TL3型弹性套柱销联轴器零件工艺规程及加工柱销孔气动夹具设计.doc

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XX大学
课程设计论文
TL3型弹性套柱销联轴器零件工艺规程
及加工柱销孔气动夹具设计
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摘要
本设计是基于TL3型弹性套柱销联轴器的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。TL3型弹性套柱销联轴器是外圆及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，在后续工序中除个别工序外均用平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。夹具选用专用夹具，夹紧方式选用气动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。因此生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。
关键词：TL3型弹性套柱销联轴器，切削用量，夹紧，定位，误差
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目录
摘要II
目录III
第1章序言1
第2章零件的分析2
零件的形状2
零件的工艺分析2
第3章工艺规程设计3
3.1 确定毛坯的制造形式3
定位基准的选择零件表面加工方法的选择3
3.3 制定工艺路线4
3.4 选择加工设备和工艺装备5
3.4.1 机床选用5
3.4.2 选择刀具6
3.4.3 选择量具6
3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定6
第4章确定切削用量及基本时间8
第5章加工柱销气动夹具设计22
5.1 研究原始质料22
5.2 定位、夹紧方案的选择23
5.3 切削力及夹紧力的计算23
5.3.1 气缸的直径确定26
5.3.2 气缸的选型27
5.4 误差分析与计算28
定位销选用29
5.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用29
5.7 确定夹具体结构和总体结构31
5.8夹具设计及操作的简要说明32
总结34
致谢35
参考文献36

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第1章序言
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。
TL3型弹性套柱销联轴器零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。
本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。
第2章零件的分析
2.1零件的形状
题目给的零件是TL3型弹性套柱销联轴器零件，主要作用是起连接作用。它主要用于轴与轴之间的连接，以传递动力和转矩。由于弹性套易发生弹性变形及其外径与圆柱孔为间隙配合，因而使联轴器具有补偿两轴相对位移和减震缓冲的功能。且不用设置中榫机构，以免丧失补偿相对位移的能力。
零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。
2.2零件的工艺分析
由零件图可知，其材料为45，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。
TL3型弹性套柱销联轴器零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度值为。2.车外圆及端面，表面粗糙度值。3.车装配孔，表面粗糙度值。4.半精车侧面，及表面粗糙度值。5.两侧面粗糙度值、20.5，法兰面粗糙度值。
TL3型弹性套柱销联轴器共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：(1)．左端的加工表面：这一组加工表面包括：左端面，Φ95外圆，Φ35外圆，Φ20内圆，倒角钻孔并攻丝。这一部份只有端面有的粗糙度要求，。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。
(2).右端面的加工表面：
这一组加工表面包括：右端面；Φ95的外圆，粗糙度为；Φ35的外圆并带有倒角其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中，Φ20的孔或内圆直接在上做镗工就行了。
第3章工艺规程设计
本TL3型弹性套柱销联轴器假设年产量为10万台，每台车床需要该零件1个，备品率为19%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。
该零件材料为35，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择锻造。依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和废品率β分别取19%和%代入公式得该工件的生产纲领
N=2XQn(1+α)（1+β)=238595件/年
3.1 确定毛坯的制造形式
零件材料为45，考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用锻造，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用锻造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。
定位基准的选择零件表面加工方法的选择
待加工的两零件是盘状零件，孔是设计基准（也是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，即选Ø20mm的孔及其一端面作为精基准。
由于待加工的两零件全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，对主动端而言，应选面积较大的外圆及其端面为粗基准；对从动端而言，应选面积较大Ø95mm的外圆及其端面为粗基准。
待加工的两零件的加工面有外圆、内孔、端面、键槽、锥孔，材料为30CrMnSi钢。以公差等级和表面粗糙度要求，参考相关资料，其加工方法选择如下。
（1）Ø35mm的外圆面为未注公差尺寸，根据GB 1800—79规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra25um，粗车即可（表5-14）。
（2）Ø95mm的外圆面为未注公差尺寸，根据GB 1800—79规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为，需进行精车和半精车。
（3）Ø20mm的柱销孔为未注尺寸公差，根据GB 1800—79规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为，需进行粗镗（表5-15）。
（4）Ø20mm的内孔，公差等级为IT8,表面粗糙度为，需进行粗膛→半精膛→精镗加工（表5-15）。
（5）键槽槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14,表面糙粗度分别为和Ra6.3um,需采用三面刃铣刀，粗铣→半精铣（表5-16）。
（6）端面本零件的端面为回转体端面，尺寸精度的都要求不高，表面粗糙度为Ra25um,粗车即可。
3.3 制定工艺路线
制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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
工艺路线方案一
主动端
工序10 锻造出毛坯。
工序20 毛坯热处理，时效处理。
工序30：以Ø35mm处外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车半精车外圆Ø95mm，
工序40：以半精车后的Ø95mm外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车外圆Ø35mm，倒角。
工序20：以半精车后的Ø95mm外圆及其端面定位,半精车另一端面粗镗Ø20mm及锥度的孔。
工序60：以Ø95mm外圆及其端面定位，精镗Ø20mm及锥度的孔。
工序70：粗铣、半精铣键槽。
工序80：以Ø20mm孔、端面及粗铣后的键槽定位，一共要加工8个Ø20mm的锥销孔。
工序95：去毛刺。
工序100 终检入库。
从动端
工序10 锻造出毛坯。
工序20 毛坯热处理，时效处理。
工序30：以Ø35mm处外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车半精车外圆Ø95mm，
工序40：以半精车后的Ø95mm外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车外圆Ø35mm，倒角。
工序20：以半精车后的Ø95mm外圆及其端面定位,半精车另一端面粗镗Ø20mm孔。
工序60：以Ø95mm外圆及其端面定位，精镗Ø20mm孔。
工序70：粗铣、半精铣键槽。
工序80：以Ø20mm孔端面及粗铣后的键槽定位，一共要加工8个Ø20mm的锥销孔。
工序95：去毛刺。
工序100 终检入库。
3.4 选择加工设备和工艺装备
机床选用
①.工序Ⅳ和工序Ⅵ是粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的CA6140卧式车床。参考根据《机械制造设计工工艺简明手册》表4.2-7。
②.工序Ⅸ是钻孔，选用Z525摇臂钻床。
主、从动端工序Ⅳ都为CA6140卧式车床。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔。由于要求的精度较高，表面粗糙度较小，需选用较精密的机床才能满足要求，因此选用CA6140卧式车床（表5-55）。
3.4.2选择刀具
①.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。
②.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考《机械加工工艺手册》（主编孟少农），第二卷表及表可得到所有参数。
3.4.3选择量具
本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。
3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“TL3型弹性套柱销联轴器”零件材料为35，查《机械加工工艺手册》（以后简称《工艺手册》），表2.2-17 各种铸铁的性能比较，硬度HB为143～269，表2.2-23 球墨铸铁的物理性能，密度ρ～（），计算零件毛坯的重量约为2。
表3-1 机械加工车间的生产性质
生产类别
同类零件的年产量[件]
重型
（零件重>2000kg）
中型
（零件重100~2000kg）
轻型
（零件重<100kg）
单件生产
5以下
10以下
100以下
小批生产
5~100
10~200
100~200
中批生产
100~300
200~200
200~2000
大批生产
300~1000
200~2000
2000~20000
大量生产
1000以上
2000以上
20000以上
根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于30～20，毛坯重量2<100为轻型，确定为大批生产。
根据生产纲领，选择铸造类型的主要特点要生产率高，适用于大批生产，查《工艺手册》表3.1-19 特种铸造的类别、特点和应用范围，再根据表20各种铸造方法的经济合理性，采用机器砂模造型铸件。
表3-2 成批和大量生产铸件的尺寸公差等级
铸造方法
公差等级CT
球墨铸铁
砂型手工造型
11~13
砂型机器造型及壳型
8~10
金属型
7~9
低压铸造
7~9
熔模铸造
5~7
根据上表选择金属型公差等级为7级。
3-3 铸件尺寸公差数值
铸件基本尺寸
公差等级CT
大于
至
8
63
100
160
100
160
95

根据上表查得铸件基本尺寸大于100至160，公差等级为8级的公差数值为。
表3-4 铸铁件机械加工余量（JB2854-80）如下
铸件基本尺寸
加工余量等级 6
浇注时位置
>120~95

顶、侧面
底 面
铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。
根据上述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。
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第4章 确定切削用量及基本时间
切削用量包括背吃刀量a、进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定a、f、再确定v。
4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本时间的确定
切削用量 以Ø35mm外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车半精车外圆Ø95mm，
所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据《切削用量简明手册》表，由于CA6140机床的中心高为200（表），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。
①.确定切削深度
由于单边余量为3mm，可在一次走刀内完成，故
②.确定进给量
根据《切削加工简明实用手册》可知：表
刀杆尺寸为，，工件直径～400之间时，
进给量～
按CA6140机床进给量（表—9）在《机械制造工艺设计手册》可知：
确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1—30，CA6140机床进给机构允许进给力=3530。
根据表，当强度在174～207时，，，=时，径向进给力：=920。
切削时的修正系数为，，（表—2），故实际进给力为：
=920（3-2）
由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。
③.选择刀具磨钝标准及耐用度
根据《切削用量简明使用手册》表，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。
④.确定切削速度
切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。
根据《切削用量简明使用手册》表，当硬质合金刀加工硬度200～219的铸件，，，切削速度=。
切削速度的修正系数为，=，，，（见表），故：
==63（3-3）
===120（3-4）
根据CA6140车床说明书选择
=205
这时实际切削速度为：
==（3-5）
⑤.校验机床功率
切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。
由《切削用量简明使用手册》表，=～，，，切削速度时，
=
切削功率的修正系数，，故实际切削时间的功率为：
（3-6）
根据表，当=时，机床主轴允许功率为=，，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：
，=，==，=
⑥.倒角
为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同
换车刀手动进给。
⑦. 计算基本工时
（3-7）
式中=++，=
由《切削用量简明使用手册》表，车削时的入切量及超切量+=，则=+=
==（3-8）
.3 确定粗镗的切削用量及基本工时
①.确定切削深度
==
②.确定进给量
根据《切削用量简明使用手册》表可知，当粗镗铸件时，镗刀直径，，镗刀伸出长度为时：
～
按CA6140机床的进给量（表—9），选择，
③.确定切削速度
=（3-9）
式中=，，=0.20，=，=0.15
（3-10）
=37
==（3-11）
按CA6140机床的转速，选择
=160
④.计算基本工时
选镗刀的主偏角=，则=，，，，，，，则：
==117
基本时间
.1主动端
确定粗车主动端外圆Ø95的基本时间。参考文献[1]表2-24，车外圆基本时间为
T
式中，=40mm,～3),95°，=2mm，=4mm,=0,f=/r,n=0.77r/s,
s
确定粗车主动端外圆Ø35的基本时间：
式中，=9mm,=2mm,=4mm,=0, f=/r, n=0.77r/s,，则
s
确定粗车主动端端面的基本时间：
，
式中，d=,d=0,=2mm,=4mm,=0, f=/r, n=0.77r/s,，则
=177s
确定粗车主动端台阶面的基本时间：
，
式中，d=,=,=0mm,=4mm,=0, f=/r, n=0.77r/s,，则
=85s
确定粗镗Ø20mm孔的基本时间，选镗刀的主偏角35°。
式中，=84mm,=,=4mm,=0，f=/r，n=6.17r/s,,则=148s
确定工序的基本时间：
=35+35+2+85+148=643s
.2从动端
确定粗车从动端外圆的基本时间: =80s
确定粗车从动端端面的基本时间：=95s
确定粗车从动端台阶面的基本时间： =94s
确定粗镗Ø20mm孔的基本时间: =197s
确定工序的基本时间：
=80+95+94+197=466s
4.2 工序Ⅱ切削用量的及基本时间的确定
采用与工序Ⅰ确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如下：
本工序为粗车（车端面、外圆及倒角），已知条件与工序Ⅰ相同。车端面、外圆可采用与工序Ⅰ相同的可转位车刀。
主动端
见表5-1
表5-1 主动端工序Ⅱ的切削用量及基本时间
工步
/mm
f/mm·r
v/m·s
n/r·s
/s
粗车端面
2
2

113
粗车外圆Ø35mm

68
倒角

手动

从动端
见表5-2
表5-2 从动端工序Ⅱ的切削用量及基本时间
工步
/mm
f/mm·r
v/m·s
n/r·s
/s
粗车端面
2

177
粗车外圆Ø160mm

152
4.3 工序Ⅲ切削用量及基本时间的确定
切削用量
本工序为半精加工（车端面、外圆、镗孔）。已知条件与粗加工工序相同。
确定以半精车后的Ø95mm外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车外圆Ø35mm，倒角。切削用量。所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。车刀形状所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同，查参考文献[6]表1-3，车刀几何形状为，´=
ⅰ. 确定背吃刀量
==
ⅱ. 确定进给量
根据参考文献[7]表及参考文献[2]表中C620-1机床进给量，选择。由于是半精加工，切削力较小，故不须校核机床进给机构强度。
ⅲ. 选择车刀磨钝标准及耐用度
查参考文献[7]表，选择车刀后刀面最大磨损量为，耐用度T=30min。
查参考文献[6]表，当用YT15硬质合金车刀加工σb>1000MPs的合金钢，，，切削速度=97m/min。
切削速度的修正系数查参考文献[7]表得：，其余的修正系数均为1，故：
V=97××1.15=95.4m/min
=178r/min
查参考文献[6]表选择C620-1机床的转速为：
n=185r/min=3.08r/s
则实际切削速度v=/s
半精加工，机床功率也可不校验。
最后确定的切削用量为：
=, f=/r, n=185r/min=3.08r/s, v=/s=/min。
确定半精车主动端端面的切削用量。采用车外圆Ø160mm相同的刀具加工，切削用量为：
,f=/r,n=185r/min=3.08r/s, v=/s=/min。
确定半精车从动端外圆Ø71mm的切削用量。采用车外圆Ø160mm相同的刀具加工，切削用量为：
，f=/r, n=185r/min=3.08r/s, v=/s=/min。
确定半精车从动端端面的切削用量。采用车外圆Ø160mm相同的刀具加工，切削用量为：
，f=/r,n=185r/min=3.08r/s, v=/s=/min。
确定半精镗孔Ø20mm的切削用量。所选刀具为YT15硬质合金、主偏角°、直径为20mm的圆形镗刀。其耐用度T=60min。
ⅰ.。
ⅱ.参考文献[1]表5-139和表5-57，f=/r。
ⅲ.参考文献[1]表2-8的计算公式确定。
V=
式中，C=291，m=0.2,x=0.15,y=0.2,T=60min,k=0.9,则
V==120m/min
=120
选择C620-1车床的转速n=1200r/min=20r/s。
切削用量
确定半精车主动端外圆Ø95mm的基本时间：=52s
确定半精车主动端端面的基本时间：=94s
确定半精车从动端外圆Ø35mm的基本时间：=35s
确定半精车从动端端面的基本时间：=35s
确定半精镗主动端孔Ø20mm的基本时间：=14s
确定半精镗从动端孔Ø20mm的基本时间：=30s
4.4 工序Ⅳ切削用量及基本时间的确定
切削用量
本工序为精镗Ø20mm的孔。
确定精镗Ø20mm孔的切削用量。选刀具为YT30硬质合金、主偏角°、直径为20mm的圆形镗刀。其耐用度T=60min。
==
f=/r
v=×1.4=/min
参考文献[1]表5-56，根据C6140车床的转速表，选择n=1400r/min=23.3r/s,则实际切削速度v=/s。
基本时间
.1 确定精镗主动端Ø20mm孔的基本时间：
=16s
.2确定精镗从动端Ø20mm孔的基本时间：
=34s
4.5 工序Ⅴ切削用量及基本时间的确定
粗铣
.1 切削用量
粗铣以Ø20mm孔及端面定位，粗铣、半精铣键槽，所选刀具为高速钢三面刃铣刀。铣刀直径d=80,宽度L=20mm,齿数z=10。参考文献[1]表5-143选铣刀的基本形状。由于加工材料的σ>1000MPs,故选前角=10°，后角=20°(周铣)，=6°（端铣）。已知铣削宽度=9mm,铣削深度=8mm。机床选用X62W型卧式铣床。
确定每齿进给量。参考文献[1]表5-144，X62W卧式铣床的功率为（表5-74），工艺系统刚性为中等，细齿盘铣刀加工钢料，查得每齿进给量～/z。现取=/z。
确定铣刀磨钝标准及耐用度。参考文献[1]表5-148，用高速钢盘铣刀粗加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为，铣刀直径d=80mm,耐用度T=120min（表5-149）。
确定切削速度和工作台每分钟进给量。参考文献[1]表2-17中公式计算：
式中，=48,，，，，，m=0.2,T=120min,=8,=/z,=9mm, z=10,d=80mm,。
=/min
n=
参考文献[1]表5-75，根据X62W型卧式铣床主轴转速表，选择n=30r/min=0.5r/s,则实际切削速度v=/s,工作台每分钟进给量为
×10×30=28mm/min
参考文献[1]表5-76, 根据X62W型卧式铣床工作台进给量，选择=/min,则实际的每齿进给量为==/z。
验证机床效率。参考文献[1]表2-18的计算公式，铣削时的功率（单位为KW）为
（N）
式中，=620,=1.0,=0.72,=0.35,=0,=0.35,=8,=/z,=9mm, z=10,d=80mm, n=30r/min,。
v=/s
X62W铣床主电动机的功率为，故所选切削用量可以采用。所确定的切削用量为
=/z,=/min, n=30r/min, v=/s
.2 基本时间
参考文献[1]表2-28，三面刃铣刀铣槽的基本时间为
a.主动端：
式中，=84mm,=+(1～3)，=9mm,d=80mm,=76mm,=4mm,=/min,=4
=6.98min=419s
b.从动端：
=8.17min=495s
半精铣
.1 切削用量
半精铣键槽，所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。d=80mm, L=20mm, z=10。机床亦选用X62W型卧式铣床。
确定每齿进给量。加工要求保证的表面粗糙度µm, 参考文献[1]表5-144,每转进给量～/r,现取=/r，则
==/r
确定铣刀磨钝标准及耐用度。参考文献[1]表5-148，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为；参考文献[1]表5-149，耐用度T=120min。
确定切削速度和工作台每分钟进给量。参考文献[1]表2-17中公式计算，得
=/min=/s
n=
参考文献[1]表5-75，根据X62W型卧式铣床主轴转速表，选择n=75r/min=1.25r/s, 则实际切削速度v=/s, 工作台每分钟进给量为×10×75=35mm/min
参考文献[1]表5-76, 根据X62W型卧式铣床工作台进给量，选择=/min,则实际的每齿进给量为==/z。
.2 基本时间
a.主动端：
=×4=10s
b.从动端：
=×4=20s
4.6 工序Ⅵ切削用量及基本时间的确定
主动端
（1）钻孔
.1 确定以Ø20mm孔、端面及粗铣后的键槽定位，一共要加工8个Ø20mm的锥销孔。
钻孔Φ20，本工序采用计算法。
表3-5高速钢麻花钻的类型和用途
标准号
类型
直径范围（mm）
用途
GB1420-85
直柄麻花钻
2.0～20.0
在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔
GB1437-85
直柄长麻花钻

在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔
GB1438-85
锥柄麻花钻

在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔
GB1439-85
锥柄长麻花钻
5.0～20.0
在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔
选用Z525摇臂钻床，查《机械加工工艺手册》孟少农主编，查《机》表钻头的磨钝标准及耐用度可得，耐用度为3200，表标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长，麻花钻，则螺旋角=30，锋交2=118，后角a=10,横刃斜角=20，L=197mm,l=116mm。
表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自GB6137-85） mm
直径范围
直柄麻花钻
l
l1
>11.80～13.20
151
101
表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据GB6137-85） （º）
d (mm)
β
2ф
αf
ψ

30
118
20
40～60
表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度
（1）后刀面最大磨损限度mm
刀具材料
加工材料
钻头
直径d0（mm）
≤20
高速钢
铸铁

（2）单刃加工刀具耐用度T min
刀具类型
加工材料
刀具材料
刀具直径d0（mm）
11～20
钻头（钻孔及扩孔）
铸铁、铜合金及合金
高速钢
60
钻头后刀面最大磨损限度为0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min
①.确定进给量
。
②.确定切削速度
查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-17高速钢钻头在球墨铸铁（2020HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=20=1.0，R=0.85。
V=20 （3-17）
则 = =131 （3-18）
20可知， 取 n = 120
则实际切削速度
③.确定切削时间
查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-43，钻孔时加工机动时间计算公式： T= （3-19）
其中 l=l=5 l=2～3
确定钻孔的切削用量
钻孔选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB1420-85直柄短麻花钻，《机械加工工艺手册》第2卷。
的钻孔进给量为0.20。
则取
切削速度计算公式为 （3-20）
查得参数为，刀具耐用度T=35
则 =
所以 ==72
选取
所以实际切削速度为
确定切削时间（一个孔） =
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第5章加工柱销气动夹具设计
5.1 研究原始质料
利用本夹具主要用来加工柱销孔，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。
一、机床夹具定位元件
工件定位方式不同，夹具定位元件的结构形式也不同，这里只介绍几种常用的基本定位元件。实际生产中使用的定位元件都是这些基本定位元件的组合。
（一）工件以平面定位常用定位元件
1．支承钉
常用支承钉的结构形式如图6-1所示。平头支承钉（图a）用于支承精基准面；球头支承钉（图b）用于支承粗基准面；网纹顶面支承钉（图c）能产生较大的摩擦力，但网槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基准定位且要求产生较大摩擦力的侧面定位场合。一个支承钉相当于一个支承点，限制一个自由度；在一个平面内，两个支承钉限制二个自由度；不在同一直线上的三个支承钉限制三个自由度。
图6-1 常用支承钉的结构形式
2．支承板
常用的支承板结构形式如图6-2所示。平面型支承板（图a）结构简单，但沉头螺钉处清理切屑比较困难，适于作侧面和顶面定位；带斜槽型支承板（图b），在带有螺钉孔的斜槽中允许容纳少许切屑，适于作底面定位。当工件定位平面较大时，常用几块支承板组合成一个平面。一个支承板相当于两个支承点，限制两个自由度；两个（或多个）支承板组合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。
图6-2 常用支承板的结构形式
3．可调支承
常用可调支承结构形式如图6-3所示。可调支承多用于支承工件的粗基准面，支承高度可以根据需要进行调整，调整到位后用螺母锁紧。一个可调支承限制一个自由度。
图6-3 常用可调支承的结构形式
(二) 工件以孔定位常用定位元件
1．定位销
图6-6是几种常用固定式定位销的结构形式。当工件的孔径尺寸较小时，可选用图 a 所示的结构；当孔径尺寸较大时，选用图 b 所示的结构；当工件同时以圆孔和端面组合定位时，则应选用图c所示的带有支承端面的结构。用定位销定位时，短圆柱销限制二个自由度；长圆柱销可以限制四个自由度；短圆锥销（图d）限制三个自由度。
图6-6 固定式定位销的结构形式
5.2 定位、夹紧方案的选择
由零件图可知：在对加工前，平面进行了粗、精铣加工，底面进行了钻、扩加工。因此，定位、夹紧方案有：
为了使定位误差达到要求的范围之内，采用1面一销的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。
5.3 切削力及夹紧力的计算
刀具：钻头。
F=Cdfk……………………………………
式中： C=422， Z=1.0, y
k=(
F=422
转矩
T=Cdfk
式中: C=0.226, Z=2.0, y
T=0.226
功率 P=
在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数
K=KKKK
式中 K—基本安全系数，1.5;
K—加工性质系数，1.1;
K—刀具钝化系数, 1.1;
K—
则 F
钻削时 T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。
气缸的选型计算：
根据气缸推力拉力的大小要求，选定气缸使用压力参数以及缸径尺寸
（D2-d2）P
公式式中：D-气缸活塞直径（cm）
d-气缸活塞杆直径（cm）
P-气缸的工作压力（kgf/cm2）
F1，F2-气缸的理论推拉力（kgf）
为了避免用户选用时的有关计算，下附双作用气缸输出力换算表，用户可根据负载、工作压力、动作方向从表格中选择合适的缸径尺寸
双作用气缸输出力表单位Kgf
缸径
mm
气缸的理论输出力（推力）单位：KG/公斤
使用空气压力MPa

10

16

20

25

32

40

50

117
137
157

63

125
156
187
218
250

80
100
151
201
251
300
352
402

100
157
236
314
393
471
550
628

125
245
368
491
615
736
859
982

160
402
603
804
1005
1206
1407
1608

180
508
763
1018
1272
1527
1781
2036

200
628
942
1257
1571
1885
2199
2514

250
981
1473
1963
2454
2945
3436
3926

320
1608
2412
3216
4021
4825
5629
6432

400
2531
3796
5026
6283
7539
8796
10052

· 选定气缸的行程：确定工作的移动距离，考虑工况可选择满行程或预留行程。当行程超过推荐的最长行程时，要考虑活塞杆的刚度，可以选择支撑导向或选择特殊气缸。
· 选定气缸缓冲方式：根据需要选择缓冲形式，无缓冲气缸，固定缓冲气缸，可调缓冲气缸
· 选择润滑方式：有给油润滑气缸，无给油润滑气缸
· 选择气缸系列：根据以上条件，按需选择适当系列的气缸
· 选择气缸的安装形式：根据不同的用途和安装需要，选用适当的安装形式
5. 气缸的直径确定
本气缸属于单向作用气缸。根据力平衡原理，单向作用气缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为:
式中: - 活塞杆上的推力，N
- 弹簧反作用力，N
- 气缸工作时的总阻力，N
- 气缸工作压力，Pa
弹簧反作用按下式计算:
Gf =
式中:- 弹簧刚度，N/m
- 弹簧预压缩量，m
- 活塞行程，m
- 弹簧钢丝直径，m
- 弹簧平均直径，.
- 弹簧有效圈数.
- 弹簧材料剪切模量，一般取
在设计中，必须考虑负载率的影响，则:
由以上分析得单向作用气缸的直径:
代入有关数据，可得
所以:
查有关手册圆整，得
由,可得活塞杆直径:
圆整后，取活塞杆直径校核，按公式
有:
其中，[]，
则:
满足实际设计要求。
5. 气缸的选型
经过比较，参考市场上的气缸类型，选择一种可靠优质的气缸产品的生产商—速易可（上海）有限公司。
速易可气动（上海）有限公司成立于2004年，从事于空油压零组件和设备研 究、生产、销售的自动化厂商，产品以『TONAB』品牌营销国内外市场，产品主要有空气净化组件、气动控制组件、气动执行组件、辅助组件、空油压设备，产 品广泛应用于医疗器械、工业机器人、食品包装机械、纺织机械、半导体设备、轨道交通、烟草机械、机床自动控制、真空搬运、汽车制造、教学培训等行业。
速易可目前主要产品有：无杆气缸、滑台