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長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 論文題目：固定套筒零件機(jī)械加工工藝規(guī)程與機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 所屬系部： 指導(dǎo)老師： 職 稱： 學(xué)生姓名： 班級(jí)、學(xué)號(hào): 專 業(yè)： 年 月 日 【摘要】 固定套筒零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以 及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再 設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件 各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后 進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引 導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差， 分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。 關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 Abstract Set of parts machining technology and the design of drilling jig design, including design process is machining process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure; design then a special fixture, fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning device, clamping device, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error generated when calculate fixture positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in. Keywords: process, process, cutting parameters, clamping 目 錄 1 序 言 .................................................................................................................................................................4 2 零件的分析 ...........................................................................................................................................................4 2.1 零件的形狀 ....................................................................................................................................................4 2.2 零件的工藝分析 ............................................................................................................................................5 3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) .......................................................................................................................................................6 3.1 確定毛坯的制造形式 ...................................................................................................................................6 3.2 基面的選擇 ...................................................................................................................................................6 3.3 制定工藝路線 ...............................................................................................................................................6 3.3.1 工藝路線方案一 ..................................................................................................................................7 3.3.2 工藝路線方案二 ..................................................................................................................................7 3.3.3 工藝方案的比較與分析 ......................................................................................................................8 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 ...........................................................................................................................8 3.4.1 機(jī)床選用 ..............................................................................................................................................8 3.4.2 選擇刀具 ..............................................................................................................................................9 3.4.3 選擇量具 ..............................................................................................................................................9 3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ...........................................................................................9 3.6 確定切削用量及基本工時(shí) ..........................................................................................................................10 4 鉆孔夾具設(shè)計(jì) .....................................................................................................................................................19 4.1 研究原始質(zhì)料 .............................................................................................................................................19 4.2 定位、夾緊方案的選擇 .............................................................................................................................20 4.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 .............................................................................................................................20 4.4 誤差分析與計(jì)算 .........................................................................................................................................23 4.5 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 .............................................................................................................24 4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) .....................................................................................................................25 4.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 ......................................................................................................................26 結(jié) 束 語 .............................................................................................................................................................28 致 謝 ...................................................................................................................................................................29 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................................................................................................................30 1 序 言 機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械 裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提 供裝備，社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)， 因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支 柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué) 技術(shù)水平的重要指標(biāo)。 固定套筒零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、 機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)行的一個(gè)全面的考核。正確地解決一個(gè)零件 在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計(jì)出專用夾具， 保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè) 計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論， 又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次 設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。 2 零件的分析 2.1 零件的形狀 題目給的零件是固定套筒零件，主要作用是起連接作用。 零件的實(shí)際形狀如上圖所示，從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡 單。具體尺寸，公差如下圖所示。 2.2 零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為 20CRMNTI，該材料為球墨鍛鐵，具有較高強(qiáng)度，耐磨性， 耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件。 固定套筒零件主要加工表面為：1.車外圓及端面，表面粗糙度 值為 3.2 。2.aRm 車外圓及端面，表面粗糙度 值 3.2 。3.車裝配孔，表面粗糙度 值 3.2 。4.aRm 半精車側(cè)面，及表面粗糙度 值 3.2 。5.側(cè)面粗糙度 a 值 6.3 、12.5 ，法 蘭面粗糙度 值 6.3 。aR 固定套筒共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分述如下： (1)左端的加工表面： 這一組加工表面包括：左端面，35、27.6 外圓，17 內(nèi)孔，倒角鉆孔并攻絲。 這一部份只有端面有 6.3 的粗糙度要求， 。其要求并不高，粗車后半精車就可以達(dá)到精 度要求。而鉆工沒有精度要求，因此一道工序就可以達(dá)到要求，并不需要擴(kuò)孔、鉸孔 等工序。 (2).右端面的加工表面： 這一組加工表面包括：右端面；27.6 的外圓，粗糙度為 1.6；并帶有倒角； 鉆中心孔。其要求也不高，粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。 3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 本固定套筒，假設(shè)年產(chǎn)量為 10 萬臺(tái)，每臺(tái)需要該零件 1 個(gè)，備品率為 19%，廢品 率為 0.25%，每日工作班次為 2 班。 該零件材料為 20CRMNTI，考慮到零件在工作時(shí)要有高的耐磨性，所以選擇鍛鐵鍛 造。依據(jù)設(shè)計(jì)要求 Q=100000 件/年，n=1 件/臺(tái)；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率 和 廢品率 分別取 19%和 0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng) N=2XQn(1+)（1+)=236095 件/年 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為 20CRMNTI，鍛造的特點(diǎn)是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，即適 用于不同重量、不同壁厚的鍛造，也適用于不同的金屬，還特別適應(yīng)制造形狀復(fù)雜的 鍛造?？紤]到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選 用鍛造，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達(dá)成批生產(chǎn)水 平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型鍛造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度， 減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。 3.2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工 質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有 甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)的選擇，對(duì)像固定套筒這樣的零件來說，選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的。對(duì)本零 件來說，如果外圓的端面做基準(zhǔn)，則可能造成這一組內(nèi)外圓的面與零件的外形不對(duì)稱， 按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則(即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面做粗基準(zhǔn)， 若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)應(yīng)位置精度較高的不加工 表面做為粗基準(zhǔn))。 對(duì)于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)， 應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不在重復(fù)。 3.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要 求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能 性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì) 效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 3.3.1 工藝路線方案一 10 鍛 鍛造毛坯 20 退火 退火（消除內(nèi)應(yīng)力） 30 粗車 粗車 35、27.6 外圓以及右端面，留加工余量 40 精車 精車 35、27.6 外圓. 50 車 掉頭，車 35 左端面 60 鉆孔 鉆 17 中心孔 70 粗車 粗車 M20X2 螺紋底孔 80 粗車 粗車 20.6 退刀槽 90 車螺紋 粗車 M20X2 螺紋 100 銑 銑寬度為 6 的腰形孔 110 銑 銑六邊形輪廓 120 銑 銑寬度為 6 的槽 130 鉗工 去毛刺 140 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 3.3.2 工藝路線方案二 10 鍛 鍛造毛坯 20 退火 退火（消除內(nèi)應(yīng)力） 30 粗車 粗車 35、27.6 外圓以及右端面，留加工余量 40 精車 精車 35、27.6 外圓. 50 車 掉頭，車 35 左端面 60 鉆孔 鉆 17 中心孔 70 粗車 粗車 20.6 退刀槽 80 粗車 粗車 M20X2 螺紋底孔 90 車螺紋 粗車 M20X2 螺紋 100 銑 銑寬度為 6 的腰形孔 110 銑 銑六邊形輪廓 120 銑 銑寬度為 6 的槽 130 鉗工 去毛刺 140 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 3.3.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案二的定位和裝夾等都比較方便，但是要更換多臺(tái)設(shè) 備，加工過程比較繁瑣，而且在加工過程中位置精度不易保證。方案一減少了裝夾次 數(shù)，但是要及時(shí)更換刀具，因?yàn)橛行┕ば蛟谲嚧采弦部梢约庸?，鏜、鉆孔等等，需要 換上相應(yīng)的刀具。而且在磨削過程有一定難度，要設(shè)計(jì)專用夾具。因此綜合兩個(gè)工藝 方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下： 10 鍛 鍛造毛坯 20 退火 退火（消除內(nèi)應(yīng)力） 30 粗車 粗車 35、27.6 外圓以及右端面，留加工余量 40 精車 精車 35、27.6 外圓. 50 車 掉頭，車 35 左端面 60 鉆孔 鉆 17 中心孔 70 粗車 粗車 M20X2 螺紋底孔 80 粗車 粗車 20.6 退刀槽 90 車螺紋 粗車 M20X2 螺紋 100 銑 銑寬度為 6 的腰形孔 110 銑 銑六邊形輪廓 120 銑 銑寬度為 6 的槽 130 鉗工 去毛刺 140 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 3.4.1 機(jī)床選用 .工序是粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故 選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用 最常用的 CA6140 臥式車床。參考根據(jù)機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡明手冊(cè)表 4.2-7。 .工序是鉆孔，選用 Z525 搖臂鉆床。 3.4.2 選擇刀具 .在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工刀具選用 YG6 類硬質(zhì) 合金車刀，它的主要應(yīng)用范圍為普通鍛鐵、冷硬鍛鐵、高溫合金的精加工和半精加工。 為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性,可選用可轉(zhuǎn)位車刀(GB5343.1-60,GB5343.2-60)。 .鉆孔時(shí)選用高速鋼麻花鉆，參考機(jī)械加工工藝手冊(cè) （主編 孟少農(nóng)） ，第二卷 表 10.21-47 及表 10.2-53 可得到所有參數(shù)。 3.4.3 選擇量具 本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計(jì) 量器具的不確定度選擇；二是按計(jì)量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方 法即可。 3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “固定套筒” 零件材料為 20CRMNTI，查機(jī)械加工工藝手冊(cè) （以后簡稱工藝 手冊(cè) ） ，表 2.2-17 各種鍛鐵的性能比較，球墨鍛鐵的硬度 HB 為 143269，表 2.2-23 球墨鍛鐵的物理性能，20CRMNTI 密度 =7.27.3（ ） ，計(jì)算零件毛坯的重量約3cmg 為 2 。kg 表 3-1 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì) 同類零件的年產(chǎn)量 件 生產(chǎn)類別 重型（零件重 2000kg） 中型 （零件重 1002000kg） 輕型 （零件重<100kg） 單件生產(chǎn) 5 以下 10 以下 100 以下 小批生產(chǎn) 5100 10200 100500 中批生產(chǎn) 100300 200500 5005000 大批生產(chǎn) 3001000 5005000 500050000 大量生產(chǎn) 1000 以上 5000 以上 50000 以上 根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于 3050，毛坯重量 2 120250 6.04.0 頂、側(cè)面底 面 鍛孔的機(jī)械加工余量一般按澆注時(shí)位置處于頂面的機(jī)械加工余量選擇。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及 毛坯尺寸。 3.6 確定切削用量及基本工時(shí) 切削用量一般包括切削深度、進(jìn)給量及切削速度三項(xiàng)。確定方法是先是確定切削深 度、進(jìn)給量，再確定切削速度?，F(xiàn)根據(jù)切削用量簡明手冊(cè) （第三版，艾興、肖詩綱 編，1993 年機(jī)械工業(yè)出版社出版）確定本零件各工序的切削用量所選用的表格均加以* 號(hào)，與機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡明手冊(cè)的表區(qū)別。 3.6.1 工序 粗車 35、27.6 外圓以及右端面，留加工余量 3.6.1.1 確定粗車右端面的切削用量 所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)切削用量簡明手冊(cè)表 1.1，由于 CA6140 機(jī)床的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸 = ，刀片mHBm2516 厚度為 。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角 = ，后角 =m5.4 0V0 ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃傾角 = ，刀尖圓弧半徑 = 。06vK09vK01s0sr8. .確定切削深度 pa 由于單邊余量為 ，可在一次走刀內(nèi)完成，故m5 = = （3-p269.7m5.3 1） .確定進(jìn)給量 f 根據(jù)切削加工簡明實(shí)用手冊(cè)可知：表 1.4 刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 400 之間時(shí)，m1625pam410 進(jìn)給量 =0.51.0fr 按 CA6140 機(jī)床進(jìn)給量（表 4.29）在機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)可知： =0.7f 確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表 1 30，CA6140 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力 =3530 。maxFN 根據(jù)表 1.21，當(dāng)強(qiáng)度在 174207 時(shí)， ， ， =HBSp4f75.0rmrK 時(shí)，徑向進(jìn)給力： =950 。045RFN 切削時(shí) 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.292） ，故實(shí)際f rofKsFfkrFfK 進(jìn)給力為： =950 =1111.5 （3-f17.N 2） 由于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選 = 可用。frm7.0 .選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)切削用量簡明使用手冊(cè)表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為 ，車刀5.1 壽命 = 。Tmin60 .確定切削速度 0V 切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接有表中查出。 根據(jù)切削用量簡明使用手冊(cè)表 1.11，當(dāng) 硬質(zhì)合金刀加工硬度 2002196YG 的鍛造， ， ，切削速度 = 。HBSpa4frm75. Vmin3 切削速度的修正系數(shù)為 =1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見表tvKvsvKTvKv 1.28） ，故： = tVv=63 （3-00.184.920.1 3） min48 = = =120 （3-nDVc1012748minr 4） 根據(jù) CA6140 車床說明書選擇 =1250nir 這時(shí)實(shí)際切削速度 為：cV = = （3-1cD01257min 5） .校驗(yàn)機(jī)床功率 切削時(shí)的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計(jì)算。 由切削用量簡明使用手冊(cè)表 1.25， = ， ，HBS160245pam3f ，切削速度 時(shí)，rm75.0min50V =CPKW7.1 切削功率的修正系數(shù) =0.73， =0.9，故實(shí)際切削時(shí)間的功率為：krcPcr0 =1.7 =1.2 （3-3. 6） 根據(jù)表 1.30，當(dāng) = 時(shí)，機(jī)床主軸允許功率為 = ， ，故所nmi125r EPKW9.5CEP 選切削用量可在 CA6140 機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為： =3.75 ， = ， = = ， =paf7.0ni125rsr08.Vmin0 .倒角 為了縮短輔助時(shí)間，取倒角時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同 srn28.3 換車刀手動(dòng)進(jìn)給。 . 計(jì)算基本工時(shí) （3-nflt 7） 式中 = + + ， = m127Llyl 由切削用量簡明使用手冊(cè)表 1.26，車削時(shí)的入切量及超切量 y+ = ，則m1 = + =1278 = = （ 3-8）mt7.01258in46 3.6.2 工序 精車 35、27.6 外圓. 本工序仍為粗車。已知條件與工序相同，車端面及倒角，可采用工序相同的可轉(zhuǎn) 位車刀。 采用工序確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時(shí)間如下： a =2.5 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T =56pmrmsrminis 3.6.3 工序 掉頭，車 35 左端面 3.6.3.1 確定半精車左端面的切削用量 所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)切削用量簡明手冊(cè)表 1.1，由于 C6021 機(jī)床的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸 = ，刀mHBm2516 片厚度為 。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角 = ，后角5.4 0V = ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃傾角 = ，刀尖圓弧半徑 = 。06vK09vK01s0sr8. .確定切削深度 pa 由于單邊余量為 ，可在一次走刀內(nèi)完成，故.2 = = p5.m21 .確定進(jìn)給量 f 根據(jù)切削加工簡明實(shí)用手冊(cè)可知：表 1.4 刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 400 之間時(shí)，m1625pa410 進(jìn)給量 =0.51.0frm 按 CA6140 機(jī)床進(jìn)給量（表 4.29）在機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)可知： =0.7f 確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表 1 30，CA6140 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力 =3530 。maxFN 根據(jù)表 1.21，當(dāng)強(qiáng)度在 174207 時(shí)， ， ， =HBSp4f75.0rmrK 時(shí)，徑向進(jìn)給力： =950 。045RFN 切削時(shí) 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.292） ，故實(shí)際f rofKsFfkrFfK 進(jìn)給力為： =950 =1111.5 由f17.N 于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選 = 可用。frm7.0 .選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)切削用量簡明使用手冊(cè)表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為 ，車刀m5.1 壽命 = 。Tmin60 .確定切削速度 0V 切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接有表中查出。 根據(jù)切削用量簡明使用手冊(cè)表 1.11，當(dāng) 硬質(zhì)合金刀加工硬度 20021915YT 的鍛造， ， ，切削速度 = 。HBSpa4frm75. Vmin63 切削速度的修正系數(shù)為 =1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見表tvKvsvKTvKv 1.28） ，故： = tVv=63 （3-00.184.920.1 12） min48 = = =120 （3-nDc127ir 13） 根據(jù) CA6140 車床說明書選擇 =1250nmir 這時(shí)實(shí)際切削速度 為：cV = = （3-1cD01257min 14） .校驗(yàn)機(jī)床功率 切削時(shí)的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計(jì)算。 由切削用量簡明使用手冊(cè)表 1.25， = ， ，HBS160245pam3f ，切削速度 時(shí)，rm75.0min50V =CPkw7.1 切削功率的修正系數(shù) =0.73， =0.9，故實(shí)際切削時(shí)間的功率為：rcPcrK0 =1.7 =1.2 3.k 根據(jù)表 1.30，當(dāng) = 時(shí)，機(jī)床主軸允許功率為 = ， ，故所ni125EPkw9.5CEP 選切削用量可在 CA6140 機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為： =1.25 ， = ， = = ， =pamfr7.0nmi125rsr08.Vmin0 .計(jì)算基本工時(shí) （3-flt 15） 式中 = + + ， = m127Llyl 由切削用量簡明使用手冊(cè)表 1.26，車削時(shí)的入切量及超切量 y+ = ，則m1 =126+ =128 = =mt.05in41 3.6.3.2 確定半精車內(nèi)孔的切削用量 所選用的刀具為 YG6X 硬質(zhì)合金圓形鏜刀，主偏角為 K =45 ，直徑為 16mm 的圓形V0 鏜刀，其耐用度為 。60Tin .確定切削深度 a p25. .根據(jù)表 1.5 ，當(dāng)半精鏜鍛料，鏜刀直徑為 ，a ，鏜刀伸出長度* m16p2 時(shí)，進(jìn)給量為： 。m80rmf1.0 .確定切削速度 按表 1.27 的計(jì)算公式確定* V = （3- 16） 式中 C =189.8 m = 0.2 X =0.15 Y =0.20 v vvmin60T V=124.6 in 選擇 CA6140 機(jī)床轉(zhuǎn)速：n= n =1200 =20minrsr 實(shí)際切削速度為： v = 2.08 s 3.6.5 工序 鉆 17 中心孔 本工序采用計(jì)算法。 表 3-5 高速鋼麻花鉆的類型和用途 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 類型 直徑范圍（mm） 用途 GB1436-60 直柄麻花鉆 2.020.0 在各種機(jī)床上，用鉆模 或不用鉆模鉆孔 GB1437-60 直柄長麻花鉆 1.031.5 在各種機(jī)床上，用鉆模 vyxpKfaTCMi13045.6210r 或不用鉆模鉆孔 GB1438-60 錐柄麻花鉆 3.0100.0 在各種機(jī)床上，用鉆模 或不用鉆模鉆孔 GB1439-60 錐柄長麻花鉆 5.050.0 在各種機(jī)床上，用鉆模 或不用鉆模鉆孔 選用 X30100 25 搖臂鉆床，查機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編，查機(jī)表 2.4-37 鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度可得，耐用度為 4500，表 10.2-5 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆 的直徑系列選擇錐柄長，麻花鉆 ，則螺旋角 =30 ，鋒交 2 =118 ，后角 a =102500f ,橫刃斜角 =50 ，L=197mm,l =116mm。001 表 3-6 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度（摘自 GB6137-60） mm 直柄麻花鉆直徑范圍 l l1 11.10013.20 151 101 表 3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù) GB6137-60） （） d (mm) 2 f 8.618.00 30 118 12 4060 表 3-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 （ 1）后刀面最大磨損限度 mm 鉆頭 直徑 d0（mm）刀具材料 加工材料 20 高速鋼 鍛鐵 0.50.8 （2）單刃加工刀具耐用度 T min 刀具直徑 d0（mm）刀具類型 加工材料 刀具材料 1120 鉆頭（鉆孔及擴(kuò) 孔） 鍛鐵、銅合金及 合金 高速鋼 60 鉆頭后刀面最大磨損限度為 0.50.8mm 刀具耐用度 T = 60 min .確定進(jìn)給量 查機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編，第二卷表 10.4 高速鋼鉆頭鉆孔的進(jìn)給量 為 f=0.250.65 ,根據(jù)表 4.13 中可知，進(jìn)給量取 f=0.60 。zm* rm .確定切削速度 查機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編，表 10.4-17 高速鋼鉆頭在球墨鍛鐵 （190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12 ，參考機(jī)械加工in 工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編，表 10.4-10 鉆擴(kuò)鉸孔條件改變時(shí)切削速度修正系數(shù) K =1.0，R =0.60。mvtv V=12 =10.32 （3-85.0min 17） 則 = =131 （3-nir 18） 查表 4.2-12 可知， 取 n = 150* minr 則實(shí)際切削速度 = = =11.8v實(shí) .確定切削時(shí)間 查機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編，表 10.4-43，鉆孔時(shí)加工機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算 公式： T = （3-ifn llw1 19） 其中 l = l =5 l =23f2mdRKcotwm1m 則： t= =9.13 s 3.6.5.2 確定鉆孔的切削用量 鉆孔選用機(jī)床為 Z525 搖臂機(jī)床，刀具選用 GB1436-60 直柄短麻花鉆， 機(jī)械加工工 藝手冊(cè)第 2 卷。 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)第 2 卷表 10.4-2 查得鉆頭直徑小于 10 的鉆孔進(jìn)給m 量為 0.200.35 。rm 則取 rf30. 確定切削速度，根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)第 2 卷表 10.4-9 切削速度計(jì)算公式為 （3- minkfaTdcvvyxpmzv 20） 查得參數(shù)為 ，刀具耐用度 T=3515.0,.,0,25.,1.8zcvvvv min 則 = =1.65.0125.0 2.337in 23.10dn054.36.0573 所以 = =72n714.360minr 選取 i2 所以實(shí)際切削速度為 =2.6410 .vin 確定切削時(shí)間（一個(gè)孔） =t s203.8 工序：銑寬度為 5 的槽 機(jī)床：雙立軸圓工作臺(tái)銑床 KX52 刀具：錯(cuò)齒三面刃銑刀 粗銑寬度為 5 的槽 切削深度 ：pa6m 根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 查得：進(jìn)給量 ,根據(jù)參考文獻(xiàn)1表2.470.6/famz 查得切削速度 。302/inV 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ， 10246.1/mi3.5nrd 按照參考文獻(xiàn)3表 3.174，取 75/inr 實(shí)際切削速度 ：v 3.20./06dnms 進(jìn)給量 ：fV.1875/.3ffaZ 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： m.81/infVs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 20l 刀具切入長度 ：1 10.5(2)lD =63mm 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： 1jt 120631.05min8jmlf 精銑寬度為 5 的槽 切削深度 ：pa6.0m 根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 查得：進(jìn)給量 ,根據(jù)參考文獻(xiàn)1表2470.8/famz 查得切削速度 ，3023/inV 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ， 10245.8/i3.16nrd 按照參考文獻(xiàn)3表 3.174，取 。7.5/minnr 實(shí)際切削速度 ：v 3.1604.0/0ds 進(jìn)給量 ：fV.827.5/.39ffaZn 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： m186/infVms 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 0l 刀具切入長度 ：1 10.5(2)lD =81mm 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： 2jt 12081.23min.6jmlf 本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間： 125.ijjtt 4 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 4.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來加工直徑 17 的孔，加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿 足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮 如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 一、機(jī)床夾具定位元件 工件定位方式不同，夾具定位元件的結(jié)構(gòu)形式也不同，這里只介紹幾種常用的基本 定位元件。實(shí)際生產(chǎn)中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。 （一）工件以平面定位常用定位元件 1支承釘 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式如圖6-1所示。平頭支承釘（圖 a）用于支承精基準(zhǔn)面；球頭 支承釘（圖 b）用于支承粗基準(zhǔn)面；網(wǎng)紋頂面支承釘（圖 c）能產(chǎn)生較大的摩擦力，但 網(wǎng)槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基準(zhǔn)定位且要求產(chǎn)生較大摩擦力的側(cè)面定位 場合。一個(gè)支承釘相當(dāng)于一個(gè)支承點(diǎn)，限制一個(gè)自由度；在一個(gè)平面內(nèi)，兩個(gè)支承釘 限制二個(gè)自由度；不在同一直線上的三個(gè)支承釘限制三個(gè)自由度。 圖6-1 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式 2支承板 常用的支承板結(jié)構(gòu)形式如圖6-2所示。平面型支承板（圖 a）結(jié)構(gòu)簡單，但沉頭螺釘 處清理切屑比較困難，適于作側(cè)面和頂面定位；帶斜槽型支承板（圖 b） ，在帶有螺釘 孔的斜槽中允許容納少許切屑，適于作底面定位。當(dāng)工件定位平面較大時(shí)，常用幾塊 支承板組合成一個(gè)平面。一個(gè)支承板相當(dāng)于兩個(gè)支承點(diǎn)，限制兩個(gè)自由度；兩個(gè)（或 多個(gè)）支承板組合，相當(dāng)于一個(gè)平面，可以限制三個(gè)自由度。 圖6-2 常用支承板的結(jié)構(gòu)形式 3可調(diào)支承 常用可調(diào)支承結(jié)構(gòu)形式如圖6-3所示。可調(diào)支承多用于支承工件的粗基準(zhǔn)面，支承高 度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整到位后用螺母鎖緊。一個(gè)可調(diào)支承限制一個(gè)自由度。 圖6-3 常用可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件 1定位銷 圖6-6是幾種常用固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)工件的孔徑尺寸較小時(shí)，可選用圖 a 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)孔徑尺寸較大時(shí)，選用圖 b 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)工件同時(shí)以圓孔和端面組 合定位時(shí)，則應(yīng)選用圖 c 所示的帶有支承端面的結(jié)構(gòu)。用定位銷定位時(shí)，短圓柱銷限 制二個(gè)自由度；長圓柱銷可以限制四個(gè)自由度；短圓錐銷（圖 d）限制三個(gè)自由度。 圖6-6 固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式 4.2 定位、夾緊方案的選擇 由零件圖可知：在對(duì)加工前，平面進(jìn)行了粗、精銑加工，底面進(jìn)行了鉆、擴(kuò)加工。 因此，定位、夾緊方案有： 選一面定位方式，一方面用固定 V 型塊，另外用活動(dòng) V 型塊定位，夾緊方式用操 作簡單，通用性較強(qiáng)的鉸鏈移動(dòng)壓板來夾緊。 4.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具：鉆頭。 則軸向力：見工藝師手冊(cè)表 28.4 F=C d f k 3.1F0zFy 式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FF k =(F 07.1)92()103.nHB F=420 .0.86357N 轉(zhuǎn)矩 T=C d f kT0ZTy 式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TT T=0.206 )(34.170.35..18.02 MN 功率 P =mKWdV26.90 在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=K K K K1234 式中 K 基本安全系數(shù)，1.5; K 加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;2 K 刀具鈍化系數(shù) , 1.1;3 K 斷續(xù)切削系數(shù), 1.14 則 F =KF=1.5/ )(42391.1. N 鉆削時(shí) T=17.34 N M 切向方向所受力: F =1L T2670534. 取 .f F =4416f )(.41N F Ff1 所以,時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬 間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù) 作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： FKW 安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算有：： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)5表 可得： 6 12.01..310.56C 25223PK ....f 所以有： 19308()KCWFN 76.P 5()Kf 該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則； 參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力 F 夾與切削力之間 的關(guān)系 F 夾KF 軸向力：F 夾KF （N） 扭距： Nm93.103.24.05.14.3108.90 MYFXKfdC 在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù) 2K 由資料機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)查表 可得：7 切削力公式： 式（2.17）PffDF75.02.14 式中 5mr/3. 查表 得： 82195.0)1(6.HBKp 即： 69.0NFf 實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)16機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表 得：12 WfK 安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算，由式（2.5）有：： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)16機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手0 冊(cè)表 可得： 25.01.32.1.21K 所以 )(4656980NFWf 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定 選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 4.4 誤差分析與計(jì)算 該夾具以一固定 V 型塊和一個(gè)活動(dòng) V 型塊定位，為了滿足工序的加工要求，必須 使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 gwj 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差 ，一般可用下式表示：j MjjWDAZWj 由參考文獻(xiàn)5可得： 銷的定位誤差 ： 11minDWd 1 21min2min.DdDdJarctgL 其中： ，10.52D20D ，dm.3d ， inin4m 0.63DW .2J 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： 1 ()(9.62nHBZyRaZkNcl 查5表 12 15 有 。 104,0.6,.42,0.7RazHBKCncos.8jym 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mjm5. 夾具相對(duì)刀具位置誤差： 取AD01. 誤差總和： 0.853jw 從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.5 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所 示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。 圖 6.1 可換鉆套 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基本 極限 偏差 D6 01 3 +0.010 +0.004 6 11.8 4 7 1.82.6 5 8 6 9 -- 2.63 +0.016 +0.006 33.3 6 +0.016 +0.008 9 3.34 7 10 45 8 11 8 12 16 56 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 13 68 12 15 10 16 20 810 +0.028 +0.013 15 18 1012 18 +0.023 +0.012 22 12 20 25 1215 22 26 0.008 1518 +0.034 +0.016 26 30 16 28 36 1822 30 +0.028 +0.015 34 2226 35 39 20 36 HT 200 2630 +0.041 +0.020 42 +0.033 +0.017 46 25 HT20 0 56 0.012 3035 48 52 3542 55 59 4248 62 66 4850 +0.050 +0.025 70 +0.039 +0.020 74 30 56 67 0.040 鉆模板選用鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求 （1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足 夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鍛造，時(shí)效處理，退火等處 理方式。 （2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有 足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò) 夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高， 所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求 （剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。 （4）應(yīng)便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破 壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。 因此，在這個(gè)過程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的 鐵屑空間：對(duì)切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。 （5）安裝應(yīng)牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的 中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的 安裝。夾具底部通常是中空的，識(shí)別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所 示的夾具裝配。 加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，夾具的形狀，取 決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過程中的 切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，