机械制造技术课程设计-气门摇臂轴支座工艺及钻16及18两孔夹具设计【全套图纸】 .pdf

1 第 一 章. 零件的分析 全套图纸，加 153893706 11 零件的作用零件的作用 该零件是 1105 型柴油机中的摇臂结合部的气门摇臂轴支座。 027 . 0 0 18+fmm 孔装摇臂 轴，轴两端各安装一进、排气气门摇臂。 11 . 0 0 16+fmm 孔内装一个减压轴，用于降低汽缸 内压力，便于启动柴油机，两孔间距05. 056mm，可以保证减压轴在摇臂上打开气门， 实现减压。该零件通过11f mm 小孔用 m10 螺杆与汽缸相连。该零件是柴油机气门控制 系统的一个重要零件。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 分析零件图纸，图纸的各视图不清晰，尺寸标注完整，能够表达清楚零件的各个部分， 技术条件标注合理， 表面粗糙度标注合理， 尺寸公差标注完整， 能够完整表述加工要求。 该零件加工表面分两种，主要是孔的加工，圆柱端面平面加工。将零件图重新绘制在 a3 图纸上，详见附图。现将主要加工部分表述如下： 1.2.1 孔加工 1.2.1 孔加工 该零件共有 4 个孔要加工，其中 027 . 0 0 18+fmm、 11 . 0 0 16+fmm 孔加工要求较高，两孔中间 距05. 056mm， 027 . 0 0 18+fmm 孔中心与底平面距离03. 024mm， 11 . 0 0 16+fmm 孔中心与底面距 离 49 0.05mm。有平行度要求，表面粗糙度 1.6，需精加工， 11f mm 小孔直接钻出即可， 另 3f 斜小孔直接钻出。 1.1.2 面的加工 1.1.2 面的加工 该零件需加工平面为 2236 底面精度要求较高，是后续工序的精基准面，需精加 工，上端面要求高，粗铣即可。f 26 圆柱两端面粗铣， f 28 圆柱两端粗糙度要求 3.2， 要精铣。 由以上分析知，该零件的加工应先加工面，孔以面为基准。保证孔中心与底面的距 离，平行度。 第二章 零件的分析 2 第二章 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯：确定毛坯： 2.1.12.1.1 毛坯的制造形式：毛坯的制造形式： 零件材料为 ht200，根据选择毛坯应考虑的因素，该零件体积较小、形状不是很复 杂，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度，由于零件生产类型为成批、大批生产，而 砂型铸造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用砂型铸造。 2.1.22.1.2 毛坯的设计：毛坯的设计： 由于生产类型为成批、大批生产，考虑毛坯生产成本和机械加工成本，毛坯制造方 法为砂型铸造， f 18、f 16 孔需精加工，要留加工余量，故孔不宜铸出，其他小孔不 铸出。 查金属加工工艺及工装设计（黄如林、汪群主编，化学工业出版社）确定加工 余量： 砂型铸造，公差等级： （ct79）查表 1 - 6，取 ct8 加工余量等级：1113g 查表 1 - 8，取 g 切削余量：查表 1 9，基本尺寸小于 100mm，故加工余量为单侧 3.0mm，双侧 2.5mm 铸件尺寸公差值：查表 1 11 基本尺寸小于 50mm，取 0.8mm，小于 30mm，取 0.6mm 毛坯图如下图： 3 2.2 基面的选择：基面的选择： 第三章 工艺规程设计 4 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，生产率得到提高。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。 粗基准选择：粗基准选择应为后续加工提供精基准，保证加工面与不加工面之间的 位置要求或合理分配各加工面的余量，两者矛盾，对该零件应以要求与余量均匀的重要 表面为粗基准，故该零件选择未加工的底面为粗基准加工上端面。 精基准选择：应该主要考虑如何保证加工精度和装夹方便，为消除基准不重合误差， 应该以设计基准为精基准，该零件选择 3622mm 底面为精基准。 2.3 工艺路线的拟定：工艺路线的拟定： 拟订工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工 序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的的拟定要考虑使工件的几何形 状精度，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机 床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性。 2.3.1 选择加工方法： 2.3.1 选择加工方法： 选择加工方法应该考虑各种加工方法的特点、加工精度、表面粗糙度及各种加工方 法的经济性。 分析该零件，该零件要加工的内容有端面和孔，零件为非回转体零件，端面加工选 择铣削加工。对于上端面 22f 圆柱端面，粗糙度 12.5，无其他要求，粗铣即可。底面 22 36 采用粗铣精铣。 26f 圆柱端面粗糙度要求 12.5， 无其他要求， 采用粗铣即可。 28f 圆柱 2 端面粗糙度要求 3.2，圆跳动 0.1，采用粗铣精铣。 孔的加工：11f 、f 3 孔粗糙度 12.5，直接钻孔即可。 027 . 0 0 18+f、 11 . 0 0 16+f孔粗糙度 要求 1.6，精度等级较高，有平行度要求，采用钻扩铰孔即可满足要求。 2.3.2：加工顺序的拟定： 2.3.2：加工顺序的拟定： ：粗铣削 22f 圆柱端面，粗铣 3622 底面 ：精铣 3622 底面。 ：粗铣 28f 圆柱端面、 26f 圆柱端面 ：精铣 28f 圆柱两端面 ：钻孔 11f 成 ：钻孔 027 . 0 0 18+f至 16f ，钻 11 . 0 0 16+f至 14f ：扩孔 027 . 0 0 18+f至 8 . 17f，扩 11 . 0 0 16+f至 8 . 15f，两孔两侧倒角 145，保证孔心距 5605. 0 ：精铰孔 027 . 0 0 18+f、 11 . 0 0 16+f成 5 ：钻孔f3 成。 ：去锐边、毛刺。 ：终检、入库。 分析以上工艺路线内容，基本合理，根据以上工艺路线，确定工序内容： 分析以上工艺路线内容，基本合理，根据以上工艺路线，确定工序内容： .粗铣底平面，以上圆柱端面定位，铣尺寸 39mm 至 42mm。 .粗铣圆柱上端面，以底面定位。铣尺寸 39mm 至 39.5mm。 .粗铣 28f 圆柱两端面，铣尺寸1 . 037 mm 至 38mm。粗铣 26f 圆柱端面，保证轴 向尺寸 16mm。 .精铣底平面，以上圆柱端面定位，保证尺寸 39mm。 . 钻 11f 小孔成。 .精铣 28f 圆柱端面成，保证尺寸1 . 037 mm .钻扩铰 027 . 0 0 18+f、 11 . 0 0 16+f孔成， 保证两孔中心距05. 056 mm， 保证 027 . 0 0 18+f中 心与底平面距离03. 024mm， 11 . 0 0 16+f中心与底平面距离05. 049mm。 . 027 . 0 0 18+f、 11 . 0 0 16f两孔两端倒角451。 .钻孔 3f 成。 .去毛刺、锐边 .终检，入库。 2.3.3 机械加工余量： 2.3.3 机械加工余量： 平面加工余量： 22f 圆柱轴向尺寸，上端面铣削，余量 2.5mm，下底面粗铣余量 2mm，精铣余量 0.5mm。 28f 圆柱轴向尺寸 37 0.1mm，两端面粗铣余量 2mm，精铣余量 0.5mm。 26f 轴向尺寸 16mm，圆柱两端面粗铣，余量 2.5mm 钻孔加工余量： 孔 027 . 0 0 18+fmm 钻扩铰余量： 钻孔： 16f 扩孔：至 8 . 17f 2z=1.8mm 铰孔： 027 . 0 0 18+fmm 2z=0.2mm 孔 11 . 0 0 16+fmm 钻扩铰余量： 钻孔： 14f 扩孔：至 8 . 15f 2z=1.8mm 铰孔： 11 . 0 0 16+fmm 2z=0.2mm 11f 、 3f 两孔直接钻出 第三章 工艺规程设计 6 2.4 机床的选择：机床的选择： 2.4.1：平面加工： 2.4.1：平面加工： 采用铣削，工序、由于是批量生产，要求加工效率较高，选择立 式铣床采用端铣效率较高。选择机床型号 x52 2.4.2：孔加工： 2.4.2：孔加工： 工序、，选择立式钻床 z525，工序采用摇臂钻床 z3025。 2.5 夹具选择：夹具选择： 该零件的加工内容是孔和端面，其中孔 027 . 0 0 18+f、 11 . 0 0 16+f精度要求高，孔 3f 是斜小 孔，铣底平面，都需要专用夹具。精铣 28f 圆柱两端面精度要求较高，且有圆跳动要求， 需采用专用夹具其余加工采用通用夹具。 2.6 刀具选择：刀具选择： 2.6.1 铣削加工： 2.6.1 铣削加工： 选择错齿三面刃铣刀，刀具直径 50mm（ 机械制造工艺设计简明手册 ） 磨损量 0.5mm。刀具耐用度 100min。 2.6.2 钻削加工： 2.6.2 钻削加工： 钻孔 11f 采用锥柄麻花钻 （gb1438- 85） 直径 d=11mm， 3f 采用 d=3mm 锥柄麻花钻。 钻孔 027 . 0 0 18+f采用 d=16mm 锥柄麻花钻，钻孔 11 . 0 0 16+f采用 d=14mm 锥柄麻花钻。 （ 机械制 造工艺设计简明手册表 3.1- 6）刀具磨钝标准：后刀面磨损限度 0.50.8 工件材料为铸 铁，刀具耐用度 2700 秒。 扩孔 027 . 0 0 18+f、 11 . 0 0 16+f分别采用 d=17.8mm，d=15.8mm 锥柄扩孔钻（gb1141- 84） （ 机械 制造工艺设计简明手册表 3.1- 8） 铰孔 027 . 0 0 18+f、 11 . 0 0 16+f分别选择 d=18mm，d=16mm 锥柄机用铰刀（gb1133-84） （ 机械制 造工艺设计简明手册表 3.1- 17）刀具耐用度 3600 秒。 2.7 量具选择：量具选择： 2.7.1 孔的量具： 2.7.1 孔的量具： 孔 027 . 0 0 18+f根据机械制造工艺设计简明手册表 5.1 1， 1 u =0.0018， 由表 5.1 3，选择分度值 0.002 的比较仪u =0.0017，可以测量。孔 11 . 0 0 16+f根据机械制造工艺设 计简明手册表 5.1 1， 1 u =0.009，由表 5.1- 2 分度值为 0.01 的内径百分尺 u=0.008，可 以选用。其余孔选择一般内径测量仪器即可。 2.7.2 轴向尺寸量具： 2.7.2 轴向尺寸量具： 尺寸05. 056mm、05. 049mm、03. 024mm、mm1 . 037 根据机械制造工艺 设计简明手册 表 5.1 1， 及表 5.1- 2 选择分度值 0.01 的量程 100mm 的外径百分尺即可。 7 其余尺寸量具选择分度值 0.02 的游标卡尺即可。 2.8 工序尺寸确定：工序尺寸确定： 确定工序尺寸的一般方法是由表面加工最后往前推。最后工序的尺寸按零件图上要 求标注， 当没有基准转换时， 同一加工表面的工序尺寸只与工序或工步的加工余量有关。 当工序基准不重合时，工序尺寸用尺寸链计算。 2.9 确定切削用量及基本工时：确定切削用量及基本工时： 2.9.1 工序（粗铣底平面）切削用量及时间定额： 2.9.1 工序（粗铣底平面）切削用量及时间定额： 本工序为粗铣， 刀具为错齿三面刃铣刀， 刀具直径 d=50mm， d=16mm， 齿数 z=12， 本工序余量 2 mm，一次走刀完成切削，即 p a =2mm，机床 x52k，主轴功率 7.5 千瓦。 查表 3- 28（ 机械制造工艺设计手册 ）取 f z=0.10mm/z，铣削宽度e a =22mm。铣刀耐用 度 t=120min，工件材料为铸铁，确定切削速度 vc，每分进给量 v f 查表 3.27（ 切削用 量简明手册 ）公式 v y z p u e x p m vv k fzaat qdc v v v vv 0 = 式中 v c =18.9， v q =0.2， v x =0.1， v y =0.4 ， v u =0.1， v p =0.1， z f =0.10mm/z v k =1.0， p a =2， e a =22mm 带入式， 124 1210 . 0 222120 2 . 050 9 . 18 1 . 04 . 01 . 01 . 015 . 0 = =vm/min d v n p 1000 = 50 1241000 p =790 r/min 由表 4.2- 36（ 机械制造工艺设计简明手册 ）选主轴转速 w n =750 r/min，则实际转速 v=117m/min 工作台每分进给量 mz f=0.1012750=900mm/min。 查表 4.2- 37（ 机械制造工艺设计简明手册 ）选择实际 mz f： mz f=950mm/min，则 z f =0.105mm/z 校验机床功率： 1000 vf p c c = c ff fff f wq u e y z x pv c k nd zafac f = 表 3.28（ 切削用量简明手册 ） 其中 f c =30， f x =1.0， f y =0.65， f u =0.8， f w =0， f q =0.83 ， c f k=0.63 带入公式， c f =46.8n v=2.18m/s 带入公式，得 c p =0.102 kw 第三章 工艺规程设计 8 故 可 以 采 用 工 序 实 际 切 削 用 量 z f =0.105mm/z ， mz f=950mm/min ， n=750 r/min=12.5r/s v=2.18m/s 时间定额： mz j f lll t 21+ + =，36=lmm，) 45 1225050(5 . 0 22 1 o tg a l p +-= =5.5mm， 2 l =2mm， 带入值。得：046 . 0 = j t min 2.9.2 2.9.2 工序粗铣上端面：工序粗铣上端面： 刀具、机床与上工序相同，工序余量 2.5mm，一次走刀完成，即 p a =2.5mm， z f =0.10mm/z， e a =22mm 带入公式： v y z p u e x p m vv k fzaat qdc v v v vv 0 = v c =18.9， v q =0.2， v x =0.1， v y =0.4 ， v u =0.1， v p =0.1， z f =0.10mm/z v k =1.0， p a =2.5， e a =22mm 带入式， 121 1210 . 0 225 . 2120 2 . 050 9 . 18 1 . 04 . 01 . 01 . 015 . 0 = =v m/min d v n p 1000 = 50 1211000 p =770 r/min 由表 4.2- 36（ 机械制造工艺设计简明手册 ）选主轴转速 w n =750 r/min，则实际切削 速度:v=117m/min 每分进给量： mz f=900mm/min，实际 mz f=950mm/min， z f = 75012 950 =0.105 mm/z 校验机床功率：表 3.28（ 切削用量简明手册 ） 1000 vf p c c = c ff fff f wq u e y z x pv c k nd zafac f = 其中 f c =30， f x =1.0， f y =0.65， f u =0.8， f w =0， f q =0.83 ， c f k=0.63 带入公式， c f =46.8n v=2.18m/s 带入公式，得 c p =0.102 kw 故 可 以 采 用 工 序 实 际 切 削 用 量 z f =0.105mm/z ， mz f=900mm/min ， n=750 r/min=12.5r/s v=2.18m/s 时间定额： 9 mz j f lll t 21+ + =，22=lmm， o 45 1)225050(5 . 0 22 1 tg a l p +-= =5.5mm 带入公式， 得= j t0.022 min 2.9.3 2.9.3 工序（粗铣工序（粗铣28f、26f两圆柱两端面）切削用量及时间定额两圆柱两端面）切削用量及时间定额： 3.9.3.1 粗铣 28f 圆柱两端面的切削用量： 刀具、机床与上工序相同，工序余量 2.0mm，一次走刀完成，即 p a =2.0mm， z f =0.10mm/z， e a =28mm 带入公式： v y z p u e x p m vv k fzaat qdc v v v vv 0 = v c =18.9， v q =0.2， v x =0.1， v y =0.4 ， v u =0.1， v p =0.1， z f =0.10mm/z v k =1.0， p a =2.0mm， e a =28mm 带入式， = = 1 . 04 . 01 . 01 . 015 . 0 1210 . 0 280 . 2120 2 . 050 9 . 18 v120m/min d v n p 1000 = 50 1201000 p =764r/min 由表 4.2- 36（ 机械制造工艺设计简明手册 ）选主轴转速 w n =750 r/min，则实际切削 速度:v=118m/min =2.18m/s, mz f=900mm/min， 实际 mz f=950mm/min， z f = 75012 950 =0.105 mm/z 2.9.3.2 粗铣 26f 圆柱两端面的切削用量: 刀具、机床与上工序相同，工序余量 2.5mm，一次走刀完成，即 p a =2.5mm， z f =0.10mm/z， e a =26mm 带入公式： v y z p u e x p m vv k fzaat qdc v v v vv 0 = v c =18.9， v q =0.2， v x =0.1， v y =0.4 ， v u =0.1， v p =0.1， z f =0.10mm/z v k =1.0， p a =2.5mm， e a =26mm 带入式， = = 1 . 04 . 01 . 01 . 015 . 0 1210 . 0 265 . 2120 2 . 050 9 . 18 v119m/min d v n p 1000 = 50 1191000 p =757r/min 由表 4.2- 36（ 机械制造工艺设计简明手册 ）选主轴转速 w n =750 r/min，则实际切削 速度:v=118m/min =2.18m/s，实际 mz f=950mm/min， z f = 75012 950 =0.105 mm/z 2.3.9.3 工序时间定额: 本工序加工面为两个圆柱的 4 个端面,时间为加工 4 个端面的和. 第三章 工艺规程设计 10 mz j f lll t 21 1 + = 28=lmm， o 45 1)285050(5 . 0 22 1 tg a l p +-=7.5mm， 带入公式， 得= 1 j t0.04 min mz j f lll t 21 2 + = 26=lmm， o 45 1)265050(5 . 0 22 1 tg a l p +-=6.5mm，带入公 式，得= 2j t0.037 min 21jjj ttt+=0.077 min。 由于每个圆柱要铣 2 个端面，时间是计算时间的 2 倍，总时间 j t =0.15min。 2.9.42.9.4 工序工序 （精铣底平面）切削用量及时间定额（精铣底平面）切削用量及时间定额: : 本工序为精铣，选择刀具为高速钢三面刃铣刀，刀具直径 50mm，齿数 z=12，本工 序余量 0.5mm，一次走刀完成切削，即 p a =0.5mm，机床 x52k，主轴功率 7.5 千瓦。查 表 3- 28（ 机械制造工艺设计手册 ）取 f z=0.10mm/z，铣削宽度e a =22mm。铣刀耐用度 t=100min，工件材料为铸铁，确定切削速度 vc，每分进给量 v f 查表 3.27（ 切削用量 简明手册 ）公式 v y z p u e x p m vv k fzaat qdc v v v vv 0 = 式中 v c =25， v q =0.2， v x =0.1， v y =0.4 ， v u =0.5， v p =0.1， z f =0.10mm/z v k =1.0， p a =2， e a =22mm 带入式， 49 1210 . 0 225 . 0100 2 . 05025 1 . 04 . 05 . 01 . 015 . 0 = =vm/min d v n p 1000 = 50 491000 p =312 r/min 由表 4.2- 36（ 机械制造工艺设计简明手册 ）选主轴转速 w n =300 r/min，则实际切削 速度： v=47.1m/min。 每分进给量： mz f=0.1012300=360 mm/min，查表，实际 mz f=375mm/min， 37512 300 = z f=0.067mm/z 工序时间定额： mz j f lll t 21+ + =，36=lmm， o 45 1)225050(5 . 0 22 1 tg a l p +-= =5.5mm 带入公式， 得= j t 375 25 . 536+ =0.116 min 2.9.52.9.5 工序工序 （钻孔（钻孔11f）切削用量及时间定额：）切削用量及时间定额： 钻孔 11f mm，查表 3- 38（ 机械制造工艺设计手册 ） ，取 f=0.26 mm/r 11 查表 3- 42（ 机械制造工艺设计手册 ） ，取 v=0.30 m/s 由公式 d v n p 1000 = 1114 . 3 30 . 0 1000 =8.68 r/s =521 r/min 查表 4.2- 15（ 机械制造工艺设计简明手册 ） ，机床为 z525，选择转 速 w n =545 r/min =9.08 r/s 实际切削速度：v= 1000 ww dn p = 1000 1114 . 3 08 . 9 =0.31m/s 切削工时： 39=lmm，3 1 =lmm，0 2 =l带入公式： w j nf lll t + = 21 =17.8 s =0.3min 2.9.62.9.6 工序工序 ( (精铣精铣 28f 圆柱两端面圆柱两端面) ) 切削用量及时间定额切削用量及时间定额: : 本工序为精铣，选择刀具为高速钢三面刃铣刀，刀具直径 50mm，齿数 z=12，本工 序余量 0.5mm， 一次走刀完成切削， 即 p a =0.5mm， 查表 3- 28 （ 机械制造工艺设计手册 ） 取 f z=0.10mm/z，铣削宽度e a =28mm。铣刀耐用度 t=100min，工件材料为铸铁，确定 切削速度 vc，每分进给量 v f 查表 3.27（ 切削用量简明手册 ）公式 v y z p u e x p m vv k fzaat qdc v v v vv 0 = 式中 v c =25， v q =0.2， v x =0.1， v y =0.4 ， v u =0.5， v p =0.1， z f =0.10mm/z v k =1.0， p a =0.5， e a =28mm 带入式， 43 1210 . 0 285 . 0100 2 . 05025 1 . 04 . 05 . 01 . 015 . 0 = =vm/min d v n p 1000 = 50 431000 p =274r/min 由表 4.2- 36（ 机械制造工艺设计简明手册 ）选主轴转速 w n =300 r/min， 则实际切削速度：v=47.1m/min， 每分进给量： mz f=0.1012300=360 mm/min，查表， 实际 mz f=375mm/min， 37512 300 = z f=0.067mm/z 工序时间定额： mz j f lll t 21+ + =，28=lmm， o 45 1)285050(5 . 0 22 1 tg a l p +-= =6.5mm 带入公式，得= j t 375 25 . 628+ =0.097min 2.9.7 工序（钻、扩、铰孔工序（钻、扩、铰孔 027 . 0 0 18+f、 11 . 0 0 16+f）切削用量及时间定额：）切削用量及时间定额： 2.9.7.1 2.9.7.1 钻孔钻孔 11 . 0 0 16+f至至 14f ， 查表 3- 38（ 机械制造工艺设计手册 ） ，取 f=0.26 mm/r 查表 3- 42（ 机械制造工艺设计手册 ） ，取 v=0.30 m/s 第三章 工艺规程设计 12 带入公式 d v n p 1000 = 1414 . 3 30 . 0 1000 =6.8 r/s=404 r/min 查表 4.2- 12（ 机械制造工艺设计简明手册 ） ，机床为 z3025，选择转速 w n =400r/min =6.6 r/s 则实际切削速度： v= 1000 ww dn p = 1000 1414 . 3 6 . 6 =0.287 mm/r 扩孔至f 15.8 钻孔 f=0.5 mm/r ， （表 2.4- 52机械加工工艺手册 ） v=0.48 m/s ， （表 2.4- 53机械加工工艺手册 ） d v n p 1000 = 8 . 1514 . 3 48 . 0 1000 =9.7 r/s=582 r/min 查表 4.2- 12（ 机械制造工艺设计简明手册 ） ，机床为 z3025，选择转速： w n =630r/min =10.5 r/s 实际切削速度：v= 1000 ww dn p = 1000 8 . 1514 . 3 5 . 10 =0.52 m/s 铰孔 11 . 0 0 16+f： 查表 3- 50（ 机械制造工艺设计手册 ） ，f=1.8mm/r，v=0.13m/s 带入： d v n p 1000 = 1614 . 3 13 . 0 1000 =2.58r/s=155r/min。 查表 4.2- 12 （ 机械制造工艺设计简明手册 ） ， 机床为 z3025， 选择转速 w n =125r/min。 实际速度：v=0.106m/s。 时间定额： 2 . 11 6 . 626 . 0 316 1 1 = + = + = w j nf ll t s 7 . 4 5 . 105 . 0 2316 21 2 = + = + = w j nf lll ts = = + = 168 . 1 5 . 17 21 3 w j nf lll t3.8 s 321jjjj tttt+=19.720 s 2.9.7.2 2.9.7.2 钻钻 027 . 0 0 18+f至至 16f 查表 3- 38（ 机械制造工艺设计手册 ） ，取 f=0.26 mm/r 查表 3- 42（ 机械制造工艺设计手册 ） ，取 v=0.30 m/s 带入公式： d v n p 1000 = 1614 . 3 30 . 0 1000 =5.95r/s=357 r/min 取机床实际转速： w n =400m/min，则实际切削速度：v=0.32 m/s 13 扩孔至f 17.8 f=0.5 mm/r ， （表 2.4- 52机械加工工艺手册 ） v=0.48 m/s ， （表 2.4- 53机械加工工艺手册 ）带入公式： d v n p 1000 = 8 . 1714. 3 48 . 0 1000 =8.6 r/s=516r /min 取机床实际转速：n=630 r/min=10.5r/s 实际切削速度：v= 1000 8 . 1714 . 3 5 . 10 =0.599m/s 铰孔 027 . 0 0 18+f 查表 3- 50（ 机械制造工艺设计手册 ） ，f=1.8mm/r，v=0.13m/s 带入 d v n p 1000 = 1814 . 3 13 . 0 1000 =2.3 r/s=138 r/min。 取机床实际转速：n=125 r/min=2.08r/s 实际速度：v=0.11m/s 时间定额： = + = + = 6 . 626 . 0 337 1 1 w j nf ll t26 s = + = + = 5 . 105 . 0 2337 21 2 w j nf lll t 8.7s = = + = 188 . 1 5 . 41 21 3 w j nf lll t1.3 s 321jjjj tttt+=36 s 工序总时间定额：= j t56 s1min 2.9.8 2.9.8 工序工序 （钻孔（钻孔 3f ）切削用量及时间定额：）切削用量及时间定额： 查表 3- 38（ 机械制造工艺设计手册 ） ，取 f=0.18 mm/r 查表 3- 42（ 机械制造工艺设计手册 ） ，取 v=0.15 m/s 带入公式： d v n p 1000 = 314 . 3 15 . 0 1000 =16r/s=960r/min 取机床实际转速：n=960 r/min。 切削工时： 8 .14=lmm，8 . 1 1 =lmm，0 2 =l带入公式： w j nf lll t + = 21 = 1618 . 0 8 . 1 8 . 14 + =5.8 s 第四章 夹具设计 14 第三章第三章 夹具设计夹具设计 由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质 量，故需要设计专用夹具。 3.1 问题的提出：问题的提出： 本次设计选择设计工序 钻扩铰孔 027 . 0 0 18+f、 11 . 0 0 16+f的夹具。该工序加工的精 度要求较高，粗糙度要求 1.6，平行度要求 0.05。工序基准为底平面。需要保证的尺寸 要求：保证孔 027 . 0 0 18+f中心与底面距离03. 024mm，孔 11 . 0 0 16+f中心与底面距离 05. 049mm。两孔中心距05. 056mm。夹具设计应首先满足这些要求，并保证较高的生 产效率， 还应考虑夹具零件制造的工艺性和生产经济性， 加工过程中夹具的操作应方便， 定位夹紧稳定可靠，夹具体应具有较好的刚性。 3.2 夹具的设计：夹具的设计： 4.2.1 4.2.1 定位基准的选择：定位基准的选择： 根据图纸要求， 为保证加工质量， 工序基准应与设计基准相同。 选择底面作为基准。 工序基准面是底平面， 定位面为环行突台面， 限制 3 个自由度， 孔采用定位销定位， 由于通过孔夹紧，定位销与夹紧件拉杆做成整体。限制 2 个自由度，还有一个绕孔轴线 旋转自由度，采用一个可调支承，支承于 26f 圆柱端面，除限制自由度达到完全定位外， 还能提高夹具系统刚性。定位面板下图 4-1： 图图 4-1 4-1 定位面板定位面板 3.2.23.2.2 定位误差分析：定位误差分析： 定位误差是指由于定位不准引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误 差。对夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置 公差的三分之一，或满足d装夹+d对定+d过程t，即可认为定位方案符合加工要求。 对于本次设计的夹具，需要保证的尺寸要求：保证孔 027 . 0 0 18+f中心与底面距离 15 03. 024mm，孔 11 . 0 0 16+f中心与底面距离05. 049mm。两孔中心距05. 056mm。其中两孔 中心距由钻模板上两钻套的中心距保证。孔与底面的距离靠钻模板与 3 个 c 型定位支承 保证，3 个尺寸都是以工件底面为基准的，基准不重合误差为 0。 导向装置的设计： 导向装置主要是钻模板，导向元件是钻套，加工中需要钻扩铰 3 个工步，为 减少装夹时间，减少辅助时间，钻套选择快换钻套，钻套与钻模板连接需要有衬套。当 需要换钻套时，只需要将钻套逆时针旋转到钻套的削平边，即可以取出钻套。 快换钻套。见图 4-2： 图 4-3 钻模板 图 4-3 钻模板 钻模板图见图 4-3： ： 3.2.3 夹紧装置的设计：夹紧装置的设计： 根据夹紧力方向的原则 （1） ，夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置。 （2） ，夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小； （3） ，夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。 根据夹紧力作用点的原则 第四章 夹具设计 16 （1） ，夹紧力的作用点应正对夹具定位支承元件或位于支承元件所形成的稳定受力区 域内，以免工件产生位移和偏转； （2） ，夹紧力的作用点应在工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可 采用增大工件受力面积或合理布局夹紧点位置等措施来实现； （3） ，夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠 性，减小工件的夹紧力，防止加工过程产生振动。 根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定夹紧方式，通过前面工序加工出 的 11f 孔用拉杆夹紧，方向为水平向右，这样能保证主要定位基准面与定位元件的良好 接触。 3.2.4 切削力及夹紧力的计算：切削力及夹紧力的计算： 3.2.4.13.2.4.1 切削力的计算：切削力的计算： 刀具为高速钢锥柄麻花钻，直径 d=16mm，f=0.26mm/r，查表 232切削用量简明 手册钻孔的轴向力计算公式： f yf zf fc kfdcf 0 = 其中 f c =365.9， zf=1.0，yf=0.8 ， f k =0.94 带入公式 94 . 0 26 . 0 16 9 . 365 8 . 00 . 1 = c f=1873 n 钻孔 11 . 0 0 16f至 14f 的轴向力： 94 . 0 26 . 0 14 9 . 365 8 . 00 . 1 = c f=1639 n 3.2.4.23.2.4.2 夹紧力的确定：夹紧力的确定： 分析工件夹具中的受力情况： 切削力方向为孔的轴线方向，夹紧力垂直于切削力方向，由定位面与定位元件之间 的摩擦力平衡切削轴向力，定位面板材料为铸铁，工件材料为铸铁，查机械设计课程 设计手册表 110，摩擦系数为 0.5 。由理论力学第 6 版 p110 公式： nss fff= 式中 s f 为摩擦力， s f 为静摩擦因素， n f 为正压力，带入式 得： n f = 5 . 0 1873 =3746 n，则实际夹紧力 f=k n f ，k 为安全系数。 k= 43210 kkkkk 查机床夹具设计手册 ，表 1- 2- 1、表 1- 2- 2：2 . 1 0 =k 2 . 1 1 =k 0 . 1 2 =k 0 . 1 3 =k 0 . 1 4 =k k=1.21.21.01.01.0=1.44 f=1.443746=5394 17 3.2.5 校验夹紧元件的强度：校验夹紧元件的强度： 夹紧拉杆材料为 20cr，材料塑性大，受力为拉力，发生塑性变形，当达到一定限 度或断裂，零件不能正常工作，就发生失效。失效发生在零件的薄弱环节。拉杆示意图 如下： 图 4-4 夹紧拉杆图 a- a 截面是该零件最易失效的部分，取该截面分析： a fn =s， 2 314 . 3 5416 =s=192mpa 对塑性材料有： s s n s s = （由材料力学第 4 版，刘鸿文主编，高等教育出 版社 p29） ， 20cr 钢= s s540mpa，取= s n2，则： s s n s s = 2 540 =270s 故拉杆强度合格。 3.2.7 夹具的使用及维护：夹具的使用及维护： 夹具装配图的绘制：夹具装配图的绘制： 夹具的具体各部分设计完成后，将夹具装配图画于 a0 图纸上，部分主要零件也单 独画于 a3，a1 图纸上，见附图。 该夹具是用于精加工的，装配完成后，安装在 z3025 钻床的工作台上，安装后要 检查安装是否存在误差，如有应设法消除，以免造成加工误差。该夹具设计的是液压夹 紧方式，安装完成还要检查管