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- 1 - 重慶大學(xué)教育學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 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 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)計制造及自動化 學(xué) 號 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。 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(yīng)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(dá)到加工出03.6 來的產(chǎn)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(xué)性能分析，對加工工藝進(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(guān)鍵詞：端蓋、加工工藝、鉆孔、定位、夾具 - 3 - 目 錄 摘要 2 1 設(shè)計目的及背景 4 2 端蓋零件的機(jī)械加工工藝過程分析 4 2.1 計算生產(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 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)計毛坯零件綜合圖 7 2.4.5 工序設(shè)計 8 2.4.6 確定切削用量及基本時間（機(jī)動時間） 13 3 機(jī)床夾具設(shè)計 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 21 3.1.7 夾具總圖設(shè)計 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)計目的及背景 汽車工業(yè)是我國的四大支柱形產(chǎn)業(yè)之一，在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢整體企穩(wěn)回暖、我國 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(chǎn)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(chǎn)量達(dá)到 444.39 萬輛，與 1990 年相比增長了 8.6 倍，轎車產(chǎn)量達(dá)到 202.01 萬輛，增長 57.7 倍。中國的汽車已快速進(jìn)入家庭，因此帶動了各汽車配件廠 的快速發(fā)展。 本這設(shè)計的主要任務(wù)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(guān)功能。 機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計是在完成了大學(xué)的全部課程以后，進(jìn)行的一次理論 聯(lián)系實際的綜合運用。培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)基礎(chǔ)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(xué)生對專業(yè)知識、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，對加工精度，提高加工效率，減輕勞動強(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分析汽 車法蘭端蓋的特點，論述了設(shè)計時應(yīng)注意的問題及其應(yīng)用范圍。 2、 端蓋零件的機(jī)械加工工藝過程分析 2.1 計算生產(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=Qn(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/年） n每臺產(chǎn)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(chǎn)品為輕小型機(jī)械，根據(jù)教材和手冊中生產(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，012.47803.6 并且 為設(shè)計基準(zhǔn)。因 108 外圓及端面圖紙標(biāo)注為非加工表面，但考慮過程03.6 中會用其做工序基準(zhǔn)，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(zhuǎn)動，與配對零件是間隙配合，有微小的轉(zhuǎn) 動，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。 毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。 2.4 工藝規(guī)程設(shè)計 2.4.1 定位基準(zhǔn)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(shè)計基準(zhǔn)，也是裝配和測量基準(zhǔn)。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(zhǔn)來加工 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，但工藝過程考慮其為粗基準(zhǔn)，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(shè)計基準(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(zhǔn)，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(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：找正三爪卡盤跳動在 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：找正三爪卡盤跳動在 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：找正三爪卡盤跳動在 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)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。確定時， 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 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(fù)雜系數(shù)為 S2,級別一般。 表 1 鍛件形狀復(fù)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(fù)雜 S30.160.3 一般 S20.320.63 復(fù)雜 S40.16 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 1.52.0mm， 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(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 （1）選擇加工設(shè)備及工藝裝備。 選擇機(jī)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(fēng)冷。 b.10、20、30 序為粗/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)計全部選用數(shù)控車床） 。 c.40 序為銑端面。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(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(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，按工藝人員手冊要求，根據(jù)測量精度等級選擇 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，測量范圍為 0- 150mm 的游標(biāo)卡尺 30 60 30. 分度值為 0.01mm，測量范圍為 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(zhì)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(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，按工藝人員手冊要求，根據(jù)測量精度等級選擇 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，測量范圍為 0- 150mm 的游標(biāo)卡尺 30 20 0.70 分度值為 0.02mm，測量范圍為 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，按工藝人員手冊要求，根據(jù)測量精度等級選擇 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，測量范圍為 0- 150mm 的游標(biāo)卡尺 40 98 0.43 分度值為 0.02mm，測量范圍為 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， 按工藝人員手冊要求，根據(jù)測量精度等級選擇 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)無基準(zhǔn)轉(zhuǎn)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(guān)。當(dāng)有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時，工序尺寸應(yīng)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(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 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：490.37mm；980.43mm 。 2.4.6 確定切削用量及基本時間（機(jī)動時間） 切削乃是一般包括切削深度、進(jìn)給量及切削速度三項。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 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(jìn)給量 f 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm，時，ap<3mm，以及工件直徑在 60mm 內(nèi)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(jī)械加工技術(shù)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(jìn)給量 f 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm，時，ap<3mm，以及工件直徑在 60mm 內(nèi)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(jī)械加工技術(shù)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(jìn)給量 f 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm，時，ap<3mm，以及工件直徑在 60mm 內(nèi)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(jī)械加工技術(shù)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(jìn)給量 f 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm，時，ap<3mm，以及工件直徑在 60mm 內(nèi)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(jī)械加工技術(shù)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(jìn)給量 f 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm，時，ap<3mm，以及工件直徑在 60mm 內(nèi)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(jī)械加工技術(shù)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(jìn)給量 f 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm，時，ap<3mm，以及工件直徑在 60mm 內(nèi)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(jī)械加工技術(shù)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(jìn)給量 f 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當(dāng)?shù)稐U尺寸 - 17 - 為 16mm25mm，時，ap<3mm，以及工件直徑在 60mm 內(nèi)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(jī)械加工技術(shù)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(jìn)給量 f 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊 中切削參數(shù)表 8-58 選擇，當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm，時，ap<3mm，以及工件直徑在 60mm 內(nèi)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(jī)械加工技術(shù)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(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?，F(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(jìn)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(zhuǎn)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(jìn)給量為： fMz= fzZn=0.076500=210mm/min 根據(jù)銑床工作臺進(jìn)給量表，選擇 fMz=200mm/min 則實際的每齒進(jìn)給量為 fz=200/(6*500)=0.067mm/z 4)確定工時 根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)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(jìn)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(jìn)給量 f 由于孔徑和深度均很小，宜采用手動進(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(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(zhuǎn)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(jī)械制造工藝設(shè)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(nèi)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(jī)床夾具設(shè)計 鉆 4-9 孔鉆夾具的設(shè)計 此零件的特點是，基準(zhǔn)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(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(chǎn)，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(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)計專用鉆夾具。車加工各外圓及內(nèi)孔采用三爪自定心 卡盤，銑床需要設(shè)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(shè)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(dāng)夾具體轉(zhuǎn)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(chǎn)來說，可降低勞動強(qiáng)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(jìn)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(jìn)行也可以不進(jìn)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(jìn)行也可以不進(jìn)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(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(dǎo)向或?qū)Φ堆b置對刀。本零件加工時刀具的導(dǎo)向試或?qū)Φ堆b置如 表 8 所示。 表 8 對刀裝置 機(jī)床 刀具 對刀裝置（方法） 車床 外圓、內(nèi)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(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(jié)構(gòu)類型設(shè)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(shè)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(dǎo)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(zhǔn)簡圖 圖 4 為零件加工定位基準(zhǔn)簡圖，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(shè)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(zhǔn)與設(shè)計基準(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)計精度要求。 - 24 - 4 總結(jié) 本設(shè)計研究過程中仍然存在一些不足，有的問題還有待進(jìn)一步深入，具體如下： 1） 、系統(tǒng)的設(shè)計不太完善，還可結(jié)合計算機(jī)數(shù)據(jù)庫計算分析，整理出更加合理 的設(shè)計方案； 2） 、存在一定的浪費，夾具的易磨損件在設(shè)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(xiàn) 1王光斗，王春福.機(jī)床夾具設(shè)計手冊.第三版.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2002. 2田玉順.機(jī)械加工技術(shù)手冊.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（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（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.機(jī)械工業(yè)出版社.2004. 6徐灝.機(jī)械設(shè)計手冊（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修訂組.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊.上?？茖W(xué)技術(shù) 出版社.1982.