杠杆工艺过程设计及钻铰Φ10孔夹具设计

机械制造工艺学与机床夹具设计
课程设计
设计题目：杠杆工艺过程设计及钻铰Φ10孔夹具设计设计者：
所在班级：
指导教师：
提交日期：
安徽农业大学工学院
目录
机制工艺课程设计任务书……………………………………………… 3页第1章零件分析…………………………………………………………4页 1.1 零件的作用……………………………………………………4页
1.2 零件的工艺分析………………………………………………4页
1.3 确定零件的生产类型…………………………………………5页第2章确定毛坯、绘制毛坯简图………………………………………6页
2.1 选择毛坯………………………………………………………6页
2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量………………………6页
2.3 绘制拨叉锻造毛坯简图…………………………………………7页第3章工艺规程设计……………………………………………………8页
3.1 定位基准的选择………………………………………………8页
3.2 拟订工艺路线…………………………………………………8页
3.3 加工设备及工艺装备的选用……………………………………11页
3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定…………………………12页
3.5 切削用量的计算………………………………………………14页
3.6 时间定额的计算………………………………………………16页第4章专用钻床夹具设计………………………………………………20页
4.1 夹具设计任务…………………………………………………20页
4.2 拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图……………………20页
4.3 绘制夹具装配总图……………………………………………22页
4.4 夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求…………………22页第5章设计总结…………………………………………………………23页参考文献………………………………………………………………24页附件…………………………………………………………………………25页
机制工艺课程设计任务书一、课程设计任务书
二、设计题目与要求
如下图所示杠杆零件，材料为HT200，试编制零件的机械加工工艺规程及设计钻铰Φ孔的钻床夹具。

10+0.015
零件图
第1章零件分析
1.1 零件的作用
课程设计的题目是杠杆，它的的主要作用是用来支承、固定的。

要求零件的配合时符合要求。

1.2 零件的工艺分析
由零件1.1可知，其材料为HT200，抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减震性能好，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部件。

此零件是阀体，主要加工面是外圆、内孔、端面、阶台孔、内螺纹和沟槽等，而且加工的内表面比外表面多，就带来了许多困难：
（1）孔加工是在零件的内部进行，切削情况不易直接用眼睛来观察；
（2）切屑不易排出，冷却液难以注入切削区域；
（3）当加工时，壁厚比较薄，加工时容易产生变形；
（4）内孔的测量要比外圆难，尤其是小孔。

就阀体零件来说：
（1）该工件是以左端面和轴线为基准，根据基面先行的原则，第一道工序应以右端面外圆定位加工左端面及内孔。

（2）因阀体零件的壁厚较薄，在各道工序夹持工件时应注意防止变形。

该杠杆的主要加工表面为Φ40mm两端面，Φ30mm凸台表面，Φ25mm孔，Φ10mm孔，Φ8mm孔等，主要技术要求有：
1.Φ40mm上端面的粗糙度R
10µm，下端面为R a2.5µm,Φ8（H7）mm孔
a
2.5µm，Φ25（H8）mm孔为R a2.5µm，Φ10（H7）mm孔为R a5µm；
为R
a
2.2XΦ8（H7）mm孔有平行度为0.2mm（A），Φ25（H8）mm孔有垂直
度要求Φ0.03(B);
3.Φ25（H8）mm孔内侧倒角1X45°，杠杆有过度圆角R15。

该零件的主要工作表面是Φ40mm的下端面，Φ25（H8）mm孔和2XΦ8（H7）mm孔，在设计规程时应重点予以保证。

1.3 确定零件的生产类型
依设计题目知为中批量生产。

第2章确定毛坯、绘制毛坯简图
2.1 选择毛坯
零件的材料HT200。

考虑到零件在工作中处于润滑状态，采用润滑效果较好的铸铁。

由于年产量为5000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求较高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。

又由于零件的对称特性，故采取两件铸造在一起的方法，便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。

考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大零件结构又比较简单,成产类型为中批生产,故选择砂型铸造毛坯。

查看《机械制造工艺学与机床夹具设计》，选用铸件尺寸公差等级为CT-12。

2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
零件形状简单，因此毛坯形状需要与零件的形状尽量接近，又因内控很小，不可转出。

根据《机械制造工艺学与机床夹具设计》课程设计指导书相关表格确定该铸件的机械加工余量及铸造毛坯尺寸公差。

由参考资料知，该种铸件的尺寸公差等级CT为7-9级，加工余量等级MA为F 级。

MA为F级。

确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的加工余量为表2.1所示：
表2.1机械加工余量
加工表面基本尺寸加工余量
等级加工余量
数值(mm)
说明
2xØ30mm 的凸台上或下面30 F 2.5 台向内的那
面，即有公差
要求的面，见
零件图
Φ25（H8）孔25 F 3 孔降1级，单
侧加工
零件加工工艺路线确定后，在进一步安排各个工序的具体内容时，应正确地确定工序的工序尺寸，为确定工序尺寸，首先应确定加工余量。

零件加工工艺路线确定后，在进一步安排各个工序的具体内容时，应正确地确定工序的工序尺寸，为确定工序尺寸，首先应确定加工余量。

一、加工余量的概念由于毛坯不能达到零件所要求的精度和表面粗糙度，因此要留有加工余量，以便经过机械加工来达到这些要求。

加工余量是指加工过程中从加工表面切除的金属层厚度。

加工余量分为工序余量和总余量。

（一）工序余量工序余量是指某一表面在一
道工序中切除的金属层厚度。

1 ．工序余量的计算工序余量等于相邻两工序的工序尺寸之差。

对于外表面（见图 3 -75a ） Z=a － b 对于内表面 Z=b — a 式中 Z ——本工序的工序余量 (mm) ； a ——前工序的工序尺寸（ mm ） ; b ——本工序的工序尺寸 (mm) 。

上述加工余量均为非对称的单边余量，旋转表面的加工余量为双边对称余量。

Z=d a —d b 对于孔 Z=d b — d a 式中 Z ——直径上的加工余量（ mm ） ; d a ——前工序的加工直径（ mm ） ; d b ——本工序的加工直径（ mm ）。

当加工某个表面的工序是分几个工步时，则相邻两工步尺寸之差就是工步余量。

表2.2铸造毛坯尺寸公差
主要尺寸零件尺
寸
总余量毛坯尺寸公差CT
Ф40mm的上下
平台距离
54 2+2 58 2.0
2×Φ8（H7）与Φ25（H8）间的中心距离82
—82 2.2
Φ10（H7）与Φ25（H8）之间的中心距离48 —48
2.0
左边Φ30凸台
下端面与B面距
离
53 2.5-2 52.5 2.0
右边Φ30凸台
上端面与B面距
离
11 2.5+2 15.5 1.6
Φ25（H8）孔尺
Φ25 3.0 Φ22 1.7
寸
毛坯尺寸公差确定
1.求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓尺寸，长 75mm，宽 80 mm，高 195mm，故最大轮廓尺寸为 195mm
2. 选取公差等级 CT 铸造方法按机器选型，铸件材料按灰铸铁，得公差等级 CT 范围 8-12 级，取为 10 级。

3. 求铸件尺寸公差根据加工的基本尺寸和铸件等级 CT，由表上表查得，公差带相对于基本尺寸对称分布
4. 求机械加工余量等级铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，得机械加工余量等级范围 E-G 级，取为 F 级。

5. 求 RMA 由上表查最大轮廓尺寸为 140mm,机械加工余量为 F 级，的 RMA 数值为 2mm
6. 求毛坯基本尺寸∅25mm 孔属内腔加工，即R=F-2RMA-CT/2=25-2*2-2.4/2=19.8mm 拨叉脚内表面属内腔加工，即R=F-2RMA-CT/2=55-2*2-2.8/2=49.6mm 拨叉脚端面属单侧加工，即R=F+RMA+CT/2=132.5+2+3.6/2=136.3mm 拨叉头端面属单侧加工，即R=F+RMA+CT/2=23+2+2.4/2=26.2mm 操纵槽底面属内腔加工，即R=F-2RMA-CT/2=8-2*2-2/2=3mm 操纵槽内侧面属内腔加工，即R=F-2RMA-CT/2=16-2*2-2.2/2=10.9mm 拨叉脚弧形侧面属双侧加工，即R=F+2RMA+CT/2=12+2*2+2.2/2=1
7.1mm 叉轴变速孔上的剖面属单侧加工，即R=F+RMA+CT/2=17+2+2.4/2=20.2mm
2.3 绘制杠杆铸件毛坯简图
由表2.1所得结果，绘制毛坯简图2.3所示。

第3章工艺规程设计
3.1 定位基准的选择
定位是基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，确定合理的选择定位基
准，可以使加工质量得到保障，生产率得以提高、否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批零件报废，使成产无法正常运行。

定位基准的选择可以分为粗基准和精基准的选择。

通常先确定精基准，然后再确定粗基准。

（1）工件的定位的基本原理
●六点定则
用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为“六点定位原则”，简称“六点定则”。

六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承点作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。

●限制工件自由度与加工要求的关系
工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体情况而定。

习惯上，工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位，工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。

在工件定位时，以下情况允许不完全定位：
a．加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制。

b．毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制。

c．加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。

夹具上的定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度的定位称为重复定位。

重复定位分两种情况：当工件的一个或几个自由度被重复限制，并对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位。

它将造成工件定位不稳定，降低加工精度，使工件或定位元件产生变形，甚至无法安装和加工。

因此，不可用重复定位是不允许的。

当工件的一个或几个自由度被重复限制，但仍能满足加工要求，即不但不产生有害影响，反而可增强工件装夹刚度的定位，称为可用重复定位。

在生产实际中，可用重复定位被大量采用。

基准、对定位元件的基本要求
a.定位基准的选择
定位基准的选择，应尽量使工件的定位基准与工序基准相重合；尽量用精基准作为定位基准；遵守基准统一原则；应使工件安装稳定，加工中所引起的变形最小；应使工件定位方便，夹紧可靠。

b.对定位元件的基本要求
足够的精度、足够的强度和刚度、耐磨性好、工艺性好、便于清理切削。

（2）工件定位方式及其定位元件
a.工件以平面定位。

工件以平面作为定位基准时，所用定位元件一般可分为主要支承和辅助支承。

主要支承用来限制工件的自由度，具有独立定位的作用。

辅助支承用来加强工件的支承刚性，不起限制工件自由度的作用。

b.工件以圆柱孔定位。

工件以圆柱孔为定位基准，如套类、齿轮、拨叉等。

此种
定位方式所用的定位元件有圆柱定位销、定位心轴和圆锥定位销等。

c.工件以外圆柱面定位。

工件以外圆柱面定位时，常用的定位元件有：V形块、
定位套和半圆套。

（3）基准的选择：
1. 精基准的选择。

考虑到要保证零件的加工精度和装甲准确方便，依据基准重合和基准统一原则，一粗加工后的底面为主要的定位精基准，以侧面及外圆柱体为辅助的定位精基准。

主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用Φ25(H8)的孔作为精基准。

2. 粗基准的选择。

该零件属于一般轴类零件，以外圆为粗基准就已经就合格了，对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的加工表面就是宽度为Ф40mm的肩面表面作为加工的粗基准，可用压板对肩台进行加紧，利用一组V形块支承Φ40mm的外轮廓作主要定位，以消除z、z、y、y四个自由度。

再以一面定位消除x、x两
个自由度，达到完全定位,就可加工Φ25（H8）的孔。

（4）定位误差的分析
工件在车床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、夹具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。

如夹具图所示，阀体在夹具上加工时，尺寸的加工误差的影响因素如下所述：
1.定位误差
由于C面既是工序基准，又是定位基准，基准不重合误差为零。

工件在夹具上定位时，定位基准与限位基准是重合的，基准位移误差为零。

因此，尺寸的定位误差等于零。

2.夹具误差
夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差，即夹具总图上尺寸的公差为0.02，以及限位基面相对安装基面C的平行度误差是0.01.
3.安装误差
因为夹具和主轴是莫氏锥度配合，夹具的安装误差几乎可以忽略不计。

4.加工方法误差
如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。

它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素。

一般取
=/3=0.05/3=0.017mm
阀体零件的车床夹具总加工误差是：
精度储备：
故此方案可行。

3.2 拟订工艺路线
工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括：确定加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排，以及安排热处理、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等)。

它不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。

因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上，提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。

1．表面加工方法的确定
根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查《机械制造工艺学与机床夹具设计》课程设计指导书相关表格，确定杠杆零件各表面的加工方法，如表3.1所示。

表3.1杠杆各表面加工方案
（1）工艺路线方案一：
铸造
时效
涂底漆
工序Ⅰ：粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台
工序Ⅱ：粗铣宽度为Φ30mm的凸台表面
工序Ⅲ：钻孔Ф25（H8）使尺寸达到Ф23mm。

工序Ⅳ：扩孔钻钻孔Ф25(H8)使尺寸达到Ф24.8mm。

工序Ⅴ：铰孔Ф25（H8）使尺寸达到Ф25(H8)。

工序Ⅵ：钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。

工序Ⅶ：粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。

工序Ⅷ：精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。

工序Ⅸ：钻、粗、精铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）。

工序Ⅹ：检验入库。

（2）工艺路线方案二：
铸造
时效
涂底漆
工序Ⅰ：粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台
工序Ⅱ：粗铣宽度为Φ30mm的凸台表面
工序Ⅲ：钻孔Ф25（H8）使尺寸达到Ф23mm。

工序Ⅳ：钻2×Ф8(H7)的小孔使尺寸。

工序Ⅴ：扩孔钻钻孔Ф25(H8)使尺寸达到Ф24.8mm。

工序Ⅵ：铰孔Ф25（H8）使尺寸达到Ф25(H8)。

工序Ⅶ：钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。

工序Ⅷ：粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。

工序Ⅸ：精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。

工序Ⅹ：粗铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。

工序Ⅺ：精铰2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ8（H7）。

工序Ⅻ：检验入库。

（3）工艺路线方案三：
在拟定工艺路线时，工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求，有时，还要考虑各工序生产节拍的一致性。

一般情况下，单件小批生产时，只能工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；大批大量生产时，既可以采用多刀、多轴等高效、自动机床，将工序集中，也可以将工序分散后组织流水生产。

批量生产应尽可能采用效率较高的半自动机床，使工序适当集中，从而有效地提高生产率。

阀体零件的加工工艺路线安排如下：
1）铸造毛坯
2）时效处理
3）车左端面，粗、半精、精镗孔Φ35、Φ43、Φ50；钻、粗铰、精铰Φ20 4）调头，车右端面，车孔Φ28.5；车右端外圆表面，倒角；车M36×2螺纹5）车上端面，镗孔Φ18、Φ22、Φ26，车Φ孔24.3；车M24螺纹
6）钻—攻4-M12螺纹
7）铣凸台
8）检查
9）包装入库
（4）工艺方案的比较和分析：
上述两种工艺方案的特点是：方案一是根据宽度为40mm的上下肩面作为粗基准，Ф25（H7）孔作为精基准，所以就要加工Ф25孔时期尺寸达到要求的尺寸，那样就保证了2×Ф8小孔的圆跳动误差精度等。

而方案二则先粗加工孔Ф25，而不进一步加工就钻Ф8（H7），那样就很难保证2×Ф8的圆度跳动误差精度。

所以决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。

最终工艺路线如表所示
表3.2等臂杠杆机械加工工艺路线
（1）、工序一粗铣Φ40mm 的上平台和宽度为 30mm 的平台加工条件：工件材料 HT200，金属模铸造。

机床：X52K 立式铣床。

刀具：硬质合金端铣刀，材料：YT8，D = 63mm ，齿数Z = 5，此为粗齿铣刀。

因其单边余量：Z= 2.5mm ，所以铣削深度 p a ：ap = 2.5mm a mm z f = 0.29 / v = 80m / min 404 / min 由 X52K 主轴转速范围取 n=475r/min 故实际切削速度：v： 93.96 / min，每分钟进给量 f v ：vf = 0.29´5´475= 688.75mm/min （2）工序二精铣Φ40mm
的上平台和宽度为 30mm 的平台加工条件：工件材料 HT200，金属模铸造。

机床：X52K 立式铣床。

刀具：硬质合金端铣刀，材料：YT6 ，D = 63mm ，齿数 Z = 12 ，此为粗齿铣刀。

因其单边余量：Z= 2.5mm ，所以铣削深度 p a ：ap = 0.5mm af = 0.2mm/z v = 104m/ min 526 / min 3.14 63 1000 1000 104 r d n v = p 由 X52K 主轴转速范围取n =600r/min 故实际切削速度：v： 108.69 / min 1000 3.14 63 600 1000 m dn v = p 每分钟进给量 f v ：vf = af zn = 0.2´12´600=1440mm/min （3）工序钻-扩-铰Φ 25（H8）mm 的孔,倒角加工条件：工件材料 HT200，金属模铸造。

工件材料为 HT200 铁，硬度 200HBS。

孔的直径为 25mm，公差为 H9，表面粗糙度 Ra1.6um。

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 23mm 莫式锥柄麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔——Φ24.8mm 锥柄复合扩孔钻；铰孔——Φ25mm 锥柄机用铰刀。

选择各工序切削用量。

3.3 加工设备及工艺装备的选用
机床和工艺装备的选择应在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺装备和充分利用现有条件，以降低生产准备费用。

由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以采用通用机床为主，辅以少量专用机床。

其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。

工件在各级床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。

各工序加工设备及工艺装备的选用如表3.3所示。

表3.3 加工设备及工艺装备
3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定对Φ10（H7）内孔的加工设计。

各工步余量和工序尺寸及公差（mm）
1、钻Ф10(H7)的小孔使尺寸达到9.8mm。

2、粗铰Φ10（H7）小孔使尺寸达到9.96mm。

3、精铰Φ10(H7)小孔使尺寸达到Φ10（H7）。

这三部工序全都采用Z518机床来进行加工的，故：
（1）取钻Ф10(H7)孔的进给量f=0.3mm/r,用插入法求得钻Ф10(H7)孔的切削速度为v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出转速为:
n=1000v/d=1000×26.1/(3.14×10)r/min=831r/min
按机床实际转速取n=835r/min，则实际切削速度为v=3.14×10×835/1000m/min ≈26.2m/min.
（2）取扩孔Ф10(H7)的进给量f=0.3mm/r,参考文献得：扩孔的切削速度为（—）V钻，故取v扩=1/2v钻=1/2×26.2m/min=13.1m/min,
由此算出转速n=1000v/（d）=1000×13.1/（3.14×10）r/min=417r/min,取机
床实际转速n=430r/min。

（3）取铰孔的进给量f=0.3mm/r,参考文献得：铰孔的切削速度为v=0.3m/s=18m/min。

由此算出转速：
n=1000v/（d）=1000×18/（3.14×10）r/min=573r/min
按照机床的实际转速n=600r/min。

则实际切削速度为：
V=dn/1000=3.14×10×600/1000m/min=18.8m/min。

1. 加工余量的概念及其影响因素在选择了毛坯，拟订出加工工艺路线之后，就需确定加工余量，计算各工序的工序尺寸。

加工余量大小与加工成本有密切关系，加工余量过大不仅浪费材料，而且增加切削工时，增大刀具和机床的磨损，从而增加成本；加工余量过小，会使前一道工序的缺陷得不到纠正，造成废品，从而也使成本增加，因此，合理地确定加工余量，对提高加工质量和降低成本都有十分重要的意义。

(1)加工余量的概念在机械加工过程中从加工表
面切除的金属层厚度称为加工余量。

加工余量分为工序余量 和加工总余量。

工序余量是指为完成某一道工序所必须切除的金属层厚度，即相邻两工序的工序尺寸之 差。

加工总余量是指由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面上所切除的金属层总厚度，即 毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。

(2)确定加工余量应考虑的因素 为切除前工序在加工时留下的各种缺陷和误差的金属层，又考虑到本工序可能产生的 安装误差而不致使工件报废，必须保证一定数值的最小工序余量。

为了合理确定加工余量， 首先必须了解影响加工余量的因素。

影响加工余量的主要因素有： 1) 前工序的尺寸公差 2) 前工序的形状和位置公差 3) 前工序的表面粗糙度和表面缺陷 4)本工序的安装误差 2. 确定加工余量的方法 确定加工余量的方法有 3 种：分析计算法、经验估算法和查表修正法。

(1)分析计算法 (2)经验估算法 (3)查表修正法
3.6 时间定额的计算
1．基本时间j t 的计算
1)钻Ф10(H7)孔工步 查《机械制造设计基础课程设计》表 5.39可知该工步 ()6145cot 2
102~1cot 21≈+⨯=+= r D l κmm ；2l ＝１mm ；l =25mm ；则该工序的基本时间
128.0835
*3.01625211≈++=++=fn l l l t j min=7.7s 2）扩Ф10(H7)孔工步
()50145cot 2
8.9*102~1cot 21d *1≈+⨯=+= r D l κ ；2l =1mm ；l =25mm ；则该工序的基本时间
30.0835
*3.015025212≈++=++=fn l l l t j min=18.2s 3）饺Ф10(H7)孔工步
()51145cot 2
96.9*102~1cot 21d *1≈+⨯=+= r D l κ ；2l =1mm ；l =25mm ；则该工序的基本时间
307.0835
*3.015125213≈++=++=fn l l l t j min=18.4s 2．辅助时间f t 的计算
辅助时间f t 与基本时间j t 之间的关系为a t =(0.15～0.2) j t ，取a t =0.15 j t 则各工序的辅助时间分别为：
钻孔的辅助时间：1f t =0.15×7.7s=1.155s ；
扩孔的辅助时间：2f t =0.15×18.2s=2.73s ；
铰孔的辅助时间：3f t =0.15×18.4s=2.76s ；
因此该工序的单间时间
dj t =1j t +2j t +3j t +1f t +2f t +3f t =7.7+18.2+18.4+1.155+2.73+2.76=50.945s
第4章 专用钻床夹具设计
4.1 夹具设计任务
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。

为工序30设计钻床夹具，所用机床为Z515型立式钻床，成批生产规模。

1．工序尺寸和技术要求
加工Ф10(H7)孔，表面粗糙度Ra5μm 。

2．生产类型及时间定额
生产类型为大批生产，时间定额20min 。

3．设计任务书如表4.1
表4.1装用工艺装备设计任务书
（1）夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便，悬臂尺寸要短，重心尽可能靠近主轴。

（2）当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时，将产生较大的离心力和振动，影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产，特别是在转速较高的情况下影响更大。

因此，对于重量不对称的夹具，要有平衡要求。

平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔。

在工厂实际生产中，常用适配的方法进行夹具的平衡工作。

（3）为了保证安全，夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。

因此，还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题，必要时应该加防护罩。

夹紧装置的组成
(1)夹紧装置的种类繁多，综合起来其结构均由两部分组成。

1、定位装置其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。

2、夹紧装置其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确的正确位置。

3、对刀或导向装置其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。

4、连接原件其作用是确定夹具在机床上的正确位置。

5、夹具体夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。

6、其他元件或装置是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。

根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。

以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。

(2)夹紧装置的设计要求
夹紧装置的设计和选用是否正确，都保证工件的精度、提高生产率和减轻工人劳动强度有很大的影响。

因此，夹紧装置应满足以下要求：
a.夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所处的正确位置。

b. 夹紧力的大小适当。

保证工件在整个加工过程中的位置稳定不
变，夹紧可靠牢固，振动小，又不超出允许的变形。

c. 夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。

工件生产批量
越大，越应设计较复杂、效率较高的夹紧装置。

d. 具有良好的结构工艺性。

力求简单，便于制造维修，操作安全方
便，并且省力。

3.2 夹紧力的确定
（1）夹紧力方向的确定
a.夹紧力应朝向主要的定位基面。

b.夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。

(1)夹紧力作用点的选择
a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。

b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。

c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。

(3)夹紧力大小的估算
理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。

但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。

而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。

估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。

估算的步骤：
a.建立理论夹紧力F J理与主要最大切削力F P的静平衡方程：F J理=Ф (F P)。

b.实际需要的夹紧力F J需，应考虑安全系数，F J需=KF J理。

c.校核夹紧机构的夹紧力F J是否满足条件：F J>F J需。

4.2 拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图
1、确定工件定位方案，设计定位装置
该工序主要是钻铰Ф10(H7)的孔，并达到表面粗糙度Ra5μm。

因为Ф40上下端面是先以两肩做粗基准铣出来的，Ф25孔是以Ф40下端面钻铰出来的，以Ф40下端面和Ф25孔作为精基准符合基准统一原则，能保证Ф25孔及Ф10孔中心间的位置精度。

该定位方法合理。

2、确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置
由于用Ф40下端面及Ф25孔作为定位基准，因此采用了个一台阶型定位销定位Ф25孔和双头螺栓夹紧，将整个工件定位夹紧，并在一侧设置一个支撑钉，以束缚住一个自由度，防止工件转动。

3、确定夹具体结构型式及夹具在机床上的安装方式。

考虑夹具的刚度、强度和工艺性要求，采用铸造夹具体结构。

4、绘制夹具草图。

（见装配图）
5、（1）夹具体毛坯的类型
a.铸造夹具体。