踏脚座加工工艺及钻Φ8孔夹具设计

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毕业设计 课 题： 踏脚座加工工艺及钻Φ8孔夹具设计 专 题： 专 业： 机械制造及自动化 学 生 姓 名： 班 级： 学 号： 指 导 教 师： 完 成 时 间： 摘 要 踏脚座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。本设计是基于踏脚座零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并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。基准选择以踏脚座的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准，以底面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工过程均选用组合机床。夹具选用专用夹具，机构可以不必自锁，因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工，能够满足设计要求。 关键词：踏脚座类零件；工艺；夹具； ABSTRACT The main processing surface foot seat parts is the plane and a series of hole. In general, ensure the machining accuracy of plane than to ensure the accuracy of the processing easily. This design is the special fixture for machining technology for the foot seat parts and process design based on. Therefore, the design follows the surface after the first hole principle. And the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages to ensure machining precision. The supporting hole datum selection to the foot seat of the input shaft and output shaft as a rough benchmark, the bottom surface and the two holes as a precision technology base. The main process of machining technology is first to support hole positioning processing the top plane, and then the top plane and the series of supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes are individual processes with the top plane positioning technology and other processing Kong and plane. Processing support holes using the coordinate boring. The whole process selection of combined machine tool. Clamp by, agencies can not self-locking, therefore the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements. Keywords: foot seat parts; technology; fixture; III 目 录 摘 要 II ABSTRACT III 第一章 加工工艺规程设计 1 2.1 零件的分析 1 2.1.1 零件的作用 1 2.2 踏脚座加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 2 2.2.1 孔和平面的加工顺序 2 2.2.2 孔系加工方案选择 2 2.3 踏脚座加工定位基准的选择 3 2.3.1 粗基准的选择 3 2.3.2 精基准的选择 3 2.4 踏脚座加工主要工序安排 4 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5 2.6确定切削用量及基本工时（机动时间） 6 2.7 时间定额计算及生产安排 12 第二章 钻Φ8孔夹具设计 16 2.1 研究原始质料 16 2.2 定位、夹紧方案的选择 16 2.3切削力及夹紧力的计算 17 2.4 误差分析与计算 18 2.5 钻套、衬套、钻模板设计与选用 19 2.6 夹具体的设计 20 2.7 夹具设计及操作的简要说明 21 总结 22 参 考 文 献 23 IV 22 第一章 加工工艺规程设计 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 题目给出的零件是踏脚座。它在车辆上面应用范围很广。该类零件的结构和尺寸有着很大的差异，但结构上仍有共同特点：零件的主要表面为精度要求较高的孔、零件由内孔、外圆、端面等表面构成。因此踏脚座零件的加工质量，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。踏脚座零件的底面用以安装盖，实现功能。 2.1.2 零件的工艺分析 由踏脚座零件图可知。分析如下： 1.以8090的平面C为设计基准的加工表面 这组加工表面包括：Φ38的两个端面粗糙度Ra12.5，以及直径为Φ20孔粗糙度要求为Ra2.3，以及相距60mm的两槽粗糙度要求为Ra12.5 2. Φ20孔为基准加工表面 这组加工表面包括直径为Φ16的凸台端面粗糙度要求为Ra12.5与B 基准的平行度公差为0.02m以及Φ8的孔粗糙度要求为Ra12.5两者之间的垂直度要求为0.02mm 2.2 踏脚座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。该踏脚座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，对于踏脚座来说，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。 2.2.1 孔和平面的加工顺序 踏脚座类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工踏脚座上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。踏脚座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。 踏脚座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 踏脚座孔系加工方案，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。 根据踏脚座零件图所示的踏脚座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，踏脚座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，需要将踏脚座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。 2.3 踏脚座加工定位基准的选择 2.3.1 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）保证装入踏脚座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。即以踏脚座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。 2.3.2 精基准的选择 从保证踏脚座孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证踏脚座在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从踏脚座零件图分析可知，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，虽然它是踏脚座的装配基准，但因为它与踏脚座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。 2.4 踏脚座加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。踏脚座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踏脚座加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，底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钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于踏脚座，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，现将踏脚座加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 工序10.铸造 工序20.时效处理 工序30 铣8090的平面Ｃ，以其背面Ｄ为加工基准。 工序40 铣Φ38的两个端面，以平面Ｃ的端面Ｅ为加工基准 工序50 钻扩铰Φ20的通孔，以大平面的端面Ｅ为加工基准。 工序60 铣Φ16的凸台平面，以Φ２０中心轴线为加工基准。 工序70 凸台上Φ8的孔，以平面Ｃ的端面Ｅ为工序基准。 工序80 先钻后铣大平面Ｃ上的两槽，以平面Ｃ的端面Ｅ为工序基准。 工序90 去毛刺 工序100 终检 工艺路线二： 工序10.铸造 工序20.时效处理 工序30 铣8090的平面Ｃ，以其背面Ｄ为加工基准。 工序40 铣Φ38的两个端面，以平面Ｃ的端面Ｅ为加工基准 工序70 铣Φ16的凸台平面，以Φ２０中心轴线为加工基准。 工序60 钻扩铰Φ20的通孔，以大平面的端面Ｅ为加工基准。 工序70 凸台上Φ8的孔，以平面Ｃ的端面Ｅ为工序基准。 工序80 先钻后铣大平面Ｃ上的两槽，以平面Ｃ的端面Ｅ为工序基准。 工序90 去毛刺 工序100 终检 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， 方案二把底面的钻孔工序调整到后面了，这样导致铣削加工定位基准不足，特别镗孔工序。 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10.铸造 工序20.时效处理 工序30 铣8090的平面Ｃ，以其背面Ｄ为加工基准。 工序40 铣Φ38的两个端面，以平面Ｃ的端面Ｅ为加工基准 工序50 钻扩铰Φ20的通孔，以大平面的端面Ｅ为加工基准。 工序60 铣Φ16的凸台平面，以Φ２０中心轴线为加工基准。 工序70 凸台上Φ8的孔，以平面Ｃ的端面Ｅ为工序基准。 工序80 先钻后铣大平面Ｃ上的两槽，以平面Ｃ的端面Ｅ为工序基准。 工序90 去毛刺 工序100 终检 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “踏脚座”零件材料采用灰铸铁制造。材料为HT200，硬度HB为170—241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 （1）底面的加工余量。 根据工序要求，底面加工分粗、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）两侧面孔加工余量 毛坯为实心，不冲孔。 2.6确定切削用量及基本工时（机动时间） 工序Ⅰ：铣8090的平面C，以其背面Ｄ为加工基准。 1） 加工条件 加工材料：45钢正火，硬度为207~241HBS，模锻。 加工要求：粗铣8090的平面C，粗糙度Ra12.5。 机床： X52K立式铣床。 刀具：圆柱铣刀齿数z=8. 2） 计算加工工时 由《机械制造工艺设计手册》表2.3-2得切削用量为2.3mm。 由表3.5取得铣刀进给量=0.12~0.2mm 根据《切削用量手册》表3.1当切削用量ae<=5mm时选用铣刀直径为90mm，根据表3.7最大磨损限度为0.3~0.5，根据表3.8铣刀寿命T=120min。 由《切削用量手册》表3.25，入切量超切量+y=20mm 根据铣削速度公式 查表=280，Φ16凸台0=90, =0.1, =35,m=0.33, >=0.16 则取=100m/min 由公式：得： =175.16r/min 切削工时计算： L=90mm,选择机床=190r/min 得0.459min 工序Ⅱ：铣Φ38的两个端面，以平面Ｃ的端面为工序基准，以平面C的中心平面为设计基准。 1） 加工条件 加工材料：45钢正火，硬度为207~241HBS，模锻。 加工要求：铣Φ38的两个端面，粗糙度Ra12.5。 机床： X52K立式铣床。 刀具：圆柱铣刀。 2） 计算加工工时 由《机械制造工艺设计手册》表2.3-2得切削用量为2.3mm。 由表3.5取得铣刀进给量=0.12~0.2mm 根据《切削用量手册》表3.1当切削用量ae<=5mm时选用铣刀直径为80mm据表3.7最大磨损限度为0.3~0.5，根据表3.8铣刀寿命T=120min。 由《切削用量手册》表3.25，+y=17mm 根据铣削速度公式 查表=280， =80, =0.1, =35,m=0.33, 0.16 则取=100m/min 由公式：得： =398.09r/min 切削工时计算： L=60mm,选择机床=475r/min 得0.76min 由于工艺基准与设计基准不重合，故需要进行尺寸换算，加工完毕需要保证两端面度平面的中心平面的距离为30mm 尺寸30mm为终结环，给定尺寸40mm以及30mm，由于基准不重合加工时应保证尺寸A A=40mm-30mm=10mm 规定尺寸：因终结环公差等于个组成环公差之和，采用等公差分配尺寸30mm按自由尺寸IT12~13，T40=T10=T30/2=0.27mm 工序ⅠⅠⅠ：钻、扩、铰孔。 机床：立式钻床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。 ⑴ 钻孔 钻孔时先采取的是钻孔，再扩到，所以。 切削深度： 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 因钻孔时先采取的是先钻到孔再扩到，所以， 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：，且。 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Ⅳ：铣Φ16的凸台平面，以Φ２０中心轴线为工序基准。 1） 加工条件 加工材料：45钢正火，硬度为207~241HBS，模锻。 加工要求：铣16的凸台平面，粗糙度Ra12.5。 机床： X52K立式铣床。 刀具：圆柱铣刀。 2） 计算加工工时 由《机械制造工艺设计手册》表2.3-2得切削用量为2.3mm。 由表3.5取得铣刀进给量=0.12~0.2mm 根据《切削用量手册》表3.1当切削用量ae<=5mm时选用铣刀直径为40mm据表3.7最大磨损限度为0.3~0.5，根据表3.8铣刀寿命T=120min。 由《切削用量手册》表3.25，+y=12m 根据铣削速度公式 查表=280， =80, =0.1, =35,m=0.33, 0.16 则取=100m/min 由公式： 得： =792.178r/min 切削工时计算： L=16mm,选择机床=800r/min 得0.34min 工序Ⅵ：钻凸台上Φ8的孔，以平面Ｃ的端面Ｅ为工序基准，以平面Ｃ的中心平面为设计基准。 根据《切削用量手册》表2.7f钻=0.14~0.22mm/r。 V钻= 5m/min。 选用z515钻床。 根据主轴转速的计算公式 得=199.04r/min 机床选取=320r/min 实际切削速度 得v=8.04r/min 切削工时（选用切入切出量y+ =4.5mm ） 得t=0.82min 由于工艺基准与设计基准不重合，故需要进行尺寸换算，加工完毕需要保证两端面度平面的中心平面的距离为0mm 尺寸0mm为终结环，给定尺寸45mm以及45mm，由于基准不重合加工时应保证尺寸A A=45mm-45mm=0mm 规定尺寸：因终结环公差等于个组成环公差之和，采用等公差分配尺寸0mm按自由尺寸IT12~13，T45=T0/2=0.27mm 工序Ⅶ：先钻后铣大平面C上的两槽，以平面Ｃ的端面Ｅ为工序基准，以平面Ｃ的中心平面为设计基准。 铣刀类型：直柄立铣刀（硬质合金） 槽的半圆形槽的直径为10mm，厚度为15mm 有《机械制造工艺设计简明手册》表3.1-29《直柄立铣刀（GB1110-85）削平型直立铣刀（GB6116-85）》，知Φ16凸台=10mm，选择标准型zz715l标准型72，粗糙度精度低，选择粗齿，z=3. 由《金属切削速查手册》表5-40《硬质合金立铣刀铣削平面和凸台的进给量》带整体刀头的立铣刀，铣刀直径=10mm，=1~3mm, =0.03~0.025mm取fz=0.03mm/z. 选用x52k型铣床 主轴转速V=300.375r/min. 进给量f=Vfz=0.09v,l=20mm 选用v=375r/min T=l/f=0.59min. t=2T=1.18min 由于工艺基准与设计基准不重合，故需要进行尺寸换算，加工完毕需要保证两端面度平面的中心平面的距离为30mm 尺寸30mm为终结环，给定尺寸15mm以及45mm，由于基准不重合加工时应保证尺寸A A=45mm-15mm=30mm 规定尺寸：因终结环公差等于个组成环公差之和，采用等公差分配尺寸30mm按自由尺寸IT12~13，T45=T30/2=T15=0.27mm 最后，将以上各工序切削用量，工时定额的计算结果，连同其他数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片，见表一。 2.7 时间定额计算及生产安排 假设该零件年产量为10万件。一年以240个工作日计算，每天的产量应不低于417件。设每天的产量为420件。再以每天8小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于1.14min。 参照《机械加工工艺手册》表2.5.2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： （大量生产时） 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： 其中： —单件时间定额 —基本时间（机动时间） —辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 —布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值 工序1：粗、精铣底面 机动时间： 辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5.43，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.48， 单间时间定额： 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， 即能满足生产要求 工序2：钻底面孔 机动时间： 辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5.41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.43， 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序3：粗铣两侧面及凸台 机动时间： 辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5.45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.48， 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序4：钻侧面孔 机动时间： 辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5.41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.43， 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序5：粗铣前后端面 机动时间： 辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5.45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.48， 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序6：铣前后端面 机动时间： 辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5.45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.48， 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序15：精铣两侧面 机动时间： 辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5.45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.48， 单间时间定额： 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， 即能满足生产要求 工序17：底面螺纹孔攻丝 机动时间： 辅助时间：参照钻孔辅助时间，取装卸工件辅助时间为，工步辅助时间为。则 ：参照钻孔值，取 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 第二章 钻Φ8孔夹具设计 2.1 研究原始质料 利用本夹具主要用来加工Φ8孔，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。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。 2.2 定位、夹紧方案的选择 由零件图可知：在对孔进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，中心孔进行了钻、铰加工。 由零件图可知：在进行加工前，端面平面进行了粗、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：工艺孔用短圆柱销，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。 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。 2.3切削力及夹紧力的计算 钻该孔时选用：台式钻床Z4006A，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可知移动形式压板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： 其中： 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。 2.4 误差分析与计算 该夹具以二个平面和和1个定位销定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。 由[5]和[6]可得： 1 定位误差： 当短圆柱销以任意边接触时 当短圆柱销以固定边接触时 式中为定位孔与定位销间的最小间隙 通过分析可得： 因此：当短圆柱销以任意边接触时 2 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 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： 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。 2.5 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2.1 可换钻套 铰工艺孔钻套结构参数如下表2.4： 表2.4 钻套 Φ16凸台 H Φ16凸台 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2.2 固定衬套 其结构参数如下表2.5： 表2.5 固定衬套 Φ16凸台 H Φ16凸台 C 公称尺寸 允差 公称尺寸 允差 12 +0.034 +0.016 12 18 +0.023 +0.012 0.5 2 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。 2.6 夹具体的设计 夹具体是夹具的基础件，夹具体上所有组成部分都必须最终通过这一基础件连接成一个有机整体。为了满足加工要求，夹具体应有足够的刚度和强度，同时结构工艺性要好。 由于铸造工艺性好，几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制，同时吸振性良好、抗压能力好，故此选用铸造夹具体，材料选取HT200，铸造成型后时效处理，以消除内应力。 2.7 夹具设计及操作的简要说明 如前所述为提高生产率，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。 总结 在本次设计中已无大的问题，基本达到了要求。只是在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较，有所不足。 本次设计从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了铣、钻、攻螺纹、打毛刺等工序。因为是大批量生产，工序就分得很散，中间就可省去换刀具和调试的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。 参 考 文 献 [1] 刘文剑．夹具工程师手册[M]．黑龙江科学技术出版社，2007 [2] 陈宏钧．实用金属切削手册[M] ．机械工业出版社，2005．1． [3] 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，2002． [4] 杨叔子．机械加工工艺师手册[M]．机械工业出版社，2000． [5] 徐鸿本．机床夹具设计手册[M] ．辽宁科学技术出版社，2003．10． [6] 都克勤．机床夹具结构图册[M] ．贵州人民出版社，2003．4 [7] 胡建新．机床夹具[M] ．中国劳动社会保障出版社，2001．5． [8] 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，2003． [9] 王先逵．机械制造工艺学[M]．机械工业出版社，2000． [10] 马贤智．机械加工余量与公差手册[M]．中国标准出版社，1994．12． [11] 李 洪．机械加工工艺手册[M] ．北京出版社，2006．1． 致 谢 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。 准备了《机械零件手册》、《机械加工工艺手册》和《机床夹具设计手册》在实训指导书的指引下，周一，我们做了零件工艺分析，选择毛坯、确定毛坯形状、尺寸。我们熟悉了被加工零件结构、特点和加工要求，找出了主要加工面、设计基准和主要工艺问题，学会了查毛坯余量表；周二，我们选择定位基准和加工方法，拟定工艺路线，选择设备工装学会灵活运用定位基准选择原则和加工方法选择原则，学会理论联系实际：学会灵活运用工艺路线拟定和原则设备与工装选择原则，学会理论联系实际；学会查阅标准、手册等资料。周三，我们编制零件控制计划，进行分析。学会了编写零件控制计划和方法；周四，我们进行了位方案设计。学会运用定位原理进行定位方案分析，熟悉夹具零部件标准，正确选择与运用，分析与计算定位误差；周五，我们进行了加紧方案的设计。学会了灵活运用确定加紧力方向与作用点的原则，理论联系实际，进行加紧力分析与计算，熟悉夹具零部件标准，学会正确选择运用。 第二周，我们用AUTOCAD画零件图、工序内容设计和编制作业指导书。在这两个星期里，我们较为熟练的运用autocad软件；熟悉自上而下和自下而上的设计方法，定制了夹具的技术要求，如查阅了技术标准、手册等资料。合理的选择材料。确定表面粗糙度、尺寸公差和行为公车等技术要求、正确的标注等。 当我们一件一件设计夹具零部件逐渐露出基本形状时，我们都越来越喜欢这个富有创造力的专业，大家都变得活跃起来了。就这样，一个个不同形状、功能的机床夹具被我们设计出来了，再加上崔老师的讲解，此时我深刻体会到了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的内涵——再详细的纸上谈兵也不能保证实践时的得心应手 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！ 43