填料箱盖

苏州市职业大学课程设计任务书
课程名称：夹具设计课程设计
起讫时间： 10年9月日~10年9月日
院系：机电工程系
班级： 08机制3班
指导教师：赵宏平
系主任：陶亦亦
苏州市职业大学
课程设计说明书
名称设计ZW-6/7型空气压缩机的填料箱盖零件
的加工工序14--钻4个M10的螺纹孔钻模专用夹具 10年9月日~10年9月日共1周
院系机电工程系
班级 08机制3班
姓名
系主任陶亦亦
教研室主任顾苏怡
指导教师赵宏平
专用夹具设计
题目所给的零件是ZW-6/7型空气压缩机的填料箱盖，主要作用是保证与填料箱体联接后保证密封性，对内表面的加工精度要求比较高，对配合面的表面粗糙度要求也较高。

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

经过老师的课程设计布置要求，设计工序14——钻4个M10的螺纹孔钻模。

本夹具将用于Z3025摇臂钻床，刀具为麻花钻。

零件图如下所示:
C-C
分析零件可知，零件材料为HT200。

该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。

考
虑在运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。

该零件要加工的内容有端面和孔，零件为回转体零件，按照先加工基准面，先面后孔、先粗后精的原则，设计得该零件的加工工艺路线如下
经过与老师协商，决定设计第14道工序的专用钻夹具。

设计ZW-6/7型空气压缩机的填料箱盖零件的加工工序14--钻4个M10的螺纹孔钻模专用夹具 工序图如下
1、问题的提出
本夹具主要用来钻4个M10的螺纹孔，对孔的加工精度要求不高，而且生产只是中等规模，所以主要考虑的是夹具的制造工艺简单。

2、夹具设计 ①定位基准的选择
由零件图可知，本工序的上一道工序为钻6个5.13Φ的通孔，所以本工序需要限制的自由度为：6个自由度，采用47Φ孔和底面粗定位，然后在155Φ端面已经加工的5.13Φ处采用削边销和心轴组和定位。

钻模板的夹紧采用圆螺母加开口垫圈。

3、夹具的设计及操作的简要说明
夹具下半部分的圆柱心轴采用粗定位的方式定位，所以和定位控之间有较大的间隙，定位支撑板采用圆柱式定位支撑板。

钻孔时为
了保证钻孔精度，钻模套和孔之间应该有一定的距离，不能直接接触。

钻模板和工件之间的定位采用一面两孔组合定位，为了保证被加工孔的位置精度其中一孔采用削边销的形式。

选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d o =18mm ，钻头采用双头刃磨法，后角αo ＝12°，二重刃长度b ε=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度mm l 5.11= 1202=ϕ° 100=α° 30=β° 2.选择切削用量 （1）决定进给量
查《切》 r mm f /86.0~70.0= 3
5.12030<==d l
所以，r mm f /70.0=
按钻头强度选择r mm f /75.1= 按机床强度选择r mm f /53.0= 最终决定选择机床已有的进给量r mm f /48.0= 经校验
max
6090F F f <= 校验成功。

（2）钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.5～０.８mm ，寿命min 60=T ． （3）切削速度
查《切》 r mm v c /18= 修正系数 0.1=TV K 0.1=MV K 0.1=tv K
0.1=Kxv 0.11=v K 10=apv K 故r mm v c /18=。

min /3.31810000
r d v
n s ==
π
查《切》机床实际转速为m in /272r n c = 故实际的切削速度
r
mm n d v s
c /4.151000
0==
π
（4）校验扭矩功率
Nm
M c 60= Nm M m 2.144= 所以m c M M <
E
c P kw P <=0.2~7.1故满足条件，校验成立。

３.计算工时
min 10.045.12721030=⨯+==
nf L t m
由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。

扩铰和精铰的切削用量如下：
扩钻： min /272r n = r mm f /48.0= min /4.15m v c = mm d 8.190= 铰孔： min /272r n = r mm f /48.0= min /4.15m v c = mm d 94.190= 精铰： min /272r n = r mm f /48.0= min /4.15m v c = 7200IT d =
工序四 以φ20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰φ50孔，保证空的精度达到IT7。

1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d o =48mm ，钻头采用双头刃磨法，后角αo ＝11°，二重刃长度b ε=11mm,横刀长b=5mm,弧面长l=9mm,棱带长度mm l 31= 1202=ϕ° 100=α° 30=β°
2.选择切削用量 （1）决定进给量
查《切》 r mm f /2.1~0.1=
按钻头强度选择r mm f /2= 按机床强度选择r mm f /53.0= 最终决定选择Z550机床已有的进给量r mm f /40.0= 经校验
max
2452012260F F f =<= 校验成功。

（2）钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.8～1.2mm ，寿命min 140=T 扩孔后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.9～１.４mm ，寿命min 60=T 铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查《切》）为０.６～０.９mm ，寿命min 120=T （3）切削速度
查《切》 r mm v c /20= 修正系数 0.1=TV K 0.1=MV K 0.1=tv K
0.1=Kxv 0.11=v K 10=apv K 故r mm v c /20=。

min /6.13210000
r d v
n s ==
π
查《切》机床实际转速为min /125r n c = 故实际的切削速度
r
mm n d v s
c /8.181000
0==
π
（4）校验扭矩功率
Nm
M c 362= Nm M m 2.814= 所以m c M M <
kw
P kw P E c 95.54=<=故满足条件，校验成立。

扩铰和精铰的切削用量同理如下：
扩钻： min /125r n = r mm f /40.0= min /5.19m v c = mm d 75.490= 铰孔： min /125r n = r mm f /40.0= min /6.19m v c = mm d 93.490= 精铰： min /125r n = r mm f /40.0= min /6.19m v c = 7500IT d = ３.计算工时
m in 52.053.01251817=⨯+==
nf L t m
所有工步工时相同。

工序五切断。

工序六以φ20孔为精基准，粗铣φ50孔上下端面。

1. 加工条件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。

机床：XA5032卧式铣床。

刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度a e>60,深度
a p<=4,齿数z=1２,故据《切削手册》取刀具直径d o=125mm。

2. 切削用量
1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择a p=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量机床功率为7.5kw。

查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。

由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。

3）查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4）计算切削速度按《切削手册》，查得V c＝110mm/s，n=281r/min,V f=378mm/s
据XA6132铣床参数，选择n c=300r/min,V fc=375mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=117.8m/min,实际进给量为f zc=V
z=0.10mm/z。

fc/n c
5)校验机床功率查《切削手册》,而机床所能提供功率为Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。

故校验合格。

6）计算基本工时
t m＝L/ V f=(72+9)/375=0.216min.
工序七以φ20孔为精基准，精铣φ50孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。

1. 加工条件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。

机床：XA5032卧式铣床。

刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度a e>60,深度
a p<=4,齿数z=1２,故据《切削手册》取刀具直径d o=125mm。

2. 切削用量
1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择a p=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量机床功率为7.5kw。

查《切削手册》选f=0.5 mm/z。

3）查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4）计算切削速度按《切削手册》，将f降一级为f=0.5 mm/z。

查得 V c＝110mm/s，n=252r/min,V f=577mm/s
据XA6132铣床参数，选择n c=235r/min,V fc=600mm/s,则实际切削速
度V c =600.4,实际进给量为f zc =V fc /n c z=0.21mm/z 。

5)校验机床功率 查《切削手册》,而机床所能提供功率为Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw 。

故校验合格。

6）计算基本工时
t m ＝L/ V f =(72+9)/375=0.216min.
结果a p =1.0mm, f=0.21 mm/z, n c =235r/min,V fc =600.4mm/s.
工序八 以φ20孔为精基准，钻φ4孔（装配时钻铰锥孔）。

1. 选择钻头
选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d o =4mm ，后角αo ＝16°，二重刃长度 1202=ϕ° 450=α° 30=β° 2.选择切削用量 （1）决定进给量
查《切》 r mm f /022~18.0=
按钻头强度选择r mm f /50.0= 按机床强度选择r mm f /53.0= 最终决定选择机床已有的进给量r mm f /22.0= 经校验校验成功。

（2）钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.5～0.8mm ，寿命min 20=T ． （3）切削速度
查《切》 r mm v c /18= 修正系数 0.1=TV K 0.1=MV K 0.1=tv K
0.1=Kxv 0.11=v K 10=apv K 故r mm v c /18=。

min /143210000
r d v
n s ==
π
查《切》机床实际转速为min /1360r n c = 故实际的切削速度
r
mm n d v s
c /1.171000
0==
π
（4）校验扭矩功率
m c M M < E
c P P <故满足条件，校验成立。

３.计算工时
m in 02.022.0136024=⨯+==
nf L t m
工序九 以φ20孔为精基准，钻一个φ4孔，攻M6螺纹。

1. 选择钻头
选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d o =4mm ，后角αo ＝16°，二重刃长度 1202=ϕ° 450=α° 30=β° 2.选择切削用量 （1）决定进给量
查《切》 r mm f /022~18.0=
按钻头强度选择r mm f /50.0= 按机床强度选择r mm f /53.0= 最终决定选择机床已有的进给量r mm f /22.0= 经校验校验成功。

（2）钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.5～0.8mm ，寿命min 20=T ． （3）切削速度
查《切》 r mm v c /18= 修正系数 0.1=TV K 0.1=MV K 0.1=tv K
0.1=Kxv 0.11=v K 10=apv K 故r mm v c /18=。

min /143210000
r d v
n s ==
π
查《切》机床实际转速为min /1360r n c = 故实际的切削速度
r
mm n d v s
c /1.171000
0==
π
（4）校验扭矩功率
m c M M < E
c P P <故满足条件，校验成立。

３.计算工时
m in 02.022.0136024=⨯+==
nf L t m
螺纹钻削由于没有手册可查，故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算。

祥见工艺卡片。

工序十 以φ20孔为精基准，铣47°凸台。

工序十一 检查。

其余几步数据见工艺卡片。

该夹具的装配图如下：
专用夹具的设计是针对不同的机床和零件的被加工表面设计专门的夹具以满足加工精度要求、提高加工效率，降低工人劳动强度。

夹具设计包括：定位元件或定位装置、夹紧元件或夹紧装置、对刀及引导元件、夹具体组成、连接元件、其他元件或装置。

本次设计的是钻床夹具，加工两个不同直径的孔，需要精加工。

所以夹具对定位、导向装置要求较高。

而生产类型为大批，故应该选择液压或气动夹紧方式，以降低工人劳动强度和缩短辅助时间，提高效率。

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