支撑壳体工艺工装设计

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1、J I A N G S U U N I V E R S I T Y成 教 本 科 毕 业 设 计（论 文） 支撑壳体加工工艺及其夹具设计学 院 名 称： 江 苏 大 学 专 业 班 级： 2012级机械设计制造及其自动化学 生 姓 名： 刘 锦 指导教师姓名：王 宏 宇 指导教师职称：副 教 授 函 授 站：徐州戏马台函授站 2013年 12月支撑壳体加工工艺及其夹具设计专业班级：2012级机械 学生姓名：刘锦 指导教师：王宏宇 职 称：副教授 摘要这次毕业设计内容涵盖了机械加工工艺和机床专用夹具设计、金属切削机床、公差尺寸与机械测量等各个方面的内容。支撑壳体加工工艺及其钻4-7孔的夹具设计是

2、包括零件加工的工艺设计、加工工序设计及专用夹具设计这三部分。机械加工工艺设计是在机械制造技术等专业课程所学的理论知识上，发挥专业知识解决实际生产问题的一次实践训练。机械制造技术定义：机械的生产过程中，改变生产对象的形状，尺寸，相对位置和性质等使其称为半成品或者成品的工艺过程。以工艺文件的形式确定下来的工艺过程叫做工艺规程。将铸件，锻件毛坯或者钢材经过机械加工的方法，改变它们的形状，尺寸，表面质量，使其称为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程。在工艺设计中，要对零件进行了解，了解零件的作用，应用场合，分析它的技术要求，这样可以保证零件的加工质量，还可以提高其生产效率。要研究零件毛培的工艺结构，制

3、定出粗精基准，在设计出对应的加工工艺过程，完成工艺过程卡；然后按照工艺过程卡的要求，测量计算毛培每个工步所需的加工机床设备及其切削用量；然后按照所需加工要求，设计该机床的专用夹具，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；设计的夹具尽量操作方便，加紧稳定，从而改善加工强度来获得更好的经济效益。关键词：切削用量；定位；误差The supporting casing processing technology and fixture designAbstractThe graduation design content covers the

4、mechanical processing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, the size of the tolerance and mechanical measurements, etc. All aspects of content.Processing technology and its supporting shell drill holes 4 fixture design is including part machining process design, pro

5、cess design and special fixture design three partsMachining process design in mechanical manufacturing technology and other professional course learning theory knowledge, play to the professional knowledge to solve practical production problems in a practical training. Machinery manufacturing techno

6、logy definition: the production process, the production object to change shape, size, position and nature make it as the processes of semi-finished products or finished products. In the form of process documentation process is called process planning has been fixed. Castings, forging blank or steel

7、after mechanical processing method, to change their shape, size, surface quality, which is called the qualified parts process, referred to as the machining process.In process design, want to know of parts, explore the effects of components, applications, and to analyze its technical requirements, so

8、 that we can ensure parts processing quality, also can improve the production efficiency.Must study parts mao pei process structures, develop coarse fine benchmark, during the process, designed the corresponding processing technology to complete the process cards; Then, according to the requirements

9、 of process card measurement calculation mao pei required of each machine tool equipment and cutting parameter;Required processing requirements, and then according to the special fixture design of the machine tool, select each designed fixture components, such as positioning device, clamping device,

10、 led components, specific connection with machine parts and other parts; Design of fixture is easy to operate, as far as possible to stability, so as to improve the processing strength to obtain better economic benefit.Key words: Cutting parameter; positioning; The tolerance目 录第一章 绪 论1第二章 零件的分析22.1

11、零件的作用22.2夹具的作用22.3 零件的工艺分析32.3.1零件工艺流程概念32.3.2壳体工艺分析4第三章 工艺规程设计53.1 机械加工工艺规程内容53.2 确定毛坯的制作形式53.2.1 毛坯的设计63.3基面和基准的设计83.3.1基面的概念83.3.2 精基准的选择93.4制定工艺路线93.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定113.6 确定切削用量及基本工时11第四章 夹具设计214.1 问题的提出214.2 定位基准的选择214.3 切削力及夹紧力计算224.4 定位误差分析234.5夹具和夹具设计及操作简要说明244.6铣端面夹具设计284.6.1 工件与夹具体的定位

12、284.6.2 夹具体与机床的定位284.6.3 定位误差计算28第五章 全文总结315.1结论315.2 不足之处与未来展望32参 考 文 献34致 谢35附录36 第一章 绪 论机械制造业指从事各种动力机械、起重运输机械、农业机械、冶金矿山机械、化工机械、纺织机械、机床、工具、仪器、仪表及其他机械设备等生产的行业。机械制造业为整个国民经济提供技术装备，其发展水平是国家工业化程度的主要标志之一。 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。据统计美国60%财富来自制造业，俄罗斯占48%,中国制造业在工业总产值中也占有40%。制造业是国家立国之本，是一个国家或地区发展

13、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。 壳体的加工工艺规程及其钻4-7的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、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。壳体是组成机器或部件的主要零件之一，对其他零件有支撑和保护的作用。壳体部分常设计有安装轴密封盖，轴承盖等零件的凸台，凹坑，沟槽等。因此结构复杂。壳体的加工质量不仅影响其装配进度和运动进度，而且影响机器工作精度，使用寿命，性能等。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，提高加工效率，减轻劳动强度，

14、也保证零件加工精度。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。 第二章 零件的分析第三章 工艺规程设计3.1 机械加工工艺规程内容设计步骤及要求： 生产类型大批。 对零件进行工艺分析采用新国标。 确定毛坯的种类、形状、尺寸和精度。 拟定工艺路线。这是制定工艺规程的关键一步，其主要工作是：选择定位基准，确定各表面的加工方法，安排加工顺序，确定工序集中与分散的程度，以及安排热处理、检验及其它辅助工序。在拟定工艺路线时，一般是提出几个可能的方

15、案，进行分析比较，最后确定 一个最佳的方案。确定工序所采用的设备。选择机床时，应注意以下几个基本原则： 机床的加工尺寸范围应与工件的外形尺寸相适应。 机床的精度应与工序 要求的精度相适应。 机床的生产率应与工件的生产类型相适应。如果工件尺寸太大、精度要求过高，没有适当的设备可供选择时，应考虑机床改装或设计专用机床。这时需要根据具体工序提出机床改装（或设计）任务书，任务书中应提出与工序加工有关的必要数据、资料。例如：工序尺寸、工序公差及技术要求、工件的定位、夹压方式，以及机床的总体布局、机床的生产率等。确定各工序所采用的工艺装备。选择工艺装备时应注意以下几点原则： 对夹具的选择。 对刀具的选择：

16、一般情况下应尽量 选用标准刀具。在组合机床上加工时，按工序集中原则组织生产，可采用专用的复合刀具。 对量具的选择 ：量具主要是根据生产类型和所要求 检验的精度来选择的。单件小批量生产中应采用通用夹具，大批量生产中，应采用极限量规、高生产率的检验夹具和检验仪器等。确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。确定各工序的切削用量。但对于大批量流水线生产，尤其是自动线生产，则各工序、工步都需要规定切削用量，以便计算各工序的生产节拍。确定时间定额。填写工艺文件。3.2 确定毛坯的制作形式零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类

17、型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着各自不同的工艺特征。单件生产的基本特点是：生产的产品种类繁多，每种产品的产量都很少，而且很少重复生产。例如重型机械产品制造和新产品试制等都属于单件生产。成批生产的特点是分批的生产相同的产品，生产呈周期性重复。如机床制造，电机制造等属于成批生产。成批生产又可按其批量大小分为小批生产，中批生产和大批生产三种类型3。其中，小批生产和大批生产的工艺特点分别与单件和大量生产的工艺特点类似；中批生产的工艺特点介于小批生产和大批生产之间。大量生产的基本特点是产量大，品种少，大多数工作的长期重复的进行某个零件的某一道工序的加工。例如，汽车，拖

18、拉机，轴承等制造都属于大量生产。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品年产量。零件的生产纲领N可按下式计算： 根据上式就可以计算求得出零件的年生产纲领，再通过查表，就能确定该零件的生产类型。 根据本零件的设计要求，根据机械制造技术基础课程设计指导教程3表1-3，表1-4可知该零件为轻型零件。本设计零件JS124壳体的生产类型为中批量生产。采用砂型铸造3.2.1 毛坯的设计壳体零件材料为 HT200（灰铸铁200），硬度范围是195HBS-220HBS，毛坯重约1Kg。根据本零件设计要求

19、，根据工程材料表格3-1。表3-1 灰铸铁强度表牌号铸件厚度/mm抗拉强度Rm/Nmm-2显微组织基体石墨HT2002.510200珠光体 中等片状102019520301703050160灰铸铁抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减震性能好，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部件。 生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，零件加工工艺路线确定后，在进一步安排各个工序的具体内容时，应正确地确定工序的工序尺寸，为确定工序尺寸，首先应确定加工余量。 由于毛坯不能达到零件所要求的精度和表面粗糙度，因此要

20、留有加工余量，以便经过机械加工来达到这些要求。加工余量是指加工过程中从加工表面切除的金属层厚度。加工余量分为工序余量和总余量4。 对毛坯初步设计如下： 1. 48mm30mm的孔 因为孔只有30mm大，30孔的粗糙度为6.3，6.3：半精加工表面。用于不生要的零件的非配合表面，如不要求定心和配合特性的表面，例螺栓孔、螺钉通孔、铆钉孔。粗镗既可以满足要求，查相关资料知粗加工和精加工的余量之和为3mm。2. 壳体的上下端面该阀体的上下端面粗糙度都是12.5，只需要进行粗铣加工就可以满足该阀体端面的光洁度要求。根据资料可知，选取加工余量等级为G，选取尺寸公差等级为9级。所以根据相关资料和经验可知，阀

21、体的上下端面的单边余量为3mm，符合要求。3. 宽28mm的槽2端面宽28mm2端面的粗糙度为12.5，一次粗铣即可满足要求。所以根据相关资料和经验可知宽70mm的2端面的单边余量为2mm。根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图“壳体”零件毛坯简图3.1 毛坯图3.3基面和基准的设计3.3.1基面的概念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，生产率得以提高。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，使生产无法进行5。 基准是机械制造中应用十

22、分广泛的一个概念，机械产品从设计时零件尺寸的标注，制造时工件的定位，校验时尺寸的测量，一直到装配时零部件的的装配位置确定等，都要用到基准的概念。基准就是用来确定生产对象上几何关系所依据的点,线或面. 基准分为： 设计基准、 工艺基准工艺基准又分为： 工序基准、 定位基准、 测量基准、 装配基准基准面是指以之为基准用来确定其他点，线，面等尺寸的表面，分为设计基准面和加工基准面，前者指图纸上的基准面，后者用于实际加工，该两者最好是指工件的同一个表面，基准面通常是指一个平面。在实际的操作中，基准面是为了保证加工精度和便于测量，在工件上选定的一个面作为定位面，在车削加工，常以工件的外圆面、台阶面或端面

23、做为基准，目的就是为了便于加工和测量。在加工中，尽量使设计基准和定位基准相重合，在多工步加工中尽量使用同一个基准面，也不要使用毛坯面做为基准面，这样便于保证加工的准确性，减少由于基准不重合造成的误差。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面

24、，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取40外圆为定位基准，利用V型块为定位元件。3.3.2 精基准的选择精基准的选择应满足以下原则

25、：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以12和30孔（一面2销）为定位精基准，加工其

26、它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。3.4制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来方案一工序：铸造工序：清沙工序：时效处理工序：铣下端面工序：铣上端面工序：钻4-7孔工序：镗48H7，30H7孔工序：钻12孔，钻M6螺纹底孔攻丝M6工序：钻6-7孔锪孔14工序X：铣宽28mm槽深5m

27、m工序XI：钻2-M6螺纹底孔攻丝M6钻8孔锪孔11工序XII：钻孔12锪孔20深14工序XIII：去毛刺工序XIV：检验方案二工序：铸造工序：清沙工序：时效处理工序：铣下端面工序：铣上端面工序：镗48H7，30H7孔工序：钻12孔，钻M6螺纹底孔攻丝M6工序：钻4-7孔工序：钻6-7孔锪孔14工序X：铣宽28mm槽深5mm工序XI：钻2-M6螺纹底孔攻丝M6钻8孔锪孔11工序XII：钻孔12锪孔20深14工序XIII：去毛刺工序XIV：检验工艺路线三：工序I铸造工序II：清沙工序III：时效处理工序IV：铣下端面工序V：铣上端面工序：镗48H7，30H7孔工序：钻12孔，钻M6螺纹底孔攻丝M

28、6工序：钻4-7孔工序：钻6-7孔锪孔14工序X：铣宽28mm槽深5mm工序XI：钻2-M6螺纹底孔攻丝M6钻8孔锪孔11工序XII：钻孔12锪孔20深14工序XIII：去毛刺工序XIV：质检工艺方案二和方案一，方案三区别在于方案二先镗30，48孔钻12孔这样可以利用加工好的这几个孔作为定位基准，加工48和30更好地保证了工件的加工精度，综合考虑我们选择方案一具体的工艺路线如下工序I铸造工序II：清沙工序III：时效处理工序IV：铣下面工序V：铣上面工序VI：镗48H7，30H7孔工序VII：钻12孔，钻M6螺纹底孔攻丝M6工序VII：钻4-7孔工序IX：钻6-7孔锪孔14工序X：铣宽28mm

29、槽深5mm工序XI：钻2-M6螺纹底孔攻丝M6钻8孔锪孔11工序XII：钻孔12锪孔20深14工序XIII：去毛刺工序XIV：质检3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定壳体零件材料为HT200，生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯6。壳体的上下端面因为壳体的上下和左右端面没有精度要求，粗糙度要求为12.5，光洁度要求不高，其加工余量为2.5mm。3、壳体的孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为单边余量为2.5。3.6 确定切削用量及基本工时1、工序IV：铣下端面 1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG87。由难

30、熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500的温度下也基本保持不变，在1000时仍有很高的硬度。硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。现在新型硬质合金刀具的切削速度等于碳素钢的数百倍。 硬质合金牌号:YG8 密度g/cm2: 14.5-14.9 抗弯强度不低于N/cm2: 1600 硬度不低于HRA: 89.5。常 见 用

31、 途: 适于铸铁、有色金属及其合金与非金属材料加工中，不平整断面和间断切削时的粗车、粗刨、粗铣，一般孔和深孔的钻孔、扩孔。 相当于ISO: K30 。，切削深度，刀具直径，刀具旋转线速度2. 决定铣削用量决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取750 切削速度 V_c=dn/1000 n=(1000V_c)/d n-转速（r/min） d-工件毛坯直径（mm） V_c-线速度（m/min）（切削速度）当750r/min时按机床标准选取（每分钟进给）计算工时 tj=Di/vf(

32、min) 铣圆周表面 切削工时：，则机动工时：.工序V：铣上端面 1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，2. 决定铣削用量决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，则机动工时为工序：镗30H7,48H7孔1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用高速钢,，d=0.8mm，n=1000r/min根据C6140说明书，功率5KW，中性刚度。查表得，则阶台轴或阶台孔： tj=(L+L1+

33、L2)i/(fn)=(L+L1+L2)di/(fVc1000) (min) t=（80+7+3）*1/（0.2*1000）=0.45min工序：钻12孔，钻M6螺纹底孔攻丝M6工步一：钻12孔的切削用量及基本工时(1)钻12mm孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻121)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 796r/min与796r/min相近的机床转速为900r/min。现选取=900r/min。所以实际切削速度=4) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。t=i其中l=4

34、0mm; =4mm; =3mm; tt= =0.4(min)工步二：钻M6螺纹底孔5确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为.工步三：攻丝M6 按机床选取，则机动时，攻M6孔工序VIII：钻4-7孔工步一：钻7孔的切削用量及基本工时(1)钻7mm孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻71)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V

35、=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 1364r/min与1364r/min相近的机床转速为1450r/min。现选取=1450r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=10mm; =4mm; =3mm; tt=4x（） =4x（）=0.36(min)工序IX：钻6-7孔锪孔14工步1：钻6-7孔；机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻51)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 1364r/min

36、与1364r/min相近的机床转速为1450r/min。现选取=1450r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=10mm; =4mm; =3mm; t=6x（） =6x（）=0.081(min)工步2：锪孔14锪孔的目的是为了保证孔口与孔中心线的垂直度，以便与孔连接的零件位置正确，连接可靠。 锪孔不需要进行大量切削，只需要用锪形钻锥，锪孔时的切削速度应比钻孔低，一般为钻孔切削速度的1/21/3。 锪孔时，由于锪孔的切削面积小，标准锪钻的切削刃数目多，切削较平稳，所以进给量为钻孔的23倍。则： 1)进给量 取f=0.25mm/r 2)切削速度 取

37、V=15m/mint=i其中l=1mm; =3mm;t=6x（） =6x（）=0.066(min)工序X：铣宽28mm的槽选择刀具刀具选取高速钢三面刃铣刀，刀片采用YG8,，2. 决定铣削用量决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取375当375r/min时按机床标准选取计算工时切削工时： ，则机动工时为工序XI：钻2-M6螺纹底孔攻丝M6钻8孔锪孔11 工步一：钻M6螺纹底孔5 确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，

38、故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：攻丝M6 按机床选取： ，则机动时，攻M6孔工步三：钻8孔；机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻81)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 1193r/min与1193r/min相近的机床转速为1450r/min。现选取=1450r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.

39、2-1。t=i其中l=20mm; =4mm; =3mm; t= =0.14(min)工步4：锪孔11 1)进给量 取f=0.25mm/r 2)切削速度 取V=15m/mint=i其中l=8mm; =3mm;t= =0.03(min)工序XII：钻孔12锪孔20深14工步1：钻12孔；机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻101)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 795r/min与795r/min相近的机床转速为900r/min。现选取=900r/min。所以实际切削速度=5

40、) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。t=i其中l=36mm; =4mm; =3mm;t= =0.36(min)工步2：锪孔20至深14 1)进给量 取f=0.25mm/r 2)切削速度 取V=15m/mint=i 其中l=14mm; =3mm;t= =0.076(min)第四章 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计钻4-7孔的钻床夹具设计。4.1 问题的提出 本夹具主要用于钻4-7孔，4-7孔为螺栓孔，精度要求不高因此本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。4.2 定位基准的选择拟定加工路线的第

41、一个要素是选择零件定位基准8。在加工时，用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所采用的基准，称为定位基准。 定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺过程及最终加工出的零件的品质。基准的选择不当往往会导致增加不必要的工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。我们采用改零件的底面和30和12内圆面为定位基准

42、，即经典的一面2销定位，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构，是设计更加经济。零件在定位中，应该注意限制的自由度多少，注意过定位与欠定位问题。在零件定位中，有完全定位，不完全定位，欠定位和过定位9。完全定位就是限制工件的全部自由度工件在空间具有六个自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。因此，要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，通常用六个支承点（即定位元件）来限制工件的六个自由度，其中每一个支承点限制相应的一个自由度。2六点定位原理的应用 六点定位原理对于任何形状工件的定位都是适用的，如果违背这个原理，工件在夹具中的位

43、置就不能完全确定。然而，用工件六点定位原理进行定位时，必须根据具体加工要求灵活运用，工件形状不同，定位表面不同，定位点的布置情况会各不相同，宗旨是使用最简单的定位方法，使工件在夹具中迅速获得正确的位置。 3工件的定位 l） 完全定位 工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位。 2）不完全定位 根据工件加工表面的不同加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这种定位情况称为不完全定位。不完全定位是允许的， 3）欠定位 按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。

44、因为欠定位保证不了加工要求。 4）过定位 工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用。所谓过定位、欠定位，常指夹具设计时对零件自由度月苏的选择。 通常情况下，一个零件有六个自由度，当设计夹具时要将这六个自由度都进行约束。在设计时若设计约束的自由度少于六个，为欠定位；若多于六个则为过定位。 一般的，再不影响夹具正常使用时，欠定位可以出现。但过定位一般不允许出现。 4.3 切削力及夹紧力计算 为保证精度，需要计算加工时所需切削力。切削力，是指在切屑过程

45、中产生的作用在工件和刀具上的大小相等、方向相反的切削力。通俗的讲：在切削加工时，工件材料抵抗刀具切削时产生的阻力。切削力有三个垂直的分力:1、切削力(主切削力)Fe:在主运动方向上的分力。它是校验和选择机床功率，校验和设计机床主运动机构、刀具和夹具强度和刚性的重要依据。2、背向力（切深抗力）Fp：垂直于工作平面上的分力。它是影响加工精度、表面粗糙度的主要原因。3、进给力（进给抗力）Ff：进给运动方向上的分力，使工件产生弹性弯曲，引起振动。它是校验进给机构强度的主要依据。影响切削力的因素1.机加设备自身的功率大小，它是切削力的客观条件2.所加工材料的种类3.刀具的种类和刀片参数的不同由于本道工序

46、主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中：D=7mm；代入公式（5-2）和（5-3）得本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。4.4 定位误差分析所谓定位误差，是由于工件在夹具上（或者机床上）定位不准而引起的加工误差。因为对一批工件来说， 刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序 基准在加工尺寸方向上的最大变动量。 1、定位误差是指一批工件的工序基准在加工工序尺寸方向上的最大变动范围,其大小是判断夹具

47、定位方案是否合理的重要依据 。2、定位误差是指在调整法加工中工件定位时工序基准在工序尺寸方向上的最大可能位移.定位误差的计算方法按原理可分为二种一种是根据定位误差的定义进行计算。3、在PTP方式中,定位误差是指控制对象从某一位置A点出发,经过充分的时间到达目标位置B点与理论位置之差,称作E.经反复多次运行E值的频数大致呈正态分布.也有分别以E的均值e、标准方差来表示定位误差或用e3进行标定的 。4、定位误差是指一批工件的工序基准在加工要求方向上位置的最大变动量，这种数据库程序往往需要一个庞大的数据库管理系统支持对用户的软、硬件要求较高 。5、导致工件被加工尺寸的定位基准(或工序基准)在安装过程

48、中,相对理想位置产生了一定的位置变动,从而引起被加工尺寸的加工误差,工件上被加工尺寸的工序基准相对于定位元件工作表面在加工尺寸方向上的最大变化范围称为定位误差 。6、定位误差与尺寸链的联系在定位误差理论中,定位误差是指采用调整法加工一批工件,由于定位所造成的工件加工面相对于工序基准在加工尺寸要求方向上的最大位置变动量 。7、定位误差就是指工件在夹具中定位时由于工件的位置偏离了理想位置而引起的加工误差.工件在夹具中的定位实际上是以定位元件、工件的定位基准面来代替夹具原理中的“定位原理”所决定的点、线、面 。8、企业信息化“是指利用信息技术获取、处理、传输、应用知识和信息资源,使企业的竞争力更强和

49、收益更多的一个动态过程”.所谓定位误差是指工件在定位时,一批工件的工序基准在夹具中位置不一致所引起的加工误差,以D表示 。9、定位误差的计算公式所谓定位误差,是指一批工件在夹具中定位时,由于定位不准而引起的工序基准相对于加工表面在工序尺寸方向上的最大位置变动量。10、在采用调整法加工一批工件的条件下由于工件定位时的位置不准确在加工过程中所引起的工序尺寸或位置的误差称为定位误差，定位误差一般由基准位置误差和基准不重合误差两部分组成 。11、如多传感器的相对位置和方位不能精确测定(称为定位误差)。 基准不重合误差在加工过程中，定位基准为底平面，设计基准为中心线，所以基准不重合，并且两基准的垂直距离

50、为mm，有公差0.180mm的要求，另外根据给出的零件图上这两个主轴孔还有圆度公差的要求为0.015mm ,故基准不重合所带来的误差0.105mm。 一面两销定位误差(1)移动时基准位移误差 （式5-5）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入（式5-5）得： = = (2) 转角误差 （式5-6）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 削边销孔的最大偏差 削边销孔的最小偏差 削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中： 则代入（式5-6）得：则： 4.5夹具和夹具设计及操作简要说明机械制造过程中用来固定加工对象，

51、使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具 。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求 ，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置 、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具

52、体（夹具底座）等组成。夹具种类按使用特点可分为：万能通用夹具。如机用虎钳、卡盘、吸盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其中大多数已成为机床的一种 标准附件。专用性夹具。为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造，服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。常用的有车床夹具、铣床夹具、钻模(引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具)、镗模(引导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具)和随行夹具（用于组合机床自动线上的移动式夹具）。可调夹具。可以更换或调整元件的专用夹具。组合夹具。由不同形状、规格和用途的标准化元件

53、组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。除虎钳、卡盘、分度头和回转工作台之类，还有一个更普遍的叫刀柄，一般说来，刀具夹具这个词同时出现时，大多这个夹具指的就是刀柄。在机械加工中，夹具分为1）通用夹具通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。2）专用夹具专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高

54、的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。3）通用可调夹具和成组夹具其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。4）组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。5）随行夹具随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹

55、具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。在工件装夹中,经常采用螺旋夹紧机构。在夹紧凹形工件时,如用常见螺旋机构夹紧

56、点在工件底部,则必须拧动螺钉至底部;取出工件则必须将螺钉退拧至凹形工件的外轮廓位置。随着凹槽深度的增加,由于拧动圈数的增加,必将增加操作工人的劳动强度和降低效率 。螺旋夹紧机构是指螺旋副与其他元件（压板、垫片、螺钉等）相结合，对工件实施夹紧的机构。螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍。螺旋夹紧机构结构简单，夹紧行程大，且自锁性能好，增力比大，是手动夹紧中用的最多的一种夹紧机构。常用的夹紧形式有：单个螺旋夹紧机构、螺旋压板夹紧机构。 本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故

57、使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单，夹紧可靠，由于螺旋升角很小，所以扩力作用比斜楔大。钻夹具装配图如下图4.1 钻夹具装配图 夹具体附图如下：图4.2钻夹具图4.6铣端面夹具设计4.6.1 工件与夹具体的定位 工件与夹具体的定位是间接通过定位块来实现的。定位块通过自己本身及定位插销12、四个内六角圆柱头螺钉16、衬套11实现与底板的定位。而对于工件与定位块的定位，为限制工件沿Z轴的移动自由度、工件绕X轴的转动自由度及工件绕Y轴的转动自由度，我们需用工件的下表面作为第一定位基准；为限制工件沿X轴方向的移动自由度、沿Y轴方向的移动自由度，需将工件上内孔1作为第

58、二定位基准；同时为限制工件绕Z轴的转动自由度，需将工件上内孔2作为第三定位基准，这样就限制了工件的六个不定度，达到完全定位，而这种定位方式也就是我们常说的“一面两孔” 定位。4.6.2 夹具体与机床的定位 夹具体与机床的定位是通过两个定向键9、内六角圆柱头螺钉10，以及T型螺钉与压板将夹具体固定在机床导轨上，实现定位。4.6.3 定位误差计算在机械加工中，产生加工误差的因素很多，而其中与夹具相关的误差有夹具相对于机床成形运动的位置误差，夹具相对于刀具位置的误差，工件在夹具中的定位误差，工件在夹具中被夹紧时产生的夹紧误差，夹具磨损所造成的加工误差等，而我们此处的话，只对工件在夹具中的定位误差做一简单计算。定位误差由基准位置误差和基准不重合误差组成。基于此，对于一面两孔的定位，如下图图4.7可查机床夹具设计手册表1112得：基准位置误差 式中：为第一定位孔的公差，为圆柱销的公差； 为第二定位孔的公差，为菱形销的公差； 第一定位孔与圆柱销间的最小间隙； 第二定位孔与菱形销间的最小间隙； 为转角误差。又因圆柱销尺寸为，菱形销尺寸为，圆柱销与定位孔1的配合为，菱形销与定位孔2间的配合为，两定位孔尺寸为。由此可得对于基准不重合的误差有： 则定位误差