分度盘钻孔夹具课程设计说明书要点

1、辽宁工程技术大学课程设计23有全套1零件的工艺性分析1）该工件锻造比比较大，很容易造成应力的分布不均。因此，锻 造后进行正火处理，粗加工后进行调质处理，以改善材料的切削性能。2）工序安排以台阶面和100g6的外圆表面定位，装夹工件，达 到了设计基准，工艺基准的统一。3）分度盘大端面对35H7mm孔中心线有垂直度要求；外圆台阶 面对100g6mm外圆轴 心线有垂直度要求；100g6mm外圆与35H7mm 孔有同轴度要求；6 x M12螺纹与和6 X32mm孔对100g6mm外圆轴心 线有位置度要求，可在偏摆仪上用百分表检查同轴度及垂直度。2机械加工工艺规程设计2.1 分度盘的工艺分析及生产类型的

2、确定2.1.1 分度盘的用途分度盘是一种高精度的分度定位元件。主要用于需要高精度分度 定位的金属切削机床和专用夹具上。2.1.2 分度盘的主要技术要求按表1-1形式将该分度盘的主要技术要求列于表6-1中。表2-1 分度盘零件的主要技术要求加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度 等级表面粗糙度Ra/ n m形位公差/mm大端面180IT1212.50.02C外圆台阶面1.60.01D小端面100g6IT612.5大外圆180IT1212.5小外圆100g6IT61.6 0.01 lCl6 X32孔6X 32H7IT712.5 0.25Dl35孔 35H7IT73.236孔36IT1312.521孑L

3、21IT1312.5螺纹孔6X M12-6HIT63.2等 0.25Dl6X12孔6X 12 0.05IT103.240.1D10销孔 10H7IT73.212孔底10IT133.232孔底20IT1312.5弧形槽底面10IT133.22.1.3 审查分度盘的工艺性1）零件材料45钢，切削加工性良好。2）分度盘100g6mm外圆与35H7mm孔有同轴度要求，为保证加工 精度，工艺安排应粗、精加工分开。3）主要表面虽然加工精度较高，但可以在正常的生产条件下，采用 较经济的方法保证质量地加工出来。2.1.4 确定分度盘的生产类型依设计题目可知生产类型为：大批大量生产2.2 确定毛坯绘制毛胚图2.

4、2.1 毛坯选择根据材料45钢，生产类型为大批大量生产及零件形状要求，可选 择模锻件。毛坯的拔模斜度5。2.2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1）公差等级由分度盘零件的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通 级。2）锻件重量根据机械加工后零件的形状及零件材料，估算锻件毛坯重量为mt =7.50kg。3）锻件复杂系数对分度盘零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的直 径 d= 180mm,高 H=60mm 由公式 S= mt/mN =7.50kg/12.0kg =0.63 。 由此可确定该分度盘零件的复杂系数为S2级。4）锻件材质系数由于该分度盘零件材料为45钢，是碳的质量分数小

5、于0.65%的碳 素钢，故该锻件的材质系数为Mi级。5）锻件分模线形状与零件表面粗糙度根据该分度盘零件的形位特点，采用平直分模面。由零件图可知， 该分度盘零件各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6叱m。根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量， 所得结果列于表2-2中。表2-2分度盘锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量锻件重量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级7.311.9S2M1普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注180外圆c c 书.13.2.1表 2-142.0表 2-10100外圆2.819表 2-142.6表 2-10高度602.5%表 2-

6、112.0表 2-13高度25 （台阶 面）。*.5 2.2_0.7表 2-112.0表 2-13注：根据表2-10的表注，将此表中所有公差按1/2分配2.2.3 绘制分度盘锻造毛坯简图由表2-2所得结果，绘制毛坯简图如图2-1所示A-A图2-12.3 拟定分度盘工艺路线2.3.1 定位基准的选择2.3.2 精基准的选择根据该分度盘零件的技术要求和装配要求，选择分度盘大端面为 精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵 循了 “基准统一”原则。分度盘035H7mm的轴线是设计基准，选用其 作为精基准定位加工分度盘0 100g6mm外圆柱面和台阶面，实现了设 计基准和工艺基准的

7、重合，保证了被加工表面的垂直度和同轴度要 求。在钻削均布圆周孔时采用0100g6mm的轴心线作为精基准，做到 了设计基准与工艺基准的统一。2.3.3 粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。此 处选择分度盘0 100g6mm轴线作为粗基准,可以为后续工序准备好精 基准。2.3.4 表面加工方法的确定根据分度盘零件图上个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定 加工工件各表面的加工方法，如表2-3所示。表2-3分度盘零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/师加工方案备注大端面IT1112.5粗车表1-8外圆台阶面IT61.6粗车一半精车一精 车表1-8小端面I

8、T1112.5粗车表1-8大外圆IT1012.5粗车一半精车表1-6小外圆IT61.6粗车一半精车一精 车表1-86 X32孔IT1312.5车占扩表1-735孔IT73.2钻粗专堂 半精镇一精镇表1-836孔IT1312.5粗车表1-821孔IT1312.5钻表1-7螺纹孔（6个）IT63.2钻一攻螺纹表 2-396 X12孔IT93.2钻一钱表1-710销孔IT73.2钻一粗饺一精饺表1-7弧形槽底面IT133.2铳10圆锥形 孔IT1212.5钻表1-72.3.5 加工阶段划分该分度盘加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精 加工和精加工几个阶段。2.3.6 工序集中与分散采用工

9、序集中原则，尽可能在一次安装中加工许多表面，或尽量 在同一台设备上连续完成较多的加工要求。2.3.7 工序顺序的安排1）机械加工工序遵循”先基准后其他“、”先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔 的原则。2）热处理工序因模锻件的表面层有硬皮，会加速刀具磨损和钝化，为改善切削 加工性，模锻后对毛坯进行正火处理，软化硬皮；零件100g6mm外 圆面和台阶面需进行淬火，由于零件壁厚小，易变形，加之加工精度 要求高，为尽量控制淬火变形，在零件粗加工后安排调质处理作预处 理。3）辅助工序在粗加工和半精加工后各安排一次中间检验，精加工后安排去毛 刺、清洗和终检工序。2.3.8 确定工艺路线在综合考虑上述工序

10、安排原则基础上，表2-4列出了分度盘的工 艺路线。表2-4 分度盘工艺路线及设备、工装的选用工序 号工序名称机床设备刀具量具1正火2粗车大端面C62090 口偏刀游标卡尺3粗车大外圆C62090。偏刀游标卡尺4钻大端孔立式钻床Z550麻花钻游标卡尺5粗车小端面C62090*偏刀游标卡尺6粗车小外圆C62090*偏刀游标卡尺7粗车台阶面C62090*偏刀游标卡尺8钻21孔立式钻床Z550麻花钻卡尺、塞规9中间检验塞规、百分表、 卡尺等10调质处理硬度230 250HB11半精车大端面C62090 口偏刀游标卡尺12粗锋一半精锋 一精链卧式链床锋刀内径千分尺、 塞规13车内槽C620内槽车刀游标卡

11、尺14半精车小外圆C62090。偏刀游标卡尺15半精车台阶面C62090。偏刀游标卡尺16车削退刀槽C620切槽刀游标卡尺17钻一较6 x12孔立式钻床Z550钻头复合银刀卡尺、塞规18铳弧形槽立式铳床X51键槽铳刀游标卡尺19钻粗钱精 钱10销孔立式钻床Z550麻花钻、钱刀内径千分尺20中间检验塞规、百分表、 卡尺等21热处理一淬硬40 45HRC淬火机等22精车小外圆C62090。偏刀外径千分尺23精车台阶面C62090 口偏刀外径千分尺24钻一攻螺纹孔立式钻床Z550麻花钻、丝锥卡尺、塞规25钻一扩孔6 x32孔立式钻床Z550麻花钻、扩孔 钻卡尺、塞规26去毛刺钳工台平锂27清洗清洗机

12、28终检塞规、百分表、 卡尺等2.4 工序25加工余量、工序尺寸和公差的确定1）钻孔余量Z钻=10.0mm2）由于需要保证10圆锥形孔的尺寸要求，所以不能继续使用麻花钻 进行扩孔，而采用多次扩孔的方法达到32mm孔的尺寸要求。查表2.5-48（机械加工工艺手册 李洪）可得扩孔工步余量：Zi =1.5mm Z2 =1.5mm Z3 =1.5mm Z4 =1.5mm Z5 =1.5mm Z6 =1.5mm Z7 =2.0mm; Z8=2.0mm； Z9=2.0mm； Z10 =2.0mm ; Z11 =2.0mm； Z12 =2.0mm; Z13=1.0mm。3）查表1-20可确定各工序尺寸的加工

13、经济精度等级分别为：IT12、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11 。根据以上结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公 差值分别为：0.15mm、0.11mm、0.11mm、0.11mm、0.11mm、0.11mm、 0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.16mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，钻孔： 010，.15mm 扩孔：011.500.11mm 0130l0.11mm 014.5/.11mm 01600.11mm 0.110.

14、130.130.130.130.13017.50 mm 0190 mm 0210 mm 0230mm 0 250 mm 0270 、3 2900.13mm .一 3100.13mm 一 3200.16 mm2.5 切削用量、时间定额的计算由于孔的加工精度和表面粗糙度要求不高，所以在刀具强度允许 的情况下，选择较大的切削用量和进给量。2.5.1 切削用量的计算1）钻孔工步背吃刀量的确定 取ap=10.0mm。进给量的确定 由表5-21 ,选取该工步的每转进给量 f=0.2mm/r 。切削速度的计算 由表5-21 ,按工件材料为45钢的条件选取， 切 削速度v可取为20m/min。由公式（5-1）

15、n=1000v/兀d可求得该工序钻头转速n=636.9r/min,参照表4-9所列Z550立式钻床主轴转速，取转速n=735r/min 。冉将此转速带入公式（5-1 ）,可求出该工 序的实际切削速度v=tt nd/1000=23.1m/min。2）扩钻工步扩孔工步分13次进行，切削速度可根据公式n=1000v/冗d和v二 兀nd/1000确定。第一次扩孔背吃刀量 进给量 切削速度第二次扩孔 背吃刀量 进给量切削速度第三次扩孔 背吃刀量 进给量切削速度第四次扩孔 背吃刀量 进给量切削速度第五次扩孔 背吃刀量 进给量切削速度第六次扩孔 背吃刀量 进给量切削速度第七次扩孔 背吃刀量ap =1.5mm

16、 f=0.6mm/r 取 v=42m/min 取 n=996r/minap =1.5mm f=0.6mm/r 取 v=42m/min取 n=996r/minap =1.5mm f=0.6mm/r 取 v=42m/min 取 n=996r/minap =1.5mm f=0.7mm/r 取 v=40m/min 取 n=735r/minap =1.5mm f=0.7mm/r 取 v=40m/min 取 n=735r/minap =1.5mm f=0.7mm/r 取 v=43m/min 取 n=735r/minap =2.0mmn=1000v/ 兀 d =v=兀 nd/1000 /n=1000v/ 兀

17、 d =v= tt nd/1000n=1000v/ 兀 d =v=兀 nd/1000 /n=1000v/ 兀 d =v=兀 nd/1000 /n=1000v/ 兀 d =v=兀 nd/1000 /n=1000v/ 兀 d =v=兀 nd/1000 /1163.1r/min, 36.00m/min1028.9r/min=40.66m/min955.4r/min：45.35m/min796.2r/min 36.93m/min727.9r/mini 40.39m/min720.8r/mini 43.85m/min进给量 f=0.8mm/rn=1000v/ 兀 d= 697.6r/minv=兀 nd/

18、1000 48.47m/min切 削速度 取v=46m/min取 n=735r/min第八次扩孔背吃刀量ap =2.0mm进给量f=0.8mm/rn=1000v/ 兀 d = 639.9r/minv=兀 nd/1000 36.11m/min切削速度取v=46m/min取 n=500r/min第九次扩孔背吃刀量ap =2.0mm进给量f=0.8mm/rn=1000v/ 兀 d= 573.2r/minv=兀 nd/1000 39.25m/min切削速度 取v=45m/min取 n=500r/min第十次扩孔背吃刀量ap =2.0mm进给量f=1.0mm/rn=1000v/ 兀 d= 530.9r/

19、minv=兀 nd/1000 42.39m/min切削速度 取v=45m/min取 n=500r/min第十一次扩孔背吃刀量ap =2.0mm进给量f=1.0mm/rn=1000v/ 兀 d= 494.2r/minv=兀 nd/1000 45.53m/min切削速度 取v=45m/min取 n=500r/min第十二次扩孔背吃刀量ap =2.0mm进给量f=1.0mm/rn=1000v/ 兀 d= 482.8r/minv=兀 nd/1000 48.67m/min切削速度 取v=47m/min取 n=500r/min第十三次扩孔背吃刀量ap =2.0mm进给量 f=1.0mm/r切削速度 取v=

20、47m/min取 n=500r/minn=1000v/ 兀 d= 467.8r/minv=兀 nd/1000 50.24m/min2.5.2 时间定额的计算1)基本时间tm的计算钻孔工步根据表5-41 ,钻孔的基本时间可由公式tj=L/fn=( 1 + 11 + 12) /fn 求得。式中 1 =20mm； l1 =Dcotkr +( 1 2) = 10.0mm 父cot54； +1mm 5.4mm； ,22l2=0; f=0.2mm/r ； n=735r/min 。将 上述结果代入公式，则该 工步的 基本时间 tj =( 20mm+5.4mm+0)/(0.2mm/r 父 735r/min)=

21、0.17min=10.38s。扩孔工步根据表5-41 ,扩孔的基本时间可由公式tj=L/fn=( l + l1 + l2)/fn 求得。式中 l =20mm； l1 = D_d1cot kr + ( 1 2) = Dd1cot605+1mm 220.3(D -d1 )+1mm； l2 =0 ;由此可得扩孔各工步的基本时间tj =(21+0.3(D-d1 ) /fn 。由于在通过分度装置钻均布圆周孔的过程中，切削用量、复合工步0.215min=12.90s复合工步0.215min=12.90s复合工步0.215min=12.90s复合工步0.250min=15.01s复合工步0.250min=1

22、5.01s复合工步0.250min=15.01s复合工步切削速度均不变2 :tj =3 : tj =4 : tj =5 : tj =6 : tj =7 : tj = (21+038 : = (21+0.3且不需装卸工件(21+0.321+0.3所以看成复合工步(21+0.3(21+0.3(21+0.3X 1.5)/(0.6X 1.5 ) /(0.6X 1.5 ) /(0.6X 1.5 ) /(0.7X 1.5 ) /(0.7X 1.5)/(0.7X 2.0 ) /(0.8X 996 ) X 6 =X 996) X 6 =X 996 ) X 6 =X 735 ) X 6 =X 735 ) X 6

23、 =X 735 ) X 6 =X 735)X 6 =0.0.221min=13.26s复合工步 9 : tj = ( 21+0.3 X 2.0 ) /(0.8 X 500) X 6 = 0.324min=19.44s复合工步10: tj= (21+0.3X 2.0)/(0.8X 500 )X 6 =0.324min=19.44s复合工步11:= (21+03X 2.0)/(1.0X 500 )X 6 =0.259min=15.54s复合工步12 :tj= (21+0.3X 2.0 )/(1.0X 500)X 6 =0.259min=15.54s复合工步13 :tj= ( 21+0.3X 2.0

24、 )/(1.0X 500)X 6 =0.259min=15.54s复合工步 14 : tj = (21+0.3 X 2.0)/(1.0 X 500 ) X 6 = 0.259min=15.54s2)辅助时间tf的计算钻孔工步tf =(0.15 0.20) tj ,此处取 tf =0.20 tj =0.20 父 10.38s = 2.08s 。扩孔工步复合工步2:复合工步3:复合工步4:复合工步5:复合工步6:复合工步7：复合工步8:复合工步9:复合工步10:复合工步11 :复合工步12:复合工步13:复合工步14：3）其他时间的计算tf =0.20 tj =0.20tf =0.20 tj =0

25、.20tf =0.20 tj =0.20tf =0.20 tj =0.20tf =0.20 tj =0.20tf =0.20 tj =0.20tf =0.20 tj =0.20tf =0.20 tj =0.20tf =0.20 1=0.20tf =0.20 1=0.20tf =0.20 1=0.20tf =0.20 1=0.20tf =0.20 1=0.20X 12.90s = 2.58sX 12.90s = 2.58sX 12.90s = 2.58sX 15.01s = 3.00sX 15.01s = 3.00sX 15.01s = 3.00sX 13.26s = 2.65sX 19.44s

26、 = 3.89sX 19.44s = 3.89sX 15.54s = 3.11sX 15.54s = 3.11sX 15.54s = 3.11sX 15.54s = 3.11s钻孔工步除了作业时间（基本时间与辅助时间）以外，每道工序的单件 时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备时间与终结 时间。由于分度盘的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备 与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间也是作业时间的2% 7%,休息与生理需要时间仅是作业时间的2%4%,此处取3%则各工 序的其他时间（tb + tx）可按关系式（3%+3%）x（ tb + tx）计算。该工步的其 他 时间：（t

27、b + tx）=6%x （ 10.38+2.08 ） = 0.75s 。扩孔工步复合工步2:(tb + tx)=6%x (12.90s+2.58s)=0.93s复合工步3:(tb + tx)=6%x (12.90s+2.58s)=0.93s复合工步4:(tb + tx)=6%x (12.90s+2.58s)=0.93s复合工步5:(tb + tx)=6%x (15.01s+3.00s)=1.08s复合工步6:(tb + tx)=6%x (15.01s+3.00s)=1.08s复合工步7:(tb + tx)=6%x (15.01s+3.00s)=1.08s复合工步8:(tb + tx)=6%x

28、(13.26s+2.65s)=0.95s复合工步9:(tb + tx)=6%x (19.44s+3.89s)弋 1.40s复合工步10:(tb + tx)=6%x ( 19.44s+3.89s)弋 1.40s复合工步11:(tb + tx)=6%x ( 15.54s+3.11s)=1.12s复合工步12:(tb + tx)=6%x ( 15.54s+3.11s)=1.12s复合工步13:(tb + tx)=6%x ( 15.54s+3.11s)=1.12s复合工步14:(tb + tx)=6%x ( 15.54s+3.11s)=1.12s4)单件时间怙的计算钻孔工步tdj 钻=10.38+2.

29、08+0.75=29.26s扩孔工步复合工步 2: tdj扩=12.90s+2.58s+0.93s=16.41s复合工步 3: tdj扩=12.90s+2.58s+0.93s=16.41s复合工步 4： tdj扩=12.90s+2.58s+0.93s=16.41s复合工步 5: tdj扩=15.01s+3.00s+1.08s=19.09s复合工步 6: tdj扩=15.01s+3.00s+1.08s=19.09s复合工步 7: tdj扩=15.01s+3.00s+1.08s=19.09s复合工步 8: tdj扩=13.26s+2.65s+0.95s=16.86s复合工步 9: tdj扩=19.

30、44s+3.89s+1.40s=24.73s复合工步 10: tdj 扩=19.44s+3.89s+1.40s=24.73s复合工步 11: tdj 扩=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s复合工步 12: tdj 扩=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s复合工步 13: tdj 扩=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s复合工步 14: tdj 扩=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s因此，工序23的单间时间为10个复合工步的时间之和，即tdj =29.26s+16.41s+16.41s+16.41s+19.09s+19.09s+19.0

31、9s+16.86s+24.73s+24.73s+19.77s+19.77s+19.77s+19.77s=281.16s3孔加工夹具设计3.1 夹具设计任务图3-1所示为钻分度盘6X0 32mm孔的工序简图。已知：零件材 料为45钢，毛坯为模锻件，所用机床为立式钻床Z550,大批大量生 产规模。图3-13.2 定位方案确定按基准重合原则选择0100g6mm轴心线和外圆台阶面作为定位基 准，定位方案如图3-1所示。圆柱衬套的内表面限制工件四个自由度， 衬套端面限制工件三个自由度，属于过定位。因两个定位面经过精加 工，垂直度较高，允许过定位。此外，由于分度盘直径比较大、壁薄， 采用如上定位方案，有利

32、于提高定位的稳定性与支撑刚度。图3-1中 B-B剖视图所示削边销与定位衬套组合可限制工件六个自由度。3.3 刀具导向方案确定为能迅速、准确地确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应设 置引导刀具的元件一一钻套。钻套一般安装在钻模板上，此处，采用 钻模板与夹具体一体的结构，有利于提高夹具刚度。钻套与工件之间 留有排削间隙。3.4 夹紧方案确定3.4.1 夹紧机构的选择采用简单手动螺旋夹紧机构，使工件的装卸迅速、方便，如图3-2 所示。3.4.2 夹紧力的计算分析火紧力的大小，对工件装夹的可靠性，工件和夹具的变形，夹紧 装置的复杂程度等都有很大的影响，可根据公式Fj=KFjo计算夹紧力。 考虑到切削

33、力的变化和工艺系统变形等因素，一般在粗加工时取 K=2.53;精加工时取K=1.52。此处，通过受力分析可知，夹紧力方向与与钻头进给方向相同，因此，所选夹紧机构能够满足要求图3-23.5夹具体的设计火具体必须将定位、导向、夹紧装置链接成一体，并能正确地安 装机床上。本夹具采用铸铁夹具体，此方案安装稳定、刚性好，但周 期较长，成本略高。3.6 分度装置设计为了能在一次装夹中完成均布圆周孔的加工，就要求在工件加工 过程中按其需要进行分度。即当加工好工件的一个表面后，使夹具的 某些部件连同工件转动一个角度而不断完成其余表面的加工。图3-4 为枪栓是对定分度机构的结构简图，其工作原理如下所述。转动手柄5时，轴3一起回转，通过销2带动定位销1回转。由 于定位销外圆柱表面上有曲线槽，定位螺钉6圆柱头嵌在曲线槽中， 故定位销