机械制造技术课程设计-设计转速器盘零件的机械加工工艺规程及镗Ф10孔工序的专用夹具.doc

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1、 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 机械制造技术课程设计机械制造技术课程设计 任务书任务书 题目：设计转速器盘零件的机械加工工艺规程及钻 10 孔工序 的专用夹具 内容：（1）零件毛坯合图 1 张 （2）机械加工工艺规程卡片 1 套 （3）夹具装配图 1 张 （4）夹具体零件图 1 张 （5）课程设计说明书 1 份 原始资料：该零件图样一张；生产纲领为 8000 件/年；每日 一班。 姓 名： 学 号： 班 级： 机计 083 指导教师： 2010 年 12 月 6 日 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课

2、 程 设 计 说 明 书 机械制造技术课程设计机械制造技术课程设计 说明书说明书 设计题目：设计题目：设计转速器盘零件的机械加工工艺规程及镗 10 孔 工序的专用夹具 姓 名： 学 号： 班 级： 机计 083 班 指导教师： 河南机电高等专科学校 2011 年 1 月 4 日 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 目目 录录 第第 1 章章 零件分析零件分析1 1.1 零件的作用1 1.2 零件的工艺性分析1 第第 2 2 章章 确定毛坯、画毛坯确定毛坯、画毛坯零件合图零件合图2 2.1 确定毛坯的成形方法 2 2.2 铸件结构工艺性分析

3、 2 2.3 铸造工艺方案的确定 2 2.4 铸造工艺参数的确定 3 2.5 型芯设计 3 第第 3 3 章章 工艺规程设计工艺规程设计5 3.1 定位基准的选择.5 3.2 制订工艺路线.5 3.3 选择加工设备及刀、量具.6 3.4 加工工序设计 7 3.5 时间定额计算11 第四章第四章 钻钻 1010 孔夹具设计孔夹具设计 16 4.1 工件自由度分析及定位基准的选择16 4.2 夹紧力计算16 4.3 定位误差计算及定位精度分析18 参考文献参考文献 24 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 1 第第 1 章章 零件分析零件分析

4、 1.11.1 零件的作用零件的作用 该零件是调速机构的转速器盘，从整体上来说，其径向尺寸比轴向尺寸大，因 此，可以将其划定为不规则的盘类零件。零件上直径为 10mm 的孔装一偏心轴， 此轴一端通过销与手柄相连，另一端与油门拉杆相连。转动手柄，偏心轴转动，油 门拉杆即可打开油门（增速）或关小油门（减速） ；两个直径为 6mm 孔装两个定 位销，起限位作用。手柄可在 120内转动，实现无级变速。转速器盘通过两个直 径为 9mm 的螺栓孔用 M8 螺栓与柴油机机体相连。 1.2 零件的工艺性分析零件的工艺性分析 转速器盘共有九个机械加工表面，其中，两个直径为 9mm 的螺栓孔与 10mm 孔有位置

5、要求；120圆弧端面与 10mm 孔的中心线有位置度要求。现分 述如下： 两个直径为 9mm 的螺栓孔 两个直径为 9mm 的螺栓孔的表面粗糙度为 Ra6.3，螺栓孔中心线与底平面的 尺寸要求为 18mm；两个螺栓孔的中心线距离为mm；螺栓孔与直径为 5.0 0 05 . 0 28 10mm 的孔中心线距离为mm；与柴油机机体相连的后平面，其表面粗糙1 . 072 度为 Ra6.3。 10mm 的孔及 120圆弧端面 10mm 的孔尺寸为 10mm，表面粗糙度为 Ra3.2，其孔口倒角 049 . 0 013 . 0 0.545，两个 6mm 的孔表面粗糙度为 Ra3.2，120圆弧端面相对

6、036 . 0 0 10mm 孔的中心线有端面圆跳动为 0.2mm 的要求，其表面粗糙度为 Ra6.3。 从以上分析可知，转速器盘的加工精度不是很高。因此，可以先将精度低的加 工面加工完后，再以加工过的表面为定位基准加工精度较高的 10mm 和 6mm 孔。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 2 第第 2 章章 确定毛坯、画毛坯确定毛坯、画毛坯零件合图零件合图 2.1 确定毛坯的成形方法确定毛坯的成形方法 该零件材料为 HT200，考虑到转速器盘在工作过程中受力不大，轮廓尺寸也不 大，各处壁厚相差较小，从结构形式看，几何形体不是很复杂，

7、并且该零件年产量 为 8000 件/年，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。 2.2 铸件结构工艺性分析铸件结构工艺性分析 该零件底平面因散热面积大，壁厚较薄，冷却快，故有可能产生白口铁组织， 但因为此件对防止白口的要求不严，又采用砂型铸造，保温性能好，冷却速度较慢， 故能满足转速器盘的使用要求。 2.3 铸造工艺方案的确定铸造工艺方案的确定 2.3.1 铸造方法的选择铸造方法的选择 根据铸件的尺寸较小，形状比较简单，而且选用灰口铸铁为材料，并且铸件的 表面精度要求不高，结合生产条件（参考金属工艺学课程设计表 1-7）选用砂型 铸造。 2.3.2 造型及造芯方法的选择造型及造芯方法的选择

8、在砂型铸造中，因铸件制造批量为大批生产（参考金属工艺学课程设计表 1-8），故选用砂型机器造型造型。型芯尺寸不大，形状简单（参考金属工艺学课 程设计表 1-9），故选择手工芯盒造芯。 2.3.3 分型面的选择分型面的选择 选择分型面时要尽可能消除由它带来的不利影响，因为转速器盘有两个 18mm 的圆柱，考虑起模方便，以两中心线所在平面为分型面。而以此平面为分 型面时，25mm 的圆柱在上下箱中的深度相差很小。此外，底平面位于下箱中， 能够保证其铸造质量。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 3 2.3.4 浇注位置的选择浇注位置的选择 因

9、为分型面为水平面，所以内浇口开在水平分型面处，又因为该零件形状不规 则，需要设计一个型芯，为不使铁水在浇注时冲刷型芯，采用与型芯面相切方向进 行浇注。由于该零件在后平面壁厚相对较大，为了不使这些地方产生缩孔、缩松， 在该处开出冒口进行补缩。注入方式采用中间注入式。 2.4 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定 2.4.1 加工余量的确定 按手工砂型铸造，灰铸铁查金属工艺学课程设计表 1-11，查得加工余量等 级为 11，转查表 1-12，零件高度100mm，尺寸公差为 13 级，加工余量等级为 H，得上下表面加工余量为 6.5mm 及 4.5mm，实际调整取 4.5mm。 2.4.2 拔模斜度

10、的确定 零件总体高度小于 50mm（包括加工余量值在内），采用分模造型后铸件的厚 度很小，靠松动模样完全可以起模，故可以不考虑拔模斜度。 2.4.3 收缩率的确定 通常，灰铸铁的收缩率为 0.7%1% ，在本设计中铸件取 1% 的收缩率。 2.4.4 不铸孔的确定 为简化铸件外形，减少型芯数量，直径小于 30mm 的孔均不铸出，而采用机 械加工形成。 2.4.5 铸造圆角的确定 为防止产生铸造应力集中，铸件各表面相交处和尖角处，以 R = 2mm5mm 圆 滑过渡。 2.5 型芯设计 转速器盘的底平面形状简单，厚度较薄，且零件上两个 18mm 的圆柱与底平面平行，不利于 采用分模铸造，因此需要

11、设计一个整体型芯，以形成铸件上的两个 18mm 的圆柱和底平面， 达到简化模样和铸造工艺的目的。型芯在砂箱中的位置用型芯头和型芯撑来固定，型芯头采用 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 4 圆形水平式芯头。转速器盘上相差 120的两个筋板之间的空腔深度尺寸不大，形状也比较简单， 可以考虑采用砂垛代替砂芯，减少型芯。型芯简图如图所示。附：毛坯-零件合图。 水平式芯头 下箱 上箱 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 5 第第 3 章章 工艺规程设计工艺规程设计 3.1 定位基准的选择 3

12、.113.11 粗基准的选择粗基准的选择 对于一般盘类零件而言，按照粗基准的选择原则（当零件有不加工表面时，应 以这些不加工表面为粗基准） 。选取转速器盘的底平面作为粗基准，加工出后平面。 而加工 25mm 圆柱上端面、120 圆弧端面时，选择转速器盘的底平面为粗基准； 在加工 9mm 螺栓孔、18mm 圆柱端面时，以加工过的后平面为定位基准；加工 10mm 孔和 6mm 孔时，则以后平面和两个 9mm 孔为定位基准。 3.123.12 精基准的选择精基准的选择 为保证加工精度，结合转速器盘的特征，主要采用基准重合原则和统一基准原 则来进行加工。加工后平面、25mm 圆柱上端面、120 圆弧端

13、面时，主要运用统一 基准原则，即均以转速器盘的底平面作为定位基准；而在加工 9mm 螺栓孔、 18mm 圆柱端面、10mm 孔和 6mm 孔时，选用基准重合原则，即选用设计基准作 为定位基准。在实际加工中，为方便加工，各工序中运用专用夹具进行夹持，将以 上两种原则综合运用。 3.2 制订工艺路线 制订机械加工工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置 精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，可以 考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还 应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。 工艺路线方案一 工序 10 铸造； 工序

14、 20 热处理； 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 6 工序 30 粗、精铣后平面； 工序 40 粗铣两个直径为 18mm 的圆柱前端面； 工序 50 粗、精铣直径为 25mm 的圆柱上端面； 工序 60 钻削、铰削加工直径为 9mm 的孔； 工序 70 钻削、铰削加工直径为 10mm 的孔并锪倒角 0.545； 工序 80 钻削、铰削加工两个直径为 6mm 的孔； 工序 90 去毛刺； 工序 100 检查； 工序 110 入库。 工艺路线方案二 工序 10 铸造； 工序 20 热处理； 工序 30 粗、精铣后平面； 工序 40 粗铣两

15、个直径为 18mm 的圆柱前端面； 工序 50 粗、精铣直径为 25mm 的圆柱上端面； 工序 60 钻削、铰削加工直径为 9mm 的孔； 工序 70 钻削、铰削加工直径为 10mm 的孔并锪倒角 0.545； 工序 80 钻削、铰削加工两个直径为 6mm 的孔； 工序 90 去毛刺； 工序 100 检查； 工序 110 入库。 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是按工序集中原则及保证各加工面之间 的尺寸精度为基础而制订的工艺路线。而方案二只是按工序集中原则制订，没有考 虑到各个加工面的加工要求及设计基准。 3.3 选择加工设备及刀、量具 河 南 机 电 高 等 专 科

16、学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 7 1.1.机床的选择机床的选择 X62W 型万能卧铣床 Z535 型立式钻床 2.2.选择刀具选择刀具 (a) 在铣平面时，铣刀可以选择直齿或错齿的端铣刀和周铣刀，工序中有粗铣和精 铣，在粗铣后，要留有一定的加工余量，供精铣工序加工。 (b) 钻孔有 10 孔，需要留一定的加工余量，可用 8 麻花钻直接钻出来。 3 3。选择量具。选择量具 本零件是单件小批量生产，故采用的是通用量具。选择量具的方法有两种：一 是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法的极限误差来选择。在 这里选的是第一种方法。 （a）选择平面的量具： 由零

17、件图上看，各平面的相互位置要求不是非常严格，其最小不确定度为 0.2mm， 选用分度值为 0.02mm，测量范围为 0-150mm 的游标卡尺就行了，因为其不确度为 0.02mm，显然满足要求。 （b）选择内孔的量具： 此零件对孔的精度要求较高，其中例如 I 孔的下偏差要求在 0.013 之内，故可选用 分度值为 0.01mm，测量范围为 0-150mm 的内径百分尺，其不确定度为 0.008，满足 测量精度的要求。 3.4 加工工序设计 1.1. 两螺栓孔两螺栓孔 9mm9mm 毛坯为实心，而螺栓孔的精度为 IT9（参考机械制造工艺设计简明手册表 2.3-9） ， 确定工序尺寸及余量： 钻孔

18、：8.9mm； 铰孔：9mm，2Z = 0.1mm。 036 . 0 0 具体工序尺寸见表 1。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 8 表 1 工序尺寸表 工序间工序间 工序 名称 工序间 余量/mm 经济精度 /m 表面粗糙 度 /m 工序间 尺寸/mm 尺寸公差 /mm 表面粗糙 度 /m 铰孔 0.1H9Ra6.39 036 . 0 0 9 Ra6.3 钻孔 8.9H12Ra12.58.9 150 . 0 0 9 . 8 Ra12.5 2.2. 1010mmmm 孔孔 049 . 0 013 . 0 毛坯为实心，而孔的精度要求界于

19、 IT8IT9 之间（参照机械制造工艺设计简 明手册表 2.3-9 及表 2.3-12） ，确定工序尺寸及余量： 钻孔 9.8mm； 粗铰孔：9.96mm，2Z = 0.16mm； 精铰孔：10mm，2Z = 0.04mm。 049 . 0 013 . 0 具体工序尺寸见表 2。 表 2 工序尺寸表 工序间工序间 工序 名称 工序间 余量/mm 经济精度 /m 表面粗糙 度 /m 工序间 尺寸/mm 尺寸公差 /mm 表面粗糙 度 /m 精铰孔 0.04H9Ra6.310 049 . 0 013 . 0 10 Ra6.3 粗铰孔 0.16H10Ra6.39.96 058 . 0 0 96 .

20、9 Ra6.3 钻孔 9.8H12Ra12.59.8 150 . 0 0 8 . 9 Ra12.5 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 9 3.3. 两个两个 66mmmm 孔孔 036 . 0 0 毛坯为实心，而孔的精度要求界于 IT8IT9 之间（参照机械制造工艺设计简 明手册表 2.3-9 及表 2.3-12） ，确定工序尺寸及余量为： 钻孔：5.8mm； 铰孔：6mm，2Z = 0.2mm。 036 . 0 0 具体工序尺寸见表 3。 表 3 工序尺寸表 工序间工序间 工序 名称 工序间 余量/mm 经济精度 /m 表面粗糙 度

21、/m 工序间 尺寸/mm 尺寸公差 /mm 表面粗糙 度 /m 铰孔 0.2H9Ra6.36 036 . 0 0 6Ra6.3 钻孔 5.8H12Ra12.55.8 120 . 0 0 8 . 5 Ra12.5 4.4. 后平面后平面 粗铣：Z = 3.5mm； 精铣：Z = 1.0mm。 具体工序尺寸见表 4。 表 4 工序尺寸表 工序间工序间 工序 名称 工序间 余量/mm 经济精度 /m 表面粗糙 度 /m 工序间 尺寸/mm 尺寸公差 /mm 表面粗糙 度 /m 精铣 1.0H8Ra6.37 022 . 0 0 7Ra6.3 粗铣 3.5H11Ra12.58 090 . 0 0 8Ra

22、12.5 毛坯 H13Ra2511.5 27 . 0 0 5 . 11 Ra25 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 10 5.5. 18mm18mm 圆柱圆柱前端面前端面 粗铣：Z = 4.5mm。 具体工序尺寸见表 5。 表 5 工序尺寸表 工序间工序间 工序 名称 工序间 余量/mm 经济精度 /m 表面粗糙 度 /m 工序间 尺寸/mm 尺寸公差 /mm 表面粗糙 度 /m 粗铣 4.5H11Ra12.514 13 . 0 0 14Ra12.5 毛坯 H13Ra2518.5 33 . 0 0 5 . 18 Ra25 6.6. 25

23、mm25mm 上端面上端面 粗铣：Z = 3.5mm； 精铣：Z = 1.0mm。 具体工序尺寸见表 6。 表 6 工序尺寸表 工序间工序间 工序 名称 工序间 余量/mm 经济精度 /m 表面粗糙 度 /m 工序间 尺寸/mm 尺寸公差 /mm 表面粗糙 度 /m 精铣 1.0H8Ra6.38 022 . 0 0 8Ra6.3 粗铣 3.5H11Ra12.59 090 . 0 0 9Ra12.5 毛坯 H1612.5 1 . 1 0 5 . 12 Ra25 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 11 3.53.5 时间定额计算时间定额计算

24、 3.513.51 粗、精铣后平面粗、精铣后平面 1. 粗铣后平面计算基本工时 f m v L t 式中，mm，查切削用量简明手册表ylL50l 3.26，mm，所以，(mm)，29y792950L (min)。26 . 0 300 79 f m v L t 2. 精铣后平面计算基本工时 f m v L t 式中，mm，查切削用量简明手册表ylL50l 3.26，mm，所以，(mm)，8y58850L = 0.15(min)。 f m v L t 375 58 3.523.52 粗铣两个粗铣两个 1818 mmmm 的圆柱前端面的圆柱前端面 计算基本工时： f m v L t 式中，mm，查切

25、削用量简明手册表ylL5 . 4l 2.29，mm，所以，(mm)，8y5 .1285 . 4L (min)。16 . 0 78 5 . 12 f m v L t 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 12 因为有两个圆柱端面，所以，= 0.162= 0.32(min)。 m t 3.533.53 粗、精铣粗、精铣 25mm25mm 的圆柱上端面的圆柱上端面 1. 粗铣 25mm 的圆柱上端面计算基本工时 f m v L t 式中，mm，查切削用量简明手册表ylL5 . 3l 2.29，mm，所以，(mm)，12y 5 . 15125 .

26、3L (min)。31 . 0 50 5 . 15 f m v L t 2. 精铣 25mm 的圆柱上端面计算基本工时 f m v L t 式中，mm，查切削用量简明手册表ylL0 . 1l 2.29，mm，所以，(mm)，12y13112L (min)。33 . 0 39 13 f m v L t 3.543.54 钻削、铰削加工两个钻削、铰削加工两个 9mm9mm 的孔的孔 1. 钻削两个 8.9mm 的孔计算基本工时 f m v L t 式中，mm，查切削用量简明手册表ylL14l 2.29，mm，所以，(mm)，5y19514L = 0.16(min)。 f m v L t 43 .

27、0 272 19 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 13 因有两个孔，所以，t= 20.16= 0.32(min)。 m 2.铰削两个 9H9mm 孔计算基本工时 f m v L t 式中，mm，查切削用量简明手册表ylL14l 2.29，mm，所以，(mm)，5y19514L = 0.14(min)。 f m v L t 72 . 0 195 19 因有两个孔，所以，t= 20.14 = 0.28(min)。 m 3.553.55 钻削、铰削加工钻削、铰削加工 1010 mmmm 的孔的孔 1. 钻削 9.8mm 孔计算基本工时 f

28、m v L t 式中，mm，查切削用量简明手册表 2.29，mm，ylL8l5y 所以，(mm)，1358L =0.16(min)。 f m v L t 43 . 0 195 13 2.粗铰 9.96H10mm 孔计算基本工时 f m v L t 式中，mm，查切削用量简明手册表 2.29，mm，ylL8l5y 所以，(mm)，1358L = 0.09(min)。 f m v L t 72 . 0 195 13 3.精铰 10F9mm 孔计算基本工时 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 14 f m v L t 式中，mm，查切削用量简明

29、手册表 2.29，mm，ylL8l5y 所以，(mm)，1358L =0.16(min)。 f m v L t 57 . 0 140 13 3.563.56 钻削、铰削两个钻削、铰削两个 6mm6mm 的孔的孔 1.钻削两个 5.8mm 孔计算基本工时 f m v L t 式中，mm，查切削用量简明手册表ylL11l 2.29，mm，所以，(mm)，5y16511L = 0.13(min)。 f m v L t 32 . 0 392 16 因有两个孔，所以，= 20.13 = 0.26(min)。 m t 2.粗铰两个 5.96H10mm 孔计算基本工时 f m v L t 式中，mm，查切削

30、用量简明手册表ylL11l 2.29，mm，所以，(mm)，5y16511L = 0.11(min)。 f m v L t 72 . 0 195 16 因有两个孔，所以，= 20.11 = 0.22(min)。 m t 3.精铰两个 6H9mm 孔计算基本工时 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 15 f m v L t 式中，mm，查切削用量简明手册表ylL11l 2.29，mm，所以，(mm)，5y16511L = 0.2(min)。 f m v L t 57 . 0 140 16 因有两个孔，所以，=20.2=0.4(min)。 m

31、 t 3.6 机械加工工艺卡和工序卡 附件：机械加工工艺卡和工序卡附件：机械加工工艺卡和工序卡 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 16 第四章 钻 10 孔夹具设计 4.14.1 工件自由度分析及定位基准的选择工件自由度分析及定位基准的选择 该孔为通孔，沿着孔轴线方向的不定度可不予以限制，但是为增强加工时零件 的刚性，必定限制孔轴线方向的不定度，故应按完全定位设计夹具，并力求遵守基 准重合原则，以减少定位误差对加工精度的影响。 由于工件在钻 10mm 孔时两筋板的刚性较差，从保证工件定位稳定的观点出发， 采用“一面两孔”定位，即以已加工

32、的后平面和两个 9mm 孔为定位基准，这样， 既增加了工件的稳定性，又兼顾了基准重合原则。为实现定位方案，所使用的定位 元件：圆柱销和菱形销在后平面和 9mm 孔定位，可以限制工件的五个不定度， 25mm 外圆柱下端面使用薄壁圆柱孔支承，限制工件沿 Z 轴的移动不定度，从而达 到完全定位。 由零件图可知，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，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下平作为定位基准， 为了提高加工效率

33、，根据工序要求先采用标准硬质合金镗刀刀具对工艺孔进行粗镗 削加工；然后采用硬质合金镗刀对其进行精加工，准备采用手动夹紧方式夹紧。 4.24.2 夹紧力夹紧力计算计算 两个 9mm 孔中的圆柱销和菱形销共同承受钻孔时的切削扭矩。在钻 10 孔时， 由于孔径较小，切削扭矩和轴向力较小，并且轴向力可以使工件夹紧，因此，在确 定夹紧方式时就可以不考虑轴向切削力的影响，即可以不施加夹紧力来克服轴向切 削力。但由于切削扭矩会使工件产生旋转，因此需要对工件施加向下压的夹紧力来 克服切削扭矩。为便于操作和提高机构效率，采用转动压板夹紧机构，其力的作用 点落在靠近加工孔的 120 圆弧端面上。 计算夹紧力时，通

34、常将夹具和工件看成是一个刚性系统。本工序在钻削加工过 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 17 程中的切削力可以分解为切削扭矩和轴向切削力，因轴向切削力的作用方向与夹具 的夹紧方向相同，有助于工件的夹紧，因此，在计算夹紧力时可以不计算轴向切削 力。而为保证夹紧可靠，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工时所需要的夹 紧力，即： KWWk 其中，查机床夹具设计手册表 1-2-1 得： 6543210 KKKKKKKK 、1.15、，5 . 1 0 K2 . 1 1 K 2 K0 . 1 3 K3 . 1 4 K0 . 1 5 K0 . 1

35、6 K 所以，= 2.691。K 查机床夹具设计手册表 1-2-7 得： p KsDM 8 . 02 21 . 0 查机床夹具设计手册表 1-2-8 得： 031. 1 190 200 6 . 0 p K 由于钻头的直径为 d = 9.8mm，所以， (N mm )。59.10031 . 1 43 . 0 8 . 921 . 0 8 . 02 M 2 因此，实际所需要的夹紧力为： (N mm )。 5 . 28691 . 2 59.10 k W 2 夹紧机构采用压板机构，机构的传动效率为，螺母产生的夹紧力为：95 . 0 0 。 )( 21 tgtg LQ F z 夹 查机床夹具设计手册表 1

36、-2-20，得： = 6.22mm，查表 1-2-21，得： = 3.675mm，查表 1-2-22，得，。 z 292 509 2 18 . 0 1 tgf = 2810.23(N) )( 21 tgtg LQ F z 夹 31.12675 . 3 18 . 0 22 . 6 12045 tg 则作用在转动压板上的夹紧力为： 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 18 0 FLFl 压夹 L=60 F压 F夹 l=21 夹紧机构受力示意图 由公式得： 0 FL2810.23 21 0.95 F934.4() 60 N l 夹 压 在工件上

37、的夹紧力作用点到钻头在工件上加工时作用点的距离为49mm。 压 Fl 因此，夹紧力产生的扭矩为： (N mm )。 3 1024 . 8 4918 . 0 4 . 934FMlf 压压 2 工件受力如图所示。 F钻 F夹 F压 M压 M切 工件受力示意图 因，故该铰链机构能满足钻孔加工要求。 k W 压 M 4.34.3 定位误差计算及定位精度分析定位误差计算及定位精度分析 定位误差计算 用工件的“一面两孔”定位，使设计基准和工序基准重合，即遵守 “基准重合” 和“基准统一”原则，以减少定位误差，所采用的定位元件为定位销和菱形销，考虑 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技

38、 术 课 程 设 计 说 明 书 19 薄壁圆柱孔支承形状，将支承和夹具体铸成整体，即把支承铸成薄壁凸台。工件定位 如图所示。 圆柱销和菱形销的设计计算： 两定位销中心距 L x L = L xg 式中，L 工件两基准孔的中心距。 g L = L = 28mm。 xg d 1 d 2 D1 D2 B 1min /2 2min /2 LgLg(基准孔中心距) LxLx(基准孔中心距) b 工件定位示意图 两定位销中心距公差 Lx = Lx Lg 3 1 5 1 式中，工件两基准孔的中心距公差。 Lg = 0.025(mm)。 Lx Lg 3 1 5 1 1 . 0 4 1 圆柱销最大直径 1 d

39、 = 9mm，公差取 g6，所以，圆柱销直径为 mm。 1 d 005. 0 014 . 0 9 补偿值 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 20 (mm) min1 2 1 LxLg 式中，第一基准孔与圆柱销间最小配合间隙(mm)。 min1 (mm)123 . 0 005 . 0 2 1 025 . 0 1 . 0 菱形销宽度 B，b 根据表： B = D 2 = 92 = 7(mm)； 2 B = 4mm。 菱形销尺寸表 D2 /mm 3668820 202 4 243 0 304 0 405 0 B/mm2345568 B/mm

40、D20.5D21D22D23D24D25D25 菱形销与基准孔的最小配合间隙 min2 =(mm) min2 108 . 0 9 123 . 0 422 2 D b 式中，第二基准孔最小直径。 2 D 菱形销最大直径（公差取 h6） 2 d = 90.108 = 8.892(mm) 2 d 2 D min2 所以，菱形销直径为 mm。 108 . 0 117 . 0 9 转角误差 a tg L tg dDdD a 2 min222min111 式中，工件定位孔的直径公差； 12DD 、 圆柱定位销的直径公 1d 差(mm)； 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课

41、程 设 计 说 明 书 21 菱形定位销的直径公差(mm)； 2d 圆柱定位销与孔间的最小间隙(mm)； min1 菱形定位销与孔间的最小间隙(mm)； 2min L 中心距(mm)。 所以， 0036 . 0 282 108 . 0 009 . 0 036 . 0 005 . 0 009 . 0 036 . 0 atg 需要加工的孔的公差mm，由该误差引起的定位误差为 8= 036 . 0 a tg 8 0.0036 = 0.028，该误差小于工件误差，即 0.0280.036，方案可行。 定位精度分析 机械加工中，保证加工出合格零件的必要条件是：加工误差不大于被加工零件 相应的公差。加工误

42、差来源于两大方面：一方面是与机床有关的误差称加工方法误 差；另一方面是与夹具有关的误差，而此误差可分为零件在夹具中的定位误差 G 、夹具的对刀或导向误差及夹具的制造及在机床上的安装误差。根据误差 D T A 的随机性的特点，按概率原理合成，根据生产实际情况，与夹具有关的误差占加工 误差的绝大部分，故按机率相等的原理，取零件公差的 3/4 作为判别依据得到保证 加工零件合格的条件是：（零件相应加工尺寸的公差） ， 222 ATD k 4 3 k 因为加工方法误差取决于机床精度，所以只进行夹具精度的分析计算。满足上述条 件，认为夹具精度满足加工要求，否则精度不足。 钻孔夹具产生导向误差有五个因素：

43、其一是钻模板底孔至定位基准尺寸误差， 取其公差；其二、三是钻套、衬套内外圆同轴度误差 ；其四是钻套与衬套 1 21 ee、 的配合间隙；其五是钻套与钻头配合间隙，于是得： 1 x 2 x 2 2 2 1 2 2 2 1 2 1 xxee T 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 22 钻套垂直度误差对孔位置影响折算为： 1 t H hB 心轴底面平行度误差对孔位置影响折算为： 2 t L B 夹具精度的计算和判别： 夹具精度分析简图如图所示。 720.1 15 F 7 k 6 10 +0.040 +0.029 22 268 7 H 9 g

44、69 M7 n 6 定位误差：基准重合。 ， （基准不重合）0B mm（定位销与孔配合最大间隙）05 . 0 )014. 0(036. 0Y mm05 . 0 YD 导向误差：最后是铰刀，故按铰刀计算。 mm02 . 0 1 ， （同轴度误差忽略）0 21 ee (mm)033 . 0 001 . 0 034 . 0 1 x (mm)027 . 0 013 . 0 040 . 0 2 x =(mm) 2 2 2 1 2 2 2 1 2 1 xxee T 047 . 0 027 . 0 033 . 0 0002 . 0 22222 安装误差：H = 26，h = 7，B = 8mm，t = 0.

45、025mm，t = 0.008mm，L = 12 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 23 50mm。 0.014(mm) 2222 12 878 0.0250.008 2650 A BhB tt HL 因此，夹具精度： = 222 ATD 07 . 0 014 . 0 047 . 0 05 . 0 222 k 4 3 15 . 0 2 . 0 4 3 综上所述，此夹具能满足加工要求。 4.4 操作说明 当上述各种元件的结构和布置确定之后，也就基本上决定了夹具体和夹具整体 结构的型式。 绘图时先用双点划线（细线）绘出工件，然后在各个定位面

46、绘制出定位元件和 夹紧机构以及钻套、钻模板，最后把各个元件连在一起，就形成了夹具体。为了节 省夹具材料，减少加工时间和降低成本，夹具在机床上的安装可以不设计耳座，而 采用压板螺钉夹紧装置将夹具固定在钻床上。按要求标注与夹具有关的尺寸、公差 和技术要求。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 说 明 书 24 参考文献 1马智贤主编：实用机械加工手册：辽宁科学技术出版社：2002 年 2李益民主编：机械制造工艺设计简明手册：机械工业出版社：1999 年 3现代机械制造工艺装备标准应用手册委员会主编：现代机械制造工艺装备标准 应用手册：机械工业出版社：1997 年 4王先逵主编：机械制造工艺学 （第二版）：机械工业出版社：2006 年 5韩荣第、周明、孙玉洁主编：金属切削原理与刀具：哈尔滨工业大学出版社： 2003 年 6廖念昭、古莹菴、莫雨松、李硕根、杨兴骏主编：互换性与技术测量：中国 计量出版社：1998 年 7薛源利主编：机床夹具设计：机械工