涡轮轴承座的机械加工工艺规程及专用夹具的设计 【三维UG】【含7张cad图纸+文档全套资料】

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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 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 1 序 言 1 2 绪 论 2 2.1 涡轮轴承座机械加工工艺简述 2 2.2涡轮轴承座机械加工工艺流程 2 2.3涡轮轴承座夹具简述 3 2.4机床夹具的功能 3 2.5机械工艺夹具的发展趋势 3 2.5.1机床夹具的现状 4 2.5.2现代机床夹具的发展方向 4 3 零件的分析 5 3.1零件的形状 5 3.2零件的工艺分析 5 4 工艺规程设计 7 4.1 确定毛坯的制造形式 7 4.2 基面的选择 7 4.3 制定工艺路线 8 4.3.1 工艺路线方案一 8 4.3.2 工艺路线方案二 8 4.3.3 工艺方案的比较与分析 9 4.4 选择加工设备和工艺装备 10 4.4.1 机床选用 10 4.4.2 选择刀具 10 4.4.3 选择量具 10 4.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 10 4.6确定切削用量及基本工时 12 5 钻6-Φ5.5孔夹具设计 23 5.1 夹具的夹紧装置和定位装置 23 5.2 夹具的导向 24 4.3 切削力及夹紧力的计算 25 5.4 钻孔与工件之间的切屑间隙 27 5.5 钻模板 28 5.6定位误差的分析 28 5.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用 29 5.8 确定夹具体结构和总体结构 30 5.9 夹具设计及操作的简要说明 31 总结 32 参考文献 33 致谢 34 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 6 1 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。 零件加工工艺及钻床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。 2 绪 论 2.1 涡轮轴承座机械加工工艺简述 涡轮轴承座加工处理是指改变形状，尺寸，相对位置和取得良好份的全过程的性质的加工坯料的方法，该方法是基于所述工作者的处理。例如，该处理流程粗加工的共用部分 - 精加工 - 装配 - 检验 - 包装，是一般方法的过程。如上面所述原油处理可以包括空白的制造，研磨等，可被分成轿厢精加工，钳工，铣床，等等，必要的每个步骤进行了详细的数据，如粗糙度，以实现得多，公差来实现。 视产品与技术人员，设备条件和工人的质量等的数量，以确定所使用的过程中，和写在过程的文件，这是所述处理的规划的内容。这是一个比较有针对性。每个工厂可能不一样，因为实际的情况是不同的。 总体来说，该过程是一个程序，过程是对于每个步骤详细参数，工艺规划是基于一个特定工厂编写过程的实际情况。 2.2涡轮轴承座机械加工工艺流程 涡轮轴承座加工工艺规划是提供零件的加工过程和工艺文件操作方法之一，它是具体的生产条件下，更合理的工艺和操作方法，按照该书面形式处理的规定文件，经批准后，以指导生产。 步骤开发流程规范 1）生产计划的计算，以确定生产的类型。 2）分析零件图和产品装配图，零件加工分析。 3）制定工艺路线。 4）确定每个步骤中，计算处理的尺寸和公差。 5，以确定所使用的每一个过程的设备和工具，夹具，量具 7）来确定切削的量和固定的工作时间。 8）确定的主要过程的技术要求和试验方法。 9）填写流程文件。 在配制的顺序处理的过程中，往往在右边的内容已被预先确定前进行调整，以提高经济效益。在订单的执行过程中，它可能不会出现之前的物质条件，如引进改变生产条件，新技术，新工艺，新材料，采用先进的设备，需要及时修改完善工艺规程。 2.3涡轮轴承座夹具简述 涡轮轴承座夹具工件装夹技术和设备，它被广泛应用于机械加工等制造工艺。 在现代化的生产，工装夹具是不可缺少的技术和设备，这直接影响到精密加工，帮助劳动生产率和产品，夹具设计是一个重要的技术工作。 “工欲善其事，必先利其器。” 工具是人类文明进步的标志。但是，工具（包括夹具，刀具，量具和艾滋病等）在其功能的不断创新仍然是非常显著。 2.4机床夹具的功能 1.机床夹具的主要功能 机器的主要功能是加载工件夹具，工件定位和夹具。 （1）确定在工件的定位占据夹紧过程中的正确位置。可以保证工件的正确的大小和位置的定位精度的要求。 （2）固定以夹紧工件的定位，以保持加工过程中的定位操作的相同的位置。因为在加工过程中的工件，通过各种力的作用下，如果工件是固定的，工件会松动。由此，夹紧工件，以提供安全，可靠的加工条件。 机床夹具2.特殊功能 工装夹具，主要对刀和引导特殊功能。 （1）调节所述刀的切割边缘相对于工件或夹具的正确位置。铣削夹具边缘块，其可以快速确定相对于所述切割器夹具的正确位置。 （2）引导钻夹具钻钻模板集可以快速确定钻头的位置和钻头指导自己的行为。 2.5机械工艺夹具的发展趋势 随着伟大的科学技术的进步和社会生产力的迅速提高，从补充工具夹具发展成为工艺装备齐全。 2.5.1机床夹具的现状 1）可以快速，方便地装备新产品投入生产。 2）一组能够夹紧工件具有类似特征的。 3）适用于高精密机床夹具精密加工。 4）适用于所有现代夹具新机的制造技术。 5）高效利用液压或气动夹紧装置夹住，进一步提高劳动生产率。 6）提高机床夹具的标准化程度。 2.5.2现代机床夹具的发展方向 夹具的方向1：精确 随着越来越精密机械产品，必将在精密夹具相应增加。 夹具的方向2：效率 高效率的夹具，常见的有效率夹子包括：自动化装置，高速与夹具夹紧动力装置的夹具。 夹具的方向3：灵活性 所述步骤的特征，产量，所述工件的形状和大小。新品种具有柔性夹具的特点是：组合夹具，通用可调夹具，夹具组，装配夹具，数控机床和夹具。在很长的，灵活的夹具夹具将成为发展的主要方向。 夹具的方向4：标准化 在配制的典型的夹具结构的基础上，第一固定部件和零件是普遍的，建立的类型大小串联或变体，以减少使用类似的功能元件和夹具的类型的部件，驳回一些的功结构差。常用的方法包括夹具，零部件材料。标准化阶段夹具是普遍深入，主要是建立在零件或装配夹具系列的大小，并为固定件审查地图有利条件。 3 零件的分析 3.1零件的形状 题目给的零件是零件，主要作用是起连接作用。 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。 图2-1 3.2零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为1CR13，该材料为1Cr13，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。 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。 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，外圆Φ67.5及端面。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：外圆Φ116，外圆Φ80，外圆Φ87.5，注意Φ87.5，粗糙度为1.6钻中心孔。其要求也不高，粗车后精车就可以达到精度要求。 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 33 4 工艺规程设计 假设年产量为10万台，每台需要该零件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1Cr13 ，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铝铸造。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19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+α)（1+β)=238595件/年 4.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为1Cr13 ，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。 4.2 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)。 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。 4.3 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。 4.3.1 工艺路线方案一 10 铸造 铸造出毛坯 20 热处理 毛坯热处理，时效处理 30 粗车 粗车右端面，粗车外圆Φ116，粗车外圆Φ80，粗车外圆Φ87.5，注意Φ87.5外圆 留1mm的精车余量 40 粗车 掉头，粗车左端面，粗车外圆Φ67.5粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1mm的精车余量 50 精车 精车右端面，精车外圆Φ87.5，达到图纸尺寸公差要求 60 精车 精车左端面，精车外圆Φ67.5，达到图纸尺寸公差要求 70 车 粗车内孔Φ72孔，Φ66.5孔及Φ63孔 80 车 精车内孔Φ72孔，Φ66.5孔及Φ63孔 90 车 车退刀槽2.2XΦ75孔 100 钻孔 钻6-Φ5.5孔 110 铣 铣R1.9两端槽 120 钳 去毛刺，清洗 130 终检 终检入库 4.3.2 工艺路线方案二 10 铸造 铸造出毛坯 20 热处理 毛坯热处理，时效处理 30 粗车 粗车右端面，粗车外圆Φ116，粗车外圆Φ80，粗车外圆Φ87.5，注意Φ87.5外圆 留1mm的精车余量 40 粗车 掉头，粗车左端面，粗车外圆Φ67.5粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1mm的精车余量 50 精车 精车右端面，精车外圆Φ87.5，达到图纸尺寸公差要求 60 精车 精车左端面，精车外圆Φ67.5，达到图纸尺寸公差要求 70 车 粗车内孔Φ72孔，Φ66.5孔及Φ63孔 80 车 精车内孔Φ72孔，Φ66.5孔及Φ63孔 90 车 车退刀槽2.2XΦ75孔 100 钻孔 钻6-Φ5.5孔 110 铣 铣R1.9两端槽 120 钳 去毛刺，清洗 130 终检 终检入库 4.3.3 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： 10 铸造 铸造出毛坯 20 热处理 毛坯热处理，时效处理 30 粗车 粗车右端面，粗车外圆Φ116，粗车外圆Φ80，粗车外圆Φ87.5，注意Φ87.5外圆 留1mm的精车余量 40 粗车 掉头，粗车左端面，粗车外圆Φ67.5粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1mm的精车余量 50 精车 精车右端面，精车外圆Φ87.5，达到图纸尺寸公差要求 60 精车 精车左端面，精车外圆Φ67.5，达到图纸尺寸公差要求 70 车 粗车内孔Φ72孔，Φ66.5孔及Φ63孔 80 车 精车内孔Φ72孔，Φ66.5孔及Φ63孔 90 车 车退刀槽2.2XΦ75孔 100 钻孔 钻6-Φ5.5孔 110 铣 铣R1.9两端槽 120 钳 去毛刺，清洗 130 终检 终检入库 4.4 选择加工设备和工艺装备 4.4.1 机床选用 ①.工序是粗车、粗镗和精车、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.工序钻孔，选用Z525摇臂钻床。 4.4.2 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(GB5343.1-85,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。 4.4.3 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。 4.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 零件材料为1Cr13 ，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，1Cr13的硬度HB为143～269，表2.2-23 1Cr13的物理性能，1Cr13 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 1Cr13 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。 4.6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。 4.6.1 工序30 粗车右端面，粗车外圆Φ116，粗车外圆Φ80，粗车外圆Φ87.5，注意Φ87.5外圆留1mm的精车余量 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，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CA6140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，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：=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，=0.9，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CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为： =3.75，=，==，= 4.6.2 工序40 掉头，粗车左端面，粗车外圆Φ67.5粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的精车余量本工序仍为粗车。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 4.6.3 工序50 精车右端面，精车外圆Φ87.5，达到图纸尺寸公差要求 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，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—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，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：=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CA6140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CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为： =1.25，=，==，= 4.6.4 工序60 精车左端面，精车外圆Φ67.5，达到图纸尺寸公差要求 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，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—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，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：=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CA6140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CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为： =1.25，=，==，= 工序70、80 粗车内孔Φ72孔，Φ66.5孔及Φ63孔精车内孔Φ72孔，Φ66.5孔 及Φ63孔 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CA6140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 工序90 车退刀槽2.2XΦ75孔 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CA6140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 工序100钻6-Φ5.5孔 本工序为钻孔。已知加工材料为1CR13铸铁，铸件；机床为Z525型摇臂钻床，工件装在组合夹具中。由于内孔直径较小，查《机械制造工艺设计简明手册》可知毛坯上不预留孔，为实心件。 刀具：高速钢麻花钻 2、确定进给量f： 根据《机械加工工艺师手册》第2版，表3.2-13，可查得f=0.32mm/r。 3、确定切削速度v： 根据《机械加工工艺师手册》第2版，表3.2-13，可查得=24~34m/min，选择=30m/min。 按Z525机床的转速，选择，所以实际切削速度v： 4、工额定时的计算： 式中：=30mm， 取=5mm，=1~4mm取=2mm， =0.32mm/r，=400r/min，=1。 工序110铣R1.9两端槽 机床：铣床，X52K铣床。 刀具：高速钢R1.9铣刀，采用标准镶齿R1.9铣刀。取铣削宽度ae=8.0mm,深度ap=90mm。根据参考文献2《切削手册》）表3.1，取刀具外径d0=100mm, 根据表3.9取齿数Z=8。选择刀具前角γn＝＋10°后角αo＝12°，副后角αo’=8°，由于其表面粗糙度值为12.5um，因为75mm无尺寸公差要求，总余量h=23mm，故只需进行三次粗铣即可达到要求。 2 切削用量 2.1 确定每齿进给量fz 根据参考文献[12] 六-常用铣床的技术资料，XA6132型卧式万能铣床的功率为7.5kW，工艺系统刚性为中等，根据表3.3，查得每齿的进给量fz=0.2～0.3mm/z，现取fz=0.2mm/z。 2.2 铣刀磨钝标准及寿命 根据参考文献[12] 表3.7，用高速钢盘铣刀粗加工铸铁，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.6mm，铣刀直径d=100mm，耐用度T=180min。 2.3 确定切削速度和工作台每分钟进给量，切削速度可由参考文献[12] 计算公式3.27得： （式5.1 ） 也可直接由表查出。 根据表3.9，当=100mm，Z=8，ap=90mm，ae=8.0mm，fz≤0.24mm/z时，，，。 各修正系数为： 故 根据铣床说明书，选择 因此实际切削速度和每齿进给量为 2.4 校验机床功率 根据表3.20，当 时，。 切削功率的修正值系数故实际切削功率为 根据说明书，机床主轴允许的功率为 故，因此所决定的切削用量可以采用，即。 5 钻6-Φ5.5孔夹具设计 本夹具主要是用于钻6-Φ5.5孔，可以提高工作效率以及定位精度。 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HRC110。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 GB2263-19134。材料仍选取T10A， 淬火HRC110。公差采用H7/p6的配合。 4.3 切削力及夹紧力的计算 刀具：钻头φ10.5。 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 ＞42～48 110 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，