转向杆加工工艺分析钻削大端Φ14锁紧孔的立式钻床夹具设计【含三维PROE】【含5张图纸及及档全套】

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In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in. Keywords: process, positioning, cutting dosage, clamping, 目 录 第1 章 绪论 3 第2章 零件的分析 4 2.1 零件的作用 4 2.2 零件的工艺分析 4 第3章 零件的工艺规程 5 3.1 确定毛坯的制造形式 5 3.2 转向杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 5 3.2.1 孔和平面的加工顺序 5 3.2.2 孔系加工方案选择 5 3.3 转向杆加工定位基准的选择 6 3.3.1 粗基准的选择 6 3.3.2 精基准的选择 6 3.4 转向杆加工主要工序安排 6 3.5 毛坯尺寸的确定 9 第4章 确定切削用量及基本时间 11 第5 章 钻削大端Ø14锁紧孔夹具设计 25 5.1研究原始资料 25 5.2定位方案与定位元件 25 5.3夹紧机构 26 5.4切削力及夹紧力的计算 27 5.5误差分析与计算 28 5.6零、部件的设计与选用 29 5.6.1定位销选用 29 5.6.2钻套、衬套、钻模板设计与选用 30 5.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用 32 5.8 确定夹具体结构尺寸和总体结构 34 5.9 夹具设计及操作的简要说明 36 总 结 37 参考文献 38 致 谢 39 38 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 第1 章 绪论 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。 转向杆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 零件的作用 题目给出的零件是转向杆。转向杆的主要作用是保证各轴之间的中心距及平行度，并保证部件正确安装。因此转向杆零件的加工质量，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。 2.2 零件的工艺分析 由转向杆零件图可知。转向杆是一个转向杆零件，它的外表面上有4个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。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）以底面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：底面的底削加工；其中底面有表面粗糙度要求为， （2）以的孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：2个前后端面；的孔。 （2）以的孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：2个前后端面；的孔。 （4）以槽面为主要加工平面的加工面，包括槽面 第3章 零件的工艺规程 3.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200，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，可以采用铸造，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 转向杆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。该转向杆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，对于转向杆来说，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。 3.2.1 孔和平面的加工顺序 转向杆类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工转向杆上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。转向杆的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平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。 转向杆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。 2.2.2 孔系加工方案选择 转向杆孔系加工方案，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。 根据转向杆零件图所示的转向杆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，转向杆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，需要将转向杆孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，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。 3.3 转向杆加工定位基准的选择 3.3.1 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）保证装入转向杆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。即以转向杆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顶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。 3.3.2 精基准的选择 从保证转向杆孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证转向杆在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从转向杆零件图分析可知，它的顶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，虽然它是转向杆的装配基准，但因为它与转向杆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。 3.4 转向杆加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。转向杆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、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到转向杆加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶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铣床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于转向杆，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%—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。 根据以上分析过程，现将转向杆加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 10 锻 锻造毛坯 20 退火 退火（消除内应力） 30 粗铣 粗铣削φ31孔一侧大端面，留加工余量 40 粗铣 粗铣削φ20孔一侧端面，留加工余量 50 粗铣 粗铣削φ31孔另外一侧端面，留加工余量 60 粗铣 粗铣削φ20另外一侧端面，留加工余量 70 精铣 精铣削φ31孔一侧大端面 80 精铣 精铣削φ20孔一侧端面 90 精铣 精铣削φ31孔另外一侧端面 100 精铣 精铣削φ20另外一侧端面 110 钻扩铰孔 钻扩铰孔φ20及倒角 120 钻扩铰孔 钻扩铰孔φ31及倒角 130 粗铣 粗铣宽50端面 140 精铣 精铣宽50端面 150 钻孔 钻大头侧面小φ14孔 160 铣 铣大头孔处宽5的槽 150 钳工 去毛刺 160 检验 检验 工艺路线二： 10 锻 锻造毛坯 20 退火 退火（消除内应力） 30 粗铣 粗铣削φ31孔一侧大端面，留加工余量 40 粗铣 粗铣削φ20孔一侧端面，留加工余量 50 粗铣 粗铣削φ31孔另外一侧端面，留加工余量 60 粗铣 粗铣削φ20另外一侧端面，留加工余量 70 精铣 精铣削φ31孔一侧大端面 80 精铣 精铣削φ20孔一侧端面 90 精铣 精铣削φ31孔另外一侧端面 100 精铣 精铣削φ20另外一侧端面 110 粗铣 粗铣宽50端面 120 精铣 精铣宽50端面 130 钻扩铰孔 钻扩铰孔φ20及倒角 140 钻扩铰孔 钻扩铰孔φ31及倒角 150 钻孔 钻大头侧面宽50端面小孔 160 铣 铣大头孔处宽5的槽 150 钳工 去毛刺 160 检验 检验 以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题， 方案二把钻孔工序调整到后面了，这样导致加工斜面无法找到合适的定位基准，无法满足零件公差要求。 以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案一： 工序号 工序名称 工序内容 10 锻造 锻造毛坯 20 退火 退火（消除内应力） 30 粗铣 粗铣削φ31孔一侧大端面，留加工余量 40 粗铣 粗铣削φ20孔一侧端面，留加工余量 50 粗铣 粗铣削φ31孔另外一侧端面，留加工余量 60 粗铣 粗铣削φ20另外一侧端面，留加工余量 70 精铣 精铣削φ31孔一侧大端面 80 精铣 精铣削φ20孔一侧端面 90 精铣 精铣削φ31孔另外一侧端面 100 精铣 精铣削φ20另外一侧端面 110 钻扩铰 钻扩铰孔φ20及倒角 120 钻扩铰 钻扩铰孔φ31及倒角 130 粗铣 粗铣宽50端面 140 精铣 精铣宽50端面 150 钻孔 钻大头侧面小φ14孔 160 铣槽 铣大头孔处宽5的槽 170 钳工 去毛刺 180 检验 检验 3.5 毛坯尺寸的确定 在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类 形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。 （1）面的加工余量。 根据工序要求，顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2.23。其余量值规定为，现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。 精铣：参照《机械加工工艺手册》表2.3.59，其余量值规定为。 （2）前后端面加工余量。 根据工艺要求，前后端面分为粗铣、精铣加工。各工序余量如下： 粗铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2.23，其加工余量规定为，现取。 半精铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》，其加工余量值取为。 精铣：参照《机械加工工艺手册》，其加工余量取为。 铸件毛坯的基本尺寸为，根据《机械加工工艺手册》表2.3.11，铸件尺寸公差等级选用CT7。再查表2.3.9可得铸件尺寸公差为。 毛坯为实心，不冲孔。参照《机械加工工艺手册》表2.3.71，现确定螺孔加工余量为： 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。 工序30：粗铣削φ31孔一侧大端面，留加工余量 机床：铣床X52K （1）粗铣转向杆底面 刀具：两块镶齿套式面铣刀，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。 因其单边余量：Z=3mm 所以铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献[3]表2.4-81，取 机床主轴转速： ， 按照参考文献[3]表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献[3]表2.4-81, 切削工时 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 查参考文献[1]，表2.5-45工步辅助时间为：1.23min 工序40：粗铣削φ20孔一侧端面，留加工余量。 已知工件材料为HT200，选择高速钢圆柱铣刀直径d=60mm，齿数z=10。根据资料选择铣刀的基本形状,r=10°，a=12°，β=45°已知铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=50mm故机床选用X52K立式铣床。 1.确定每齿进给量f 根据资料所知，X52K立式卧式铣床的功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等。查得每齿进给量f=0.16～0.24mm/z、现取f=0.16mm/z。 2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.5mm，铣刀直径d=60mm，耐用度T=180min。 3.确定切削速度 根据资料所知，依据铣刀直径d=60mm，齿数z=10，铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=50mm，耐用度T=180min时查取Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。 根据X52K立式铣床主轴转速表查取，nc=310r/min,Vfc=475mm/s。 则实际切削： Vc = Vc==56.52m/min 实际进给量： f= f==0.16mm/z 3.校验机床功率 根据资料所知，铣削时的功率（单位kw）为:当f=0.16mm/z, a=50mm, a=2.5mm, Vf=490mm/s时由切削功率的修正系数k=1，则P= 3.5kw，P=0.8 kw。 根据X52K型立式铣床说明书可知：机床主轴主电动机允许的功率P= P×P P=7.5×0.8=6＞P= 3.5kw 因此机床功率能满足要求。 基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： t= t==3.6min 工序50：粗铣削φ31孔另外一侧端面，留加工余量 机床：铣床X52K 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数[10] （1）粗铣 铣削深度： 每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.3.73，取 铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.3.81，取 机床主轴转速：，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据《机械加工工艺手册》表2.3.81, 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： （2）精铣 铣削深度： 每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.3.73，取 铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.3.81，取 机床主轴转速：，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： 刀具切入长度：精铣时 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 本工序机动时间 工序60：粗铣削φ20另外一侧端面，留加工余量 机床：铣床X52K 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数[10] （1）粗铣 铣削深度： 每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.3.73，取 铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.3.81，取 机床主轴转速：，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据《机械加工工艺手册》表2.3.81, 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 工序70 精铣削φ31孔一侧大端面 铣削深度： 每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.3.73，取 铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.3.81，取 机床主轴转速：，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 本工序机动时间 工序80 精铣削φ20孔一侧端面 铣削深度： 每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.3.73，取 铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.3.81，取 机床主轴转速：，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 本工序机动时间 工序90 精铣削φ31孔另外一侧端面 铣削深度： 每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.3.73，取 铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.3.81，取 机床主轴转速：，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 本工序机动时间 工序100 精铣削φ20另外一侧端面 铣削深度： 每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.3.73，取 铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.3.81，取 机床主轴转速：，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 本工序机动时间 工序110 钻、扩、铰φ20孔。 机床：立式铣床Z525 刀具：根据参照参考文献[3]表4.3～9选高速钢锥柄麻花钻头。 进给量：根据参考文献[3]表2.4～38，取。 切削速度：参照参考文献[3]表2.4～41，取。 机床主轴转速： ， 按照参考文献[3]表3.1～31，取 所以实际切削速度： 切削工时 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 取 走刀次数为1 机动时间： ⑵ 扩孔 刀具：根据参照参考文献[3]表4.3～31选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻头。 片型号：E403 切削深度： 进给量：根据参考文献[3]表2.4～52，取。 切削速度：参照参考文献[3]表2.4～53，取。 机床主轴转速： 按照参考文献[3]表3.1～31，取 所以实际切削速度： 切削工时 被切削层长度： 刀具切入长度有： 刀具切出长度： ，取 走刀次数为1 机动时间： ⑶ 铰孔 刀具：根据参照参考文献[3]表4.3～54，选择硬质合金锥柄机用铰刀。 切削深度：。 进给量：根据参考文献[3]表2.4～58，取。 切削速度：参照参考文献[3]表2.4～60，取。 机床主轴转速： 按照参考文献[3]表3.1～31取 实际切削速度： 切削工时 被切削层长度： 刀具切入长度， 刀具切出长度： 取 走刀次数为1 机动时间： 该工序的加工机动时间的总和是： 工序120 钻扩铰孔φ31及倒角 钻孔选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB2036-85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） = 工序130：粗铣宽50端面 机床：X52K立式铣床 刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为14)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。 因其单边余量：Z=2mm 所以铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献[3]表2.4-81，取 机床主轴转速： ， 按照参考文献[3]表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献[3]表2.4-81, 切削工时 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 查参考文献[1]，表2.5-45工步辅助时间为：1.57min 工序140：精铣宽50端面 机床：X52K立式铣床 刀具：两块镶齿套式面铣刀，材料：， ，齿数Z=12，为细齿铣刀。 精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm 铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献[3]表2.4-81，取 机床主轴转速： ， 按照参考文献[3]表3.1-31 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 查参考文献[1]，表2.5-45工步辅助时间为：1.94min 工序150 钻孔 钻孔φ14及倒角 钻孔选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB2036-85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） = 工序160：铣大头孔处宽5的槽。 已知工件材料为HT200，据资料选择铣刀的基本形状,r=10°，a=12°，β=45°已知铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=50mm故机床选用X52K立式铣床。 1.确定每齿进给量f 根据资料所知，X52K立式卧式铣床的功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等。查得每齿进给量f=0.16～0.24mm/z、现取f=0.16mm/z。 2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.5mm，铣刀直径d=60mm，耐用度T=180min。 3.确定切削速度 根据资料所知，依据铣刀直径d=60mm，齿数z=10，铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=50mm，耐用度T=180min时查取Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。 根据X52K立式铣床主轴转速表查取，nc=310r/min,Vfc=475mm/s。 则实际切削： Vc = Vc==56.52m/min 实际进给量： f= f==0.16mm/z 3.校验机床功率 根据资料所知，铣削时的功率（单位kw）为:当f=0.16mm/z, a=50mm, a=2.5mm, Vf=490mm/s时由切削功率的修正系数k=1，则P= 3.5kw，P=0.8 kw。 根据X52K型立式铣床说明书可知：机床主轴主电动机允许的功率P= P×P P=7.5×0.8=6＞P= 3.5kw 因此机床功率能满足要求。 基本时间 根据资料所知基本时间为： t= t==3.6min 第5 章 钻削大端Ø14锁紧孔夹具设计 5.1研究原始资料 利用本夹具主要用来钻削大端Ø14锁紧孔，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。 5.2定位方案与定位元件 由零件图可知：在对钻削大端Ø14锁紧孔进行加工前，平面进行了粗、精铣加工，孔进行了钻、扩、铰加工， 进行了钻、扩、铰加工。因此，定位、夹紧方案有： 方案Ⅰ：选底平面、工艺孔和大头孔定位，即一面、心轴和棱形销定位，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Ⅱ：选一面两销定位方式，工艺孔用棱形销，用短圆柱销定位，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。 分析比较上面二种方案：方案Ⅰ中的心轴夹紧、定位是不正确的，孔端是不加工的，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Ⅱ满足要求，孔其加工与孔的轴线间有尺寸公差，选择小头孔和大头孔来定位，从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，所以我们选择底平面和两孔为定位基准来设计钻模，从而满足孔的加工要求。工件定位用底面和两孔定位限制6个自由度。其中底面限制3个自由度，圆柱销限制2个自由度，菱形销限制1个自由度。 5-1定位方案图 为了满足转向杆的需要，使转向杆左右两端底面定位固定，因不同零件存在一定的误差，应使转向杆被加工两孔轴线与钻模板轴线的重合，所以将钻模板固定，又因零件要求为垂直距离，所以设计右端平面固定，左端设置螺旋辅助支撑2进行左右两端垂直距离的调整定位。使其孔轴线与钻模板轴线重合。 5.3夹紧机构 增加夹紧方案的确定及夹紧元件的选择 1）确定夹紧类型 由工序简图可知，本工序所要加紧的为上下两平面，地面支撑 上面夹紧。 2）夹紧力的计算 对加紧力的要求： （1）、 制定加紧力方案时，因尽可能避免加紧力与支撑反力构成力偶。 （2）、 在加紧过程中，不至于因重力的影响而破坏正确定位。 （3）、 在加紧过程中，应使工件不产生超出表面形状精度允许范围的变形。 （4）、 在切削过程中，应避免工件产生不允许的振动。 对夹紧装置的要求： （1）、夹紧装置应保证工件各定位面的定位可靠，而不能破坏定位。 （2）、夹紧力大小要适中，在保证工件加工所需夹紧力的同时，应尽量减小工件的加紧变形。 （3）、夹紧装置要具有可靠的自锁，以防止加工中夹紧装置突然松开。 （4）、夹紧装置要有足够的加紧行程，以满足工件装卸空间的需要。 （5）、加紧动作要迅速，操作要方便、安全、省力。 （6）、夹紧装置的结构应紧凑，工艺性要好，尽量采用标准化元件。 防止钻孔时零件晃动，应对摇臂杆的两端底面以及前后移动进行定位固定，所以在右端设计定位销7、开口垫圈6、夹紧螺母5对零件零件进行固定；（如图2.2所示）定位销7通过垫圈16和六角螺母15固定于夹具体上。 5.4切削力及夹紧力的计算 钻该孔时选用：钻床Z525，刀具用高速钢刀具。 由参考文献[5]查表可得： 切削力公式： 式中 查表得： 其中： 即： 实际所需夹紧力：由参考文献[5]表得： 有： 安全系数K可按下式计算有： 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献[5]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，决定选用手动螺旋夹紧机构。 取，， 查参考文献[5]1～2～26可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： 式中参数由参考文献[5]可查得： 螺旋夹紧力： 由上述计算易得： 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 5.5误差分析与计算 该夹具以底面、两孔为定位基准，要求保证被加工和孔粗糙度为3.2。该孔次性加工即可满足要求。 由参考文献[5]可得： ⑴ 两定位销的定位误差 ： 其中： ， ， ， ⑵ 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨损造成的加工误差：通常不超过 ⑷ 夹具相对刀具位置误差：取 误差总和： 5.6零、部件的设计与选用 5.6.1定位销选用 本夹具选用一可换定位销和固定棱形销来定位，其参数如表5.1和5.2： d H D 公称尺寸 允差 31 16 31 ～0.011 22 5 1 4 M12 4 表5.1可换定位销 表5.2 固定棱形销 d H d 公称尺寸 允差 20 20 22 +0.034 ～0.023 65 5 3 8 1 6 1.5 5.6.2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。 图3.1 可换钻套 铰工艺孔钻套结构参数如下表3.3： 表3.3 钻套 d H D 公称尺寸 允差 6 12 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 9 0.5 18 衬套选用固定衬套其结构如图所示： 图4.2 固定衬套 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。 图4.3 可换钻套 .尺寸表4.4 d D D1 H t 基本尺寸 极限偏差F7 基本尺寸 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 13 10 16 20 ＞6～8 +0.028 +0.013 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 45 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 45 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 确定夹具体结构尺寸和总体结构 夹具体：夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等，在设计时也应加以考虑。 夹具体设计的基本要求 （1）应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。 （2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。 （3）应有良好的结构工艺性和使用性 夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。 （4）应便于排除切屑 在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。 （5）在机床上的安装应稳定可靠 夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。 工件装夹方案确定以后，根据定位元件及夹紧机构所需要的空间范围及机床工作台的尺寸，确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。 5.9 夹具设计及操作的简要说明 本夹具用于在钻床上加工孔。工件以底平面、两孔为定位基准，在定位环上实现完全定位。采用手动螺旋机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。 总 结 加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后，将这些问题一一解决，并夹紧都采用了手动夹紧，由于工件的尺寸不大，所需的夹紧力不大。 完成了本次设计，通过做这次的设计，使对专业知识和技能有了进一步的提高，为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。 参考文献 参考文献 1.《机床夹具设计》 第2版 肖继德 陈宁平主编 机械工业出版社 2.《机械制造工艺及专用夹具设计指导》 孙丽媛主编 冶金工业出版社 3.《机械制造工艺学》 周昌治、杨忠鉴等 重庆大学出版社 3. 《机械制造工艺设计简明手册》李益民 主编 机械工业出版社 5. 《工艺师手册》 杨叔子主编 机械工业出版社 3. 《机床夹具设计手册》　　　王光斗、王春福主编 上海科技出版社 7. 《机床专用夹具设计图册》南京市机械研究所 主编 机械工业出版社 8. 《机械原理毕业设计手册》 邹慧君主编 机械工业出版社 9.《金属切削手册》第三版 上海市金属切削技术协会 上海科学技术出版社 10.《几何量公差与检测》第五版 甘永立 主编 上海科学技术出版社 11．《机械设计基础》 第三版 陈立德主编 高等教育出版社 12．《工程材料》 丁仁亮主编 机械工业出版社 13．《机械制造工艺学毕业设计指导书》， 机械工业出版社 20．《机床夹具设计》 王启平主编 哈工大出版社 15.《现代机械制图》 吕素霞 何文平主编 机械工业出版社 致 谢 经过了的很长时间，终于比较圆满完成了设计任务。回顾这日日夜夜，感觉经过了一场磨练，通过图书、网络、老师、同学等各种可以利用的方法，巩固了自己的专业知识。对所学知识的了解和使用都有了更加深刻的理解。 此时此刻，我要特别感谢我的导师的精心指导，不仅指导我们解决了关键性技术难题，更重要的是为我们指引了设计的思路并给我们讲解了设计中用到的实际工程设计经验，从而使我们设计中始终保持着清晰的思维也少走了很多弯路，也使我学会综合应用所学知识，提高分析和解决实际问题的能力。不仅如此，老师的敬业精神更是深深的感染了我，鞭策着我在以后的工作中爱岗敬业，导师是真真正正作到了传道、授业、解惑。 同时也要感谢其他同学、老师和同事的热心帮助，感谢院系领导对我们毕业设计的重视和关心，为我们提供了作图工具和场所，使我们能够全身心的投入到设计中去，为更好、更快的完成毕业设计提供了重要保障。 43