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1 重慶大學(xué)教育學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 題目 端蓋零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程 和鉆夾具設(shè)計(jì) 學(xué)生所在校外學(xué)習(xí)中心 重慶學(xué)習(xí)中心 批次 層次 專業(yè) 0902 本科 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) W08101094 學(xué) 生 田宏艷 指 導(dǎo) 教 師 江桂云 起 止 日 期 2009 09 03 至 2009 10 30 2 摘 要 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)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(shè)計(jì) 端蓋是法蘭盤(pán)上的一個(gè)零件 與其它零件配對(duì)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 6 012 478 03 6 012 478 寸的同時(shí)應(yīng)該盡量保證其同軸度 這對(duì)于后工序裝配和總成使用上來(lái)說(shuō)都有重要影 響 所以 工序安排時(shí) 采取以 108大外圓粗定位夾緊加工后 對(duì) 孔和012 47 外圓分粗精加工同時(shí)成型 因其粗糙度為 Ra3 2 可直接車削滿足 對(duì)于鉆012 478 4 9孔時(shí) 主要以 孔定位 兩銑削端面限位 控制其自由度 以達(dá)到加工出03 6 來(lái)的產(chǎn)品滿足要求并且一致性好的目的 本文的研究重點(diǎn)在于通過(guò)汽車法蘭端蓋的 工藝性和力學(xué)性能分析 對(duì)加工工藝進(jìn)行合理分析 選擇確定合理的毛坯 加工方 式 設(shè)計(jì)高效 省力的夾具 通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證 最終加工出合格的端蓋零件 關(guān)鍵詞 端蓋 加工工藝 鉆孔 定位 夾具 3 目 錄 摘要 2 1 設(shè)計(jì)目的及背景 4 2 端蓋零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析 4 2 1 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng) 確定生產(chǎn)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(shè)計(jì) 6 2 4 1 定位基準(zhǔn)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(jī)械加工余量及毛坯尺寸 設(shè)計(jì)毛坯 零件綜合圖 7 2 4 5 工序設(shè)計(jì) 8 2 4 6 確定切削用量及基本時(shí)間 機(jī)動(dòng)時(shí)間 13 3 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 20 3 1 擬定夾具的結(jié)構(gòu)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(dǎo)向方式或?qū)Φ堆b置 21 3 1 5 確定其它機(jī)械 如分度 裝卸用的輔助裝置等 21 3 1 6 夾具體的結(jié)構(gòu)類型設(shè)計(jì) 21 3 1 7 夾具總圖設(shè)計(jì) 21 3 2 夾具精度的校核 22 4 4 總結(jié) 23 5 參考文獻(xiàn) 23 1 設(shè)計(jì)目的及背景 汽車工業(yè)是我國(guó)的四大支柱形產(chǎn)業(yè)之一 在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢(shì)整體企穩(wěn)回暖 我國(guó) 汽車產(chǎn)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(kuò)產(chǎn)增銷 推陳出 新 行業(yè)形勢(shì)出現(xiàn) 持續(xù)熱銷 的火熱局面 改革開(kāi)放以來(lái) 中國(guó)的汽車工業(yè)如同其 它工業(yè)一樣在開(kāi)放與競(jìng)爭(zhēng)中迅速成長(zhǎng) 據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)資料顯示 1990 年中國(guó) 的汽車產(chǎn)量?jī)H有 51 4 萬(wàn)輛 其中轎車僅有 3 5 萬(wàn)輛 經(jīng)過(guò) 14 年的努力 到 2003 年 中國(guó)的汽車產(chǎn)量達(dá)到 444 39 萬(wàn)輛 與 1990 年相比增長(zhǎng)了 8 6 倍 轎車產(chǎn)量達(dá)到 202 01 萬(wàn)輛 增長(zhǎng) 57 7 倍 中國(guó)的汽車已快速進(jìn)入家庭 因此帶動(dòng)了各汽車配件廠 的快速發(fā)展 本這設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是汽車法蘭上的一個(gè)端蓋 其作用是連接配對(duì)零件并傳遞 相關(guān)功能 機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在完成了大學(xué)的全部課程以后 進(jìn)行的一次理論 聯(lián)系實(shí)際的綜合運(yùn)用 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論 專業(yè)知識(shí)與技能 獨(dú)立分 析與解決問(wèn)題的能力 有助于學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí) 技能的進(jìn)一步提高 為以后從事專 業(yè)技術(shù)工作打下基礎(chǔ) 專用夾具的設(shè)計(jì) 對(duì)加工精度 提高加工效率 減輕勞動(dòng)強(qiáng) 度 充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的性能有著重要的影響 本課題討論的目的是通過(guò)分析汽 車法蘭端蓋的特點(diǎn) 論述了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題及其應(yīng)用范圍 2 端蓋零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析 2 1 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng) 確定生產(chǎn)類型 圖 1 示為端蓋零件 該產(chǎn)品年產(chǎn)量為 4000 件 根據(jù)其年需求量要求設(shè)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(jī)械加工工藝規(guī)程 N Q n 1 a b 件 年 1 式中 N 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 件 年 5 Q 產(chǎn)品的年生產(chǎn)量 臺(tái) 年 n 每臺(tái)產(chǎn)品中該零件數(shù)量 件 臺(tái) a 零件的備品率 b 零件的平均廢品率 N 4000 1 1 10 1 4440 件 年 端蓋年需求量為 4440 件 因已知該產(chǎn)品為輕小型機(jī)械 根據(jù)教材和手冊(cè)中生產(chǎn) 類型及生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系 確定其生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn) 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(bǔ)充完善 公差及技術(shù)要求需要完善 已 在正式提交的零件圖上補(bǔ)充完善 本零件外圓 和內(nèi)孔 精度要求較高 012 478 03 6 并且 為設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 因 108外圓及端面圖紙標(biāo)注為非加工表面 但考慮過(guò)程03 6 中會(huì)用其做工序基準(zhǔn) 所以在工藝加工過(guò)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(tái)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(zhuǎn)動(dòng) 與配對(duì)零件是間隙配合 有微小的轉(zhuǎn) 動(dòng) 所以考慮到強(qiáng)度上的要求 將零件定為 45 鋼 正火處理 以改善強(qiáng)度 細(xì)化 組織 增加零件的耐磨性 因其輪廓尺寸不大 形狀又不復(fù)雜 加之成批生產(chǎn) 所 以毛坯采用模鍛成型 較簡(jiǎn)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(shè)備噸位就能達(dá)到目的 毛坯尺寸通過(guò)確定加工余量后決定 2 4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2 4 1 定位基準(zhǔn)的選擇 本零件為圓柱體實(shí)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(shè)計(jì)基準(zhǔn) 也是裝配和測(cè)量基準(zhǔn) 但在加工過(guò)程中需3 6 要借用大外圓 108及端面作為粗基準(zhǔn)來(lái)加工 60孔及同側(cè)尺寸 所以將 108及端 面進(jìn)行了加工 粗基準(zhǔn)加工后 后工序加工以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為加工基準(zhǔn) 即遵循了 基準(zhǔn) 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(nèi)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(guò)程考慮其為粗基準(zhǔn) 故對(duì)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(shè)計(jì)基準(zhǔn) 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(duì)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(guò)程考慮其為粗基準(zhǔn) 故對(duì)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(jìn)行正火處理 將毛坯加熱到 850 900 空冷或風(fēng)冷到常 溫 隨爐抽檢零件正火硬度 工序 10 找正三爪卡盤(pán)跳動(dòng)在 0 10 內(nèi) 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(pán)跳動(dòng)在 0 10 內(nèi) 調(diào)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(pán)跳動(dòng)在 0 05 內(nèi) 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(dòng)在 0 02 內(nèi) 以 60孔為基準(zhǔn)銑 49 98 兩端面 到尺寸 工序 50 找正鉆夾具定位心軸跳動(dòng)在 0 02 內(nèi) 以 60孔為基準(zhǔn)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(jī)械加工余量及毛坯尺寸 設(shè)計(jì)毛坯 零件綜合圖 1 確定機(jī)械加工余量 鋼質(zhì)模鍛件加工余量根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定 確定時(shí) 根據(jù)估算的鍛件質(zhì)量 加工精度及鍛件形狀復(fù)雜系數(shù) 可查得零件內(nèi)外表面加工余 量 鍛件質(zhì)量 根據(jù)零件成品質(zhì)量為 0 93Kg 估計(jì)毛坯質(zhì)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(fù)雜系數(shù) S 為 假定最大外徑為 114mm 最長(zhǎng) 32mm 則 S M 鍛件 M 外輪廓包體 M 外輪廓包體 R 2 L 密度 3 1415926 5 702 3 2 7 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(fù)雜系數(shù)為 S2 級(jí)別一般 表 1 鍛件形狀復(fù)雜系數(shù) S 級(jí)別 S 數(shù)值范圍 級(jí)別 S 數(shù)值范圍 簡(jiǎn)單 S1 0 63 1 較復(fù)雜 S3 0 16 0 3 一般 S2 0 32 0 63 復(fù)雜 S4 0 16 機(jī)械加工余量 根據(jù)鍛件質(zhì)量 F1 S2 確定直徑方向余量為 1 5 2 0mm 即鍛件的直徑單邊余量為 1 5 2 0mm 軸向單邊余量為 1 5 2 0mm 2 確定毛坯尺寸 根據(jù)表所查及零件實(shí)際加工精度 確定外徑除關(guān)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(shè)計(jì)毛坯 零件綜合圖 本零件鍛件質(zhì)量為 1 31Kg 復(fù)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(zhì)系數(shù)為 M1 熱處理為正火后粗精加工 表 2 鍛件材質(zhì)系數(shù) 級(jí)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(shè)計(jì) 1 選擇加工設(shè)備及工藝裝備 選擇機(jī)床 a 0 序?yàn)檎鸸ば?可選用網(wǎng)帶爐或井式 箱式爐加熱后空冷或風(fēng)冷 b 10 20 30 序?yàn)榇?精車加工 本零件輪廓外形尺寸及質(zhì)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(shè)計(jì)全部選用數(shù)控車床 c 40 序?yàn)殂姸嗣?以 60孔為基準(zhǔn)銑兩端面 選用數(shù)控銑床 X62 型立式銑床 d 50 序?yàn)殂@孔 因尺寸公差和形位公差要求均不高 故選用臺(tái)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(pán)定位夾緊零件 選擇刀具 a 在車床上加工 一般都采用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀 本零件為鋼質(zhì)材料 故采 用 YT 類硬質(zhì)合金 粗加工用 YT5 精加工用 YT30 為提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性 可 選用機(jī)夾可轉(zhuǎn)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(chǎn)產(chǎn)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(jì)量器具的不確定度選擇 二是按計(jì)量器具的測(cè)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(nèi)孔 其余各外圓 內(nèi)孔均為自由 尺寸 機(jī)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(cè)要求 根據(jù)測(cè)量精度等級(jí)選擇 0 150mm 0 02 的游標(biāo)卡尺 即可 其分度值為 0 02mm 表 3 外圓 內(nèi)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(cè)量范圍為 0 150mm 的游標(biāo)卡尺 82 58 為 工序尺寸 20 108 087 分度值為 0 02mm 測(cè)量范圍為 0 150mm 的游標(biāo)卡尺 30 60 30 分度值為 0 01mm 測(cè)量范圍為 50 75mm 的內(nèi)徑千分尺 或內(nèi)徑百分表 30 80 012 47 分度值為 0 01mm 測(cè)量范圍為 75 10 100mm 的外徑千分尺 因此零件為批量生產(chǎn)產(chǎn)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(shí)采用表 3 通用量具 過(guò)程中操作者自檢和專職檢驗(yàn)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(zhì)量及粗糙度要求 加工過(guò)程中可增加切削液潤(rùn)滑 b 加工軸向尺寸所用量具 各軸向尺寸均為自由尺寸 機(jī)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(cè)要求 根據(jù)測(cè)量精度等級(jí)選擇 0 150mm 0 02 的游標(biāo)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(cè)量范圍為 0 150mm 的游標(biāo)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(cè)量范圍為 0 150mm 的游標(biāo)卡尺 28 5 10 5 為工序尺寸 30 11 10 28 0 20 分度值為 0 02mm 測(cè)量范圍為 0 150mm 的游標(biāo)卡尺 30 20 0 70 分度值為 0 02mm 測(cè)量范圍為 0 150mm 的游標(biāo)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(jī)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(cè)要求 根據(jù)測(cè)量精度等級(jí)選擇 0 150mm 0 02 的游標(biāo)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(cè)量范圍為 0 150mm 的游標(biāo)卡尺 40 98 0 43 分度值為 0 02mm 測(cè)量范圍為 0 150mm 的游標(biāo)卡尺 d 鉆 4 9孔所用量具 4 9 孔為自由尺寸 機(jī)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(cè)要求 根據(jù)測(cè)量精度等級(jí)選擇 0 150mm 0 02 的游標(biāo)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(biāo)注 當(dāng)無(wú)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí) 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(guān) 當(dāng)有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí) 工序尺寸應(yīng)用工藝尺寸 鏈計(jì)算 a 確定圓柱面的工序尺寸 前面根據(jù)相關(guān)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(jì)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(jiàn) 表 6 總加工余量為各次余量之和 公差為經(jīng)濟(jì)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(nèi)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(guān) 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 49 0 37mm 98 0 43mm 2 4 6 確定切削用量及基本時(shí)間 機(jī)動(dòng)時(shí)間 切削乃是一般包括切削深度 進(jìn)給量及切削速度三項(xiàng) 確定方法是先確定切削 深度 進(jìn)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 11 0 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(jìn)給量 f 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 58 選擇 當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm 25mm 時(shí) ap 3mm 以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí) f 0 5 0 7mm r 此處選擇 f 0 5mm r 3 切削速度 v 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 60 公式 v Cv 601 m Tm axpv fyv Kv m s 查表 其系數(shù)及指數(shù)分別為 f 0 70時(shí) Cv 242 Xv 0 15 Yv 0 35 m 0 20 計(jì)算切削速度 取粗車 Vc 1 3m s 4 確定工時(shí) 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 5 100 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(jìn)給量 f 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 58 選擇 當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm 25mm 時(shí) ap 3mm 以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí) f 0 5 0 7mm r 此處選擇 f 0 5mm r 3 切削速度 v 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 60 公式 v Cv 601 m Tm axpv fyv Kv m s 查表 其系數(shù)及指數(shù)分別為 f 0 70時(shí) Cv 242 Xv 0 15 Yv 0 35 m 0 20 計(jì)算切削速度 取粗車 Vc 1 3m s 4 確定工時(shí) 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(jìn)給量 f 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 58 選擇 當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm 25mm 時(shí) ap 3mm 以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí) f 0 5 0 7mm r 此處選擇 f 0 5mm r 3 切削速度 v 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 60 公式 v Cv 601 m Tm axpv fyv Kv m s 查表 其系數(shù)及指數(shù)分別為 f 0 70時(shí) Cv 242 Xv 0 15 Yv 0 35 m 0 20 計(jì)算切削速度 取粗車 Vc 1 3m s 15 4 確定工時(shí) 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(zhǎng)度之和 L1 2 L2 0 L3 0 則 Tj 21 2 0 0 0 5 100 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(zhǎng) 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(jìn)給量 f 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 58 選擇 當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm 25mm 時(shí) ap 3mm 以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí) f 0 5 0 7mm r 此處選擇 f 0 5mm r 3 切削速度 v 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 60 公式 v Cv 601 m Tm axpv fyv Kv m s 查表 其系數(shù)及指數(shù)分別為 f 0 70時(shí) Cv 242 Xv 0 15 Yv 0 35 m 0 20 計(jì)算切削速度 取粗車 Vc 1 3m s 4 確定工時(shí) 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(jìn)給量 f 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 58 選擇 當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm 25mm 時(shí) ap 3mm 以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí) f 0 5 0 7mm r 此處選擇 f 0 5mm r 3 切削速度 v 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 60 公式 v Cv 601 m Tm axpv fyv Kv m s 16 查表 其系數(shù)及指數(shù)分別為 f 0 70時(shí) Cv 242 Xv 0 15 Yv 0 35 m 0 20 計(jì)算切削速度 取粗車 Vc 1 3m s 4 確定工時(shí) 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(jìn)給量 f 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 58 選擇 當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm 25mm 時(shí) ap 3mm 以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí) 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(cè)規(guī)定的允許值均可取 3 切削速度 v 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 60 公式 v Cv 601 m Tm axpv fyv Kv m s 查表 其系數(shù)及指數(shù)分別為 f 0 70時(shí) Cv 242 Xv 0 15 Yv 0 35 m 0 20 計(jì)算切削速度 取粗車 Vc 1 66m s 4 確定工時(shí) 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(jìn)給量 f 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 58 選擇 當(dāng)?shù)稐U尺寸 17 為 16mm 25mm 時(shí) ap 3mm 以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí) 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(cè)規(guī)定的允許值均可取 3 切削速度 v 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 60 公式 v Cv 601 m Tm axpv fyv Kv m s 查表 其系數(shù)及指數(shù)分別為 f 0 70時(shí) Cv 242 Xv 0 15 Yv 0 35 m 0 20 計(jì)算切削速度 取粗車 Vc 1 66m s 4 確定工時(shí) 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 3 400 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(jìn)給量 f 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 58 選擇 當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm 25mm 時(shí) ap 3mm 以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí) 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(cè)規(guī)定的允許值均可取 3 切削速度 v 根據(jù) 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8 60 公式 v Cv 601 m Tm axpv fyv Kv m s 查表 其系數(shù)及指數(shù)分別為 f 0 70時(shí) Cv 242 Xv 0 15 Yv 0 35 m 0 20 計(jì)算切削速度 取粗車 Vc 1 66m s 4 確定工時(shí) 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(zhǎng)度之和 L1 2 L2 0 L3 0 則 Tj 21 2 0 0 0 3 400 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(zhǎng)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(jìn)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(xì)齒立銑刀加 工鋼料 查得每齒進(jìn)給量 fz 0 06 0 10mm z 現(xiàn)取 fz 0 07mm z 2 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù) 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 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(tái)每分鐘進(jìn)給量 fMz 根據(jù)公式 v Cv dqv T m axvp fzyv aeuv zpv 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(jì)算切削速度 V 41 200 25 600 20 20 1 0 070 2 100 15 60 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(zhuǎn)速表 選擇 n 500r min 8 3r s 實(shí)際切削速度 V n 20 0 522m s 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為 fMz fz Z n 0 07 6 500 210mm min 根據(jù)銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表 選擇 fMz 200mm min 則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為 fz 200 6 500 0 067mm z 4 確定工時(shí) 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 表 6 2 7 查得立銑刀銑端面的基本時(shí)間計(jì) 算公式為 19 Tj L L1 L2 fMz i 而 L 10 銑刀半徑 L1 ae d ae 1 3 1 20 10 2 10 2 12 L2 10 銑刀半徑 fMz 200mm min i 進(jìn)給次數(shù) 1 則 Tj 10 12 10 200 1 0 16min 兩端面 則總時(shí)間為 Tj 2 0 16min 0 32min 工序 50 鉆 4 9孔 本工序?yàn)殂@孔 刀具選用高速鋼麻花鉆 直徑 d 9mm 鉆 4 個(gè)通孔 使用煤油 作切削液 1 確定進(jìn)給量 f 由于孔徑和深度均很小 宜采用手動(dòng)進(jìn)給 2 選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù) 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 查表 鉆頭后刀面 最大磨損限度為 0 40 0 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 m axvp fyv Kv m s 零件材料為 45 鋼 抗拉強(qiáng)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(jì)算切削速度 V 4 4 90 4 250 20 100 0 160 7 1 0 m min 20 08m min n 1000 20 08 9 r min 710r min 根據(jù) ZQ4015 型臺(tái)式鉆床主軸轉(zhuǎn)速表 選擇 n 500r min 8 3r s 實(shí)際切削速度 V n 9 0 235m s 4 確定工時(shí) 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 表 6 2 5 查得鉆孔的基本時(shí)間計(jì)算公式為 20 Tj L L1 L2 f n 而 L 10 鉆孔深度 L1 D 2 tan30 1 2 2 6 1 4 4mm L2 1 4 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(shí)間為 0 2125min 4 孔則為 Tj 4 0 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(nèi)容填入工序卡片中就是端蓋的加工工序卡片 見(jiàn)附表 2 3 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 鉆 4 9孔鉆夾具的設(shè)計(jì) 此零件的特點(diǎn)是 基準(zhǔn)為 60H7孔 位置度 0 15 4 個(gè)孔均布 以兩端面銑 削面中心對(duì)稱分布 所以 考慮夾具時(shí)除需要考慮基準(zhǔn)孔 還需要就兩銑削端面進(jìn) 行限位 否則任意位置鉆 4 個(gè)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(tái)式鉆床上加工 而且零件為批量生產(chǎn) 所以考慮將夾具通過(guò) T 型槽螺 栓固定在工作臺(tái)上 在通過(guò)配合 將零件加工成型 3 1 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案 3 1 1 確定夾具的類型 本零件加工 4 9孔需要設(shè)計(jì)專用鉆夾具 車加工各外圓及內(nèi)孔采用三爪自定心 卡盤(pán) 銑床需要設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)專用鉆夾具 21 圖 3 鉆床夾具 夾具底座通過(guò) T 型槽螺栓與工作臺(tái)相連 夾具體與底座之間有 1 個(gè)鋼球 底座 上只有一個(gè)剛能放下半個(gè)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(gè)半徑為 5 的孔 當(dāng)夾具體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 每 90 度位置 孔剛好與球接觸 則加工 4 個(gè)孔 這對(duì)于批量生產(chǎn)來(lái)說(shuō) 可降低勞動(dòng)強(qiáng)度 夾具體通過(guò) 3 顆螺釘與定位心軸連接 零 件 60 孔與定位心軸通過(guò) H7 g6 的間隙配合定位 但 4 9還需要將銑削端面進(jìn)行限 位才能加工 所以 在鉆模板上銑平了 3mm 的一個(gè)平面 寬度為 109 0 3mm 鉆 模板與夾具體通過(guò) 2 個(gè)長(zhǎng)定位銷 一個(gè)圓柱銷 一個(gè)菱形銷 固定位置 零件為通 孔 所以 Z 方向的壓緊可以進(jìn)行也可以不進(jìn)行 因?yàn)榱慵?Z 方向的自由度不限制 也不會(huì)造成孔位置度不合格 所以 鉆零件時(shí)可以通過(guò)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(jìn)行也可以不進(jìn)行 因?yàn)榱?件在 Z 方向的自由度不限制 也不會(huì)造成孔位置度不合格 所以 鉆零件時(shí)可以通 過(guò)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(dǎo)向方式或?qū)Φ堆b置 工件在機(jī)床上加工 能否保證加工精度 主要取決于設(shè)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(duì)位置 常用的對(duì)刀方法有三種 試切法對(duì)刀 樣件法對(duì)刀 采用導(dǎo)向或?qū)Φ堆b置對(duì)刀 本零件加工時(shí)刀具的導(dǎo)向試或?qū)Φ堆b置如 表 8 所示 表 8 對(duì)刀裝置 機(jī)床 刀具 對(duì)刀裝置 方法 車床 外圓 內(nèi)孔 端面車刀 R 刀 試切法對(duì)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(jī)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(shí)直接采用三爪卡盤(pán)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(jié)構(gòu)類型設(shè)計(jì) 本零件多采用通用和專用夾具 見(jiàn)附表 1 2 3 1 7 夾具總圖設(shè)計(jì) 見(jiàn)圖 3 3 2 夾具精度的校核 定位誤差的計(jì)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(dǎo)定位誤 差公式 方法比較簡(jiǎn)便實(shí)用 極限位置法和函數(shù)法在計(jì)算組合定位誤差時(shí) 有著明 顯的優(yōu)越性 23 圖 4 零件加工定位基準(zhǔn)簡(jiǎn)圖 圖 4 為零件加工定位基準(zhǔn)簡(jiǎn)圖 根據(jù)其定位夾緊關(guān)系 其定位誤差按 機(jī)床夾 具設(shè)計(jì)手冊(cè) 中夾具誤差的分析計(jì)算方法有如下計(jì)算公式 D W D d min 根據(jù)零件及夾具設(shè)計(jì)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(guò)程中 工序定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)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(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(shè)計(jì)精度要求 24 4 總結(jié) 本設(shè)計(jì)研究過(guò)程中仍然存在一些不足 有的問(wèn)題還有待進(jìn)一步深入 具體如下 1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不太完善 還可結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算分析 整理出更加合理 的設(shè)計(jì)方案 2 存在一定的浪費(fèi) 夾具的易磨損件在設(shè)計(jì)中未明確磨損程度和使用極限 3 計(jì)算零件加工時(shí)間時(shí)考慮的是主要的工作時(shí)間 沒(méi)將操作者輔助時(shí)間加上 去 5 參考文獻(xiàn) 1 王光斗 王春福 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版 上海科學(xué)技術(shù)出版社 2002 2 田玉順 機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 北京出版社 1992 3 北京第一通用機(jī)械廠 機(jī)械工人切削手冊(cè) 修訂第 2 版 機(jī)械工業(yè)出版社 1993 4 孟少農(nóng) 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 第 1 第 2 第 3 卷 機(jī)械工業(yè)出版社 1996 5 楊叔子 機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 6 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第 1 第 2 第 3 第 4 第 5 卷 機(jī)械工業(yè)出版社 1995 7 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)修訂組 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 上海科學(xué)技術(shù) 出版社 1982