变速叉Ⅱ型加工工艺及夹具工装设计【钻锁销孔Φ14和和铣叉口两面】【含8张图纸+文档全套】

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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 machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts of 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 the design, such as the connecting part positioning device, clamping device, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error generated when calculate fixture positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in. KeyKey words:words: Technology, process, cutting, clamping, positioning目录III目目 录录摘要.IIABSTRACT.II第 1 章绪论.1第 2 章 零件的分析.22.1 零件的形状.22.2 零件的工艺分析.2第 3 章 工艺规程设计.43.1 确定毛坯的制造形式.43.2 基面的选择.43.2.1 影响加工方法的因素.43.2.2 加工方案的选择.53.3 制定工艺路线.53.3.1 工序的合理组合.53.3.2 工序的集中与分散.63.3.3 加工阶段的划分.73.3.5 工艺路线方案一.83.3.6 工艺路线方案二.93.3.7 工艺方案的比较与分析.93.4 变速叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定.103.4.1 毛坯的结构工艺要求.103.4.2 变速叉的偏差计算.103.5 选择加工设备和工艺装备.113.5.1 机床选用.113.5.2 选择刀具.113.5.3 选择量具.113.6 确定切削用量及基本工时.11第 4 章 铣叉口夹具设计.174.1 研究原始质料.174.2 定位基准的选择.174.3 切削力及夹紧分析计算.174.4 误差分析与计算.184.5 零、部件的设计与选用.194.5.1 定位销选用.19镇江市高等专科学校毕业设计（论文）IV4.5.2 定向键与对刀装置设计.194.6 夹具设计及操作的简要说明.215 钻孔夹具设计.225.1 研究原始质料.225.2 定位基准的选择.225.3 切削力及夹紧力的计算.225.4 误差分析与计算.235.5 零、部件的设计与选用.245.5.1 定位销选用.245.5.2 钻套、衬套、钻模板设计与选用.245.6 夹具设计及操作的简要说明.26结 论.27参 考 文 献.28致 谢.29第 1 章 绪论1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。变速叉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第 2 章 零件的分析2.1 零件的形状题目给的零件是变速叉型零件，主要作用是起拨动操纵机构的作用。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 2-1。图 2-1 变速叉型零件图2.2 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为 ZG45，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。该加工有加工表面：平面加工包括变速叉底面、叉口上平面；孔系加工包括小头孔22、小孔14。第 2 章 零件的分析3 以平面为主有：变速叉底面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是；3.2Ra 叉口端面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是。3.2Ra 孔系加工有： 22 的小头孔钻、扩和铰加工，其表面粗糙度要求；3.2Ra 变速叉毛坯的选择铸造，因为生产率很高，所以可以免去每次造型。单边余量一般在，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。因其年产量是13mm5000 件，由3表 2.13 可知是中批量生产。上面主要是对变速叉零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析，选择了其毛坯的的制造方法为铸造和中批的批量生产方式，从而为工艺规程设计提供了必要的准备。第 4 章 钻孔夹具设计4第 3 章 工艺规程设计本变速叉型零件假设年产量为 10 万台，每台铣床需要该零件 1 个，备品率为19%，废品率为 0.25%，每日工作班次为 2 班。该零件材料为 ZG45，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择焊接。依据设计要求 Q=100000 件/年，n=1 件/台；结合生产实际，备品率 和 废品率 分别取 19%和 0.25%代入公式得该工件的生产纲领N=2XQn(1+)（1+)=238595 件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 ZG45，年产量已达成批生产水平，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。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 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，对像变速叉型零件这样的零件来说，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) 3。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。3.2.1 影响加工方法的因素影响加工方法的因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量第 4 章 钻孔夹具设计 5生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为 IT63.2.2 加工方案的选择加工方案的选择 由参考文献3表 2.116 可以确定，平面的加工方案为：粗铣精铣（） ，粗糙度为6.30.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。79ITIT:aR 小头孔22 加工方法：加零件毛坯不能直接锻出孔，只能锻出一个小坑，以便在以后加工时找正其中心，但其表面粗糙度的要求为，所以选择加工的方法是钻扩铰。6 . 1Ra14、10.3 孔加工方法：因为孔的表面粗糙度的要求都不高，是，所以我们采用一次钻孔的加工12.5Ra 方法。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 工序的合理组合工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： 工序分散原则镇江市高等专科学校毕业设计（论文）6工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。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8090 c: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。mg2003.3.2 工序的集中与分散工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备，简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术水平要求不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中的特点第 4 章 钻孔夹具设计 7工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。3.3.3 加工阶段的划分加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 IT11IT16。粗糙度为 Ra80100m。镇江市高等专科学校毕业设计（论文）8 半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为 IT9IT10。表面粗糙度为 Ra101.25m。 精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为 IT6IT7，表面粗糙度为 Ra101.25m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小孔之类的粗加工。3.3.5 工艺路线方案一10 铸造铸造20 时效时效30 铣 粗、半精铣 22 孔一侧端面40 铣 粗、半精铣 22 孔另外一侧端面50 钻 钻扩铰 22mm 的孔60 铣 铣叉口第 4 章 钻孔夹具设计 970 钳 去叉口毛刺80 热 热处理(叉口淬火)90 校 校正100 磨 粗磨叉口两侧面及凸台面110 磨 精磨叉口两侧面120 钻 钻 10.3, 14 孔130 淬 叉口高频淬火140 校 校正150 检 终检入库3.3.6 工艺路线方案二10 铸造铸造20 时效时效30 铣 粗、半精铣 22 孔一侧端面40 铣 粗、半精铣 22 孔另外一侧端面50 钻 钻扩铰 22mm 的孔60 钻 钻 10.3, 14 孔70 铣 铣叉口80 钳 去叉口毛刺90 热 热处理(叉口淬火)100 校 校正110 磨 粗磨叉口两侧面及凸台面120 磨 精磨叉口两侧面130 淬 叉口高频淬火140 校 校正150 检 终检入库3.3.7 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。方案二采用镗床加工，需要要及时更换刀具，因为有些工序在铣床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。因此综合工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：10 铸造铸造20 时效时效30 铣 粗、半精铣 22 孔一侧端面镇江市高等专科学校毕业设计（论文）1040 铣 粗、半精铣 22 孔另外一侧端面50 钻 钻扩铰 22mm 的孔60 铣 铣叉口70 钳 去叉口毛刺80 热 热处理(叉口淬火)90 校 校正100 磨 粗磨叉口两侧面及凸台面110 磨 精磨叉口两侧面120 钻 钻 10.3, 14 孔130 淬 叉口高频淬火140 校 校正150 检 终检入库3.4 变速叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定变速叉的锻造采用的是 ZG45 钢铸造制造，其材料是 ZG45，生产类型为中批量生产，采用铸造毛坯。3.4.1 毛坯的结构工艺要求变速叉为锻造件，对毛坯的结构工艺性有一定要求： 由于铸造件尺寸精度较高和表面粗糙度值低，因此零件上只有与其它机件配合的表面才需要进行机械加工，其表面均应设计为非加工表面。 为了使金属容易充满模膛和减少工序，铸造件外形应力求简单、平直的对称，尽量避免铸造件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构。 铸造件的结构中应避免深孔或多孔结构。 铸造件的整体结构应力求简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。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。3.4.2 变速叉的偏差计算 变速叉底平面和大头孔上平面的偏差及加工余量计算底平面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：由参考文献4表 1119。其余量值规定为，现取。查3可知其2.0 2.5mm2.2mm粗铣时精度等级为 IT16，粗铣平面时厚度偏差取0.21mm精铣：由参考文献3表 2.359，其余量值规定为。1.0mm 小头孔的偏差及加工余量计算参照参考文献3表 2.22，2.225,2.313 和参考文献15表 18，可以查得：第 4 章 钻孔夹具设计 11孔16：钻孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。12IT12.5Raummm21. 0扩孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。10IT3.2Raummm084. 0铰孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。8IT 1.6Raum0.043mm3.5 选择加工设备和工艺装备3.5.1 机床选用.工序是粗铣、精铣。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 铣床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表 4.2-7。.工序是钻孔，选用 Z525 摇臂钻床。3.5.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金铣刀。加工刀具选用 YG6 类硬质合金铣刀，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,可选用可转位铣刀(GB5343.1-60,GB5343.2-60)。.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。3.5.3 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。3.6 确定切削用量及基本工时工序30：粗、半精铣22孔一侧端面机床：立式铣床 X52K刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀） ，材料：， ，齿数 8，此为细齿15YT100Dmm铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：pa2pamm精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：pa1.0pamm每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取根据参考文献3表faZmmaf/18. 02.481，取铣削速度2.47/Vm s镇江市高等专科学校毕业设计（论文）12每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取：根据参考文献3表fa0.15/famm Z2.481，取铣削速度2.8/Vm s机床主轴转速：n10001000 2.8 60535 /min3.14 100Vnrd按照参考文献3表 3.131，取 600 /minnr实际铣削速度：v3.14 100 6003.14/10001000 60dnvm s进给量：fV0.15 8 600/6012/ffVa Znmm s 工作台每分进给量： mf12/720/minmffVmm smm走刀次数为 1机动时间：2jt122141 10020.34min720jmllltf机动时间：2jt12268 10020.24min720jmllltf所以该工序总机动时间220.58minjjjttt工序40：粗、半精铣22孔另外一侧端面机床：立式铣床 X52K刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀） ，材料：， ，齿数 8，此为细齿15YT100Dmm铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：pa2pamm精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：pa1.0pamm每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取根据参考文献3表faZmmaf/18. 02.481，取铣削速度2.47/Vm s每齿进给量：根据参考文献3表 2.473，取：根据参考文献3表fa0.15/famm Z2.481，取铣削速度2.8/Vm s机床主轴转速：n10001000 2.8 60535 /min3.14 100Vnrd按照参考文献3表 3.131，取 600 /minnr实际铣削速度：v3.14 100 6003.14/10001000 60dnvm s进给量：fV0.15 8 600/6012/ffVa Znmm s 工作台每分进给量： mf12/720/minmffVmm smm走刀次数为 1机动时间：2jt122141 10020.34min720jmllltf第 4 章 钻孔夹具设计 13机动时间：2jt12268 10020.24min720jmllltf所以该工序总机动时间220.58minjjjttt工序 50：钻扩铰 22mm 的孔机床：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。（1）钻孔切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据 z525 立式钻床，取进给量，8pamm0.48/fmm r切屑速度：，则修正后的切屑速度17/ mincvm0.88mvk0.75lvk ，即17 0.88 0.7511.22/ mincvm10001000 11.22198.4 / min16swvnrd:查参考文献2表 3.17，取，195 / minwnr故实际切屑速度为。16 19511.02 / min10001000wwcd nvr切屑用时：=10mm， 1cot(1 2)2rDlkmm9.8,45rDk21lmm12lmm故，12112 10 10.24min14.40.48 195jwllltsfn110.160.24 0.162.3fjtts， 1111() 0.06(14.42.3) 0.061bxjftttts1111117.7djjfbxttttts（2）扩孔切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据 z525 立式钻床，取进给量0.9pamm，切屑速度：，则修正后的切屑速度0.62/fmm r25/ mincvm0.88mvk0.75lvk ，即，25 0.88 0.7522.44/ mincvm10001000 22.44360.7 / min19.8swvnrd:查参考文献2表 3.17，取，272 / minwnr故实际切屑速度为。19.8 27216.9 / min10001000wwcd nvr切屑用时：=10mm， 1cot(1 2)2rDlkmm9.8,45rDk21lmm12lmm故，12212 10 10.13min7.80.62 272jwllltsfn220.167.8 0.161.25fjtts， 2222() 0.06(7.8 1.25) 0.060.54bxjftttts222229.6djjfbxttttts（3）铰孔切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据 z525 立式钻床，取进给量0.1pamm，切屑速度：，则修正后的切屑速度0.81/fmm r8.2/ mincvm0.88mvk0.99lvk 镇江市高等专科学校毕业设计（论文）14，即，8.2 0.88 0.997.14/ mincvm10001000 7.14113.69 / min20swvnrd:查参考文献2表 3.17，取，97 / minwnr故实际切屑速度为。20 976.09 / min10001000wwcd nvr切屑用时：=10mm， 1cot(1 2)2rDlkmm10Dmm45rk 21lmm12lmm故，123250.19 130.29min17.40.81 97jwllltsfn330.1617.4 0.162.8fjtts，。3333() 0.061.2bxjftttts3333321.4djjfbxttttts工序60：铣叉口机床：立式铣床 X52K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=401) 削深度 2=10mm 所以有=5mmpapa2) 给量 查机械加工工艺师手册表 10-118 与表 10-119 得,进给量 f=0.20.35mm/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/min4) 定机床主轴转速ns= 21.97r/minWd1000cv1009 . 61000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。wn所以实际切削速度=cv1000sdnmin/1 . 710005 .22100m当=22.5r/min 时，工作台的每分钟进给量应为wnmf=fZ=0.31022.5=67.5(mm/min)， 查机床说明书有=60(mm/min)mfwnmf5) 削工时，按工艺手册表 6.2-1。 t=1.5(min) t=0.75(min)1mm21flll 60902m6045铣两次的总时间为 t=1.5+0.75=2.25minm工序 110：粗磨叉口两侧面及凸台面。机床 M7130 平面磨床1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料 A46KV6P 35040167其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为 46#,硬度为中轮 1 级，陶瓷结合剂，6 号组织，平型砂第 4 章 钻孔夹具设计 15轮，其尺寸为 350 x40 x1672)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表 33-42 有工件速度 18m/min 切削深度0.0157mm/st wvrf纵向进给量 0.5B20mm(双行程) af3)切削工时 rabfvfkDbZt10002式中 D-被加工直径 b-加工宽度 Z -单边加工余量b K-系数 V-工作台移动速度 -工作台往返一次砂轮轴向进给量af -工作台往返一次砂轮径向进给量 af 0.55(min)0157. 02201810001 . 115. 09902t工序 160：精磨叉口两侧面。机床 M7130 平面磨床1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料 A46KV6P 35040167其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为 46#,硬度为中轮 1 级，陶瓷结合剂，6 号组织，平型砂轮，其尺寸为 350 x40 x1672)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表 33-42 有工件速度 18m/min 切削深度 0.0157mm/stwvrf纵向进给量 0.5B20mm(双行程)af 3)切削工时 rabfvfkDbZt10002 式中 D-被加工直径 b-加工宽度 Z -单边加工余量b K-系数 V-工作台移动速度 -工作台往返一次砂轮轴向进给量af -工作台往返一次砂轮径向进给量 af 0.3(min)0157. 02201810001 . 115. 09502t工序 130 ：钻10.3, 14孔机床：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切削深度：pa7pamm根据参考文献3表查得：进给量,切削速度。394 . 20.22/fmm rsmV/36. 0机床主轴转速：n，min/1147614. 36036. 010001000rdVn按照参考文献3表 3.131，取。1600 /minnr镇江市高等专科学校毕业设计（论文）16实际切削速度：v3.14 6 16000.50/10001000 60Dnvm s 切削工时被切削层长度 ：l30lmm刀具切入长度：1l16(1 2)1202422rDlctgkctgmm刀具切出长度： 取。2lmml412mml32加工基本时间： jt1230430.11min0.22 1600jLlltf n第 4 章 钻孔夹具设计 17第第 4 章章 铣叉口夹具设计铣叉口夹具设计4.1 研究原始质料研究原始质料利用本夹具主要用来铣叉口，要满足对称度要求以及其两边的平行度要求。在铣此叉口时，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。4.2 定位基准的选择定位基准的选择根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。22 的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的22 孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的 22 孔的端面作为定位夹具。 为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。4.3 切削力及夹紧分析计算切削力及夹紧分析计算刀具：错齿三面刃铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 00150010 顶刃0n 侧刃60010 1530rK 40Dmm160dmm20.5Lmm22Z 0.08/famm zmmap0 . 2由参考文献55 表 129 可得铣削切削力的计算公式： 0.90.801.11.10.12335pzFafDB zn有：0.900.801.11.10.12335 2.00.082820.522 2.4836.24()FN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： FKWK安全系数 K 可按下式计算： 6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121 可知其公式参数：60 KK镇江市高等专科学校毕业设计（论文）18 1234561.0,1.0,1.0,1.3,1.0,1.0.KKKKKK由此可得： 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56K 所以 836.24 1.561304.53()KWK 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，决定选用手动螺旋夹紧机构。查参考文献51226 可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：)(210tgtgQLWz式中参数由参考文献5可查得： 6.22 2.76zr 90105922 29其中： 33()Lmm)(80 NQ 螺旋夹紧力：04748.2()WN该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如 2.1.由表得：原动力计算公式 2621001KLWWl即： 004748.2 33 0.989032.75()17KW LWNl由上述计算易得： KKWW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。4.4 误差分析与计算误差分析与计算（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和一定位销，孔与销间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定第 4 章 钻孔夹具设计 19转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： 1()()19.62nHBZyRaZaZkNkRcHBl 查5表 1215 有。 10.004,0.0016,0.412,0.7RazHBKKCn cos0.0028j jymm 磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 0 夹具相对刀具位置误差：取ADmm01. 0误差总和：0.0850.3jwmmmm 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.5 零、部件的设计与选用零、部件的设计与选用4.5.1 定位销选用定位销选用本夹具选用一可换定位销来定位，其参数如下表：表 5.1 定位销DdH公称尺寸允差1Dh1hb1dC1C1616150.01122514M16414.5.2 定向键与对刀装置设计定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据 GB220780 定向键结构如图所示：镇江市高等专科学校毕业设计（论文）20o 图 5.1 夹具体槽形与螺钉根据 T 形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表 5.4：表 5.4 定向键夹具体槽形尺寸 B2B公称尺寸允差 d允差4dLHhD1h公称尺寸允差 D2h180.0160.03525164164.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如图 5.3 所示： 标记四周倒圆 图 5.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表 5.5：第 4 章 钻孔夹具设计 21表 5.5 塞尺公称尺寸 H允差 dC30.0060.254.6 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构） 。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。结论225 钻孔夹具设计钻孔夹具设计5.1 研究原始质料研究原始质料利用本夹具主要用来钻 14 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 定位基准的选择定位基准的选择由零件图可知：在对钻 14 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，因此，定位、夹紧方案有：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，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：选一面两销定位方式，工艺孔用短圆柱销，用棱形销定位，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 5 个自由度。5.3 切削力及夹紧力的计算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：721切削力公式： 1.20.7667fPFDfK式中 d=14MM 0.22/fmm r查表得： 8210.75()736bpK其中： 0.6b0.0048pK 即：955.08()fFN实际所需夹紧力：由参考文献5表得：1 2 12 12KFKW第 4 章 钻孔夹具设计 23 有：120.7,0.16安全系数 K 可按下式计算有：6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献5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()KfWK 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，决定选用手动螺旋夹紧机构。取，1.56K 10.720.16查参考文献51226 可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：)(210tgtgQLWz式中参数由参考文献5可查得： 6.22 2.76zr 90105922 29其中： 33()Lmm)(80 NQ 螺旋夹紧力：04748.2()WN由上述计算易得： 0KWW因此采用该夹紧机构工作是可靠的。5.4 误差分析与计算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 12.5。该孔次性加工即可满足要求。由参考文献5可得： 两定位销的定位误差 ：111minD WDd 11221min2min.2DdDdJ WarctgL其中：，10.052Dmm20Dmm，10.011dmm20.023dmm， 1min0mm2min0.034mm且：L=65mm ，得 0.063D Wmm .0.0032J Wmm 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： 1()()19.62nHBZyRaZaZkNkRcHBl 查5表 1215 有。 10.004,0.0016,0.412,0.7RazHBKKCn cos0.0028j jymm 磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 0镇江市高等专科学校毕业设计（论文）24 夹具相对刀具位置误差：取ADmm01. 0误差总和：0.085jwmm 5.5 零、部件的设计与选用零、部件的设计与选用5.5.1 定位销选用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 6.1 和 6.2：表 6.1 可换定位销DdH公称尺寸允差1Dh1hb1dC1C141816150.01122514M1241 表 6.2 固定棱形销ddH公称尺寸允差Lh1hb1bC1C40502022+0.0340.0236553816 1.55.5.2 钻套、衬套、钻模板设计与选用钻套、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。第 4 章 钻孔夹具设计 25 图 3.1 可换钻套铰工艺孔钻套结构参数如下表 3.4：表 6.4 钻套DdH公称尺寸允差1D2Dh1hmCr61212+0.018+0.007221810490.5180.5衬套选用固定衬套其结构如图所示：图 3.2 固定衬套其结构参数如下表 3.5：表 3.5 固定衬套镇江市高等专科学校毕业设计（论文）26dD公称尺寸允差H公称尺寸允差C 1C12+0.034+0.0161218+0.023+0.0120.52钻模板选用固定式钻模板，用 4 个沉头螺钉和 2 个锥销定位于夹具体上。5.65.6 夹具设计及操作的简要说明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。采用手动螺旋压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。 第 4 章 钻孔夹具设计 27结 论通过本次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习提高了我了思考问题，解决问题的能力以及创新设计的能力，为以后的设计工作打下了坚实的基础。由于能力有限，设计中还有很多不足之处，恳请老师批评指导参考文献28参 考 文 献1 李 洪机械加工工艺手册M 北京出版社，200612 陈宏钧实用金属切削手册M 机械工业出版社，200513 上海市金属切削技术协会金属切削手册M上海科学技术出版社，20024 杨叔子机械加工工艺师手册M机械工业出版社，20005 徐鸿本机床夹具设计手册M 辽宁科学技术出版社，2003106 都克勤机床夹具结构图册M 贵州人民出版社，200347 胡建新机床夹具M 中国劳动社会保障出版社，200158 冯 道机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册M 安徽文化音像出版社，20039 王先逵机械制造工艺学M机械工业出版社，200010 马贤智机械加工余量与公差手册M中国标准出版社，19941211 刘文剑夹具工程师手册M黑龙江科学技术出版社，200712 王光斗机床夹具设计手册M上海科学技术出版社，20028致谢29致 谢在毕业设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声，谢谢！我想没有他们的帮助，毕业设计就会做得很困难。这次毕业设计是在老师悉心指导下完成的。XX 老师以其渊博的学识、严谨的治学风范、高度的责任感使我受益非浅。在做设计的过程中也遇到了不少的问题，XX 老师给了我许多关怀和帮助，并且随时询问我毕业设计的进展情况、细心的指导我们，也经常打电话或者发电子邮件过来指导我的设计。在论文工作中，得到了机电学院有关领导和老师的帮助与支持，在此表示衷心的感谢。最后，在即将完成毕业设计之时，我再次感谢对我指导、关心和帮助过老师、领导及同学。谢谢了！