机械制造技术课程设计-KCSJ-16扁叉加工工艺及钻2-10孔夹具设计（全套图纸）

课 程 设 计 （ 设 计 ）课 程 设 计 （ 设 计 ） 扁叉零件机械加工工艺及夹具设计 学 院： 专 业： 班 级： 学生姓名： 指导老师： 完成日期： 摘要摘要 扁叉零件加工工艺及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹 具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛 坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步 的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用 夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、 夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹 具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：工艺，定位，切削用量，夹紧 0 Abstract The bolt body parts and milling fixture design process is the design process design, including machining process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in. Keywords: process, positioning, cutting dosage, clamping, 0 目 录 第第 1 章章 绪论绪论 1 第第 2 章章 零件的分析零件的分析 2 2.1 零件的作用 2 2.2 零件的工艺分析 2 第第 3 章章 零件的工艺规程零件的工艺规程 2 3.1 确定毛坯的制造形式 2 3.2 扁叉加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 3 3.2.1 孔和平面的加工顺序 3 2.2.2 孔系加工方案选择 3 3.3 扁叉加工定位基准的选择 4 3.3.1 粗基准的选择 4 3.3.2 精基准的选择 4 3.4 扁叉加工主要工序安排 5 3.5 毛坯尺寸的确定 7 3.6 确定各工序的加工设备和工艺装备 7 第第 4 章章 确定切削用量及基本时间确定切削用量及基本时间 8 第第 5 章章 钻钻10 孔夹具设计孔夹具设计 15 5.1 夹具的夹紧装置和定位装置 15 5.2 夹具的导向 15 5.3 切削力及夹紧力的计算 16 5.4 钻孔与工件之间的切屑间隙 19 5.5 钻模板 20 5.6 定位误差的分析 21 5.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用 22 5.8 确定夹具体结构和总体结构 24 5.9 夹具设计及操作的简要说明 26 总 结 26 参考文献 27 致 谢 28 1 第第 1 章章 绪论绪论 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。 扁叉零件加工工艺及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 第第 2 章章 零件的分析零件的分析 2.1 零件的作用 题目给出的零件是扁叉。扁叉的主要作用是保证各轴之间的中心距及平行度，并保 证部件正确安装。因此扁叉零件的加工质量，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。 扁叉图 2.2 零件的工艺分析 由扁叉零件图可知。 扁叉是一个扁叉零件， 它的外表面上有 4 个平面需要进行加工。 支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为三组加 工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下： （1）以 24 端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：24 左端面的铣 削加工；24 右端面的铣削加工，其中有表面粗糙度要求为6.3Ram， （2）以内侧宽度为 105mm 侧面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括： 内侧宽度为 105mm 左、右侧面。 （3）以10H7 孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：10H7 粗糙度 为1.6Ram的孔。 （4）以顶部宽度为 6f9mm 凸台面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括： 顶部宽度为 6f9mm 凸台面 第第 3 章章 零件的工艺规程零件的工艺规程 3.1 确定毛坯的制造形式 灰铸铁（HT150）中的碳全部或大部分以片状石墨方式存在铸铁中，由于片状石墨 3 对基体的割裂作用大，引起应力集中也大；因此，使石墨片得到细化，并改善石墨片的 分布，可提高铸铁的性能。可采用石墨化退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能 出现的白口组织（有大量的渗碳体出现） ，以便于切削加工。 零件材料为 HT150，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，最后选用铸造，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。 表 1.1 灰铸铁（HT150）的性能参数 3.2 扁叉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。该扁叉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，对于扁叉来说，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。 3.2.1 孔和平面的加工顺序 扁叉类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工扁叉上的基准平面，以基准平 面定位加工其他平面。然后再加工孔系。扁叉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。 扁叉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 扁叉孔系加工方案，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。 根据扁叉零件图所示的扁叉的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用 牌号 铸件壁厚 最 小 抗 拉强度 硬度 铸 件 硬 度 范围 金相组织 HT150 2.5-10 10-20 20-30 30-50 175 145 130 120 H175 150-200 铁素体+珠光体 4 镗模法镗孔较为适宜。 （1）用镗模法镗孔 在大批量生产中，扁叉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，需要将扁叉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。 3.3 扁叉加工定位基准的选择 3.3.1 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）保证装入扁叉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。即以扁叉的输入轴和输出 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。 3.3.2 精基准的选择 从保证扁叉孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证 扁叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从扁叉零件图分析可知，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 5 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，虽然它是扁叉的装配基 准，但因为它与扁叉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。 3.4 扁叉加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。扁叉加工的第一个工序 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扁叉加工完成为止，除了个别工序 外，都要用作定位基准。因此，顶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铣床上钻出， 因切削力较大， 也应该在粗加工阶段完成。 对于扁叉， 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c9080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mg200。 根据以上分析过程，现将扁叉加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 工 序 号 工 序 内 容 10 铸造 20 时效处理 30 粗铣 24 左端面至尺寸 152mm 40 粗铣 24 右端面至尺寸 149mm 50 粗铣内侧宽度为 105mm 左侧面 60 粗铣内侧宽度为 105mm 右侧面 70 钻，铰10H7 孔 80 粗铣顶部宽度为 6f9mm 凸台面 6 90 精铣顶部宽度为 6f9mm 凸台面 100 去毛刺 110 检验入库 工艺路线二： 工 序 号 工 序 内 容 10 铸造 20 时效处理 30 粗铣顶部宽度为 6f9mm 凸台面 40 精铣顶部宽度为 6f9mm 凸台面 50 粗铣 24 左端面至尺寸 152mm 60 粗铣 24 右端面至尺寸 149mm 70 粗铣内侧宽度为 105mm 左侧面 80 粗铣内侧宽度为 105mm 右侧面 90 钻，铰10H7 孔 100 去毛刺 110 检验入库 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， 方案一与方案二主要区别在于顶部宽度为 6f9mm 凸台面的加工选择方面，方案一安排 在最开始，方案二安排在最后，因为要遵循先基准后其他的原则，采用方案二 以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案二： 工 序 号 工 序 内 容 10 铸造 20 时效处理 30 粗铣 24 左端面至尺寸 152mm 40 粗铣 24 右端面至尺寸 149mm 7 50 粗铣内侧宽度为 105mm 左侧面 60 粗铣内侧宽度为 105mm 右侧面 70 钻，铰10H7 孔 80 粗铣顶部宽度为 6f9mm 凸台面 90 精铣顶部宽度为 6f9mm 凸台面 100 去毛刺 110 检验入库 3.5 毛坯尺寸的确定 在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余 量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵 的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考 虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类 形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。 （1）面的加工余量。 根据工序要求，顶面加工分粗、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 mm4 . 37 . 2 ， 现取 mm0 . 3 。表 3.2.27 粗铣平面时厚度偏差取 mm28. 0 。 精铣：参照机械加工工艺手册表 2.3.59，其余量值规定为 mm5 . 1 。 （2）毛坯为实心，不冲孔。 3.6 确定各工序的加工设备和工艺装备 机床的选用 查资料1机械加工工艺手册可得： 立式铣床)52(KX，主要用于铣加工。 摇臂钻床 Z525，可用于钻、扩、铰及攻丝。 刀具的选用 查资料1机械加工工艺手册可得： 高速钢端面铣刀，铣刀材料：VCrW 418 ，刀具的角度取： oo 1510 0 = oo 128 0 = oo 85= n oo 2515= mmD63= 8=Z 钻头：直柄麻花钻10)1996 3 . 6135/(TGB 铰刀：硬质合金锥柄机用铰刀 10，30、35，55 )844252(GB 锥铰刀：公制/莫氏 4 号锥直柄铰刀，刀具材料：VCrW418 8 其他设备的选用 夹具：夹具采用专用的铣、钻夹具 量具选用：锥柄双头塞规，多用游标卡尺 辅助设备：锉刀、钳子等 第第 4 章章 确定切削用量及基本时间确定切削用量及基本时间 切削用量包括背吃刀量 a p、进给量 f 和切削速度 v。确定顺序是先确定 ap、f、再 确定 v。 工序 30：粗铣 24 左端面至尺寸 152mm 机床：铣床 X52K 刀具：两块镶齿套式面铣刀，材料：15YT，200Dmm= ，齿数20Z =，为粗齿铣 刀。 因其单边余量：Z=3mm 所以铣削深度 p a：3 p amm= 每齿进给量 f a：根据参考文献3表 2.4-73，取0.15/ f amm Z=铣削速度V：参照 参考文献3表 2.4-81，取2.54/Vm s= 机床主轴转速n： 9 10001000 2.54 60 242.68 /min 3.14 200 V nr d = ， 按照参考文献3表 3.1-74 245 /minnr= 实际铣削速度v： 3.14 200 245 2.56/ 10001000 60 dn vm s = 进给量 f V：0.15 20245/6012.25/ ff Va Znmm s= 工作台每分进给量 m f ：12.25/735/min mf fVmm smm= a ：根据参考文献3表 2.4-81,mma60= 切削工时 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知42lmm=， 刀具切入长度 1 l： 22 1 0.5()(1 3)lDDa=+ 22 0.5(20020060 )(1 3)7.6mm=+= 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 1 j t： 12 1 427.62 0.07min 735 j m lll t f + = 查参考文献1，表 2.5-45 工步辅助时间为：1.23min 工序 40：粗铣 24 右端面至尺寸 149mm 机床：铣床 X52K 刀具：两块镶齿套式面铣刀，材料：15YT，200Dmm= ，齿数20Z =，为粗齿铣 刀。 因其单边余量：Z=3mm 所以铣削深度 p a：3 p amm= 每齿进给量 f a：根据参考文献3表 2.4-73，取0.15/ f amm Z=铣削速度V：参照 参考文献3表 2.4-81，取2.54/Vm s= 机床主轴转速n： 10001000 2.54 60 242.68 /min 3.14 200 V nr d = ， 按照参考文献3表 3.1-74 245 /minnr= 实际铣削速度v： 3.14 200 245 2.56/ 10001000 60 dn vm s = 10 进给量 f V：0.15 20245/6012.25/ ff Va Znmm s= 工作台每分进给量 m f ：12.25/735/min mf fVmm smm= a ：根据参考文献3表 2.4-81,mma60= 切削工时 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知42lmm=， 刀具切入长度 1 l： 22 1 0.5()(1 3)lDDa=+ 22 0.5(20020060 )(1 3)7.6mm=+= 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 1 j t： 12 1 427.62 0.07min 735 j m lll t f + = 查参考文献1，表 2.5-45 工步辅助时间为：1.23min 工序 50：粗铣内侧宽度为 105mm 左侧面 机床：双立轴圆工作台铣床 KX52 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： VCW r418 mmD63= 齿数 6=Z 铣削深度 p a：mmap3= 每齿进给量 f a： 根据参考文献7 机械加工工艺手册 表 2.4- 73， 取Zmmaf/18. 0= 铣削速度V：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 81，取smV/2 . 1= 机床主轴转速n： min/97.363 6314. 3 602 . 110001000 0 r d V n = ，min/370rn = 式（1.1） 实际铣削速度 V ：sm nd V/22 . 1 601000 3706314 . 3 1000 0 = 式（1.2） 进给量 f V：smmZnaV ff /66. 660/370618. 0= 式（1.3） 工作台每分进给量 m f ：min/6 .399/66. 6mmsmmVf fm = a ：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 81,mma60= 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml76= 刀具切入长度 1 l： 11 ) 31 ()(5 . 0 22 1 += aDDl 式（1.4） mm98.24) 31 ()606363(5 . 0 22 =+= 取mml25 1 = 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 1 j t：min26. 0 6 . 399 22576 21 1 + = + = m j f lll t 式（1.5） 工序 60：粗铣内侧宽度为 105mm 右侧面 机床：双立轴圆工作台铣床 KX52 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： VCW r418 mmD63= 齿数 6=Z 铣削深度 p a：mmap3= 每齿进给量 f a： 根据参考文献7 机械加工工艺手册 表 2.4- 73， 取Zmmaf/18. 0= 铣削速度V：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 81，取smV/2 . 1= 机床主轴转速n： min/97.363 6314. 3 602 . 110001000 0 r d V n = ，min/370rn = 式（1.1） 实际铣削速度 V ：sm nd V/22 . 1 601000 3706314 . 3 1000 0 = 式（1.2） 进给量 f V：smmZnaV ff /66. 660/370618. 0= 式（1.3） 工作台每分进给量 m f ：min/6 .399/66. 6mmsmmVf fm = a ：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 81,mma60= 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml76= 刀具切入长度 1 l： ) 31 ()(5 . 0 22 1 += aDDl 式（1.4） mm98.24) 31 ()606363(5 . 0 22 =+= 取mml25 1 = 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 12 走刀次数为 1 机动时间 1 j t：min26. 0 6 . 399 22576 21 1 + = + = m j f lll t 式（1.5） 工序 70：钻，铰10H7 孔 机床：Z525 刀具：硬质合金锥柄麻花钻头。型号：E211 和 E101 带导柱直柄平底锪钻（GB4260- 84） 公制/莫式 4 号锥直柄铰刀 刀具材料：VCrW418 10H7 孔先钻9.5 孔，然后铰孔至10 切削深度 p a：4.75 p amm= 进给量f：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 52，取rmmf/33. 0= 切削速度V：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 53，取smV/36. 0= 机床主轴转速n，由式（1.1）有： 100010000.3660 687.9 / min 3.149.5 v nr d = ，取min/700rn = 实际切削速度 V ，由式（1.2）有： 0 3.149.5 700 0.36/ 1000100060 d n Vm s = = 被切削层长度l：mml60= 刀具切入长度 1 l： mmmmctgctgk D l r 58 . 42120 2 10 )21 ( 2 1 =+=+= 式（1.8） 刀具切出长度 2 l：mml41 2 = 取mml3 2 = 走刀次数为 1 机动时间 2j t：min87. 0 70033. 0 345467671818 2 + = fn L t j 式（1.9） 铰孔102 切削深度 p a：mmap25 . 0 =，mmD10= 进给量f： 根据参考文献7 机械加工工艺手册 表 2.4- 58，rmmf/0 . 20 . 1= 取rmmf/0 . 2= 切削速度V：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 60，取smV/32. 0= 13 机床主轴转速n，由式（1.1）有： min/46.611 1014. 3 6032. 010001000 r D V n = ，取min/600rn = 实际切削速度 V ，由式（1.2）有：sm Dn V/31. 0 601000 6001014. 3 1000 = 被切削层长度l：mml20= 刀具切入长度 1 l，由式（1.8）有： mmctgctgk dD l r 14 . 2 2120 2 10 5 . 10 )21 ( 2 0 1 + =+ = 刀具切出长度 2 l：mml41 2 = 取mml3 2 = 走刀次数为 1 机动时间 4j t，由式（1.9）有：min03. 0 6002 3214. 22620 4 + = nf L t j 工序 80：粗铣顶部宽度为 6f9mm 凸台面 机床：双立轴圆工作台铣床 KX52 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： VCW r418 mmD63= 齿数 6=Z 铣削深度 p a：mmap3= 每齿进给量 f a： 根据参考文献7 机械加工工艺手册 表 2.4- 73， 取Zmmaf/18. 0= 铣削速度V：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 81，取smV/2 . 1= 机床主轴转速n： min/97.363 6314. 3 602 . 110001000 0 r d V n = ，min/370rn = 式（1.1） 实际铣削速度 V ：sm nd V/22 . 1 601000 3706314 . 3 1000 0 = 式（1.2） 进给量 f V：smmZnaV ff /66. 660/370618. 0= 式（1.3） 工作台每分进给量 m f ：min/6 .399/66. 6mmsmmVf fm = a ：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 81,mma60= 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml76= 刀具切入长度 1 l： 14 ) 31 ()(5 . 0 22 1 += aDDl 式（1.4） mm98.24) 31 ()606363(5 . 0 22 =+= 取mml25 1 = 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 1 j t：min26. 0 6 . 399 22576 21 1 + = + = m j f lll t 式（1.5） 工序 90 精铣顶部宽度为 6f9mm 凸台面 铣削深度 p a：1 p amm= 每齿进给量 f a： 根据参考文献7 机械加工工艺手册 表 2.4- 73， 取Zmmaf/15. 0= 铣削速度V：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4- 81，取smV/5 . 1= 机床主轴转速n，由式（1.1）有： min/96.454 6314. 3 605 . 110001000 0 r d V n = ，min/460rn = 实际铣削速度 V ，由式（1.2）有：sm nd V/52 . 1 601000 4606314 . 3 1000 0 = 进给量 f V，由式（1.3）有：smmZnaV ff /9 . 660/460615. 0= 工作台每分进给量 m f ： min/414/9mmsmmVf fm = 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml76= 刀具切入长度 1 l：精铣时mmDl63 1 = 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1。 机动时间 2j t，由式（1.5）有：min33 . 0 414 26376 21 2 + = + = m j f lll t 本工序机动时间min59. 033. 026. 0 21 =+=+= jjj ttt 15 第第 5 章章 钻钻10 孔夹具设计孔夹具设计 5.1 夹具的夹紧装置和定位装置 本夹具主要用于钻10 孔夹具设计 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。 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。 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 16 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。 5.3 切削力及夹紧力的计算 刀具：钻头10。 则轴向力：见工艺师手册表 28.4 F=C F d0 F z f F y kF3.1 式中： C F =420， ZF=1.0, yF=0.8, f=0.35 17 kF=( 07 . 1 ) 190 200 () 190 3 . 1 = F n HB F=420 1.00.8 60.351.072123()N= 转矩 T=CTd0 T Z f T y kT 式中: CT=0.206, ZT=2.0, yT=0.8 T=0.206 2.00.8 60.351.0717.34()NM= 功率 Pm= 0 17.34 16.95 0.726 3030 8.5 V T KW d = 在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=K1K2K 3K4 式中 K1基本安全系数，1.5; K2加工性质系数，1.1; K 3 刀具钝化系数, 1.1; K4断续切削系数, 1.1 则 F / =KF=1.5 )(423921231 . 11 . 11 . 1N= 钻削时 T=17.34 N M 切向方向所受力: F1= N L T 267 1065 34.17 3 = = 取 1 . 0=f 18 F f =4416 )( 6 . 4411 . 0N= F f F1 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： FKWK= 安全系数 K 可按下式计算有： ： 6543210 KKKKKKKK = 式中： 60 KK为各种因素的安全系数，查参考文献5表121可得： 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56 C K = 1.2 1.2 1.05 1.2 1.3 1.0 1.02.36 P K = 1.2 1.2 1.0 1.2 1.3 1.0 1.02.25 f K = 所以有： 1193.08() KCC WKFN= 766.37() KPP WKFN= 1359.90() Kff WKFN= 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 夹与切削力之间的关 系 F 夹KF 轴向力：F 夹KF （N） 扭距： 19 93.111033 . 1 234 . 0 5 . 1054.33310 38 . 09 . 13 0 = M YF XF M KfdCMNm 在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数 321 KKKK = 由资料机床夹具设计手册查表721可得： 切削力公式： Pf KfDF 75 . 0 2 . 1 412= 式（2.17） 式中 10Dmm= rmmf/3 . 0= 查表821得：95 . 0 ) 190 ( 6 . 0 = HB Kp 即：)(69.1980NFf= 实际所需夹紧力： 由参考文献16 机床夹具设计手册 表1121得：KFW fK = 安全系数 K 可按下式计算，由式（2.5）有： ： 6543210 KKKKKKKK = 式中： 60 KK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121 可得： 25. 20 . 10 . 13 . 12 . 10 . 12 . 12 . 1=K 所以 )(55.445625 . 2 69.1980NFKW fK = 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 20 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=(0.31.2)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、 21 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