分度盤鉆孔夾具課程設(shè)計說明書

1、1零件的工藝性分析1) 該工件鍛造比比較大，很容易造成應(yīng)力的分布不均。因此，鍛造后進行正火處理，粗加工后進行調(diào)質(zhì)處理，以改善材料的切削性能。2) 工序安排以臺階面和100g6的外圓表面定位，裝夾工件，達到了設(shè)計基準，工藝基準的統(tǒng)一。3) 分度盤大端面對35h7mm孔中心線有垂直度要求；外圓臺階面對100g6mm外圓軸心線有垂直度要求；100g6mm外圓與35h7mm孔有同軸度要求；6m12螺紋與和632mm孔對100g6mm外圓軸心線有位置度要求，可在偏擺儀上用百分表檢查同軸度及垂直度。2機械加工工藝規(guī)程設(shè)計2.1分度盤的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定2.1.1分度盤的用途分度盤是一種高精度的分度定

2、位元件。主要用于需要高精度分度定位的金屬切削機床和專用夾具上。2.1.2分度盤的主要技術(shù)要求 按表1-1形式將該分度盤的主要技術(shù)要求列于表6-1中。 表2-1 分度盤零件的主要技術(shù)要求加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等級表面粗糙度 ra/m 形位公差/mm大端面180it1212.50.02c外圓臺階面1.60.01d小端面100g6it612.5大外圓180it1212.5小外圓100g6it61.60.01c632孔632h7it712.50.25d35孔35h7it73.236孔36it1312.521孔21it1312.5螺紋孔6m12-6hit63.20.25d612孔6120.0

3、5it103.20.1d10銷孔10h7it73.212孔底面10it133.232孔底面20it1312.5弧形槽底面10it133.22.1.3審查分度盤的工藝性1）零件材料45鋼，切削加工性良好。2）分度盤100g6mm外圓與35h7mm孔有同軸度要求，為保證加工精度，工藝安排應(yīng)粗、精加工分開。3）主要表面雖然加工精度較高，但可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟的方法保證質(zhì)量地加工出來。2.1.4確定分度盤的生產(chǎn)類型 依設(shè)計題目可知生產(chǎn)類型為：大批大量生產(chǎn)2.2確定毛坯 繪制毛胚圖2.2.1毛坯選擇 根據(jù)材料45鋼，生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn)及零件形狀要求，可選擇模鍛件。毛坯的拔模斜度5。2.

4、2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量1）公差等級 由分度盤零件的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普通級。2）鍛件重量 根據(jù)機械加工后零件的形狀及零件材料，估算鍛件毛坯重量為=7.50kg。3）鍛件復(fù)雜系數(shù) 對分度盤零件圖進行分析計算，可大致確定鍛件外廓包容體的直徑d=180mm，高h=60mm。由公式s=7.50kg/12.0kg0.63。由此可確定該分度盤零件的復(fù)雜系數(shù)為級。4）鍛件材質(zhì)系數(shù) 由于該分度盤零件材料為45鋼，是碳的質(zhì)量分數(shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)為級。5）鍛件分模線形狀與零件表面粗糙度 根據(jù)該分度盤零件的形位特點，采用平直分模面。由零件圖可知，該分度盤

5、零件各加工表面的粗糙度ra均大于等于1.6m 。 根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差和機械加工余量，所得結(jié)果列于表2-2中。表2-2 分度盤鍛造毛坯尺寸公差及機械加工余量鍛件重量/kg包容體重量/kg形狀復(fù)雜系數(shù)材質(zhì)系數(shù)公差等級7.311.9普通級項目/mm機械加工余量/mm尺寸公差/mm備注180外圓表2-142.0表2-10100外圓表2-142.6表2-10高度60表2-112.0表2-13高度25（臺階面)表2-112.0表2-13注：根據(jù)表2-10的表注，將此表中所有公差按1/2分配。2.2.3繪制分度盤鍛造毛坯簡圖 由表2-2所得結(jié)果，繪制毛坯簡圖如圖2-1所示。 圖 2-

6、12.3 擬定分度盤工藝路線2.3.1定位基準的選擇3.1.1精基準的選擇 根據(jù)該分度盤零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇分度盤大端面為精基準，零件上的很多表面都可以采用它們作為基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”原則。分度盤35h7mm的軸線是設(shè)計基準，選用其作為精基準定位加工分度盤100g6mm外圓柱面和臺階面，實現(xiàn)了設(shè)計基準和工藝基準的重合，保證了被加工表面的垂直度和同軸度要求。在鉆削均布圓周孔時采用100g6mm的軸心線作為精基準，做到了設(shè)計基準與工藝基準的統(tǒng)一。3.1.2粗基準的選擇 作為粗基準的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺欠。此處選擇分度盤100g6mm軸線作為粗基準，可以為后

7、續(xù)工序準備好精基準。2.3.2表面加工方法的確定 根據(jù)分度盤零件圖上個加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工工件各表面的加工方法，如表2-3所示。表2-3 分度盤零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等級表面粗糙度ra/m 加工方案備注大端面it1112.5粗車表1-8外圓臺階面it61.6粗車半精車精車表1-8小端面it1112.5粗車表1-8大外圓it1012.5粗車半精車表1-6小外圓it61.6粗車半精車精車表1-8632孔it1312.5鉆擴表1-735孔it73.2鉆粗鏜半精鏜精鏜表1-836孔it1312.5粗車表1-821孔it1312.5鉆表1-7螺紋孔（6個）it63.2鉆攻

8、螺紋表2-39612孔it93.2鉆鉸表1-710銷孔it73.2鉆粗鉸精鉸表1-7弧形槽底面it133.2銑10圓錐形孔it1212.5鉆表1-72.3.3加工階段劃分 該分度盤加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工幾個階段。2.3.4 工序集中與分散 采用工序集中原則，盡可能在一次安裝中加工許多表面，或盡量在同一臺設(shè)備上連續(xù)完成較多的加工要求。2.3.5工序順序的安排1）機械加工工序 遵循”先基準后其他“、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”的原則。2)熱處理工序 因模鍛件的表面層有硬皮，會加速刀具磨損和鈍化，為改善切削加工性，模鍛后對毛坯進行正火處理，軟化硬皮；

9、零件100g6mm外圓面和臺階面需進行淬火，由于零件壁厚小，易變形，加之加工精度要求高，為盡量控制淬火變形，在零件粗加工后安排調(diào)質(zhì)處理作預(yù)處理。3)輔助工序 在粗加工和半精加工后各安排一次中間檢驗，精加工后安排去毛刺、清洗和終檢工序。2.3.6確定工藝路線 在綜合考慮上述工序安排原則基礎(chǔ)上，表2-4列出了分度盤的工藝路線。表2-4 分度盤工藝路線及設(shè)備、工裝的選用工序號工序名稱機床設(shè)備刀具量具1正火2粗車大端面c620偏刀游標卡尺3粗車大外圓c620偏刀游標卡尺4鉆大端孔立式鉆床z550麻花鉆游標卡尺5粗車小端面c620偏刀游標卡尺6粗車小外圓c620偏刀游標卡尺7粗車臺階面c620偏刀游標卡

10、尺8鉆21孔立式鉆床z550麻花鉆卡尺、塞規(guī)9中間檢驗塞規(guī)、百分表、卡尺等10調(diào)質(zhì)處理硬度230250hb11半精車大端面c620偏刀游標卡尺12粗鏜半精鏜精鏜臥式鏜床鏜刀內(nèi)徑千分尺、塞規(guī)13車內(nèi)槽c620內(nèi)槽車刀游標卡尺14半精車小外圓c620偏刀游標卡尺15半精車臺階面c620偏刀游標卡尺16車削退刀槽c620切槽刀游標卡尺17鉆鉸612孔立式鉆床 z550鉆頭復(fù)合鉸刀卡尺、塞規(guī)18銑弧形槽立式銑床x51鍵槽銑刀游標卡尺19鉆粗鉸精鉸10銷孔立式鉆床z550麻花鉆、鉸刀內(nèi)徑千分尺20中間檢驗塞規(guī)、百分表、卡尺等21熱處理淬硬 4045hrc淬火機等22精車小外圓c620偏刀外徑千分尺23精

11、車臺階面c620偏刀外徑千分尺24鉆攻螺紋孔立式鉆床z550麻花鉆、絲錐卡尺、塞規(guī)25鉆擴孔632孔立式鉆床z550麻花鉆、擴孔鉆卡尺、塞規(guī)26去毛刺鉗工臺平銼27清洗清洗機28終檢塞規(guī)、百分表、卡尺等2.4工序25加工余量、工序尺寸和公差的確定1)鉆孔余量=10.0mm 2)由于需要保證10圓錐形孔的尺寸要求，所以不能繼續(xù)使用麻花鉆進行擴孔，而采用多次擴孔的方法達到32mm孔的尺寸要求。 查表2.5-48（機械加工工藝手冊 李洪）可得擴孔工步余量：=1.5mm=1.5mm=1.5mm=1.5mm=1.5mm=1.5mm=2.0mm；=2.0mm；=2.0mm；=2.0mm；=2.0mm；=2

12、.0mm；=1.0mm。3)查表1-20可確定各工序尺寸的加工經(jīng)濟精度等級分別為：it12、it11、it11、it11、it11、it11、it11、it11、it11、it11、it11、it11、it11。根據(jù)以上結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為：0.15mm、0.11mm、0.11mm、0.11mm、0.11mm、0.11mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.16mm。綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，鉆孔：mm：擴孔：mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、m

13、m。2.5 切削用量、時間定額的計算 由于孔的加工精度和表面粗糙度要求不高，所以在刀具強度允許的情況下，選擇較大的切削用量和進給量。2.5.1切削用量的計算1)鉆孔工步 背吃刀量的確定 取=10.0mm。 進給量的確定 由表5-21，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量 f=0.2mm/r。 切削速度的計算 由表5-21，按工件材料為45鋼的條件選取，切削速度v可取為20m/min。由公式（5-1) n=1000v/ d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=636.9r/min，參照表4-9所列z550立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=735r/min。再將此轉(zhuǎn)速帶入公式（5-1），可求出該工序的實際切削速度v= nd/100

14、0=23.1m/min。2)擴鉆工步 擴孔工步分13次進行，切削速度可根據(jù)公式n=1000v/ d和v= nd/1000確定。 第一次擴孔 背吃刀量 =1.5mm 進給量 f=0.6mm/r 切削速度 取v=42m/min n=1000v/ d1163.1r/min 取n=996r/min v= nd/100036.00m/min 第二次擴孔 背吃刀量 =1.5mm 進給量 f=0.6mm/r 切削速度 取v=42m/min n=1000v/ d1028.9r/min 取n=996r/min v= nd/100040.66m/min 第三次擴孔 背吃刀量 =1.5mm 進給量 f=0.6mm/

15、r 切削速度 取v=42m/min n=1000v/ d955.4r/min 取n=996r/min v= nd/100045.35m/min 第四次擴孔 背吃刀量 =1.5mm 進給量 f=0.7mm/r 切削速度 取v=40m/min n=1000v/ d796.2r/min 取n=735r/min v= nd/100036.93m/min 第五次擴孔 背吃刀量 =1.5mm 進給量 f=0.7mm/r 切削速度 取v=40m/min n=1000v/ d727.9r/min 取n=735r/min v= nd/100040.39m/min 第六次擴孔 背吃刀量 =1.5mm 進給量 f=

16、0.7mm/r 切削速度 取v=43m/min n=1000v/ d720.8r/min 取n=735r/min v= nd/100043.85m/min 第七次擴孔 背吃刀量 =2.0mm 進給量 f=0.8mm/r 切削速度 取v=46m/min n=1000v/ d697.6r/min 取n=735r/min v= nd/100048.47m/min 第八次擴孔 背吃刀量 =2.0mm 進給量 f=0.8mm/r 切削速度 取v=46m/min n=1000v/ d639.9r/min 取n=500r/min v= nd/100036.11m/min 第九次擴孔 背吃刀量 =2.0mm

17、進給量 f=0.8mm/r 切削速度 取v=45m/min n=1000v/ d573.2r/min 取n=500r/min v= nd/100039.25m/min 第十次擴孔 背吃刀量 =2.0mm 進給量 f=1.0mm/r 切削速度 取v=45m/min n=1000v/ d530.9r/min 取n=500r/min v= nd/100042.39m/min 第十一次擴孔 背吃刀量 =2.0mm 進給量 f=1.0mm/r 切削速度 取v=45m/min n=1000v/ d494.2r/min 取n=500r/min v= nd/100045.53m/min 第十二次擴孔 背吃刀量

18、 =2.0mm 進給量 f=1.0mm/r 切削速度 取v=47m/min n=1000v/ d482.8r/min 取n=500r/min v= nd/100048.67m/min 第十三次擴孔 背吃刀量 =2.0mm 進給量 f=1.0mm/r 切削速度 取v=47m/min n=1000v/ d467.8r/min 取n=500r/min v= nd/100050.24m/min2.5.2時間定額的計算1)基本時間的計算1 鉆孔工步 根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式=l/fn=(+)fn求得。式中=20mm；=+（12）；+1mm5.4mm；=0；f=0.2mm/r；n=735r/

19、min。將上述結(jié)果代入公式，則該工步的基本時間=（20mm+5.4mm+0)/(0.2mm/r735r/min)0.17min=10.38s。2 擴孔工步 根據(jù)表5-41，擴孔的基本時間可由公式=l/fn=(+)fn求得。式中=20mm；=+（12）+1mm+1mm；=0；由此可得擴孔各工步的基本時間=（21+）/fn。由于在通過分度裝置鉆均布圓周孔的過程中，切削用量、切削速度均不變，且不需裝卸工件，所以看成復(fù)合工步。 復(fù)合工步2：= (21+0.31.5)/(0.6996）60.215min=12.90s 復(fù)合工步3：=（21+0.31.5）/(0.6996) 60.215min=12.90

20、s 復(fù)合工步4：= (21+0.31.5）/(0.6996）60.215min=12.90s 復(fù)合工步5：=（21+0.31.5）/(0.7735）60.250min=15.01s 復(fù)合工步6：=（21+0.31.5）/(0.7735）60.250min=15.01s 復(fù)合工步7：= (21+031.5)/(0.7735）60.250min=15.01s 復(fù)合工步8：= (21+0.32.0）/(0.8735) 60.0.221min=13.26s 復(fù)合工步9：=（21+0.32.0）/(0.8500) 60.324min=19.44s 復(fù)合工步10：= (21+0.32.0)/(0.8500

21、）60.324min=19.44s 復(fù)合工步11：= (21+032.0)/(1.0500）60.259min=15.54s 復(fù)合工步12：= (21+0.32.0）/(1.0500) 60.259min=15.54s 復(fù)合工步13：=（21+0.32.0）/(1.0500) 60.259min=15.54s 復(fù)合工步14：= (21+0.32.0)/(1.0500）60.259min=15.54s2)輔助時間的計算1 鉆孔工步 =(0.150.20),此處取=0.20=0.2010.38s2.08s。2 擴孔工步 復(fù)合工步2：=0.20=0.2012.90s2.58s 復(fù)合工步3：=0.20

22、=0.2012.90s2.58s 復(fù)合工步4：=0.20=0.2012.90s2.58s 復(fù)合工步5：=0.20=0.2015.01s3.00s 復(fù)合工步6：=0.20=0.2015.01s3.00s 復(fù)合工步7：=0.20=0.2015.01s3.00s 復(fù)合工步8：=0.20=0.2013.26s2.65s 復(fù)合工步9：=0.20=0.2019.44s3.89s 復(fù)合工步10：=0.20=0.2019.44s3.89s 復(fù)合工步11：=0.20=0.2015.54s3.11s 復(fù)合工步12：=0.20=0.2015.54s3.11s 復(fù)合工步13：=0.20=0.2015.54s3.11s

23、 復(fù)合工步14：=0.20=0.2015.54s3.11s3)其他時間的計算1 鉆孔工步 除了作業(yè)時間（基本時間與輔助時間）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地時間、休息與生理需要時間和準備時間與終結(jié)時間。由于分度盤的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工作地時間是作業(yè)時間的2%7%，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的2%4%，此處取3%，則各工序的其他時間(+)可按關(guān)系式（3%+3%)x(+)計算。該工步的其他時間：(+)=6%x（10.38+2.08）0.75s。2 擴孔工步 復(fù)合工步2：(+)=6%x（12.90s+2.58s）0.93s 復(fù)合工步3

24、：(+)=6%x（12.90s+2.58s）0.93s 復(fù)合工步4：(+)=6%x（12.90s+2.58s）0.93s 復(fù)合工步5：(+)=6%x（15.01s+3.00s）1.08s 復(fù)合工步6：(+)=6%x（15.01s+3.00s）1.08s 復(fù)合工步7：(+)=6%x（15.01s+3.00s）1.08s 復(fù)合工步8：(+)=6%x（13.26s+2.65s）0.95s 復(fù)合工步9：(+)=6%x（19.44s+3.89s）1.40s 復(fù)合工步10：(+)=6%x（19.44s+3.89s）1.40s 復(fù)合工步11：(+)=6%x（15.54s+3.11s）1.12s 復(fù)合工步12

25、：(+)=6%x（15.54s+3.11s）1.12s 復(fù)合工步13：(+)=6%x（15.54s+3.11s）1.12s 復(fù)合工步14：(+)=6%x（15.54s+3.11s）1.12s4)單件時間的計算1 鉆孔工步 =10.38+2.08+0.75=29.26s2 擴孔工步 復(fù)合工步2：=12.90s+2.58s+0.93s=16.41s 復(fù)合工步3：=12.90s+2.58s+0.93s=16.41s 復(fù)合工步4：=12.90s+2.58s+0.93s=16.41s 復(fù)合工步5：=15.01s+3.00s+1.08s=19.09s 復(fù)合工步6：=15.01s+3.00s+1.08s=1

26、9.09s 復(fù)合工步7：=15.01s+3.00s+1.08s=19.09s 復(fù)合工步8：=13.26s+2.65s+0.95s=16.86s 復(fù)合工步9：=19.44s+3.89s+1.40s=24.73s 復(fù)合工步10：=19.44s+3.89s+1.40s=24.73s 復(fù)合工步11：=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s 復(fù)合工步12：=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s 復(fù)合工步13：=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s 復(fù)合工步14：=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s 因此，工序23的單間時間為10個復(fù)合工步的時間之和

27、，即=29.26s+16.41s+16.41s+16.41s+19.09s+19.09s+19.09s+16.86s+24.73s+24.73s+19.77s+19.77s+19.77s+19.77s=281.16s3 孔加工夾具設(shè)計3.1夾具設(shè)計任務(wù) 圖3-1所示為鉆分度盤632mm孔的工序簡圖。已知：零件材料為45鋼，毛坯為模鍛件，所用機床為立式鉆床z550，大批大量生產(chǎn)規(guī)模。圖 3-13.2定位方案確定 按基準重合原則選擇100g6mm軸心線和外圓臺階面作為定位基準，定位方案如圖3-1所示。圓柱襯套的內(nèi)表面限制工件四個自由度，襯套端面限制工件三個自由度，屬于過定位。因兩個定位面經(jīng)過精加工

28、，垂直度較高，允許過定位。此外，由于分度盤直徑比較大、壁薄，采用如上定位方案，有利于提高定位的穩(wěn)定性與支撐剛度。圖3-1中b-b剖視圖所示削邊銷與定位襯套組合可限制工件六個自由度。3.3刀具導(dǎo)向方案確定 為能迅速、準確地確定刀具與夾具的相對位置，鉆夾具上都應(yīng)設(shè)置引導(dǎo)刀具的元件鉆套。鉆套一般安裝在鉆模板上，此處，采用鉆模板與夾具體一體的結(jié)構(gòu)，有利于提高夾具剛度。鉆套與工件之間留有排削間隙。3.4夾緊方案確定3.4.1夾緊機構(gòu)的選擇 采用簡單手動螺旋夾緊機構(gòu)，使工件的裝卸迅速、方便，如圖3-2所示。3.4.2夾緊力的計算分析 夾緊力的大小，對工件裝夾的可靠性，工件和夾具的變形，夾緊裝置的復(fù)雜程度等

29、都有很大的影響，可根據(jù)公式計算夾緊力。考慮到切削力的變化和工藝系統(tǒng)變形等因素，一般在粗加工時取k=2.53；精加工時取k=1.52。此處，通過受力分析可知，夾緊力方向與與鉆頭進給方向相同，因此，所選夾緊機構(gòu)能夠滿足要求。 圖3-2 圖 3-33.5夾具體的設(shè)計 夾具體必須將定位、導(dǎo)向、夾緊裝置鏈接成一體，并能正確地安裝機床上。本夾具采用鑄鐵夾具體，此方案安裝穩(wěn)定、剛性好，但周期較長，成本略高。3.6分度裝置設(shè)計 為了能在一次裝夾中完成均布圓周孔的加工，就要求在工件加工過程中按其需要進行分度。即當(dāng)加工好工件的一個表面后，使夾具的某些部件連同工件轉(zhuǎn)動一個角度而不斷完成其余表面的加工。圖3-4為槍栓是對定分度機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖，其工作原理如下所述。 轉(zhuǎn)動手柄5時，軸3一起回轉(zhuǎn)，通過銷2帶動定位銷1回轉(zhuǎn)。由于定位銷外圓柱表面上有曲線槽，定位螺釘6圓柱頭嵌在曲線槽中，故定位銷回轉(zhuǎn)時便向右移動，壓縮彈簧4而退出定位孔。完成分度后，重新反轉(zhuǎn)手柄，定位銷在彈簧的作用下沿曲線槽重新插入定位孔內(nèi)。圖 3-43.7定位誤差分析與計算