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2009级机械设计及自动化毕业设计论文第一章概述壳体的结构与功能：壳体是一个为其内部结构提供耐压、密封的舱室。 它采用铸造毛坯，材料为ZAISi7MgY，总长为841.5mm，最大外径534.4.该壳体是一外部形状和内腔均为给定方程的流线型曲面，且内部结构较复杂的回转体，采用等强度设计，壁厚要求为5.5+0.8 -0.5 、6.5+0.8 -0.5 、8.5+0.8 -0.5 、10.5+0.8 -0.5等4个不均匀截面连接而成，属于典型的薄壁零件。1.1 零件结构特点：1.1.1 壳体大端外圆主要尺寸5050 -0.11、512-0.145 -0.225 、 512-0.145 -0.225，公差介于e7e8之间，外圆对中心轴线跳动0.05mm。1.1.2 壳体内腔中两月牙凸台上孔25和孔13，由内腔穿向壳体小端外表面长约180mm，距壳体大端面为555mm。精度虽不高，但加工和测量都比较困难。图纸中所用的基准为:基准:A 小端孔280+0.1 0的中心线基准:B 大端孔512-0.145 -0.225的中心线第二章工艺方案的制定2.1 毛坯材料的选择及制定：材料的选择首先应从材料的性能角度出发，同时兼顾到其它相应的技术指标，根据壳体主要是为其内部组件提供耐压密封的舱室，又是其它组件的安装机座，根据这一特点，壳体采用了牌号为ZALSi7MgY铸铝合金材料，这种材料具有良好的抗氧化性能（合金表面氧化后，形成的氧化膜致密性好，能阻止继续氧化），适用于制作形状复杂的大型铸件，对于壳体这一造型复杂的零件，（它是由复杂曲线形成的回转体、其外形尺寸较大、内腔形状比较复杂）须采用压差铸造，才能获得优质铸件，保证了内腔尺寸精度与壁厚尺寸，然后铸件再经过相应的热处理工艺，达到相应的技术指标。2.2 材料的机械加工性能简介： 此壳体材料ZALSi7Mg是高强度铸造铝合金，属铝硅系合金，下面简要介绍一下其成分及性能材料工作：状态（T6）（固溶处理加完全人工失效）ZALSi7Mg室温下的机械性能b300MPaPage: 2Page: 20.。225245HB=90表格145钢机加性能（表格2）：b（Kgmm2）s（Kgmm2）（%）（%）HB61364016197表格2由上面两表比较可知：ZAlSi7Mg的材料的硬度比45钢的软，即此材料的加工性能良好，刀具磨损小。但是此材料受温度影响比较大。2.3 工艺难点分析2.3.1 毛坯找正精度要求高操作难度大该壳体外径尺寸为534.4mm，壁厚为5.5+0.8 -0.5、6.5+0.8 -0.5、8.5+0.8 -0.5和10.5+0.8 -0.5，毛坯状态及机加找正精度要求公差为1.3mm。公差1.3为铸造、热处理和机加等所共有的公差，再加上机加时毛坯找正误差等原因，这样公差分配给铸造、热处理后，机加精度将提高很多，就我厂现有的设备和加工能力，似乎是不太好实现，这样就给机加带来了很大的困难，因此机加工艺难点首先在于毛坯的找正和找正方法。2.3.2 工件壁薄、外形尺寸大、刚性差、易变形、控制变形难。由于该壳体外形较大，又是典型的薄壁件，刚性较差、易变形，所以在加工中必然会体现薄壁件的一些弱点，不易吃大力、热溶小、线膨胀系数大、易产生温度应力等。另外装夹变形也是造成工件变形的一个因素，工件在受到较大的径向力和轴向力都可能产生较大的变形，因而控制变形也是本工艺的难点之一。2.3.3 壳体内腔供气通道孔13及线导导线穿出孔25距壳体大端面距离为555，孔长约为180mm，加工困难。2.4 工艺措施2.4.1 对于壁厚差的控制、由于在加工过程中，工件的变形及尺寸的公差将直接带入壁厚差1.3mm，为确保壁厚要求，经过分析计算，。给机加留0.2 mm 的留量，同时由于工件壁薄，为减少因装夹不合适，而造成的变形，在夹具设计中应予以考虑。、合理分配公差。对铸造、热处理提出了相应的公差要求，使工件在经铸造热处理后，变形能控制在一个较为理想的范围内，对于其形状公差如轴线的直线度及内腔的椭圆度应控制在一定的范围内，这对于我们达到产品尺寸要求是一关键的前提条件。、合理安排机加工序：在机加工艺中，必须提高机加工序的精度。具体的壁厚加工工艺安排为：找正粗镗止口粗车外圆测量壁厚借料调整精镗止口精车外圆测量壁厚。2.5 工艺方案的制订该壳体的工艺方案是根据零件的结构特点性能要求，基本遵循了基准重合原则（定位基准与设计基准重合的原则），基准统一的原则（在工件的加工中尽可能的采用同一的定位基准）、互位基准的原则（为了使加工面间有较高的位置精度，又为了使其加工余量均匀可采取反复加工、互位基准的原则）工序集中与工序分散的原则，从大的方面来讲，分为以下几个部分：铸造热处理粗加工阶段时效处理半精加工阶段精加工阶段表面处理第三章加工工艺分析编制工艺应遵循以下原则：1）应根据壳体的最终壁厚公差要求和工艺过程，通过合理的公差分配，对壳体的铸造，热处理工序提出相关要素的尺寸公差和形位公差要求。2）就机加过程而言，必须在加工前的找正和分析上采取必要而合理的措施，使壳体能在现有热处理或铸造、热处理的尺寸公差和形位公差状态下，其壁厚偏差尽可能达到最佳效果。其基本内容为: 找正外圆、粗车、划线定点、测量壁厚。3）未经机械加工的铸件上的待加工表面尺寸和非加工表面尺寸的铸造公差按图样和相应技术条件执行。涉及非加工表面与加工表面间的尺寸及偏差的铸造表面尺寸及其偏差，按机加工艺尺寸链换算确定。该铸造表面形状及位置公差应控制在其尺寸公差的1315之间。铸件在粗加工后，应按壳体铝合金零件铸造技术条件，进行X射线探伤检查，内水压和气密性检查。壳体两端连接表面，外圆柱面或锥面及距坯料端面100mm内的工艺夹头表面，在机加工艺尺寸状态时的铸造表面缺陷要求和判定由机加工艺人员确定。3.1 基准的选择由零件图分析可知，其大部分尺寸与技术要求都是以壳体轴线为径向基准，壳体大端面为轴向设计基准。在加工过成中，若选择止口以及端面作为定位基准，不但符合基准重合这一原则，且有利于装夹及加工。3.2 工件的装夹：应设计制造使用专用夹具，防止工件装夹变形，保证相关加工要素的位置精度，装夹壳体一般按相应工种切削加工工艺守则中“工件装夹”条款执行。即（1）夹紧力应朝着主要限位面。（2）夹紧力的作用点应落在定位元件的支撑范围内。（3）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的方向和部位。（4）夹紧力的作用点应靠近工件的加工表面。根据壳体是一个外形复杂的零件、其技术要求较高，要达到其技术指标，还应统过合理的安排加工工序以及选择恰当的加工手段和工装设备等来实现。壳体其轴性刚性大于径性刚性，所以在整个工艺过程中，粗加工阶段的粗拉毛坯、粗镗止口等可采用径向加紧方式，在后续工序中多采用轴向加紧方式、这样可以避免由于径向夹紧带来得壳体变形，同时也符合上述加紧原则。同时主要表面加工余量的逐步减小，有利于减小切削变形的影响，又能及时发现缺陷进行补救或终止加工，使零件逐步达到图纸要求。各阶段中零件各道工序的安排，在很大程度上与各工序所选择的定位基准有关。因为各阶段开始时，总是先加工定位基准面，及先行工序为后续工序提供所需定位基准。3.3 加工方案的制定在上述原则及要求的基础上，壳体的加工方案如下：第一阶段为粗加工阶段，主要经过铸造，热处理、粗车、时效及打压等几道工序，切除大部分的余量，建立粗基准。检查、找正借料主要是在此阶段进行。分析粗加工阶段：17为粗加工阶段，这一阶段主要完成毛坯浇道的去除及大部分余量的切削，通过对毛坯内腔多处打表找正，多截面多点测量和数据分析，将毛坯基准进行转换，模拟出壳体中心线，进行壳体两端内腔止口484H7（+0.063 0）、227H7及大端面的加工，确定基准后在数控车上粗车壳体外形曲，分三次走刀，根据每次走刀所测壁厚进一步调整壳体中心线，留精加工余量单边1.5mm，壳体大端面留量3mm，小端面夹头留量27.5mm用于架位（工艺定位基准），辐射线圈槽单边留量2.5mm，然后进行探伤和液压试验，以使毛坯的缺陷（砂眼、缩松、气孔、加工余量）在粗加工后及早发现，及时决定补修或报废，以免对应报废的零件进行后续加工而浪费工时和其它制造费用。时效处理：去除粗加工时应力为半精加工做好准备。第二阶段为半精加工阶段，主要是进一步切去各表面余量，为精加工作准备。半精加工阶段分析：工序912为半加工阶段，这一阶段主要完成精基准的加工，首先通过测量粗加工后壳体内腔的壁厚尺寸，以验证工件中心线是否找正，以便为精基准的加工提供必要的参考数据，然后在卧镗加工两端止口尺寸487.03H7（+0.063 0）和279.6H7及壳体大端面（轴向基准），经车床加工重新修正壳体外圆的两处架位，为后续精加工做好准备。第三阶段为精加工阶段则是建立精基准，对工件进行精加工，并经表面处理打压和涂漆，最终达到图纸要求。精加工阶段分析:工序1330为精加工阶段，其中工序13在数控立车上精车外形曲线，由于该壳体总长为780mm，设备加工范围受限制，通过设计刀架辅具F7来扩大数控立车的行程来完成该工序的加工。由于壳体内腔存在两凸台使得切削无法连续，部分内腔加工放到第16道工序利用昆明加工中心来完成，工序25在V1000车床上加工出壳体大端连段处各部分尺寸及壳体总长尺寸，壳体内腔的29个轴向孔及14个径向孔，内半圆槽、壳体大端缺口的加工在卧镗上来完成，其中个别工序如内腔供气通道口及导线引出孔在摇臂钻上通过钻模来完成，壳体内腔径向孔及丝套螺纹盲孔，放在龙门加工中心加工，最后由钳工抛光壳体外表面，为外表面处理做好准备。这样把次要表面的加工穿插在各加工阶段进行，就能使加工阶段越加明显，又增加了阶段间的间隔时间，便于工件有足够时间让残余应力重新分布并引起变形，以便在后续工序中纠正其变形。另外加工中通过选择合适的切削参数、走刀量、吃刀深度和刀具角度来控制壳体变形，保证重要尺寸。3.4 工序分析：01 铸造：毛坯铸造采用压差铸造，由铸造车间完成。02 热处理：对铸造后的毛坯进行时效热处理，稳定组织，为后续的机加创造有利的条件。工序1：车工:检查变形工序2：车工：工序3：车架位：四爪撑大端内孔，用百分表找正A平面，使此面垂直于主轴中心，表跳小于0.3mm，然后紧固工件。（分析:此工序即为了保证小端面与大端内孔中心线垂直，即大端与小端同轴，为下道工序做准备工作。）工序4：粗镗止口：将工件装入镗用夹具，用百分表找正两内腔，要求两内腔至少要各找正一个截面，且测量点不得少于8点找正时，百分表的表跳值应小于1.1mm，且对称点的表跳差值不得大于0.2mm，并检查A面是否与主轴垂直，分析表跳值的规律，适当调整主轴以找最佳状态（分析:此工序通过对毛坯内腔多处打表找多截面多点测量和数据分析，将毛坯基准进行转换，模拟出壳体中心线，使的加工的两内止口孔的中心线逐渐往理论中心线上靠拢，确定基准后为下道工序在数控车上粗车壳体外形曲线作准备工作）工序5：粗车外形：将四块定位块安装在工作台上，车定位块，保证尺寸484f7，装夹零件，打表找正小端内孔，表跳小于0.05，分三次走刀，每次吃刀后测壁厚，根据壁厚值，调整工件的中心以找最佳状态， 工序6：车外圆：四爪撑起大端内孔，找正小端内孔277，表跳小于0.05，然后紧固工件，加紧力应适当，顶顶盘。根据批量生产，尽可能使用通用夹具，须设计一车用夹具此工序最好不要用四爪，四爪加紧力太大容易造成工件变形。工序7：液压实验工序8：失效工序9：测壁厚工序10:精镗止口:装夹工件，以壳体两端内孔及大端面找正，对称点的表跳小于0.05，然后紧固工件，并且参考上道工序所测的壁厚数值，调整主轴。工序11：划线工序12：车外圆工序13：精车外形工序14：测壁厚工序15：镗内腔装夹校正工件，以壳体两端孔及大端面校正工件，打表表跳0.03，然后紧固工件，夹紧力应适当。 工序16: 划线1.将镗用夹具放在工作台，然后将工件放入夹具内，大小夹环不装。2.调整工件位置，使壳体内腔两月牙凸台呈水平位置。3.将壳体内腔两月牙凸台分中，先试划分分中线4. 保持水平位置不变，将分中线轻轻引至大端外圆。因大端面尺寸已到位5.保持工件位置不变，以壳体大端外圆分中，用高度尺检查工步4的引出线是否重合，如不重合须重新调整，借料重新划线，并引至端面。工序17：车外圆装夹找正，两顶尖顶紧，保证大小端外圆径跳0.04，1. 粗车各部尺寸，留精车余量单边0.5，待工件充分冷却后再进行精车2. 精车外圆 工序18:镗内孔 工序19:钻孔： 工序20:钻孔 工序21:去毛刺 工序22:抛光3.5难加工尺寸的加工分析：3.5.1该壳体是一个铸造壳体，其内腔尺寸不需加工，为保证壁厚要求，在加工中必须找正、模拟其理论中心线，故必须对内腔进行打表找正，因此对内腔须进行尺寸链换算。尺寸链计算详见附图尺寸A0=6.5+0.8 -0.5为封闭环尺寸A1=F534.40 -0.11为增环尺寸A2为减环基本尺寸的计算 A0 A2= A1 A2= A1 A0=267.26.5=260.7根据封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和，封闭环的下偏差等于所有减环的下偏差之和减去所有增环的上偏差之和 A20.8=0EI EI=0.80.5=0.055ES ES=0.445 A2=260.7-0.445 -0.8所以内腔的半径公差为（0.445+0.8）=1.245而此数据设计到整个工艺过程中的铸造、热处理、机加（打表找正）数据的分配。铸造、热处理、分得误差为1.1mm ，机加误差为0.2mm，这个数据在第三道工序粗镗止口中已明确提出。内腔尺寸=2（260.7+0.445 -0.8）=F521.4+0.89 -1.63.5.2 壳体大小端尺寸的加工（表格3、4）:工序号工序名称基本尺寸（直径）直径余量定位基准1车浇道311.1大端孔480的中心线2车架位3074.1大端止口484的中心线7车外圆305.21.8大端止口484的中心线12车外圆300.54.7大端止口487.03的中心线13精车外形3000.5大端止口487.03的中心线表格3工序号工序名称基本尺寸直径余量定位基准2车架位5402.6大端480的中心线4粗车外形537.43.04大端止口484 13精车外形534.36大端止口487.03 表格43.5.3 止口的加工止口变形是一个难点，且很不容易保证，工艺如下：工序号工序名称基本尺寸直径余量定位基准01毛坯542.44.41车浇道542.40.6大端止口480 2车架位53817.4大端止口480 4粗车外形537.43大端止口4847车外圆5203大端止口48412车外圆5173.04大端止口487.03 17车外圆513.96大端止口487.03 从零件图可以看出，止口部位有一个凹槽，是极易变形难以控制的地方。所以此处机加加工余量不能太多，切削力、切削热和夹紧力都应比较小，才能满足图纸精度要求，此外它们之间的间隔相当于自然时效，有利于使工件消除残余应力和充分变形，第四章深孔的加工引线孔F25、其长径比LD=排气孔 F13、其长径比LD=属于深孔。深孔加工的特点如下:（1）深孔加工无法直接观察刀具切削情况，因此加工时，只能通过听声音，看切屑，观察机床负荷及切削液压力等方法来判断排屑及刀具磨损等。（2）深孔加工散热困难，必须采用有效可靠的切削热冷方式（3）深孔加工排屑困难，如发生切屑阻塞极易损坏刀具，因此必须合理选择切削用量，保证断屑可靠排屑通畅。（4）深孔加工加工时孔易发生偏斜，因此在刀具结构设计时应考虑导向装置与措施。（5）深孔加工时，钻杆长，刚性差，易振动，将直接影响加工精度及生产因此效率，因此合理选择切削用量十分重要。以上诸问题中，以排屑、导向、冷却最为重要，这几个问题解决好了，即可保证钻孔精度，又能延长刀具寿命，提高加工效率。因此，在加工F25，F13孔时必须采取以下措施：（1）钻孔时，应预钻一个与钻头直径相同的浅孔，引钻时可起到导向定心作用。（2）安装调试机床时，尽可能保证工件孔中心轴线与钻杆中心轴线重合。（3）根据工件材料ZALSi7Mg，属铝硅系，因此必须合理选择切削用量，以控制切屑卷曲程度，获得有力于排屑的C型切屑。4.1 F25，F13孔的加工方案：（a）用群钻进行加工；（b）先用锪钻，再用钻头进行加工；（c）先用铣刀把缺肉部分去掉，再用钻头进行加工，然后再掉头锪孔；（d）先用铣刀把缺肉部分去掉，再调头从大端用钻头进行加工，然后再锪孔；比较四种方案： 对于第一种方案用群钻进行加工，加工结果还行，如果当群钻选用了合理的修磨参数，它具有a）钻削轻快，轴向抗力下降约3550%；b）可采用大进给量钻孔，每转进给比普通麻花钻提高进三倍，钻孔效率大大提高；c）钻孔尺寸精度提高，加工表面粗糙度下降形位误差缩小；d）另外使用不同的钻型，可改善对不同的材料的钻孔质量，并能满足斜孔的加工要求。但由于此刀具修磨较复杂，需手工修磨较熟练的工人进行操作，对工人技术水平要求比较高，在批量生产中受到限制。对于第二种方案，锪钻排屑问题待须考虑，另外因为缺肉部位太长，一般加工中不采用锪钻进行切削。对于第三种方案：须设计专用刀具以便充分发挥普通钻床的作用，故采用第三种方案先铣后钻可以达到加工要求。由于在生产中所加工孔F25、F13距离尺寸1900.2、1850.2超差，加工后须修锉，且修锉量挺大，因此须改进夹具，为使所设计的夹具能保证加工要求和获得良好的技术经济效果，需要先研究解决下列问题：4.2 孔的加工工艺分析工件的结构形状比较规则，须加工的两孔F25、F13的直径精度和表面光洁度不是太高，因两孔为深孔 且有缺肉，故工艺中安排须先把缺肉部分铣去，再进行钻孔。依靠所设计的夹具来保证加工表面的下列位置精度（1）待加工孔F25和中心轴线的距离尺寸为1900.2（2）待加工孔F13和中心轴线的距离尺寸1850.2（3）孔壁均匀由上可知加工孔的位置精度不高以及距离尺寸不严，但属于斜面上钻孔，防止钻头切入时引偏，甚至折断，再设计夹具时应注意此势必会一起问题。4.3 夹具设计4.3.1 定位方案；工件采用一面两销定位，端面限制了三个自由度，圆柱销限制了两个方向的移动，圆柱销和削边销联合起来限制了绕Z轴方向的转动，故完全符合六点定位原则。定位件的设计：4.3.1.1 定位平面：当工件用经过机械加工的平面做定位基准时，基准平面的误差较小，故可以直接放在平面定位件上定位当工件的刚度较大，定位基准的精度不很高轮廓尺寸又较大应将定位表面的中间部分作成下凹的形状以提高平面定位的稳定性和准确度，至于工件的定位基准面的外形周边必须伸入定位件之外，以防止 将定位件的表面不均匀磨凹而造成工件定位时的倾斜，增加了定位误差。4.3.1.2 垫圈：垫圈选用球面垫圈，因为球面垫圈和锥面配合使用具有自动调位作用使螺母支撑与螺杆垂直，消除螺杆受的弯曲，而原夹具使用的是平面垫圈，而平面垫圈一般用于金属零件，其目的是为了增加支撑面以及防止损伤零件表面，故此处为了保证加紧面与螺杆轴线垂直，及保证小端受力均匀，采用球面垫圈。4.3.1.3钻套：钻套的选择：钻套装配在钻模板上 而钻模板以各中形式与夹具体连接，钻套的作用是确定被加工工件上孔的位置引导钻头 并防止其在加工过程中发生倾斜。当生产量较大时，需要更换磨损后的钻套应选则可换钻套为了避免钻模板的磨损，在可换钻套与钻模之间按H7r6的配合压入衬套，可换钻套的外圆于衬套的内孔一般采用的H7g6配合，并用螺钉加以固定，防止在加工过程中因钻头与钻套内孔 的摩察使钻套发生转动或退刀随刀具升起。a）钻套的高度H：钻套的高度对刀具导向作用和刀具与钻套的摩察影响很大。H较大时，导向性能好但刀具与钻套摩察较大。H过小，导向性能不良。钻套的高度对防止刀具的偏斜有很大的作用，但钻套过长，其磨损严重，这就要根据孔距精度，、工件材料、孔的深度、工件表面形状、和刀具刚度等因素确定。一般常按（13）d取，若在斜面上钻孔，钻套高度宜按（48）d取因此，一般常取高度H：H=（48）d （48）25=100200对于加工精度要求较高的孔，或加工孔较小或钻头刚性较差时，比值应取较大值。反之，可取小值。因此对于此钻模，H=210mmb）钻套与工件一般应留排屑间隙 S此间隙主要作用是便于排屑，同时也可防止被加工孔口产生毛刺后，有碍卸下工件。S不宜过大，否则影响钻套的导向作用。一般在斜面上钻孔时取为S=（00.2）dS=（0 0.2）d=（0 0.2）25=05所以取S=5c）钻套内孔与刀具采用间隙配合钻套孔径的尺寸和公差根据刀具种类和被加工孔的尺寸精度而定，当加工孔径尺寸精度低于IT8时，钻套孔径可按基轴制F8或G7制造，若被加工孔的孔径尺寸精度高于IT8时、则按H7或G6制造。因为本钻模被加工孔25孔径尺寸精度低于IT8时、则按F8或G7制造。因此钻套内孔与刀具采用配合为25 F8为保证刀具与钻套内有一定的间隙，钻套孔径的基本尺寸应等于刀具的最大极限尺寸。因此钻套孔径的基本尺寸应等于25（6）钻模板应具有足够的刚度，以保证钻套位置的准确性，但又不能做的太厚太重，在实际使用过程中，钻模板的厚度往往根据钻套高度确定，一般在1530左右，如果钻套较长，可将钻模板局部加厚，加强钻模板的周边和设置加强筋，以提高钻模板的刚性。根据上述原则，确定钻模。4.3.2 夹紧方案加紧装置的基本要求：夹紧时不应破坏工件的定位，力求工件的变形最小，以保证加工精度；（1）安全可靠；（2）操作要方便迅速省力，要加强工人的劳动强 度、缩短辅足时间；（3）结构简单、紧凑。显然要满足上述要求，必须正确选择加紧力的三个要素加紧力的大小方向和作用点。在进行这项工作时，要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其它外力作用于工件的情况，而且必须结合定位装置的结构形式和布置方式同时考虑。4.3.2.1 夹紧力方向和作用点的选择施加于工件的夹紧力不要由于其方向和作用点确定不当而破坏工件定位的准确性，或使工件的变形受压面的损伤超出允许的范围。从这一要求出发，在选择夹紧力的这两个要素时应考虑下列几方面问题。1、主要加紧力应朝向主要定位基准，作用点应靠近支撑面的几何中心2、夹紧力的方向应有力于减小夹紧力。当夹紧力和切削力、工件自身重力的方向相同时，加工过程中所需夹紧力最小，从而简化加紧装置的结构和便于操作。3、夹紧力的方向和作用点应施与工件刚性较好方向和部位。其刚性是不同的，故应在刚性最大的方向和部位施加夹紧力，并应使夹紧力分布均匀，以减少工件的变形。4、夹紧力的作用点应适当靠近加工表面夹紧力靠近加工表面可提高加工部位的加紧刚性，防止或减少工件产生振动。所以，根据上述原则在设计夹具时应充分考虑，对于此薄壁壳体，轴向的刚性比径向好，用卡爪径向加紧，易引起工件的变形，若沿轴向施加夹紧力，则变形情况就可大为改善。4.3.3 夹紧力的计算铝硅合金切削速度计算：钻孔：1）刀具材料：高速钢2）切削液：不用-0.56 -0.883）进给量：f0.3时 cv=40.7 zv=0.25 xv=0 yv=0.4 mv=0.125ap v=（cvd0zvTmapxfy）kv=40.7（250.25）750.1250.6750.40.75=46.56（mmin）注：查T（刀具耐用度）：当用于高速钢钻头时d=13时：T=60（min）d=25时：T=75（min）高速钢钻头钻孔时的进给量计算：材料：铝合金HBS200时加工F25孔时1）、由于在低刚性零件上钻孔，斜面上钻孔需乘以修正系数0.752）、钻孔深度大于5d时，应乘以修正系数0.9故：钻F25孔时进给量f=0.750.91=0.675（mmr）加工F13孔时查表f=0.520.64所以f=0.750.90.58=0.39（mm ） 切削速度v=pdn1000 n=1000vpd=100046.56p25=600rpm图3-2钻孔时轴性力、转矩及功率计算：F=CFdxfyvz=207250.6850.6751.13346.560.2331=4288（N）M=CMdxfyvz=75.2251.8660.6751.13546.5600.26=53054（Nmm）其中 C F = 207 x F =0.685 y F =1.133 z F =0.331C M =75.2 x M =1.866 y M =1.135 z M =0.26轴性力F= 4288N转矩T=53054Nmm如夹具简图（3-2）：钻削时，切削力有两个，即轴向钻削力P x及钻削力矩P X，P X使工件产生回转，轴向力P x有利于工件压向支撑面。假设工件的重量忽略不计，工件与夹具表面间磨查系数为f，摩察力臂为r，根据力矩平衡原理PM （QP X）fr=0Q= PMfr） P X=PMfr4288=2166r=13（D3D3）（D2D2） =13（517487）（517487）=251为安全可靠期间，将求出的夹紧力Q再乘以安全系数K就得到实际所许的夹紧力即Q实=KQ =32166=6498N其中粗加工时K=2.53因螺母M24的许用夹紧力为12840N（其数据摘自机械加工工艺师手册P454的表17-30螺母夹紧力）。而本夹具所用螺母为M30，故加紧力完全足够。4.3.4 夹具定位误差分析：采用一面两销定位方式：（1）确定定位销中心距及尺寸公差销间距的基本尺寸和孔间距的基本尺寸相同，其尺寸公差一般取为dLd（13 15）dLD6.2定位孔中心线距壳体中心线尺寸为理论尺寸133， 位置度为F0.1所以两定位销中心距及尺寸公差为理论尺寸133， 位置度为F0.03（2）确定圆柱销尺寸公差圆柱销的基本尺寸是该孔的最小极限尺寸，其配合一般按g或f公差带选取。因为壳体的孔尺寸为，F279.6H7所以圆柱销及尺寸公差为F279.6f8，即F279.6-0.56 -0.88(1) 根据下表确定削边销宽度（d为削边销工作部分直径）D36688202025BD0.5d1D2d3B1233B12345所以按上表确定削边销的b1及削边销宽度B。因d=6.2mm，故取b1=3mm；B=d1=6.21=5.2mm所以削边销的直径尺寸及公差配合d2max=D2minX2min=6.22ab1D2min=6.220.1336.2=6.07 其中 a=dLddLD=0.10.03=0.13因孔6.2公差为H9，所以削边销的公差配合取为6.07f8即6.07-0.013 -0.035故削边销的直径为6.2-0.143 -0.165图3-3 3-34.3.5 工件的加工精度分析工件的加工要求，取决于工件与刀具间的相互位置。而引起此位置产生误差的因数有三方面:第一是工件在夹具中因位置不一致而引起的误差，称为定位误差，以DD表示。第二是定位元件和机床上安装夹具装卡面之间的位置不准确所引起的误差，以DA表示。第三是定位元件与对刀或导向元件之间的位置不准确引起的误差，以DT表示。第四是由于机床运动精度以及工艺系统的变形等因素引起的误差，称为加工方法误差，以DG表示。为了保证工件的加工要求，上述四方面误差合成后应不超出工件加工公差的范围，即：DDDADGDTdK1）定位误差的计算：基准位移误差包括两类，即沿平面内任意方向移动的基准位移误差Y和转动的基准位移误差a。其中Y决定于第一个定位副的最大间隙(如图3-3所示)即Y=D1d1X1min=0.052（0.088）=0.14转角误差的近似计算a=tg（D1d1X1minD2d2X2min）2L或a=tg （X1maxX2max）2Ltga=（X1maxX2max）2L=（0.140.201）2133=0.0013其中X1max=0.052（0.088）=0.14X2max=0.0360.165=0.201L1=190133（X1max2tga）=111.6L2=275L1=163.4D1、D2分别为两工件孔直径公差d1、d2分别为两定位销直径公差X1max、X2max分别为两定位副最大间隙D1=2L1tga=2145.250.00079=0.29D2=2L2tga=2129.750.00079=0.42（2） 刀或导向误差: 图3-4夹具在机床上安装后需要调整夹具对刀具的位置，以保证工艺系统中封闭环的连接精度。但由于夹具上的对刀或导向装置对定位元 件的位置不准确，将导致加工表面的的位置发生变化，由此而造成的加工尺寸误差即为对刀或导向误差在钻模上加工孔，导引孔的轴线位置误差受下列因素的影响:l.钻模板底孔至定位元件的尺寸公差e1. 钻套内外圆的同轴度e2. 衬套内外圆的同轴度X1. 钻套和衬套的最大配合间隙但刀具引导部位的直径误差，也使刀具偏离规定的位置。因此，应一并考虑其对加工尺寸的影响，即X2刀具与钻套的最大配合间隙X3刀具在钻套中的偏斜X3=（BSH2）X2H式中B、S、H代表的意义见图（3-4）B工件被加工孔的深度S钻套底面至孔间距离H钻套引导部分的高度因各项误差不可能同时出现最大值，故对于这些随机变量按概率法合成r=SQRTl2 e12e22X22（2X3）2因此在加工25孔时:B=100，S=5，H=180，X2=0.0430.016=0.033，e1=0.012，e2=0.012，l=0.05X3=（BSH2）X2H=（10051802）（0.0430.016）18=1950.033180=0.035所以对于25孔而言其对刀误差为r=SQRT（l2 e12e22X22（2X3）2=SQRT（0.05）2（0.012）2+（0.012）2（0.041）2（20.026）2=0.0833）加工方法误差有:a 机床误差DG1 取决于机床的工作精度。如主轴的径向或轴向跳动、主轴轴线与导轨的平行度或垂直度误差对加工尺寸的影响等。b刀具误差DG2 主要取决于刀具的几何形状误差、刀具结构本身的相互位置误差等对加工尺寸的影响。c 变形误差DG3 主要为加工过程中工艺系统的弹性变形，以及夹具、机床零件连接中的间隙等所引起的加工误差。d 其他误差DG4 如对刀调整时的人为误差加工过程中的测量误差等上述各项误差，也属于随机性变量，故当误差因数多于两项时，应按概率法求其合成。G=SQRT（DG1）2（DG1）2 +（DG1）2+（DG1）2=0所以 总的加工误差可按算术加法合成即DDDDADG=0.140.083=0.2230.4，所以此夹具能满足加工要求为使夹 具能可靠的保证加工精度和有合理的寿命，加工总误差与加工尺寸公差之间，应有一合适的差值。dKD=ee为精度储备量，夹具的磨损公差包括在精度储备中考虑。e=dKD=0.40.223=0.177所以此夹具的精度储备能保证工件的加工要求4.3.6 根据上述分析绘制夹具总图（附图）4.3.7 刀具分析：对于25、13孔的加工须设计专用刀具，在设计专用刀具是须考虑:(1) 断屑和排屑 深孔加工时必须保证可靠的断屑，否则损坏切屑堵塞就会引起刀具损坏；(2) 冷却和润滑 孔加工属于半封闭式切削，摩擦大，切削热不易散出，工作条件差发，而加工深孔时，切削液更难注入，必须采取有效的冷却和润滑措施。(3) 导向由于深孔的长径比大，钻杆细长，刚性较低、 容易产生振动，并使钻孔偏歪而影响加工精度和生产率，因此深孔钻的问题须很好解决。另外由于钻孔是在半封闭的空间内进行的，钻头的切削刃、横刃的几何角度又不甚合理，这就是切削变形更为复杂。主要表现在几个方面：麻花钻近钻心处，切削刃具有较大的负前角，特别是横刃，切削时产生刮削挤压，变形剧烈。又因钻心处切削速度很低，切屑呈粒状并被压碎，不能象带状屑那样容易排出。钻心处切削刃工作后角为负的那部分切削刃，没有切削作用，变怅了锲劈挤