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寧大學
設計(論文)
前剎車調(diào)整臂外殼工藝夾具設計
所在學院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學 號
指導老師
年 月 日
摘 要
本文是對前剎車調(diào)整臂外殼零件加工應用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設計合理的加工工藝過程。此外還對156FM凸輪軸調(diào)節(jié)叉零件的兩道工序的加工設計了專用夾具.
機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè)的工廠進行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為某工件加工工序服務的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設計制造。本論文夾具設計的主要內(nèi)容是設計鉆孔夾具。
關鍵詞：前剎車調(diào)整臂外殼，加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具
I
Abstract
This article is on the camshaft adjusting fork parts processing application and processing technology and analysis, including the spare parts diagram analysis, the choice of blank, parts of the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing method, the rational design of machining process. In addition to the camshaft adjusting fork parts of the two process designing special fixture.
Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, designed for a certain workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design jig boring machine and milling fixture, the design of a test fixture.
Key Words:Adjust the fork，Processing technology, processing method, process documentation, fixture
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 1
第1章 緒論 3
1.1前言 3
1.1.1設計的課題 4
1.1.2課題的意義和目的 4
1.2課題研究范圍 4
1.3 國內(nèi)外的發(fā)展概況 5
1.4 設計課題的指導思想 6
1.5 本課題應解決的主要問題 6
第2章 工藝規(guī)程設計 6
2.1零件的工藝分析 6
2.1.1零件的作用 6
2.1.2 零件的工藝分析 6
2.1.3前剎車調(diào)整臂外殼的選材 7
2.2基面的選擇 8
2.3制訂工藝路線 8
2.4 確定切削用量及基本工時 15
第3章 鉆孔夾具設計 25
3.1概述 25
3.2方案設計 25
3.3定位基準的選擇 25
3.4切削力和夾緊力的計算 25
3 .5 定位誤差分析 26
3.6 導向裝置設計 26
3.7夾具設計及操作說明 27
第4章 銑床銑端面夾具設計夾具設計 27
4.1研究原始質(zhì)料 27
4.2定位基準的選擇 27
4.3 切削力及夾緊分析計算 28
4.4 誤差分析與計算 28
4.5 零、部件的設計與選用 30
4.5.1定位銷選用 30
4.5.2夾緊裝置的選用 30
4.5.3 定向鍵與對刀裝置設計 30
4.6 夾具設計及操作的簡要說明 32
總 結(jié) 33
致 謝 34
參 考 文 獻 35
第1章 緒論
1.1.1設計的課題
前剎車調(diào)整臂外殼的工藝過程及工裝設計
1.1.2課題的意義和目的
隨著各行各業(yè)的迅速發(fā)展，數(shù)控機床在生產(chǎn)中的地位越來越重要，其設備要求不斷提高和改進。通過合理的科學設計和改造解決機械制造中結(jié)構(gòu)復雜、精密、批量大、多變零件的加工問題，以便能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度地提高生產(chǎn)效率。它被廣泛應用到各個領域。
1.2課題研究范圍
課題的研究范圍包括：技術(shù)要求，工藝分析。給課題設計專門的夾具，提高課題的生產(chǎn)效率，盡可能的減少零件的成本，提高經(jīng)濟效率。
1.3 國內(nèi)外的發(fā)展概況
數(shù)控機床是綜合應用微電子，計算機自動控制，自動檢測等先進技術(shù)的新型機床。它適宜加工小批量，高精度，形狀復雜，生產(chǎn)周期要求短的零件，具有高柔性，高精度，高效率等特點。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，社會生產(chǎn)力取得了巨大的發(fā)展，要求制造技術(shù)向自動化及精密化前進，普通機床已越來越不能滿足現(xiàn)代加工工藝及提高生產(chǎn)率的要求。數(shù)控機床成為機械工業(yè)重要的基礎裝備，其水平和擁有量已經(jīng)成為衡量國家制造能力和綜合國力強盛的重要標志之一，數(shù)控機床的發(fā)展態(tài)勢相當不錯。目前我國數(shù)控機床的數(shù)量和品種，尚不能完全滿足國內(nèi)市場需求。我國目前機床總量380余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有11.34萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到3%。近10年來，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為0.6~0.8萬臺，年產(chǎn)值約為18億元。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6%。我過機床年齡10年以上的占60%以上，10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20%，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機床占60%以上）。自2000年以來，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量以平均37%的速度增長，2003年國產(chǎn)數(shù)控金屬切屑機床年產(chǎn)量達到36000多臺。但是，由于進口機床的大量涌入，國產(chǎn)金屬切屑數(shù)控機床在國內(nèi)市場的占有率卻明顯下降。2003年，我國國內(nèi)機床總消費為67.3億美元，其中進口機床41.3億美元，已經(jīng)連續(xù)3年成為世界最大的機床進口國。要是我們能改進自己的機床的技術(shù)含量，發(fā)展數(shù)控機床改造，可見節(jié)省不小的一筆消費，所以我國的數(shù)控機床的市場前景很樂觀。面臨著前所未有的發(fā)展機遇。
首先，世界制造業(yè)開始向中國轉(zhuǎn)移，中國已經(jīng)成為吸引外資最多的國家。據(jù)有關報道，截至2004年10月底，全國累計引進外資合同金額101億美元，實際使用外資5553億美元，機床行業(yè)三資企業(yè)已有300多家，約占全行業(yè)企業(yè)總數(shù)的14%。2004年，中國外貿(mào)總額可達11000億美元，在全球貿(mào)易座次排定中直超日本，成為僅次于美國、德國的全球第三貿(mào)易國，其中機電產(chǎn)品進出口可望達6000億美元。前年1~11月， 金屬加工機床出口4.8億美元，同比增長41.47%。
其次，國內(nèi)金屬加工機床市場需求持續(xù)高速增長。由于受固定資產(chǎn)投資連續(xù)幾年快速上升的拉動，國內(nèi)機電裝備市場需求持續(xù)以30%左右的速度增長，振興裝備制造業(yè)帶動了機床市場需求30%以上的增長。我國汽車工業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、國防軍工、民營企業(yè)成為機床的需求大戶。中西部開發(fā)、東北等老工業(yè)基地振興、東南沿海的快速發(fā)展，為機床工業(yè)打開新的市場。自2002年以來，我國已經(jīng)成為世界第一機床消費大國。
第三，經(jīng)濟全球化為我國機床工業(yè)發(fā)展提供了國際合作、引進技術(shù)、資源重組的機遇。當前，我國有實力的機床集團已走出國門，進入世界機床產(chǎn)業(yè)舞臺。大連、沈陽、秦川、上海等機床集團已經(jīng)兼并收購了7家美國、德國世界一流的機床企業(yè)，壯大了中國機床工業(yè)的實力。
第四，中國機床工業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，特別是近幾年快速發(fā)展，已經(jīng)積累了一定的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)基礎。目前，機床行業(yè)重點企業(yè)大都生產(chǎn)任務超負荷，一線工人繼續(xù)上班，甚至節(jié)假日加班，有的企業(yè)用戶訂貨合同已遠遠超過生產(chǎn)能力，我國機床行業(yè)的供銷形勢反映了加快發(fā)展的緊迫性。
目前數(shù)控機床改造具有廣闊的市場。此項技術(shù)在國外已經(jīng)發(fā)展成一個新興的工業(yè)部門，早在60年代已經(jīng)開始迅速發(fā)展，并有專門企業(yè)經(jīng)營等工業(yè)化國家的經(jīng)驗看，機床的數(shù)控改造是必要的，迫切的，用數(shù)控技術(shù)改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新行業(yè)。此類改造機床所占比例還不小，如日本的大企業(yè)中有26%的機床經(jīng)過數(shù)控改造，中小企業(yè)則是74%。在美國有許多數(shù)控專業(yè)化公司為世界各地提供數(shù)控改造業(yè)務。
1.4 設計課題的指導思想
同一零件有不同的結(jié)構(gòu)形狀，不同的結(jié)構(gòu)性質(zhì)可采用不同的加工方法，形成不同的生產(chǎn)率，不同的生產(chǎn)成本。零件的結(jié)構(gòu)與工藝有著密切的關系，零件結(jié)構(gòu)工藝性是在保證使用要求的前提下，是否能以較高的生產(chǎn)率，最低的成本，方便地制造出來的特性。以減少加工勞動量，簡化工藝裝備，降低成本為先。
1.5 本課題應解決的主要問題
應解決的主要問題有：分析分離爪的加工工藝，用數(shù)控機床加工分離爪的程序編制，專用夾具的設計
第2章 工藝規(guī)程設計
2.1零件的工藝分析
2.1.1零件的作用
題目所給定的零件是解放牌汽車前剎車調(diào)整臂外殼,
2.1.2 零件的工藝分析
前剎車臂調(diào)整外殼共有3組加工表面,它們之間有一定的位置要求.現(xiàn)分述如下:
1. 以R41mm中心孔為中心的加工
這一組加工表面包括: (1)兩個Φ65mm的孔及其周圍平面,2個表面之間的垂直距離32mm.
(2) 這一組加工表面還有5個Φ4.3mm孔,其中4個孔分別相距在R41 mm圈上以90°相距分開,1孔位于R41 mm孔中心正上方66 mm處.
(3) Φ30兩圓表面垂直距離,左邊距R41mm中心孔47 mm,右邊距R41mm中心孔37mm.
2. 以Φ13.8mm孔為中心孔的加工
這一組加工表面包括:Φ13.8mm通孔,Φ13倒角
(1) Φ13.8mm通孔的尺寸公差+0.12;
(2) 以Φ13.8mm孔為中心直徑Φ13的圓,深度0.8mm.
3. 以Φ30右圓表面為基準的加工
這組加工包括Φ11倒角,M10螺紋孔
(1) 以Φ30右圓表面為基準向左偏移70mm打鉆一個M10的螺紋孔與Φ13.8的通孔相通.
(2) 以M10為中心基準做Φ11深度0.5mm的倒角.
由以上分析可知,對于這三組加工而言,可以先加工其中一組,然后借助于專用夾具加工另外兩組,并且保證它們之間的位置精度要求.
2.1.3前剎車調(diào)整臂外殼的選材
(一) 確定毛坯的制造形式
零件材料為KT350.考慮到汽車在運行中要經(jīng)常加速及正、反行駛、剎車減速等,零件在工作過程中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷,因此應該選用鍛件,以使金屬纖維盡量不被切斷,保證零件工作可靠.由于零件生產(chǎn)2件,生產(chǎn)數(shù)量少,故可采用摸緞成型.這可以節(jié)省工步,提高加工精度.
1）零件的使用性能是機械零件，構(gòu)件等在正常情況下材料應具備的性能。它包括力學性能和物理化學性能等，對一般機械零件，構(gòu)件工具來說，則主要考慮力學性能。而力學性能一般是在分析零件工作條件和失效形式的基礎上提出來的。
2）材料的工藝性能是指在一定條件下將材料加工成優(yōu)質(zhì)零件或毛坯的難易程度，它將直接影響零件的質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本。絕大多數(shù)零件的毛坯要經(jīng)過切削加工過程。因此，材料的切削加工性直接影響零件的質(zhì)量和加工成本。硬度在170~230HBS范圍內(nèi)的材料具有良好的切削加工性。為此，可通過熱處理調(diào)整硬度，以改善切削加工性。
3）材料的經(jīng)濟性，在保證零件使用性能的前提下，應盡量選用價格低廉、加工費用低、資源豐富、質(zhì)量穩(wěn)定、購買容易、運輸方便、品種規(guī)格少、便于采購和管理的材料。
2.2基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一.基面選擇得正確與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)率提高.
(1) 粗基準的選擇. 于一般的零件而言,以外面作為粗基準是完全合理的.但對本零件來說,必須以R41mm孔為基準才可起到工序集中,基準統(tǒng)一.
(2) 精基準的選擇. 主要應該考慮基準重合的問題.當設計基準與工序基準不重合時,應該進行尺寸換算,這在以后還要專門計算,此處不再重復.
工序集中和分散
工序集中是零件的加工工步內(nèi)容集中在少數(shù)工序內(nèi)完成，整個工藝路線中工序數(shù)較少。工序分散是零件的加工工步內(nèi)容分散在各個工序內(nèi)完成，整個工藝路線中工序數(shù)較多。本零件的工藝簡單，所以選擇工序分散的原則。
定位基準的選擇是工藝規(guī)程制定中的一項十分重要的任務，它直接影響到各表面加工順序的先后，影響到工序數(shù)目的多少，夾具的結(jié)構(gòu)及零件的精度是否易于保證等問題。
1） 粗基準的選擇
采用怎樣的毛坯表面來用作定位基準，會影響到各加工表面的加工余量的分配，影響到加工表面與不加工表面間位置關系。
因此粗基準的選擇是：
所有端面的加工：現(xiàn)選取有R41mm的孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一個V形塊支承這R41mm的外輪廓作主要定位面，以消除xz四個自由度，再用緊固螺釘，頂住底面，擋銷，定住底面，用以消除yy兩個自由度，達到完全定位。
5個小孔的加工：現(xiàn)選取有個R41mm的孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一個V形塊支承這個R41mm的外輪廓作主要定位面，以消除yyzz四個自由度，再用四個緊固螺釘，頂住支承肋的四面，用以消除xx兩個自由度，達到完全定位。
2） 精基準的選擇
主要應該考慮基準重合問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，此零件不使用。
2.3制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點,應當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)綱領已確定為小批量產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高尺寸精度和位置精度.除此之外,還應當考慮經(jīng)濟效果,以便使生產(chǎn)成本盡量下降.
1. 工藝路線方案一：
工序Ⅰ：銑左側(cè)端面 （以φ62mm孔，φ12mm孔外輪廓為基準）
工序Ⅱ：擴，鏜φ62mm孔 （以左側(cè)端面為定位基準）
工序Ⅲ：粗銑，精銑上下端面 （以左側(cè)端面和φ62mm中心孔為基準）
工序Ⅳ：鉆φ12mm孔，鉆φ4.3mm孔。
工序Ⅴ：銑φ30mm的右端面
工序Ⅵ：鉆，擴φ13.8mm孔，φ13mm孔，φ16mm孔，鉆φM10螺紋孔，鉆Rc1/8孔
工序Ⅶ：修整R11的端面
工序Ⅷ：粗銑，精銑鍵槽
工序Ⅸ：攻M10螺紋孔，攻Rc1/8孔
工序Ⅹ：檢查。
2.工藝路線方案二：
工序Ⅰ:粗銑，精銑φ62mm孔，φ12mm二孔的兩個端面。
工序Ⅱ：鉆，擴，精擴φ62mm孔，φ12mm。
工序Ⅲ：鉆φ4.3mm孔。
工序Ⅳ：粗銑φ13.8mm孔和φ13mm孔的端面。
工序Ⅴ：鉆，擴φ13.8mm孔，φ13mm孔，φ16mm孔。
工序Ⅵ：修整R11端面。
工序Ⅶ：鉗工去毛刺，倒角。
工序Ⅷ：鉆M10螺紋內(nèi)孔。
工序Ⅸ：粗銑，精銑26+0.28 +0.14鍵槽。
工序Ⅹ：攻M10螺紋孔，攻Rc1/8孔
工序XI：檢查。
3.工藝路線的分析和比較。
方案一以φ62mm孔的外輪廓為粗基準加工左側(cè)端面，再以左側(cè)端面為精基準加工φ62mm中心孔，再以φ62mm中心孔和端面為定位基準加工其它表面。選擇這種基準定位方式考慮的是互為基準的原則
這種加工方法容易保證加工表面之間的位置精度，但是由于左側(cè)端面面積小，鑄造時可能也會存在缺陷，造成支撐面積不夠，工件定位不穩(wěn)，夾緊不可靠等問題。因此我們廢除了這個方案。方案二基本是合理的，基準的選擇和加工順序也基本能達到生產(chǎn)的要求，但也有些地方要改正。如工序Ⅰ加工以φ62mm孔的外輪廓為粗基準，不符合粗基準一般不重復使用的原則，因此端面的粗，精銑應分開，以保證端面和其它表面之間的位置要求。工序Ⅱ?qū)⒓庸蓚€孔的工位分開，分別成為一個工序，對設備要求就會降低而且生產(chǎn)效率也會提高。
經(jīng)過以上的分析和討論確定的最優(yōu)方案為：
工序Ⅰ：粗銑φ62mm，φ12mm二孔上下兩個端面。以φ62mm，φ12mm二孔的外輪廓為基準，選用X53型立式銑床。
工序Ⅱ：鉆，擴，精擴φ62mm孔； 以φ62mm孔的外輪廓和端面為基準。以端面為主要定位基準，限制三個自由度⌒X，⌒Y，→ Z，有以φ62mm孔外輪廓為定位基準，限制兩個自由度→X，→Y，加上用V型塊配合夾緊φ12mm孔外輪廓限制一個自由度⌒Z，從而實現(xiàn)完全定位。選用Z575立式鉆床鉆床。
工序Ⅲ：鉆，擴，精擴φ12mm孔和鉆φ4.3mm孔。 以φ62mm孔的外輪廓和端面為基準，Z2518立式鉆床。
工序Ⅳ：半精銑上下兩端面。 以φ62mm，φ12mm二孔和端面（一面兩銷）為基準。以φ62mm中心孔和端面為定位基準，短銷和大支撐端面組合，定位以大支撐端面為主，限制三個自由度⌒X，⌒ Y，→Z。短銷限制兩個自由度→X，→Y，而擋銷裝在φ12mm孔內(nèi)限制一個自由度⌒Z，達到完全定位。選用X53型立式銑床。
工序Ⅴ：銑左右兩個端面 。以φ62mm，φ12mm二孔為基準，保證兩端面的對稱度，選用X63型臥式銑床。
工序Ⅵ：鉆，擴，精擴通孔φ13.8mm，φ13mm和臺階孔φ16mm孔，鉆錐螺紋Rc1/8底孔。 以φ62mm，φ12mm二孔和端面（一面兩銷）為基準，選用Z3025搖臂鉆床。
工序Ⅶ：修整R11端面。 以φ13.8mm，φ13mm二孔為基準，端面磨床。
工序Ⅷ：鉗工去毛刺，倒角。
工序Ⅸ：鉆M10螺紋內(nèi)孔。 以右端面和φ62mm孔端面為基準，選用Z525立式鉆床及專用夾具加工。
工序Ⅹ：粗銑，精銑26+0.28 +0.14鍵槽。 以φ62mm, φ12mm二孔及端面和φ13.8孔為基準，選用X53型立式銑床。
工序XI：攻M10螺紋孔，攻Rc1/8孔。
工序XⅡ：檢查。
（四）．機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定。
“前剎車調(diào)整臂外殼”的零件材料為KT350，硬度小于150HB,毛坯重量為2.5KG，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用金屬型澆鑄方法鑄造該毛坯。
根據(jù)上述原始資料和加工工藝分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1 加工φ62mm，mm二個孔的上下兩個端面。
加工余量的計算長度為mm，mm，表面粗糙度要求為Ra6.3.
（1）.按照《機械加工余量手冊》表4-1，的鑄件尺寸公差等級為IT7-IT9，取加工余量等級為F級，公差等級為IT9，則φ62mm孔的外端面加工余量為2.0-2.5mm，取Z＝2mm。mm的鑄件尺寸公差等級為IT7-IT9，按照《機械加工余量手冊》表4-1取加工余量等級為F級，公差等級為IT9，則mm孔的外端面單邊加工余量為2.0-2.5mm，取Z=2mm。
（２）銑削余量：半精銑單邊余量查《金屬切削手冊》Z=0.5-1.0 mm，取Z=0.5mm。公差即為零件公差-0.17mm或-0.24mm。
粗銑余量：粗銑的單邊公稱余量為Z=2-0.5=1.5mm。
粗銑公差：現(xiàn)規(guī)定本工序的精度等級為IT13，因此可知本工序的加工公差為-0.39mm（mm端面）和-0.27mm（mm端面）。
由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)應該采用調(diào)整加工，因此在計算最大，最小加工余量時，應調(diào)整加工方式予以確定。
φ62mm，φ12mm二孔的外端面加工余量工序間余量和公差分布如下：
由圖1可知φ12mm孔的部分：
毛坯名義尺寸為：12＋2×2＝16mm
毛坯最大尺寸為mm
毛坯最小尺寸為mm
粗銑后最大尺寸：12＋0.52＝13mm
粗銑后最小尺寸：
半精銑后尺寸為mm
由圖2可知φ62mm孔臺階端面部分：
毛坯名義尺寸：
毛坯最大尺寸：
毛坯最小尺寸：
粗銑后最大尺寸：32+0.52＝33mm
粗銑后最小尺寸：
半精銑后尺寸為mm。
最后將上述計算的工序間尺寸和公差整理成下表：
工序
加工尺寸及公差
φ62mm孔外端面
φ12mm孔外端面
毛坯
粗銑
半精銑
毛坯
粗銑
半精銑
加工前尺寸
最大
37.8
33
17.6
13
最小
34.2
32.61
14.4
12.73
加工后尺寸
最大
37.8
33
32
17.6
13
12
最小
34.2
32.61
31.83
144.4
12.73
11.76
加 工 余 量 （單邊）
（mm）
2
最大
2.4
0.5
2
2.3
0.5
最小
0.795
0.39
0.805
0.485
加工公差（單邊）(mm)
該“前剎車調(diào)整臂外殼”零件的鑄件毛坯圖見后面附圖3。
2 φ62mm孔。
φ62mm孔公差雖無標出，而由表面粗糙度為Ra6.3可考慮其精度等級為IT8-IT9，取 IT9則其尺寸為。毛坯中φ62mm孔鑄出，由金屬型鑄造鑄件。查《簡明機械加工工藝手冊》（簡稱《工藝手冊》）可知該鑄件精度界于IT7-IT9之間，查《機械加工余量與公差手冊》表10-8得鑄件機械加工余量為5.0-7.0mm，取2Z=5.0mm，確定工序尺寸及余量為：
擴鉆孔：φ60mm 2Z＝60mm-（62-5）mm＝3mm
擴孔：φ61.5mm 2Z＝1.5mm
精擴孔： 2Z＝0.5mm
3. φ12mm孔。
φ12mm孔不鑄出，毛坯為實心。精度等級界于IT11-IT12之間，參照《機械加工余量與公差手冊》表4-23確定工序尺寸及余量為：
鉆孔：φ11.0
擴孔：φ11.85mm 2Z＝0.85mm
精擴孔： 2Z＝0.15mm
4. φ13.8mm和φ13mm兩通孔的端面.
由兩端面的表面粗糙度為25，設其精度等級為IT10查《機械加工余量與公差手冊》表5-47知，兩通孔端面的單邊加工余量為Z=1mm。因此銑削余量2Z=2mm。一次銑削 即可滿足要求。
5. φ13.8mm孔，φ13mm孔和φ16mm孔。
毛坯為實心，通孔φ13.8mm孔，φ13mm孔不鑄出，精度等級介于IT11-IT12之間，參照《機械加工余量與公差手冊》表4-23確定工序尺寸和余量為：
鉆孔：φ13mm
擴鉆孔：φ13.5mm 2Z=0.5mm
精擴： 2Z＝0.3mm
鉆孔：φ12mm
擴鉆孔：φ12.85mm 2Z=0.85mm
精擴： 2Z＝0.15mm
鉆孔＝φ15mm
擴鉆孔：φ15.85mm 2Z＝0.85mm
精擴： 2Z＝0.15mm
6.鍵槽。
.鍵槽的精度等級介于IT11～IT12之間，查《機械加工余量與公差手冊》表4-19得鍵槽寬加工余量為2Z＝2.0mm。
（1）精銑余量：單邊0.1mm，公差為.
（2）粗銑余量：2Z＝2mm-2x0.1mm＝1.8mm.
2.4 確定切削用量及基本工時
工序Ⅰ：粗銑φ62mm，φ12mm二孔的兩個端面，保證尺寸和。
加工條件：毛坯材料是KT350，硬度小于150HB，.
銑床：X53型立式銑床。
刀具:采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀。
查《金屬切削手冊》表9-12得進給量＝0.08mm／齒。銑削深度t＝1.5mm。查《金屬切削手冊》表9-14得切削速度V=45m/min，銑刀外徑dw＝225mm,齒數(shù)Z=20，一次銑削即可達到尺寸要求。
則銑刀每分鐘轉(zhuǎn)速：
現(xiàn)采用X53型立式銑床，根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》附表4-16-1取，則實際切削速度為
工作臺每分鐘進給量
由附表4-16-2得：
切削工時：因為銑刀的行程為，所為機動切削工時 ，由于銑削兩個端面故
工序Ⅱ：鉆，擴，精擴mm孔.φ62mm鑄出，根據(jù)有關資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削量與切 速度與鉆同樣尺寸的實心孔時的關系為：進給量：f＝（1.2～1.8），切削速度：V=
1.擴鉆孔φ60mm.
利用φ60mm的鉆頭對鑄件孔進行擴鉆。因加工本孔時屬于低剛度零件，故進給量要乘以系數(shù)0.75，根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》(簡稱《設計手冊》)表3-38查得＝1.0～1.2mm／r，?。?.0mm／r，由《設計手冊》表3-4查得＝0.7m／s＝42m／min。
則f＝（1.2～1.8）＝（1.2～1.8）x1.0x0.75＝0.9～1.35（mm／r）
V＝x42＝21～14（m／min）.
根據(jù)《設計手冊》附表4-5-2，取f＝1.09mm／r,根據(jù)機床說明書取＝64r／min。故實際切削速度為：
切削工時：L＝32mm，
2.擴孔φ61.5mm
用套式擴孔鉆來加工φ61.5mm孔。
查《簡明機械加工工藝手冊》（簡稱《工藝手冊》）表11－15得：
f＝（2.2～2.4），查《切削用量簡明手冊》表2-10得＝2.0～2.4mm／r，?。?.0 mm／r，故f＝4.4～4.8mm，根據(jù)《設計手冊》附表4-5-2取f＝4.8mm／r。由上步驟知V＝21～14mm／min。
根據(jù)機床說明書取主軸轉(zhuǎn)速n＝122r／min，則實際轉(zhuǎn)速為：
切削工時：l＝32mm，＝3mm，＝3mm
3.精擴孔φ孔.
同步驟2取f＝4.8mm／r，取n＝172r／min
則轉(zhuǎn)速為
切削工時：
工序Ⅲ：鉆，擴，精擴mm孔。
mm孔不鑄出。
1.鉆φ11mm孔。
進給量：查《設計手冊》表3-38得f＝0.52-0.64mm／r，查《設計手冊》表4-5，Z2018機床說明書，取f＝0.2mm／r
切削速度：由《設計手冊》表3-42查得V=0.7m／s＝42m／min，所以
根據(jù)機床說明書表4-5?。?200r／min
故實際切削速度為
切削工時：l＝12 ＝4
t＝＝
2.擴鉆孔φ11.85mm。
查《設計手冊》表4-5機床說明書得f＝0.2mm／r。由上工序步驟2知，
V=＝21～14m/min
取V=18m/min，則
3.精擴孔
根據(jù)機床說明書取f＝0.2mm／r，n＝484r／min
V＝
4鉆5×φ4mm孔。
同本工序步驟1取進給量f＝0.2mm／r，n＝1200r／min，V＝41.4m/min，
5擴鉆5×mm孔
查《工藝手冊》表11-15得f＝（1.2-1.8），V=，根據(jù)機床說明書＝0.2mm／r，V＝42m／min
故f＝0.24～0.36（mm／r），V＝21～14（m／min）,
取f＝0.3mm／r,取n＝1200r／min，故實際切削速度＝16.2m／min
＝0.53(min)
工序Ⅳ：半精銑φ62mm，φ12mm二孔的兩個端面，保證尺寸mm和mm
（1） 切削深度：半精銑的的單邊切削余量等于切削深度為t＝0.5mm，一次走刀即可滿足要求。
（2） 進給量：查《金屬切削手冊》表9-12取進給量＝0.10mm／齒，查《金屬切削手冊》表9-14銑削速度推薦范圍得，取銑刀外徑為＝100mm，齒數(shù)Z=14，則每分鐘轉(zhuǎn)速
根據(jù)X53型立式銑床說明書，取
故實際切削速度
工作臺每分鐘進給量＝0.1×14×150＝210（mm／min）
查《設計手冊》附表4-16-2?。?00mm／min
（3） 切削工時：
工序Ⅴ：銑左右兩端面
（1） 切削深度：兩端的單邊切削深度t＝1mm。采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀。
（2） 進給量和切削速度：查《金屬切削手冊》表9-12取進給量＝0.10mm／齒。查《金屬切削手冊》表3－30取銑削速度V＝18m／min|，查《金屬切削手冊》表9－7?。?2mm，Z＝8，則
根據(jù)X63型臥式銑床說明書?。?90r／min
故實際切削速度＝m／min
工作臺每分鐘進給量＝Z＝0.10×8×190＝152（mm／min），查《設計手冊》附表4-17-2?。?50mm／min
（3） 切削工時：l＝30，
＝
工序Ⅵ：鉆、擴、精擴通孔φ，φ和臺階孔φ孔。鉆Rc1/8孔。采用Z3025搖臂鉆床，高速鋼鉆頭鉆孔。
1．加工φ孔。
（1）鉆φ13mm孔。采用Z3025搖臂鉆床，高速鋼鉆頭鉆孔。
查《設計手冊》表3-38得f＝0.52～0.64mm／r，因孔深與孔徑之比小于3，因此不用乘于修正系數(shù)。查《設計手冊》附表4-4-2，Z3052搖臂鉆床說明書取f＝0.63mm／min，查《設計手冊》表3-42得V＝42m／min
故＝1028.9（r／min）
根據(jù)Z3025搖臂鉆床說明書（《設計手冊》附表4-4-1）取＝1000r／min， 故實際切削速度＝
切削加工時：l＝，＝3mm。
＝＝＝0.112（min）
（2）擴鉆φ13.5mm孔。
查《工藝手冊》表11－15得f＝（1.2～1.8），切削速度：V= ，查《設計手冊》表3-117得0.2～0.4mm／r，?。?.3mm／r，＝0.266～0.4m／s＝15.96～24 m／min ，故f＝（1.2～1.8）×0.3＝0.36～0.54（mm／r），?。?8m／min，V= ＝9～6m／min，查《設計手冊》附表4-4-2取f＝0.4mm／r
故＝＝666.7～444.4（r／min）
查Z3025搖臂鉆床說明書（附表4-4-1）?。?00r／min則實際切削速度為：
21.2m／min
機動工時：＝＝0.355min
（3）精擴φ孔。
同上取進給量f＝0.4mm／r,n＝630r／min則
＝
機動工時：
2.加工φ孔
（1）鉆孔φ12mm.
步驟同本工序1-（1）取f＝0.63mm／r，V＝42m／min
故 ＝
?。?000r／min
故實際切削速度＝
切削工時：l＝2×（37-26／2）＝48mm，＝3mm
（2）擴鉆φ12.85mm孔
步驟同本工序1-（2）取f＝0.4mm／r，V＝9～6m／min
故,?。?00r／min，則實際切削速度為
機動工時：
（3）精擴
同上取f＝0.4mm／r，n＝200r／min，故
機動工時：
3.加工φ的孔
（1）擴鉆φ15mm孔。
由本工序1-（2）得f＝（1.2～1.8），，
?。?.3mm／r，＝18m／min
故f＝（1.2～1.8）×0.3＝0.36～0.54mm／r，＝9～6m／min
取f＝0.5mm／r ，
查Z3025搖臂鉆床說明書?。?00r／min
故實際切削速度
機動工時：l＝2×2＝4mm，＝3mm
（2）擴鉆φ15.85mm孔
步驟同上取f＝0.5mm／r，n＝200r／min。
（3）精擴φ孔
步驟同上，取f＝0.25mm／r，n＝200r／min，
4.鉆Re1／8孔（φ8.8mm）。用Z3025搖臂鉆床及專用鉆模
查《設計手冊》表3-38得f＝0.47～0.57mm／r，
查Z3025搖臂鉆床說明書（《設計手冊》表4-4-2）取f＝0.5mm／r
查《切削用量簡明手冊》表2-17取V=20m／min
故
查機床說明書取＝630r／min，故實際切削速度
切削工時：
工序Ⅷ：去毛刺，倒角
手動進給取與擴孔時轉(zhuǎn)速相同。n＝200r／min
工序Ⅸ：鉆螺紋內(nèi)孔φ8.8mm，選用Z525立式鉆床及專用夾具加工。
步驟同上，取f＝0.5mm／r，＝630r／min
V＝17.4m／min
切削工時：
工序Ⅹ：粗銑，精銑mm鍵槽。
1. 粗銑26mm鍵槽保證尺寸25.8mm，切削余量為2Z＝1.8mm，選用粗齒圓柱立式銑刀，分兩次走刀完成，可減少夾具的夾緊力減少載荷，對夾具設計有利。查《金屬切削手冊》表9-12取每齒進給量為＝0.25mm／齒; 查《工藝手冊》表11-28取V＝0.3m/s=18m/min，取銑刀外徑＝20mm.查《工藝手冊》表9-7取Z=3mm,則
根據(jù)X53型立式銑床說明書（《機械制造工藝設計手冊》附表4-16-1）?。?00r／min
故實際切削速度：
每分鐘進給量0.25×3×300＝225（mm／min）
查《設計手冊》附表4-16-2?。?00mm／min
切削工時：
2. 精銑鍵槽，保證尺寸mm
單邊切削深度＝0.1mm，選用細齒圓柱立式銑刀。
步驟同上?。?.1mm／齒，r＝0.35m／s＝21m／min ＝20mm，Z＝6。
故
根據(jù)X53型銑床說明書取＝300r／min
故實際切削速度為
每分鐘進給量0.1x6x300=180(mm／min)
切削工時：
工序Ⅺ：攻M10mm螺紋孔及Rc1／8孔.
經(jīng)查資料知鉆孔后攻螺紋要乘以系數(shù)0.5
查《設計手冊》表3-38得f＝（0.47～0.57）×0.5＝0.235～0.114（mm／r），查機床說明書取f＝0.2mm／r，＝0.25mm／r，查機床說明書，取V＝20mm／min
故
查機床說明書，?。?30r／min
故實際切削速度
機動工時：攻M10mm螺紋
攻Rc1/8孔：
最后將以上各工序切削用量，工時定額的計算結(jié)果連同其它加工數(shù)據(jù)一并填入機械加工工藝過程綜合卡片中。
第3章 鉆孔夾具設計
3.1設計要求
為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。上面即為鉆床夾具(鉆孔)的專用夾具，本夾具將用于Z525鉆床。
本夾具無嚴格的技術(shù)要求，因此，應主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，精度不是主要考慮的問題。
3.2夾具設計
3.2.1 定位基準的選擇
為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動夾緊。
方案：選底平面、工藝孔和大頭孔定位，即一面、心軸和棱形銷定位，夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。
3.2.2 切削力及夾緊力的計算
刀具：鉆頭。
則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù)，1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
鉆削時 T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
所以,時工件不會轉(zhuǎn)動,故本夾具可安全工作。
3.3定位誤差的分析
該夾具以一面兩銷定位，兩定位銷孔尺寸公差為。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。
與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻[5]可得：
⑴ 兩定位銷的定位誤差 ：
其中：
，
，
，
且：L=100mm ，得
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.4 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用
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間。
圖6.1 可換鉆套
鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表6.4：
表6.4 鉆套
d
H
D
公稱尺寸
允差
13
12
12
+0.018
+0.007
22
18
10
4
9
0.5
18
襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖6.2 固定襯套
其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表6.5：
表6.5 固定襯套
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
16
+0.034
+0.016
12
10
+0.023
+0.012
0.5
2
鉆模板選用固定式鉆模板，用4個沉頭螺釘和2個錐銷定位于夾具體上。
3.5夾具設計及操作的簡要說明
由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，圓柱銷定位兩個自由度，用菱形銷定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。
總 結(jié)
畢業(yè)設計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎。
畢業(yè)設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了很多，也非常珍惜大學給我們的這次設計的機會，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵一步。
致 謝
這次畢業(yè)設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。
這次畢業(yè)設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻
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