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- 1 - 重慶大學教育學院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 題目 端蓋零件的機械加工工藝規(guī)程 和鉆夾具設計 學生所在校外學習中心 重慶學習中心 批次 層次 專業(yè) 0902、本科、機械設計制造及自動化 學 號 W08101094 學 生 田宏艷 指 導 教 師 江桂云 起 止 日 期 2009-09-03 至 2009-10-30 - 2 - 摘 要 本次設計的主要內容是汽車法蘭上的端蓋加工工藝規(guī)程及 4-9孔鉆夾具的設計。 端蓋是法蘭盤上的一個零件，與其它零件配對使用，其主要加工表面及控制位置為 孔和 外圓。由零件要求分析可知，保證 孔和 外圓尺03.6012.478 03.6012.478 寸的同時應該盡量保證其同軸度，這對于后工序裝配和總成使用上來說都有重要影 響。所以，工序安排時，采取以 108大外圓粗定位夾緊加工后，對 孔和012.47 外圓分粗精加工同時成型。因其粗糙度為 Ra3.2，可直接車削滿足。對于鉆012.478 4-9孔時，主要以 孔定位，兩銑削端面限位，控制其自由度，以達到加工出03.6 來的產品滿足要求并且一致性好的目的。本文的研究重點在于通過汽車法蘭端蓋的 工藝性和力學性能分析，對加工工藝進行合理分析，選擇確定合理的毛坯、加工方 式、設計高效、省力的夾具，通過實踐驗證，最終加工出合格的端蓋零件。 關鍵詞：端蓋、加工工藝、鉆孔、定位、夾具 - 3 - 目 錄 摘要 2 1 設計目的及背景 4 2 端蓋零件的機械加工工藝過程分析 4 2.1 計算生產綱領、確定生產類型 4 2.2 零件的分析 5 2.3 選擇毛坯 5 2.4 工藝規(guī)程設計 6 2.4.1 定位基準的選擇 6 2.4.2 零件加工方法的選擇 6 2.4.3 制定工藝路線 6 2.4.4 確定機械加工余量及毛坯尺寸，設計毛坯零件綜合圖 7 2.4.5 工序設計 8 2.4.6 確定切削用量及基本時間（機動時間） 13 3 機床夾具設計 20 3.1 擬定夾具的結構方案 20 3.1.1 確定夾具的類型 20 3.1.2 確定工件的定位方案 20 3.1.3 確定工件的夾緊形式 21 3.1.4 確定刀具的導向方式或對刀裝置 21 3.1.5 確定其它機械，如分度、裝卸用的輔助裝置等 21 3.1.6 夾具體的結構類型設計 21 3.1.7 夾具總圖設計 21 3.2 夾具精度的校核 22 - 4 - 4 總結 23 5 參考文獻 23 1、 設計目的及背景 汽車工業(yè)是我國的四大支柱形產業(yè)之一，在當前經(jīng)濟形勢整體企穩(wěn)回暖、我國 汽車產業(yè)趨向走好的背景下，各大汽車制造廠及零部件制造廠都擴產增銷，推陳出 新，行業(yè)形勢出現(xiàn)“ 持續(xù)熱銷 ”的火熱局面。改革開放以來，中國的汽車工業(yè)如同其 它工業(yè)一樣在開放與競爭中迅速成長。據(jù)國家統(tǒng)計局的統(tǒng)計資料顯示，1990 年中國 的汽車產量僅有 51.4 萬輛，其中轎車僅有 3.5 萬輛，經(jīng)過 14 年的努力，到 2003 年 中國的汽車產量達到 444.39 萬輛，與 1990 年相比增長了 8.6 倍，轎車產量達到 202.01 萬輛，增長 57.7 倍。中國的汽車已快速進入家庭，因此帶動了各汽車配件廠 的快速發(fā)展。 本這設計的主要任務是汽車法蘭上的一個端蓋，其作用是連接配對零件并傳遞 相關功能。 機械的加工工藝及夾具設計是在完成了大學的全部課程以后，進行的一次理論 聯(lián)系實際的綜合運用。培養(yǎng)學生綜合運用所學基礎理論、專業(yè)知識與技能，獨立分 析與解決問題的能力，有助于學生對專業(yè)知識、技能的進一步提高，為以后從事專 業(yè)技術工作打下基礎。專用夾具的設計，對加工精度，提高加工效率，減輕勞動強 度，充分發(fā)揮和擴大機床的性能有著重要的影響。本課題討論的目的是通過分析汽 車法蘭端蓋的特點，論述了設計時應注意的問題及其應用范圍。 2、 端蓋零件的機械加工工藝過程分析 2.1 計算生產綱領、確定生產類型 圖 1 示為端蓋零件，該產品年產量為 4000 件，根據(jù)其年需求量要求設定其備品 率為 10%，廢品率為 1%（含工廢和料廢） ，現(xiàn)制定端蓋的機械加工工藝規(guī)程。 N=Qn(1+a+b) 件/年 （1） 式中：N零件的生產綱領（件/年） - 5 - Q產品的年生產量（臺/年） n每臺產品中該零件數(shù)量（件/臺） a零件的備品率 b零件的平均廢品率 N=40001(1+10%+1%)=4440（件/年） 端蓋年需求量為 4440 件，因已知該產品為輕小型機械，根據(jù)教材和手冊中生產 類型及生產綱領的關系，確定其生產類型為中批生產。 圖 1 零件圖 2.2 零件的分析 端蓋零件的視圖正確，部分尺寸需要補充完善，公差及技術要求需要完善，已 在正式提交的零件圖上補充完善。本零件外圓 和內孔 精度要求較高，012.47803.6 并且 為設計基準。因 108外圓及端面圖紙標注為非加工表面，但考慮過程03.6 中會用其做工序基準，所以在工藝加工過程中安排了加工余量并作了加工。4-9 位 置度要求為 0.15，利用鉆夾具在臺鉆上加工直接可以滿足要求。其余尺寸公差及形 位公差都能保證。 - 6 - 2.3 選擇毛坯 端蓋零件通常不要求作大的頻繁的轉動，與配對零件是間隙配合，有微小的轉 動，所以考慮到強度上的要求，將零件定為 45#鋼、正火處理，以改善強度、細化 組織，增加零件的耐磨性。因其輪廓尺寸不大，形狀又不復雜，加之成批生產，所 以毛坯采用模鍛成型。 較簡單的外圓形狀，中間的盲孔比較大，可采取鍛件尺寸與成品尺寸盡量接近 的毛坯尺寸。零件小，可用比較小的設備噸位就能達到目的。 毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。 2.4 工藝規(guī)程設計 2.4.1 定位基準的選擇 本零件為圓柱體實心件，部分表面需要加工。需要加工的表面精度中等，光潔 度為 Ra3.2，中間孔 0 為設計基準，也是裝配和測量基準。但在加工過程中需3.6 要借用大外圓 108及端面作為粗基準來加工 60孔及同側尺寸，所以將 108及端 面進行了加工。粗基準加工后，后工序加工以設計基準為加工基準，即遵循了“基準 重合”的原則。 2.4.2 零件加工方法的選擇 本零件的加工表面有外圓、內孔、端面及小孔，材料為 45#鋼。故確定加工方 法如下： 108外圓及端面：圖紙要求為非加工面，但工藝過程考慮其為粗基準，故對此 外圓面采取粗車。 50孔及端面：圖紙要求為非加工面，故直接由模鍛成型。 60孔及端面：圖紙要求為設計基準，加工尺寸公差為 0.03mm，粗糙度為 Ra3.2，考慮此孔為后工序加工及定位用，故對此孔及端面采取粗車、精車。 72外圓及端面：圖紙要求為非加工面，但工藝過程考慮其為粗基準，故對此 外圓面采取粗車。 80外圓及端面：加工尺寸公差為 0.035mm，粗糙度為 Ra3.2， ，采取粗車、精 車控制。 4-9孔：加工尺寸為自由公差，粗糙度為 Ra6.3,位置度為 0.15mm，采取鉆孔至 - 7 - 尺寸要求。 49/98 端面：加工尺寸為自由公差，粗糙度為 Ra6.3,采取銑削方式加工至要求。 2.4.3 制定工藝路線 根據(jù)零件本身要求及先粗后精的加工原則，端蓋加工工藝路線如下： 工序 0：將鍛件毛坯進行正火處理，將毛坯加熱到 850-900，空冷或風冷到常 溫，隨爐抽檢零件正火硬度； 工序 10：找正三爪卡盤跳動在 0.10 內，夾緊 108外圓及端面，粗車 60孔及 端面、80 外圓及端面、72 外圓及端面； 工序 20：找正三爪卡盤跳動在 0.10 內，調頭夾緊已粗車的 72外圓及端面，粗 車 108外圓及端面； 工序 30：找正三爪卡盤跳動在 0.05 內，夾緊已加工的 108外圓及端面，精車 60孔及端面到尺寸、80 外圓及端面到尺寸，并倒孔口及外圓的角； 工序 40：找正銑夾具定位心軸跳動在 0.02 內，以 60孔為基準銑 49/98 兩端面 到尺寸； 工序 50：找正鉆夾具定位心軸跳動在 0.02 內，以 60孔為基準鉆 4-9到尺寸； 工序 60：鉗工去銳邊毛刺。 工序 70：零件終檢。 2.4.4 確定機械加工余量及毛坯尺寸，設計毛坯零件綜合圖 （1）確定機械加工余量。鋼質模鍛件加工余量根據(jù)國家有關標準確定。確定時， 根據(jù)估算的鍛件質量、加工精度及鍛件形狀復雜系數(shù)，可查得零件內外表面加工余 量。 鍛件質量：根據(jù)零件成品質量為 0.93Kg，估計毛坯質量為 1.31Kg。 加工精度：除 60孔及 80外圓精度較高外，其余加工精度中等偏低。 鍛件復雜系數(shù) S 為： 假定最大外徑為 114mm，最長 32mm，則： S=M 鍛件/M 外輪廓包體 M 外輪廓包體=R 2L（密度） =3.14159265.7023.27.85=2.56Kg - 8 - M 鍛件=1.31Kg S= M 鍛件/M 外輪廓包體 =1.31/2.56=0.52 故按表查得其復雜系數(shù)為 S2,級別一般。 表 1 鍛件形狀復雜系數(shù) S 級別 S 數(shù)值范圍 級別 S 數(shù)值范圍 簡單 S10.631 較復雜 S30.160.3 一般 S20.320.63 復雜 S40.16 機械加工余量。根據(jù)鍛件質量、F1、S2 ，確定直徑方向余量為 1.52.0mm， 即鍛件的直徑單邊余量為 1.52.0mm。軸向單邊余量為 1.52.0mm。 （2）確定毛坯尺寸。根據(jù)表所查及零件實際加工精度，確定外徑除關鍵尺寸 60孔及 80外圓余量定為 2.0mm 外，其余定為 1.5mm，端面余量除 108大端面 定為 2.0mm 外，其余定為 1.5mm。 （3）設計毛坯零件綜合圖。 本零件鍛件質量為 1.31Kg，復雜系數(shù)為 S2，45#鋼含碳量為 0.42-0.50%，按表 2 查得鍛件材質系數(shù)為 M1，熱處理為正火后粗精加工。 表 2 鍛件材質系數(shù) 級別 鋼的最高含碳量 合金鋼的合金元素最高總含量 M1 0.65% 3.0% M2 0.65% 3.0% 2.4.5 工序設計 （1）選擇加工設備及工藝裝備。 選擇機床。 a.0 序為正火工序?？蛇x用網(wǎng)帶爐或井式、箱式爐加熱后空冷或風冷。 b.10、20、30 序為粗/精車加工。本零件輪廓外形尺寸及質量均小巧，選用常用 的 CA6140 型數(shù)控臥式車床即可（數(shù)控車床和普通車床均可加工此零件，但數(shù)控車 床受操作者操作技能影響小，所以本設計全部選用數(shù)控車床） 。 c.40 序為銑端面。以 60孔為基準銑兩端面，選用數(shù)控銑床 X62 型立式銑床。 d.50 序為鉆孔。因尺寸公差和形位公差要求均不高，故選用臺式鉆床 ZQ4015。 - 9 - 選擇夾具。 除銑端面和鉆孔工序外，其余各工序均采用通用夾具即可，車削加工以三爪自 定心卡盤定位夾緊零件。 選擇刀具。 a.在車床上加工，一般都采用硬質合金車刀和鏜刀。本零件為鋼質材料，故采 用 YT 類硬質合金，粗加工用 YT5，精加工用 YT30。為提高生產效率和經(jīng)濟性，可 選用機夾可轉位車刀。 b.銑刀選用立銑刀。零件要求銑削兩端面，故銑刀選用：6 刃、20 直柄立銑刀。 c.鉆 4-9選用 9直柄麻花鉆，帶 90的倒角锪鉆。 選擇量具。 本零件為批量生產產品，一般均選用通用量具。選擇量具的方法通常有如下兩 種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器具的測量方法極限誤差選擇。 a.選擇徑向尺寸量具。除 80的外圓、60 的內孔，其余各外圓、內孔均為自由 尺寸，機加未注尺寸公差按 QC/T267-1999汽車切削加工零件未注公差尺寸的極限 偏差查表，其公差值均大于 0.30mm，而 50孔則直接由鍛造成型，其公差值為 0. 50mm，按工藝人員手冊要求，根據(jù)測量精度等級選擇 0-150mm/0.02 的游標卡尺 即可，其分度值為 0.02mm。 表 3 外圓、內孔所用量具 工 序 加工面尺寸 尺寸公差 選用量具 備注 10 82、58、7 2 047.分度值為 0.02mm，測量范圍為 0- 150mm 的游標卡尺 82、58 為 工序尺寸 20 108 087. 分度值為 0.02mm，測量范圍為 0- 150mm 的游標卡尺 30 60 30. 分度值為 0.01mm，測量范圍為 50- 75mm 的內徑千分尺/或內徑百分表 30 80 012.47分度值為 0.01mm，測量范圍為 75- - 10 - 100mm 的外徑千分尺 因此零件為批量生產產品，60 孔公差值為 0.03mm，80 外圓直徑公差為 0.035mm，在首件檢查時采用表 3 通用量具，過程中操作者自檢和專職檢驗員巡檢 采用專用量具以提高效率，60 孔采用塞規(guī)，80 外圓采用卡規(guī)檢查。為提高表面 加工質量及粗糙度要求，加工過程中可增加切削液潤滑。 b.加工軸向尺寸所用量具。各軸向尺寸均為自由尺寸，機加未注尺寸公差按 QC/T267-1999汽車切削加工零件未注公差尺寸的極限偏差 查表，其公差值均大 于0.20mm，按工藝人員手冊要求，根據(jù)測量精度等級選擇 0-150mm/0.02 的游標卡 尺即可，其分度值為 0.02mm。 表 4 軸向尺寸加工所用量具 工 序 加工面尺寸 尺寸公 差 選用量具 備注 10 11.5、30.5、1 8、11 0.20 分度值為 0.02mm，測量范圍為 0- 150mm 的游標卡尺 30.5、18、1 1 為工序尺 寸 20 28.5、10.5 0.20 分度值為 0.02mm，測量范圍為 0- 150mm 的游標卡尺 28.5、10.5 為工序尺寸 30 11、10、28 0.20 分度值為 0.02mm，測量范圍為 0- 150mm 的游標卡尺 30 20 0.70 分度值為 0.02mm，測量范圍為 0- 150mm 的游標卡尺 為 50孔面 距外端面距 離 c.銑削兩端面所用量具。端面尺寸 49、98 均為自由尺寸，機加未注尺寸公差按 QC/T267-1999汽車切削加工零件未注公差尺寸的極限偏差 查表，其公差值均大 于0.30mm，按工藝人員手冊要求，根據(jù)測量精度等級選擇 0-150mm/0.02 的游標卡 尺即可，其分度值為 0.02mm。 - 11 - 表 5 銑削端面尺寸加工所用量具 工 序 加工面尺寸 尺寸公 差 選用量具 備注 40 49 0.37 分度值為 0.02mm，測量范圍為 0- 150mm 的游標卡尺 40 98 0.43 分度值為 0.02mm，測量范圍為 0- 150mm 的游標卡尺 d.鉆 4-9孔所用量具。4-9 孔為自由尺寸，機加未注尺寸公差按 QC/T267- 1999汽車切削加工零件未注公差尺寸的極限偏差查表，其公差值為 +0.22 0 mm， 按工藝人員手冊要求，根據(jù)測量精度等級選擇 0-150mm/0.02 的游標卡尺即可，其分 度值為 0.02mm。 (2)確定工序尺寸的一般辦法，是由加工表面的最后工序往前推算的。最后工序 的工序尺寸按零件圖樣的要求標注。當無基準轉換時，同一表面多次加工的工序尺 寸只與工序（或工步）的加工余量有關。當有基準轉換時，工序尺寸應用工藝尺寸 鏈計算。 a.確定圓柱面的工序尺寸。前面根據(jù)相關資料已經(jīng)查出，本零件各圓柱面的總 加工余量（毛坯余量） ，然后查出各工序加工余量（粗加工除外） ，總加工余量減去 各工序加工余量之和即為粗加工余量。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟精度 確定。 本零件各圓柱表面、孔、端面的加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度等見 表 6 （總加工余量為各次余量之和，公差為經(jīng)濟公差） 表 6 各圓柱表面、孔、端面加工余量 工序單邊余量/mm 工序尺寸及公差/mm 表面粗糙度 /m 加工內容 粗 精 粗 精 粗 精 80-0.012-0.047 1 1 820 -0.74 80-0.012-0.047 6.3 3.2 60+0.03 0 1 1 580 -0.74 60+0.03 0 6.3 3.2 - 12 - 72 1.5 - 720 -0.74 - 6.3 - 108 1.5 - 1080 -0.87 - 6.3 - 確定軸向尺寸，本零件各工序的軸向尺寸如圖 2 所示 圖 2 表 7 各端面工序加工余量 工序 加工表面 總加工余量 工序加工余量 10 1 2 3 4 1.5 1.5 1.5 1.5 Z1=1 Z2=1 Z3=1.5 Z4=1 20 5 2 Z5=2 30 1 2 4 0.5 0.5 0.5 Z1=0.5 Z2=0.5 Z3=0.5 a.確定工序尺寸 L1、L11、L2、L3、L33、L4、L5、L55 、L6、L7 ，這些尺寸只 - 13 - 與加工余量有關。則： L6=L7+Z1=28+0.5=28.5mm； L4=L6+Z5=28.5+2=30.5mm； L7=L6-Z1=28.5-0.5=28mm； L3=L33+Z5+Z4=10+2+0.5=12.5mm； L5=L55+Z1=20+0.5=20.5mm； L2=11+Z1=11+0.5=11.5mm； L2 為 了 72 圓柱面加上大端面 0.5mm 余量值，故 L2 為其自身尺寸 11 加 0.5 mm 余量值，等于 11.5mm。 b.確定銑削端面的工序尺寸。 兩端面(49mm 和 98mm 端面尺寸),粗糙度為 Ra6.3，尺寸公差及形位公差均為自 由公差，故可直接一次銑削成型。毛坯確定兩端面余量各為 2mm，直接按零件圖要 求銑削到位：490.37mm；980.43mm 。 2.4.6 確定切削用量及基本時間（機動時間） 切削乃是一般包括切削深度、進給量及切削速度三項。確定方法是先確定切削 深度、進給量，再確定切削速度。 工序 10：粗車外圓、端面、鏜孔。本工序采用查表法確定切削用量。 （1）鏜 58孔及其端面，保證 58孔徑及孔深 110.2mm。 1）切削深度 ap 根據(jù)粗加工余量 1.0mm，可一次性切除完。 ap=（58-56）/2=1.0mm 2）進給量 f 根據(jù)機械加工技術手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm，時，ap3mm，以及工件直徑在 60mm 內時， f=0.5-0.7mm/r，此處選擇 f=0.5mm/r。 3）切削速度 v 根據(jù)機械加工技術手冊中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) 查表，其系數(shù)及指數(shù)分別為： f0.70時，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，計算切削速度,取粗車 Vc=1.3m/s 4)確定工時 取 n=100r/min - 14 - 根據(jù)公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n) i 而 L=11+4+8.5=23.5(兩端面距離加孔深 11 之和) L1=0 L2=0 L3=0 則 Tj=(23.5+0+0+0)/(0.5100)1=0.47min (2)車外圓 72及圓弧 R4 1）切削深度 ap 根據(jù)粗加工余量 1.5mm，可一次性切除完。 ap=（75-72）/2=1.5mm 2）進給量 f 根據(jù)機械加工技術手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm，時，ap3mm，以及工件直徑在 60mm 內時， f=0.5-0.7mm/r，此處選擇 f=0.5mm/r。 3）切削速度 v 根據(jù)機械加工技術手冊中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) 查表，其系數(shù)及指數(shù)分別為： f0.70時，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，計算切削速度,取粗車 Vc=1.3m/s 4)確定工時 取 n=100r/min 根據(jù)公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n)*i 而 L=11 L1=2 L2=0 L3=0 則 Tj=(11+2+0+0)/(0.5*100)*1=0.26min (3)車外圓 82及端面 1）切削深度 ap 根據(jù)粗加工余量 1.5mm，可一次性切除完。 外圓 ap=（84-82 ）/2=1mm 端面 ap=1mm 2）進給量 f 根據(jù)機械加工技術手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm，時，ap3mm，以及工件直徑在 60mm 內時， f=0.5-0.7mm/r，此處選擇 f=0.5mm/r。 3）切削速度 v 根據(jù)機械加工技術手冊中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) 查表，其系數(shù)及指數(shù)分別為： f0.70時，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，計算切削速度,取粗車 Vc=1.3m/s - 15 - 4)確定工時 取 n=100r/min 根據(jù)公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n) i 而 L=（18-11.5 ）+（111-82）/2 = 21(大端面距離加外圓切削長度之和) L1=2 L2=0 L3=0 則 Tj=(21+2+0+0)/(0.5100) 1=0.46min 工序 20：粗車外圓、端面。本工序采用查表法確定切削用量。 （1）車大端面，保證總長 28.5 1）切削深度 ap 根據(jù)粗加工余量 2mm，可一次性切除完。 ap=30.5-28.5=2mm 2）進給量 f 根據(jù)機械加工技術手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm，時，ap3mm，以及工件直徑在 60mm 內時， f=0.5-0.7mm/r，此處選擇 f=0.5mm/r。 3）切削速度 v 根據(jù)機械加工技術手冊中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) 查表，其系數(shù)及指數(shù)分別為： f0.70時，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，計算切削速度,取粗車 Vc=1.3m/s 4)確定工時 取 n=100r/min 根據(jù)公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n) i 而 L=111/2 =55.5 L1=2 L2=2 L3=0 則 Tj=(55.5+2+2+0)/(0.5*100)*1=1.19min （2）車大外圓 108到尺寸 1）切削深度 ap 根據(jù)粗加工余量 1.5mm，可一次性切除完。 ap=（111-108）/2=1.5mm 2）進給量 f 根據(jù)機械加工技術手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm，時，ap3mm，以及工件直徑在 60mm 內時， f=0.5-0.7mm/r，此處選擇 f=0.5mm/r。 3）切削速度 v 根據(jù)機械加工技術手冊中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) - 16 - 查表，其系數(shù)及指數(shù)分別為： f0.70時，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，計算切削速度,取粗車 Vc=1.3m/s 4)確定工時 取 n=100r/min 根據(jù)公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n)*i 而 L=10.5 L1=2 L2=0 L3=0 則 Tj=(10.5+2+0+0)/(0.5*100)*1=0.25min 工序 30：精車 60孔及端面并倒角、80 外圓及端面。本工序采用查表法確定 切削用量。 （1）精車 60孔及端面 1）切削深度 ap 根據(jù)精加工余量 1mm，可一次性切除完。 ap=（60-58）/2=1mm 2）進給量 f 根據(jù)機械加工技術手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm，時，ap3mm，以及工件直徑在 60mm 內時， f=0.5-0.7mm/r，因精車加工，為提高切削加工零件表面粗糙度，速度將比粗加 工高，故此處選擇 f=0.3mm/r，f 取值小于手冊規(guī)定的允許值均可取。 3）切削速度 v 根據(jù)機械加工技術手冊中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) 查表，其系數(shù)及指數(shù)分別為： f0.70時，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，計算切削速度,取粗車 Vc=1.66m/s 4)確定工時 取 n=400r/min 根據(jù)公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n)*i 而 L=11+1+7=19(兩端面距離加孔深 11 之和) L1=0 L2=0 L3=0 則 Tj=(19+0+0+0)/(0.3*400)*1=0.16min （2）孔口倒角 1）切削深度 ap 根據(jù)精加工余量 1mm，可一次性切除完。 ap=2mm 2）進給量 f 根據(jù)機械加工技術手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當?shù)稐U尺寸 - 17 - 為 16mm25mm，時，ap3mm，以及工件直徑在 60mm 內時， f=0.5-0.7mm/r，因精車加工，為提高切削加工零件表面粗糙度，速度將比粗加 工高，故此處選擇 f=0.3mm/r，f 取值小于手冊規(guī)定的允許值均可取。 3）切削速度 v 根據(jù)機械加工技術手冊中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) 查表，其系數(shù)及指數(shù)分別為： f0.70時，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，計算切削速度,取粗車 Vc=1.66m/s 4)確定工時 取 n=400r/min 根據(jù)公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n)*i 而 L=2 L1=0 L2=0 L3=0 則 Tj=(2+0+0+0)/(0.3400) 1=0.02min （3）精車 80外圓及端面 1）切削深度 ap 根據(jù)精加工余量 1mm，可一次性切除完。 ap=（82-80）/2=1mm 2）進給量 f 根據(jù)機械加工技術手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm，時，ap3mm，以及工件直徑在 60mm 內時， f=0.5-0.7mm/r，因精車加工，為提高切削加工零件表面粗糙度，速度將比粗加 工高，故此處選擇 f=0.3mm/r，f 取值小于手冊規(guī)定的允許值均可取。 3）切削速度 v 根據(jù)機械加工技術手冊中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) 查表，其系數(shù)及指數(shù)分別為： f0.70時，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，計算切削速度,取粗車 Vc=1.66m/s 4)確定工時 取 n=400r/min 根據(jù)公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n)*i 而 L=（18-11）+（108-80）/2 = 21(大端面距離加外圓切削長度之和) L1=2 L2=0 L3=0 則 Tj=(21+2+0+0)/(0.3400) 1=0.192min - 18 - 工序 40：銑兩端面。 本工序直接將兩端面一次性銑床削到位，所選用刀具為高速鋼 6 刃立銑刀，銑 刀直徑 20mm，已知銑削寬度 ae=10mm，銑削總長度 46mm，銑削深度 ap=2mm， 采用查表法確定切削用量。 1）確定每齒進給量 fz X62 型立式銑床功率為 7.5KW，工藝系統(tǒng)剛性中等，高速鋼 6 刃細齒立銑刀加 工鋼料，查得每齒進給量 fz=0.06-0.10mm/z。現(xiàn)取 fz=0.07mm/z 2）選擇銑刀磨鈍標準及耐用度 根據(jù)機械加工工藝手冊查表，用高速鋼立 銑刀加工鋼料，銑刀刀齒后刀面最大磨損限度為 0.30-0.50mm；銑刀直徑為 d=20mm，則銑刀耐用度 T=60min。 3）確定切削速度 v 和工作臺每分鐘進給量 fMz 根據(jù)公式：v= （Cv dqv）/(T maxvpfzyvaeuvzpv) Kv(m/s) 查表，其系數(shù)及指數(shù)分別為： fz=0.07mm/z，Cv=41, qv=0.25, Xv=0.1, Yv=0.2, Uv=0.15, Pv=0.1, m=0.20，T=60min, ap=2mm, ae=10mm, Z=6, d=20mm, Kv=1.0 計算切削速度, V=(41200.25)/(600.2020.10.070.2100.1560.1) 1.0 m/min =35.93m/min n=(1000*35.93)/(*20)r/min=571.84r/min 根據(jù) X62 型立式銑床主軸轉速表，選擇 n=500r/min=8.3r/s 實際切削速度 V=n20=0.522m/s 工作臺每分鐘進給量為： fMz= fzZn=0.076500=210mm/min 根據(jù)銑床工作臺進給量表，選擇 fMz=200mm/min 則實際的每齒進給量為 fz=200/(6*500)=0.067mm/z 4)確定工時 根據(jù)機械制造工藝設計簡明手冊表 6.2-7，查得立銑刀銑端面的基本時間計 算公式為 - 19 - Tj=(L+L1+L2)/ fMzi 而 L=10（銑刀半徑） L1= ae(d-ae) +(13) =1(20-10)+2=10+2=12 L2=10（銑刀半徑） fMz=200mm/min i（進給次數(shù)）=1 則 Tj=(10+12+10)/(200) 1=0.16min 兩端面，則總時間為 Tj=20.16min=0.32min 工序 50：鉆 4-9孔。 本工序為鉆孔，刀具選用高速鋼麻花鉆，直徑 d=9mm。鉆 4 個通孔。使用煤油 作切削液。 1）確定進給量 f 由于孔徑和深度均很小，宜采用手動進給。 2）選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度 根據(jù)機械加工工藝手冊查表，鉆頭后刀面 最大磨損限度為：0.400.80mm，此處取 0.80mm，耐用度 T=25min。 3）確定切削速度 v 根據(jù)公式：v= （Cv dzv0）/(T maxvpfyv) Kv(m/s) 零件材料為 45#鋼，抗拉強度 b=650MPa，加工性屬于 5 類。查表，其系數(shù)及 指數(shù)分別為： f=0.16mm/r（暫定） ，Cv=4.4, zv=0.4, ap=10, Xv=0, Yv=0.7, m=0.2，T=25min, Kv=1.0 計算切削速度, V=(4.490.4)/(250.201000.160.7) 1.0 m/min =20.08m/min n=(100020.08)/(9)r/min=710r/min 根據(jù) ZQ4015 型臺式鉆床主軸轉速表，選擇 n=500r/min=8.3r/s 實際切削速度 V=n9=0.235m/s 4)確定工時 根據(jù)機械制造工藝設計簡明手冊表 6.2-5，查得鉆孔的基本時間計算公式為 - 20 - Tj= (L+L1+L2)/ （f*n） 而 L=10（鉆孔深度） L1=（D/2）tan30+(12) =2.6+1.4=4mm L2=14=3mm（此處選擇 3） f=0.16mm/r n=500r/min 則 Tj=(10+4+3)/(0.16500)=0.2125min 每孔時間為 0.2125min，4 孔則為 Tj=40.2125=0.85min 工序 60：鉗工去銳邊毛刺。 工序 70：零件終檢。 將上述各工序內容填入工序卡片中就是端蓋的加工工序卡片。見附表 2。 3、 機床夾具設計 鉆 4-9孔鉆夾具的設計 此零件的特點是，基準為 60H7孔，位置度 0.15，4 個孔均布，以兩端面銑 削面中心對稱分布，所以，考慮夾具時除需要考慮基準孔，還需要就兩銑削端面進 行限位，否則任意位置鉆 4 個孔，零件是不能正常裝配在汽車總成上的。因本工序 考慮在普通臺式鉆床上加工，而且零件為批量生產，所以考慮將夾具通過 T 型槽螺 栓固定在工作臺上，在通過配合，將零件加工成型。 3.1 擬定夾具的結構方案 3.1.1 確定夾具的類型 本零件加工 4-9孔需要設計專用鉆夾具。車加工各外圓及內孔采用三爪自定心 卡盤，銑床需要設計專用銑夾具。 3.1.2 確定工件的定位方案 本零件加工 4-9孔需要設計專用鉆夾具。 - 21 - 圖 3 鉆床夾具 夾具底座通過 T 型槽螺栓與工作臺相連，夾具體與底座之間有 1 個鋼球，底座 上只有一個剛能放下半個球的孔，而夾具體上為直徑為 8 的圓環(huán)槽，但呈均布有 4 個半徑為 5 的孔，當夾具體轉動時，每 90 度位置，孔剛好與球接觸，則加工 4 個孔， 這對于批量生產來說，可降低勞動強度。夾具體通過 3 顆螺釘與定位心軸連接，零 件 60 孔與定位心軸通過 H7/g6 的間隙配合定位。但 4-9還需要將銑削端面進行限 位才能加工，所以，在鉆模板上銑平了 3mm 的一個平面，寬度為 1090.3mm。鉆 模板與夾具體通過 2 個長定位銷（一個圓柱銷，一個菱形銷）固定位置。零件為通 孔，所以 Z 方向的壓緊可以進行也可以不進行，因為零件在 Z 方向的自由度不限制， 也不會造成孔位置度不合格。所以，鉆零件時可以通過通用壓板壓緊零件，也可直 接鉆削。 3.1.3 確定工件的夾緊形式 本零件加工 4-9孔為通孔，所以 Z 方向的壓緊可以進行也可以不進行，因為零 件在 Z 方向的自由度不限制，也不會造成孔位置度不合格。所以，鉆零件時可以通 過通用壓板壓緊零件，也可不壓緊直接鉆削。 3.1.4 確定刀具的導向方式或對刀裝置 工件在機床上加工，能否保證加工精度，主要取決于設備自身精度以及夾具與 - 22 - 工藝和合理性，及刀具與工件間的相對位置。常用的對刀方法有三種：試切法對刀、 樣件法對刀、采用導向或對刀裝置對刀。本零件加工時刀具的導向試或對刀裝置如 表 8 所示。 表 8 對刀裝置 機床 刀具 對刀裝置（方法） 車床 外圓、內孔、端面車刀，R 刀 試切法對刀 銑床 立銑刀 夾具定位 鉆床 直柄麻花鉆 夾具定位 3.1.5 確定其它機械，如分度、裝卸用的輔助裝置等 本零件小、輕、加工精度不高，故車加工時直接采用三爪卡盤自定心夾緊，銑 削工序和鉆削工序均采用專用夾具定位加工。故零件不需要使用分度、裝卸等裝置。 均為人工裝卸。 3.1.6 夾具體的結構類型設計 本零件多采用通用和專用夾具（見附表 1、2） 3.1.7 夾具總圖設計 見圖 3 3.2 夾具精度的校核 定位誤差的計算常用的有合成法和極限位置法兩種方式，用函數(shù)法推導定位誤 差公式，方法比較簡便實用。極限位置法和函數(shù)法在計算組合定位誤差時，有著明 顯的優(yōu)越性。 - 23 - 圖 4 零件加工定位基準簡圖 圖 4 為零件加工定位基準簡圖，根據(jù)其定位夾緊關系，其定位誤差按機床夾 具設計手冊中夾具誤差的分析計算方法有如下計算公式： D.W=D +d + min 根據(jù)零件及夾具設計圖可知： D+D 0 =60H7=60+0.03 0=60.03； D=60 d 0-d =60g6=60-0.010-0.029=59.971(mm)； d=59.99 而min 為定位孔與定位軸之間的最小間隙，所以 min=60-59.99=0.01(mm) D.W=D +d + min/2=+0.03+0.019+0.01/2=0.054(mm) 本零件加工過程中，工序定位基準與設計基準重合，符合夾具定位要求。而零 件鉆孔工序 4-9尺寸誤差為自由尺寸，根據(jù)機加未注尺寸公差按 QC/T267- 1999汽車切削加工零件未注公差尺寸的極限偏差查表，其公差值為 +0.22 0 mm， 形位公差已知為 0.15，其夾具定位誤差遠遠小于零件加工尺寸公差與形位公差之 和。所以，夾具夾緊定位方式選擇是合理的，能滿足零件設計精度要求。 - 24 - 4 總結 本設計研究過程中仍然存在一些不足，有的問題還有待進一步深入，具體如下： 1） 、系統(tǒng)的設計不太完善，還可結合計算機數(shù)據(jù)庫計算分析，整理出更加合理 的設計方案； 2） 、存在一定的浪費，夾具的易磨損件在設計中未明確磨損程度和使用極限。 3） 、計算零件加工時間時考慮的是主要的工作時間，沒將操作者輔助時間加上 去。 5 參考文獻 1王光斗，王春福.機床夾具設計手冊.第三版.上海科學技術出版社， 2002. 2田玉順.機械加工技術手冊.北京出版社.1992. 3北京第一通用機械廠.機械工人切削手冊（修訂第 2 版）.機械工業(yè)出版社. 1993. 4孟少農.機械加工工藝手冊（第 1、第 2、第 3 卷）.機械工業(yè)出版社.1996. 5楊叔子.機械加工工藝師手冊.機械工業(yè)出版社.2004. 6徐灝.機械設計手冊（第 1、第 2、第 3、第 4、第 5 卷）.機械工業(yè)出版社. 1995. 7金屬機械加工工藝人員手冊修訂組.金屬機械加工工藝人員手冊.上?？茖W技術 出版社.1982.