毕业设计（论文）-托架的机械加工工艺规程及夹具设计说明书.doc

i 摘 要 本文主要介绍托架零件的机械加工工艺过程，首先通过对该其零件图纸进 行分析，再确定其加工工艺，选择合理的设备及工艺装备，并制定出合理的工 艺路线，选择合理的刀具、切削用量等，并设计钻 2-m12 孔的专用钻床夹具， 最终制定并填写机械加工工艺卡片和机械加工工序卡片。 关键词：关键词：钻模；定位基准；工艺路线；加工设备 ii abstract this paper describes the bracket parts machining process, first through the analysis of the parts drawings, and then determine its processing, reasonable choice of equipment and process equipment, and work out a reasonable process route, select a reasonable tool, cuttingdosage and designed to drill-m12 hole dedicated drilling jig, the final formulation and fill in the machining process card and machining processes card. keywords: jig; positioning reference; routing; processing equipment iii 目 录 1.1.绪论绪论1 1 1.1 课题研究背景及夹具发展趋势 1 1.2 机床夹具 3 1.2.1 夹具主要的作用 3 1.2.2 机床夹具的分类 4 1.2.3 钻模设计要点 5 2.2.零件的工艺规程设计零件的工艺规程设计6 6 2.1 零件的作用 6 2.2 零件的工艺分析 7 2.3 毛坯的选择 7 2.4 定位基准的选择 8 2.5 工艺路线的拟定 9 2.6 设备及其工艺装备的选择 .10 2.6.1 机床的选择 .10 2.6.2 夹具的选择 .10 2.6.3 刀具的选择 .10 2.7 切削用量及基本工时的确定 .11 2.7.1 工序 15 的切削用量及基本工时 11 2.7.2 工序 20 的切削用量及基本工时 12 2.8 工艺卡片的制定 .13 3.3.钻钻 2-m122-m12 底孔的钻底孔的钻模设计模设计1515 3.1 问题的提出 .15 3.2 定位方案 .16 3.2 导向方案 .18 3.3 夹紧方案 .19 3.4 分度方案 .20 iv 3.5 夹具体的选用 .20 3.6 斜孔钻模上工艺孔的设置与计算 .20 3.7 夹具总图上尺寸，公差及技术要求的标注 .21 3.8 工件加工精度分析 .22 3.8.1 定位误差22 d 3.8.2 对刀误差.23 t 3.8.3 安装误差24 a 3.8.4 夹具误差24 z 3.8.5 加工方法误差25 g 设计总结设计总结2626 致致 谢谢2727 参考文献参考文献2828 1 1.绪论 在机械制造过程中，用来固定加工对象，使其占有正确的位置，以便接受 施工，检测的装置，都可统称为“夹具” 。在钻床上进行孔的钻，扩，铰，攻螺 纹加工时所用的夹具称为钻床夹具，又称为钻模。机床夹具为机床的一种附加 装置，安装工件后使之与刀具间达到要求的相对尺寸。 1.1 课题研究背景及夹具发展趋势 夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具 与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和 趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化， 它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作 及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为 夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺 装备。 随着机械工业的迅速发展，人们对产品的需求和评价标准将从质量、功能 和价格转为最短的交货期、最大顾客满意度、资源保护、污染控制等方面。对 产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械 生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的 要求。它主要表现在以下几个方面： （1）加强机床夹具的三化工作 为了加速新产品的投产，简化设计工作，加速工艺装备的准备工作，以获 得良好的技术经济效果，必须重视机床夹具的标准化，系列化和通用化工作。 （2）大力研制推广实用新型机床夹具 在单件，小批生产或新产品试制中，应推广使用组合夹具和半组合夹具。 在多品种，中小批生产中，应大力推广使用可调夹具，尤其是成组夹具。 （3）提高夹具的机械化，自动化水平 近十几年来，高效，自动化夹具得到了迅速的发展。主要原因是：一方面 是由于数控机床，组合机床及其它高效自动化机床的出现，要求夹具能适应机 床的要求，才能更好的发挥机床的作用；另一方面是由于采用高速强力切削， 机动时间得到了相应的缩短，但劳动生产率并没有的得到相应的提高，其原因 2 就在于辅助时间并没有减少或减少不多。因此，只有采用高效机械化与自动化 夹具，才能使生产效率进一步大幅度提高。 （4）研制高精度机床夹具 目前，机械制造工艺普遍朝着精密化的方向发展。对精度要求较高的零件， 除选用精密的机床外，尚需采用一些精密的夹具。 （5）开展计算机辅助机床夹具设计的研究工作 计算机辅助夹具设计可以做到：用标准化的夹具元件组成的专用夹具的设 计；用标准化、规格化的夹具机体和调整组成的成组夹具的设计；组合夹具的 组装设计。 在目前产品的设计趋于个性化、多样化的前提下，产生了制造敏捷化的概 念。敏捷化知道强调将柔性的、先进的、实用的制造技术，熟练掌握技能的高 素质的劳动者，及企业间和企业内部灵活的管理三者有机地集成起来，实现总 体最优化，对于千变万化的市场做出快速响应。敏捷设备是实现企业制造敏捷 化的硬件条件，是能够根据具体生产任务的需要快速组合的资源配置。在敏捷 制造的深入发展过程中，以加工设备为基础的敏捷制造单元的理论已得到一定 的发展。但作为完整制造系统的一部分，夹具也要进行相应的改进，使得各敏 捷制造设备单元高度协调一致，集成化进而敏捷化。 敏捷夹具指具有“敏捷”特征的夹具，是传统组合夹具、柔性夹具的延伸 和发展。敏捷夹具的敏捷性体现在适应性、快速性、虚拟性、信息集成、资源 共享和协调性等方面： （1）适应性，一方面是指根据零件结构和尺寸的变化，能够进行重构；另 一方面，夹具机构能够根据零件切削力的变化，提供合适的夹紧力。 （2）快速性，即通过使用参数化图形库提高敏捷夹具设计、制造和装配的 速度，尽可能使用标准元件和可重用部件，以缩短夹具制造时间。 （3）虚拟性，是指采用多种软件或仿真技术检查夹具设计结果，夹具装配 图采用三维造型，使夹具结构直观、易于理解、通过加工过程仿真检查夹具、 工件、刀具、机床间的干涉情况，应用最有限元分析零件的变形和模拟夹具装 配过程。 （4）信息集成，即敏捷夹具设计系统可以与 cad、capp、mps(加工过 3 程仿真)系统的信息集成，他可以从 cad 系统中提取零件的几何信息，从 capp 系统中获取零件的工艺信息，从而得到零件的装配信息、敏捷夹具设计 结果（夹具装配图）作为 mps 系统的输入。 （5）资源共享，即敏捷夹具设计系统能够实现夹具资源的网络共享，包括 夹具设计图纸和库存夹具及元件，设计人员通过网络可以查询以有的夹具图纸 和库存夹具信息。 （6）协同性，是指夹具设计结果能够实现异地浏览、异地修改和异地评价。 敏捷夹具的特征： 1）可重构性好。敏捷夹具系统由封装集成的单元模块组成，不同模块之间 具有标准的接口，可以根据不同的工件、加工类型、所用机床设备和刀具等信 息改进某些模块而重组敏捷夹具。 2）可扩充性好。因为敏捷夹具系统和计算机技术的集成，可根据生产需要， 通过软件实现夹具的组成元件、结构与性能迅速扩充，提供开放式的人机接口， 可方便快捷地扩充、更新夹具元件或单元以及相关夹具构成的知识。 3）开放性好。能直接与 cad/capp/cam 系统、生产调度系统以及与其他 应用系统集成，具有高度柔韧性的外部接口，可用于任何类型的设备。 4）适应性强。通过相应单元和组成模块的修改，可以适应任何类型的产品 或零件，即与产品或零件的类型无关。 5）其他。系统响应新产品和重构的速度快，启动时间短，费用低，效率高。 敏捷夹具的以上特点，很符合敏捷设备的要求，对于实现制造系统的全面 敏捷化具有十分重要的现实意义。 1.2 机床夹具 夹具是在机械加工过程中，为了保证加工精度，固定工件，使之占有确定 位置以接受加工或检测的工艺装备。工件在机床上加工时要确定两个安装要求， 即定位和夹紧。 4 1.2.1 夹具主要的作用 （1）保证加工精度：由于采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀 具之间的相互位置，所以在机械加工中，可以保证加工件各表面的相互位置精 度，使其不受或少受各种主观因素的影响。因而容易获得较高的加工精度，并 使一批工件的精度稳定。 （2）提高生产率、降低成本：采用夹具使工件装夹方便，免去工件逐个找 正对刀所花费的时间，因此可以大大缩短这部分的辅助时间。如果采用气动、 液动等动力装置，更可大幅度地缩短辅助时间。另外，采用夹具后，产品质量 稳定，对操作工人的技术水平的要求可以降低等。均有利于提高生产率和降低 成本。 （3）扩大机床工艺范围：使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床 的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗磨夹具后，就 可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可以将车床改为拉床使用；附 加靠模装置便可以进行仿形车削或铣削加工，以充分发挥通用机床的作用。 （4）减轻工人的劳动强度。设计夹具可以根据生产批量及现场条件酌情采 用气动、液动、电动等力源，以减轻劳动强度。 1.2.2 机床夹具的分类 机床夹具按应用范围分类可分为：通用夹具、通用可调夹具、专用夹具、 组合夹具、成组夹具和拼拆式夹具；按夹具动力源分类可分为：手动夹具、气 动夹具、液压夹具、气液增压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具、离心力 夹具等；按使用机床分类可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、 磨床夹具、齿轮机床夹具和其它机床夹具。 这次课题研究的是钻床夹具（钻模） ，钻模的分类为： （1）固定式钻模，加工中钻模相对于工件的位置保持不变的钻模称为固定 式钻模。这类钻模多用于立式钻床、摇臂钻床和多轴钻床上 。立式钻床上加工 大直径单孔，或摇臂钻上加工平行孔。 （2）回转式钻模，带有回转分度装置的钻模，加工同一圆周上的平行孔系， 同一截面内径向孔系，同一直线上的等距孔系。 5 （3）翻转式钻模，加工小型工件不同表面上的孔，夹具工件总质量不大于 kg,孔径 810mm，精度不高。 （4）盖板式钻模，大中型工件上加工孔，将钻套的定位元件直接装在钻模 板上，无夹具体，设手柄，吊耳，常用一面二孔定位。 （5）带有升降钻模板的通用可调夹具。 1.2.3 钻模设计要点 （1）钻套，钻套是引导刀具的元件，用以保证孔的加工位置，并防止加工 过程中刀具的偏斜。钻套按其结构可分为 4 种即固定钻套、可换钻套、快换钻 套和特殊钻套。 固定钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，位置精度较高，但 磨损后不易拆卸，故多用于中、小批量生产。可换钻套以间隙配合安装在衬套 中，而衬套则压入钻模板或夹具体的孔中。为防止钻套在衬套中转动，加一固 定螺钉。可换钻套在磨损后可以更换，故多用于大批量生产。快速钻套具有快 速更换的特点，更换时不需拧动螺钉，而只要将钻套逆时针方向转动一个角度， 使螺钉头部对准钻套缺口即可取下钻套，多用于同一孔需经多个共步加工情况。 上述 3 种钻套均已标准化，其规格可查阅有关手册。特殊钻套用于特殊加工的 场合，例如在斜面上钻孔，在工件凹陷处钻孔，钻多个小间距孔等等。此时不 宜使用标准钻套，可根据特殊要求设计专用钻套。 （2）钻模板，钻模板用于安装钻套。钻模板与夹具体的联接方式有固定式、 铰链式、分离式和悬挂式等几种。钻模采用的是固定式钻模板。这种钻模板直 接固定在夹具体上，结构简单，精度较高。分离式钻模板，这种钻模板是可拆 卸的，工件每装卸一次，钻模板也要装卸一次。塌实为了装卸工件方便而设计 的。悬挂式钻模板。这种钻模板悬挂在机床主轴上，并随主轴一起靠近或离开 工件。它与夹具体的相对位置由滑柱来保证。这种钻模板多与组合机床的多轴 头联用。 （3）夹具体，钻模夹具体一般没有定位或导向装置，夹具通过夹具体底面 安放在钻床上，可直接用钻套找正用压板压紧。 6 2.零件的工艺规程设计 2.1 零件的作用 托架可用于传动力和运动。轴可插入孔 36h8 的孔中，可用两边两个螺 纹孔对轴进行固定，从而将轴的运动传递给托架，再由托架传递给下一个部件， 零件二维图如图 2-1 所示，图中有尺寸不清晰之处，请查看 cad 附图；三维图 如图 2-2 所示。 图图 2-12-1 托架零件二维图托架零件二维图 图图 2-22-2 托架零件三维图托架零件三维图 7 2.2 零件的工艺分析 由附图可知，托架的材料为铸铝，该材料具有比较高的强度、耐磨度、耐 热性及减震性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。 该零件的主要加工面为 33 的孔、顶面、尺寸 44 两侧面、底面 441 槽、 2-m12 螺纹孔。 33h7 孔的精度等级为 it7 级，表面粗糙度为 ra1.6um，其尺寸精度要求 较高，在加工时应该合理的选择加工方法。 其余主要加工面的表面粗糙度均为 ra6.3um。 2.3 毛坯的选择 根据零件材料确定毛坯为铸件。又由题目可知零件的生产纲领为 1000 件/ 年，由参考文献表可知其生产类型为中批量生产。毛坯的铸造方法选用砂型机 器造型，因为是成批量生产，又由于托架零件内部 33h8 的孔需铸出，故还 应为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。毛坯最大外形尺寸： 21098125mm。 参考文献 1 表 2.3-6 该种铸件的尺寸公差等级 ct8-13 级，加工余量等级 ma 为 g 级，故取 ct 为 10 级，ma 为 g 级。 参考文献1表 12-2，用查表法确定个表面的总余量如表所示。 表表 2-1 各加工表面总余量各加工表面总余量 加工表面加工余量数值 零件上表面 3.5 33h7 孔 2.0 44 两侧面 3.0 毛坯图如图 2-3 所示。 8 图图 2-3 托架毛坯图托架毛坯图 2.4 定位基准的选择 选择工件的定位基准，实际上是确定工件的定位基面。根据选定的基面加 工与否，又将定位基准分为粗基准和精基准。在起始工序中，只能选择未经加 工的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。用加工过的表面作为定位 基准，则称为精基准。 在选择定位基准时，是从保证工件精度要求出发的，因此分析定位基准选 择的顺序应为从精基准到粗基准。 在机床上加工零件，为保证加工精度，必须先使工件在机床上占据一个正 确位置，即定位；然后将其压紧压牢，使其在加工中保持这一正确位置不变， 即夹紧。从定位到夹紧的全过程称为工件的装夹。 （1）精基准的选择原则 选择精基准时，应能保证加工精度和装夹可靠、方便，可按照基准重合、 基准统一、自为基准、互为基准、便于装夹等原则进行选择。 （2）粗基准的选择原则 选择粗基准要求应能保证加工面与不加工面之间的位置要求并合理分配加 9 工面的余量，同时要为后续工序提供精基准，可按照非加工表面、加工余量最 小、重要表面、不重复使用、便于工件装夹等原则进行选择。 根据粗，精基准选择原则确定各加工表面的基准如表 2-2 所示。 表表 2-2 加工面的基准加工面的基准 序号序号加工部位加工部位基准选择基准选择 1 顶面下底面、尺寸 50 的一个端面 2 33h7 孔外圆 39 面、顶面 3 底面 44 凹槽33h7 孔、顶面、98 侧面 4 44 两侧面33h7 孔、44 凹槽底面、r15 圆弧面 5 钻 2-m12 孔33h7 孔、44 凹槽底面、r18 圆弧面 2.5 工艺路线的拟定 工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此， 当拟定工艺路线时要合理、全面安排好切削加工、热处理和辅助工序的顺序。 切削加工工序的安排原则 1）基准先行 选为精基准的表面，应先进行价格，以便为后续工序提供可 靠的精基准。如轴类零件的中心孔、箱体的地面或剖分面、齿轮的内孔和一端 面等，都应安排在初始工序加工完成。 2）先粗后精 各表面均应按照粗加工半精加工精加工的顺序依次进行， 以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。 3）先主后次 先加工主要表面（如定位基面、装配面、工作面） ，后加工 次要表面（如自由表面、键槽、螺纹孔等） ，次要表面常穿插进行加工，一般安 排在主要表面达到一定精度之后、最终精加工之前。 根据以上原则，确定该零件的工艺路线如下： 工序 05：铸造毛坯图。 工序 10：时效处理。 工序 15：铣顶面，控制尺寸 104，表面粗糙度 ra6.3um。 工序 20：扩、镗 33h7 孔，控制表面粗糙度 ra1.6um。 工序 25：铣 441 凹槽，控制表面粗糙度 ra6.3um。 工序 30：铣 44 两侧面，控制表面粗糙度 ra6.3um。 10 工序 35：钻 2-m12 螺纹孔底孔 10.1。 工序 40：攻 2-m12 螺纹孔。 工序 45：去毛刺。 工序 50：检验。 工序 55：入库。 2.6 设备及其工艺装备的选择 2.6.1 机床的选择 工序 15、工序 25、工序 30 选在立式铣床上进行加工，型号 xa5032；工序 20 选择在立式镗床上加工；工序 35、工序 40 选择在立式钻床上进行加工，型 号为 z525。 2.6.2 夹具的选择 在机床上加工零件，为保证加工精度，必须先使工件在机床上占据一个正 确位置，即定位；然后将其压紧压牢，使其在加工中保持这一正确位置不变， 即夹紧。从定位到夹紧的全过程称为工件的装夹。 该零件的结构形状复杂，其所有工序均需要设计专用夹具进行装夹才能完 成零件的加工。在第三章中将详细介绍工序 35（钻 2-m12 螺纹孔底孔）的夹具 设计过程。 2.6.3 刀具的选择 从零件图中可以看出，该零件的加工部位主要有平面、孔、螺纹等等。根 据其加工特性确定该零件的刀具如表 2-3 所示。 表表 2-3 刀具选用表刀具选用表 刀具名称刀具名称刀具规格刀具规格刀具材料刀具材料加工表面加工表面 面铣刀 80mm 硬质合金铣顶面 立铣刀 20mm 硬质合金铣 44 两侧面、底面 44 槽 扩孔钻 32mm 硬质合金扩 28 孔至 32 镗刀 33mm 硬质合金镗 33h7 孔 麻花钻 10.1mm 硬质合金钻 2-m12 螺纹孔底孔 丝锥 m12 硬质合金攻 m12 螺纹孔 11 2.7 切削用量及基本工时的确定 2.7.1 工序 15 的切削用量及基本工时 已知条件 加工材料：铸铝；工序尺寸：宽度 39mm；加工要求：选用刀具为 =80mm 硬质合金面铣刀，齿数为=4，加工深度 3.5mm；机床：xa5032 型 0 d 0 d 立式铣床。 （1）切削用量的选用 1）铣削深度：由已知条件可知，其加工深度为 3.5mm，故=3.5mm。 p a p a 2）每齿进给量：采用不对称端铣的方式来提高进给量。根据切削用 z f 量简明手册表 3.5，当使用硬质合金刀，铣床功率为 7.5kw（表 3.30，xa5032 型立铣床说明书）时， =0.090.18mm/z z f 但因采用不对称端铣方式加工，故取最大值=0.18mm/z。 z f 3）切削速度和每分进给量：查切削用量简明手册表 3.15 得，当 c v f v =160mm，=6，=0.18mm/z 时， 0 dz z f =272r/min，=137m/min，=262mm/min，根据 xa5032 立铣说明书（表n c v f v 3.30） ，取=235r/min，=190mm/min，故实际切削速度由公式n f v （2-1） 1000 dn vc 得：m/min。06.118 1000 23516014 . 3 c v 实际每齿进给量mm/z。13 . 0 6235 190 zn v f f z 综上所述，该工序的切削用量为： =2mm，=0.13mm/z，=235r/min，=190mm/min，=118.06m/min。 p a z fn f v c v （2）基本工时的计算 计算公式为： 12 （2-2） f m v l t 式中，l=39mm，查表 3.26，不对称安装铣刀，入切量及超切ll 量=20mm，故 l=39+20=59mm，代入公式 2-2 计算其基本工时得 。min31 . 0 190 59 t 2.7.2 工序 20 的切削用量及基本工时 该工序扩 32 孔和镗 33 孔，选用的刀具为 32mm 扩孔钻和 33mm 麻 花钻。 （1）扩 32 孔切削用量的选用 1）背吃刀量：由毛坯图可知，其背吃刀量=2mm。 p a p a 2）进给量：查切削用量简明手册表 2.10，取=0.9mm/r。 ff 3）切削速度和每分进给量：查切削用量简明手册查表 2.13 可知， c v f v 当直径为 32，=11m/min。故主轴转速由公式 c v （2- d v n c 1000 3） 计算得 r/min，查机床说明书，选取 n=195r/min，故实际切削速109 3214 . 3 111000 n 度由公式 2-1 计算得m/min，每分进给量 5 . 19 1000 1953214. 3 c v mm/min。5 .1701959 . 0 f v 综上所述，该工序的切削用量为：=4mm，n=195r/min，=19.5m/min， p a c v =170.5mm/min。 f v 4）基本工时的计算 公式 2-2 中，l=104mm，由表 2.29 可知=20mm，带入公式 5-2 计算其 基本工时。min72 . 0 5 . 170 20104 t 13 （2）镗孔时的切削用量 1）背吃刀量：由毛坯图可知，其背吃刀量=0.5mm。 p a p a 2）进给量：查切削用量简明手册表 2.7，=0.350.43mm/r，查 ff 机床说明书，取=0.36mm/r。 f 3）切削速度和每分进给量：查切削用量简明手册查表 2.13 可知， c v f v 当直径为 33，=20m/min。故主轴转速由公式 2-3 计算得 c v r/min，查机床说明书，选取 n=235r/min，故实际切削193 3314 . 3 201000 n 速度由公式 2-1 计算得m/min，每分进给量4 .24 1000 2353314 . 3 c v mm/min。 6 . 8423536 . 0 f v 综上所述，该工序的切削用量为： =0.5mm，n=235r/min，=24.4m/min，=84.6mm/min。 p a c v f v 4）基本工时的计算 公式 2-2 中，l=104mm，由表 2.29 可知=20mm，带入公式 5-2 计算其 基本工时。min47 . 1 6 . 84 20104 t 其余尺寸可按照同样的查表方法进行计算，最终计算后的切削用量将在工 序卡片中列出。 2.8 工艺卡片的制定 工艺文件包括机械加工工艺过程卡片的填写，以及机械加工工序卡片的填 写。 （1）工艺文件的校核 技术科专责工程师在接到工艺任务书后, 按产品图纸技术要求和生产规模 编制工艺文件, 文件应符合工艺文件的完整性要求。凡属正式的工艺文件, 除编制者外, 至少经过其他一位专业技术人员的校对或审核。 参与校核的工艺人员应具有相同的专业工程师以上专业技术职务资格。 14 （2）工艺文件的会签 凡涉及特殊工序的工艺文件, 必须经过相关专业工程师会签方能生效。 精铸分厂、钢结构分厂自行编制的特殊工序工艺文件也必须经过产品专责 工艺师会签。 （3）工艺文件的批准 一般工艺文件由技术科长批准, 在技术科长缺席时, 可由技术科长指定专 人对工艺文件进行审批。 工艺方案, 重大工艺试验项目由总工程师召集有关方面进行评审后, 由总 工程师批准。 技术改造, 工艺装备制造成本在 500 元以上, 由技术科科长上报生产副厂 长进行审批。 （4）工艺文件的更改 1）工艺文件的更改原则 工艺文件的更改不得降低产品的加工质量和生产效率, 不得增加绝对成本。 工艺更改应及时、慎重, 保持相对稳定, 要求: 发现差错必须及时更改； 重大的工艺更改, 应通过工艺试验确认后进行。 2）工艺更改依据 设计更改 原有工艺出现差错, 遗漏或存在缺陷。 新技术、新工艺的引进和应用。 纠正与预防措施。 该零件的机械加工工艺文件请参见附件。 15 3.钻 2-m12 底孔的钻模设计 3.1 问题的提出 图 3-1 为托架工序图，工件的材料为铸铝，生产 1000 件，已加工面为孔 33h7 面 a，c 和距离为 44mm 的二侧面 b。本工序加工 2-m12mm 的底孔 2- 10mm，试设计钻模。 图图 3-1 加工零件加工零件 工件加工要求： 2-10mm 孔轴线与33h7 轴线夹角为。 0225 2-10mm 孔到33h7 孔的轴线的距离为 88.50.15mm。 两加工孔对 2-r18mm 轴线组成的中心面对称。 工序图中的尺寸 1050.1mm 及 1040.05mm 为加工上、下端是已经控制 的尺寸。 加工孔的工序基准为33h7 轴线、f 点(88.50.15mm 与 g 面的交点)和 2- r18mm 的对称面。 由于主要工序基准33h7 孔的轴线与加工孔 2-10mm 轴线具有 的倾斜角，因此主要限位基准轴线与钻套轴线也应倾斜相同的角度。 0225 主要定位元件的轴线与钻套轴线倾斜的钻模称为斜孔钻模。 16 2-10mm 孔应在一次装夹中加工，因此需设计分度装置。 工件加工部位刚度较差，设计时应给予注意。 3.2 定位方案 方案 1：选33h7 孔，a 面、b 面为定位基面，其结构如图 3-2 所示，用 心轴及端面限制五个自由度()，活动定位支承板 1 限制一 zyxzy 、x 个自由度()，实现六点定位。加工部位加两个辅助支撑钉 2，已增强工艺系统 z 的刚性。 图图 3-23-2 定位方案定位方案 1 1 此方案的定位基准 a 和 b 与工序基准不重合，结构不紧凑，夹紧装置与导 向装置易互相干扰。 方案 2：选主轴33h7 孔、 a 面、b 面为定为基面。其结构如图 3-3 所示， 心轴及端面限制五个自由度，在 r18mm 处用活动 v 形块 3 限制一个自由度， z 加工部位也设置两个辅助支撑钉 2。 17 图图 3-33-3 定位方案定位方案 2 2 此方案的定位基准主轴33h7 孔轴线及 r18 对称面与工序基准重合，但定 位基准 a 与工序基准不重合，且同样有方案 1 的缺点。 图图 3-43-4 定位方案定位方案 3 3 方案 3： 选主轴33h7 孔、 c 面、 d 面作定位基准。其结构如图 3-4 所 示，心轴及端面限制五个自由度，两侧面设置四个调节螺钉 4，其中一个起定 位作用，限制一个自由度，其他三个起辅助夹紧作用。加工孔下方同样放置 z 两个辅助支承钉 2。 此方案结构紧凑，用了辅助夹紧机构，进一步提高工艺系统的刚度，但定 18 位基准 c 及 d 与工序基准不重合，并且工件装卸不方便。 方案 4：选主轴33h7 孔，c 面及 e 面为定位基面。其结构如图 3-5 所示， 心轴及端面限制五个自由度，用一个活动 v 形块 3 在 e 面处限制一个自由度 ，在加工孔下方用两个斜楔作辅助支承。 z 图图 3-53-5 定位方案定位方案 4 4 此方案结构紧凑，工件装夹方便，但定位基准 c 与工序基准不重合。 四个方案比较，第四个方案优点多，可选取。 3.2 导向方案 为了达到斜臂 2-10mm 孔的尺寸精度和粗糙度要求，又要保证 2-10mm 孔的轴线与中心轴线成 25，必须防止刀具在加工时发生倾斜，所以要采用导 向元件，钻套的结构和尺寸已标准化，只须进行选择。 由于两个加工孔是螺纹底孔，可直接钻出，加之年产量不大，所以采用固 定钻套，固定钻套有两种，无肩的和有肩的，因为钻模板较薄，要保持钻套有 足够的导引长度，故选用有肩的钻套。 （1）钻套高度 h 的确定 h 太小导向作用差，反之则与钻套摩擦大，一般取 h/d=12.5。孔径小而 加工要求高时应取大的比值，反之则可取小的比值。 （2）钻套底面与工件间距离 h 19 h 太大则对刀具的导向作用差，太小则对排屑不利，一般加工铸铁时，取 h=(0.30.7)d；加工钢时则取 h=(0.71)d；加工有色金属时则取（0.81.1） 。 （3）钻套内径公差 为保证刀具与钻套内径有一定的间隙，故钻套内径的基本尺寸应等于刀具 的最大极限尺寸，以防止卡住或咬死，导引孔的公差带根据所导引刀具的种类 和加工精度要求选定，钻孔选 f7。 图图 3-63-6 导向方案导向方案 在工件装卸方便的情况下，尽可能选用固定式钻模板。导向方案如图 3-6 所示。 3.3 夹紧方案 为便于快速装卸工件，采用螺钉及开口夹紧机构，如图 3-7 所示。 图图 3-73-7 夹紧方案夹紧方案 20 3.4 分度方案 图图 3-83-8 分度方案分度方案 由于斜臂 2-10mm 孔对主轴33h7 孔的对称度要求不高(未标注公差)， 设计一般精度的分度装置即可。如图 3-8 所示，回转轴 1 与定位心轴做成一体， 用销钉与分度盘 3 连接在夹具体 6 的回转套 5 中回转。采用圆柱对定销 2 对定， 锁紧螺母 4 锁紧。此分度装置结构简单，能满足加工要求。 3.5 夹具体的选用 选用焊接夹具体，夹具体上安装分度盘表面与夹具体底面成倾斜 0225 角，夹具体底面支脚尺寸应大于钻床 t 形槽尺寸。 3.6 斜孔钻模上工艺孔的设置与计算 在斜孔钻模上，钻套轴线与限位基准倾斜，其相互位置无法直接标注和测 量，为此常在夹具的适当部位设置工艺孔，利用此孔间接确定钻套与定位元件 之间的尺寸，以保证加工精度。在夹具体斜板的侧面设置了工艺孔10h7。 工艺孔的设置应注意以下几点： 工艺孔的位置必须便于加工和测量，一般设置在夹具体的暴露面上。 工艺孔的位置必须便于计算，一般设置在定位元件轴线或钻套轴线上，在 二者交点上更好。 工艺孔尺寸应选用标准心轴的尺寸。 21 本方案的工艺孔符合以上原则。工艺孔到限位基面的距离为 j=75mm。通 过图 3-9 的几何关系，可以求出工艺孔到钻套轴线的距离 。 l mm tgmmmmmm tgeaoeaf bfbdl 94.48 25cos25)175( 5 . 88 cos)( cos 图图 3-93-9 用工艺孔确定钻套位置用工艺孔确定钻套位置 在夹具制造中要求控制 750.05mm 及 48.940.05mm 这两个尺寸，即可 间接地保证 88.50.15mm 的加工要求。 3.7 夹具总图上尺寸，公差及技术要求的标注 主要标注如下尺寸及技术要求： （1）大轮廓尺寸：355mm、150mm、312mm. （2）影响工件定位精度的尺寸、公差。定位心轴与工件配合尺寸 33g6mm。 （3）影响导向精度的尺寸、公差。钻套导向孔的尺寸、公差10h7。 （4）影响夹具精度的尺寸、公差。工艺孔到定位心轴限位端面的距离 j=750.05mm；工艺孔到钻套轴线的距离 x=48.940.05mm；钻套轴线对安装 基面 b 的垂直度0.05；钻套轴线与定位心轴轴线间的夹角。 0225 （5）其他重要尺寸。回转轴与分度盘的配合尺寸 30；回转轴与夹具 6 7 g k 22 体回转套的配合尺寸 50，圆柱对定销 10 与分度套及夹具体上固定套的配 6 7 g h 合尺寸 12；分度套与分度盘 9 及固定衬套与夹具体 3 的配合 28；钻 6 7 n h 6 7 n h 套 5 与钻模板 4 的配合 15；活动 v 形块 1 与座架的配合尺寸 60等。 6 7 n h 7 8 f h （6）需标注的技术要求。说明工件的定位，夹紧后才能拧动辅助支承的旋 钮；拧紧力应适当。 3.8 工件加工精度分析 本工序的主要加工要求是：尺寸 88.50.15mm 和角度。加工孔轴 0225 线与 2-r18mm 半圆面的对称度要求不高，可不进行精度分析。 3.8.1 定位误差 d b b 2 1 b 图图 3-103-10 定位误差计算定位误差计算 工件定位孔为33h7mm，圆柱心轴为33g6mm，在尺寸 )( 025 . 0 0 )( 0 025. 0 88.5mm 方向上的基准位移误差为 mmmmx y 05 . 0 )025 . 0 025 . 0 ( max 由于定位基准 c 与工序基准 f 不重合，在圆柱心轴的轴线方向上存在基准 不重合误差，为尺寸 1050.1mm 及 1040.5mm 的公差之和， b d 23 =（0.2+0.1）mm=0.3mm。如图 3-10 所示，给尺寸 88.5mm 造成的误差 b b 为 = b mmtgtgb 25) 1 . 02 . 0( =0.14mm 因此尺寸 88.5mm 的定位误差为 mm byd )14 . 0 05 . 0 ( =0.19mm 3.8.2 对刀误差 t 如图 3-11(a)所示，刀具与钻套的最大配合间隙的存在会引起刀具的偏斜， 1 x 将导致加工孔的偏移量 2 x 12 2 x h hhb x 式中 b-工件的厚度； h-钻套高度； h-排屑空间的高度。 工件厚度大时，按计算对刀误差，；工件薄时，按计算对刀误 2 x 2 x t 差： 本设计中，工件较薄，不考虑钻头的倾斜。钻套导向尺寸为 10f7；钻头尺寸为10。 )( 028 . 0 013 . 0 )( 0 030. 0 t t 图图 3-113-11 对刀误差对刀误差 24 对刀误差为 mmmmt064 . 0 )036 . 0 028 . 0 ( 在尺寸 88.5mm 方向上的对刀误差如图 3-11(b)所示 mmmm tt 058 . 0 25cos064 . 0 cos 3.8.3 安装误差 a =0 a 3.8.4 夹具误差 z 它有以下几项组成： 1z j 2z l 3z 图图 3-123-12 夹具误差夹具误差 （1）寸 j 的公差，如图 3-12(a)所示，它在尺寸 88.5mm 方向 mm j 05 . 0 上产生的误差为 mmmmtgtg jz 046 . 0 251 . 0 1 （2）尺寸 l 的公差，如图 3-12(b)所示，它在尺寸 88.5 mm 方 mm l 05 . 0 向上产生的误差为 mmmm lz 09 . 0 25cos1 . 0cos 2 （3）钻套轴线对底面的垂直度=0.05mm，如图 3-12(c)所示，它在尺 寸 88.5mm 方向上产生的误差为 mmmm z 045 . 0 25cos05 . 0 cos 3 （4）转轴与夹具体回转套的配合间隙给尺寸 88.5mm 造成的误差 mmmmx z 041 . 0 )02 . 0 021 . 0 ( max4 25 （5）钻套轴线与定位心轴轴线的角度误差，它直接影响 0 1 z 的精度。 0225 3.8.5 加工方法误差 g 对于孔径 88.50.15mm，；对角度, mmmm g 1 . 03/3 . 0 0225 。 3 . 133/04 g 具体计算列于表 3-1 中 表表 3-13-1 托架斜孔钻模加工精度计算托架斜孔钻模加工精度计算 角度0225 孔距 88.50.15mm 定位误差 d 0 0 mm mm byd 19 . 0 )14 . 0 05 . 0 ( 对刀误差 t 0（不考虑钻头偏差） mm tt 058 . 0 25cos 夹具误差夹具误差 z 0 1 z mm mm zzzzz 111 . 0 041 . 0 045 . 0 09 . 0 046 . 0 2222 2 4 2 3 2 2 2 1 加工方法加工方法 误差误差 g 3 . 13 g mm g 1 . 0 加工总误 差 4