衬套工艺及钻2Φ6孔夹具设计文档格式.docx
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（三）拟定工艺路线9
（四）选择加工设备及刀具、夹具、量具11
（五）机械加工余量、工序尺寸的及毛坯尺寸的确定13
（六）确定切削用量及基本时间14
零件图20
专用夹具设计20
3.0机床夹具概述21
3.1定位基准的选择21
3.2.切削力和卡紧力计算22
3.3.问题的提出：
22
3.4夹具设计：
3.5夹具设计中的特点23
3.6夹具分类23
3.7夹具设计技术的发展24
3.7.1柔性夹具的研究和发展24
3.7.2计算机辅助夹具设计（CAFD）24
3.8夹具体的基础件25
3.9设计方法和步骤25
夹具设计图纸如下：
27
毕业设计总结28
参考文献29
一、
零件的分析
在制订机械加工工艺时，必须具备：
产品的全套技术文件，包括产品的全套图纸、产品的验收质量标准以及产品的生产纲领。
毛坯图及毛坯制造方法。
工艺人员应研究毛坯图，了解毛坯余量，结构工艺性，以及铸件分型面，浇口、冒口的位置，以及正确的确定零件的加工装夹部位及方法。
车间的生产条件。
即了解工厂的设备、刀具、夹具、量具的性能、规格及精度状况；
生产面积；
工人的技术水平；
专用设备；
工艺装备的制造性能等各种技术资料。
包括有关的手册、标准、以及国内外先进的工艺技术等。
（一）零件的作用
。
衬套在实际工作中起到的作用和它的应用环境与目的有很大关系。
在阀门应用领域，衬套被装置在阀盖内套住阀杆，以此来减少阀门的泄露，达到密封作用。
在轴承应用领域，衬套的使用能减少轴承和轴座之间的磨损，避免轴和孔之间的间隙增大等作用。
衬套的使用灵活性比较高，它能起到的作用也很多，概括来说衬套是对设备进行保护的一类部件。
衬套的使用能减少设备的磨损、振动和噪音，并有防腐蚀的效果。
衬套的使用还能方便机械设备的维修、简化设备的结构和制造工艺.
（二）零件的工艺分析
由零件图可知零件的材料为40Cr,40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一,调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。
由零件图可知Φ60中心线是主要的设计基准和加工基准，该零件的主要加工表面为Φ60±
0.01的外圆表面、Φ44外圆表面、Φ25的内圆表面、Φ28的内圆、表面172的两个端面，M42的螺纹圆表面。
这些加工表面有着一定的位置要求，主要是：
1）Φ60轴线、Φ44轴线与Φ25的轴线的同轴度误差不大于Φ0.03。
2）T面对Φ60与Φ44的轴线的垂直度误差不大于0.03mm.
由以上分析可知，以上位置精度要求由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所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。
二、工艺规程设计
（一）确定毛坯的制造形式
选择毛坯应该考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定采用某种毛坯制造方法的经济性。
如生产规模较大，便可采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，这样，虽然一次投资较高，但均分到每个毛坯上的成本就较少。
而且，由于精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高，既节约原材料又可明显减少机械加工劳动量，再者，毛坯精度高还可简化工艺和工艺装备，降低产品的总成本。
选择毛坯应该考虑工件结构形状和尺寸大小。
例如，形状复杂和薄壁的毛坯，一般不能采用金属型铸造；
尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸和精铸。
再如，某些外形较特殊的小零件，由于机械加工很困难，则往往采用较精密的毛坯制造方法，如压铸、熔模铸造等，以最大限度地减少机械加工量。
选择毛坯应考虑零件的机械性能的要求。
相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其机械性能往往不同。
例如，金属型浇铸的毛坯，其强度高于用砂型浇铸的毛坯，离心浇铸和压力浇铸的毛坯，其强度又高于金属型浇铸的毛坯。
强度要求高的零件多采用锻件，有时也可采用球墨铸铁件。
零件材料为40Cr,该零件为套类零件，套类零件的结构特点是，具有同轴度要求较高的内、外旋转表面，壁薄而易变形，端面和轴线要求垂直，零件长度一般大于直径。
套类零件起支承或导向作用，在工作中承受径向力或轴向力和摩擦力。
套筒类零件毛坯材料的选择主要取决于零件的功能要求、结构特点及使用时的工作条件。
套筒类零件一般用钢、铸铁、青铜或黄铜和粉末冶金等材料制成。
有些特殊要求的套类零件可采用双层金属结构或选用优质合金钢，双层金属结构是应用离心铸造法在钢或铸铁轴套的内壁上浇注一层巴氏合金等轴承合金材料，采用这种制造方法虽增加了—些工时，但能节省有色金属，而且又提高了轴承的使用寿命。
套类零件的毛坯制造方式的选择与毛坯结构尺寸、材料、和生产批量的大小等因素有关。
孔径较大（一般直径大于20mm）时，常采用型材（如无缝钢管）、带孔的锻件或铸件；
孔径较小（一般小于20mm）时，一般多选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件；
大批大量生产时，可采用冷挤压、粉末冶金等先进工艺，不仅节约原材料，而且生产率及毛坯质量精度均可提高。
套筒类零件的功能要求和结构特点决定了套筒类零件的热处理方法有渗碳淬火、表面淬火、调质、高温时效及渗氮。
根据以上，选择‘棒料’，因为它易采购，成本低，准备周期短。
（二）定位基准的选择
定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。
否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。
1、粗基面的选择
如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准，如在工件上有很多不加工表面。
则应有与其中的加工表面的位置精度要求较高的表面作粗基准。
如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作粗基准。
选作粗基准的表面应平整，没有浇口或飞边等缺陷，以便定位可靠。
粗基准只能用一次，以免产生较大的的位置误差。
对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：
当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准，从零件的分析得知，以毛坯的外圆作为粗基准。
2、精基面的选择
用公用基准作为精基准，以消除不重合误差，即“基准重合”原则。
尽可能使各个工序的定位都采用同一基准，即“基准统一”。
当精加工或光整加工工序要求余量小而无效均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即“自为基准”原则。
为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，遵循“互为基准”原则。
精基准的选择，尤其是主要定位面，应有足够大的面积和精度，以保证定为基准可靠。
同时还应使夹紧机构简单，操作方便。
即“便于装夹”原则。
精基准的选择主要考虑基准重合的问题。
选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。
采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。
为使基准统一，应该选择Φ25的孔作为精基准。
（三）拟定工艺路线
拟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。
在生产纲领和生产类型已确定为大批量生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外，还考虑经济效果，以使降低成本。
1、路线方案一：
工序号
工序内容
10
车端面，车另一端面保留长度200MM
20
钻中心孔用双顶尖固定
30
车外圆Φ42，Φ45，Φ60，Φ85
40
装夹Φ85端，钻Φ23的孔，镗、扩、粗铰、至Φ25Φ30，调头镗、扩、粗铰大端Φ40、Φ45的孔
50
调头车退刀槽2、1.5*0.5
60
攻内外螺纹
70
调头车大端至长度172
80
倒角45度
90
专用夹具钻2-Φ6，及4-Φ6.5
100
去毛刺
110
检验
2、路线方案一：
10
车端面至尺寸要求172MM
钻中心孔
双顶尖固定
40
车尺寸至要求Φ42,、Φ45、Φ60、Φ82保留右端Φ72尺寸37MM
车床钻、扩、粗铰至Φ25、Φ30，调头镗、扩、粗铰大端Φ40，Φ45孔
夹大端，车退刀槽
夹大端Φ82，车至长度尺寸
专用夹具钻2-Φ6,4-Φ6.5
3、工艺方案的比较与分析
上面两个工艺方案的比较，可以看出方案一的加工为在零件所需要的长度基础上进行加长处理，然后再用双顶尖的装夹方式固定，这样在先加工出中心孔的情况下可以一刀将整个零件的外圆的尺寸要求车到位，这样在由于零件较长的情况下不能直接钻完整个工件的孔和在两端车螺纹以及扩孔，可以分两次调头装夹在机床上面，可以方便的加工。
工艺方案二是直接加工出工件的整个长度，这样就减少了钻中心孔的工序，且方案一需要在最后切断保留的长度，相对而言节省了时间，但通过仔细分析零件图可以发现，工件最大端的长度仅有10mm，在对Φ25，Φ28进行钻孔的时候必须将整个工件用右端装夹，但10mm的长度是不足够在机床上装夹的，故只能在之前对工件进行加长用以在机床上装夹。
故通过分析选择工艺方案一为最佳的方案。
4、确定工艺过程方案
工序名称
工序内容
定位基准
备注
毛坯
选择220的棒料
20
热处理
退火
车
车两端面保证长度200mm
外圆
钻
钻中心孔，用双顶尖装夹
粗车
两端面
钻Φ23的孔
Φ85的外圆
调头钻Φ23的孔
Φ45的外圆
镗
镗孔Φ24.8、Φ28
铰
粗铰Φ25
扩
扩孔Φ39,、Φ44
镗孔Φ40，Φ45
车退刀槽
Φ45、Φ85外圆
120
攻
130
车大端至尺寸172mm
Φ45外圆
140
倒
倒角45°
150
专用夹具钻2-Φ6及4-Φ6.5
Φ25内孔
160
170
以上工艺路线详细请见机械加工工艺过程卡、机械加工工艺卡与机械加工工序卡。
（四）选择加工设备及刀具、夹具、量具
1、加工设备
工序030Φ45车和Φ85mm的基准面，宜选用机床CA6140车床。
工序040钻工件两端面中心孔，宜选用机床CA6140车床。
工序050车Φ42mm、Φ45mm、Φ60mm、Φ85mm外圆。
宜选用机床CA6140车床。
工序060钻Φ23的孔。
工序070车镗Φ24.8、Φ28的孔。
工序080铰Φ25mm的孔，宜选用机床CA6140车床。
工序090扩Φ39、Φ44的孔。
工序100粗镗孔Φ40，Φ45宜选用机床CA6140车床。
工序110车退刀槽，宜选用机床CA6140车床。
工序0120攻内外螺纹。
工序0130车大端至尺寸172mm，宜选用机床CA6140车床。
工序0140倒角。
工序0150钻孔。
选用Z525立式钻床。
2、夹具选择
本零件除粗铣及钻孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。
3、选择刀具，根据不同的工序选择刀具
1.车端面选用45°
车刀车削。
2.钻中心孔用Φ20的锥柄麻花钻。
3.车外圆用90°
车刀去车。
4.钻Φ23的孔用Φ23锥柄麻花钻钻。
5镗Φ24.8的孔及Φ28的孔用可调节的浮动镗刀。
6.铰孔Φ25用直径为Φ25的铰刀铰孔。
7.扩孔Φ39,、Φ44用相同直径的扩孔钻。
8.镗孔Φ40，Φ45用浮动镗刀。
9.退刀槽用直径为2mm的割刀。
10.攻内外螺纹用三角螺纹车刀。
11.钻2-Φ6，4-Φ6.5的孔用Φ6的直柄麻花钻钻。
4、选择量具
本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。
根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：
1.选择加工面的量具
用分度值为0.05mm的游标长尺测量，以及读数值为0.01mm测量范围75mm～100mm的外径千分尺。
2.选择加工孔量具
因为孔的加工精度介于IT7～IT9之间，可选用读数值0.01mm测量范围50mm～125mm和0mm～25mm的内径千分尺即可。
（五）机械加工余量、工序尺寸的及毛坯尺寸的确定
衬套的材料为40Cr，硬度为40~45HRC，生产类型为大批量生产，且外形较为简单，可采用棒料进行生产。
根据上诉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如下：
1.外圆表面（Φ42、Φ45、Φ60、Φ85）
通过图纸分析可以了解，该零件技术要求中要求在外圆有Ra0.8的表面粗糙度要求,仅粗加工是不能保证表面粗糙度的，必须精加工，查《机械设计工艺设计简明手册》可知Φ18-Φ50,Φ50-Φ80经热处理和未经经热处理零件的粗、车长度小于等于200）加工余量。
Φ42、Φ45
粗车加工余量2mm
精车加工1mm
Φ60、Φ85
粗车加工余量2.3mm、2.5mm
精车加工1.1mm、1.2mm。
2.长度方向的加工余量
长度方向的余量查《切削加工简明实用手册》表8-16，直径上的余量，该零件长度为172且该零件用中心孔定位安装
加工余量1.6-1.7mm取1.5mm。
3.内孔内孔Φ25、Φ28、Φ40、Φ45
由于俩个孔的尺寸较大，查《机械设计工艺设计简明手册》可知毛坯上必须预留孔。
两孔的精度要求介于IT7-IT8之间，且孔的大小相差不是十分明显以Φ25为基准其余孔进行钻扩铰的操作，参照《机械设计工艺设计简明手册》表8-21确定工序尺寸及余量为：
Φ25mm第一次钻孔后余量2mm
镗孔后Φ25、Φ28的余量都为0.2mm
粗铰Φ25的余量0.06mm。
镗孔Φ40与Φ45的孔的余量为0.3mm。
扩孔Φ40与Φ45的孔的余量为0.25mm。
（六）确定切削用量及基本时间
切削用量的选择
正确地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的工具耐用度和经济性，保证加工质量，是具有相当重要的作用。
（1）粗加工切削用量的选择原则
粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大。
因此，
选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、进给量F和切削深度αp）中，提高任何一项，都能提高金属切削率。
但是对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量。
切削深度影响最小。
所以，粗加工切削用量的选择原则是：
首先考虑选择一个尽可能大的切削深度αp，其次选择一个较大的进给量F，最后确定一个合适的切削速度V。
（2）精加工时切削用量的选择原则
精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。
因此，选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提高生产率。
所以，在精加工时，应选用较小的切削深度αp和进给量F，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工质量和表面质量。
1.工序030的切削用量及基本时间的确定
切削用量030
本道工序是车棒料的两端面，刀具选用45度车刀
1.确定进给量f
由于工件现有尺寸不是工件的最终尺寸，工件要作加长处理。
棒料的毛坯长度取220，要保留210的总长，所以两边各有5的余量，且不需要保留余量所以背吃刀量选择3mm根据表8-50可以查的进给量f为0.5-0.8mm/r，fz=0.80mm/r。
2.选择车刀标准及耐用度
本道工序就是车端面，选用普通的合金钢普通45°
车刀就能够完成。
3.确定切削速度V=πdn/1000=π×
100×
500/1000=1.2m/s
基本时间030
车100mm的端面的时间大概为40s。
2.工序080与090和100的切削用量及基本时间的确定
切削用量
080
本工序为钻Φ23的孔，且要铰孔到Φ25刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径d=23mm。
机床选用CA6140进行钻孔，使用切削液。
1.确定进给量f
由于孔径和深度都很大，宜采用自动进给，fz=0.40mm/r。
2.选择钻头磨钝标准及耐用度
根据表5-130，钻头后到面最大磨损量为0.6mm，耐用度T=20min。
3.确定切削速度V
由于零件的材料为40Cr所以零件为中碳钢根据零件的硬度40-45HRC跟据国家标准硬度HLDHRCHRBHVHBHSD转换换算表副本可以查出该零件的硬度为374HBW-429HBW所以可以表8-71查出该工件的切削速度为v=1.2m/r
切削用量
090
本道工序为扩Φ28与Φ24.8的孔使用高速扩孔钻
1.确定进给量f
根据表8-86，工件的背吃刀量选择为0.9mm、2.5mm,工件的长度为200mm所查表可得扩孔钻的进给量为0.5mm/r
2.选择钻头的磨钝标准及耐用度
钻头最大磨损量为0.8mm，耐用度T=50min。
3.确定切削速度V
σ=670MPa的35钢的加工性为5类，根据表5-127，进给量f=0.150mm/r，由表8-87，可查得V=1.15m/s，n=250r/min。
根据CA6140车床说明书选择主轴实际转速。
切削用量100
本道工序为粗铰Φ25的孔以达到精度采用高速钢铰刀
根据表8-85可以查出因为该工件的HBW＞170，切铰刀的直径＞20-30所以该进给量为f=1.3-2.6mm/r
2.选择铰刀的磨钝标准及耐用度
根据表8-77可以查出铰刀的磨损量为0.5-0.7，耐用度T=80min。
故K
=0.87
故V
’=14.2×
0.87×
1=12.35m/min
N’=
根据机床说明书选择n=100r/min.这时实际的铰孔速度V为：
V=
根据以上计算确定切削用量如下：
铰孔：
d0=25mm,f=1.5mm/r,n=100r/min,v=13.65m/min
基本时间100
l
=
L=27.5mm,n=530r/min,f=0.5mm,取l1=3mm,l2=4mm,
T
=
基本时间
090
扩Φ27.8mm与Φ24.8深140mm的孔，基本时间为60s
基本时间020
T
=
式中，n=400,f=0.3,l=27.5mm,l1=l2=5mm
3.工序110和120的切削用量及基本时间的确定
本道工序是镗孔和扩Φ40与Φ45孔采用高速钢镗刀和高速钢扩孔钻
切削用量110
工件的直径为＜50mm且选择背吃刀量为a=5,根据表8-86可以查出进给量为fz=1.1mm/r。
2.选择镗刀标准及耐用度
据表5-130，镗刀最大磨损量为1mm，耐用度T=60min。
3.确定切削速度V
由表8-86，σ=374HBW-429HBWPa的35钢的加工性为5类，根据表，进给量f=0.20mm/r，由表8-86，可查得V=14.4m/min，n=1082r/min。
基本时间110
切削用量120
根据表8-79可以查出高速钢扩孔钻的扩孔是的进给量，直径为40.45的孔进行扩孔且HBW＞200的进给量为0.9-1.1.取f=0.5mm.r
2.选用扩孔钻磨钝标准及耐用度
跟据表8-77，加工的材料为结构钢使用的刀具为高速钢的扩孔钻查表可以得出，扩孔钻的0.8-1.2mm刀具的寿命为T=70-90min。
进给量f=1.1mm.r.由表8-71查得v=0.17m.s.按公式计算主轴的转速
n=1000v/πd=1000×
0.17/（π×
40）=1.35r/s
得出切削速度v=1.15m/s
基本时间120
扩Φ40与Φ45，深度为26.5的孔的时间为60s
4.工序140的切削用量及基本时间的确定
本道工序是攻螺纹采用的事高速钢螺纹车刀，车销的是M42、M30与M45的螺纹。
切削用量
1.确定切削速度V
跟据表8-63，粗车螺纹的a=0.17，走刀次数i=4.精车螺纹是a=0.08走刀次数i=2
V=（C/Taf）k
C=11.8m=0.11x=0.7螺距t=1，k=（0.63/0.60）=1.11,k=0.75
所以车螺纹时v=（C/Taf）k=0.96m/min,
2.选用螺纹刀磨钝标准及耐用度
由于采用的事高速钢螺纹车刀。
查得刀具的寿命为T=60min
基本时间
车螺纹M45,长度为14mm时间大概为3min。
车螺纹M40,长度为12.5mm时间大概为2min。
5.工序170的切削用量及基本时间的确定
本工序为钻Φ6.5的孔，刀具选用直柄麻花钻，直径d=6.5mm。
机床选用Z535进行钻孔。
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