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杠杆(CA6144车床)零件的机械加工工艺规程及工艺装备 (1)


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机 械 制 造 工 艺 学

课 程 设 计 说 明 书

设计题目

设计“杠杆(CA6144 车床)零件的机械加工工

艺规程及工艺装备

班 学

级 08 机制 1 班 号 057 苏达士、肖耘亚

设 计 者 吴健祥 指导老师 郧建国、丁长安、李小平、

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机械制造工艺学课程设计任务书
题目:设计“杠杆(CA6140 车床)零件的机械加工工艺规程及工艺 装备 内容: 1. 零件图 2. 毛坯图 3.工艺卡 4. 机械加工工艺过程卡片 5. 结构设计装配图 6. 课程设计说明书 1张 1张 7张 1张 1张 1份

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目录
1 2 序言 .................................................... 2 杠杆加工工艺规程设计 ....................................... 3

2.1 零件的分析 .............................................. 4 ........................................................... 4 ........................................................... 4 2.2 杠杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 ...... 5 ........................................................... 5 ........................................................... 5 ........................................................... 5 ........................................................... 6 ........................................................... 7 .......................................................... 17 2.3 小结 ................................................... 21
3 专用夹具设计 ............................................. 22

3.1 加工工艺孔Φ 25 夹具设计 ................................ 22 .......................................................... 22 .......................................................... 22 .......................................................... 23 .......................................................... 23 .......................................................... 26 .......................................................... 26 设计小结 .................................................. 27 参考文献....................................................28

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序言
机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术机车和大部分 专业课,并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这 次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论,并结合生产 实习中学到的实践知识,独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题, 设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备,提高了结构设计能力,为今 后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。
由于能力所限,经验不足,设计中还有许多不足之处,希望各位老师多 加指教。 2 杠杆加工工艺规程设计

2.1 零件的分析
题目所给的零件是 CA6140 车床的杠杆。它位于车床制动机构中,主要起制动作用。杠 杆一端与制动带连接,另一端通过刚球与齿条轴的凸起(或凹槽)相接触,当离合器脱开 时,齿条轴与杠杆下端接触,是起逆时针方向摆动,将制动带拉紧;当左右离合器中任一 个接合时,杠杆都顺时针方向摆动,使制动带放松,从而达到制动的目的。 所加工零件立体图,零件图如下图所视

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零件的材料为 HT200,灰铸铁生产工艺简单,铸造性能优良,但塑性较差、脆性高,为此以是 杠杆需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下: (1)主要加工面:
?0.023 1)小头钻Φ 250 以及与此孔相通的Φ 14 阶梯孔、M8 螺纹孔;
?0.1 ?0.1 2)钻Φ 12.70 锥孔及铣Φ 12.70 锥孔平台;

3)钻 2—M6 螺纹孔; 4)铣杠杆底面及 2—M6 螺纹孔端面。 (2)主要基准面: 1)以Φ 45 外圆面为基准的加工表面
?0.023 这一组加工表面包括:Φ 250 的孔、杠杆下表面 ?0.023 2)以Φ 250 的孔为中心的加工表面

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仅供个人参考 表 2.1 工艺路线方案一 粗精铣 Φ 25 孔下表面 ?0.023 钻、扩、铰孔使尺寸到达 Ф 250 mm 粗精铣宽度为 30mm 的下平台 钻 Ф 12.7 的锥孔 加工 M8 螺纹孔,锪钻 Ф 14 阶梯孔 粗精铣 2-M6 上端面 钻 2-M6 螺纹底孔孔,攻螺纹孔 2-M6 检查 表 2.2 工艺路线方案二 粗精铣 Ф 25 孔下表面 ?0.023 钻、扩、铰孔使尺寸到达 Ф 250 mm 粗精铣宽度为 30mm 的下平台 钻 Ф 12.7 的锥孔 粗精铣 2-M6 上端面 钻 2-Ф 5 孔,加工螺纹孔 2-M6 续表 2.2 加工 M8 螺纹孔,锪钻 Ф 14 阶梯孔 检查

工序 1 工序 2 工序 3 工序 4 工序 5 工序 6 工序 7 工序 8

工序 1 工序 2 工序 3 工序 4 工序 5 工序 6 工序 7 工序 8
工艺路线的比较与分析:

第二条工艺路线不同于第一条是将“工序 5 钻 Ф 14 孔,再加工螺纹孔 M8”变为“工 序 7 粗精铣 M6 上端面” 其它的先后顺序均没变化。 通过分析发现这样的变动影响生产效率。 而对于零件的尺寸精度和位置精度都没有太大程度的帮助。 以 Ф 25mm 的孔外轮廓为精基准,先铣下端面。再钻锥孔,从而保证了两孔中心线的尺 寸与右端面的垂直度。符合先加工面再钻孔的原则。若选第二条工艺路线而先上端面, 再 “钻 Ф 14 孔,加工螺纹孔 M8”不便于装夹,并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了 钻出来的孔的轴线与轴的轴线是否重合这个问题。所以发现第二条工艺路线并不可行。 从提高效率和保证精度这两个前提下,发现第一个方案也比较合理想。所以我决定以第一 个方案进行生产。具体的工艺过程如表 2.3 所示。

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仅供个人参考 表 2.3 最终工艺过程 粗精铣杠杆下表面。保证粗糙度是 3.2 选用立式升降台铣床 X52K。 加 工 孔 Φ 25 。 钻 孔 Φ 25 的 毛 坯 到 Φ 22mm;扩孔Φ 22mm 到Φ 24.7mm;铰孔Φ ?0.023 24.7mm 到 Ф 250 mm。 保证粗糙度是 1.6 采用立式钻床 Z535。采用专用夹具。 粗精铣宽度为 30mm 的下平台, 仍然采用 立式铣床 X52K,用组合夹具。 钻 Ф 12.7 的锥孔, 采用立式钻床 Z535, 为保证加工的孔的位置度,采用专用夹 具。 加工螺纹孔 M8,锪钻 Ф 14 阶梯孔。用 组合夹具,保证与垂直方向成 10゜。 粗精铣 M6 上端面 。用回转分度仪加 工,粗精铣与水平成 36゜的台肩。用卧 式铣床 X52K,使用组合夹具。 钻 2-M6 螺纹底孔、攻 2-M6 螺纹用立式 钻床 Z535,为保证加工的孔的位置度, 采用专用夹具 检查 检查

工序 1 工序 2

工序 3 工序 4

工序 5 工序 6

工序 7

工序 8 工序 8

杠杆的材料是 HT200,毛坯的重量 0.85kg,生产类型为大批生产。由于毛坯用采用金 属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下: 由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差,因此所规定的加工余量其实只 是名义上的加工余量,实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定零件为大批量生产,应该采用调整法加工,因此计算最大与最小余量 时应按调整法加工方式予以确定。 毛坯与零件不同的尺寸有:(具体见零件图)故台阶已被铸出,根据参考文献[14]的铣 刀类型及尺寸可知选用 6mm 的铣刀进行粗加工,半精铣与精铣的加工余量都为 0.5mm。 1)加工Φ 25 的端面,根据参考文献[8]表 4-35 和表 4-37 考虑 3mm,粗加工 2mm 到金 属模铸造的质量和表面的粗糙度要求,精加工 1mm,同理上下端面的加工余量都是 2mm。

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2)对Φ 25 的内表面加工。由于内表面有粗糙度要求 1.6。可用一次粗加工 1.9mm,一 次精加工 0.1mm 就可达到要求。 3)加工宽度为 30mm 的下平台时,用铣削的方法加工台肩。由于台肩的加工表面有粗 糙度的要求 Ra ? 6.3?m ,而铣削的精度可以满足,故采取分四次的铣削的方式,每次铣削 的深度是 2.5mm。 4)钻锥孔Φ 12.7 时要求加工一半,留下的余量装配时钻铰,为提高生产率起见,仍 然采用Φ 12 的钻头,切削深度是 2.5mm。 5)钻 Ф 14 阶梯孔,由于粗糙度要求 Ra ? 3.2? m ,因此考虑加工余量 2mm。可一次粗 加工 1.85mm,一次精加工 0.15 就可达到要求。 6)加工 M8 底孔,根据参考文献[8]表 4-23 考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余 量 1.1mm,一次攻螺纹 0.1 就可达到要求。 7)加工 2-M6 螺纹,根据参考文献[8]表 4-23 考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工 余量 1.1mm,一次攻螺纹 0.1mm 就可达到要求。 8)加工 2-M6 端面,粗加工 2mm 到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求,精加工 1mm, 可达到要求。 工序 1:粗、精铣 ? 25 孔下平面 (1)粗铣 ? 25 孔下平面 加工条件: 工件材料: HT200,铸造。 机床:X52K 立式铣床。 查参考文献[7]表 30—34 刀具:硬质合金三面刃圆盘铣刀(面铣刀),材料: YT 15 , D ? 100mm ,齿数 Z ? 8 ,此 为粗齿铣刀。 因其单边余量:Z=1.9mm 所以铣削深度 a p : a p ? 1.9mm 每齿进给量 a f :根据参考文献[3]表 2.4-75,取 a f ? 0.12mm / Z 铣削速度 V :参照参考文 献[7]表 30—34,取 V ? 1.33m / s 。 1000V 机床主轴转速 n : n ? ?d 式中 V—铣削速度; d—刀具直径。 由式 2.1 机床主轴转速 n : 1000V 1000 ?1.33 ? 60 n? ? ? 254r / min ?d 3.14 ?100 按照参考文献[3]表 3.1-74
n ? 300r / min

式(2.1)

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实际铣削速度 v : v ?

? dn
1000

?

3.14 ?100 ? 300 ? 1.57m / s 1000 ? 60

进给量 V f : Vf ? a f Zn ? 0.12 ? 8 ? 300/ 60 ? 4.8mm / s 工作台每分进给量 f m : fm ? Vf ? 4.8mm / s ? 288mm / min

a? :根据参考文献[7]表 2.4-81, a? ? 40mm
(2)精铣 ? 25 孔下平面 加工条件: 工件材料: HT200,铸造。 机床: X52K 立式铣床。 参考文献[7]表 30—31 刀具:高速钢三面刃圆盘铣刀(面铣刀):YT 15 , D ? 100mm ,齿数 12,此为细齿铣刀。 精铣该平面的单边余量:Z=0.1mm 铣削深度 a p : a p ? 0.1mm 每齿进给量 a f :根据参考文献[7]表 30—31,取 a f ? 0.08mm / Z 铣削速度 V :参照参考文献[7]表 30—31,取 V ? 0.32m / s 机床主轴转速 n ,由式(2.1)有: 1000V 1000 ? 0.32 ? 60 n? ? ? 61r / min ?d 3.14 ? 100 按照参考文献[7]表 3.1-31 实际铣削速度 v : v ?
n ? 75r / min

? dn
1000

?

3.14 ?100 ? 75 ? 0.4m / s 1000 ? 60

进给量 V f ,由式(1.3)有: Vf ? a f Zn ? 0.15?12 ? 75/ 60 ? 2.25mm / s 工作台每分进给量 f m : fm ? Vf ? 2.25mm / s ? 135mm / min 工序 2:加工孔Φ 25 到要求尺寸 工件材料为 HT200 铁, 硬度 200HBS。 孔的直径为 25mm, 公差为 H7, 表面粗糙度 Ra1.6? m 。 加工机床为 Z535 立式钻床,加工工序为钻、扩、铰,加工刀具分别为:钻孔——Φ 22mm 标准高速钢麻花钻,磨出双锥和修磨横刃;扩孔——Φ 24.7mm 标准高速钢扩孔钻;铰孔— —Φ 25mm 标准高速铰刀。选择各工序切削用量。 (1)确定钻削用量 1)确定进给量 f 根据参考文献[7]表 28-10 可查出 f表 ? 0.47 ~ 0.57mm / r ,由于 孔深度比 l / d0 ? 30 / 22 ? 1.36 , klf ? 0.9 ,故 f表 ? (0.47 ~ 0.57) ? 0.9 ? 0.42 ~ 0.51mm / r 。查 Z535 立式钻床说明书,取 f ? 0.43mm / r 。 根据参考文献[7]表 28-8,钻头强度所允许的进给量 f ' ? 1.75mm / r 。由于机床进给机构允 许的轴向力 Fmax ? 15690N (由机床说明书查出) , 根据表 28-9, 允许的进给量 f " ? 1.8mm / r 。 由于所选进给量 f 远小于 f ' 及 f " ,故所选 f 可用。

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2) 确定切削速度 v 、 轴向力 F、 转矩 T 及切削功率 Pm 根据表 28-15, 由插入法得:

v表 ? 17m / min , F表 ? 4732N
T表 ? 51.69N ? M , Pm表 ? 1.25kW
由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所的结论进行修正。 由参考文献[7]表 28-3, kMv ? 0.88 , klv ? 0.75 ,故

v'表 ? 17m / min? 0.88? 0.75 ? 11.22(m / min)
n' ? 1000v'表 1000 ?11.22mm / min ? ? 162r / min ? d0 ? ? 22mm

查 Z535 机床说明书,取 n ? 195r / min 。实际切削速度为: ? d n ? ? 22mm ?195r / min v? 0 ? ? 14m / min 1000 1000 由表 28-5, kMF ? kMT ? 1.06 ,故
F ? 4732 N ?1.06 ? 5016( N )
T ? 51.69 N ? m ?1.06 ? 54.8 N ? m

3)校验机床功率

切削功率 Pm 为

P (n / n' )kMM m ?P m表
? 1.25kW ? (195/ 246) ?1.06 ? 1.05kW

机床有效功率

P' E ? PE? ? 4.5kW ? 0.81 ? 3.65kW ? P m
故选择的钻削用量可用。即

d0 ? 22mm , f ? 0.43mm / r , n ? 195r / min , v ? 14m / min
相应地
F ? 5016 N , T ? 54.8 N ? m , P m ? 1.05kW

(2)确定扩孔切削用量 1)确定进给量 f 根据参考文献[7]表 28-31, 根据参考文献[7]表 28-33,取 v表 ? 25m / min 。修正系数:

f表 ? (0.7 0.8)mm/r ? 0.7=0.49 0.56mm/r 。根据 Z535 机床说明书,取 f =0.57mm/r。
2)确定切削速度 v 及 n

kmv ? 0.88 , ka pv ? 1.02(根据


a pR ap

?

24.7 ? 22 /1.5 ? 0.9) 2

v'表 ? 25m / min? 0.88?1.02 ? 11.22m / min
n' ? 1000v'表 ( / ? d0 )
? 1000 ?11.22mm / min/(? ? 24.7mm) ? 286r / min

查机床说明书,取 n ? 275r / min 。实际切削速度为

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v ? ? d0n ?10?3
? ? ? 24.7mm ? 275r / min?10?3 ? 21.3m / min
(3)确定铰孔切削用量 1)确定进给量 f 根据参考文献[7]表 28-36, f表 ? 1.3 ~ 2.6mm ,按该表注 4,进 由参考文献[7]表 28-39,取 v表 ? 8.2m / min 。由 给量取小值。查 Z535 说明书,取 f ? 1.6mm / r 。 2)确定切削速度 v 及 n 参考文献[7]表 28-3,得修正系数 kMv ? 0.88 , kapv ? 0.99

(根据


a pR ap

?

25 ? 24.7 / 0.125 ? 1.2) 2

v'表 ? 8.2m / min? 0.88 ? 0.99 ? 7.14m / min
n' ? 1000v'表 /(? d0 )
? 1000 ? 7.14(m / min) /(? ? 25mm) ? 91.5r / min

查 Z535 说明书,取 n ? 100r / min ,实际铰孔速度

v ? ? d0n ?10?3
? ? ? 25mm ?100r / min?10?3 ? 7.8m / min

(4)各工序实际切削用量

根据以上计算,各工序切削用量如下:

钻孔: d0 ? 22mm , f ? 0.43mm / r , n ? 195r / min , v ? 14m / min 扩孔: d0 ? 24.7mm , f ? 0.57mm / r , n ? 275r / min , v ? 21.3m / min 铰孔: d0 ? 25mm , f ? 1.6mm / r , n ? 100r / min , v ? 7.8m / min 工序 3:粗精铣宽度为 30mm 的下平台 (1)粗铣宽度为 30mm 的下平台 加工条件: 工件材料: HT200,铸造。 机床:X52K 立式铣床。 查参考文献[7]表 30—34 刀具:硬质合金三面刃圆盘铣刀(面铣刀),材料: YT 15 , D ? 100mm ,齿数 Z ? 8 ,此 为粗齿铣刀。 因其单边余量:Z=2mm 所以铣削深度 a p : a p ? 2mm 每齿进给量 a f :根据参考文献[3]表 2.4-75,取 a f ? 0.12mm / Z 铣削速度 V :参照参考文 献[7]表 30—34,取 V ? 1.33m / s 。 由式 2.1 得机床主轴转速 n :

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n? 1000V 1000 ?1.33 ? 60 ? ? 254r / min ?d 3.14 ?100

按照参考文献[3]表 3.1-74 实际铣削速度 v : v ?

n ? 300r / min

? dn
1000

?

3.14 ?100 ? 300 ? 1.57m / s 1000 ? 60

进给量 V f : Vf ? a f Zn ? 0.12 ? 8 ? 300/ 60 ? 4.8mm / s 工作台每分进给量 f m : fm ? Vf ? 4.8mm / s ? 288mm / min

a? :根据参考文献[7]表 2.4-81, a? ? 30mm
被切削层长度 l :由毛坯尺寸可知 l ? 30mm , 刀具切入长度 l1 :
l1 ? 0.5( D ? D 2 ? a?2 ) ? (1 ~ 3)

式(2.2)

? 0.5(100 ? 1002 ? 302 ) ? (1 ~ 3) ? 5.3mm
刀具切出长度 l2 :取 l 2 ? 2mm 走刀次数为 1 (2)精铣宽度为 30mm 的下平台 加工条件: 工件材料: HT200,铸造。 机床: X52K 立式铣床。 由参考文献[7]表 30—31 刀具:高速钢三面刃圆盘铣刀(面铣刀):YT 15 , D ? 100mm ,齿数 12,此为细齿铣刀。 精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm 铣削深度 a p : a p ? 1.0mm 每齿进给量 a f :根据参考文献[7]表 30—31,取 a f ? 0.08mm / Z 铣削速度 V :参照参考文献[7]表 30—31,取 V ? 0.32m / s 机床主轴转速 n ,由式(2.1)有: 1000V 1000 ? 0.32 ? 60 n? ? ? 61r / min ?d 3.14 ? 100 按照参考文献[3]表 3.1-31 实际铣削速度 v : v ?
n ? 75r / min

? dn
1000

?

3.14 ?100 ? 75 ? 0.4m / s 1000 ? 60

进给量 V f ,由式(2.3)有: Vf ? a f Zn ? 0.15?12 ? 75/ 60 ? 2.25mm / s 工作台每分进给量 f m : fm ? Vf ? 2.25mm / s ? 135mm / min 被切削层长度 l :由毛坯尺寸可知 l ? 40mm 刀具切入长度 l1 :精铣时 l1 ? D ? 100mm 刀具切出长度 l 2 :取 l 2 ? 2mm

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走刀次数为 1 工序 4: 钻 Ф 12.7 的锥孔 工件材料为 HT200 铁,硬度 200HBS。孔的直径为 12.7mm,,表面粗糙度 Ra ? 6.3?m 。 加工机床为 Z535 立式钻床,钻孔——Φ 12mm 标准高速钢麻花钻,磨出双锥和修磨横刃; 扩孔——Φ 12.7mm 标准高速钢扩孔钻。选择各工序切削用量。 (1)确定钻削用量 1)确定进给量 f 根据参考文献[7]表 28-10 可查出 f表 ? 0.47 ~ 0.57mm / r ,由于 孔深度比 l / d0 ? 30 / 22 ? 1.36 , klf ? 0.9 ,故 f表 ? (0.47 ~ 0.57) ? 0.9 ? 0.42 ~ 0.51mm / r 。查 Z535 立式钻床说明书,取 f ? 0.43mm / r 。 根据参考文献[7]表 28-8,钻头强度所允许是进给量 f ' ? 1.75mm / r 。由于机床进给机构允 许的轴向力 Fmax ? 15690N (由机床说明书查出),根据参考文献[7]表 28-9,允许的进给 量 f " ? 1.8mm / r 。 由于所选进给量 f 远小于 f ' 及 f " ,故所选 f 可用。 2)确定切削速度 v 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 Pm 由插入法得: 根据参考文献[7]表 28-15,

v表 ? 17m / min , F表 ? 4732N

T表 ? 51.69N ? M , Pm表 ? 1.25kW
由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所的结论进行修正。 由参考文献[7]表 28-3, kMv ? 0.88 , klv ? 0.75 ,故

v'表 ? 17m / min? 0.88? 0.75 ? 11.22(m / min)
n' ? 1000v'表 1000 ?11.22mm / min ? ? 162r / min ? d0 ? ? 22mm

查 Z535 机床说明书,取 n ? 195r / min 。实际切削速度为: ? d n ? ? 22mm ?195r / min v? 0 ? ? 14m / min 1000 1000 由参考文献[7]表 28-5, kMF ? kMT ? 1.06 ,故
F ? 4732 N ?1.06 ? 5016( N )
T ? 51.69 N ? m ?1.06 ? 54.8 N ? m

3)校验机床功率

切削功率 Pm 为

P (n / n' )kMM m ?P m表
? 1.25kW ? (195/ 246) ?1.06 ? 1.05kW

机床有效功率

P' E ? PE? ? 4.5kW ? 0.81 ? 3.65kW ? P m
故选择的钻削用量可用。即

d0 ? 22mm , f ? 0.43mm / r , n ? 195r / min , v ? 14m / min

不得用于商业用途

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相应地
F ? 5016 N , T ? 54.8 N ? m , P m ? 1.05kW

(2)确定扩孔切削用量 1)确定进给量 f 根据参考文献[7]表 28-31, 根据参考文献[7]表 28-33,取 v表 ? 25m / min 。修正系数:

f表 ? (0.7 0.8)mm/r ? 0.7=0.49 0.56mm/r 。根据 Z535 机床说明书,取 f =0.57mm/r。
2)确定切削速度 v 及 n

kmv ? 0.88 , ka pv ? 1.02(根据


a pR ap

?

24.7 ? 22 /1.5 ? 0.9) 2

v'表 ? 25m / min? 0.88?1.02 ? 11.22m / min

n' ? 1000v'表 ( / ? d0 )
? 1000 ?11.22mm / min/(? ? 24.7mm) ? 286r / min

查机床说明书,取 n ? 275r / min 。实际切削速度为

v ? ? d0n ?10?3
? ? ? 24.7mm ? 275r / min?10?3 ? 21.3m / min

工序 5:钻 M8 螺纹孔锪钻Φ 14 阶梯孔 (1)加工 M8 底孔 工件材料为 HT200 铁,硬度 200HBS。孔的直径为 8mm。加工机床为 Z535 立式钻床,加工工序 为钻孔至Φ 7,选用Φ 7 的麻花钻头。攻 M8 螺纹,选用 M8 细柄机用丝锥攻螺纹。 切削深度 a p : ap ? 10.5mm 进给量 f :根据参考文献[5]表 2.4-39,取 f ? 0.25m m/ r 切削速度 V :参照参考文献[5]表 2.4-41,取 V ? 0.43m / s 由式(2.1)机床主轴转速 n :
n? 1000V 1000 ? 0.43 ? 60 ? ? 1174r / min ,取 n ? 900r / min ? d0 3.14 ? 7

实际切削速度 V ? : V ? ?

? d0 n
1000

?

3.14 ? 7 ? 900 ? 0.33m / s 1000 ? 60

被切削层长度 l : l ? 12.5mm D 7 刀具切入长度 l1 : l1 ? ctgkr ? (1 ~ 2) ? ctg120? ? 2 ? 4.1mm 2 2 刀具切出长度 l 2 : l 2 ? 0 走刀次数为 1

不得用于商业用途

仅供个人参考
攻 M8×1.5 的螺纹 机床:Z535 立式钻床 刀具:细柄机用丝锥( M 8 ? 1.5 ) 进给量 f :由于其螺距 p ? 1.5m m,因此进给量 f ? 1.5m m/ r 切削速度 V :参照参考文献[5]表 2.4-105,取 V ? 0.148 m / s ? 8.88m / min 由式(2.1)机床主轴转速 n :
n? 1000V 1000 ? 8.88 ? ? 353.5r / min ,取 n ? 360r / min ? d0 3.14 ? 8

丝锥回转转速 n0 :取 nn ? 360r / min 实际切削速度 V ? : V ? ?

? d0 n
1000

?

3.14 ? 8 ? 360 ? 0.15m / s 1000 ? 60

(2)锪钻Φ 14 阶梯孔 工件材料为 HT200 铁,硬度 200HBS。孔的直径为 14mm,表面粗糙度 Ra ? 3.2? m 。加工 机床为 Z535 立式钻床,加工工序为锪钻,加工刀具为:锪钻孔——Φ 14mm 小直径端面锪 钻。 1)确定切削用量 确定进给量 f 根据参考文献[7]表 28-10 可查出 f表 ? 0.25 ~ 0.31mm / r ,由于孔深 度比 l / d0 ? 3/12 ? 0.25 , klf ? 1.0 ,故 f表 ? (0.25 ~ 0.31) ?1.0 ? 0.25 ~ 0.31mm / r 。查 Z535 立式钻床说明书,取 f ? 0.23mm / r 。 根据参考文献[7]表 28-8,钻头强度所允许是进给量 f ' ? 1.75mm / r 。由于机床进给机构允 许的轴向力 Fmax ? 15690N (由机床说明书查出),根据参考文献[7]表 28-9,允许的进给 量 f " ? 1.8mm / r 。 由于所选进给量 f 远小于 f ' 及 f " ,故所选 f 可用。 确定切削速度 v 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 Pm 根据表 28-15,由插入法得:

v表 ? 17m / min , F表 ? 4732N T表 ? 51.69N ? M , Pm表 ? 1.25kW
由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所的结论进行修正。 由参考文献[7]表 28-3, kMv ? 0.88 , klv ? 0.75 ,故

v'表 ? 17m / min? 0.88? 0.75 ? 11.22(m / min)
1000v'表 1000 ?11.22mm / min n ? ? ? 298r / min ? d0 ? ?12mm
'

查 Z535 机床说明书,取 n ? 195r / min 。实际切削速度为 ? d n ? ?12mm ?195r / min v? 0 ? ? 7.35m / min 1000 1000

不得用于商业用途

仅供个人参考
由参考文献[7]表 28-5, kMF ? kMT ? 1.0 ,故
F ? 4732 N ?1.0 ? 4732( N )
T ? 51.69 N ? m ?1.0 ? 51.69 N ? m

校验机床功率
'

切削功率 Pm 为

P (n / n )kMM m ?P m表
? 1.25kW ? (195/ 298) ?1.0 ? 0.82kW

机床有效功率

P' E ? PE? ? 4.5kW ? 0.81 ? 3.65kW ? P m
故选择的钻削用量可用。即

d0 ? 12mm , f ? 0.23mm / r , n ? 195r / min , v ? 7.35m / min
相应地
F ? 4732 N , T ? 51.69 N ? m , P m ? 0.82kW

工序 6:粗精铣 M6 上端面 工件材料为 HT200 铁,硬度 200HBS。要求粗糙度 Ra ? 3.2? m ,用回转分度仪加工,粗 精铣与水平成 36゜的台肩。用立式铣床 X52K,使用组合夹具。 (1)粗铣 M6 上端面 加工条件: 工件材料: HT200,铸造。 机床:X52K 立式铣床。 查参考文献[7]表 30—34 刀具:硬质合金三面刃圆盘铣刀(面铣刀),材料: YT 15 , D ? 100mm ,齿数 Z ? 8 ,此 为粗齿铣刀。 因其单边余量:Z=2mm 所以铣削深度 a p : a p ? 2mm 每齿进给量 a f :根据参考文献[3]表 2.4-75,取 a f ? 0.12mm / Z 铣削速度 V :参照参考文 献[7]表 30—34,取 V ? 1.33m / s 由式(2.1)机床主轴转速 n : 1000V 1000 ?1.33 ? 60 n? ? ? 254r / min ?d 3.14 ?100 按照参考文献[7]表 3.1-74 实际铣削速度 v : v ?
n ? 300r / min

? dn
1000

?

3.14 ?100 ? 300 ? 1.57m / s 1000 ? 60

进给量 V f : Vf ? a f Zn ? 0.12 ? 8 ? 300/ 60 ? 4.8mm / s 工作台每分进给量 f m : fm ? Vf ? 4.8mm / s ? 288mm / min

a? :根据参考文献[7]表 2.4-81, a? ? 40mm

不得用于商业用途

仅供个人参考
被切削层长度 l :由毛坯尺寸可知 l ? 40mm , 刀具切入长度 l1 :
l1 ? 0.5( D ? D 2 ? a?2 ) ? (1 ~ 3)

? 0.5(100 ? 1002 ? 402 ) ? (1 ~ 3) ? 7mm
刀具切出长度 l2 :取 l 2 ? 2mm 走刀次数为 1 (2)精铣 M6 上端面 加工条件: 工件材料: HT200,铸造。 机床: X52K 立式铣床。 参考文献[7]表 30—31 刀具:高速钢三面刃圆盘铣刀(面铣刀):YT 15 , D ? 100mm ,齿数 12,此为细齿铣刀。 精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm 铣削深度 a p : a p ? 1.0mm 每齿进给量 a f :根据参考文献[7]表 30—31,取 a f ? 0.08mm / Z 铣削速度 V :参照参考文献[7]表 30—31,取 V ? 0.32m / s 机床主轴转速 n ,由式(1.1)有: 1000V 1000 ? 0.32 ? 60 n? ? ? 61r / min ?d 3.14 ? 100 按照参考文献[3]表 3.1-31 实际铣削速度 v : v ?
n ? 75r / min

? dn
1000

?

3.14 ?100 ? 75 ? 0.4m / s 1000 ? 60

进给量 V f ,由式(2.3)有: Vf ? a f Zn ? 0.15?12 ? 75/ 60 ? 2.25mm / s 工作台每分进给量 f m : fm ? Vf ? 2.25mm / s ? 135mm / min 被切削层长度 l :由毛坯尺寸可知 l ? 40mm 刀具切入长度 l1 :精铣时 l1 ? D ? 100mm 刀具切出长度 l 2 :取 l 2 ? 2mm 走刀次数为 1 工序 7:钻 2-M6 工件材料为 HT200 铁,硬度 200HBS。孔的直径为 6mm。加工机床为 Z535 立式钻床,加工工序为 钻孔至Φ 5,选用Φ 5 的麻花钻头。攻 M6 螺纹,选用 M6 细柄机用丝锥攻螺纹。 切削深度 a p : a p ? 4.25mm 进给量 f :根据参考文献[5]表 2.4-39,取 f ? 0.25m m/ r 切削速度 V :参照参考文献[5]表 2.4-41,取 V ? 0.43m / s 由式(2.1)机床主轴转速 n :

不得用于商业用途

仅供个人参考
n? 1000V 1000 ? 0.43 ? 60 ? ? 1643r / min ,取 n ? 900r / min ? d0 3.14 ? 5

实际切削速度 V ? : V ? ?

? d0 n
1000

?

3.14 ? 5 ? 900 ? 0.24m / s 1000 ? 60

被切削层长度 l : l ? 15mm D 5 刀具切入长度 l1 : l1 ? ctgkr ? (1 ~ 2) ? ctg120? ? 2 ? 3.5mm 2 2 刀具切出长度 l 2 : l 2 ? 0 走刀次数为 1 攻 M6×1.5 的螺纹 机床:Z535 立式钻床 刀具:细柄机用丝锥( M 6 ? 1.5 ) 进给量 f :由于其螺距 p ? 1.5m m,因此进给量 f ? 1.5m m/ r 切削速度 V :参照参考文献[5]表 2.4-105,取 V ? 0.148 m / s ? 8.88m / min 由式(2.1)机床主轴转速 n :
n? 1000V 1000 ? 8.88 ? ? 471.3r / min ,取 n ? 480r / min ? d0 3.14 ? 6

丝锥回转转速 n0 :取 nn ? 480r / min 实际切削速度 V ? : V ? ?

? d0 n
1000

?

3.14 ? 6 ? 480 ? 0.15m / s 1000 ? 60

被切削层长度 l : l ? 15mm 刀具切入长度 l1 : l1 ? 4.5mm 刀具切出长度 l 2 : l 2 ? 0 走刀次数为 1 工序 8:校验 (1)粗铣、精铣Φ 25 孔下平面 加工条件: 工件材料:HT200 铸铁, ? b ? 200MPa 机床:X525K 机床 刀具:高速钢镶齿套式面铣刀 粗铣的切削工时 被切削层长度 l :由毛坯尺寸可知 l ? 90mm , 刀具切入长度 l1 :

不得用于商业用途

仅供个人参考
l1 ? 0.5( D ? D 2 ? a?2 ) ? (1 ~ 3)

? 0.5(100 ? 1002 ? 402 ) ? (1 ~ 3) ? 7mm
刀具切出长度 l2 :取 l 2 ? 2mm 走刀次数为 1 机动时间 t j1 : t j1 ?

l ? l1 ? l2 90 ? 7 ? 2 ? ? 0.34 min fm 288

根据参考文献[5]表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间 t f 1 ? 0.41 精铣的切削工时 被切削层长度 l :由毛坯尺寸可知 l ? 90mm 刀具切入长度 l1 :精铣时 l1 ? D ? 100mm 刀具切出长度 l 2 :取 l 2 ? 2mm 走刀次数为 1 机动时间 t j 2 : t j 2 ?

l ? l1 ? l2 90 ? 100 ? 2 ? ? 1.42 min fm 135

根据参考文献[5]表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间 t f 2 ? 0.41 铣Φ 25 孔下表面的总工时为:t= t j1 + t j 2 + t f 1 + t f 2 =0.34+1.42+0.41+0.41=2.58min (2)钻孔 加工条件: 工件材料:HT200 铸铁, ? b ? 200MPa 机床:Z535 立式钻床 刀具:钻孔——标准高速钢麻花钻,磨出双锥和修磨横刃;扩孔——标准高速钢扩孔钻; 铰孔——标准高速铰刀 钻孔工时:切入 3mm、切出 1mm,进给量 f ? 0.43mm / r ,机床主轴转速 n ? 195r / min , 铰孔: d0 ? 25mm , f ? 1.6mm / r , n ? 100r / min , v ? 7.8m / min

t1 =(30+3+1)/0.43×195=0.41min
根据参考文献[5]表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 t f 1 ? 1.77 扩孔工时:切入 3mm、切出 1mm,进给量 f ? 0.57mm / r ,机床主轴转速 n ? 275r / min
t 2 =(30+3+1)/0.57×275=0.22min

根据参考文献[5]表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 t f 2 ? 1.77 铰孔工时:切入 3mm、切出 1mm,进给量 f ? 1.6mm / r ,机床主轴转速 n ? 100r / min

t3 =(30+3+1)/1.6×100=0.21min
根据参考文献[5]表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 t f 3 ? 1.77 总工时:t= t1 + t 2 + t3 + t f 1 + t f 2 + t f 3 =0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min (3)粗精铣宽度为 30mm 的下平台

不得用于商业用途

仅供个人参考
工件材料:HT200,金属模铸造 加工要求:粗铣宽度为 30mm 的下平台,精铣宽度为 30mm 的下平台达到粗糙度 3.2。 机床:X52K 立式铣床 刀具:高速钢镶齿式面铣刀 计算切削工时 粗铣宽度为 30mm 的下平台 根据参考文献[9]进给量 f=3mm/z, 切削速度 0.442m/s, 切削深度 1.9mm, 走刀长度是 249mm。 机床主轴转速为 37.5z/min。 切削工时: t1 =249/(37.5×3)=2.21min。 根据参考文献[5]表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间 t f 1 ? 0.41 精铣宽度为 30mm 的下平台 根据参考文献[9]进给量 f=3mm/z, 切削速度 0.442m/s, 切削深度 0.1mm, 走刀长度是 249mm。 机床主轴转速为 37.5z/min。 切削工时: t 2 =249/(37.5×3)=2.21min 根据参考文献[5]表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间 t f 2 ? 0.41 粗精铣宽度为 30mm 的下平台的总工时: t= t1 + t 2 + t f 1 + t f 2 =2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min (4)钻锥孔Φ 12.7 工件材料:HT200,金属模铸造, 加工要求:粗糙度要求 Ra ? 6.3?m , 机床:Z535 立式钻床 刀具:高速钢钻头Φ 12, 计算基本工时 用Φ 12 扩孔Φ 12.7 的内表面。根据参考文献[9]进给量 f=0.64mm/z,切削速度 0.193m/s,切削深 度是 1.5mm,机床主轴转速为 195r/min。走刀长度是 36mm。 基本工时:

t1 =2×36/(0.64×195)=0.58 min。
根据参考文献[5]表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 t f 1 ? 1.77 用Φ 12.7 扩孔Φ 12.7 的内表面。根据参考文献[9]进给量 f=0.64mm/z,切削速度 0.204m/s,切削 深度是 0.5mm,机床主轴转速为 195r/min。走刀长度是 36mm。 基本工时:
t 2 =2×36/(0.64×195)=0.58 min。

根据参考文献[5]表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 t f 2 ? 1.77 总的基本工时:t= t1 + t 2 + t f 1 + t f 2 =4.7min。 (5)钻 M8 底孔及锪钻Φ 14 阶梯孔

不得用于商业用途

仅供个人参考
加工条件: 工件材料:HT200,金属模铸造, 机床:Z535 立式钻床 刀具:高速钢钻头Φ 7,M8 丝锥,Φ 14 小直径端面锪钻 钻 M8 底孔的工时 被切削层长度 l : l ? 12.5mm D 7 刀具切入长度 l1 : l1 ? ctgkr ? (1 ~ 2) ? ctg120? ? 2 ? 4.1mm 2 2 刀具切出长度 l 2 : l 2 ? 0 走刀次数为 1 机动时间 t j : t j ?
l ? l1 ? l2 12.5 ? 4.1 ? ? 0.07 min fn 0.25 ? 900

根据参考文献[5]表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 t f 1 ? 1.77 攻 M8 螺纹的工时 被切削层长度 l : l ? 10mm 刀具切入长度 l1 : l1 ? 4.5mm 刀具切出长度 l 2 : l 2 ? 0 走刀次数为 1 机动时间 t j : t j ?

l ? l1 ? l2 l ? l1 ? l2 10 ? 4.5 10 ? 4.5 ? ? ? ? 0.05min fn fn0 1.5 ? 360 1.5 ? 360

根据参考文献[5]表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 t f 1 ? 1.77 锪钻Φ 14 阶梯的工时 锪钻孔进给量 f ? 0.23mm / r ,机床主轴转速 n ? 195r / min , 被切削层长度 l : l ? 3mm D 14 刀具切入长度 l1 : l1 ? ctgkr ? (1 ~ 2) ? ctg120? ? 2 ? 6.2mm 2 2 刀具切出长度 l 2 : l 2 ? 0 走刀次数为 1 机动时间 t j : t j ?
l ? l1 ? l2 3 ? 6.2 ? ? 0.19 min fn 0.25 ?195

由参考文献[5]表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 t f 1 ? 1.77 t= t j + t f t=0.19+1.77=1.96min 该工序的总工时为: 1.96+0.07+0.05+1.77+1.77=5.62min

不得用于商业用途

仅供个人参考
(6)粗精铣 2-M6 上端面 工件材料:HT200,金属模铸造 加工要求:粗铣宽度为 30mm 的下平台,精铣宽度为 30mm 的下平台达到粗糙度 3.2。 机床:X52K 立式铣床 刀具:高速钢三面刃圆盘铣刀(面铣刀):YT 15 , D ? 100mm ,齿数 12,此为细齿铣刀。 粗铣 2-M6 上端面切削工时 被切削层长度 l :由毛坯尺寸可知 l ? 40mm , 刀具切入长度 l1 :
l1 ? 0.5( D ? D 2 ? a?2 ) ? (1 ~ 3)

? 0.5(100 ? 1002 ? 402 ) ? (1 ~ 3) ? 7mm
刀具切出长度 l2 :取 l 2 ? 2mm 走刀次数为 1 机动时间 t j1 : t j1 ?

l ? l1 ? l2 40 ? 7 ? 2 ? ? 0.17 min fm 288

根据参考文献[5]表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间 t f 1 ? 0.41 精铣 2-M6 上端面切削工时 被切削层长度 l :由毛坯尺寸可知 l ? 40mm 刀具切入长度 l1 :精铣时 l1 ? D ? 100mm 刀具切出长度 l 2 :取 l 2 ? 2mm 走刀次数为 1 机动时间 t j 2 : t j 2 ?

l ? l1 ? l2 40 ? 100 ? 2 ? ? 1.05min fm 135

根据参考文献[5]表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间 t f 2 ? 0.41 铣 2-M6 上端面切削总工时:t= t j1 + t j 2 + t f 1 + t f 2 =0.17+1.05+0.41+0.41=2.04min (7)钻 2-M6 螺纹孔 钻锥孔 2-Φ 6 到 2-Φ 5。 用Φ 5 的钻头, 走刀长度 38mm, 切削深度 2.5mm, 进给量 0.2mm/z, 切削速度 0.51m/s, 被切削层长度 l : l ? 15mm D 5 刀具切入长度 l1 : l1 ? ctgkr ? (1 ~ 2) ? ctg120? ? 2 ? 3.5mm 2 2 刀具切出长度 l 2 : l 2 ? 0 走刀次数为 1 机动时间 t j : t j ?
l ? l1 ? l2 15 ? 3.5 ? ? 0.08min fn 0.25 ? 800

不得用于商业用途

仅供个人参考
根据参考文献[5]表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 t f 1 ? 1.77 攻 M6 螺纹 被切削层长度 l : l ? 15mm 刀具切入长度 l1 : l1 ? 4.5mm 刀具切出长度 l 2 : l 2 ? 0 走刀次数为 1 机动时间 t j : t j ?

l ? l1 ? l2 l ? l1 ? l2 15 ? 4.5 15 ? 4.5 ? ? ? ? 0.05min fn fn0 1.5 ? 480 1.5 ? 480

根据参考文献[5]表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间 t f 1 ? 1.77 总工时为:t=2 t j + t f =3.75min 根据该零件的生产纲量为每年产 4000 件。按一年 360 天,每天总工作时间为 8 小时。 则每个零件所需的额定时间为:t=360×8×60÷4000=43.2min。 根据计算所得的机动时间 t机 加上每道工序间的辅助时间。所用是实际时间为:

t实际 ? t机 ? t辅 ?? 27.98min ? 43.2min
所以该方案满足生产要求。

2.3 小结
机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。 对加工工艺规程的设计,可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生 产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工 艺来体现。

3

专用夹具设计

为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度。在加工杠杆零件时,需要设计 专用夹具。 根据任务要求中的设计内容,需要设计加工工艺孔Φ 25 夹具、铣宽度为 30mm 的下平 台夹具及钻 M8 底孔夹具各一套。 其中加工工艺孔的夹具将用于组合钻床, 刀具分别为麻花 钻、扩孔钻、铰刀对工件上的工艺孔进行加工。铣宽度为 30mm 的下平台将用于组合铣床, 刀具为硬质合金端铣刀 YG8 对杠杆的Φ 25 孔下表面进行加工。钻 M8 底孔夹具采用立式钻 床,先用麻花钻钻孔,再用丝锥攻螺纹。

3.1 加工工艺孔Φ25 夹具设计
本夹具主要用来钻、扩、铰工艺孔Φ 25。这个工艺孔有尺寸精度要求为+0.023,表面 粗糙度要求,表面粗糙度为 Ra ? 1.6?m ,与顶面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。 其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本到工序为杠杆加工的第二道工序,加工到 本道工序时只完成了杠杆下表面的粗、精铣。因此再本道工序加工时主要应考虑如何保证

不得用于商业用途

仅供个人参考
其尺寸精度要求和表面粗糙度要求,以及如何提高劳动生产率,降低劳动强度。 由零件图可知,工艺孔位于零件中心偏左,其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应 与顶面垂直。为了保证所钻、铰的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中 使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定 位基准时,应尽量选择上一道工序即粗、精铣Φ 25 下表面工序的定位基准,以及设计基准 作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用Φ 45 外圆面作为定位基准,用 V 型块定位限制 4 个自由度。 再以Φ 25 下表面加 3 个支撑钉定位作为主要定位基面以限制工 件的三个自由度。 为了提高加工效率, 根据工序要求先采用标准高速钢麻花钻刀具对工艺孔Φ 25 进行钻 削加工;然后采用标准高速钢扩孔钻对其进行扩孔加工;最后采用标准高速铰刀对工艺孔 Φ 25 进行铰孔加工。准备采用手动夹紧方式夹紧。 由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工,而钻削力远远大于扩和铰的切削力。 因此切削力应以钻削力为准。由参考文献[9]得: 钻削力 钻削力矩 式中: D ? 25mm

F ? 26Df 0.8 HB0.6
T ? 10D1.9 f 0.8 HB0.6 1 1 HB ? HB max ? ?HBmax ? HBmin ? ? 255 ? ?255 ? 187 ? ? 232 3 3

f ? 0.15mm? r ?1
?
F ? 26 ? 25 ? 0.150.8 ? 2320.6 ? 3755.2 N
T ? 10 ? 251.9 ? 0.150.8 ? 2320.6 ? 26174 N ? mm

本道工序加工工艺孔时,工件的Φ 45 外圆面与 V 形块靠紧。采用带光面压块的压紧螺 钉夹紧机构夹紧, 该机构主要靠压紧螺钉夹紧, 属于单个普通螺旋夹紧。 根据参考文献[11] 可查得夹紧力计算公式:
W0 ? QL ' r tg?1 ? rZ tg (? ? ?2 )
'

式(3.1)

式中:

W0 —单个螺旋夹紧产生的夹紧力(N);
Q —原始作用力(N);

L —作用力臂(mm);
r ' —螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm);

?1 —螺杆端部与工件间的摩擦角(°);
rZ —螺纹中径之半(mm);

? —螺纹升角(°);
' —螺旋副的当量摩擦角(°)。 ?2

不得用于商业用途

仅供个人参考
由式(3.1)根据参考文献[11]表 1-2-23 可查得点接触的单个普通螺旋夹紧力:
W0 ? 35 ? 50 ? 1895 N 4 ? (3 10' ? 9 50' )

由于杠杆的生产量很大, 采用手动夹紧的夹具结构简单, 在生产中的应用也比较广泛。 因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧,夹紧可靠,机构可以不 必自锁。 本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块的压紧螺钉。旋紧螺钉使其产生的力通过光 面压块将工件压紧。带光面压块的压紧螺钉的结构如图 3.1 所示。

图 3.1 带光面压块的压紧螺钉

工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套(其结构如 下图所示)以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求:工艺孔Φ 25mm 分钻、扩、铰三个 工步完成加工。钻、扩、铰,加工刀具分别为:钻孔——Φ 22mm 标准高速钢麻花钻,磨出
?0.023 双锥和修磨横刃;扩孔——Φ 24.7mm 标准高速钢扩孔钻;铰孔——Φ 250 mm 标准高速

铰刀。 根据参考文献[11]表 2-1-47 可查得钻套孔径结构尺寸如图 3.2 及表 3.1 所示。

不得用于商业用途

仅供个人参考

图 3.2 快换钻套

表 3.1 铰工艺孔钻套结构参数如下表: D d H 公称尺 公差 寸 +0.0 21 22 25 30 +0.0 08
衬套选用固定衬套其结构如图 3.3 所示。

D1

D2

h

h1

m

m1

r

?

29. 46 42 12 5.5 18 18 5 55°

图 3.3 固定衬套
衬套选用固定衬套其结构参数如表 3.2 所示。

不得用于商业用途

仅供个人参考 表 3.2 固定衬套的结构尺寸 d 公称尺 允差 寸 +0.041 2 30 +0.02 5 0 17 42 +0.0 33 1 3 寸 差 +0.0 H 公称尺 D 允 C
C1

根据参考文献[11]表 2-1-27 固定 V 型块的结构及主要尺寸如图 3.4 及表 3.3 所示。

图 3.4 V 型块 表 3.3 V 型块的主要尺寸 N 42 D 45 B 52 H 20 L 68 l 20 l 14 A 26 A1 22 d 10 d1 11 d2 18 h 10 b 12

不得用于商业用途

仅供个人参考 注:T=L+0.707D-0.5N
钻模板选用固定式钻模板,工件以底面及Φ 45 外圆面分别靠在夹具支架的定位快及 V 型块上定位,用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧。 夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件 设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图 ZJZ-01 所示。 利用夹具在机床上加工时,机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它 们之间相互联系,最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中,当结构 方案确定后,应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。 由工序简图可知,本道工序由于工序基准与加工基准重合,又采用顶面为主要定位基
?0.023 面, 故定位误差 ?dw 很小可以忽略不计。 本道工序加工中主要保证工艺孔尺寸Φ 250 mm

及表面粗糙度 Ra1.6? m 。本道工序最后采用铰加工,选用标准高速铰刀,直径为Φ
?0.023 0.039 ?0.023 mm,并采用钻套,铰刀导套孔径为 d ? ?25? 250 ?0.021 mm ,外径为 D ? 30?0.012 mm 同轴度
0.034 ?0.005mm 。 公差为 ?0.005mm 。固定衬套采用孔径为 ?30? ?0.016 mm ,同轴度公差为

该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求: (1)各孔的实际轮廓受最大实体 实效边界的控制即受直径为 ? 25 ? ?0.1 ? ? 24.9mm 的理想圆柱面的控制。 (2)各孔的体外 作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸 ? 25mm 。(3)当各孔的实际轮廓偏离其最大实体状 态,即其直径偏离最大实体尺寸 ? 25mm 时可将偏离量补偿给位置度公差。(4)如各孔的 实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为 ? 25.023mm 时,相对于最大实体尺寸 ? 25mm 的偏离量为 ?0.023mm ,此时轴线的位置度误差可达到其最大值
?0.1 ? ?0.023 ? ?0.123mm 。即孔的位置度公差最小值为 ? 0.1mm 。
0.015 工艺孔的尺寸 ? 25?0.023 mm ,由选用的铰刀尺寸 ?25? ?0.008 mm 满足。

工艺孔的表面粗糙度 Ra1.6? m ,由本工序所选用的加工工步钻、扩、铰满足。 影响两工艺孔位置度的因素有(如下图所示): (1)钻模板上两个装衬套孔的尺寸公差: ?1 ? 0.005mm (2)两衬套的同轴度公差: ?2 ? 0.005mm (3)衬套与钻套配合的最大间隙: ?3 ? 25.034 ? 25.012 ? 0.022mm (4)钻套的同轴度公差: ?4 ? 0.005mm (5)钻套与铰刀配合的最大间隙: ?5 ? 25.039 ? 25.008 ? 0.031mm
2 2 2 2 2 2 ?1 ? ?2 2 ? ? 3 ? ? 4 ? ? 5 ? ?d w ? 2 ? 0.039 ? 0.078mm

0.1mm

所以能满足加工要求。 钻铰Φ 25 孔的夹具如夹具装配图 ZJZ-01 所示。装卸工件时,先将工件放在定位块上;再 把工件向固定 V 行块靠拢,用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧;然后加工工件。当工件 加工完后,将带光面压块的压紧螺钉松开,取出工件。

不得用于商业用途

仅供个人参考

设计小结
通过本次设计过程,我对机械制造技术基础,机械制造装备设计和大 部分专业课知识进行了复习,加深了对专业课知识的认识,同样了解到 了自己在知识实际运用方面的不足。在设计中,我通过查寻各种资料, 结合所学知识,在老师的指导下掌握了夹具设计的过程方法,更加深该 了机械行业需要严谨态度的认识。本次设计对以后的专业课设计,毕业 设计都起到了很大的作用,同样为以后工作打下了基础。

参考文献
[1] 刘德荣,组合夹具结构简图的初步探讨,组合夹具,1982. (1) [2] 孙已德,机床夹具图册[M],北京:机械工业出版社,1984:20-23。 [3] 贵州工学院机械制造工艺教研室,机床夹具结构图册[M],贵阳:贵 州任命出版社,1983:42-50。 [4] 刘友才,机床夹具设计[M] ,北京:机械工业出版社,1992 。 [5] 孟少龙, 机械加工工艺手册第 1 卷[M], 北京: 机械工业出版社, 1991。 [6] 《金属机械加工工艺人员手册》修订组,金属机械加工工艺人员手 册 [M],上海:上海科学技术出版社,1979。 [7] 李洪,机械加工工艺师手册[M],北京:机械工业出版社,1990。 [8] 马贤智, 机械加工余量与公差手册[M], 北京: 中国标准出版社, 1994。 [9] 上海金属切削技术协会,金属切削手册[M],上海:上海科学技术出 版社,1984。 [10] 周永强,高等学校毕业设计指导[M],北京:中国建材工业出版社, 2002。 [11] 薛源顺,机床夹具设计(第二版) [M],机械工业出版社,2003.1 [12] 余光国,马俊,张兴发,机床夹具设计[M],重庆:重庆大学出版 社,1995。 [13] 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学,机 床夹具设计手册[M],上海:上海科学技术出版社,1980。 不得用于商业用途

仅供个人参考 [14] 李庆寿,机械制造工艺装备设计适用手册[M],银州:宁夏人民出 版社,1991。 [15] 廖念钊,莫雨松,李硕根,互换性与技术测量[M],中国计量出版 社,2000:9-19。 [16] 哈尔滨工业大学,哈尔滨市教育局,专用机床夹具设计与制造,黑农 江人民出版社,1979.12 [17] 乐兑谦,金属切削刀具,机械工业出版社,2005:4-17。

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