尾座体加工工艺装备和铣削17H6孔的两端面夹具设计【三维SW】

尾座体加工工艺装备和铣削17H6孔的两端面夹具设计【三维SW】,三维SW,尾座体,加工,工艺,装备,铣削,17,H6,端面,夹具,设计,三维,SW 汽 车 制 造 技 术 课程设计说明书 设计题目：尾座架机械加工工艺规程设计及铣削Φ17H6孔两端面专用夹具设计（年产量为4000件） 设计者： 指导老师： 年 月 日 尾座架机械加工工艺规程设计及铣削Φ17H6孔两端面专用夹具设计 摘 要 本次设计主要针对分析车床尾座架的形状构造，完成从毛坯到成品的加工艺方案的设计。通过对所设计方案的比较，选择出一套较为合理的加工工艺方案。对于所设计工艺方案中的某一指定工序还要进行工装夹具设计，并且画出装配图以及绘制出主要零件结构设计图纸。本次设计的重点在于夹具的设计，孔的加工必须要以工件的底面作为基准，这样才能够使加工质量得到保证,因此所设计的加工工艺方案应该采取先面后孔的加工流程，这样才能够保证各处孔的加工精度。根据对各工序的加工工艺的分析，需要设计铣削Φ17H6孔两端面专用夹具。在实际的生产过程中，它能有效的降低机械加工的劳动强度、提高劳动生产率、并且获得较高的精度和加工质量。 关键词：尾座架，工艺方案，夹具设计。 目　录 前　言 4 第1章 零件的分析 5 1.1 零件的分析 5 1.2 生产类型的确定 6 第2章 工艺规程设计 7 2.1 毛坯的制造形式 7 2.2 工艺规程的制定 7 2.2.1 基准面的选择 7 2.2.2 制定工艺路线 8 2.3 机械加工余量的确定、工序尺寸及毛坯的确定 11 2.3.1 机械加工余量的确定 11 2.3.2 确定切削用量和基本工时 12 第3章 夹具设计 20 3.1 机床夹具的介绍 21 3.1.1 机床夹具分类 21 3.1.2 机床夹具的功能和作用 21 3.1.3机床夹具的组成 23 3.2 铣床夹具的设计 24 3.2.1 夹具设计要求 24 3.2.2 Φ17H6孔两端面的夹具设计 24 结论 28 谢 辞 29 参考文献 30 前　言 车床尾座架作为机床构造中不可缺少的一部分，它在车床的组成部分中起着十分重要的辅助作用。它的主要作用是用于钻孔、铰孔加工时的辅助支撑。车床尾座的安装位置在车床的右端导轨之上，尾座架上面的套筒可以安装上顶尖，用以支承尺寸较大的工件的右端（即顶持工件的中心孔）。它还可以用来安装钻头、绞刀，从而进行孔的加工。尾座架同样也可以安装丝锥攻螺纹工具、圆析牙套螺纹工具等去加工内、外螺纹。尾座架可以沿着机床的滑移导轨作纵向移动和调整，然后放下尾座架的紧固手轮，从而使得尾座架夹紧在所需要的位置。当松下尾座紧固手轮时，摇动尾座的手轮又可以实现对工件的顶紧、松开或对工件进行切削加工的纵向机动进给运动。为了确保尾座顶尖套的伸缩精度，应该充分的保证尾座顶尖套在其伸缩行程范围之内，保证顶尖套能够在尾座架的孔内灵活伸缩而且不松动。此外，还要保证顶尖套能够在伸缩行程范围之内，它的中心线对于床身导轨的平行度要求。所以，在实际的生产工作之中，加工和设计出合格的车床尾座对于机床的加工精度具有十分重要的意义。 29 第1章 零件的分析 车床尾座架作为机床不可缺少的一部分，它在车床的组成中起着十分重要的作用。它的主要作用是用于钻孔、铰孔加工的辅助支撑。车床尾座安装在车床的右端导轨上，尾座上的套筒可以安装顶尖，以支承较长的工件的右端（即顶持工件的中心孔）。它还可以安装钻头、绞刀，进行孔加工，也可以安装丝锥攻螺纹工具、圆析牙套螺纹工具加工内、外螺纹。尾座可以沿尾座导轨作纵向调整移动，然后压下尾座紧固手轮将尾座夹紧在所需位置，摇动尾座手轮可以实现对工件的顶紧、松开或对工件进行切削的纵向进给。为了确保尾座顶尖套伸缩精度，应保证尾座顶尖套在伸缩行程范围内，保证顶尖套在尾座架孔内伸缩灵活且不松动。此外，还要保证顶尖套在伸缩行程范围内其中心线对于床身导轨的平行度要求。所以，加工设计出合格的车床尾座具有十分重要的意义。 1.1 零件的分析 从尾座架的零件图上可以分析得，该零件结构形状为规则构造，其主要的技术特点有如下几点： (1).铸件应清理干净，不得有毛刺，飞边，非加工表面上的浇冒口应清理与铸件表面其平。 (2).Φ17H6孔的圆度要求为0.003mm。 (3).Φ17H6孔的圆柱度为0.004mm。 (4).Φ17H6孔与导轨面A的平行度为0.005mm。 (5).Φ17H6孔与燕尾面B的平行度为0.005mm。 (6).Φ17H6的孔的中心线与导轨面A的位置度误差为0～0.1mm。 (7).Φ17H6的孔与燕尾面B的位置度误差不超过0.15mm。 (8).未注明长度尺寸允许偏差±0.5mm。 (9).未注明各面的粗糙度的未加工时的铸造粗糙度。 (10).17H6的孔需要进行精加工、研配达到粗糙度要求0.4。 (11).导轨面人工配刮10～13点/25×25。 尾座架的零件图如图1-1所示。 图1-1 尾座架的零件图 1.2 生产类型的确定 根据零件图的分析可以确定，该尾座架零件的加工主要进行的是导轨面的加工、燕尾面的加工，Φ17H6孔的加工和表面的加工、钻孔、攻丝，尾座架的作用决定其对于孔的加工精度要求较高，对导轨面的粗糙度要求也较高。根据所需要加工产品的生产重复程度和工作的专业化程度，可把生产类型的生产过程大体分为大量生产、单件生产和成批生产类型。根据设计的具体要求和工艺规程的选择，该零件的年生产量为5000件，已经属于大批量的生产。在具体生产加工的过程之中为了提高劳动效率、尽可能的降低生产的成本，还需要专门设计加工零件所需要设计专用夹具。 第2章 工艺规程设计 2.1 毛坯的制造形式 零件的材料是HT200，又因为该零件的形状较为复杂，因此不能用锻造，考虑到成本和性能上的优势，故采用铸造更加合适。而且年生产批量为5000件已达成批生产的水平，采用批量砂芯制造，机器制芯。 2.2 工艺规程的制定 在实际机械加工制造过程中，要想达到一种产品或者零部件设计要求的制造加工方案肯定不止一个，但是在具体生产条件下总会存在一个相对而言最优化的制造方案。我们把这种制造产品或零部件方案下的工艺过程和操作方法以图表文字的形式规定下来的工艺文件称为工艺规程。它有利于指导生产秩序，保证产品的质量，便于技术交流和推广。 2.2.1 基准面的选择 拟定机械加工工艺路线的第一部就是定位基准的选择，基准面的选择是工艺规程中的重要组成之一，基准面选择的正确与合理可以使加工的质量得到保证、生产效率得到提高；否则，不但会使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还可能会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择：对于诸如机床尾座架这样的零件来讲，选择好粗基准是至关重要的，能够保证零件的各种加工余量的选择。对于一般的零件而言，以加工面互为基准完全合理；但是对于本次要加工的零件来说，如果以Φ17的孔为粗基准可能会造成位置精度不能符合加工要求，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工面作为粗基准）。因此，现在选择不加工的Φ35的外圆表面和外表不加工的表面作为粗基准，采用一组两个锥套定位，再使用一个支承板、支承在前面用来消除一个不定度，以达到完全定位，进而用来加工工件的底面。 对于精基准而言，主要应考虑基准的重合问题。这里主要以已加工的底面为加工的精基准。当设计基准与工序基准不重合时应该进行尺寸换算，从而确定相应的工序尺寸和公差。 2.2.2 制定工艺路线 工艺路线的拟定是制定机械加工工艺规程的核心部分，它包含内容很多。在正确的选择定位基准后，拟定工艺路线的主要任务是选择表面加工方法以及所用的设备、安排工序顺序、划分加工阶段、确定工序组织原则等等。然而，在具体拟定加工工艺路线的时候，往往要拟定几个工艺路线方案，然后再通过对比分析，从中选出一个较为合适的，高效的最佳的加工工艺路线。拟定工艺路线应该使得零件的几何形状，尺寸精度，位置精度等技术要求能够得到合理的保证。由于该生产类型选择为大批量生产，所以，尽量使得工序集中用以提高劳动生产率，除此之外，还应该符合降低生产成本和劳动强度的要求。 （1）工艺路线方案一： 工序一：钻孔、扩孔、铰Φ17H6mm孔 工序二：粗铣导轨面A与零件底部的凹槽面 工序三：粗铣2×2的退刀槽 工序四：粗铣基准面B 工序五：粗铣Φ40的凸台面 工序六：钻Φ14mm斜孔，锪Φ26×1的沉头孔 工序七：钻Φ5.8mm的孔，攻M6的螺纹孔 工序八：粗铣Φ35mm圆柱体的左右两个端面，以及底部右侧面 工序九：粗、半精磨Φ17H6孔 工序十：精铣导轨面A 工序十一：精铣燕尾面B 工序十二：精铣2×2的退刀槽 工序十三：半精铣Φ35mm圆柱体的左右两个端面 工序十四：半精铣底部右侧面 工序十五：锪1×45°倒角 工序十六：去毛刺 工序十七：研配Φ17H6孔 工序十八：人工配刮导轨A、燕尾面B 工序十九：检查工件 （2）工艺路线方案二： 工序一：粗铣导轨面A与底部的凹槽面 工序二：粗铣2×2mm的退刀槽 工序三：粗铣燕尾面B，Φ40mm的凸台面 工序四：粗铣Φ35mm圆柱体的左右两端面 工序五：粗铣底部右侧面 工序六：钻孔Φ14mm的斜孔，锪1×Φ26沉头孔 工序七：钻，扩，粗铰，精铰Φ17H6mm孔 工序八：钻，攻M6螺纹 工序九：精铣导轨面A 工序十：精铣燕尾面B 工序十一：精铣2×2的退刀槽 工序十二：半精铣Φ35mm圆柱体的左右端面 工序十三：半精铣右端面 工序十四：磨Φ17H6mm的孔，锪1×45°角 工序十五：研配Φ17H6mm 工序十六：配刮导轨面A、燕尾面B 工序十七：去毛刺 工序十八：检查 （3）工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一是先加工Φ17H6孔，然后再加工基准面A；然而方案二是先加工基准面A和B，后再加工Φ17H6mm孔。经过分析和比较，方案一能保证Φ17H6孔的中心线到基准面A和B的距离105+0.10，符合位置度的要求。方案二就不能确保Φ17H6mm孔到基准面A和B的距离，因此不满足位置度要求。所以，方案一优于方案二。但是，方案一中有许多不合适的工序，所以，修改后确定工艺如下： 工序一：划线，在毛坏上标出Φ17H6孔，Φ14孔的中心位置，端面A，B的位置。 工序二：粗铣圆柱体左右端面。以底面为粗基准。 工序三：钻Φ15mm孔。以工序二所加工的左右端面作为粗基准。 工序四：粗铣基准面A与底部Ra=12.5μm的凹槽面，粗铣2×2 的槽以及底面。以Φ17H6孔为定位粗基准。 工序五：粗铣燕尾面B，粗铣Φ40mm凸台面，粗铣、半精铣右侧面。 工序六：钻Φ14mm孔，锪Φ26×1的沉头孔。以尾座架端面A，B定位。 工序七：钻孔，扩孔和攻M6的螺纹。以Φ17H6孔为粗基准。 工序八：扩、粗、精铰Φ17H6孔。基准面A和B为定位粗基准。 工序九：半精铣圆柱体左右端面。以Φ17H6孔为精基准。 工序十：半精铣右端面。基准面A为定位精基准。 工序十一：精铣基准面A。精铣2×2的槽。以Φ17H6孔为精基准。 工序十二：精铣基准面B。基准面A为定位精基准。 工序十三：锪Φ17H6孔1×45°倒角，去毛刺。以Φ17H6孔为精基准。 工序十四：研配Φ17H6孔。 基准面A和B,右端面与Φ17H6孔两端面为定位精基准。 工序十五：配刮A、B面 工序十六：检查。 2.3 机械加工余量的确定、工序尺寸及毛坯的确定 2.3.1 机械加工余量的确定 为了保证零件加工的质量和精度，从某一表面上所切除的金属层厚度即称之为机械加工余量。该尾座架的零件材料是HT200灰铸铁，硬度为170~241HB，生产类型采取批量生产，因此采用砂芯制造，机器制芯。根据零件的材料和加工的工艺设定，分别确定各加工面的机械加工余量。 因为该毛坯铸件宜采用二级精度铸造，可确定尾座架A、B面的机械加工余量为3mm，其余的各加工面均为4mm。 各工序机械加工余量的确定： ⑴尾座架基准面A：表面粗糙度Ra=1.6，需要先进行粗加工，然后进行精加工，查资料《机械加工工艺设计实用手册》P414页中铣削深度ap选择，可确定机械加工余量为：粗铣加工余量Z1=2.5mm，精铣加工余量Z2=0.5mm。 ⑵零件的底面：粗糙度Ra=12.5，机械加工余量Z=4mm。 ⑶基准面B：粗糙度Ra=1.6，要求粗、精加工，同理，粗铣加工余量Z1=2.5mm，精铣加工余量Z2=0.5mm。 ⑷零件的右侧面：粗糙度Ra=6.3，要求粗加工和半精加工，粗铣加工余量Z1=3mm，半精铣加工余量Z2=1mm。 ⑸Φ40mm的凸台面：粗糙度Ra=12.5，只需要进行粗加工，加工余量Z=4mm。 ⑹Φ35mm的圆柱形左右端面：粗糙度Ra=6.3，需要进行粗加工和半精加工，粗铣加工余量Z1=3mm，半精铣加工余量Z2=1mm。 ⑺底部凹槽面：粗糙度Ra=12.5，只需要进行粗加工，粗铣机械加工余量Z=4mm。 2.3.2 确定切削用量和基本工时 1. 粗、精铣Φ35左右端面 加工要求：粗铣Φ35圆柱体左右端面 粗糙度:Ra=6.3 机床选择：×6042卧式铣床 刀具：套式面铣刀 材料:高速钢基本参数D=60mm=40mm，d=27mm，Z=10。 由铣削宽度az=35mm，d0=60mm选择。（见参考资料《金属切削手册》 表6-4） 切削用量的确定：已知总加工余量为4mm，粗铣Z1=3mm，半精铣Z2=1mm。粗铣时进给量Fz=0.3mm/z，半精铣进给量Fz=0.1mm/z，精加工的进给量通常会比粗加工的小。（见参考资料《金属切削手册》 表6-12）,切削速度: 粗铣V=15m/s，精铣V=21m/s。（见参考资料《金属切削手册》 表6-12）（见参考资料《切削用量简明手册》表3.27）查参考资料《金属切削原理与刀具》得耐用度t=1.08×103s。 ③计算切削速度 查参考资料《切削用量简明手册》表3.27得： （5-1） ④功率计算： （5-2） 切削工时：已知每齿进给量af=0.18mm，端面铣刀的齿数Z=8，粗铣的主轴转速150r/min。 （5-3） 代入数据，可得t=0.154min。 半精铣:加工要求：铣Φ35圆柱体左右端面。机床：X6042卧式铣床刀具：半精铣端面刀具材料选用YG6，d0=60mm。切削用量的确定：吃刀深度ap=1mm，每转进给量f=0.5mm/r，达到粗糙度要求Ra=6.3，主轴转速n=956r/min，切削速度v=180m/min。 切削工时：已知每齿进给量af=0.18mm，端面铣刀的齿数z=8，粗铣的主轴转速150r/min。 （5-3） 代入数据，可得t=0.420min 2. Φ17H6孔加工 加工要求：直径17mm；基孔制；六级精度；孔轴与A、B面分别由0.005mm的平行度要求；孔有0.003mm的圆度和0.004m圆柱度的形状精度；孔壁粗糙度为。 （1）钻孔至Φ15 表面粗糙度：；经济精度：IT12；公差：0.11mm。 刀具选择：直径为15mm的通用麻花钻；材料：高速钢； 基本参数：d=15mm，k=2.30mm，q=13.95mm，b=8.85mm，f=1.00mm，（见资料《机械加工工艺设计实用手册》表12—26） 吃刀深度，，。 （5-4） 按机床选取： 考虑其加工长度为80mm 切削工时： 由公式 5-4 可得: （2）扩孔至Φ16.5 加工余量Z=0.75mm ；表面粗糙度：；经济精度：IT12 ；公差：0.18mm 刀具选择：直径为 16.5mm的标准扩孔钻；材料：YG8；基本参数：d=16.5mm，L=223mm，l=125mm。（见资料《机械加工工艺设计实用手册》表12—41） 吃刀深度，进给量=0.55mm/r，主轴转速n=280r/min，切削速度v=15m/min 按机床选取：     （3）粗铰Φ16.75孔 加工余量：0.125mm；表面粗糙度：；经济精度：IT9； 公差：0.043mm。刀具选择：直径为 16.8mm的直柄机用铰刀；材料：YG8；基本参数：d=16.8mm，L=175mm，l=54mm，Z=14（见资料《机械加工工艺设计实用手册》表12—52） 吃刀深度，进给量，主轴转速n=250r/min，切削速度v=14m/min。 （4）精铰孔至Φ16.95 加工余量：0.15mm；表面粗糙度：； 经济精度：IT7； 公差：0.011mm 刀具选择：直径为16.95mm的直柄机用铰刀；材料：YG8；基本参数：d=16.8mm，L=175mm，l=54mm，（见资料《机械加工工艺设计实用手册》表12-52）吃刀深度，进给量f=0.2mm/r，主轴转速n=300r/min，切削速度v=18m/min。 （5）研配17H6孔 加工要求：表面粗糙度：Ra=0.6刀具选择：研棒 机床选择：卧式研磨床。 切削用量的确定：加工余量为0.05mm，（见资料《机械加工工艺设计实用手册》表10-54）圆周速度Vt=33m/min，往复速度Va=35m/min 研磨液：煤油。 3. 锪Φ17H6孔1×45°倒角 加工要求: 表面粗糙度: （见资料《机械加工工艺设计实用手册》表12-46）；经济精度：IT11；（见资料《机械制造工艺学（含机床夹具设计）》表2-4 ）；公差：0.11mm（见资料《互换性与测量技术基础》表3-2）；道具选择：带可换导柱锥柄锥面锪钻 材料 高速钢 基本参数：L=180mm，I=35m。 切削用量的确定：查《机械加工工艺手册》表2.4-87，进给量f=0.15mm/s，切削速度0.2m/s。 钻头转速==146.987 钻头每分钟前进距离Vf=f×n=0.15×146.987=22.048mm/min。 参照资料《金属机械加工工艺人员手册》P987页可知，锪埋头孔工时T=（L+L1）/Vf=（1+1）/22.048=0.1367min，L1=0.5~2mm。切削深度t=（d-D）/2=（26-14）/2=6mm。 4. 导轨面A的加工 加工要求：粗糙度Ra=1.6 ；配刮10~13/ 2525。机床选择:X6042卧式铣床 刀具选择：套式立铣刀；材料：YG8；基本参数：D=80mm，L=45mm，z=8。 （1）粗铣 加工余量：2mm ；表面粗糙度：Ra=5~20；经济精度：IT12；公差：0.4mm。加工长度L=152mm，吃刀深度，进给量=2.7mm/r，主轴转速n=600r/min，切削速度v=150m/min。粗铣时，每转进给量f=fz×Z=0.2×10=2mm/min，每分钟进给量=2×59.7=119.4mm/min。工时T=0.754min。 （2）精铣 加工余量Z=0.85mm ；表面粗糙度：Ra=0.63~5 ；经济精度：IT7； 公差：0.04mm，加工长度L=152mm吃刀深度进给量=1.2mm/r 主轴转速n=1183r/min，切削速度v=222m/min。 精铣时，每转进给量f=fz×Z=0.2×10=2mm/min，每分钟进给量=2×59.7=119.4mm/min。工时T=1.508min。 （3）人工配刮达到10-13点/25×25 加工余量：0.15mm ；表面粗糙度：Ra=0.32~0.65。（见资料《机械加工工艺设计实用手册》表12—82） 5. 2×2退刀槽的加工 加工要求：粗糙度。机床选择：X525立式铣床 刀具选择：粗齿锯片铣刀；材料：YG8；基本参数：D=50mm，L=2.0mm，d=13mm，z=20。 粗铣: 加工余量Z=2mm； 表面粗糙度：Ra=5~20；经济精度：IT12 公差：0.25mm。（见资料《机械加工工艺设计实用手册》表12—90），进给量Fz=0.3mm/z，切削速度V=15m/min。（见参考资料《金属切削手册》表6-14、6-12） 粗铣时，铣刀转速==59.7r/min。 粗铣时每转进给量f=Fz×Z=0.3×20=0.6mm/r，每分钟进给量Vf=f×n=6×59.7=358.2mm/min。工时T=0.251min。 6. 燕尾面B面的加工 （1）粗铣 加工要求：粗糙度Ra=1.6 ，与A面夹角75°，机床选择:×6042卧式铣床 刀具选择: 单角铣刀 材料: 速钢 基本参数: =35 L=10 Z=18。 确定切削用量：总的加工余量为Z=3mm，查参考资料《金属机械加工人员手册》表5-72可得精铣加工余量为Z2=0.5mm，配刮的加工余量为Z3=0.15mm，粗加工的余量Z1=3-0.5-0.15=2.35mm。 若考虑工件的粗糙度，加工余量为,。 但实际，由于以后还要精加工，因此此端面不必全部加工，此时可按考虑，分二次加工，吃刀深度。每齿进给量（查参考资料《金属切削手册》表7-3）计算切削速度，查参考资料《金属切削原理与刀具》 耐用度。 由式5-1得： ④功率计算，由式5-2得： 粗铣时每转进给量f=Fz×Z=0.15×18=2.7mm/r，每分钟进给量Vf=f×n=2.7×59.7=161.19mm/min。工时T=0.558min。 （2）精铣 加工余量Z=0.5mm ；表面粗糙度：Ra=0.63~5 经济精度：IT7；   公差：0.04mm；加工长度L=90mm ； 吃刀深度； 进给量=0.1mm/r ；主轴转速n=1183r/min； 切削速度v=297m/min。 精铣时每转进给量f=Fz×Z=0.1×18=1.8mm/r，每分钟进给量Vf=f×n=1.8×59.7=107.46mm/min。工时T=0.558min。 7. 右端面的加工 加工要求：粗糙度Ra=6.3刀具选择：套式端铣刀;材料：YG8；基本参数：D=50mm，L=36mm，d=2mm，z=8 （1）粗铣 加工余量Z=3mm; 表面粗糙度：Ra=5~20；经济精度：IT12；公差：0.25mm 加工长度L=90mm吃刀深度进给量=2.8mm/r；主轴转速n=600r/min；切削速度V=94.2m/min。 （2）半精铣 加工余量Z=1mm; 表面粗糙度：Ra=1.6 经济精度：IT10；公差：0.1mm；加工长度L=90mm； 吃刀深度ap=1mm；进给量Fz=0.1mm/r。主轴转速n=1183r/min；切削速度v=222m/min。（见资料《机械加工工艺设计实用手册》表12—83） 8. 凸台面的加工 加工要求：粗糙度Ra=12.5刀具选择：套式端铣刀;材料：YG8；基本参数：D=50mm，L=36mm，d=2mm，z=8。     粗铣， 加工余量：2mm 表面粗糙度：；  经济精度：IT12；公差：0.25mm，加工长度L=40mm，吃刀深度，进给量f=0.3mm/z。主轴转速n=600r/min；切削速度v=373m/min。（见资料《机械加工工艺设计实用手册》表12—83）， 粗铣时每转进给量f=Fz×Z=0.3×10=3mm/r，每分钟进给量Vf=f×n=3×600=1800mm/min。工时T=0.503min。 9. Φ14孔加工 加工要求：Ra=12.5 直径14mm，孔深30mm，机床选择：Z525立式钻床 刀具选择：通用麻花钻 材料：高速钢 基本参数：d=14mm，k=2.20mm，B=8.25mm，q=13.00mm，f=1.00mm。 切削用量的确定：粗加工只需一次钻出，加工余量Z钻=14/2=7mm，（见资料《金属切削手册》表4-8），进给量f=0.3mm/r，切削速度V=28m/min 钻头转速==636.943r/min。 钻头每分钟前进距离=0.3×636.943=191.083mm/min。 查《金属切削手册》表4-6知，工时T=(L+0.3d0)/Vf=（30+0.3×14）/191.803=0.1783min。 10.锪Φ26×1的沉头孔 刀具选择：带可换导柱椎柄平底锪钻；基本参数：L=180mm ，=35mm；表面粗糙度: Ra=5~80；（见资料《机械加工工艺设计实用手册》表12—46）；经济精度：IT11；（见资料《机械制造工艺学（含机床夹具设计）》表2-4 ）；公差：0.11mm；（见资料《互换性与测量技术基础》表3-1） 参照资料《金属机械加工工艺人员手册》P987页可知，锪埋头孔工时T=（L+L1）/Vf=（1+1）/22.048=0.1367min，L1=0.5~2mm。切削深度t=（d-D）/2=（26-14）/2=6mm。 11.M6螺纹加工 加工要求：螺纹直径6mm，机床选择：Z525立式钻床 刀具选择：通用麻花钻 材料：高速钢 基本参数：d=5.80mm，k=1.00mm，B=3.50mm，q=5.40mm，f=0.55mm， （1）钻M6的螺纹孔 由式5-4得 ： 按机床选取 所以实际切削速度 切削工时：（ 查参考资料《金属机械加工工艺设计手册》表5-7） ， 由式5-3得： （2）攻丝 公制螺纹，由于加工的材料是铸件，因此选取M6丝锥。 12.凹槽面和底面加工 底部凹槽：加工要求：Ra=12.5，机床选择×6042卧式铣床，道具选择：粗齿锯片铣刀 材料:高速钢 基本参数 d0=63mm，B=2.0mm，Z=20，参照《金属切削手册》常用标准铣刀规格及参数表6-7 切削用量的确定：总加工余量为4mm，只需要一次走刀粗铣，ap=4mm，参照《金属切削手册》表6-14、表6-12，进给量Fz= 0.3mm/z，切削速度V=15m/s。 粗铣时，铣刀转速==59.7r/min。 粗铣时每转进给量f=Fz×Z=0.3×20=0.6mm/r，每分钟进给量Vf=f×n=6×59.7=358.2mm/min。工时T=0.251min。 底面：加工要求：Ra=12.5，机床选择×6042卧式铣床，道具选择：粗齿圆柱形铣刀 材料 高速钢 基本参数 d0=50mm，L=50，Z=8 切削用量的确定：总加工余量为4mm，只需要一次走刀粗铣，ap=4mm，参照《金属切削手册》表6-14、表6-12，进给量Fz= 0.3mm/z，切削速度V=15m/s 粗铣时，铣刀转速==59.7r/min。 粗铣时每转进给量f=Fz×Z=0.3×8=2.4mm/r，每分钟进给量Vf=f×n=2.4×59.7=143.28mm/min。工时T=0.628min。 第3章 夹具设计 在机床上用来确定工件位置并将其夹紧的工艺装备统称为机床夹具。在不同的场合，它们在设计中也各有自己的特殊性和共性。针对于某一工件的某一工序的加工精度要求，专门设计、制造的夹具称为专用夹具。因为尾座架的生产类型为大批量生产，故需要在各道工序之中设计专用夹具。它具有很高的针对性，其效率较高，结构紧凑，定位精度较高，为了提高劳动生产效率，有效的降低劳动强度，保证加工质量和精度，需要设计专用夹具。但是其同样有制造周期过长，成本较高的缺点。 经过对各道加工工序的分析，以及和指导老师协商，于是决定设计铣削Φ17H6孔两端面专用夹具。铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、花键及各种成型面，是最常用的夹具之一。主要由定位装置、夹紧装置、夹具体、连接元件、对刀元件组成。铣削加工时，切削力较大，又是断续切削，振动较大，因此铣床夹具的夹紧力要求较大，夹具刚度、强度要求都比较高。 3.1 机床夹具的介绍 3.1.1 机床夹具分类 随着机械制造技术的发展，新型夹具不断涌现，机床夹具的类型也愈来愈多。在生产应用中，按专门化程度分如下几类： （1）通用夹具 通用夹具是指已标准化、具有较大适用范围的夹具。如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、万能分度头、回转工作台等。这类夹具通用性强，一般用于单件小批生产。 （2）专用夹具 专用夹具是指根据零件加工过程中某一工序的加工要求而设计的。其结构紧凑、操作方便，可有效的保证加工精度、提高工作效率。 （3）可调整夹具 可调整夹具包括通用可调夹具和专用可调夹具。其共同特征是：在完成一种工件的加工后，经过调整或更换个别元件，即可加工形状相似、尺寸相近或工艺相似的多种工件。 （4）专门化拼装夹具 这类夹具是针对特定工序要求，由通用性较强的标准元件和部件拼装而成。它具有通用夹具和专用夹具的特点。 （5）自动线夹具 这类夹具包括自动线用夹具和数控机床夹具。 3.1.2 机床夹具的功能和作用 机床夹具在机械制造中起着很重要的作用，机床夹具的主要功能是使工件定位和加紧。因为各类机床加工方式的不同，有的机床夹具还有对刀、导向、分度等特殊的功能。 1、机床夹具的主要功能 （1）定位：确定工件在夹具中占有正确的位置的过程。正确的定位可以保证工件加工面的尺寸和位置精度的要求。 （2）加紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于受到各种力的作用，工件在加工时如不将工件加紧，工件会松动而不能保证加工精度。 2、机床夹具的特殊功能 （1）对刀：调整刀具切削刃相对于工件或者夹具的正确位置，如铣床夹具中的对刀块，它能迅速确定铣刀相对于夹具的正确位置。 （2）导向：如钻床夹具中的钻套，它能迅速确定钻头的位置，并引导其进行钻削。 （3）分度：工件一次装夹后，在加工过程中进行分度。 2、机床夹具的作用 在机械加工中，使用机床夹具的目的主要有以下几个方面。 （1）保证工件的加工精度、稳定产品质量 机床夹具在机械加工中的基本作用就是保证工件的相对位置精度。由于采用了能直接定位的夹具，因此可以准确地确定工件相对于刀具和机床切削成型运动中的相互位置关系，不受或者少受各种主观因素的影响，可以稳定可靠地保证加工质量。 （2）提高劳动生产率和降低加工成本 提高劳动生产率、降低单件时间定额的主要技术措施是增大切削用量和压缩辅助时间。采用机床夹具，既可以提高工件加工时的刚度，有利于采用较大的切削用量，又可以省去划线找正等工作，是安装工作的辅助工时大大减少，因此能显著地提高劳动生产率和降低成本。由于采用与生产规模相适应的夹具，使产品质量稳定，废品大大减少，劳动生产率提高，可以用低技术等级工人等，可以大大降低加工成本。 （3）扩大机床工艺范围和改变机床用途 在单件小批生产的条件下，为了解决工件的种类、规格较多，而机床的数量品种却有限的难题，可以设计制造专用夹具，使机床能够实现"一机多能"。例如，在普通铣床上安装专用夹具，可以铣削成型表面；在车床上使用专用夹具，可将其回转运动转变为直线往复运动；如果在车床床鞍上安装镗模，又可以进行箱体孔系加工等。 （4）改善工人劳动条件 使用专用夹具安装工件，定位方便、迅速、加紧可采用增力、机动加紧机构等装置，因此可以减轻工人的劳动强度，还可以设计保护装置，确保操作者安全。采用夹具后工件的装卸显然比不用夹具时方便、省力、安全。 （5）在流水线生产中便于平衡生产节拍 工艺过程中 ，当某些工序所需工序时间特别长时，可以采用多工位或高效夹具等，以提高生产效率，使生产节拍能够比较平衡。 3.1.3机床夹具的组成 根据机床夹具的作用，其结构主要由以下几部分组成。 1、机床夹具的基本组成部分 虽然夹具的结构不同，但基本组成部分都有定位元件或定位装置、夹紧装置和夹具体三大部分。 （1）定位元件 定位元件是夹具的主要功能元件之一，用于确定工件在夹具中的正确位置。 （2）加紧装置 加紧元件也是夹具的主要功能之一，用于夹具工件，使工件在受到外力的作用后仍能保证其既定位置不变。 （3）夹具体 夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有的元件连接成一个整体。常用的夹具体为铸铁结构、锻造结构、焊接结构，形状有回转体形和底座形等。 2、机床夹具的其它组成部分 （1）对刀元件与引刀元件 用于确定或引导刀具，使其与夹具的定位元件保持某一正确的相对关系。对刀元件常见于铣床夹具的对刀，引导元件主要指钻模的钻模板、钻套，镗模的镗模支架、镗套等。它们确定刀具的位置并引导刀具进行切削。 （2）连接元件 用于保证夹具与机床间相对位置的元件。连接元件有两种形式：一种是安装在工作台上的，另一种是安装在车床主轴上的。 （3）其它元件及装置 根据工件的加工要求，某些夹具具有分度装置、靠模装置、工件的抬起装置等。 3.2 铣床夹具的设计 3.2.1 夹具设计要求 利用所设计的专用夹具用来加工Φ17H6孔两端面，这些都有很高的技术要求。因此，在设计时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，并且精度也是非常重要的。 3.2.2 Φ17H6孔两端面的夹具设计 加工Φ17H6孔两端面的夹具装配图如3-1所示。 1.定位基准的选择 为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。方案：选底平面、和侧面定位夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。 为了使定位误差达到要求的范围之内，这种定位在结构上简单易操作。 2.夹紧力的选择 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。 夹紧力的来源：一是人力；二是夹紧机构产生的力。夹紧机构在传递力的过程中，能根据需要改变力的大小、方向和作用点。手动夹紧的夹紧机构还应具有良好的自锁性，以保证人力的作用停止后，还能可靠的夹紧工作。对夹紧机构的基本要求： （1）夹紧过程中，不改变工件定位后占据的正确位置。 （2）夹紧力的大小适当。既要保证工件在整个加工过程中其位置稳定不变，振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。 （3）工艺性好。夹紧装置的复杂程度应与生产纲领相适应在保证生产效率的前提下，其机构力求简单，便于制造和维修。 （4）使用性好。夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。 由以上可知，本夹具的夹紧机构采用螺旋夹紧机构。一个是采用活动手柄压紧螺钉的夹紧机构，另一个是采用移动压板机构的夹紧机构。 然后就是夹紧力方向与作用点的选择。确定夹紧力就是确定夹紧力的方向、作用点和大小三要素。 图3-1 铣Φ17H6孔两端面专用夹具装配图 夹紧力的方向和作用点的确定要遵循以下三点： （1）夹紧力应朝向主要限位面。 （2）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 （3）夹紧力的作用点应靠近工件的加工表面。 综上所述，为了提高夹紧的速度，而且工件较小，切削过程中的震动不太大。 查资料[11]《机床夹具设计手册》表1-2-14可得： 由移动压板机构产生的夹紧力的公式为： （6-1） （6-2） MQ=60N （其中、查资料[11]《机床夹具设计手册》可得，L、由孔的加工夹具装配图上可知） 由活动手柄压紧螺钉产生的压紧力的公式为： （6-3） 代入数据可得：。 式中Q—原始作用力（N）； L—作用力臂（mm）； —螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm）；其值见资料[11]《机床夹具设计手册》表1-2-8； —螺杆端部与工件间的摩擦角； —螺旋副的当量摩擦角（），见资料[11]《机床夹具设计手册》表1-2-9； —螺纹中径之半（mm）； —螺纹升角，见资料[11]《机床夹具设计手册》表1-2-10。 3.定位误差 定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位是工件的底面与燕尾底面，即A面与B面。其中A面与被加工孔具有0.005mm的平行度要求，以及mm的位置度要求；B面与被加工孔同样具有0.005mm的平行度要求。 已知定位误差（其中为基准不重合误差，为基准位移误差） 孔两端面与底面A之间尺寸的定位误差 ①定位基准与工序基准重合，=0。 ②定位基准与限位基准不重合，定位基准单方向移动。其最大移动量为： 结论 要制定一个零件的机械加工工艺过程，要先对该零件有一定的了解。其次还要对各种加工工艺有所了解。设定夹具要考虑机床的工作位置，还要做到工人装夹方便。涉及到加工零件，还要考虑效率，成本。在保证质量的情况下，要做到高效率，低成本。 谢 辞 感谢刘老师和周老师在我做课程设计的时候提供的帮助，她们为夹具的设计、机械加工工艺等方面提供了宝贵的意见。同时我还要感谢我的同学们，在讨论方案时，大家都无私地给予了帮助。 参考文献 [1]田培棠, 石晓辉, 米林.夹具结构设计手册.北京:国防工业出版社,2011 [2] 张耀宸. 机械加工工艺设计实用手册. 北京: 航空工业出版社, 1993 [3]吕明．庞思勤.机械制造技术基础. 武汉理工大学出版社, 2001 [4]赵如福. 金属机械加工工艺设计手册. 上海: 上海科学技术出版社, 2009 [5]何铭新, 钱可强．机械制图. 北京:高等教育出版社, 2004 [6]何永熹, 武充沛．几何精度规范学. 北京:北京理工大学出版社, 2006 [7] 徐嘉元, 曾家驹. 机械制造工艺学（含机床夹具设计）. 北京: 机械工业出版社, 1999 [8]上海市金属切削技术协会. 金属切削手册. 上海:上海科学技术出版社, 2000 [9]艾兴, 肖诗纲. 切削用量简明手册. 北京: 机械工业出版社, 2004 [10]陆剑中, 孙家宁. 金属切削原理与刀具. 北京: 机械工业出版社, 2005 [11]孟宪栋, 刘彤安．机床夹具手册. 北京:机械工业出版社, 2011 [12]濮良贵, 纪明刚．机械设计. 北京:高等教育出版社, 2006 [13]李庆寿．机械制造工艺装备设计适用手册. 银川:宁夏人民出版社, 1991 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