机械制造技术课程设计-机座加工工艺及铣基准面B的铣床夹具设计【全套图纸】 .doc

第 1 页 共 35 页 目录目录 摘要i abstracti 目录.ii 绪论4 1 概述发展 5 1.1 机床夹具 5 5 1.1.1 机床夹具主要功能5 5 1.1.2 机床夹具组成 5 5 1.1.3 机床夹具分类 5 5 2 机座的加工工艺规程设计 8 2.1 机座 8 8 2.2 零件的工艺分析 .1010 2.3 基准的选择 .1010 2.3.1 粗基准的选择.1010 2.3.2 精基准的选择.1010 2.4 制定工艺路线.1111 2.5 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 .1212 2.6 确定切削用量及基本工时 .1313 3 专用夹具设计 .23 3.1 铣基准面 b 的夹具设计 .2323 3.1.1 问题的提出.2323 3.1.2 定位基准选择.2323 3.1.3 切削力和夹紧力计算.2323 3.1.4 定位误差分析.2525 3.1.5 定位键及对刀装置的设计.2626 3.1.6 夹具设计及操作简要说明.2828 结束语.33 谢辞.34 参考文献.35 第 2 页 共 35 页 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 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。 机座的加工工艺规程及其铣基准面 b、钻、攻 120 右端面上的 3-m8 螺纹的 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 进行毕业设计之后的下一个教学环节。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。 本设计选用机座来进行工艺编制与夹具设计，以说明书、绘图为主，设计手册 与国家标准为附来进行详细说明。 第 3 页 共 35 页 1 概述发展 1.1 机床夹具简介 1.1.1 机床夹具的主要功能 机床夹具已成为机械加工时的重要装备，同时是机械加工不可缺少的部件， 在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技 术也正朝着高精、高效、模块、组合、通用 、经济方向发展。机床夹具的主要功 能是使工件定位夹紧，使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置，保证其被 加工表面达到工序所规定的技术要求，工件定位后，经夹紧装置施力于工件，将 其固定夹牢，使其在加工过程中不致因切削力、重力、离心力等外力作用而发生 位置改变。为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档 次的精度标准供选择。 安装方法有找正法和用专用夹具，找正法用于单件、小批生产中，而专用夹 具用于生产批量较大或特殊需要时。 1.1.2 机床夹具的组成 1）定位支承元件 确定工件在夹具中的正确位置并支承工件。 2）夹紧装置 将工件夹紧不发生移动。 第 4 页 共 35 页 3）对刀或导向元件 保证刀具与工件加工表面的正确位置。 4）夹具体 将夹具的所有组成部分组成一体，并保证它们之间的相对位置关系。 11.3 夹具设计的步骤和基本要求 一：夹具设计的基本要求 夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、工人的劳 动强度、生产率和加工成本。因此对设计的夹具，提出以下几点基本要求。 1）能稳定可靠地保证工件的加工技术要求。若工件达不到加工技术要求，成 为废品，则夹具设计是失败的，该夹具不能用与生产。 2）操作简单，便于工件安装，减轻工人的劳动强度，节省工件安装时间，降 低辅助工时，保证高的生产效率。 3）具有良好的工艺性，便于制造，降低夹具制造成本，从而降低分摊在工件 上的加工成本。 为保证上述基本要求，夹具的生产过程应按下面程序进行：夹具生产任务书 夹具的结构设计使用、制造部门会签夹具制造夹具验收生产使 用。 夹具生产任务书是由工艺人员在编制工艺规程时，根据生产需要而提出的。 任务书中包含内容有设计理由、使用车间、使用设备，该夹具所使用工件工序的 工序图并在工序图上要标明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基准、 夹紧点。这是设计夹具的依据，也是验收制造夹具的依据。夹具结构设计是设计 人根据夹具设计任务书的加工要求，提出几种可行方案、分析比较、进行误差计 算，以确定出合理方案，进行设计。夹具结构设计完成后，要会同使用部门、制 造部门就夹具的结构合理性、结构工艺性和经济性进行审核、会签、交付制造。 制成的夹具要同设计人员。工艺人员、使用部门、制造部门共同进行验证。当确 认夹具可保证工件该工序加工要求，能保证生产率、操作方便、安全，就可交付 生产车间使用。 二:夹具的设计步骤 当接到夹具设计任务书后，按下面 6 个步骤，逐步设计。 1）明确设计任务，收集研究设计的原始资料。原始资料包括如下内容。 a：加工零件的零件图、毛坯图及加工工艺过程，所设计夹具应有的工序图，并 了解该工序所使用的设备、刀具、量具、其他辅具以及该工序的加工余量、切削 第 5 页 共 35 页 用量、加工要求、生产节拍等参数。 b：了解零件的生产类型，就是决定夹具采用简单结构或复杂结构的依据。若属 大批量生产，则力求夹具结构完善、生产率高 或是单件小批量生产或急于应付生 产，则夹具结构应简单，以便迅速制造交付使用。 c：收集该夹具所用机床的资料，主要指与夹具连接部分的安装尺寸。如铣床夹 具要安装在工作台上，要收集工作如大小，工作如 t 形槽及槽距，以及机床的技 术参数。 d：收集所使用刀具的资料如刀具的精度、安装方式、使用要求及技术条件等。 e：收集国内外同类型夹具资料，吸收其中先进而又能结合本厂情况的合理部分。 f：了解本厂制造夹具的能力和使用的条件，如夹具制造的条件及精度水平，有 无压缩空气压值等。 g：收集有关夹具部件的标准（包括国标、部标、企标、厂标），典型夹具结构 图册等。 2）确定夹具结构方案，绘制结构草图，其主要内容如下。 a：根据工件加工尺寸、要求和开关，确定工件的定位方式，选择或设计定位元 件，计算定位误差。 b：确定刀具的引导方式及引导元件（指钻夹具、镗夹具）。 c：确定工件夹紧方式 ，选择或设计夹紧机构，计算夹紧力。 d：确定其他装置（如分度装置、顶出装置）的结构型式。 e：确定和设计其他结构，如铣床夹具与机床的连接装置、对刀装置。 在确定夹具结构的各组成部分时，可提出几种不同方案，分别画出草图，进行分 析比较，从中选择出合理方案。 3）绘制夹具总图。应注意以下几点。 a：绘制夹具总图，尽量按 1：1 绘制，以保证直观性。 b：主视图尽量符合操作者的正面位置。 c：工件轮廓用双点画线绘制，并视为假想透明体，不影响其他元件的绘制。 d：绘图顺序为：工件定位元件引导元件夹紧装置其他装置 夹具体。 4）标注总图上的尺寸、公差与配合和技术条件。夹具总图结构绘制完成后，需标 第 6 页 共 35 页 注五类尺寸和四类技术条件。 5）编写零件明细表。明细表应包括零件序号、名称、代号（指标准件代号或通用 件代号 ）、数量、材料、热处理、质量等。 6）绘制总图中非标准件的零件图。 三：夹具总图上尺寸、公差与配合和技术条件的标注 在夹具设计中，对于初设计者，在夹具总图上如何标注尺寸及技术条件，往往是 难点之一，以下对此作简要阐述。 1）夹具总图上应标注的五类尺寸 a：夹具外形轮廓尺寸指夹具在长、宽、高三个方向上的最大极限尺寸。若有 可动部分，则指运动部件在空间达到的极限位置的尺寸。标注夹具外形尺寸的目 的是避免夹具与机床或刀具在空间发生干涉。 b：工件与定位元件间的联系尺寸主要指工件定位面与定位元件工作面的配合 尺寸或各定位元件的位置尺寸，它们直接影响工件加工精度，是计算工件定位误 差的依据。 c：夹具与刀具的联系尺寸主要指对刀元件或引导元件与夹具定位元件之间的 位置尺寸、引导元件之间的位置尺寸或引导与导向部分的配合尺寸。 d：夹具与机床的连接部分尺寸这类尺寸主要指夹具与机床主轴或工作如必须 固定连接的平俱。如车床夹具要安装在车床主轴上，要标注与车床主轴的连接尺 寸，铣床夹具要安装在工作台上，要标注与工作如 t 形槽相配的定位键尺寸。 e：夹具内容的配合尺寸中心轴与夹具体孔的配合尺寸，钻套与衬套、衬套与 夹具体的配合尺寸，此类尺寸必须标注尺寸、配合性质及配合精度，否则夹具精 度无法保证。 2） 夹具总图上应标注的四类技术条件 夹具中的技术条件主要指夹具装配好后，各表面之间的位置精度要求。 a：定位元件之间的相互位置要求这是指组合定位时多个定位元件之间的相互 位置要求或多件装夹时相同定位元件之间的相互位置要求。如两端顶尖顶轴两端 中心孔，要求两顶尖轴线同轴度，两 v 形块对称线的同轴度。 b：定位元件与连接元件或夹具体底面的相位置要求夹具的连接元件或夹具体 底面是夹具与机床的连接部分，它决定了夹具与机床的相对位置，也就是决定了 定位元件相对机床，或刀具的位置，即决定了工件相对机床或刀具的位置。 第 7 页 共 35 页 c：引导元件与连接元件或夹具体底面的位置要求 d：引导元件与定位元件之间的相互位置要求 3）五类尺寸、四类技术条件的分类 五类尺寸、四类技术条件根据是否与工序加工要求相关而分为两类，其精度值大 小和取法不同。 a：与工件加工要求无直接关系的 尺寸公差与配合 这类尺寸公差与配合应按照元件在夹具中的功用和装配要求， 根据公差与配合国家标准或参阅有关资料来制定。 技术条件 与工件加工要求无直接关系的夹具上技术条件。 b： 与加工要求直接相关的 这类尺寸和技术条件与工件上相应尺寸和技术条件 直接对应，直接根据工件相应尺寸公差和相互位置允差的（1/51/2）的值选取。 一般工件允差小，取大系数，工件允差大，则取小系数。 制定这类夹具尺寸公差时，要注意下列问题。 应经工件的平均尺寸作为夹具相应尺寸的基本尺寸，极限偏差按对称双向标注。 应以工序尺寸（不一定是工件最终尺寸）作为夹具基本尺寸的设计依据。 4）夹具调刀尺寸的标注 当夹具设计完成，按要求标注尺寸后，对有些夹具如铣夹具，往往还要标注调刀 尺寸（调刀尺寸一般是指夹具的调刀基准到对刀元件工作表面的位置尺寸），即 刀具相对基准的尺寸，它与工件加工尺寸直接相关，也是夹具总图上关键尺寸要 求。 四：夹具体设计 夹具总体设计中最后完成的主要元件是夹具体。夹具体是夹具基础件、组成夹具 的各种元件、机构、装置都要安装在夹具体上。在加工过程中，它还要承受切削 力、夹紧、惯性力及由此而产生的振动和冲击。所以，夹具体是夹具中一个设计、 制造劳动量大，耗费材料多，加工要求高的零部件。在夹具成本中所占比重较大， 制造周期也长，设计时，应给以足够的重视。 （1） 夹具体和毛坯结构 实际生产中所用夹具体常用的有三种结构。 a：铸造结构 第 8 页 共 35 页 铸造结构夹具体的优点如下： 可铸出复杂的结构形状。 铸件抗压强度大、抗振性好，特别适用于加工时振动大、切削负荷大的场合。 铸件易于加工，价格低廉，成本低。但铸件生产周期长，因存在铸内应力，易 引起变形，影响夹具精度的保持性，因此，夹具体必须进行时效处理。 b：焊接结构其优点如下： 容易制造，周期短。 采用钢板、型材，如结构合理，布置得当，可减小质量。由于上述两优点，特 别适用于新产品试制或临时急用的场合，以缩短生产周期。此外，一些结构简单 的小型夹具，如翻转式钻模、盖板式钻模、可缷式钻模，采用焊接式结构十分有 利，因为这些夹具要频繁拆缷翻转，力求结构轻巧耐磨。 但焊接结构夹具体在焊接过程中的热变形和残余应力对夹具精度会有不得影响， 因此，焊完后要进行退火处理；另外，为提高刚性需加加强筋。 c：装配结构 装配夹具体是选用夹具专用标准毛坯或标准零件，根据使用要求组装而成，可得 到精确的外形和空间位置尺寸。标准毛坯和标准零件可组织专业化生产，这样不 但可以大大缩短夹具体的生产周期，还可降低生产成本。要使装配夹具体在生产 中得到广泛使用，必须实行夹具零部件的标准化、系列化。 （2）对夹具体的基本要求 a：一定的形状和尺寸 夹具的外形，取决于安装在夹具上的各种元件、机构、装置的形状及它们之间的 布置位置。设计时，只要将组成该夹具的所有元件、机构和装置的结构尺寸都设 计好并布置好它们在图纸上的位置，就可以由此勾画出夹具体的大致外形轮廓尺 寸。因为是单件生产，一般不作复杂计算设计。通常参照类似的夹具结构，按经 验类比法估计确定。 确定夹具体尺寸时，可参考下面数据。 铸造结构的夹具体，壁厚取 825mm，过厚处挖空。 焊接结构用钢板取 610mm，刚度不够时加筋板。 夹具体上不加工表面与工件表面之间应有一定间隙，以保证工件与夹具体之间 不发生干涉。间隙大小按以下规定选取： 第 9 页 共 35 页 a:夹具体、工件都是毛面，间隙取 815mm. b:夹具体是毛面，工件是光面，间隙取 410mm. b：足够的强度和刚度 目的是减小在加工过程中因受切削力、夹紧力等而发生变形或振动。当刚度不够 时，可增设加强筋或用框形结构。若用加强筋，其壁厚取 0.70.9 倍壁厚，高度 不大于壁厚 5 倍。 c：良好的结构工艺性 以便于制造、装配、并减少加工工时。如夹具体上大平面上要局部加工，可铸出 35mm 凸台；各加工表面，最好在同一平面内或在同一回转表面上，以便于加工； 尽量减少加工表面面积。另外，对于切削量大的工件所使用夹具，要注意应能方 便排屑，以免影响安装精度；对于大而重的夹具体，要考虑起吊装置，如吊环螺 钉或起重螺栓。 2 机座的加工工艺规程设计 2.1 机座 题目所给的零件是机座，机座是指设备的底架或部件，以便设备的使用或安 装附件。 机座材料应根据其结构、工艺、成本、生产批量和生产周期等要求正确选择， 常用的有： 铸铁 铸铁容易铸成形状复杂的零件；价格较便宜；铸铁的内摩擦大，有良好的抗 振性。其缺点是生产周期长，单件生产成本较高；铸件易产生废品，质量不易控 制；铸件的加工余量大，机械加工费用大。 常用的灰口铸铁有两种：ht200 适用于外形较简单，单位压力较大（p5 公斤 /厘米 2）的导轨，或弯曲应力较大的（300 公斤/厘米 2）床身等；ht150 的 流动性较好，但机械性能稍差，适用于形状复杂而载荷不大的机座。若灰口铸铁 第 10 页 共 35 页 不能满足耐磨性要求，应采用耐磨铸铁。 钢 用钢材焊接成机架。钢的弹性模量比铸铁大，焊接机架的壁厚较薄，其重量 比同样刚度的机座约轻 20%50%；在单件小批量生产情况下，生产周期较短，所 需设备简单；焊接机架的缺点是钢的抗振性能较差，在结构上需采取防振措施； 钳工工作量较大；成批生产时成本较高。 时效处理 制造机座时，铸造（或焊接） 、热处理及机加工等都会产生高温，因各部分冷 却速度不同而收缩不均匀，使金属内部产生内应力。如果不进行时效处理，将因 内应力的逐渐重新分布而变形，使机座丧失原有的精度。 时效处理就是在精加工之前，使机座充分变形，消除内应力，提高其尺寸的 稳定性。常见的方法有自然时效、人工时效和振动时效等几种，其中以人工时效 应用最广。 结构设计 典型结构 1）.方形截面机座：结构简单，制造方便，箱体内有较大的空间来安放其它 部件；但刚度稍差，宜用于载荷较小的场合。所以机座应选择合适的壁厚、 筋板和形状，以保证在重力、惯性力和外力的作用下，有足够的刚度。 2）. 圆形截面机座：结构简单、紧凑，易于制造和造型设计，有较好的承载 能力。 3）. 铸铁板装配式机座：铸铁板装配结构，适用于局部形状复杂的场合。它 具有生产周期短、成本低以及简化木模形状和铸造工艺等优点。但刚度较整 体箱体机座的差，且加工和装配工作量较大。 截面形状的选择 为保证机座的刚度和强度，减轻重量和节约材料，必须根据设备的受力情况， 选择经济合理的截面形状。机座虽受力较复杂，但不外是拉、压、弯、扭的 作用。当受简单拉、压作用时，变形只和截面积有关，而与截面形状无关， 设计时主要是选择合理的尺寸。如果受弯、扭作用时，变形与截面形状有关。 在其它条件相同情况下，抗扭惯性矩 ic 越大，扭转变形越小，抗扭刚度越大。 第 11 页 共 35 页 隔板与加强筋 封闭空心截面的刚度较好，但为了铸造清砂及其内部零部件的装配和调整， 必须在机座壁上开“窗口” ，其结果使机座整体刚度大大降低。若单靠增加壁 厚提高刚度，势必使机座笨重、浪费材料，故常用增加隔板和加强筋来提高 刚度。 加强筋常见的有直形筋、斜向筋、十字筋和米字筋四种。直形筋的铸造工艺 简单，但刚度最小；米字筋的刚度最大，但铸造工艺最复杂。加强筋和隔板 的厚度，一般取壁厚的 0.8 倍。 连接刚度 为提高结合表面的连接刚度，可采取如下措施： 1）根据受力大小和方向，合理选择紧固螺钉的直径、数量及其位置。必要时， 可使螺钉产生预紧力，来提高连接刚度。 2）提高结合表面的光洁度和形状精度，使结合表面上的接触点增多，从而提 高结合面的接触刚度。 3）增加局部刚度来提高连接刚度，在安装螺钉处加厚凸缘；或用壁龛式螺钉 孔；或用加强筋等办法增加局部刚度，从而提高连接刚度。 结构的工艺性 机座属于箱体类零件，体积大，结构复杂，成本较高。设计时，应使其具有 良好的结构工艺性，以便于制造和降低成本。 2.2 零件的工艺分析 对该零件的平面、孔和螺纹进行加工，具体要求如下： 基准面 b 粗糙度 ra6.3 4-20 孔 粗糙度 ra12.5 4-11 孔 粗糙度 ra12.5 120 两端面 粗糙度 ra6.3 80h7 孔 粗糙度 ra1.6 120 右端面上 3-m8 深 16 的螺纹 120 左端面上 3-m8 深 16 的螺纹 第 12 页 共 35 页 技术要求： 未注圆角均为 r2。 2.3 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确、合理，可 以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会 造成零件大批报废，使生产无法进行。 2.3.1 粗基准的选择原则粗基准的选择原则 1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面 之间的位置要求，应以不加 工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面 位置精度要求较高的表面作粗基准。 2）如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。 3）如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。 4）选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。 5）粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。 由以上及零件知，选用 120 外圆面及其端面作为定位粗基准。 2.3.2 精基准选择的原则精基准选择的原则 选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准 确、可靠、方便。 精基准选择应当满足以下要求： 1）用设计基准作为定位基准，实现“基准重合” ，以免产生基准不重合误差。 2）当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用 此组精基准定位，实现“基准统一” ，以免生产基准转换误差。 3）当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面 本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的 位置精度要求由先行工序保证。 4）为获得均匀的加工余量或较高 的位置精度，可遵循“互为基准” 、反复加 工的原则。 第 13 页 共 35 页 5）有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构 简单的表面作为精基准。 由上及零件图知，选用两个 11 孔及其基准面 b 作为定位精基准。 2.4 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。在生产纲领以确定为大批生产的条件下， 可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此 以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。 最终工艺方案如下： 工序 01：铸造 工序 02：人工时效 工序 03：粗铣、精铣基准面 b 工序 04：锪平 4-20 孔，钻 4-11 孔 工序 05：铣 120 两端面 工序 06：粗镗、半精镗、精镗 80h7 孔 工序 07：钻、攻 120 右端面上 3-m8 深 16 的螺纹 工序 08：钻、攻 120 左端面上 3-m8 深 16 的螺纹 工序 09：去毛刺 工序 10：检验至图纸要求 工序 11：入库 2.5 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 1. 基准面 b 的加工余量 查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，得铸件的单边加工余量 z=1.5mm,铸 件尺寸公差为 ct8 级，表面粗糙度 ra 为 6.3。根据机械制造工艺设计简明手册 表 1.4-8，两步铣削即粗铣精铣方可满足其精度要求。 粗铣 单边余量 z=1.3mm 精铣 单边余量 z=0.2mm 2. 4-20 孔的加工余量 第 14 页 共 35 页 因 4-20 孔的尺寸不大，故采用实心铸造，表面粗糙度 ra12.5，一步钻削即 可满足其精度要求。 3. 4-11 孔的加工余量 因 4-20 孔的尺寸不大，故采用实心铸造，表面粗糙度 ra12.5，一步钻削 即可满足其精度要求。 4. 120 两端面的加工余量 查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，得铸件的单边加工余量 z=1.5mm,铸 件尺寸公差为 ct8 级，表面粗糙度 ra 为 6.3。根据机械制造工艺设计简明手册 表 1.4-8，两步铣削即粗铣精铣方可满足其精度要求。 粗铣 单边余量 z=1.3mm 精铣 单边余量 z=0.2mm 5. 80h7 孔的加工余量 查机械制造工艺设计简明手册表 2.3-8，得锻件的单边加工余量 z=1.5mm,铸 件尺寸公差为 ct7 级，表面粗糙度 ra 为 1.6。根据机械制造工艺设计简明手册 表 1.4-7，三步镗削即粗镗半精镗精镗方可满足其精度要求。 粗镗 单边余量 z=1.0mm 半精镗 单边余量 z=0.4mm 精镗 单边余量 z=0.1mm 6. 120 右端面上 3-m8 深 16 的螺纹的加工余量 因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，根据表 2.3-8 得，先钻孔至 6.8，再 攻丝 m8 7. 120 左端面上 3-m8 深 16 的螺纹的加工余量 因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，根据表 2.3-8 得，先钻孔至 6.8，再 攻丝 m8 8其他不加工表面，铸造即可满足其精度要求。 2.6 确定切削用量及基本工时 工序 01：铸造 工序 02：人工时效 第 15 页 共 35 页 工序 03：粗铣、精铣基准面 b 工步一：粗铣基准面 b 1. 选择刀具 刀具选取端面铣刀 ，。mmap3 . 1mmd60 0 min/150mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap3 . 1 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/ 2 . 796 60r d v ns 按机床标准选取800 w nmin/r min/ 7 . 150 1000 80060 1000 m dn v w 当800r/min 时 w n rmmznff wzm /64080042 . 0 按机床标准选取rmmfm/600 3）计算工时 切削工时： ，则机动工时为mml185 1 mml3 . 1 2 mml5 3 min391 . 2 min2 2 . 0800 53 . 1185 321 i fn lll t w m 工步二：精铣基准面 b 1. 选择刀具 刀具选取端面铣刀 ，。mmap2 . 0mmd60 0 min/150mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 第 16 页 共 35 页 mmap2 . 0 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/ 2 . 796 60r d v ns 按机床标准选取800 w nmin/r min/ 7 . 150 1000 80060 1000 m dn v w 当800r/min 时 w n rmmznff wzm /64080042 . 0 按机床标准选取rmmfm/600 3）计算工时 切削工时： ，则机动工时为mml185 1 mml2 . 0 2 mml5 3 min378 . 2 min2 2 . 0800 52 . 0185 321 i fn lll t w m 工序 04：锪平 4-20 孔，钻 4-11 孔 工步一：锪平 4-20 孔 1、加工条件 加工材料: ht200，硬度 200220hbs，铸件。 工艺要求：孔径 d=20mm，精度 h12h13,用乳化液冷却。 机床：选用 z3025 摇臂钻床和专用夹具。 2、选择钻头 选择高速钢锪刀（如图 3 所示） ，其直径 d=20mm 3选择切削用量 （1）选择进给量 f 按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表 2.7，当铸铁硬度200h 有。 rmmf/39 . 0 31 . 0 第 17 页 共 35 页 （2）计算切削速度 根据切削用量手册表 2.15，当铸铁硬度=200220hbs 时， b , 时，=75mm/min。 0.40/fmm r 0 20dmm c v 切削速度的修正系数为：， 0 . 1 tv k0.88 mv k0.75 sv k0 . 1 tv k 故=75 1.0 1.0 0.75 1.0m/min56.3m/min vc kvv =r/mm=896r/mm 0 1000 d v n 20 3 . 561000 根据 z3025 型钻床技术资料（见简明手册表 4.2-12）可选择 n=800r/mm， ，=25mm/min c v 4计算基本工时 根据公式 nf l tm 式中，l=10mm，入切量及超切量由切削用量手册表 2.29 查 yll 出，计算得， 6ymm l=（10+6）mm=16mm 故有： t=0.320minmin4 25 . 0 800 16 工步二：钻 4-11 孔 1、加工条件 加工材料: ht200，硬度 200220hbs，铸件。 工艺要求：孔径 d=11mm。通孔，精度 h12h13,用乳化液冷却。 机床：选用 z3025 摇臂钻床和专用夹具。 2、选择钻头 选择高速钢麻花钻头（如图 3 所示） ，其直径 d=11mm 钻头几何形状为（根据切削用量手册表 2.1 及表 2.2）：标准钻头， ，后角，横刃长度，弧面长度 252120 ,kr 0 1150 2.5bmm 。 5lmm 第 18 页 共 35 页 3选择切削用量 （1）选择进给量 f 按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表 2.7，当铸铁硬度200h 有。 rmmf/30 . 0 15 . 0 （2）计算切削速度 根据切削用量手册表 2.15，当铸铁硬度=200220hbs 时， b , 时，=30mm/min。 0.40/fmm r 0 20dmm c v 切削速度的修正系数为：， 0 . 1 tv k0.88 mv k0.75 sv k0 . 1 tv k 故=30 1.0 1.0 0.75 1.0m/min22.5m/min vc kvv =r/mm=651.4r/mm 0 1000 d v n 11 5 . 221000 根据 z3025 型钻床技术资料（见简明手册表 4.2-12）可选择 n=600r/mm，=20mm/min。 c v 4计算基本工时 根据公式 nf l tm 式中，l=18mm，入切量及超切量由切削用量手册表 2.29 查 yll 出，计算得， 6ymm l=（18+6）mm=24mm 故有： t=0.640minmin4 25 . 0 600 24 工序 05：粗铣、精铣 120 两端面 工步一：粗铣 120 两端面 1. 选择刀具 刀具选取三面刃铣刀，刀片采用 yg8, ，。mmap3 . 1mmd300 0 min/800mv 4z 2. 决定铣削用量 第 19 页 共 35 页 1）决定铣削深度 mmap3 . 1 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x62w 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/849 300 80010001000 r d v ns 按机床标准选取800 w nmin/r min/ 6 . 753 1000 800300 1000 m dn v w 当800r/min 时 w n rmmznff wzm /64080042 . 0 按机床标准选取rmmfm/600 3）计算工时 切削工时： ，则机动工时为mml120 1 mml3 . 1 2 mml3 3 (min)777 . 0 2 . 0800 33 . 1120 321 fn lll t w m 工步二：精铣 120 两端面 1. 选择刀具 刀具选取三面刃铣刀，刀片采用 yg8, ，。mmap2 . 0mmd300 0 min/800mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap2 . 0 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x62w 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz 第 20 页 共 35 页 min/849 300 80010001000 r d v ns 按机床标准选取800 w nmin/r min/ 6 . 753 1000 800300 1000 m dn v w 当800r/min 时 w n rmmznff wzm /64080042 . 0 按机床标准选取rmmfm/600 3）计算工时 切削工时： ，则机动工时为mml120 1 mml2 . 0 2 mml3 3 (min)770 . 0 2 . 0800 32 . 0120 321 fn lll t w m 工序 06：粗镗、半精镗、精镗 80h7 孔 工步一：粗镗 77 孔至 79 1加工条件 加工要求：粗镗 77 孔至 79，单侧加工余量 z=1.0mm。 机床：选用 t4163c 坐标镗床和专用夹具。 刀具：硬质合金单刃镗刀。 2、选择切削用量 （1）选择切削深度 p a 由于单侧加工余量 z=1.0mm，故可在一次镗去全部余量，则=1.0 ap (2)选择进给量 z f 根据【6】 实用机械加工工艺手册 （以下简称工艺手册 ）表 11-313，查 得粗镗时，硬质合金刀头，加工材料铸铁： =200m/min f=0.3-1.0mm/rv 则806r/minmin/ 79 20010001000 r d v n 根据简明手册表 4.2-204.2-61，选择 f=0.35mm/r，n=800r/min。 第 21 页 共 35 页 （3）计算基本工时 切削工时： ，则机动工时为mml45 1 mml0 . 1 2 mml3 3 l=(45+1+3)mm=49mm 故有 =0.175minmin 35 . 0 800 49 1 tm 工步二：半精镗 79 孔至 79.8 1加工条件 加工要求：半精镗 79 孔至 79.8，单侧加工余量 z=0.4mm。 机床：选用 t4163c 坐标镗床和专用夹具。 刀具：硬质合金单刃镗刀。 2、选择切削用量 （1）选择切削深度 p a 由于单侧加工余量 z=0.4mm，故可在一次镗去全部余量，则=0.4 mm ap (2)选择进给量 z f 根据【6】 实用机械加工工艺手册 （以下简称工艺手册 ）表 11-313，查 得粗镗时，硬质合金刀头，加工材料铸铁： =200m/min f=0.3-1.0mm/rv 则806r/minmin/ 79 20010001000 r d v n 根据简明手册表 4.2-204.2-61，选择 f=0.35mm/r，n=800r/min。 （3）计算基本工时 切削工时： ，则机动工时为mml45 1 mml4 . 0 2 mml3 3 l=(45+0.4+3)mm=48.4mm 故有 =0.173minmin 35 . 0 800 4 . 48 1 tm 工步三：精镗 79.8 孔至 80h7 1加工条件 加工要求：精镗 79.8 孔至 80h7，单侧加工余量 z=0.1mm。 机床：选用 t4163c 坐标镗床和专用夹具。 刀具：硬质合金单刃镗刀。 第 22 页 共 35 页 2、选择切削用量 （1）选择切削深度 p a 由于单侧加工余量 z=0.1mm，故可在一次镗去全部余量，则=0.1 mm ap (2)选择进给量 z f 根据【6】 实用机械加工工艺手册 （以下简称工艺手册 ）表 11-313，查 得粗镗时，硬质合金刀头，加工材料铸铁： =200m/min f=0.3-1.0mm/rv 则806r/minmin/ 79 20010001000 mr d v n 根据简明手册表 4.2-204.2-61，选择 f=0.35mm/r，n=800r/min。 （3）计算基本工时 切削工时： ，则机动工时为mml45 1 mml1 . 0 2 mml3 3 l=(45+0.1+3)mm=48.1mm 故有 =0.172minmin 35 . 0 800 1 . 48 1 tm 工序 07：钻、攻 120 右端面上 3-m8 深 16 的螺纹 工步一：钻 120 右端面上 3-m8 的螺纹底孔 6.8 选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.16）mm8 . 6 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得0.28/fmm r 机 （切削表 2.15）16/min c vm 查 749r/minmin/ 8 . 6 1610001000 r d v n 按机床选取 n=800r/min min/ 1 . 17 1000 8008 . 6 1000 m dn v w 切削工时： ，则机动工时为mml18 1 mml4 . 3 2 mml0 3 min287 . 0 min3 28 . 0 800 04 . 318 321 i fn lll t w m 工步二：攻 120 右端面上 3-m8 深 16 的螺纹 第 23 页 共 35 页 选择 m8mm 高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 f=0.6mm/rfp 7.5/min c vm 机 299r/minmin/ 8 5 . 710001000 r d v n 按机床选取 n=275r/min 切削工时： ，则机动工时为mml16 1 mml6 . 0 2 mml0 3 min302 . 0 min3 6 . 0275 06 . 016 321 i fn lll t w m 工序 08：钻、攻 120 左端面上 3-m8 深 16 的螺纹 工步一：钻 120 左端面上 3-m8 的螺纹底孔 6.8 选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.16）mm8 . 6 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得0.28/fmm r 机 （切削表 2.15）16/min c vm 查 749r/minmin/ 8 . 6 1610001000 r d v n 按机床选取 n=800r/min min/ 1 . 17 1000 8008 . 6 1000 m dn v w 切削工时： ，则机动工时为mml18 1 mml4 . 3 2 mml0 3 min287 . 0 min3 28 . 0 800 04 . 318 321 i fn lll t w m 工步二：攻 120 左端面上 3-m8 深 16 的螺纹 选择 m8mm 高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 f=0.6mm/rfp 7.5/min c vm 机 299r/minmin/ 8 5 . 710001000 r d v n 按机床选取 n=275r/min 第 24 页 共 35 页 切削工时： ，则机动工时为mml16 1 mml6 . 0 2 mml0 3 min302 . 0 min3 6 . 0275 06 . 016 321 i fn lll t w m 工序 09：去毛刺 工序 10：检验至图纸要求 工序 11：入库 3 专用夹具设计 对于成批生产的零件，大多采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、 满足高效的前提下，亦可部分采用通用夹具。本加工工艺规程中，所用夹具均为 专用夹具，需专门设计、制造，这里对铣基准面 b、钻、攻 120 右端面上 3-m8 深 16 的螺纹的专用夹具进行分析。 3.1 铣基准面 b 的夹具设计 3.1.1 问题的提出 本夹具主要用于铣基准面 b，精度要求不太高，为此，只考虑如何提高生产 第 25 页 共 35 页 效率上，精度则不予考虑。因其加工的第一道工序，所以我们选择 120 外圆面 及其端面、一侧面作为定位基准。其中，120 外圆面为第一定位基准，与固定 v 型块配合限制四个自由度，120 端面为第二定位基准，与心轴的端面相配合限 制一个自由度，一侧面与支承钉相配合，限制一个自由度，属于完全定位。 3.1.2 定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接 影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会 增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工 精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该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。选择 120 外圆面及其端面、一侧面定位。为了提高加工 效率，缩短辅助时间，决定采用由螺母、圆垫圈、心轴和快换垫圈组成夹紧机构 夹紧工件。 3.1.3 切削力及夹紧力计算 （1）刀具： 采用端铣刀 60mm 机床： x51 型立式铣床 由3 所列公式 得 f v fzf w q u e y z x pf nd zafac f 0 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1 v k 30 f c83 . 0 f q0 . 1 f x z=24 65 . 0 f y83 . 0 f u8 p a0 f w 代入上式，可得 f=889.4n 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 k= 4321 kkkk 其中：为基本安全系数 1.5 1 k 第 26 页 共 35 页 为加工性质系数 1.1 2 k 为刀具钝化系数 1.1 3 k 为断续切削系数 1.1 4 k 所以 nkff 7 . 1775 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由fkffn 21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取25 . 0 21 ff f=+g g 为工件自重 z p n ff f n 4 . 3551 21 夹紧螺钉： 公称直径 d=20mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 mpa b 1006mpa b s 480 10 8 螺钉疲劳极限： mpa b 19260032 . 0 32 . 0 1 极限应力幅：mpa k kkm a 76.51 1lim 许用应力幅： mpa sa a a 3 . 17 lim 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s s s=3.54 取s=4 得 mpa120 满足要求 8 . 2 2 4 2 c h d f mpa d n c 15 43 . 1 2 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 第 27 页 共 35 页 3.1.4 定位误差分析 定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工 序尺寸（通常是指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。 当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工作表面均有制造误差 使定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的误差称为基准位 置误差，而对于一批工件来讲就产生了定位误差。如图 1 所示 图 1 用 v 型块定位加工时的定位误差 当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基准不重合误差即 工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。 定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置 要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺