齿轮泵泵体设计说明书

四川理工学院毕业设计

学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师：

四川理工学院机械工程学院

二0一一年六月

典型零件（齿轮油泵泵体）的工艺及工装设计

四 川 理 工 学 院

毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目：典型零件（齿轮油泵泵体）的工艺及工装设计 学院：机械工程学院 专业： 机械设计自造及其自动化 班级： 学号： 学生： 指导教师： 接受任务时间 2011.3.1

教研室主任 （签名） 院长 （签名）

1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 设计条件：零件年产量100000件，一般中型企业。 ①．查阅和收集设计资料

②．绘制泵体零件图及零件毛坯图，并完成其工艺分析 ③．编制机械加工工艺规程 ④．指定工序的夹具及其零件设计 ⑤．编写设计说明书

2．指定查阅的主要参考文献及说明 ①．《机械加工工艺人员设计手册》 ②．《机床夹具设计手册》 ③．《金属切削机床设计手册》 ④．《机械零件设计手册》 ⑤．《机械制造工序学》 3．进度安排 1 2 3 4 5 设计（论文）各阶段名称 查阅和收集设计资料并撰写开题报告 绘制泵体零件图及毛坯图，并完成其工艺分析 编制机械加工工艺规程 夹具及其零件设计及编写设计说明书 准备毕业答辩 起 止 日 期 2011.3.1-2011.3.15 2011.3.16-2011.3.22 2011.3.23-2011.4.3 2011.4.4-2011.5.31 2011.6.1-2011.6.10

四川理工学院毕业设计（论文）

摘要

在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷热工艺过程中，使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产率。

在机床上加工工件时，为了保证加工精度，必须正确安装工件，使其相对机床切削成形运动和刀具占有正确的位置，这一过程称为“定位”。为了不因受切削力、惯性力、重力等外力作用而破坏工件已定的正确位置，还必须对其施加一定的夹紧力，这一过程称为“夹紧”。定位和夹紧的全过程称为“安装”。在机床上用来完成工件安装任务的重要工艺装备，就是各类夹具中应用最广泛的“机床夹具”。

机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产，而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。因此，专用夹具的设计是一项重要生产准备工作，每一个从事加工工艺的工装设计人员，都应该掌握有关夹具设计的基础知识。

关键词：机械制造；通用夹具；专用夹具；钻床夹具；齿轮泵

I

摘要

ABSTRACT

At the machine manufacture machine-finishing, the examination, the assembly, the welding and heat treatment and so on in the cold hot technological process, are using the massive jigs, with installs the processing object, enable it to hold the correct position, guarantees the components and the product quality, and enhancement production efficiency.

Processes the work piece when the engine bed, in order to guarantee the processing precision, must correctly install the work piece, causes its relative engine bed cutting forming movement and the cutting tool holds the correct position, this process and so on the gravity is not destroyed the work piece already the correct position which decides, but also must certainly exert to it clamps to be called ”the installment”. Uses for on the engine bed to complete the work piece to install the duty the important craft equipment, is in each kind of jig widely applies ”the engine bed jig”.

Engine bed jig type very many, among the use scope broadest general jig, the specification size are many has standardized, and has especialty the factory to carry on the production. But widely uses in the volume production, specially unit clamp which serves for some work piece processing working procedure, then needs various factoriesin dependently to design the manufacture according to the work piece processing craft. Therefore, the unit clamp design the manufacture according to the work piece processing craft. Therefore, the unit clamp design id an important production preparatory work. each is engaged in the processing craft the work clothes design personnel, all should grasp the elementary knowledge which the related jig design

Keywords: machinery, common fixture, special fixture, drilling fixture,

II

第二章 齿轮泵的工艺分析

第三章 工艺设计

3.1基准的选择 3.1.1精基准的选择

选择泵体的A面作为精基准。该零件上的很多孔都可以采用它作为基准进行加工，遵循了“基准统一”原则，同时A面亦为设计基准，遵循了“基准重合”原则。 3.1.2粗基准的选择

作为粗基准应平整，没有飞边、毛刺等表面缺欠，故选择零件B面作为粗基准。 3.1.3机械加工工艺顺序

零件主要表面及其他表面的机械加工顺序，对组织生产、保证质量和降低成本有较大的作用，应根据工序的划分和定位基准的建立与转换来 。一般原则为：

① 先粗后精。既粗加工-半精加工-精加工，最后安排主要表面的终加工顺序。 ② 在各阶段中，先加工基准表面，然后以它定位加工其他表面。 ③ 先加工主要表面，当其达到一定精度后再加工次要表面。

④ 先平面后孔。这是因为平面定位比较稳定可靠，所以对于箱体、支架、连杆等类平面轮廓尺寸较大的零件，常先加工平面。

⑤ 除用为基准的平面外，精度越高，粗糙度Ra值越小的表面应放在后面加工以防止划伤 ⑥表面位置尺寸及公差标注方式也影响工序顺序，应力求能直接保证或使尺寸链数日减少。 3.2工艺方案

表3-1齿轮泵工艺路线及设备、工装的选用

工序号 0 1 2 3 4 铸造、清砂、退火 粗铣、半精铣A面 粗铣、半精铣B面 磨B面 钻、扩、铰孔Φ14.5 B面定位，侧面夹紧 A面定位，侧面夹紧 A面定位，侧面夹紧 B面、双圆头孔定位 立式铣床X51 面铣刀 游标卡尺 工序内容 定位面 机床设备 刀具 量具 立式铣床X51 卧轴矩台平面磨床M7120A 立式钻床Z525 面铣刀 游标卡尺 碳化硅砂轮 麻花钻、扩孔钻、铰刀 游标卡尺 卡尺、塞规 4

四川理工学院毕业设计（论文）

钻、铰通孔Φ9 B面、双圆头孔定位 A面、Φ14.5、Φ9定位 A面、Φ14.5、Φ9定位 A面、Φ14.5、Φ9定位 A面、Φ14.5、Φ9定位 A面、Φ14.5、Φ9定位 A面、Φ14.5、Φ9定位 B面、2-Φ10定位 B面、2-Φ10定位 B面、Φ14.5和Φ9定位 A面、Φ14.5、Φ9定位 A面、Φ14.5、Φ9定位 A面、Φ14.5、Φ9定位 立式钻床Z525 麻花钻、铰刀 卡尺、塞规 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

粗铣双圆头底面 扩、粗铰、精铰Φ20 钻、粗铰、精铰孔Φ10 钻、铰孔Φ8 钻螺纹孔Φ5 攻螺纹4-M6 钻、扩、铰孔Φ18 钻孔Φ5.5 粗镗、半精镗孔Φ28 钻、铰螺纹孔Φ12.5 钻孔Φ5.5 攻螺纹M14 去毛刺 最终检验 立式铣床X51 立铣刀 卡尺、塞规 立式钻床Z525 扩孔钻、铰刀 麻花钻、扩孔钻 、铰刀 麻花钻、铰刀 卡尺、塞规 立式钻床Z525 卡尺、塞规 立式钻床Z525 卡尺、塞规 立式钻床Z525 麻花钻、铰刀 卡尺、塞规 立式钻床Z535 丝锥 麻花钻、扩孔钻、铰刀 麻花钻、铰刀 卡尺、塞规 立式钻床Z525 卡尺、塞规 立式钻床Z525 卡尺、塞规 CA6140 立式钻床Z525 高速钢镗刀 麻花钻、铰刀 卡尺、塞规 卡尺、塞规 立式钻床Z525 麻花钻、铰刀 卡尺、塞规 立式钻床Z535 丝锥 卡尺、塞规 钳工台 平锉 塞规、百分表、卡尺等 3.1 工序尺寸的确定

在一般情况下，加工某表面的最终工序尺寸可直接按零件图的要求来确实。而中间工序的尺寸则是零件图的尺寸（最终工序尺寸），加上或减去工序的加工余量，即采用由后往前推的方法，有零件图的尺寸，一直推算到毛坯尺寸。由此可知，若某表面经过n-1次加工，则其工序尺寸为

Ln=Ln-1±Zn-1 (n≥1) (3-1)

因此，确定了加工余量后，即可根据设计尺寸推算出各工序尺寸，上式只适用较简单的工序尺寸的确定，对于较复杂的工序尺寸的确定需要要进行尺寸链的换算。 1）磨B面

5

第二章 齿轮泵的工艺分析

查②表8-34取磨平面加工余量=0.3mm，该工序完成后即达到工序尺寸为20?0.1mm，则查②表8-35公差确定半精铣工序尺寸为20.30+0.033+0.1 mm

2）粗铣、半精铣A、B面

B面：查②表8-33取半精铣余量0.5mm 查②表8-35公差确定粗铣工序尺寸为20.80+0.13 mm，则粗铣余量=

+0.033总加工余量-半精铣余量-磨削余量=1.8-0.5-0.3=1mm 则A面加工完成后的工序尺寸为21.80A面：查②表8-33取半精铣余量0.8mm 查②表8-35公差确定粗铣工序尺寸为22.60量=总加工余量-半精铣余量=1.8-0.8=1mm 3）钻、粗铰、精铰Φ14.5、Φ9

查①表1-20和①表2-40确定钻孔及公差至Φ140+0.18 mm

+0.13mm，粗铣余量粗铣余

mm，粗铰至Φ14.40+0.07 mm，精铰至Φ14.50mm，铰孔至Φ90+0.027 mm mm

查①表1-20和①表2-40确定钻孔及公差至Φ8.804）粗铣双圆头孔

+0.15mm，粗铰孔至Φ8.960+0.058+0.022因是一次铣削，故取粗铣余量=机械加工余量=0.5mm 则深度尺寸为6.3?0.22mm 5）扩、粗铰、精铰Φ20

毛坯直径=18.4mm，查①表1-20和①表2-40确定扩孔及公差至Φ19.40至Φ

+0.13+0.15mm，粗铰至Φ19.80+0.084mm，精铰

200+0.033mm，铣削深度为6.5-6.3=0.2mm，则深度尺寸为6.5?0.04mm

+0.16）钻、粗铰、精铰Φ10

查①表2-28和③表1-2确定钻孔及公差至Φ9.807）钻、铰Φ8

查①表1-20和①表2-40确定钻孔及公差至Φ89）钻、铰、攻螺纹4-M6

钻孔至Φ50+0.12+0.15mm，粗铰至Φ9.960+0.058mm，精铰至Φ100+0.022mm

7.80+0.15mm，铰孔至Φ

80+0.036mm

mm，丝锥攻螺纹至Φ6，查③表6-42取极限偏差确定尺寸为Φ6?0.060mm

+0.0609）粗镗、半精镗孔Φ28

查①表2-28可得半精镗余量=0.3mm，该工序完成后即达到工序尺寸为Φ28?0.035mm,则查③表1-2确定粗镗尺寸及公差为Φ

+0.06527.70+0.13mm，因镗孔总余量为18，则粗镗余量=18-0.3=17.7mm

10）钻、扩、铰Φ18

查①表1-20和①表2-40确定钻孔及公差至Φ17011）钻、铰孔Φ5.5

查①表1-20和①表2-40确定钻孔及公差至Φ12）钻、铰、攻螺纹M14*1.5-6H

查①表2-39得攻螺纹前孔加工直径为Φ12.5mm，查①表2-28和③表1-2确定钻孔及公差为Φ120至Φ12.50+0.07+0.18+0.18mm，扩孔至Φ17.90+0.11mm，铰孔至Φ180+0.07mm

50+0.12mm，铰孔至Φ

5.50+0.048mm

mm，铰孔

mm，最后用丝锥攻螺纹至Φ14, 查③表6-42取极限偏差确定尺寸为Φ14?0.080mm

+0.080 6

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13）钻孔Φ5.5

+0.048查①表1-20和①表2-40确定钻孔及公差至Φ50+0.12mm，铰孔至Φ5.50mm，数据汇总如表3-2

表3-2 齿轮泵各加工面的工序尺寸

工序名称 工序余量 工序尺寸 工序公差 工序尺寸及偏差 半精铣A面 0.8mm 21.8 0.033 1 21.80+0.033 粗铣A面 1mm 22.6 0.13 22.6+0.130 磨B面 0.3mm 20 0.2 20?+0.10.1 2 半精铣B面 0.5mm 20.3 0.033 20.30+0.033 粗铣B面 1mm 20.8 0.13 20.8+0.130 精铰孔 0.1 14.5 0.027 14.50+0.027 粗铰孔 0.4 14.4 0.07 14.4+0.070 钻孔 14 14 0.18 3 140+0.18 精铰孔 0.04 9 0.022 90+0.022 粗铰孔 0.16 8.96 0.058 8.960+0.058 钻孔 8.8 8.8 0.15 8.80+0.15 4 粗铣双圆头底面 0.5 6.3 0.37 6.3+0.15?0.22 精铰孔 0.2 19.8 0.033 200+0.033 5 粗铰孔 0.4 19.4 0.084 19.80+0.084 扩孔 1 18.4 0.13 19.4+0.130 精铰孔 0.04 10 0.022 100+0.022 6 粗铰孔 0.14 9.96 0.058 9.960+0.058 钻孔 9.8 9.8 0.15 9.80+0.15 铰孔 0.2 8 0.036 7 80+0.036 钻孔 7.8 7.8 0.15 7.80+0.15 8 钻孔 5 5 0.12 50+0.12 9 攻螺纹孔 1 6 0.12 6?+0.0600.060 半精镗孔 0.3 28 0.03 10 28?+0.0650.035 粗镗孔 17.7 27.7 0.13 27.70+0.13 铰孔 0.1 18 0.07 180+0.07 11 扩孔 0.9 17.9 0.11 17.90+0.11 钻孔 17 17 0.18 170+0.18

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第二章 齿轮泵的工艺分析

12 钻孔 铰孔 5.5 0.5 12 1.5 5.5 5.5 12.5 12 14 5.5 0.12 0.07 0.18 0.16 0.12 5.50+0.12 13 钻孔 14 15 攻螺纹孔 钻孔 12.50120+0.07+0.18 14?0.080 +0.0805.50+0.12 8

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第四章 确定切削用量与时间定额

4.1切削用量的选择原则

合理地选择切削用量，对保证加工精度和表面质量，提高生产率和刀具耐用度等，都有很大的影响。 选择切削用量是指要选定切削深度、进给量和切削速度。在这3个因素中，对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，而切削深度影响最小，对表面粗糙度影响最大的是进给量，而对切削力影响最大的则是切削速度。因此，在粗加工阶段，应考虑选择尽可能大的切削深度，其次是选择较大的进给量，最后确定一个合适的切削速度。在半精、精加工阶段，由于加工精度和表面质量的要求较高，因此一般均选择较小的切削深度和进给量，在保证刀具耐用度的前提下，应选取较高的切削速度，以保证加工质量和生产率的要求。 4.2切削用量、时间定额的计算

以下为主要加工工序的切削用量及要求另外计算的工序的切削用量： 1)工序号1、2：粗铣、半精铣A、B面 粗铣A面：

背吃刀量的确定：由上述可知粗铣ap=粗铣余量=1mm

进给量的确定：查①5-7按机床功率取每齿进给量fz=0.2mm/z 铣削速度的计算:查①表5-9取d/z=80/10，v=40m/min

n=1000v/3.14d （4-1）

铣刀转速 n=1000*40/(3.14*80)

=159.2r/min

查①表4-15取转速n=160r/min, 则实际切削速度 v=3.14nd/1000

=3.14*160*80/1000 =40.2m/min

基本时间tj 的计算：查①表5-43中铣刀铣平面（不对称铣削）的基本时间计算公式：

Tj=(l+l1+l2)/fmz （4-2）

其中l1=0.5d-C0 (d- C0 ) +(1~3)

C0 =(0,03~0.05)d =0.04*80 =3.2mm 故l1 =0.5*80-3.2 (80- 3.2 ) +(1~3)

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第四章 确定切削用量与时间定额

= 26.3mm l2=3~5mm取4mm

则tj =(90+26.3+4)/(0.2*10*160) =0.37min =22.5s

辅助时间tf的计算

由①表第五章第二节所述，辅助时间tf 与基本时间之间的关系为tf =(0,15~0.2) tj ,本设计中均取0.15，则tf

=0.15*22.5=3.4 s

其他时间的计算

在本设计中，因零件是大批量生产，故分摊到每个工件上的准备与终结时间很少忽略不计，布置工作地时间tb

和休息与生理需要时间tx分别取作业时间的3%，则其他时间tb+tx可按关系式（3%+3%）*（tj+tf）

tb+tx=6%*(22.5+3.4)=1.5s

工序1加工总时间：tdj =22.5+3.4+1.5=27.4s 粗铣B面的切削用量和加工时间同粗铣A面时的一样 半精铣A面：

背吃刀量的确定：由上述可知半精铣ap=半精铣余量=0.8mm 进给量的确定：查②表15-7取半精加工每齿进给量fz=0.12mm/z 铣削速度的计算:查①表5-9取v=49m/min，由式4-1得

n=1000v/3.14d =1000*49/(3.14*80) =195.1r/min

查①表4-15取转速n=210r/min

则实际切削速度 v=3.14*210*80/1000

=52.7m/min

基本时间tj的计算：由式4-2得 Tj=(l+l1+l2)/fmz tj =(90+26.3+4)/(0.12*10*210) =0.47min =28.2s

辅助时间tf的计算: tf =0.15*22.9=4.2s 其他时间的计算: tb+tx= 6%*(28.2+4.2)=1.9s 加工总时间：tdj =28.2+4.2+1.9=34.3s

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半精铣B面的切削用量和加工时间中除了ap=0.5mm外，其他用量同半精铣A面时一样 2）磨B面

背吃刀量的确定：由上述可知ap=磨削余量=0.3mm

进给量的确定：查③表3-47按M7120A砂轮宽度B=25mm,n=1500r/min,工作台纵向进给量fa=(0.2~0.8)B,取fa=0.5B=12.5mm

查③表3-48按f=0.5B取工件速度vw=10m/min，工作台单行程磨削深度=0.03mm/st 磨削速度的计算: 查③表3-47按端面磨削灰铸铁取砂轮速度v=30m/s=180m/min 基本时间tj的计算：由③式3-2得

Tj=2*L*b*h*K/(1000*VW*fB*fa*Z)(min) （4-3） 式中h——每面加工余量（mm） K——光整消除火花修正系数=1.3 L——工件磨削长度（mm） h——工件磨削表面长度（mm） b——工件磨面宽度（mm） VW——工作台往复速度（m/min） fB——磨削宽度进给量（mm） Z——同时加工件数

则Tj=2*90*50*0.3*1.3/(1000*10*0.03*12.5)=0.94min=56.4s 辅助时间tf的计算: tf =0.15*56.4=8.5s 其他时间的计算: tb+tx= 6%*(56.4+8.5)=3.9s 加工总时间：tdj =56.4+8.5+3.9=68.8s 3）钻、粗铰、精铰Φ14.5

+0.18钻孔至Φ140mm：

背吃刀量的确定 ap =14mm

进给量的确定 查②表15-33取f=0.52mm/r 钻孔速度的确定 查②表15-37取v=0.35m/s=21m/min 则钻孔转速 n=1000v/3.14d =1000*21/(3.14*14) =477.7r/min

查①表4-9取Z525主轴转速545r/min

则实际钻削速度v=3.14*545*14/1000=23.9m/min

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第四章 确定切削用量与时间定额

基本时间tj的计算: 查①表5-41中钻孔基本时间计算公式为

tj =L/fn =(l+l1+l2)/fn （4-4） 式中l1=Dcotkr/2+(1~2)

=14*cot54°/2+2 =7.1mm L2=(1~4)=2mm

tj =(20+7.1+2)/(0.52*545)=0.1min=6s

辅助时间tf的计算: tf =0.15*6=0.9s 其他时间的计算: tb+tx= 6%*(6+0.9)=0.4 s 总加工时间tdj =6+0.9+0.4=7.3s 粗铰孔至Φ14.40+0.07mm：

背吃刀量的确定 ap =14.4-14=0.4mm

进给量的确定 查②表15-43按高速钢铰刀加工工件材料为灰铸铁HB>170取f=1.6mm/r 铰削速度的计算 查①表5-27取v=7.1m/min 则铰孔速度 n=1000v/3,14d

=1000*7.1/(3.14*14.4) =157r/min 查①表4-9取Z525主轴转速195r/min 则实际铰削速度v=3.14*195*14.4/1000 =8.8m/min

基本时间tj的计算: 查①表5-41中扩铰孔基本时间计算公式为

tj =L/fn =(l+l1+l2)/fn (4-5)

式中由表5-42按kr=15°、ap =（D-d）/2=0.2mm,取l1=0.75mm，l2=28mm 则tj =(20+0.75+28)/(1.6*195)=0.15min=9s 辅助时间tf的计算: tf =0.15*9=1.4s 其他时间的计算: tb+tx= 6%*(9+1.4)=0.6s 总加工时间tdj =9+1.4+0.6=11s 精铰至Φ14.50+0.027mm：

背吃刀量的确定 ap =0.1mm

进给量的确定 查②表15-43取f=1.0 mm/r 铰削速度的计算 查①表5-26取v=8m/min

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则铰孔速度 n=1000v/3,14d =1000*8/(3.14*14.5) =175.7r/min

查①表4-9取Z525主轴转速195r/min

则实际切削速度v=3.14*14.5*195/1000=8.8m/min

基本时间tj的计算:由表5-42按kr=15°、ap =（D-d）/2=0.05mm.取l1=0.19mm，l2 =13mm 由式4-5得tj =（20+0.19+13）/(1*195)=0.17min=10.2s

辅助时间tf的计算: tf =0.15*10.2=1.5s 其他时间的计算: tb+tx= 6%*(10.2+1.5)=0.7s 总加工时间tdj =10.2+1.5+0.7=12.4s 4）钻、粗铰、精铰孔Φ9 钻孔至Φ

8.80+0.15mm：

背吃刀量的确定 ap =8.8mm

进给量的确定 查②表15-33取f=0.44mm/r 钻孔速度的确定 查②表15-37取v=0.3m/s=18m/min 则钻孔转速 n=1000v/3.14d =1000*18/(3.14*8.8) =651r/min

查①表4-9取Z525主轴转速680r/min

则实际钻削速度v=3.14*680*8.8/1000=18.7m/min 基本时间tj的计算: 由式4-4得

tj =L/fn =(l+l1+l2)/fn

式中l1=Dcotkr/2+(1~2)

=8.8*cot54°/2+2 =5.2mm L2=(1~4)=2mm

tj =(20+5.2+2)/(0.44*680)=0.09min=5.4s

辅助时间tf的计算: tf =0.15*5.4=0.8s 其他时间的计算: tb+tx= 6%*(5.4+0.8)=0.4s 总加工时间tdj =5.4+0.8+0.4=6.6s 粗铰孔至Φ

8.960+0.058mm

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第四章 确定切削用量与时间定额

背吃刀量的确定 ap =8.96-8.8=0.16mm

进给量的确定 查②表15-43按高速钢铰刀加工工件材料为灰铸铁HB>170取f=1.3mm/r 铰削速度的计算 查①表5-27按ap =0.16mm取v=7.2m/min 则铰孔速度 n=1000v/3,14d

=1000*7.2/(3.14*8.96) =255.9r/min

查①表4-9取Z525主轴转速272r/min 则实际铰削速度 v=3.14*272*8.96/1000 =7.6m/min

基本时间tj的计算: 由式4-5得

tj =L/fn =(l+l1+l2)/fn

式中由表5-42按kr=15°、ap =（D-d）/2=0.08mm,取l1=0.19mm，l2=13mm 则tj =(20+0.19+13)/(0.8*272)=0.15min=9s 辅助时间tf的计算: tf =0.15*9=1.4s 其他时间的计算: tb+tx = 6%*(9+1.4)=0.6s 总加工时间tdj =9+1.4+0.6=11s 精铰孔至Φ90+0.022mm：

背吃刀量的确定 ap =0.04mm

进给量的确定 查②表15-43取f=0.9mm/r 铰削速度的计算 查①表5-26取v=8m/min 则铰孔转速 n=1000v/3.14d =1000*8/(3.14*9) =283.1r/min

查①表4-9取Z525主轴转速392r/min 则实际铰孔速度 v=3.14*9*392/1000 =11m/min

基本时间tj的计算: 由式4-5得

tj =L/fn =(l+l1+l2)/fn

式中由表5-42按kr=15°、ap =（D-d）/2=0.1mm,取l1=0.37mm，l2=15mm 故tj=（20+0.37+15）/(0.9*392)=0.1min=6s 辅助时间tf的计算: tf =0.15*6=0.9s

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四川理工学院毕业设计（论文）

其他时间的计算: tb+tx = 6%*(6+0.9)=0.4 s 总加工时间tdj =6+0.9+0.4=7.3s 5)粗铣双圆头孔底面

背吃刀量的确定 ap =0.5mm

进给量的确定 查①表5-15按d/z=20/5取fz=0.08mm/z 铣削速度的计算 查①表5-15取v=33m/min

n=1000v/3.14d =1000*33/(3.14*20) =525r/min

查①表4-15取转速n=545r/min 则实际切削速度 v=3.14*545*20/1000

=34.2m/min 基本时间tj的计算：由式4-4得

tj =L/fn =(l+l1+l2)/fn

式中l1=0.5d+1~2=11mm l2 =1~3=2mm

i=h/ap =0.5/0.5=1

tj =(34.4+11+2)/(0.08*5*545) =0.22min =13.6s

辅助时间tf的计算: tf =0.15*13.6=2.1s 其他时间的计算: tb+tx = 6%*(13.6+2.1)=0.9s 加工总时间：tdj=13.6+2.1+0.9=16.6s 2）扩、粗铰、精铰Φ20 扩孔至Φ19.40+0.13mm

背吃刀量的确定 ap =19.4-18.4=1mm

进给量的确定 查②表15-41取f=0.7mm/r

扩孔速度的计算 查②表15-41取v=0.35m/s=21m/min 则扩孔速度 n=1000v/3,14d =1000*21/(3.14*19.4) =344.7r/min

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第四章 确定切削用量与时间定额

查①表4-9取Z525主轴转速392r/min 则实际扩孔速度 v=3.14*392*19.4/1000 =23.8m/min

基本时间tj的计算: 由式4-4得

tj =L/fn =(l+l1+l2)/fn

式中按kr=54°、则l1 = （D-d）*cotkr/2+(1~2)=1.2mm,取l2=0mm 则tj =(0.2+1.2)/(0.7*392)=0.02min=1.2s 辅助时间tf的计算: tf =0.15*1.2=0.18s 其他时间的计算: tb+tx = 6%*(1.2+0.18)=0.08s 总加工时间tdj =1.2+0.18+0.08=1.5s 粗铰至Φ19.80+0.084mm

背吃刀量的确定 ap =19.8-19.4=0.4mm 进给量的确定 查②表15-43取f=1.0mm/r 铰削速度的计算 查①表5-27取v=7.6m/min 则铰孔速度 n=1000v/3,14d

=1000*7.6/(3.14*19.8) =122.3r/min

查①表4-9取Z525主轴转速140r/min 则实际铰削速度 v=3.14*140*19.8/1000 =8.7m/min

基本时间tj的计算: 由式4-5得

tj =L/fn =(l+l1+l2)/fn

式中按kr=54°、则l1 = （D-d）*cotkr/2+(1~2))=1.05mm，l2=0mm 则tj =(0.2+1.05)/(1.0*140)=0.03min=1.4s 辅助时间tf的计算: tf =0.15*1.4=0.2s 其他时间的计算: tb+tx = 6%*(1.8+0.2)=0.1s 总加工时间tdj =1.8+0.2+0.1=2.1s 精铰至Φ

200+0.033mm：

背吃刀量的确定 ap =0.2mm

进给量的确定 查②表15-43取f=1.2mm/r 铰削速度的计算 查①表5-26取v=8m/min

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四川理工学院毕业设计（论文）

则铰孔速度 n=1000v/3,14d =1000*8/(3.14*20) =142.5r/min

查①表4-9取Z525主轴转速195r/min

则实际铰削速度v=3.14*20*195/1000=10.1m/min

基本时间tj的计算:按kr=15°、则l1 = （D-d）*cotkr/2+(1~2)=1.02mm，l2 =0mm 则由式4-5得

tj =（0.2+1.02）/(1.2*195)=1s

辅助时间tf的计算: tf =0.15*1=0.15s 其他时间的计算: tb+tx = 6%*(1+0.15)=0.1s 总加工时间tdj =1+0.15+0.1=1.25s 3)钻、粗铰、精铰孔Φ10 钻孔至Φ

9.80+0.15mm：

背吃刀量的确定 取ap =9.8mm

进给量的确定 查②表15-33取f=0.47mm/r 钻孔速度的确定 查②表15-37取v=0.35m/s=21m/min 则钻孔转速 n=1000v/3.14d

=1000*21/(3.14*9.8) =672.4r/min

查①表4-9取Z525主轴转速680r/min 则实际钻削速度v=3.14*9.8*680/1000

=21 m/min 基本时间tj的计算: 由式4-4得

tj =L/fn =(l+l1+l2)/fn 式中l1=Dcotkr/2+(1~2)

=9.8*cot54°/2+2 =5.56mm

L2=(1~4)=2mm

故基本时间tj=(13.5+5.56+2)/(0.47*680)=0.067min=3.9s 辅助时间tf的计算: tf =0.15*3.9=0.6s 其他时间的计算: tb+tx = 6%*(3.9+0.6)=0.3s

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第四章 确定切削用量与时间定额

总加工时间tdj =3.9+0.6+0.3=4.8s 粗铰至Φ

9.960+0.058mm：

背吃刀量的确定 ap =9.96-9.8=0.16mm 进给量的确定 查②表15-43取f=1.0mm/r 铰削速度的计算 查①表5-31取v=7.6m/min 则铰孔速度 n=1000v/3,14d

=1000*7.6/(3.14*9.96) =243r/min

查①表4-9取Z525主轴转速272r/min 则实际铰削速度 v=3.14*272*9.96/1000 =8.5m/min

基本时间tj的计算: 由式4-5得

tj =L/fn =(l+l1+l2)/fn

式中由表5-42按kr=15°、ap =（D-d）/2=0.08mm,取l1=0.37mm，l2=15mm 则tj =(13.5+0.37+15)/(1.0*272)=6.4s 辅助时间tf的计算: tf =0.15*6.4=0.9s 其他时间的计算: tb+tx = 6%*(6.4+0.9)=0.4s 总加工时间tdj=6.4+0.9+0.4=7.7s 精铰至Φ100+0.022mm：

背吃刀量的确定 ap =0.04mm

进给量的确定 查②表15-43取f=0.9mm/r 铰削速度的计算 查①表5-26取v=8m/min 则铰孔速度 n=1000v/3,14d =1000*8/(3.14*10) =254.1r/min

查①表4-9取Z525主轴转速272r/min

则实际切削速度v=3.14*10*272/1000=8.5m/min

基本时间tj的计算:由表5-42按kr=15°、ap =（D-d）/2=0.02mm.取l1=0.19mm，l2 =13mm 则由式4-5得

tj=（13.5+0.19+13）/(0.9*272)=0.11min=6.6s

辅助时间tf的计算: tf =0.15*6.6=1s

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第四章 确定切削用量与时间定额

=13.85*cot54°+2 =12 mm

l2 =0mm

tj =(2.5+12)/(0.8*229.6)=0.079min=4.7s

辅助时间tf的计算: tf =0.15*4.7=0.7s 其他时间的计算: tb+tx = 6%*(4.7+0.7)=0.3 s 总加工时间tdj =4.7+0.7+0.3=5.7s 半精镗至Φ

28?+0.0650.035mm：

背吃刀量的确定 ap =0.3/2=0.15mm 进给量的确定 查①表5-29取f=0.5mm/r 镗孔速度的计算 查①表5-29取v=30m/min 则镗孔速度 n=1000v/3,14d =1000*30/(3.14*28) =341.2r/min

基本时间tj的计算: 由式4-7得

tj =L/fn =(l+l1+l2)/fn 式中l1= ap cotkr+(1~2)

=0.15*cot54°+2 =2.1mm l2=0mm

则tj =(2.5+2.1)/(0.5*341.2)=0.026min=1.6s 辅助时间tf的计算: tf =0.15*1.6=0.3s

其他时间的计算: tb+tx = 6%*(1.6+0.3)=0.1 s 总加工时间tdj =1.6+0.3+0.1=2s 12)钻、铰螺纹孔M14

钻孔至Φ120+0.18mm：

背吃刀量的确定 因攻螺纹前的底径为Φ12.5，则钻孔至Φ12，则ap =12mm 进给量的确定 查②表15-33取f=0.8mm/r 钻孔速度的确定 查②表15-37取v=0.35m/s=21m/min 则钻孔转速 n=1000v/3.14d =1000*12/(3.14*12)

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四川理工学院毕业设计（论文）

=318.4r/min

查①表4-9取Z525主轴转速392r/min

则实际钻削速度v=3.14*392*12/1000=14.7m/min 基本时间tj的计算: 由式4-4得

tj =L/fn =(l+l1+l2)/fn

式中l1=Dcotkr/2+(1~2)

=12*cot54°/2+2

=6.3mm l2 =0mm

tj =(20+6.3)/(0.12*392)=0.56min=33.6s

辅助时间tf的计算: tf =0.15*33.6=5.1s 其他时间的计算: tb+tx = 6%*(33.6+5.1)=2.3 s 总加工时间tdj =33.6+5.1+2.3=41s 铰孔至Φ12.50+0.07mm：

背吃刀量的确定 ap =0.5mm

进给量的确定 查②表15-43取f=1.2mm/r 铰削速度的计算 查①表5-26取v=8m/min 则铰孔速度 n=1000v/3,14d =1000*8/(3.14*12.5) =203.8r/min

查①表4-9取Z525主轴转速272r/min 则实际铰削速度 v=3.14*272*12.5/1000 =10.6m/min

基本时间tj的计算: 由式4-5得

tj =L/fn =(l+l1+l2)/fn

式中由表5-42按kr=15°、l1 = （D-d）*cotkr/2+(1~2)=1.92mm，l2=0mm 则tj =(20+1.92)/(1.2*272)=0.064min=3.8s 辅助时间tf的计算: tf =0.15*3.8=0.6s 其他时间的计算: tb+tx = 6%*(3.8+0.6)=0.3s 总加工时间tdj =3.8+0.6+0.3=4.7s 13）钻孔Φ

5.50+0.12mm

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第四章 确定切削用量与时间定额

背吃刀量的确定 ap =5.5mm

进给量的确定 查②表15-33取f=0.27mm/r

钻孔速度的确定 查②表15-37取v=0.18m/s=10.8m/min 则钻孔转速n=1000v/3.14d

=1000*10.8/(3.14*5.5) =656.9r/min

查①表4-9取Z525主轴转速680r/min

则实际钻削速度v=3.14*680*5.5/1000=10.9m/min 基本时间tj的计算: 由式4-4得

tj =L/fn =(l+l1+l2)/fn

式中l1=Dcotkr/2+(1~2)

=5.5*cot54°/2+2

=3.8mm l2 =2mm

tj =(7+3.8+2)/(0.27*680)=4.2s

辅助时间tf的计算: tf =0.15*4.2=0.6s 其他时间的计算: tb+tx = 6%*(4.2+0.6)=0.3 s 总加工时间tdj =4.2+0.6+0.3=5.1s 14）攻螺纹M14：

背吃刀量的确定 ap =1.5mm

进给量的确定 由于攻螺纹的进给量就是被加工螺纹的螺距，因此f=1.5mm/r 切削速度的确定 查①表5-38取v=12.5m/min 则转速n=1000v/3.14*d

=1000*12.5/（3.14*14） =284.3r/min

查①表4-9取Z525主轴转速392r/min

则实际切削速度v=3.14*14*392/1000=17.2m/min 基本时间tj的计算：由式4-6得

tj =L/fn =(l+l1+l2)/fn

式中l1=（1~3）p=2*1.5=3mm l2 =0

则tj =2*（16+2）/1*392=0.09min=5.4s

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四川理工学院毕业设计（论文）

辅助时间tf的计算: tf =0.15*5.4=0.8s 其他时间的计算: tb+tx= 6%*(0.8+5.4)=0.4s 总加工时间tdj =5.4+0.8+0.4=6.6s

27

第五章 夹具设计

第五章 夹具设计

5.1定位基准的选择

定位基准的选择，由零件简图可知，以粗糙度最低的B面和Φ14.5、Φ9定位加工2-Φ10，同时如果采用两个圆柱销定位会重复限制X的移动，故采用短圆柱销和削边销定位，这样实现了完全定位，限制了工件的六个自由度 5.1.1定位元件的选择

固定式定位销(摘自JB/T8041.2-1999)采用采用A、B两种，其中B型为削边销，结构如图所示

图5-1 固定式定位销

根据定位孔的尺寸Φ14.5和Φ9，查①表8-7选A型定位销尺寸如下： D>14~18 mm，H=16 mm，d=15+0.023 mm，D1=22 mm，L=30 mm，h=5 mm, B型削边销尺寸如下：

D>8~10 mm，H=12 mm，d=10+0.019 mm，D1=16 mm，L=24 mm，h=4 mm,b=4 mm,b1=3mm， B=7mm

5.2夹紧装置设计

在加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力的作用，为了保证这些外力的作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件

28

+0.028+0.034

第五章 夹具设计

5.4夹紧装置其他元件的选用 5.4.1芯轴

图5-6 芯轴

5.4.2连接螺栓

图5-7 连接螺栓

5.5定位误差分析与计算

在设计方案中，要求定位误差小于相应加工要求公差的1/5~1/3，这样的方法才是合理的。定位误差由基准不重合误差△jb和定位副制造不准确误差两部分组成的，定位误差的大小是两项误差在工序尺寸方向上的代数和，即

△dw =△jb

?△

db

（5-1）

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定位基面制造不准确误差在工序尺寸方向上的投影为T D，定位元件制造不准确误差在工序尺寸方向上的投影为Td，有定位副制造不准确引起的工序基准在工序尺寸方向上最大变动量：

△db = T D /2+ Td /2+△S /2 （5-2）

式中，△S——为定位孔和心轴外圆间最小间隙配合，

在不考虑定位副制造误差的条件下，由于工序基准与定位基准不重合引起的定位误差，取决于工件外圆尺寸变动量Td以及外圆相对于内孔的同轴度误差δ。基准不重合误差在工序尺寸方向上的投影值：△jb = Td +δ

本工序采用定位方式为一面两孔定位，查①表8-13得定位误差的计算

△dw（y）=T D1 +Td1+△S1 （5-3）

Δθ=tan*( T D1 +Td1+△S1+ T D2 +Td2+△S2)/2L

式中△S1——第一定位基准孔与圆柱定位销间的最小间隙； △S2——第二定位基准孔与削边销间的最小间隙；

查①表8-7，按14.5D1

-1

+0.270选固定式定位销的基本尺寸为D>14~18,极限偏差g6，上偏差为+0.034，下偏差为+0.023,T

?0.027=0.027，Td1=0.011，TD10,

Td1?0.023

△ S= T

1

D1

?0.034- Td1=0.034，

所以 △dw（y）=△jb

?△

db

=(0.027/2+0.011/2+0.034/2)+(0.011+0.02)

=0.062<(0.1*2)/3=0.066 故该定位方案合理。 5.6夹具使用说明

先将两个手柄和连接螺栓分别装在钻模板和钻模底板上，再将芯轴装在于钻模底板连接在一起的连接螺栓上，接着讲偏心轮装在芯轴上，最后再将芯轴装在与钻模板连接在一起的连接螺栓，然后将工件从正面平行放进去，转动偏心轮手柄直至将工件夹紧，这样这样钻模板、夹紧装置、钻模底板和工件就形成了一个整体，同时根据钻模板的双孔设计保证了加工孔的位置精度，而且因为已经形成一个整体，故加工孔相对于工件外廓的位置精度也可以保证。

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第六章 总结

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参考文献

【1】邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].北京：机械工业出版社，2004.8 【2】张耀宸.机械加工已设计使用手册[M].北京：航空工业出版社，1993.12 【3】陈宏钧.磨工操作技能手册[M].北京：机械工业出版社，2004.2

【4】包善雯，王龙山，于骏一.机械制造工艺学[M].长春：吉林科学技术出版社，1995 【5】蔡春源.机械零件设计手册[M].长春：冶金工业出版社，1995 【6】浦林祥.金属切削机床设计手册[M]. 北京：机械工业出版社，1995 【7】徐鸿本.机床夹具设计手册[M].长春：辽宁科学技术出版社，2003.9 【8】赵如福.金属机械加工工艺人员设计手册[M].上海科学技术出版社，2009.1 【9】赵明炯.实用机械工程材料手册[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2004.1

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致谢

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