅴ 掉头，卡，车端面，粗糙度值为，尺寸保持；车端面，粗糙度值为，尺寸保持；车至；成；车至。 工序Ⅵ 按线车端面，粗糙度值为，尺寸保持69成；车距离为的面成；车至，深。 工序Ⅶ 掉头，卡。车端面，粗糙度值为6.3，尺寸保持成；车外圆至；车孔至。 工序Ⅷ 磨成；磨成。 工序Ⅸ 钻孔，钻孔，钻螺纹孔以及攻螺纹。 工序Ⅹ 终检。 工序Ⅺ 入库。 3.3.3 工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下： 工序Ⅰ 机器砂模造型。 工序Ⅱ 时效处理。 工序Ⅲ 划粗加工线。 工序Ⅳ 按划线车端面，尺寸保持，车至，车至，深。 工序Ⅴ 掉头，卡，车端面，粗糙度值为，尺寸保持；车端面，粗糙度值为，尺寸保持；车至；钻，成；车至。 工序Ⅵ 按线车端面，粗糙度值为，尺寸保持69成；车距离为的面成；车至，深。 工序Ⅶ 掉头，卡。车端面，粗糙度值为6.3，尺寸保持成；车外圆至；车孔至。 工序Ⅷ 磨成；磨成。 工序Ⅸ 钻孔，钻螺纹孔以及攻螺纹。 工序Ⅹ 终检。 工序Ⅺ 入库。 以上加工方案大致看来大致还是合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题。在加工过程要防止圆跳动的问题，上述方案在防止圆跳动方面仍不佳，而且在磨削过程中有一定难度，夹具设计有一定困难，所以经过再一次详细的分析，最终确定加工路线如下： 工序Ⅰ 机器砂模造型。 工序Ⅱ 时效处理。 工序Ⅲ 划粗加工线。 工序Ⅳ 按划线粗车端面，尺寸保持，粗车至，粗镗至，深。 工序Ⅴ 掉头，卡，粗车端面，粗糙度值为，尺寸保持；粗车端面，粗糙度值为，尺寸保持；粗车至；锪成；粗车至。 工序Ⅵ 半精车端面，粗糙度值为，尺寸保持70；半精车距离为的面成；半精镗至，深。 工序Ⅶ 掉头，卡，半精车端面，粗糙度值为，尺寸保持成；半精车外圆至；半精车孔至。 工序Ⅷ 精镗成。 工序Ⅸ 钻孔，钻孔，钻螺纹底孔及攻螺纹。 工序Ⅹ 磨成；磨成；磨成。 工序Ⅺ 终检入库。 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Ｃ６２０-１型卧式车床。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Ｚ３０８０×２５摇臂钻床。 ③.工序Ⅹ是磨零件左右外圆面,这两个面的要求精度都比较高,从经济角度看,采用外圆磨床。 3.4.2 选用夹具 本零件除钻的孔、钻等工序需要专用夹具外,其它的各工序使用通用夹具即可,三爪自定心卡盘,心轴等。 5 3.4.3 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(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。 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.磨具的选用：磨具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考《简明机械加工工艺手册》（主编 徐圣群） 表12-47，选择双斜边二号砂轮。 3.4.4 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 “连接座” 零件材料为HT200，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143～269，表2.2-23 灰铸铁的物理性能，HT200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3.1-19 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 灰铸铁 砂型手工造型 11~13 砂型机器造型及壳型 8~10 金属型 7~9 低压铸造 7~9 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 63 100 160 100 160 250 1.6 1.8 2.0 根据上表查得铸件基本尺寸大于100至160，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（JB2854-80）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。 3.5.1 外圆加工表面及端面 由零件图已知数据可知，对外圆和外圆的要求精度较高，经过粗车—半精车—磨削。由《机械加工工艺手册》表3.1—26可知，单边余量已能满足加工要求。 两端面的精度要求也较高，也由《机械加工工艺手册》表3.1—26可知，单边余量已能满足加工要求。 3.5.2 两孔的加工余量 孔的精度要求相对不高，孔内粗糙度值为25，直接采用直径为的麻花钻头钻孔即可。 孔的精度要求相对较高，孔壁粗糙度值为3.2，需要经过细加工过程，由《机械加工工艺手册》表3.1—26可知，余量为5已能满足加工要求。 详细尺寸标注见零件毛坯图 3.6确定切削用量及基本工时 切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据《切削用量简明手册》（第三版，艾兴、肖诗纲编，1993年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号，与《机械制造设计工工艺简明手册》的表区别。 3.6.1 工序Ⅳ 本工序为粗车端面，车至，粗镗粗镗至，已知加工材料为灰铸铁，铸件，有外皮，机床C620—1普通车床，工件用内钳式卡盘固定。 3.6.1.1确定粗车左端面的切削用量 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C620—1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，可在一次走刀内完成，故 == （3-1） 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C620—1机床进给量（表4.2—9）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，C620—1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：=950。 切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故实际进给力为： =950=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1.9，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200～219的铸件，，，切削速度=。 切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根据C620—1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，=0.9，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C620—1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） 3.6.1.3 确定粗镗的切削用量及基本工时 粗镗，本工序采用计算法。 所选用刀具为硬质合金（钨钴类），直径为的圆形镗刀。 ①.确定切削深度 == ②.确定进给量 根据《切削用量简明使用手册》表1.5可知，当粗镗铸件时，镗刀直径，，镗刀伸出长度为时： =0.15～0.40 按C620—1机床的进给量（表4.2—9），选择， =0.25 ③.确定切削速度 = （3-9） 式中=，=0.2，=0.20，=，=0.15 （3-10） =37 == （3-11） 按C620—1机床的转速，选择 =160=2.6 ④.计算基本工时 选镗刀的主偏角=，则=，，，，，，，则： ==117 3.6.2 工序Ⅴ 车端面，粗糙度值为，尺寸保持；车端面，粗糙度值为，尺寸保持；车至；车至。 本工序仍为粗车。已知条件与工序相同，车端面及倒角，可采用工序Ⅳ相同的可转位车刀。 采用工序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： a=2.5 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T=56 3.6.3 工序Ⅵ 半精车端面，粗糙度值为，尺寸保持69成；车距离为的面成；半精镗至，深。 3.6.3.1确定半精车左端面的切削用量 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C602—1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，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C620—1机床进给量（表4.2—9）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，C620—1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：=950。 切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故实际进给力为： =950=1111.5 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1.9，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200～219的铸件，，，切削速度=。 切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： ==63 （3-12） ===120 （3-13） 根据C620—1车床说明书选择 =125 这时实际切削速度为： == （3-14） 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，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 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C620—1机床上进行，最后决定的切削用量为： =1.25，=，==，= ⑥.计算基本工时 （3-15） 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=126+= == 3.6.3.2确定半精镗的切削用量 所选用的刀具为YG6X硬质合金圆形镗刀，主偏角为K=45，直径为16mm的圆形镗刀，其耐用度为。 ①.确定切削深度 a ②.根据表1.5，当半精镗铸料，镗刀直径为，a≤，镗刀伸出长度时，进给量为：。 ③ .确定切削速度 按表1.27的计算公式确定 V = （3-16） 式中 C=189.8 m = 0.2 X=0.15 Y=0.20 V=124.6 选择C620-1机床转速：n= n =1200=20 实际切削速度为： v = 2.08 ④.确定基本时间 确定半精镗孔的基本时间50s 13 3.6.4 工序Ⅶ 半精车端面，粗糙度值为6.3，尺寸保持成；半精车外圆至；车孔至。 本工序仍半精车。已知条件与工序相同，车端面，可采用工序Ⅳ相同的可转位车刀。 3.6.5 工序Ⅸ 钻孔，钻孔，钻螺纹孔以及攻螺纹。 3.6.5.1 确定钻孔的切削用量 钻孔，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 GB1436-85 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 GB1437-85 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 GB1438-85 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 GB1439-85 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X308025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4500，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=197mm,l=116mm。 表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自GB6137-85） mm 直径范围 直柄麻花钻 l l1 >11.80～13.20 151 101 表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据GB6137-85） （º） d (mm) β 2ф αf ψ 8.6～18.00 30 118 12 40～60 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 60 钻头后刀面最大磨损限度为0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 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4.13中可知，进给量取f=0.60。 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高速钢钻头在灰铸铁（190HBS）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=0.85。 V=12=10.32 （3-17） 则 = =131 （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= （3-19） 其中 l= l=5 l=2～3 则： t= =9.13 3.6.5.2 确定钻孔的切削用量 钻孔选用机床为Z308025摇臂机床，刀具选用GB1436-85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10.4-9 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） = 3.6.5.3 钻螺纹底孔及攻螺纹 钻螺纹底孔 取 （） 所以 （） 按机床选取= （） 所以实际切削速度 （） 切削工时（一个孔）： 攻螺纹 根据表4-32选取 所以 （293） 按机床选取 所以实际切削速度 所以切削时间（一个孔）： 3.6.6 工序Ⅹ 磨外圆成；磨外圆成；磨内圆成。 ①.选择砂轮 由《机械加工工艺手册》4.8中磨料的选择各表选取: A46GV69 350 其含义为：砂轮磨料为棕刚玉，粒度为46号，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织手型砂轮其尺寸为350（DBd） ②.切削用量的选择 砂轮速度： n=1500r/min，V=30m/s 轴向进给量：f=0.2B=8mm（双线程）《机械加工工艺设计实用手册》表15-67 径向进给量： f=0.02（双线程） 工件速度 v=100 V==0.3（m/s） N===1.737r/m （3-21） ③.切削工时 查《机械加工工艺手册》表2.5-11 k=1.1 表2.5-12 t===（s） （3-22） 磨的机床选择为M2110A，刀具选择代号为MY的圆柱磨头，根据《机械加工工艺设计实用手册》表13.4-16确定砂轮直接为20，则工件速度=20，纵向进给量，工作台一次往复行程磨削深度，根据以上数据计算出所耗工时为41.5 s。 17 第四章 孔的工装设计 4.1 夹具的设计 在本次夹具设计中，指导老师指定设计钻孔的夹具，在工件夹紧方面要求液压或汽动夹紧，最后定为利用液压夹紧。这类夹具的特点是：针对性强，刚性好，容易操作，装夹速度较快以及生产效率高和定位精度高，但是设计制造周期长，产品更新换代时往往不能继续使用适应性差，费用较高。 4.1.1 定位分析 在工件的定位中有很多种不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件一圆孔定位，工件以外圆定位，工件以锥孔定位等。 根据零件的形状，我们可以选择以平面定位或以工件中心圆孔定位。在夹具设计过程中尽量以设计基准为定位基准，以便减小加工误差。所以在这道设计中采用以的内表面以及的端面为定位基准。 4.1.2 定位原理 在机械加工过程中，为了保证工件某道工序的加工要求，必须使工件在机床上相对于刀具处于正确的相对位置。当采用机床夹具安装一批工件时，是通过夹具来实现这些要求的。要实现工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置，必须做到以下三点： ①. 使一批工件在夹具中都占有一致的正确的加工位置； ②. 使夹具在机床上占有正确的位置； ③. 使刀具相对于夹具占有正确的位置。 工件在夹具中定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这就可以通过设置定位支承点，限制工件的相对运动来实现。工件在没有采取定位措施之前，可视为一个处于空间自由状态的刚体，根据运动原理学可知，任一刚体在空间直角坐标系中都有六个自由度，即沿三个坐标轴轴向移动的自由度，分别用、、来表示；绕三个坐标轴的转动的自由度，分别用、、来表示。由此看来，未限制六个自由度的工件的位置是不确定的，当然也是无法加工的。因此要使工件在夹具中处于正确的位置，必须对影响工件加工面位置精度的相应自由度进行限制。 工件的六个自由度都是客观存在的，是工件在夹具中所占空间位置确定的最高程度。也就是说。工件最多只有六个自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夹具中该方向的位置就确定下来。工件在夹具中定位，意味着通过定位元件限制工件相应的自由度。 4.1.3 定位元件的分析 在连接座的加工过程中，因为该零件较为复杂，加上零件的特殊性，因此在设计过程中设计定位板一块来限制零件的自由度，定位板限制了零件的X 、Y的移动方向和旋转方向，设计一拉杆限制了零件绕Z轴旋转的方面，一共限制了零件的五个自由度，达到不完全定位状态。 不完全定位可分为下列两种情况： ①. 由于工件的加工前的结构特点，无法也没有必要限制某些方面的自由度； ②. 由于加工工序的加工精度要求，工件在定位时允许某些方面的自由度不被限制。 4.1.4 夹紧元件的选择 工件在夹紧过程中应避免夹紧元件跟工件进行点接触。因为在点接触的过程中，即使有很小的夹紧力也可以产生很大的应力，由于定加工过程产生的误差在夹紧上经常会出现点接触的情况。但是后面还要考虑液压缸的活塞杆与工作台的相对位置安装误差，必须进行自位平衡，则钻模板和夹具体之间采用铰链连接，使钻模板形成自位平衡。本次设计中钻模板材料为45钢，其外还有自制导轨。 ①.选择钻套 钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体上或钻模板中。钻套有固定钻套，固定钻套直接压入钻模板采用或配合，磨损后不容易更换，适用于中、小批量生产或用来加工孔距较小以及孔距精度较高的孔。 可换钻套：可换钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板中。钻套由螺钉固定，以防止转动。钻套与衬套间采用或配合，钻套磨损后，可以迅速更换。适于大批量生产。 快换钻套：当要取出钻套时，只要将钻套朝逆时方向转动使螺钉头部刚好对准钻套上的削边上面，即可取出钻套。 在这次设计中我选择可换钻套，因为是大批量生产。但是本道工序里要用自制钻套和衬套，必须把钻套和衬套加长来保证精度和它的高度。快换钻套如图所示： 图4-1 快换钻套 ②.夹具底座与工作台的连接 由于的加工过程中选用的机床为Z3080摇臂钻床，《机械加工工艺手册》 孟少农 主编第二卷，表10.1-5摇臂钻床联系尺寸可得，底座T型槽数为5个，工作台上面T型槽数为5个，工作台侧面槽数为3个，，，，，，，，，，，，，。 4.1.5定位误差的分析 定位误差是指由于定位不准而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的某一定位方案，只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的1/3，即可认为该定方案符合加工精度的要求。 在用夹具装夹工件时，当工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触或相配合时，工件的位置即由定位元件确定下来。而对一批工件来说，因各工件的有关表面本身和它们之间在尺寸和位置上都存在公差，且夹具上的定位元件本身及相互间存在尺寸和位置公差，因此，虽然工件已经定位，但每个被定位的工件上的一些表面的位置仍然会产生变化，这就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工误差。 本次定位是典型的两面一孔定位，在分析计算定位误差时，应该按配合间隙为最大的情况来考虑。基准位移误差包括两类：⒈平面内任意方向移动的基准位移误差；⒉转动的基准位移误差。 工件两面中心距的平均尺寸，其公差一般为：（～） 因，取 配合一般取或，所以： ⑤．计算定位误差 加工尺寸的定位误差，由于定位基准与工序基准重合，故 （4-1） == 定位误差小于工件公差的 4.1.6 夹紧力的计算 ① 根据《金属切削机床夹具设计手册》 浦林祥，当进给量为时，加工的孔所需要的切削力 转矩为。计算按钻的通孔轴向力计算。 ② 根据《金属切削机床夹具设计手册》 浦林祥页，常见典型加紧形式所需要的加紧力的计算公式： ⑴为了防止工件在切削力作用下平移所需要的加紧力为： （4-2） 为加紧元件与工件之间的摩擦系数，为工件与夹具支承面的摩擦系数。对于精加工机床，K为安全系数；则K的值： 则 （4-3） ⑵为防止工件在颠覆力矩的作用下绕支点倾斜，使工件离开基面所需要的加紧力： （4-4） ⑶为防止工件在切削力的作用下绕中心轴线转动所需要的加紧力为： （4-5） 所以，则加紧力去最大的力： 4.2 液压系统的设计 4.2.1 液压系统分析 本液压设计为钻床夹具液压夹紧，要求设计能实现：工进，夹紧，快退，停止的工作循环。已知：所需要的夹紧力为，行程长为，液压系统的执行元件使用液压杆，取工作部分运动是采用的悬空。快进、快退速度为，快进行程长度为工进行程长度为，往复运动的加速、减速时间不希望超过0.2s；动力滑台采用平导轨，其静摩擦系数为，动摩擦系数；液压系统中的执行元件使用液压缸。液压缸主要参数的确定： ①.初步确定液压缸的工作压力 由于液压缸的最大推力为5360N，有《液压传动》章宏甲主编，机械工业出版社表11-2按负载选择执行元件刚做压力为5000～10000N之间，工作压力P取3。 ②.计算液压缸的尺寸 本次的液压缸可选用单杆式的，并在快动时作差动连接，在种情况下无杆进油的工作面积是有杆腔工作面积的两倍，则活塞杆直径d与缸筒直径D的关系为：。液压缸回路上必须有背压，根据《液压工程手册》，表12.3-13，的数值可取，快进时液压缸随作差动连接，但是由于油管中有压降的存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估计可取0.5来估算。液压缸的机械效率取。 由工进的推力按差动液压缸的计算公式可得： 根据公式 （4-6） 故有 （4-7） = 所以 （4-8） 参考《机械设计手册》，表23.6-32液压缸内径尺寸系（摘自），取，由此可得液压缸两腔的实际有效面积为： （4-8） ③.校验液压缸活塞杆的强度和稳定定位： 校验活塞杆的强度 活塞杆的材料为45钢，则 （4-9） 则活塞杆的强度符合要求 校验活塞杆的稳定性 活塞杆横截面积的惯性矩量 （4-10） 由《材料力学》第4版，刘鸿主编 高等教育出版社式9.5可得： （4-11） 其中 则，活塞杆稳定性符合要求。 根据上述的D与d的值，可以估算液压缸在各个阶段的中的压力，流量和功率，如下表所示： 表4-1 液压缸在各个阶段的中的压力，流量和功率 工况 负载 回油腔压力 进油腔压力 输入流量 输入功率 计算公式 快 进 启动 1396 0.434 —— —— 加速 2011 0.791 —— —— 恒速 775 0.662 30.19 0.39 工进 13711 0.8 2.365 0.5 0.034 快 退 启动 1551 0.487 —— —— 加速 2011 0.5 1.45 —— —— 恒速 775 1.22 30.14 0.68 根据《机械零件设计手册》，页表31-1液压缸参数的综合应用，供油直径为8, 导向距离为。 根据表31-2液压缸的类型，选为活塞式。 根据表31-5，工程机械用标准液压缸缸体外径，材料45钢，液压缸的外径为120，则壁厚为25。 活塞与活塞杆的连接结构，根据表31-9常用的活塞杆的连接结构为螺纹连接。活塞的材料选耐磨铸铁（铸铁HT200）。 液压系统的设计过程如下： ⑴负载分析 工作负载 前面已经分析了，加紧所需要的加紧力为。 惯性负载 （4-12） 阻力负载 静摩擦阻力 动摩擦阻力 由此得出液压缸在各工作阶段的负载值如表所示： 表4-2 液压缸在各工作阶段的负载值 工况 负载组成 负载值 推力 启动 1396N 1551N 加速 1810N 2011N 快进 698N 775N 工进 12340N 13711N 快退 698N 775N 注：⒈液压缸的机械效率取 ⒉不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用。 4.2.2 液压系统的拟定 液压回路的选择 首先选择调速回路。这是一台机床液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，可以采用进口节流的调速形式。为了解决进口节流调速回路在加紧十产生冲击现象，回油路上要求设置背压阀。由于液压系统选用了节流调速的方式，系统中油液的循环必然是开放的。 从工况中可以看到，在这个液压系统的工作循环内，液压缸交替的要求油源提供低压大流量和高压小流量的油液。最大流量与最小流量之比约为15，而快进快退所需要的时间和工进所需要的时间分别为： + = （4-13） =2.67 可以知道：9，所以提高系统的效率、节省能量的角度上看，采用单个定量泵作为油源，如下图： 图4-2 液压回路的选择 （a）泵源 （b）换向回路 （c）速度换接回路 （d）保压回路 其次是选择快速运动和换向回路，系统中采用节流调速回路后，无论采用什么油源形式都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔，以实现快速运动。在系统中，单杆液压缸要作差动连接，所以他的快进、快退换向回路应采用上图4-2示（b）回路。 再次是选择速度换接回路，由工况图中的曲线得知压块从快进到工进的时候，输入液压缸的流量由26.936降到2.56。当夹具压块由工进转换为快退是，回路中通过的流量很大进油路中通过的28.04回油路中通过28.042×（7854／4006）≈60。为了保证平稳起见，可采用电液换向阀式换接回路如上图4-2（b）所示。 然后考虑保压回路，保压回路以保证工件在夹紧过程中工件在切削力的作用下占有正确的位置，保证液压缸中的压力不变，这里选择一个二位二通的换向阀来换向，实现保压的过程。4-2（d）所示。 最后，再考虑压力控制回路系统的调压阀问题，已在油源中解决，卸荷问题如采用中位机能为Y型的三位换向阀来实现上图4-2（b）就是不须再设置专用的元件或油路 图4-2 参考液压系统 4.2.3 液压的综合回路 把上面所选出的各种回路组合在一起就可以得到，如图4-2所示的，未设置虚线框内元件时的形状。在本次设计中由于液压压紧机构相对简单一点，所以经过翻阅资料，参考图4-2对液压系统进行如下的修改和整理： 1.在液动换向回路中串接换向阀，换向阀利用阀心相对于阀体的相对运动，使油路接通、关断，或变换油流方向，从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方向。 换向阀应满足： 1）油液流经阀时的压力损失要小。 2）互不通的油口间的泄漏要小。 3）换向要平稳、迅速而可靠。 2.为了机床停止工作时系统的油液流回油箱，导致空气进入系统，影响液压系统的平稳性的问题，须在电液换向阀的出口处增加一个单向阀。 3.为了过滤混在液压油液中的杂质，使进到系统中去的油液污染度降低，保证系统正常的工作，须在系统中安装滤油器。 4.为了使被控制系统或回路的压力维持恒定，实现稳定、调压或限压作用，须在系统中安装溢流阀。 对溢流阀的要求是：调压范围大，调压偏差小，压力振摆小，动作灵敏，过流能力大，噪声小。 在系统中，溢流阀的主要用途有： 1） 作溢流阀，使系统压力恒定。 2） 作安全阀，对系统起过载保护作用。 3） 作背压阀，接在系统回油路上，造成一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。 4） 实现远程调压或使系统卸荷。 经过这样一调整和修改后的液压系统如图4-3所示，结构相对简单了，而且在应用过程中比较合理。 图4-3 设计液压系统 29 4.2.4 液压系统元件的选择 4.2.4.1 液压泵的选择 液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为2,如果取进油路上的压力损失为0.8（参阅《液压传动》章宏甲、黄谊主编，机械工业出版社，P表11-4，进油路总压力损失经验值，可得），压力继电器调整压力的高出系统最大工作压力之值为0.5 ，则，液压泵的工作压力应为：P=2+0.8+0.5=3.3。液压泵应该向液压系统提供最大流量为25.2（参阅液压系统工况图）。如果回路中的泄漏按液压缸输入流量的10﹪估计，则，液压泵的总流量应该为：27.72。由于溢流阀的最小稳定溢流流量为：=3。而工进时的输入的液压缸的流量为0.5，所以，流量最少的规格应该为3.5。 根据压力和流量的数值产品目录，最后确定选用单级的叶片泵YB-32（参阅《机械设计手册》下册，第二版，<机械设计手册>联合主编，化学工业出版社，表11-59，可得）;由于，液压杆在快退时输入功率最大，这相当于液压泵输出的压力1.8，流量为38。时的情况，如果叶片泵的总效率，则液压泵的驱动电机所需要的功率为： =0.26 （4-14） 参阅《机械设计课程设计手册》吴宗泽，罗圣国主编，高等教育出版社，表12-7，电机的技术数据，可选择Y801-4型电动机，其额定功率为0.55。 4.2.4.2 阀类元件及辅助元件 根据液压系统的工作压力和电机通过各类阀类元件和辅助元件的实际流量，可选出这些元件的型号及规格，表4-3所示选出的一种方案。 表4-3 元件的型号及规格 序号 元件名称 型号 规格 1 滤油器 XU-6X80J 5 Mpa,6 l/min 2 齿轮泵 CB-B4 2.5Mpa,4 l/min 3 电动机 Y801-4 N=0.55KW 4 溢流阀 YF-L20B 2.5Mpa,20通径 5 单向阀 DIF-L20H3