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1
机械制造工艺学课程设计
说明书
设计题目:设计犁刀变速齿轮箱体零件的机械加工工
艺规程及工艺装备
班级:
组别:
姓名:
指导教师:
日期:2011-6-27
2
机械制造工艺学课程设计任务书
题目:设计犁刀变速齿轮箱体零件的机械加工工艺规程及铣凸
台面工序的专用夹具
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)夹具装配总图1张
4)夹具零件图1套
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6000件∕年;每日1班。
3
摘要
在生产过程中,使生产对象(原材料,毛坯,零件或总成等)的质和量的状
态发生直接变化的过程叫工艺过程,如毛坯制造,机械加工,热处理,装配等都
称之为工艺过程。在制定工艺过程中,要确定各工序的安装工位和该工序需要的
工步,加工该工序的机车及机床的进给量,切削深度,主轴转速和切削速度,该
工序的夹具,刀具及量具,还有走刀次数和走刀长度,最后计算该工序的基本时
间,辅助时间和工作地服务时间。
关键词:
工序,工位,工步,加工余量,定位方案,夹紧力
摘要..............................................3
第1章绪言......................................6
第2章零件工艺的分析............................7
2.1零件的作用......................................7
2.2零件的工艺分析...................................8
第3章确定毛坯、画毛坯—零件合图................9
第4章拟定梨刀箱体加工的工艺路线................10
4.1定位基准的选择..................................10
4
4.2制定工艺路线...................................11
第5章选择加工设备及刀具、夹具、量具........13
第6章确定切削用量及基本工时....................14
6.1加工工序设计1、粗铣、精铣N面工序...............14
6.2工序钻扩铰2-φ10F9孔至2-φ9F9,钻4-φ13mm孔加工工
序..................................................15
6.3工序粗镗、工序7精镗2-φ80H7孔工序.............17
6.4、工序粗铣R面及Q面和工序80,精铣R面及Q面......22
6.5工序精扩铰2-φ10F9孔,提高精度至2-φ10F7.......23
6.6工序8铣凸台面................................23
6.7钻φ20孔,扩铰Sφ30H9球形孔,钻4-M6螺纹底孔,空口
倒角为1×45°,攻螺纹6-M6-6H4.......................25
6.8工序9锪4-φ22mm平面..........................26
6.9钻8-M12mm螺纹底孔,孔口倒角1×45°,钻铰2-φ8N8,
孔口倒角1×45°.....................................27
6.10攻螺纹8-M12-6H................................28
6.11时间定额计算...................................28
第7章专用夹具的设计............................32
7.1确定夹紧力及螺杆直径............................32
7.2定位精度分析...................................33
第8章加工刀具表格及数控程序代码...............35
8.1加工刀具表格.....................................35
5
8.2数控程序代码...................................36
第9章结论.....................................41
参考文献.........................................42
6
绪言
箱体零件是机器或部件的基础零件,它把有关零件联结成一个整体,使这些
零件保持正确的相对位置,彼此能协调地工作.因此,箱体零件的制造精度将直接
影响机器或部件的装配质量,进而影响机器的使用性能和寿命.因而箱体一般具
有较高的技术要求.
由于机器的结构特点和箱体在机器中的不同功用,箱体零件具有多种不同的
结构型式,其共同特点是:结构形状复杂,箱壁薄而不均匀,内部呈腔型;有若干精
度要求较高的平面和孔系,还有较多的紧固螺纹孔等.
箱体零件的毛坯通常采用铸铁件.因为灰铸铁具有较好的耐磨性,减震性以
及良好的铸造性能和切削性能,价格也比较便宜.有时为了减轻重量,用有色金属
合金铸造箱体毛坯(如航空发动机上的箱体等).在单件小批生产中,为了缩短生
产周期有时也采用焊接毛坯.
毛坯的铸造方法,取决于生产类型和毛坯尺寸.在单件小批生产中,多采用木
模手工造型;在大批量生产中广泛采用金属模机器造型,毛坯的精度较高.箱体上
大于30—50mm的孔,一般都铸造出顶孔,以减少加工余量.
7
第1章零件工艺的分析
1.1零件的作用
犁刀变速齿轮箱体是旋耕机的一个主要零件。旋耕机通过该零件的安装平面
与手扶拖拉机变速箱的后部相连,用两圆柱销定位,四个螺栓固定,实现旋耕机
的正确联接。N面上的4―φ13㎜孔即为螺栓连接孔,2―φ10F9孔为定位销孔。
如图所示,犁刀变速齿轮箱体2内有一个空套在犁刀传动轴上的犁刀传动齿
轮5,它与变速箱的一倒挡齿轮常啮合。犁刀传动轴8的左端花键上有啮合套4,
通过拔叉可以轴向移动。啮合套4和犁刀传动轴5相对的一面都有牙嵌,牙嵌结
合时,动力传给犁刀传动轴8.其操作过程通过安装在SΦ30H9孔中的操纵杆3
操纵拔叉而得以实现。
`
8
1.2零件的工艺分析
加工表面分析
加工
表面
尺寸及偏差/㎜
公差及
精度等
级
表
面粗糙
度Ra/μ
m
形位公差/
0
N面46±0.5IT103.2
2―
φ
10F9
孔
0.049
0.013
10910F
深
IT91.6
4―
φ13
孔
Φ13IT13以
下
12.5
R
―Q
面
+0.15
0168
IT9~
IT10
3.2
凸
台面
0.2
06
IT12
~IT13
12.5无
2―
φ80
孔
0.030
0
807H
IT173.2
φ20Φ20IT13以
下
≥12.5无
φ
30H9
球形
孔
0.052
0
309H
IT
9
3.2无
4―
M6螺
纹孔
M6―6H深14IT13
以下
无
8―
M2螺
纹孔
M12―6H深22IT13以
下
无
9
2―
φ
8N8
0.003
0.025
8812N
深
IT83.2
4―
φ22
平面
φ22深18无1
.25
无
由附图1得知,其材料为HT200。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐
热性、及减震性,适用于承受较大应力要求耐磨的零件。
该零件上的主要加工面为N面、R面、Q面和2-φ80H7孔。
N面的平面度0.05mm直接影响旋耕机与拖拉机变速箱的接触精度及密
封。
2-φ80H7孔的尺寸精度、同轴度0.04mm,与N面的平行度0.07mm,
与R及Q面的垂直度0.1mm,以及R相对Q面的平行度0.055mm,直接影响
犁刀传动轴对N面的平行度及犁刀传动齿轮的齿合精度、左臂壳体及右臂壳
体孔轴线的同轴度等。因此,在加工它们时,最好能在一次装夹下将两面或
两孔同时加工出来。
2-φ10F9孔的尺寸精度、两孔距尺寸精度140±0.05mm以及140±
0.05mm对R面的平行度0.06mm,影响旋耕机与变速箱联接时的正确定位,
从而影响犁刀传动齿轮与变速箱倒档齿轮的齿合精度。
由参考文献(1)中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置
精度可知,上述技术要求是可以达到的,零件的结构工艺性也是可行的。
第2章确定毛坯、画毛坯—零件合图
根据零件材料确定毛坯为铸件。确定零件生产类型根据参考文献【8】可知:
%)1%)(1(baQmN
………(1)
式中N—零件的生产纲领(件∕年),N=6000;
Q—产品的年产量(台∕年);
a—备品率,取3%;
b—废品率,取0.5%。
查参考文献【13】表1—3知,属于轻型零件
查参考文献【13】表1—4知,属于大批生产
毛坯的铸造方法为砂型机器造型。又由零件2-φ80mm空均需铸出,故还应
安放型芯,此外,为消除残余应力,铸造后还应进行人工时效处理。
参考文献【1】表2.3-6,该铸件的公差等级CT为8~10级,加工余量MA等
级为G级,故取CT为10级,MA为G级。
铸件的分型面应选择通过C孔基准轴线,且与R面和Q面平行的平面,浇口
位置分别位于C基准孔凸台的两侧。
10
参考文献【1】表2.3-5,用查表法确定各表面的加工余量如下表所示。
表2-1各加工表面的加工余量
加工表
面
基本尺
寸/mm
加工余
量等级
加工余量数
值/mm
说明
R面168G
(4.0~5.0),
取4.0
底面,双侧加工,取
下行数据
Q面168H
(5.0~6.0)),
取5.0
顶面降1级,双侧加
工
N面168G
(4.0~5.0),
取5.0
侧面,单侧加工,去
上行数据
凸台面106G
(3.0~4.0),
取4.0
侧面单侧加工
2-φ
80mm孔
80H
(2.5~3.5),
取3.0
孔降1级,双侧加工
由参考文献【1】机械加工工艺手册表2.3-9可得主要毛坯尺寸及公差如下
表所示。
表2-2主要毛坯尺寸及公差
主要面尺寸
零件
尺寸
总余量(公差+余
量)
毛坯
尺寸
公差
CT
N面轮廓尺寸168—1684
N面轮廓尺寸1684.0+5.01774
N面距φ80孔中心尺
寸
465.0512.8
凸台面距φ80孔中
心尺寸
100+64.01103.6
2-φ80mm孔φ803.2+3.0,取6.0φ743.2
第3章拟定梨刀箱体加工的工艺路线
3.1定位基准的选择
精基准的选择:犁刀变速齿轮箱体的N面和2-φ10F9孔既是装配基准,又
是设计基准,用他们做精基准,能使加工遵循“基准重合”的原则,实现箱体零
件“一面一孔”的典型定位方式;其余各面和孔的加工也能用它定位,这样使工
艺路线尊选了“基准统一”的原则。此外,N面的面积比较大,定位比较稳定,
夹紧方案也比较简单、可靠,操作方便。
粗基准的选择:考虑到以下几点要求,选择箱体零件的重要孔(即2-φ80mm
孔)的毛坯孔与箱体内壁做粗基准:第一,在保证各加工面均有加工余量的前提
下,使重要孔的加工余量尽量均匀;第二,装入箱体的旋转零件(如齿轮、轴
套等)与箱体内壁有足够的间隙;此外还应能保证定位准确、夹紧可靠。
最先进行机械加工的表面是精基准N面和2-φ10F9孔,这时有两种定位方
11
案:
方案一用一浮动圆锥销伸入一2-φ80mm毛坯孔中限制二个自由度;用三个
支撑钉支承在与Q面相距32mm并平行与Q面的毛坯面上,限制三个自由度;再
以N面本身找正限制一个自由度。这种方案适合大批大量生产类型中,在加工N
面及其面上的各孔和凸台面及其各孔的自动线上采用随行夹具时用。
方案二用一根两头带反锥(一端的反锥可取下,以便装卸工件)的心轴插
入2-φ80mm毛坯孔中并夹紧,粗加工N面时,将心轴置于两头的V形架上限制
四个自由度,再以N面本身找正限制一个自由度。这种方案虽要安装一个心轴,
但由于下一道工序(钻扩铰2-φ10F9孔)还要用到这根心轴定位,即将心轴置
于两头的U形槽中限制两个自由度,故本道工序可不用将心轴卸下,而且这一“随
行心轴”比上述随行夹具简单得多。又因随行工位少,准备的心轴就少,因而该
方案是可行的。
方案三用两根制造精度相同的锥销安装在2-φ80mm孔的两侧定位,此时可
以同时限制工件的五个自由度;再以N面本身找正限制一个自由度。这种方案工
件装拆方便方便,但是由于工件连续装卸,影响孔的定位精度,且销轴的夹紧装
置较为复杂。
方案四在镗铣加工中心上加工时,采用R面、Q面定位,可以同时限制六
个自由度,再以N面本身找正限制一个自由度,加工N面及其上的孔;之后在加
工R面(Q面)上的孔时采用N面和Q面(R面)定位,同时限制六个自由度,
保证定位精度。夹紧时采用专用夹具夹紧,凸台面的铣削采用一般方式方式铣削。
此方案可行,但须制造专用夹具。
3.2制定工艺路线
根据各表面的加工要求和各种加工方法能达到的经济精度,确定各表面的加
工方法如下:N面:粗车—精铣;R面和Q面:粗铣—精铣;凸台面:粗铣;2-
φ80mm孔:粗镗—粗镗;7级~9级精度的未注出孔:钻—扩—铰;螺纹孔;钻
孔—攻螺纹孔。
因R面与Q面有较高的平行度要求,2-φ80mm孔有较高的同轴度要求,故
它们的加工宜采用工序集中原则,即分别在一次装夹下将两面或两孔同时加工出
来,以保证其位置精度。
根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则,将N
面、R面、Q面及2-φ80mm孔的粗加工放在前面,精加工放在后面,每一阶段中
又首先加工N面,后再镗2-φ80mm孔。R面及Q面上的φ8N8孔及4-M12螺纹孔
等次要表面放在最后加工。
初步拟定加工工艺如下:
工
序号
工序内容
铸造
时效
涂漆
10粗车N面
20钻扩铰2-φ10F9孔(尺寸留精铰余量),孔口倒角1×45°
12
30粗铣凸台面
40粗铣R面及Q面
50粗镗2-φ80mm孔,孔口倒角1×45°
60钻φ20mm孔
70精铣N面
80精铰2-φ10F9孔
90精铣R面及Q面
100精镗2-φ80H7孔
110
扩铰Sφ30H9球形孔,钻4-M6螺纹底孔,孔口倒角1×45°,攻螺纹
4-M6
120钻4-φ13mm孔
130刮4-φ22mm平面
140
钻8-M12螺纹底孔,孔口倒角1×45°,钻铰2-φ8N8孔,孔口倒角1
×45°,攻螺纹8-M12
150检验
160入库
上述方案遵循了工艺路线拟定的一般原则,但某些工序有些问题。分析如下:
如粗车N面,因工件和夹具的尺寸比较大,在卧式车床上加工时,他们的惯
性力较大平衡较困难;又由于N面不是连续的圆环面,车雪中出现断续切削,容
易引起工艺系统的振动,故改用铣削加工。
工序40应在工序30前完成,使R面和Q面在粗加工后有较多的时间进行自
然时效,减少工件受力变形和受热变形对2-φ80mm孔加工精度的影响。
精铣N面后,N面与2-φ10F9孔的垂直度误差难以通过精铰孔矫正,故对
这两孔的加工改为扩铰,并在前面的工序中预留足够的余量。
4-φ13mm孔尽管是次要表面,但是在钻扩铰2-φ10F9孔时,也将4-φ13mm
孔钻出,可以节约一台钻床和一套专用夹具,能降低生产成本,而且工时也不长。
同理,钻φ20mm孔工序也应合并到扩铰Sφ30H9球形孔工序中。这组孔在
精镗2-φ80H7孔后加工,容易保证其轴线与2-φ80孔轴线的位置精度。
工序140中工步太多,工时太长,考虑到整个生产线的节拍,应将8-M12
螺纹孔的攻螺纹做为另一道工序。
修改后的工艺路线如下:
序号工序内容简要说明
1铸造
2时效消除内应力
3涂底漆防止生锈
4
粗铣N面,钻扩铰2-φ10F9至φ9F9,孔口倒角1
×45°,钻4-φ13
先加工基准面,
留精精扩铰余量
5粗铣R面及Q面,粗镗2-φ80孔,空口倒角1×45°
先加工面,后加
工孔
6精铣N面,精扩铰2-φ10F9孔,并提高至2-φ10F7
粗加工结束精
加工开始,提高
工艺基准精度
13
7
精铣R面及Q面,精镗2-φ80H7孔,钻8-M12螺纹
底孔,孔口倒角1×45°,钻铰2-φ8N8,孔口倒角1
×45°,攻螺纹8-M12-6H
先加工面,后加
工孔,工序分散,
平衡节拍
8铣凸台面
次要表面在后
面加工
9
钻φ20孔,扩铰Sφ30H9球形孔,钻4-M6螺纹底
孔,孔口倒角1×45,攻螺纹4-M6-6H
工序分散,平衡
节拍
10锪4-φ22平面
11检验
12入库
第4章选择加工设备及刀具、夹具、量具
由于生产类型为大批大量生产,且加工对象非孔即面,采用镗铣类机床实为
方便,为最大限度的满足生产,选用卧式加工中心TH6350和立式加工中心
KT1300V进行加工。工件在机床上只需变换夹紧姿态即可。经查询机床手册,
TH6350其参数如下:
工作台尺寸(长/宽)mm:500/500;允许负载:500k;主轴锥孔:ISO5;主
轴电机:7.5/11K;转速范围:28-3150r/min;选刀方式:随机近选;刀库容量:
40Pc;最大刀具重量8Kg;最大刀具尺寸:¢130/300mm;移动范围(X/Y/Z):
700/550/600;进给轴电机:220N.m;定位精度:0.04mm;重复定位精度:0.02mm。
KT1300V其参数如下:
工作台尺寸(长/宽)mm:420/720;最大工作行程(X/Y/Z)mm:510/410/460;主
轴孔锥孔:CAT40;主轴转速范围:20-5000r/min;定位精度:
005.0
mm;重复定
位精度:
002.0
mm;刀库容量:24;数控系统:FANUC;主轴电机:5.5kw;进给轴
电机:220N.m;
粗铣N面。根据机床的参数结合参考文献【8】,由表21-26,选取直径为φ
160mm的可转位三面刃铣刀,通用的专用夹具夹具以及游标卡尺等量具。
精铣N面。选择与粗铣相同型号的铣削刀具,仍用通用的专用夹具夹具,游
标卡尺及刀口形直尺。
铣凸台面。采用莫氏锥柄面铣刀,其直径为D=63mm,专用铣夹具、专用检具。
粗铣R面、Q面。参考文献【8】,由表21-26,选取直径为φ160mm的三面
刃铣刀、专用夹具及游标卡尺。
精铣R面、Q面。刀具与粗铣刀具相同,采用专用夹具。
粗镗2-φ80mm孔。选择精镗刀,专用夹具。
参考文献【1】,由表4.3-9可得,工序20钻扩铰2-φ10F9孔口倒角1×45°,
钻4-φ13mm孔选用直柄麻花钻,直柄扩孔复合钻,直柄机用铰刀,扩孔时倒角。
选用通用夹具,游标卡尺及塞规。
刮4-φ22mm孔平面。由参考文献【1】,表4.3-38可知,选用带可换导柱锥
柄平底锪钻,导柱直径为φ13mm。
14
工序8中所加工的最大钻孔直径为φ20mm,扩铰孔直径为φ30mm,故采用立
式加工中心KT1300V.钻φ20mm孔选用锥柄麻花钻(参考文献【10】表10-175),
扩铰孔Sφ30H9孔时采用锥柄机用铰刀(【10】表10-192);4-M6螺纹底孔采用
锥柄阶梯麻花钻(参考文献【10】表410-175)攻螺纹采用长柄机用丝锥(参考
文献【10】表10-246)及丝锥夹头。采用专用夹具φ20mm、φ30mm孔径用游标
卡尺测量,4-M6螺纹用螺纹塞规检验,球形Sφ30H9及尺寸6
0
+0.2,用专用测量
检具,孔轴线的30°用专用检具测量。
8-M12螺纹底孔及2-φ8N8孔由参考文献【1】,表4.3-16,选用锥柄阶梯
麻花钻,2-φ8N8选用锥柄复合麻花钻及锥柄机用铰刀,采用专用夹具。选用游
标卡尺及塞规检查孔径。
由参考文献【1】表4.6-3知,8-M12螺纹攻螺纹选用机用丝锥及丝锥夹头,
专用夹具和螺纹塞规。
第5章确定切削用量及基本工时
5.1加工工序设计1、粗铣、精铣N面工序
查参考文献【2】,由表3、2-25平面加工余量表,知精加工余量Z
N精
为1.5mm。
已知N面总余量Z
N总
为5mm。故粗加工余量Z
N粗
=5-1.5=3.5mm.。加工N面工序中
以N面自己为基准,将3.5mm的粗加工余量和1.5mm的精加工余量切除,存在工
艺尺寸链和基准不重合误差。
查参考文献【2】由表1-8平面的经济加工精度表知,粗加工公差等级为
IT11~IT13级,取IT=12.其公差T
粗
=0.25mm,所以精加工距B面中心的距离为
47.5±0.125精加工余量Z
精
校核如下:
Z
精
=(47.5-0.125)-(46+0.05)=1.325mm
故余量充足。
查参考文献【1】由表9、2-14知,依据铸件材料为HT200,粗加工断续切
削采用可转位三面刃铣刀刀具,机床功率5.5KW,则可查出粗加工每齿的进给量
为f
精
=0.2mm/z;取精铣的每转进给量为
Z
f=0.5mm/r。粗铣每走刀一次,ap
=3.5mm;
精铣每走刀一次,a
p
=1.5mm;
考虑到数控加工中心的主轴电机可以实现无级变速,此处取转速为
150r/min,取精铣的主轴转速为300r/min,又前面的铣刀直径D为φ200mm,故
相应的切削速度分别为
V
粗=
πDn/1000=31.4×200×150/1000=94.2m/min
V
精=
πDn/1000=3.14×200×300/1000=188.4m/min
校核该机床的功率如下:
查参考文献【1】,由表2.4-96知,切削功率的计算式如下:
50.90.74167.910
zpzepm
afaznk
P
m
取z=8个齿,n=
150
60
=2.5r/mm,
e
a=168mm,
p
a
=3.5mm/r,
z
f=/r,
15
pm
k=1
将它们代入式中,得:
50.90.74167.9103.50.216882.51
p
P
m
=5.296KW
由机床参考数据知机床功率为5.5KW,若取其效率为0.8,则5.5×
0.8=4.4KW<5.296KW.
故重新选择主轴转速为120r/min,则:
V
粗=
πDn/1000=3.14×200×120/1000=75.36m/min
将其代入公式得:
50.90.74167.9103.50.21688214.24.4
p
kwkw
P
m
故机床功率足够。
5.2工序钻扩铰2-φ10F9孔至2-φ9F9,钻4-φ13mm孔加工工
序
2-φ10F9孔的扩、铰余量:
参考文献【1】,由表2.3-48取Z
扩
=0.9mm,Z
铰
=0.1mm,由此可算出Z
钻
=
9
2
-0.9-0.1=3.5mm。
4-φ13mm孔因一次钻出,故其钻削余量为Z
钻
=
13
2
=6.5mm。
各工步的余量和工序尺寸及公差列于表2-3
加工表面加工方法余量公差等级
工序尺寸及公
差
2-φ9F9钻孔3.5-φ7
2-φ9F9扩孔0.9H10
φ+0.058
0
8.8
2-φ9F9铰孔0.1F9
φ+0.049
+0.013
9
4-φ13钻孔6.5-φ13
孔和孔之间的位置尺寸如140±0.05,以及140mm,142mm,40mm,4-φ13mm孔
的位置度要求均有钻模保证。与2-φ80mm孔轴线相距尺寸66±02mm因基准重合,
无需换算。
沿孔2-φ80孔的轴线方向的定位是以N面为基准确定轴心线的位置,孔轴
线方向的定位是以两孔的内侧面用自定心机构实现的。
使用这种专用夹具能够保证两孔内侧中心面与R、Q两端面的中心面重合,
外形对称。所以,2-φ9F9两孔连心线至内侧中心面的距离尺寸
X
G-中
需经过计
16
算。其尺寸工艺链如图所示。
图中,
X
R-内侧
为零件图上R面与内侧尺寸0
1.1
38
mm,是封闭环。X
内侧-中
为内腔尺寸92
±1mm的一半,即为46±0.05mm。用概率法计算如下:
X
R-内侧
=0
1.1
38
mm=37.45±0.55mm
因为
X
R-内侧
=
X
R-G
-
X
内侧-中
-
X
G-中
所以
X
G-中
=
X
R-G
-
X
内侧-中
-
X
R-内侧
=115-46-37.45mm
=31.55mm
又
2T
R-内侧
=
2T
R-G
+
2T
内侧-中
+
2T
G-中
所以
2T=
RG
T
22
G-中R-内侧内侧-中
T-T
=
2221.10.21
=0.412mm
故
X
G-中
=31.55±0.206mm=31.55±0.2mm
参考文献【1】由表2.4-38知,并参考机床说明书,取钻4-φ13mm孔的进
给量f=0.4mm/r;取钻2-φ7mm孔的进给量f=0.3mm/r。
参考文献【1】由表2.4-41知,用插入法求得钻φ13mm孔的切削速度
v=0.4445mm/s=26.7mm/min,由此计算出转速为
n=
1000v
d
=
100026.7
3.1413
r/min≈654r/min
故机床实际转速取n=630r/min,则实际的切削速度为
v=
3.1413630
1000
m/min≈25.7m/min
同理,用插入法求得钻φ7mm孔的v=0.435m/s=26.1m/min,由此计算出转速
为:
X
R-内侧
X
内侧-中X
G-中
X
R-G
17
n=
1000v
d
=
100026.1
3.147
r/min=1187r/min
此处取机床实际转速为n=1000r/min,则实际的切削速度为
v=
3.1471000
1000
m/min≈22m/min
参考文献【1】,由表2.4-69,得:
0.8
0
9.8142.7
fF
FdfK
(N)
0.8
0
9.810.021()
M
MdfKNm
分别求出钻φ13mm孔的
f
F
和M及钻φ7孔的
f
F
和M如下:
0.89.8142.7130.41
f
F
=2616N
20.89.810.021130.41M
=16.72N·m
0.89.8142.770.31
f
F
=1119N
20.89.810.02170.31M
=4N·m
它们均小于机床的最大进给力5000N和机床的最大扭矩220N·m,故机床刚
度满足要求。
扩2-φ8.8mm孔,参考文献【1】,由表2.4-50知,参考机床进给量,取
f=0.3mm/r(因扩的是盲孔,所以进给量取得较小)。
参考文献【4】,由表3-54,扩孔的切削速度为(
1
2
~
1
3
)
v
钻
,故取
v
扩
=
1
2
×
v
钻
=
1
2
×22m/min=11/min。
由此算出转速n=
1000v
d
=
111000
3.148.8
r/min=398r/min。此处取机床实际转速
为n=400r/min。
参考文献【1】,由表2.4-85,铰孔的进给量取f=0.3mm/r(因铰的是盲孔,
所以进给量取得较小)
参考文献【1】,由表2.4-60,取铰孔的切削速度为v=0.3m/s=18m/min。由
此算出转速n=
1000v
d
=
181000
3.149
r/min=636.9r/min。此处取实际转速为
n=630r/min,故实际切削速度为v=
1000
dn
=
3.149630
1000
m/min=17.8m/min。
5.3工序粗镗、工序7精镗2-φ80H7孔工序
查参考文献【2】表3.2-10可知粗镗加工后孔的直径为φ79.5mm,故两孔的
18
精镗余量
A
Z
精
=
Z
B精
=
8079.5
2
=0.25mm。
又已知Z
B总
=
Z
A总
=3mm
故
Z
A粗
=
Z
B粗
=(3-0.25)=2.75mm。
粗镗及精镗工序的加工余量和工序尺寸及公差列于表2-4。
表2-4镗孔余量和工序尺寸及公差
加工表面加工方法
加工前尺
寸
加工单边
余量
加工后尺
寸
精度等
级
工序尺寸
及公差
2-φ80粗镗φ742.75Φ79.5
H11(0.1
9)
φ0.19
0
79.5
2-φ80精镗φ79.50.25φ80
H7(0.03
)
φ0.030
0
80
因粗、精镗孔时都以N面及两销孔定位,故孔与N面之间的粗镗工序尺寸
47.5±0.08mm,精镗工序尺寸46±0.05mm及平行度0.07mm,与一销孔之间的尺
寸66±0.2mm,均系基准重合,所以不需要做尺寸链计算。
两孔的同轴度φ0.04mm由机床保证
与R面、Q面的垂直度φ0.1mm是间接获得的。在垂直方向上,它由2-φ80mm
孔轴线与N面的平行度0.07mm及R面和Q面工序中对N面的垂直度来保证。取
一极限位置(如下图所示)计算精铣R面及Q面工序中Q面对N面的垂直度公差
QN
X
垂
。
图中,Y
孔-Q垂
为孔轴线对Q面的垂直度φ0.1mm,它是封闭环;Y
孔-N平
为孔轴线
对N面的平行度0.07mm,
QN
Y
垂
为Q面对N面在168mm长度上的垂直度。
因在精铣R面和Q面及精镗2-φ80mm孔两工序中,面和孔轴心线的位置都
做到极限位置的情况很少,故用概率法计算此尺寸链,使加工容易。
因为2Y=
QN
Y
2
孔-N平
孔-Q垂垂
(Y)()
所以
2Y=
N
Y
2
孔平
Q-N垂孔-Q垂
(Y)-()
=220.10.07
≈0.07mm
在图中,因为∠BAC=∠EDF
所以
CB
CA
=
FE
FD
则X
Q-N垂
=FE=
CBFD
CA
=
0.07(4655)
0.04
8
mm
mm
19
同理,R面与Q面的垂直度公差也应为0.04mm。
2-φ80mm孔轴线与R面的垂直度φ0.1mm在水平方向上是由R面对定位销孔
连线的平行度0.06mm及2-φ80mm孔对定位销孔连线的垂直度保证的,取一极限
位置(如下图所示)计算精镗2-φ80mm孔工序中2-φ80mm孔轴线对定位销孔连
线的垂直度公差
孔-G垂
Y
图中,
孔-R垂
Y
为孔轴线对R面的垂直度φ0.1mm,它是封闭环;
X
R-G平
为R
面对定位销孔连线的平行度0.06mm,由于ΔABC≌ΔEFH,所以,
Y
R-G平
=
X
R-G平
。
同理,也用概率法计算此尺寸链如下:
因为
2Y=
G
Y
2
R-G平
孔-R垂孔垂
(Y)+()
所以
2Y=
RG
Y
2
平
孔-G垂孔-R平垂
(Y)-()
R
Y
孔-Q垂
Y
Q-N垂
Y
孔-N平
B
Q
X
Q-N垂
A
F
E
168
D
N
55
46
20
=220.10.06mm
=0.08mm
Y
孔-G垂
受两定位销孔与定位销孔配合间隙而引起的转角误差的影响如下图
所示。
下面分析定位副的定位精度。
参考文献【6】,设计两定位销如下:
按零件图给出的尺寸,两销孔为2-φ10F9,即2-φ+0.049
+0.013
10mm;中心距尺寸
为140±0.05mm。
取两定位销中心距尺寸为140±0.015mm。
按基轴制常用配合,取孔与销的配合为
9
9
F
h
,即圆柱销为φ10h9=φ0
0.036
10
mm。
H
R
E
168
B
X
R-G平
G
168
C
A
Y
R-G平
Y
孔-G垂
Y
孔-R垂
Q
21
查参考文献【6】表1-6知,取菱形销的b=4mm,B=8mm。
因为a=
2
Dd
LL
=
(0.050.015)2
2
mm
=0.065mm
所以,菱形销最小间隙为:
2min
2ab
X
D
2min
=
20.0654
100.013
mm
=0.052mm
菱形销的最大直径为:
2min2min
dDX
2max
=(10.013-0.052)mm=9.961mm
故菱形销为d
2
=φ9.961h9mm=φ0
0.036
9.961
mm=φ
0.075
10
-0.039
下面计算转角误差:
atan
=1max2max
2
XX
L
=
(0.0490.036)(0.0490.075)
2140
mm
≈0.0007mm
由Δα引起的定位误差Y
孔-G定
=168×tanΔα=168×0.0007mm≈0.118mm
该项误差大于工件误差,即0.118m>0.08mm,故该方案是不可行的。
同理,该转角误差也影响精铣R面时R面对两销孔连线的平行度0.06mm,
此时定位误差也大于工件公差,即0.018mm>0.06mm,故该方案是不可行的。
解决上述问题的方法是尽量提高定位副的制造精度。如将2-φ10F9孔提高
精度至2-φ10F7,两孔中心距尺寸140±0.05mm提高精度至140±0.03mm,并相
应提高两定位销的径向尺寸及两销中心距尺寸的精度,这样定位精度能大大提
高,所以工序70“精扩铰2-φ10F9孔并提高精度至2-φ10F7”对保证加工精度
Y
孔-G定
Δα
G
RQ
2max
X
1max
X
2
o
1
o
22
有着重要的作用。此时,经误差计算平方和公式校核,可满足精度要求。
粗镗孔时因余量为2.75mm,故a
p
=2.75mm。
查参考文献【7】由表5-29,取v=0.4m/s=24m/min。
取取进给量为f=0.2mm/r。
1000v
n
d
=
100024
3.1479.5
r/min=96r/min
查参考文献【1】,由表2.4-21得:
9.1860FZFZFZFZ
nXYn
FZpFZ
FCafk
Z
310
Z
F
P
m
取
FZ
C
=180,FZ
X
=1,FZ
Y
=0.75,FZ
n
=0,
FZ
k
=1
则
010.7509.18601802.750.20.41F
Z
=1452.3N
P
m
1452.3×0.4×210=0.58kW
取机床效率为0.8,则,15×0.8=12kW>0.58kW,故机床功率足够。
精镗孔时,因余量为0.25mm,故
p
a=0.25mm。
查参考文献【7】,由表5-29知,取v=1.2m/s=72m/min,取f=0.12mm/r。
1000v
n
d
=
100072
3.1480
r/min≈287r/min
5.4、工序粗铣R面及Q面和工序80,精铣R面及Q面
查参考文献【12】,由表5-49,知精加工的余量为
z
R精
=
z
Q精
=1mm,已知,R-Q
面的加工余量为:
z
R总
=4mm,
z
Q总
=5mm,于是,粗加工的余量为
z
R粗
=3m
z
Q粗
,=4m。
精铣R面及Q面之时,R面和Q面互为基准,设计尺寸与工艺尺寸重合,不存在
基准不重合误差。
查参考文献【11】,由表30-73,知,取粗铣的每齿进给量为
Z
f=0.2mm;取
精铣的每转进给量为f=0.5mm/r;
Rp
a
=3mm,
Qp
a
=4mm;粗铣走刀1次,精铣走
刀1次,
Rp
a
=
Qp
a
=1.0mm。
查参考文献【11】,由表7-10,取粗细的主轴转速为118r/min,精铣的主轴
转速为300r/min。又前面已选定三面刃铣刀,铣刀直径为D=160mm,故相应的切
23
削速度分别为:
v
R粗
=v
Q粗
=
1000
nd
=
3.14118160
1000
=59.283m/min
v
R精
=v
Q精
=
1000
nd
=
3.14300160
1000
=111.1m/min
查参考文献【1】,由表2.4-96,知切削功率的计算式如下:
550.751.1
0
66710
pzepm
dafaznkP
m
取z=8个齿,n=118÷60=1.966r/s,
e
a
=101mm,
Rp
a
=3mm,
Qp
a
=4mm,
Z
f=0.2mm/z,将它们带入式中:
50.30.751..210181.9661P
m
=7.514Kw
由机床的功率为11Kw,假设机床的功率为0.8,则有11×
0.8=8.8kW,8.8kW>7.514kW,故机床的功率满足。
5.5工序精扩铰2-φ10F9孔,提高精度至2-φ10F7
由工序20已将孔2-φ10F9加工至2-φ9F9,则此工序的精扩铰余量为
0.1mm。
查参考文献【1】,由表2.3-48,知孔的扩、铰余量分别为:
Z
扩
=0.9mm,Z
铰
=0.1mm。
查参考文献【1】,由表2.4-52,知扩孔的进给量f=0.3mm/r(因为扩的是盲
孔,所以进给量取得较小)
同粗加工,扩孔的速度v
扩
=11m/min。由此计算出转速为:
n=
1000v
d
=
100011
3.149
=389.243r/min
此处为方便计算取n=400r/min。
查参考文献【1】,由表2.4-58,知,取铰孔的进给量为f=0.1mm/r。(受加
工余量的限制)
查参考文献【1】,由表2.4-60,知,取铰孔的切削速度为v=0.1mm/s=6m/min。
因此,算出n=
1000v
d
=
10006
3.1410
=191.083r/min。此处为方便计算,取转速为
200r/min,则实际的切削速度为v=
1000
dn
=
3.1410200
1000
=6.28m/min。
5.6工序8铣凸台面
凸台面因要求不高,故可以一次铣出,其工序余量即等于总余量4mm。
24
凸台面距Sφ30H9孔球面中心0.2
0
6mm,这个尺寸是在扩铰Sφ30H9时直接保
证的。球面中心(设计基准)距2-φ80mm空轴线(工艺基准)100±0.05mm则
为间接保证的尺寸。本工序工艺基准与设计基准不重合,有基准不重合误差。
铣凸台面时应保证的工序尺寸为凸台面距2-φ80mm孔轴线的距离X
D-B
.其工
艺尺寸链如下图所示。
图中X
S-B
=100±0.5mm,X
S-D
=
0.2
0
6
mm,用竖式法计算如下:
基本尺寸上偏差下偏差
増环106+0.5-0.3
减环6+0.20
封闭环100+0.5-0.5
所以
DB
X
=0.5
0.3
106
mm
查参考文献【1】,由表2.3-59知,铣平面的背吃刀量
p
a=4mm;
查参考文献【2】,由表30-13知,取粗铣每齿的进给量f=0.2mm/z;
查参考文献【1】,由表3.1-74知,取粗铣的主轴转速为n=118r/min;
由之前的工序设计知,铣刀的直径为D=63mm,故相应的切削速度为
v=
1000
nd
=
3.1411863
1000
=23.342mm/min
校核机床的功率:
查参考文献【11】,由表30-17知,切削功率的计算式如下:
50.90.742.810pep
f
aaaznk
P
m
取z=4个齿,n=118÷60=1.966r/s,
e
a=168mm,
p
a
=4mm,
f
a=0.25mm/z,
f
k=1,
将它们带入式中:
50.90.742.81040.216841.9661
P
m
X
SB
X
SD
X
B
S
D
25
=0.046kW
由机床的参数知,机床功率为5.5kW,假设机床的效率为0.8,则5.5×
0.8=4.4kW,0.046kw<4.4kW,故机床的功率足够。
5.7钻φ20孔,扩铰Sφ30H9球形孔,钻4-M6螺纹底孔,空口
倒角为1×45°,攻螺纹6-M6-6H4
查参考文献【10】,由表11-266知,取钻φ20孔时的进给量为f=0.32mm/r,
取钻4-M6螺纹底孔时的进给量为f=0.13mm/r。
查参考文献【10】,由表11-266,用插入法算得钻孔φ20mm时的切削速度为
v=25.67m/min,由此算出转速为
n=
1000v
d
=
100025.67
3.1420
=408.76r/min
取实际的转速为n=440r/min,则实际的切削速度为
v=
1000
dn
=
3.1420400
1000
=25.12m/min
同理,用插入法求得钻4-M6螺纹底孔切削速度为v=34m/nin,由此算出转
速为:
n=
1000v
d
=
100034
3.146
=1804.7r/min
此处取实际转速为n=1800r/min,故实际的切削速度为
v=
1000
dn
=
3.1461800
1000
=33.9m/min。
查参考文献【1】,由表2.4-69,知
0.8
0
9.8142.7()
fF
FdfKN
0.8
0
9.810.021()
M
MdfKNm
分别求出钻φ20mm孔的
f
F和M及钻4-M6螺纹底孔时的
f
F和M如下:
0.89.8142.7200.321
f
F
=3351.1N
20.89.810.021200.321M
=32.96N·m
0.89.8142.760.131
f
F
=477.5N
20.89.810.02160.131M=1.45N·m
他们均小于机床的最大进给力5000N和最大的扭矩220N·m。
扩铰Sφ30mm球形孔时,采用专用的扩铰球孔刀具,最大的切削余量为5mm
(单边余量)
查参考文献【10】,由表11-278,知,铰孔的余量为0.3mm,则扩孔的余量
为4.7mm;
26
查参考文献【1】,由表2.4-52,知,,扩孔的进给量取f=1.1mm/r;
查参考文献【1】,由表2..4-58,知,铰孔的进给量取f=1.5mm/r;
查参考文献【1】,由表3-54,扩孔的切削速度为(
1
2
~
1
3
)
v
钻
,故取v=
1
2
×25.12=12.56m/min
由此算出转速为n=
1000v
d
=
100012.56
3.1430
=133.33r/min,此处取n=135r/min。
查参考文献【10】,由表11-283用插入法算出铰孔的切削速度为
v=11.5m/min。由此算出转速为n=
1000v
d
=
100011.5
3.1430
=122.08r/min。此处取机床
的实际转速为n=125r/min,则实际的且削速度为
v=
1000
dn
=
3.1430125
1000
=11.78m/min。
攻螺纹6-M6-6H螺纹时,采用机用丝锥,查参考文献【1】,由表2.4-105
知,切削的进给量f=1mm/r;
查参考文献【11】,由表40-7,知切削速度为:v=
0
v
v
z
v
v
y
m
Cd
k
Tp
.。
查参考文献【11】表40-7,知耐用度为T=90;螺纹螺距为P=1mm,系数m=0.9,
v
c
=64.8,
v
z=1.2,
v
y=0.5,
0
d=6mm,
v
k=0.98,将它们带入式中如下:
v=
1.2
0.90.5
64.86
1
901
=/min
由此,可计算出主轴的转速为n=
1000v
d
=
10009.5
3.146
=504.2r/min,
此处取n=500r/min。
5.8工序9锪4-φ22mm平面
依照之前的设计,此工序采用直径为φ22mm的选用带可换导柱锥柄平底锪
钻,导柱直径为φ13mm
查参考资料【1】,由表2.4-87,用插入法计算出进给量为:f=0.12mm/r,
切削速度为v=0.3m/s=18m/min。
其切削余量为4.5mm,则可计算出机床主轴转速为:
n=
1000v
d
=
100018
3.1422
=260.567r/min
此处取n=260r/min。
27
5.9钻8-M12mm螺纹底孔,孔口倒角1×45°,钻铰2-φ8N8,
孔口倒角1×45°
查参考文献【1】,由表2.4-38,知,取钻8-M12螺纹底孔的进给量f=03mm/r;
其切削余量为5.1mm。
查参考资料【1】,由表2.4-41,用插入法计算出钻8-M12螺纹底孔的切削
速度为v=0.33m/s=19.8m/min≈20m/min。
由此算出,n=
1000v
d
=
100020
3.1412
=630r/min
为达到表面质量的要求,将钻铰2-φ8N8改为钻扩铰2-φ8N8;
查参考文献【1】,由表2.3-48,取Z
扩
=0.45mm,Z
铰
=0.05mm,由此可算出,
钻孔的余量为Z
钻
=
8
2
-0.45-0.05=3.5mm
查参考文献【1】,由表2.4-38,取钻2-φ8N8孔时的进给量f=0.3mm/r;
查参考文献【1】,由表2.4-41,用插入法求得,钻2-φ8N8时的切削速度
v=0.37m/s=22.2m/min,由此计算出转速为
n=
1000v
d
=
100022.2
3.147
=1010r/min
查参考文献【1】,由表2.4-69,得:
0.8
0
9.8142.7()
fF
FdfKN
0.8
0
9.810.021()
M
MdfKNm
代入计算数据得:
0.89.8142.770.31
f
F
=1119.159N
20.89.810.02170.31M
=3.853N·m
他们均小于机床的最大进给力500Kg和机床的最大扭矩220N·m,故机床满
足要求。
扩孔2-φ8N8时,查参考文献【1】,由表2.4-5,取机床的进给量为
f=0.3r/min。
参考文献【4】,由表3-54,知,扩孔的切削速度为(
1
2
~
1
3
)
v
钻
,故取
v
扩
=
1
2
×22.2=11.1m/min
由此计算出转速为,n=
1000v
d
=
100011.1
3.147.9
=447.472r/min。在此处取
n=450r/min。
查参考文献【1】,由表2.4-58,取铰孔的进给量f=0.3mm/r;
查参考文献【1】,由表2.4-60,知,取铰孔的切削速度为
28
v=0.26m/s=15.6m/min,由此算出转速为n=
1000v
d
=
100015.6
3.148
=621.019r/min,
此处取n=620r/min。
5.10攻螺纹8-M12-6H
攻螺纹8-M12-6H螺纹时,采用机用丝锥,查参考资料,由表2.4-105知,
切削的进给量f=1.75mm/r;
查参考文献【1】,由表2.4-113,知切削速度为:v=
0
0
00
60
x
y
fmm
Cd
Tp
.。
查表2.4-114,知耐用度为T=1800,查表2.4-114,知耐用度为T=1800;螺
纹螺距为P=0.5mm,系数m=0.6,
0
x
=1.2,
0
y=0.9,
0
C=6.2,
0
d=6mm,将它
们带入式中如下:
v=
1.2
10.60.60.9
6.212
6018000.5
≈0.0783m/s=4.7m/min
则计算出主轴转速为n=
1000v
d
=
10004.7
3.1412
=127.475r/min,此处取
n=125r/min
5.11时间定额计算
工序1粗铣N面,钻扩铰2-φ10F9至φ9F9,孔口倒角1×45°,钻4-φ13
的时间定额计算
(1)由之前的工序设计可知,粗加工时N面的切削余量为3.5mm,背吃刀
量)
p
a=3.5mm,每齿进给量为f=0.2mm/r,齿数z=10,主轴转速为n=150r/mm,
走刀一次,采用面铣刀对称铣削,刀具主偏角
<90°。
查参考文献【7】,由表5-43,知铣削的基本时间计算式为:
12
j
MZ
lll
t
f
22
10
0.5()(1~3)lDDa
2
1~3l
mm
参数说明:
l—所铣平面的轮廓长度;
29
MZ
f—每齿进给量;
D—铣刀直径;
0
a—所铣平面的轮廓宽度。
计算过程如下:
22
1
0.5(200200168)348.74l
mm
2
3lmm
17748.743
0.6min
380j
t
钻扩铰2—Ø10F9孔(尺寸留精铰余量),孔口倒角1×45°钻4-φ13mm孔
查参考文献【7】,由表5-41,得钻孔基本时间的计算式如下:
12
j
lll
L
t
fnfn
;
2
l=1~4mm;
1
cot1~2
2
D
l
()
;
参数说明:
f—进给量;
n—机床主轴转速;
—刀具主偏角;
D—钻孔直径;
2
l=1~4,盲孔时
2
l=0。
Ⅰ、钻4-φ13mm孔的计算:
1
13118
cot1.55.4
22
lmm
2
4lmm
1
l=19.5mm
则基本时间:
19.55.44
0.115min
0.4630j
t
4
j
t=4×0.115min=0.46min
Ⅱ、钻扩铰2-φ10F9
30
钻2-φ7孔:
代入上述计算式,有
1
cot2
2r
D
lk
即
1
7118
cot24.1
22
lmm
2
0lmm
11.5lmm
于是,基本时间12
j
lll
L
t
fnfn
=
11.54.10
0.31000
=0.052min
2
j
t=2×0.052=0.104min
扩孔2-φ8.8:
查参考文献【7】,由表5-41,知扩孔和铰空的计算公式为:
12
j
lll
L
t
fnfn
1
1
cot(1~2)
2r
Dd
lk
参数说明:
f—进给量;
n—机床主轴转速;
—刀具主偏角;
d
1
—扩、铰前的孔径(mm);
D—扩、铰后的孔径(mm);
2
l=2~4,盲孔时
2
l=0。
1
8.87
cot602
2
l
≈2.5㎜
0,5.11
2
lmml
将以上数据及前面已选定的f及n代入公式,得:
11.52.50
min0.12
0.3400j
t
min24.012.022
j
t
31
铰2-φ9mm的孔:
mmctgl1.2245
2
8.89
1
0,5.11
2
lmml
将以上数据及前面已选定的f及n代入公式,得
min072.0min
6303.0
1.25.11
j
t
min144.0072.022
j
t
总机动时间
总j
t也就是基本时间
总j
t为:
min55.1144.024.0104.046.06.0
总j
t
(2)辅助时间
f
t。参考文献【7】时间定额的组成所示计算。
各工步的辅助时间为:粗铣N面0.12min、钻4-¢13㎜孔0.092min、钻
2-¢7㎜孔0.0208min、扩2-¢8.8㎜孔0.048min、铰2-¢9㎜孔0.0288min。
装卸工件时间参考文献【1】表2.5-42取2.5min。
所以辅助时间
f
t=0.12+0.092+0.0208+0.048+0.0288+2.5=2.81min
(3)作业时间
z
t。
z
t=
f
j
tt
总
=1.55+2.81=4.36min
(4)布置作业地时间
b
t。min218.036.45
0
0
b
t
(5)休息和生理需要时间
x
t。min131.036.43
0
0
x
t
(6)准备与终结时间
e
t。参考文献【1】表2.5-44,取各部分时间为:
中等件
min33
;
深度定位
min3.0
;
使用回转夹具
min10
;
试铰刀
min7
。
由题目已知生产批量为6000件,则:
min0084.0
6000
7103.033
n
t
e
(7)单件时间定额
dj
t。min72.4131.0218.081.255.10084.0
dj
t
其余工作时间的计算均与上述情况相似,其详细计算过程在此处略去。
32
第6章专用夹具的设计
本次设计的夹具为第8道工序——铣凸台面的夹具。
确定设计方案:
这道工序所加工的凸台面因其与N面有夹角为30°,为斜面。故其主定位面
应设计成斜面。
从对工件结构形状分析,若工件以N面放在支撑板上,定位夹紧都比较稳定,
可靠,也容易实现。但由于工件凸台面与N面成一定角度。故支撑板亦应该与
其呈一定角度。
本道工序,因为单铣凸台面,定位方案较为简单。定位方案采用“一面两孔”
方案。工件以N面在夹具上定位,限制三个自由度,其余三个自由度由N面上
的φ13孔来限制保证,一个短圆柱销限制两个自由度,一个菱形销限制一个自由
度。即由一个圆柱销和一个菱形销可以限制其余的自由度。
夹具设计时,在满足加工需要,且操作方便的前提下,尽量使夹具设计简单。
故本道工序夹具采用手动夹紧。
6.1确定夹紧力及螺杆直径
由参考文献【3】,查表1-2-11,应为夹具的夹紧力与切削力方向相反,所
以,实际所需的夹紧力与切削力与夹紧力之间的关系为:
F
夹
=KF
式中,K为安全系数。由参考文献【6】,可知,当夹紧力与切削力相反时,
取K=3。由之前的计算,可知,最大的切削力为大背吃刀量粗铣凸台面时的力,
33
所需机床的功率为
m
P=0.046kW,其切削速度为V=23.342mm/min=0.39mm/s,由
公式
P=FV
W
L
=FL
1
/L
2
L
1
=70mm
L
2
=43mm
知,W
L
=0.19kN
查参考文献【3】,由表1-24知,一个M10的螺杆能满足条件,但此处为增
大安全裕度,均取M16的螺杆。
6.2定位精度分析
凸台面的位置基准是φ80孔轴线,但本夹具是以N面定位,故存在基准不重
合误差,在垂直方向上的定位误差
△
dw
(h)=△
dw
(h)-△
db
(h)
=]1
)a/2sin(
1
[
2
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