毕业设计论文星轮加工艺及专用夹具设计含全套CAD图纸

目录
概述 (1)
第一章零件的分析 (3)
1.1 零件的工艺性分析 (5)
1.1.1 加工方法的选择 (5)
1.1.2 保证星轮表面位置精度的方法 (5)
1.1.3 防止星轮变形的工艺措施 (5)
第二章工艺规程的设计 (6)
2.1 确定毛坯的制造形式 (6)
2.2 基准的选择 (6)
2.2.1 粗基准的选择 (6)
2.2.2 精基准的选择 (6)
2.3 制定工艺路线 (6)
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定 (7)
2.4.1 两端外圆表面 (7)
2.4.2 工件内孔加工 (8)
2.5 确定切削用量及基本工时 (8)
锻造毛坯 (8)
车削工艺外圆 (8)
镗孔 ................................................................................................. .. (14)
滚压孔 ............................................................................................. .. (16)
精车外圆 (17)
第三章钻三个φ4阶梯斜孔专用夹具计 (20)
3.1工件的加工工艺................................................................... .. (20)
3.2 定位元件的选择与设计...................... ................................ (20)
3.3.1定位误差的分析. ................................................... . (20)
3.3.2 定位元件的选择.... ................................................... .. (21)
3．3 星轮在夹具中定位夹紧 (25)
3．3．1 夹紧装置的组成............................................................ (25)
3．3 .2夹紧力的确定........................................................ . (25)
3．3 .3夹紧机构的选择与设计 (25)
第四章钻φ4阶梯斜孔工序刀具设计说明书............................. .. (33)
第五张钻φ4阶梯斜孔工序量具设计说明书 (34)
第六章：星轮左端成型数控加工程序的编制............... ........ (36)
6.1数控加工的特点.................................................. ............. ........ (36)
6.2数控编程的方法及特点.................... ........ .. ................... . (36)
6.3数控加工程序内容................... ........ ............................. .. (37)
设计体会 (38)
参考文献 (39)
致谢 (40)
要全套设计请联系QQ3 各专业都有
概述
一零件的功用和结构特点
我国自行研发的“星轮传动”技术，可以使装备机械上的加速器、减速器、调速器、变速器的体积变小、功能增强，并减少进口。

这一新技术得到中国星轮传动协会和机械工业部有关专家的认定。

专家们认为，“星轮传动”技术的原理为我国独创，可应用在煤矿、石油开采、风力发电重型机械、建材水泥等储多领域，应用空间巨大。

据机械专家介绍，我国传统装备机械沿用的减、变速器品种繁杂，体积巨大。

一台轧钢机的减速器达到22吨重，而大型水泥设备的减速器重达60吨，安装费力，又耗费巨大电能和热能，且国内有数千家减速器厂家，产品规模很不相同。

经过三年的不断试验，哈尔滨国海星轮传动有限公司首次将新的“星轮传动”技术应用在生产领域，并获得成功。

这项独创的星轮传动技术的核心是，将一个减、变速器内部170个单元，按用户要求任意组合，制出的部件标准化、系列化、通用化，有很强的互换性，到哪都能用得上。

而且可以任意改变扭距，增大拉动能力，使一个很小的减速器带动庞大的装备机械。

也就是说，原来22吨的减速器，应用新技术后，重量能够减少14.5吨，真正达到“以小带大”。

不仅如此，由于不同的排列组合，只要客户对减、变速器有不同的要求，需要不同形状的产品，这项新技术都能完成它。

目前，我国独创的“星轮传动”技术已经应用到三峡水电站、秦皇岛码头、山西部分大煤矿，并已形成为“上海路桥”“神华集团”等国家大型企业配套的能力。

而其中最重要的零件便是星轮,它在其中作用是无与能比,现在就来探讨一下它作用与结构.
二星轮零件的技术要求
该零件的主要表面是内孔和外圆，其主要技术要求如下：
1、内孔
内孔是起支承作用或导向作用最主要的表面，它通常与运动着的轴、刀具或活塞相配合。

内孔直径的尺寸精度一般为2级，精密轴套有时取1级.
内孔的形状精度，一般应控制在孔径公差以内，有些精密轴套控制在孔径公差的11
，甚至更严。

对于长的套筒除了圆柱度和同轴度外，还应注意孔轴线直线度的要~
23
求。

为保证零件的功能和提高其耐磨性，内孔表面粗糙度一般为 3.2~0.2
R R，有的
a a
R以上。

高达0.05
a
2、外圆
外圆表面一般是套筒零件的支承表面，常以静配合或过渡配合同箱体或机架沙锅内的孔相连接。

外径的尺寸精度通常为2~3级；形状精度控制在外径公差以内；粗糙度一般为 6.3~0.8
R R。

a a
1）内外圆之间的同轴度
当内径的最终加工系将套筒装入机座后进行时，套筒内外圆间的同轴度要求较低；如果最终加工是在装配前完成时要求较高，一般为0.01~0.05mm。

2）孔轴线与端面的垂直度
星轮的端面（包括凸缘端面）如工作中承受轴向载荷，或虽不承受载荷但加工中是作为定位面时，与孔轴线的垂直度要求较高，一般为0.02~0.05mm。

三星轮零件的材料与毛坯
齿轮零件一般都是用钢、铸铁、青铜或黄铜等材料制成。

有些滑动轴承采用双金属机构，即用离心铸造法在钢或铸铁套的内壁上浇注巴氏合金等轴承合金材料，这样既可节省贵重的有色金属，又能提高轴承的寿命。

星轮的毛坯选择与其材料、结构和尺寸等因素有关。

孔径较小（如d<20mm）的套筒一般选择热轧或冷拉棒料，也可以采用实心铸件。

孔径较大时，采用无逢钢管或带孔的铸件和锻件。

大量生产时可以采用冷挤压和粉末冶金等先进的毛坯制造工艺，既提高生产率又节约金属材料。

第一章零件的分析
1.1 零件的工艺分析
1.1.1 加工方法的选择
该零件的主要加工表面为孔和外圆表面。

外圆表面加工根据精度要求可选择车削和磨削。

孔加工方法的选择比较复杂，需要考虑零件的结构特点、孔径大小、长径比、精度和粗糙度要求以及生产规模等各种因素。

对于精度要求较高的孔往往还要采用几种不同的方法顺次进行加工。

本次设计的星轮，为保证孔的精度和表面质量将先后经过粗镗、半精镗、精镗和滚压等四道加工．由星轮零件的技术要求知，星轮零件内外表面间的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度一般均有较高要求。

为保证这些要求通常可采用下列方法：
1.在一次安装中完成内外表面及端面的全部加工。

这种方法除了工件的安装误差，所以可获得很高的相对位置精度。

但是，这种方法的工序比较集中，对于尺寸较大（尤其是长径比较大）套筒也不便与安装，故多用于尺寸较小轴套的车削加工。

2.星轮主要表面加工分在几次安装中进行，先加工外圆，然后以圆为精基准最终加工内孔。

这种方法由于所用夹具机构简单，且制造和安装误差小，因此可保证较高的位置精度，在星轮加工中一般多采用这种方法。

星轮主要表面加工在几次安装中进行，先终加工外圆，然后以外圆为精基准最终加工内孔。

采用这种方法时工件装夹迅速可靠，但因一般卡盘安装误差较大，加工后工件的位置精度较低。

若欲获得较小的同轴度，则必须采用定心精度高的夹具，如弹性膜片卡盘、液体塑料夹头和经过修磨的三爪卡盘等。

对于较长的零件，为保证位置精度，往往以外圆定位，采用一端夹持，另一端用中心夹支托来最终加工内孔。

对于本次设计加工零件的工艺不采用这种方法,是因为加工内孔时,安装工件需要φ45工艺外圆,只有当外圆加工完后,才可能车去加工内孔,进而车出与内孔有较小的同轴度的外圆表面φ４０及加工出其它三个斜面与斜孔．
该零件在加工中防止变形的工艺措施，加工中常因夹紧力、切削力和切削热等因素的影响而产生变形。

防止变形应注意,为减少切削力和切削热的影响，粗、精加工应分开进行。

粗加工产生的变形在精加工中可以得到纠正。

第二章工艺规程的设计
2.1 确定毛坯的制造形式
星轮零件的毛坯选择与材料、机构和尺寸等因素有关还与它在工作中所处的工作环境有关。

孔径较小的星轮一般选择热轧或冷拉棒料，也可采实心铸件。

孔径较大时，常采用无缝钢管或带孔的铸件和锻件。

大量生产时可采用冷挤压和粉末冶金等先进的毛坯制造工艺，既提高生产率又节约金属材料。

本零件为锻造件，材料为40Cr 优质合金钢，抗拉强度：530b a MP σ=；屈
服强度：315s a MP σ=；硬度：HBS 为197，最终成品调质处理到硬度为22-27HRC .
2.2 基准的选择
基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基准面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。

2.2.1 粗基准的选择
对于零件而言，尽可能选择不加工表面作为粗基准。

而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。

对于较长的套筒零件，为保证位置精度，往往以外圆定位，采用一端夹持，另一端用中心夹支托来最终加工内孔。

根据这个原则，本零件选取星轮外圆φ45为粗基准。

工件一端用三爪卡盘夹持一端，另一端则用大头顶尖顶住另一端。

采用这种方法时工件装夹迅速可靠，但因一般卡盘安装误差较大，加工后工件的位置精度较低。

为了获得较小的同轴度，须采用定心精度高的夹具，如弹性膜片卡盘、液体塑料夹头和经过修磨的三爪卡盘等。

2.2.2 精基准的选择
精基准的选择主要应该考虑的是基准重合的问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸的换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。

2.3 制定工艺路线
制定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能得到合理的保证，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能机床以及专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

工艺路线方案：详见附表，《机械加工工艺过程卡片》
2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“星轮”：零件材料为40Cr 合金钢，硬度HB197，生产类型大批量，毛
坯形式为锻造件．
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。

2.4.1 两端外圆表面：
两外圆（φ45dmm）表面一端加工长度为60mm，与其联接的要求不高的加工外圆表面直径为φ64mm，现取其外圆表面直径为φ64mm。

φ45mm表面尺寸公差±0.02，表面粗糙度值
R 1.6，要求半精车；精车，加工直径余量
a
2Z=3.5mm.
由于本设计规定零件是大批生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。

φ45 mm的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布见图2-1。

图2-1φ45外圆工序间尺寸公差分布图（调整法）由图可知：
毛坯名义尺寸：45+3.5×2=52（mm）
毛坯最大尺寸：52+1.3×2=54.6（mm）
毛坯最小尺寸：52-0.5×2=51（mm）
半精车后最大尺寸：52+0.5×2=53（mm）
半精车最小尺寸：52-0.02=51.98（mm）
精车后尺寸和零件图尺寸相同，即φ45mm.
最后，将上述计算的工序间尺寸及公差整理成表2-1。

表2-1 加工余量计算表
2.4.2 工件内孔加工
毛坯为锻造件，参照《工艺手册》表2.3-9确定工序尺寸及余量为： 钻孔: φ19 粗镗孔：φ24mm 半精镗孔：φ26mm 精镗：φ27.5mm
精铰（浮动镗刀）：φ28±0.20mm
2.5 确定切削用量及基本工时
2.5.1 工序1：锻造毛坯
2.5.2 工序2：车削，本工序采用计算法确定切削用量。

（1）、加工条件
工件材料：锻造件材料为40Cr ，530b a MP σ= 车￠45到尺寸￠48（工艺用）； 车端面及倒角；
车￠45到尺寸￠48（工艺用）； 车端面及倒角取总长27mm （余2mm ）
机床：CA6140车床
刀具：刀具材料为YT15，刀杆尺寸16mm ×25mm ，
00090,15,12,0.5o o r R k a r mm γ====。

（2）、计算切削用量
①、车￠45到￠48 切削深度p a ：
进给量f ：根据《切削用量简明手册》（第三版）（以下简称《切削手册》）表1.4，当刀杆尺寸为16mm ×25mm,3p a ≤以及工件直径为100mm 时：f=0.6~0.9。

按CA6140车床的说明书（见《切削手册》表1.30）取f=0.7。

计算切削速度：按《切削手册》表 1.27，切削速度的公式为（寿命选
T=60min ）：
v
v
v v x m
c y P
k f
c
v a
T =
（m/min ）
式中，v c =242，v x =0.15，v y =0.35，m=0.2。

修正系数v k 见《切削手册》表1.28，即：mv k =1.44，sv k =0.8，kv k =1.04，krv k =0.81，Bv k =0.97。

所以： c v =0.20.150.35
242
1.440.8 1.040.810.97600.50.5⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ =123.8 (m/min) 确定主轴转速s n ：
s n =
1000c
w
v d π =
1000123.8
3.1490
⨯⨯
≈438 (r/min)
与438 r/min 相近的机床转速为500 r/min ，。

现选取500w n =，所以实际切削速度 141.3v = m/min. 检验机床功率：
主切削力 c F 按《切削手册》表1.29所示公式计算
式中：12795, 1.0,0.75,0.15C c c F Fc F F c x y n n
====-
r k k =0.89 所以：F F F c
c
c c c x y n
c F P
c F F c a f
v k =
=0.750.152795 3.50.7141.30.860.89-⨯⨯⨯⨯⨯ =784 N 切削时消耗功率c p 为：
=4
784141.3
610⨯⨯ =1.85 (kw)
由《切削手册》表1.30中CA6140机床说明书知，CA6140主电动机功率为7.5kw ，故机床功率足够，可以正常工作。

校验机床进给系统强度：已知主切削力c F = 791 N ，径向力p F 按《切削
F F F c
c
c
c c
x y n c F P
c F F c a f
v k =
手册》表1.29所示公式计算
式中：1940,0.9,0.6,0.3p p p p F F F F c x y n ====- 所以：F F F
p
p
p p p x y n p F p
c F F c a f
v k =
=0.90.60.319400.50.5141.30.760.5-⨯⨯⨯⨯⨯ =116.9 N 轴向切削力 F F F
f
f
f f f x y n f F p
c F F c a f
v k =
式中 2880, 1.0,0.5,0.4f f f f F F F F c x y n ====-： 所以：F F F
f
f
f f f x y n f F p
c F F c a f
v k =
=0.50.4288010.5141.30.82 1.17-⨯⨯⨯⨯⨯ =267 N
取机床导轨与床鞍系数μ=0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为：
=267+0.1（784+116.9） =357.09 ≈357 N
而机床进给机构可承受的最大纵向力为3530N （见《切削手册》表1.30），故机床进给系统可以正常工作。

切削工时：12
l l l t nf
++=
式中：27l mm =,1 3.5l =,20,l =
所以：27 3.5
5000.7t +=⨯×2
=0.87（min ） ②、车外圆：
计算切削速度：按《切削手册》表 1.27，切削速度的公式为（寿命选T=60min ），采用高速钢外圆车刀，规定P a =0.25，走刀次数i=5，则
1
v
v
v v x m
c
y P
k t c
v
a
T =
（m/min ）
式中，v c =11.8，v x =0.70，v y =0.30，m=0.11，。

1.75
0.637(
)0.6
M k ==1.11 0.75K k = 所以： c v =0.110.70.3
11.8
1.110.75270.25 1.5
⨯⨯⨯⨯ =16.4 (m/min) 确定主轴转速s n ：
s n =
1000c
w
v d π =
100032.8
3.1490
⨯⨯
≈116 (r/min)
按机床说明书取 n=96r/min ，
所以实际切削速度 27v =m/min.
由《切削手册》表1.30中CA6140机床说明书知，CA6140主电动机功率为7.5kw ，故机床功率足够，可以正常工作。

计算切削工时： 切削工时：1l l t nf
++
= 式中：l =60,12l =,
所以：602
96 1.5
t +=
⨯×2
=0.086（min ）
③、车端面及倒角：
确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向的加工余量为2mm
确定进给量f ：根据《切削手册》表1.4，当刀杆尺寸为16mm ×25mm,3p a ≤以及工件直径为100mm 时：f=0.6~0.9。

按CA6140车床的说明书（见《切削手册》表1.30）取f=0.7。

计算切削速度：按《切削手册》表1.27，切削速度的公式为（寿命选T=60min ）：
v
v
v v x m
c y P
k f
c
v a
T =
（m/min ）
式中，v c =242，v x =0.15，v y =0.35，m=0.2。

修正系数v k 见《切削手册》表1.28，即：mv k =1.44，sv k =0.8，kv k =1.04，krv k =0.81，Bv k =0.97。

所以： c v =0.20.150.35
242 1.440.8 1.040.810.972710.5⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ =251.6 (m/min)
确定主轴转速s n ：
s n =1000c w
v d π =1000251.63.1490
⨯⨯ ≈890 (r/min)
与890 r/min 相近的机床转速为900 r/min ，。

现选取900w n =，所以实际
切削速度 141.3v = m/min.
检验机床功率：
主切削力 c F 按《切削手册》表1.29所示公式计算
式中：12795, 1.0,0.75,0.15C c c F Fc F F c x y n n
====- r k k =0.89
所以：F F F c c c c c x y n
c F P c F F c a f v k = =0.750.15279510.7141.30.860.89-⨯⨯⨯⨯⨯
=768 N
切削时消耗功率c p 为：
=4768141.3610
⨯⨯ =1.81 (kw)
由《切削手册》表1.30中CA6140机床说明书知，CA6140主电动机功率为
7.5kw ，故机床功率足够，可以正常工作。

计算切削工时：
切削工时：12l l l t nf ++=
式中：49192
l -==15,12l =,20,l = 所以：1525000.7
t +=⨯×2 =0.097（min ）
③、车￠45到尺寸￠48及；
同①
④、φ48外圆（工艺用）
⑤、车端面及倒角取总长20mm(余量2mm)
同③
2.5.3 工序3：镗孔：
粗镗孔到￠24mm ；
半精镗孔到￠26mm ；
精镗孔到￠27.85mm;
精铰（浮动镗刀）孔到￠70±0.20粗糙度a R =0.2m μ。

镗孔是常用的孔加工方法，可以作为粗加工，也可以作为精加工，加工范
围很广。

对于小批量生产中的非标准孔、大直径孔、精确的短孔及盲孔、有色
金属孔等一般多采用镗孔。

镗孔可以在车床、铣床和数控机床上进行，能获得
的尺寸精度为1~3级，粗糙度为 6.3~0.8a a R m R m μμ。

镗孔刀具（镗杆与镗刀）
因受孔径尺寸的限制（特别是小直径深孔），一般刚性较差，镗孔时容易产生振
动，生产率低。

但是由于不需要专用的尺寸刀具（绞刀），镗刀机构简单，又可
以在各种机床上进行镗孔，故单件、小批生产中，镗孔是较经济的方法。

此外，
镗孔能修正前工序加工后所造成孔的轴线歪曲和偏斜，以获得较高位置精度。

精细镗孔（又称金刚镗）
精细镗常用于有色金属合金及铸铁件的光整加工，在汽车与拖拉机的连杆
和汽缸套加工中应用较多。

为了达到高精度与粗糙度要求，常采用精度高、刚
度高、和具有高转速的金钢镗床。

所用刀具（称金钢镗刀）是选用细颗粒耐磨
的硬质合金或金刚石刀具，经过刃磨和研磨获得锋利的刃口。

精细镗孔时，加
工余量小，高速切削下切去截面很小的切屑。

由于切削力非常小，故能达到1
级精度和小的粗糙度，孔的几何形状误差小于0.003~0.005mm 。

①、 粗镗孔到￠24mm ，单边余量Z=2.5mm ，一次镗去余量,p a =2.5mm
选用机床：T612卧式镗床
进给量： f=0.1mm/r
切削速度：
根据有关手册确定T612卧式镗床的切削速度为：100v =m/min,
则 1000v n D π==10001003.1449
⨯⨯ =359 r/min
根据《工艺手册》表4.2-20知，和359r/min 相近的有320r/min 、
414r/min,故取w n =320r/min 。

切削工时：l =66mm ，1l =3mm ，2l =3mm. = 61333200.1
++⨯=2.09（min ） ②、 半精镗孔到￠26mm,
单边余量Z=1；
一次镗去余量：p a =1mm ；
f =0.1；
w n =320r/min ，100v =m/min
t=2.3 min
③、 精镗孔到￠69.85mm,
单边余量Z=0.25；
一次镗去余量：p a =1.25mm ；
f =0.1；
w n =320r/min ，100v =m/min
t=2.37 min
④、 精铰（浮动镗刀）孔到￠28±0.20粗糙度a R =0.2m μ
图2-2 星轮浮动镗刀
浮动镗孔是镗深孔后的精加工方法。

图3-3是浮动镗刀头，浮动镗刀块在
刀柄长方形孔内可以自由滑动。

浮动镗孔的特点是：消除了由于刀具及机床等
误差引起孔尺寸不稳定；由于刀块浮动且处于旋转的情况下，刀块有自动对中
性；镗刀的导向良好。

图2-2中的导向块为夹布胶木（或白桦木），有一定的弹
性，这种材料的导向块，既可避免擦伤已加工表面，又可自动补偿数次镗孔后
直径的磨损，维持必要的导向要求。

导向块为双导向。

弹性导向块调整时，前
导向应与孔紧配，后导向应调整略大于刀块尺寸，在工作时能自动磨去而保持
较准确导向精度。

2.5.4 工序4：用滚压头滚压孔至￠28±0.02，粗糙度a R =0.2m μ
图2-3 油缸滚压头
上图为一星轮滚压头。

滚压内孔表面的圆锥型滚柱3支承在锥套5上，滚
压时滚柱与工件有一个,030o 或1o 的斜角，是工件能逐渐产生变形，以提高孔壁
粗糙度。

内孔滚压前，需要先通过螺母11调整滚压头的径向尺寸。

旋转调节螺母
11可使其相对心轴1轴向移动，当其向右移动时，推动过渡套10、止推轴承9、
衬套8及套圈6经销子4使滚柱3沿锥套5表面向左移，结果使滚压头径向缩
小。

当其向右移动时，压缩弹簧7压移衬套8经止推轴承9使过渡套10始终贴
紧调节螺母的左端面，同时衬套8右移时带动套圈6经盖板2使滚柱3沿轴向
右移，结果使滚压头径向尺寸增大。

滚压头径向尺寸应根据孔的滚压过盈量确
定，一般钢材的滚压过盈量为0.10~0.12mm ，滚压后孔径向增大0.02~0.03mm 。

滚压过程中滚柱3所受轴向力，经销子4、套圈6、衬套8作用在止推轴
承9上，而最终还是经过过渡套10、调节螺母11及心轴1传至和滚压头右端
M40×4相连的刀杆上，当滚压完毕后，滚压头从内孔反向退出时，滚柱3会受
到一个向左的轴向力，此力传给盖板2，经套圈6、衬套8压缩弹簧7，实现了
向左移动，同时滚压头在弹簧力的作用下复位，是径向尺寸又恢复到原调数值。

滚压中滚压速度：60~80/min v m =
走刀量：0.25~0.35/S mm =转
冷却润滑液采用50%硫化油加50%柴油或煤油。

2.5.5 工序5：
精车外圆，将两端外圆加工到尺寸￠45与￠40，割R3.0槽；
车端面；
调头，将两端外圆加工到尺寸￠45，割R3.0槽；
①、 车去工艺外圆，将两端外圆加工到尺寸￠45，割R3.0槽
切削深度p a ：
进给量f ：根据《切削用量简明手册》（第三版）（以下简称《切削手册》）
表1.4，当刀杆尺寸为16mm ×25mm,3p a ≤以及工件直径为100mm 时：f=0.6~0.9。

按CA6140车床的说明书（见《切削手册》表1.30）取f=0.7。

计算切削速度：按《切削手册》表 1.27，切削速度的公式为（寿命选
T=60min ）： v
v v v x m c y P k f c v a T = （m/min ）
式中，v c =242，v x =0.15，v y =0.35，m=0.2。

修正系数v k 见《切削手册》表1.28，
即：mv k =1.44，sv k =0.8，kv k =1.04，krv k =0.81，Bv k =0.97。

所以： c v =0.20.150.35242 1.440.8 1.040.810.976030.5
⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ =115.8 (m/min)
确定主轴转速s n ：
s n =1000c w
v d π =1000115.83.1490
⨯⨯ ≈410 (r/min)
与438 r/min 相近的机床转速为500 r/min ，。

现选取438w n =，所以实际切
削速度 123.7v = m/min.
检验机床功率：
主切削力 c F 按《切削手册》表1.29所示公式计算
式中：12795, 1.0,0.75,0.15C c c F Fc F F c x y n n
====- r k k =0.89
所以：F F F c c c c c x y n
c F P c F F c a f v k = =10.750.15279530.7141.30.860.89-⨯⨯⨯⨯⨯
=765 N
切削时消耗功率c p 为：
=4
765123.7610⨯⨯ =1.57 (kw)
由《切削手册》表1.30中CA6140机床说明书知，CA6140主电动机功率为7.5kw ，
故机床功率足够，可以正常工作。

校验机床进给系统强度：已知主切削力c F = 791 N ，径向力p F 按《切削
手册》表1.29所示公式计算
式中：1940,0.9,0.6,0.3p p p p F F F F c x y n ====-
所以：F F F
p p p p p x y n p F p c F F c a f v k = =0.90.60.3194030.5141.30.760.5-⨯⨯⨯⨯⨯
=116.9 N
轴向切削力 F F F f f f f f x y n f F p c F F c a f v k =
F F F c c c c c x y n c F P c F F c a f v k =
式中 2880, 1.0,0.5,0.4f f f f F F F F c x y n ====-：
所以：F F F
f f f f f x y n f F p c F F c a f v k = =0.50.4288030.5141.30.82 1.17-⨯⨯⨯⨯⨯
=267 N
取机床导轨与床鞍系数μ=0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作
用力为：
=267+0.1（784+116.9）
=357.09
≈357 N
而机床进给机构可承受的最大纵向力为3530N （见《切削手册》表1.30），
故机床进给系统可以正常工作。

切削工时：12l l l t nf
++= 式中：61l mm =,1 3.5l =,20,l = 所以：60 3.55000.7
t +=⨯×2 =0.36（min ）
第三章钻三个φ4阶梯斜孔专用夹具设计
3.1 工件的加工工艺性分析
因采用立式钻床，待加工孔处于水平位置。

若设平行于待加工孔的面分别为顶面和底面，则使多孔那面为底面，即定位基准面。

以基准面上的直径为φ5的两孔以及基准面定位。

钻模板应垂直与定位基准面，钻套中心线与待加工孔中心线同轴。

夹紧件由工件顶面向定位基准面夹紧。

采用螺旋夹紧机构。

3.2 定位元件的选择与设计
3.2.1 定位元件的选择
工件在夹具中位置的确定，主要是通过各种类型的定位元件实现的。

在机械加工中，虽然被加工工件的种类繁多和形状各异，但从它们的基本结构来看，不外乎是由平面、圆柱面、圆锥面及各种成形面所组成。

工件在夹具中定位时，可根据各自的结构特点和工序加工精度要求，选择其上的平面、圆柱面，圆锥面或它们之间的组合表面作为定位基准。

为此，在夹具设计中可根据需要选用各类型的定位元件。

在夹具设计中常用于圆孔表面的定位元件有定位销、刚性心轴和锥度心轴等。

工件以圆孔表面定位时使用定位销定位；套类零件，为了简化定心装置，常常采用刚性心轴作为定位元件；为消除工件与心轴的配合间隙，提高定心定位精度，在夹具设计中还可选用小锥度心轴。

在此次设计中，根据泵体盖的结构特点采用一面两孔定位。

如图2-1为工件在夹具中的定位方式简图．
在夹具中，工件以圆孔表面定位时使用的定位销一般有固定式和可换式两种。

在大批量生产中，由于定位销磨损较快，为保证工序加工精度需定期维修更换，此时常采用便于更换的可换式定位销。

图2-1 所示为常用的固定式定位销的典型结构[9]。

当被定位工件的圆孔尺寸较小时，可选图中(a)所示的定位销结构。

这种带有小凸肩的定位销结构，与夹具体连接时稳定牢靠。

当被定位工件的圆孔尺寸较大时，选用图中(b)所示的结构即可。

若被定位工件同时以其上的圆柱孔和端面组合定位时，还可选用带有支撑垫圈的定位销结构。

支撑垫圈与定位销可做成整体式的，也可做成组合式的。

为保证定位销在夹具上的位置精度，一般与夹具的连接采用过盈配合。

可换式定位销如图2-2所示，为了便于定期更换，在定位销与夹具体之间装有衬套，定位销与衬套内径的的配合采用间隙配合，而衬套与夹具体则采用过度配合。

由于这种定位
销与衬套之间存在装配间隙，故其位置精度较固定式定位销低。

为了便于工件的顺利装入，上述定位销的定位端头部均加工成15o的大倒角。

各种类型定位销对工件圆孔定位时限制的自由度，应视其与工件定位孔的接触长度而定，一般选用长定位销时限制四个自由度，短定位销时则限制两个自由度。

若采用削边销，则分别限制两个或一个自由度。

当采用图所示的锥面定位销定位时，则相当于三个支撑点，限制三个自由度。

图2-1 固定式定位销
Fig.2-2 Stationary positioning pin
图2-3 可换式定位销及锥面定位销
Fig.2-2 The replacing positioning pin and the conical surface positioning pin 在固定式和可换式中，为适应以工件上的两孔一起定位的需要，应在两个定位销中采用一个削边定位销。

直径为3~50mm的削边定位销都做成菱形。

3.2.2 定位误差的分析
夹具的作用首先是要保证工序加工精度，在设计夹具选择和确定工件的定位方案时，根据工件定位原理选用相应的定位元件外，还必须对选定的工件定位方案能否满足工序加工精度要求作出判断。

为此，就需对可能产生的定位误差进行分析和计算。

定位误差是指由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。

对某一定位方案，经分析计算其可能产生的定位误差，只要小于工件有关尺寸或位置公差的13~15，一般即认为此定位方案能满足该工序的加工精度要求。

工件在夹具中的位置是由定位元件确定的，当工件上的定位表面一旦与夹具上的定位元件相接触或相配合，作为一个整体的工件的位置也就确定了。

但对于一批工件来说，由于在各个工件的有关表面之间，彼此在尺寸及位置上均有着在公差范围内的差异，夹具定位元件本身和各定位元件之间也具有一定的尺寸和位置公差。

这样一来，工件虽已定位，但每个被定位工件的某些具体表面都会有自己的位置变动量，从而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工误差。

由此可知，定位误差是指工件在用调整法加工时，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。

即定位误差主要是由基准位置误差和基准不重合误差两。