机械制造技术课程设计CA6140下部刀架的加工工艺及钻孔夹具设计【全套图纸】

1、东北大学毕业设计（论文） 摘 要 i 摘 要 此毕业设计的内容是：ca6140 下部刀架的工艺工装的设计。 在我的说明书中，包括工艺部分的设计和工装部分的设计两大部分。其主要功能 是实现刀架的横、纵向进给。在安排工艺时,要确保各尺寸间的关系,分析零件的加工 工艺性,拟定出合理的工艺路线；在设计专用夹具时，以保证加工质量为前提，提高生 产效率。在这两部分中综合运用了我在大学期间学的各门课程，其中包括 cad 制图、 机械工艺、夹具设计、公差配合、材料选择等学科。通过这次毕业设计，我从中学到 了很多知识，不但能把在大学期间所学的专业知识综合运用到一起，还能够提高我查 阅有关的资料的能力，更加熟练了

2、我运用计算机绘图的能力。 关键词：工艺路线；钻床夹具；车床夹具 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 ii 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 iii 目 录 摘 要.i 1前 言 .1 1 工艺规程设计（ca6140 下部刀架）.1 1.1 零件分析.1 1.1.1 零件的功用、结构特点及技术要求.1 1.1.2 零件的结构工艺性.1 1.2 确定毛坯及其加工余量.2 1.2.1 零件的材料、毛坯及热处理.2 1.2.2 毛坯加工余量确定.2 1.3 工艺规程的设计.3 1.3.1 工艺路线的分析.3 1.3.2 工艺路线的拟定.3 1.3.3 确定机

3、床设备、刀具、夹具、量具及工艺装备.6 1.3.4 确定主要表面的加工余量和工序尺寸.7 1.3.5 确定典型工序切削用量、进给量、主轴转速、工时定额.8 2 工艺装备的设计.14 2.1 钻床夹具.14 2.1.1 零件本工序加工要求及工艺分析.14 2.1.2 确定定位方案和选择定位元件.15 2.1.3 确定并设计导向元件.16 2.1.4 确定夹紧方案与夹紧机构.16 2.1.5 夹具体的确定.17 参 考 文 献.18 致 谢 .19 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 1 前 言 在我们走上工作岗位之前，为了检验我们在大学期间所学的专业课，同时也是在 考核我们综合运用各科专业知识的能

4、力，毕业设计是一个不可或缺的环节。 机械制造工艺学和机床夹具设计是我们在大学期间所学的主要的专 业课，且我们也曾分别做过课程设计，而此次毕业设计就是对我们在大学期间所学课 程的一次综合性的复习。对我个人而言，我希望通过毕业设计对自己即将要从事的工 作进行一次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题，解决问题的能力。 由于个人能力和经验有限，设计中会出现很多不足之处，希望各位老师给予指教。 编者 2009 年 9 月 15 日 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 1 第 1 章 工艺规程设计（ca6140 下部刀架） 1.1 零件分析 1.1.1 零件的功用、结构特点及技术要求 1、ca614

5、0 下部刀架的作用 下部刀架是 ca6140 机床的一个组成部分,它与车床导轨联接，燕尾槽与车床导轨 面配合，形成刀架横向进给。 2、下部刀架的结构特点及技术要求 （1）燕尾槽 燕尾槽下表面至底面的距离（宽度）为 18.5+0.30，燕尾槽一面是平行的平面，到中 心线距离为 45mm，另一面是倾斜的平面，倾斜度为 1：60，到中心线的距离分别 44.5mm、51.5mm,燕尾槽角度为 55。 （2）t 型槽 t 型槽下部分宽度为 25+0.80，上部分宽度为 14mm，下部分深度为 6mm，上部分深 度为 10+0.20，表面粗糙度为 6.3m，对 70h7 的同轴度为 0.25。 （3）孔

6、70h7 和 3-10h7 孔精度高，选这两个孔作为定位孔，还有 3 个阶梯孔和 4 个螺 纹孔，这几个孔精度都不高。 （4）油槽 油槽宽度 6mm,深度 4mm，表面粗糙度为 12.5m。 （5）上下表面粗糙度为 0.63m，两面的相互平行度，在全长上为 0.05mm，下表面的 不平度用塞尺检查，公差为 0.03mm。 1.1.2 零件的结构工艺性 零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下，制造的可靠性 和经济性，它包括零件在制造过程中的工艺性，如零件结构的铸造、锻造、冲压、焊 接、热处理、切削加工等工艺性。 零件图上的尺寸和公差的标准对切削加工工艺性有较大的影响 零件要素的

7、工艺性，这是指零件的各加工面 零件整体结构的工艺性，具体为： 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 2 a、尽量采用标准件、通用件和相似件 b、有便于装夹的基准 c、有位置要求或同方向的表面尽量在一次装夹过程中加工出来 d、有足够的刚度、强度 e、节省材料、减轻质量。 所以，在加工下部刀架的工艺过程中，必须尽量满足以上要求。 1.21.2 确定毛坯及其加工余量确定毛坯及其加工余量 1.2.1 零件的材料、毛坯及热处理 零件的材料为 ht15-33，该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适 用于承受较大应力、要求耐磨的零件。在制定工艺规程时，正确地选择毛坯有着重大 的意义。毛坯种类的选择，不

8、仅影响着毛坯的制造工艺、设备及制造费用，而且影响 着零件的机械加工工艺、设备和工具的消耗以及工时定额。根据零件材料 ht15-33， 确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为 5000 件/年，可知其生产类型为大批量生产， 毛坯的铸造方法选用砂型机器造型，又由于零件的 35 孔的孔及油槽及正方形需铸出， 故还应放型芯。此外，为清除残余应力，铸造后应安排人工时效。 1.2.2 毛坯加工余量确定 机械加工中毛坯尺寸与完工零件尺寸之差，称为毛坯的加工余量（零件的表面如 毋须机械加工，则该表面上即无加工余量） ，加工余量的大小取决于加工过程中各个工 步应切除的金属层的总和，以及毛坯尺寸与规定的公称尺寸之间

9、的偏差数值，在机械 加工中的各个工步中，所切除的金属层厚度用 zm来代表；如果不考虑所有其它因素， 则总余量的大小将为 zm。如果用符号 z1、z2、zm来代表各个工步或工序间的余量大 小，则 zm=z1+z2+z3+zm+a 式中 a毛坯外尺寸的下差或内尺寸上差 数值 z1、z2、zm取决于完成各个工步的条件，如安装零件的精确度和工具的 特性等。但是，其中 z1的值亦即第一个粗切削工步的加工余量，还取决于毛坯需要加 工处的表面层状况，因为表面层不平度差别较大，有时甚至会有相当大的表面凹陷。 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 3 此零件为 2 级精度铸件，查金属机械加工工艺人员手册，得零件的顶

10、面余量 6.5mm，底面及侧面余量 5mm，燕尾槽余量为 5mm，35 孔的单面余量为 3.5mm,油槽 余量为 23mm。所以毛坯的外形尺寸为 430mm210mm51.5mm。 1.31.3 工艺规程的设计工艺规程的设计 1.3.1 工艺路线的分析 从下部刀架零件图中可以看出，它的两组加工表面之间有一定的位置要求，现将 这二组加工表面分述如下： 1） 、以上表面为基准加工表面，这一组加工表面包括：两端面及两侧面、下表面、 燕尾槽、油槽、t 型槽、35、70h7 孔。其中，主要加工表面为 70h7 孔，在以后工 序加工中会以它作为基准。 2） 、以 70h7 孔作为基准加工表面，这一组加工表

11、面包括：3-10h7 孔、三个阶 梯孔、四个螺纹孔。 这两组加工表面之间有一定的位置要求，主要是： 70h7 孔与一端面间距离为 105+0.40 t 型槽对 70h7 孔的同轴度为 0.25mm 上、下表面的相互平行度为 0.05mm 由以上分析可知，对于这二组加工表面而言，我们可以先加工其中一组表面，然 后借助于专用夹具，进行另一组表面的加工，并且保证它们之间的位置精度要求。 1.3.2 工艺路线的拟定 工艺路线的拟定是制定工艺规程的重要环节，制定工艺路线的出发点，是应当使 零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到妥善的保证，在生产纲领已确 定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性

12、机床配以专用夹具，并尽量使工序集中 来提高生产率，除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。其主要 任务是：选择各个被加工表面的加工方法和加工方案，确定各个被加工表面的加工顺 序以及整个工艺过程中工序数目的多少等，其具体做法如下： 1、选择表面加工方法和加工方案 表面加工方法的选择，首先要保证加工表面的精度和粗糙度要求。该生产类型 属于大批量生产，应尽可能采用高效率的先进加工方法，以取得最大的经济效益。表 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 4 面加工方法和加工方案的选择，应同时满足加工质量、生产率和经济效益等方面的要 求。 2、确定加工顺序 零件上各表面的加工顺序安排的不同，会得到

13、不同的经济效益，有时甚至保证不 了加工的质量要求。根据生产实践，在安排加工顺序时应遵循先粗加工、后精加工的 “先粗后精”原则；先考虑主要加工表面的加工顺序，次要表面的加工可适当穿插在主 要表面的加工工序之间，即“先主后次”原则；零件加工一般多从精基准的加工开始， 即“基面先行”原则。热处理工序的安排，则根据毛坯、零件材料、零件加工精度和表 面质量等要求进行安排。为了保证产品质量，需在下列情况下安排检验工序：粗加 工全部结束之后；零件从一个车间转到另一个车间时；重要工序之后；零件全 部加工之后。 3、确定工序的定位基面 定位基面的选择，必须结合具体的生产条件和生产类型。根据加工要求，分析和 应用

14、有关定位基面的选择原则进行。该零件的定位基面为上表面。 鉴于以上的要求，分析零件图，依据各个所要加工面的尺寸要求、加工精度、形 位精度及配合关系和技术要求，现提出以下两种工艺路线方案： 方案一： 工序号工序内容 1备料 2铸造 3时效 4车 t 型槽、车 35 孔、粗车 70 孔 5精车 70 孔 6铣上表面 7铣两端面及两侧面 8铣下表面 9铣燕尾槽 10铣油槽 11孔加工及螺纹加工 12加工长圆型细长轴 13磨两侧面 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 5 14磨上下两面 15磨燕尾槽 16滚字、倒角、去毛刺 17检查 表 1-1 方案二： 工序号工序内容 1备料 2铸造 3时效 4铣上表面

15、 5铣端面及两侧面 6铣下表面 7铣燕尾槽 8铣油槽 9孔加工及螺纹加工 10加工长圆型细长轴 11车 t 型槽、车 35 孔、粗车 70 孔 12精车 70 孔 13磨两侧面 14磨上下两面 15磨燕尾槽 16滚字、倒角、去毛刺 17检查 表 1-2 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工以 70 孔为中心的一组表面，然 后以此基面加工上表面；而方案二则与此相反，先是加工上表面，再以此为基准加工 70 孔及其它的孔。两者相比较，可以看出，先加工上表面后，再以上表面定位加工 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 6 70 孔，这时位置精度较易保证，并且定位及装夹等都比较方

16、便。但方案二中的工序 9 孔加工及螺纹加工应放在 70 孔加工之后，应先保证 70 孔与两端面位置，以此才 能确定 70 孔与阶梯孔间的距离，因此，具体工艺过程如下： 工序号工序内容 1备料 2铸造 3时效 4铣上表面 5铣两端面及两侧面 6铣下表面 7铣燕尾槽 8铣油槽 9车 t 型槽、车 35 孔、粗车 70 孔 10精车 70 孔 11孔加工及螺纹加工 12加工长圆型细长轴 13磨两侧面 14磨上下两面 15磨燕尾槽 16滚字、倒角、去毛刺 17检查 表 1-3 1.3.3 确定机床设备、刀具、夹具、量具及工艺装备 机床的选择，应根据加工零件的外廓尺寸、各工序的精度和生产类型，并结合实

17、习中的调查资料和有关的资料、手册来确定。该工件的生产纲领为 5000 件/年, 除却休 息日，一年中的工作时间约为 200 天。那么一天的产量为 5000/200=25 件,由此可知加 工设备选用通用设备就可以。 夹具的选择，主要应根据生产类型和加工要求来确定。在大批量生产时，应采用 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 7 高效率的气液传动的专用夹具。夹具的精度应与零件的精度相适应。由于该工件是大 批量生产，所以夹具大部都采用专用夹具。 刀具的选择，主要应根据工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、 加工精度和表面粗糙度以及生产率和经济效益等，尽可能选用标准的刀具，根据需要 还可选用复合

18、刀具和专用刀具。 量具的选择，主要应根据生产类型和要求达到的检验精度来确定。在大批量生产 时，则应采用高生产率的检验夹具和检验仪器。 下面分析各主要工序中所用的加工设备及刀具、夹具、量具。 铣上表面 这是该工件的第一道工序。首先以下表面为粗基准铣上表面，之后把 上表面作为以后相关工序的精基准。机床选用 x62，刀具选用镶齿套式面铣刀，夹具 为虎钳，量具为游标卡尺。 车 t 型槽、车 35 孔、粗车 70 孔 因 t 型槽对 70 孔的同轴度为 0.25mm，所 以把车 t 型槽与车 70 孔集中在一个工序中，这也反映了“工序集中”的原则。机床选 用 c630，刀具选用不通孔车刀，夹具为专用夹具

19、，量具为卡尺、卡钳。 孔加工及攻螺纹 选用摇臂钻床 z35，夹具为专用夹具，刀具为标准通用刀具， 夹具为专用夹具，量具为游标卡尺。 磨燕尾槽 选用 m7130k 磨床，磨削工具为砂轮，量具为游标卡尺。 为了保证加工质量和加工的顺利进行，在各主要工序和零件全部加工结束时，均 需进行检验，为了保证某些主要表面的技术要求，必要时还应进行精度分析。 1.3.4 确定主要表面的加工余量和工序尺寸 根据机械制造工艺设计手册可确定各主要工序的加工余量及偏差；由表 4.1- 94.1-29 确定各主要工序的经济精度；由表 4.2-4 确定各种加工方法所能达到的表面 粗糙度。 工序粗铣上表面 加工余量 z=4.

20、5mm,公差等级为 it12，表面粗糙度为 a r 12.5m。 工序精铣上表面 加工余量 z=1.5mm,公差等级为 it7，表面粗糙度为 3.2m。 a r 工序粗车 35 孔 加工余量 2z=4mm,表面粗糙度为 6.3m。 a r 工序精车 35 孔 加工余量 2z=3mm,表面粗糙度为 3.2m。 a r 工序钻孔5 直接用5 麻花钻一次加工完成,公差等级为 it12，表面粗糙 度为 6.3m。 a r 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 8 工序铰 10 孔用 9.5 钻头先钻个孔，然后再用铰刀铰孔，表面粗糙度为 a r 1.6m。 工序磨燕尾槽 加工余量 z=0.4mm,表面粗糙度

21、为 0.63m。 a r 工序磨上下表面 加工余量为 z=0.5mm,公差等级为 it5，表面粗糙度为 a r 0.63m。 1.3.5 确定典型工序切削用量、进给量、主轴转速、工时定额 1、铣上表面 （1）确定切削速度 vw 查表(3-28) 得 af=0.3mm/z 切削速度 v=0.25m/s 表(3-30) dw=50mm 齿数 z=26 ns=1000v/dw （1.1） 由公式（1.1）得 ns=10000.25/(3.1450)=1.59r/s=95r/min 按机床选取 nw=95r/min=1.59r/s 实际切削速度 vw=dwnw/1000 （1.2） 由公式（1.2）得

22、 vw=3.14501.59/1000=0.25m/s （2） 计算基本工时 tj tj=l+l1+l2/nwfz (1.3) 切入 l1=50mm 切出 l2=3mm l=430mm f=0.3mm/r 由公式（1.3）得 tj=(430+50+3)/(1.590.326)=39s=0.65min 2、车 t 型槽 （1）确定切削速度 vw 查表(3-16)得 f=0.30mm/r 切削速度 v=0.33m/s (表 3-20) 由公式（1.1） ns=1000v/dw 得 ns=10000.33/(3.1430)=3.5r/s=210r/min 按机床选取 nw=229r/min=3.82

23、r/s 实际切削速度 由公式（1.2） vw=dwnw/1000 得 vw=3.14303.82/1000=0.36m/s （2）计算基本工时 tj 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 9 由公式（1.3） tj=l+l1+l2/nwf 切入 l1=5mm 切出 l2=3mm l=10mm f=0.3mm/r 得 tj=(10+5+3)/(3.820.3)=15.71s=0.26min 3、粗车 70 孔 （1）确定切削速度 vw 查表(3-13)得 f=0.60mm/r 切削速度 v=0.25m/s (表 3-19) 由公式（1.1） ns=1000v/dw 得 ns=10000.25/(3.

24、1430)=2.65r/s=159r/min 按机床选取 nw=149r/min=2.48r/s 实际切削速度 由公式（1.2） vw=dwnw/1000 得 vw=3.14302.48/1000=0.23m/s （2）计算基本工时 tj 由公式（1.3） tj=l+l1+l2/nwf 切入 l1=5mm 切出 l2=3mm l=8mm f=0.6mm/r 得 tj=(8+5+3)/(2.480.6)=10.75s=0.18min 4、倒角 为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与车孔时相同 n=2.48r/s=149r/min 手动进给 5、精车 70 孔 （1）确定切削速度 vw 查表(3-1

25、3)得 f=0.20mm/r 切削速度 v=0.40m/s (表 3-19) 由公式（1.1） ns=1000v/dw 得 ns=10000.40/(3.1430)=4.25r/s=255r/min 按机床选取 nw=229r/min=3.82r/s 实际切削速度 由公式（1.2） vw=dwnw/1000 得 vw=3.14303.82/1000=0.36m/s （2）计算基本工时 tj 由公式（1.3） tj=l+l1+l2/nwf 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 10 切入 l1=5mm 切出 l2=3mm l=8mm f=0.2mm/r 得 tj=(8+5+3)/(3.820.2)=

26、20.94s=0.35min 6、钻 5 孔 （1）确定切削速度 vw 查表(3-38)得 f=0.30mm/r 切削速度 v=0.35m/s (表 3-42) 由公式（1.1） ns=1000v/dw 得 ns=10000.35/(3.145)=22.29r/s=1337r/min 按机床选取 nw=1320r/min=22r/s 实际切削速度 由公式（1.2） vw=dwnw/1000 得 vw=dwnw/1000=3.14522/1000=0.345m/s （2）计算基本工时 tj 由公式（1.3） tj=l+l1+l2/nwfz 切入 l1=1.5mm (表 11-6) 切出 l2=2

27、mm l=22mm f=0.3mm/r 得 tj=(22+1.5+2)/(220.3)=3.86s=0.06min 7、钻 3-6 孔 （1）确定切削速度 vw 查表(3-38)得 f=0.33mm/r 切削速度 v=0.35m/s (表 3-42) 由公式（1.1） ns=1000v/dw 得 ns=10000.35/(3.146)=18.56r/s=1114r/min 按机床选取 nw=1051r/min=17.52r/s 实际切削速度 由公式（1.2） vw=dwnw/1000 得 vw=3.14617.52/1000=0.33m/s （2）计算基本工时 tj 由公式（1.3） tj=l

28、+l1+l2/nwfz 切入 l1=1.9mm (表 11-6) 切出 l2=2mm l=22mm f=0.33mm/r 得 tj=(22+1.9+2)/(17.520.33)=4.48s=0.07min 8、扩 18 孔 （1）确定切削速度 vw 查表(3-38)得 f=0.7mm/r 切削速度 v=0.35m/s (表 3-42) 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 11 由公式（1.1） ns=1000v/dw 得 ns=10000.35/(3.1418)=6.19r/s=371r/min 按机床选取 nw=335r/min=5.58r/s 实际切削速度 由公式（1.2） vw=dwnw/

29、1000 得 vw=3.14185.58/1000=0.32m/s （2）计算基本工时 tj 由公式（1.3） tj=l+l1+l2/nwfz 切入 l1=2mm (表 11-8) 切出 l2=12.5mm l=2mm f=0.7mm/r 得 tj=(2+12.5+2)/(5.580.7)=0.42s=0.007min 9、铰 3-10 孔 （1）确定切削速度 vw 查表(10-86)得 f=0.15mm/r 切削速度 v=0.13m/s 由公式（1.1） ns=1000v/dw 得 ns=10000.13/(3.1410)=4.14r/s=248r/min 按机床选取 nw=265r/min

30、=4.42r/s 实际切削速度 由公式（1.2） vw=dwnw/1000 得 vw=3.14104.42/1000=0.14m/s （2）计算基本工时 tj 由公式（1.3） tj=l+l1+l2/nwfz 切入 l1=0.1mm (表 11-8) 切出 l2=15mm l=15mm f=1mm/r 得 tj=(15+15+0.1)/(4.420.15)=19.96s=0.33min 10、攻 m6 深 16 螺纹孔 （1） 切削速度 v=0.12m/s (表 10-167) 由公式（1.1） ns=1000v/dw 得 ns=10000.12/(3.146)=6.37r/s=382r/mi

31、n 按机床选取 nw=420r/min=7r/s 实际切削速度 由公式（1.2） vw=dwnw/1000 得 vw=3.1467/1000=0.13m/s 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 12 （2） 计算基本工时 tj 由公式（1.3） tj=l+l1+l2/f(1/ ns +1/ n1)i 取 ns = n1 i=2(2 个孔) l1=(13)f l2=(23)f 得 tj=16+5+5/2.5(1/382+1/382)2=0.1min 11、磨两侧面 查表得卧轴矩台平面磨床 m7130k 工作台尺寸(长宽) 1600300 加工范围（长宽高）1600300400 砂轮尺寸外径宽内径

32、35040127 轴向进给量 fa=0.5b=20mm (双行程) n 砂=1500r/min v 砂=25m/s 工作速度 vw=0.166m/s(10m/min) (表 3-107) 径向进给量 fr=0.015mm/双行程 (表 3-106) 切削工时 表(7-13)（一个面）同时加工 15 个零件 tm=2lbzbk/(1000vwfafrz) (1.4) 式中 l加工长度 420mm b加工宽度 41mm zb单面加工余量 0.4mm k系数（1.0）表(7-15) z同时加工零件数 由公式（1.4）得 tm=2420410.41/10000.166200.01515=18.4s=0

33、.3min 12 、工时定额的确定 工时定额是在一定的生产条件下，所规定的为完成单件产品或某一工序而应花费 的时间。它是产品成本计算和企业经济核算的依据之一，也是新建或改（扩）建工厂 （或车间）时决定设备和人员数量的重要依据。工时定额必需正确制定，过高或过低 都不利于促进生产，应该按有较先进生产水平的要求来确定。 在机械加工中，单件工时定额是指完成工件的一个工序的时间定额。它包括：基本时 间 tj；辅助时间 tf；工作地服务时间 tw；休息和自然需要时间 tx；准备终了时间 tz（当加工工件数为 n 时，则分摊到每个工件上的时间为 tz/n） 。 因此，单件工时定额为 东北大学毕业设计（论文）

34、 摘 要 13 td=tj+tf+tw+tx+tz/n (1.5) 在大批量生产中，各工作地一般只完成一个固定工序，所以单件工时定额不计入 tz/n。 在设计中，td可以通过先计算 tj，再按一定的比例得出 tf等组成部分，然后求和。 即取 tf=(1520)%tj, tw=(1015)%tj tx=(24)%tj, tz=(35)%tj 因此 td=(1.351.50)tj 计算第 6 道工序的工时定额，以下据此类推 tj =1.05min 则根据公式 tf=(1520)%tj 取 tf=15%tj=0.16min 取 tw=10%tj=0.105min tx=3%tj=0.03min tz

35、=3%tj=0.03min 则 td=tj+tf+tw+tx+tz=1.375min td=(1.351.50)tj 故 td=1.421.6 基本相近, 取 td=1.42min 2 工艺装备的设计 2.1 钻床夹具 机床夹具是在保证产品优质、高产、低成本、充分发挥现有设备的潜力、便于工 人掌握复杂或精密零件加工技术，减轻繁重的体力劳动等诸方面起着巨大的作用。使 用夹具的最终目的是保证产品质量，改善工人劳动条件，提高生产效率，降低产品成 本。 钻床夹具的主要特点是具有引导和确定刀具位置的各种钻套，以及安装钻套用的 各种钻模板。 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 14 2.1.1 零件本工序加

36、工要求及工艺分析 1、研究原始材料明确设计任务书 由任务书可知, 该零件为 ca6140 下部刀架，毛坯材料为 ht15-33，此零件的生产 纲领为 5000 件/年，属大批量生产。从零件图和工艺过程简表可知，除了 3-6 孔以外， 各孔的加工精度要求不是很高，所以只有 3-6 孔需用铰孔，其它的孔只需用钻扩达到 尺寸即可。而且各孔之间的位置精度要求也不是很高。在钻孔时，根据加工要求和生 产纲领选择合适的衬套与钻套。 本工序的加工要求如下： 钻 3-6 孔，铰 3-10 孔 钻 11 孔，扩 18 孔 钻 11 孔，扩 19 孔 钻 25 孔，扩 32 孔 钻 2-5 螺纹底孔，攻螺纹 钻 2

37、-8.5 螺纹底孔，攻螺纹 扩 25 孔 32 孔 70 孔的距离为 132mm 19 孔与 32 孔的距离为 27mm 18 孔与 32 孔的距离为 27mm 10 孔与 32 孔的距离为 27mm 本工序前已加工的表面如下： 70 孔 本工序使用机床为摇臂钻床 z35，刀具为通用标准刀具。 2.1.2 确定定位方案和选择定位元件 为了获得工件定位基准在夹具中的正确位置，要解决以下三个问题：（1）要选 好合适的定位基准；（2）要限制好工件的自由度要选好合适的定位基准；（3）要正 确使用定位元件。 工件以平面定位，这种情况通常适用于工件定位面相对工件总尺寸较大，并且被 加工表面与该平面有尺寸精

38、度和位置精度要求时。 第一方案：以一端面做主要定位基准面，定位面短而又窄，定位误差大，故予以否定； 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 15 第二方案：以底面作为主要定位基准，有很多优点，如定位面积较大，夹具结构简单， 工件装卸方便，而且与其它工序相适应，以便在整个工序过程中，可以采用统一的定 位基准。由于这一方案优点较多，能保证加工质量，因而本工序决定以底面为主要定 位基准。 选择限制两个自由度的定位基准：以燕尾槽作定位基准。 以底面和燕尾槽作定位基准，限制了五个自由度，余下的一个自由度，选择一端 面为支承定位基准。 任何工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度，即沿 x、y、z 这三个坐标轴

39、移动和绕三个坐标轴移动的自由度，要使工件定位时有确定的位置，必须消除工件在 某几个（或全部）方位上作任何影响加工精度的移动和转动的自由度。在钻床夹具中， 采用六点定位原则。 在分析零件结构特点、尺寸精度、形位精度、配合关系等因素的基础上，根据六 点定位原则，结合实际、加工精度的要求，来确定定位方案。所钻的 3 个阶梯孔及 6 孔在轴线上，那么夹紧体不能离轴线太远，否则零件刚度不够，难以保证加工精度。 以底面为定位面限制三个自由度（即 z 轴的移动、x、y 轴的转动） ，以燕尾槽定位， 限制两个自由度（即 x 轴的移动、z 轴的转动） ，以零件侧面的一点定位限制一个自 由度（即 y 轴的移动）

40、，即工件的六个自由度完全被限制，实现完全定位。 采用夹具体作为底面的定位元件，采用支承板作为燕尾槽的定位元件，采用支承 钉作为侧面一点的定位元件 2.1.3 确定并设计导向元件 为了迅速、准确地确定刀具与夹具的相对位置，钻模板上设置了引导刀具且防止 刀具在加工过程中发生偏移的元件钻模套。根据加工孔的数目及加工的位置特殊 性，在设计时用了 10 个钻套，用以保证被加工孔的位置精度及提高工艺系统的刚度。 固定式钻模，在加工过程中夹具和工件在机床上的位置始终保持不变，一般用于 在立式钻床上加工单个孔或摇臂钻床上加工平行孔系。该工件选用固定钻套。钻套直 接压入钻模板的孔中，钻模板的孔与钻套外圆一般采用

41、 h7/n6 配合。这种钻套的缺点 是磨损后不易更换。钻套下端面应与工件加工表面间留有一定的距离尺寸，以利于在 钻削时工件的排屑。安装钻模板时，首先用装在主轴上的钻头插入钻套以校正钻模板 位置，然后将其固定。这样可以保证钻床主轴轴线与钻套孔轴线的同轴度，即可以减 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 16 少钻套的磨损，又可以保证孔有较高的位置精度。 2.1.4 确定夹紧方案与夹紧机构 因工件较重，切削力较大，主夹紧力应比较大，而且应垂直于主定位平面。当夹 紧力不大，夹紧部位受限制或使用夹具结构紧凑时，可使用钩形压板。 1、钻床钻削力计算 切削扭矩 m=cmd0 xmfymkm10-3 (nm)

42、（2.1） 轴向力 f=cfd0 xffyfkf (n) (2.2) 切削功率 pm=2m n10-3 (kw) (2.3) km=kf=(hb/190)0.6 由公式（2.1）得 m=225.6351.90.30.810-3=1.82 (nm) 由公式（2.1）得 f=558.650.30.8=1061 (n) 由公式（2.1）得 p=23.141.822210-3=0.25 (kw) 式中 d0钻头直径(mm) f走刀量(mm/r) n钻头转数(r/s) 2、钻床夹紧力的计算 根据金属切削机床夹具设计手册表 3-21 得 夹紧力公式为 q=kp2(l+cf)+p1b/cf2+lf+a (k

43、gf) (2.4) 式中 f夹紧元件与工件间的摩擦系数 p切削力 k为安全系数 k=k0k1k2k3k4k5k6 k0基本安全系数，一般取 1.5 k1加工状态系数，粗加工取 1.2 k2刀具钝化系数，一般取 k21.01.9，查表 3-20，取 k21.5 k3切削特点系数，连续 k31.0 k4考虑夹紧力稳定性系数，手动夹紧 k41.3 东北大学毕业设计（论文） 摘 要 17 k5考虑手动夹紧时手柄位置系数，手柄位置操作方便，手柄偏转角度范围小， k51.0 k6仅在有力矩企图使工件回转时，才考虑支承面接触情况的系数，工件安装在支 承板或其它接触面积较大元件上时，k61.5 由上可知 k=1