端蓋零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計

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桂林理工大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 題目 端蓋零件的機械加工工藝規(guī)程 和鉆夾具設(shè)計 專 業(yè) 機械設(shè)計及其自動化 學(xué) 號 5121985236 學(xué) 生 吳瑜 指 導(dǎo) 教 師 鄧娟 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 外圓尺寸的03 6 012 478 03 6 012 478 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 外012 47 012 47 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 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)到加工出來的產(chǎn)品滿足03 6 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 工藝 鉆孔 定位 夾具 目 錄 摘要 2 1 緒論 4 1 1 設(shè)計目的及背景 4 2 端蓋零件的機械加工工藝過程分析 6 2 1 計算生產(chǎn)綱領(lǐng) 確定生產(chǎn)類型 6 2 2 零件的分析 7 2 3 選擇毛坯 7 2 4 工藝規(guī)程設(shè)計 7 2 4 1 定位基準(zhǔn)的選擇 7 2 4 2 零件加工方法的選擇 7 2 4 3 制定工藝路線 8 2 4 4 確定機械加工余量及毛坯尺寸 設(shè)計毛坯 零件綜合圖 8 2 4 5 工序設(shè)計 10 2 4 6 確定切削用量及基本時間 機動時間 15 3 機床夾具設(shè)計 16 3 1 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案 17 3 1 1 確定夾具的類型 18 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 22 3 1 7 夾具總圖設(shè)計 23 3 2 夾具精度的校核 24 4 總結(jié) 24 參考文獻(xiàn) 25 致謝 26 1 緒論 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(shè)計時應(yīng)注意的問題及其應(yīng)用范圍 1 1 課題的提出 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(shè)計時應(yīng)注意的問題及其應(yīng)用范圍 二 課題任務(wù) 重點研究內(nèi)容 實現(xiàn)途徑 條件 1 課題任務(wù) 課題任務(wù)主要是圍繞汽車法蘭端蓋的特點 編制設(shè)計專用夾具 制定工藝 確定 毛坯 選擇經(jīng)濟 高效的生產(chǎn)加工方式 以達(dá)到讓學(xué)生將理論知識充分運用于實際目 的 提高對專業(yè)技術(shù)知識的運用和理解能力 增加對民族汽車工業(yè) 專業(yè)技術(shù)工作的 熱愛 2 重點研究內(nèi)容 本文的研究重點在于合理選擇毛坯 制定生產(chǎn)加工工藝 設(shè)計高效的 操作勞動 強度低的專用夾具 3 實現(xiàn)途徑 在論文的寫作過程中 本人將通過大量地 廣泛地閱讀專業(yè)期刊 雜志 相關(guān)學(xué) 術(shù)著作 手冊等 進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)查 資料查閱等方式 運用所學(xué)的理論知識通過實際生 產(chǎn)加工方式 提煉出有代表性 有創(chuàng)新思路的生產(chǎn)加工方案 2 端蓋零件的機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 5000 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 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 4000 1 1 10 1 4440 件 年 端蓋年需求量為 5500 件 因已知該產(chǎn)品為輕小型機械 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充完善 本零件外圓 和內(nèi)孔 精度要求較高 并 012 478 03 6 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 但考慮過程中會 03 6 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 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 所以考慮到強度上的要求 將零件定為 45 鋼 正火處理 以改善強度 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) 但在加工過程中需要借3 6 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 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 確定機械加工余量及毛坯尺寸 設(shè)計毛坯 零件綜合圖 1 確定機械加工余量 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 2 L 密度 3 1415926 5 702 3 2 7 85 2 56Kg 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 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 選擇機床 a 0 序為正火工序 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 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)濟性 可選用機 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 72 047 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 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 18 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 11 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 表 5 銑削端面尺寸加工所用量具 工 加工面尺寸 尺寸公 選用量具 備注 序 差 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(nèi)容 粗 精 粗 精 粗 精 80 0 012 0 047 1 1 82 0 0 74 80 0 012 0 047 6 3 3 2 60 0 03 0 1 1 58 0 0 74 60 0 03 0 6 3 3 2 72 1 5 72 0 0 74 6 3 108 1 5 108 0 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間 機動時間 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 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 16mm 25mm 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) 機械加工技術(shù)手冊 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 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 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 16mm 25mm 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) 機械加工技術(shù)手冊 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 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 16mm 25mm 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) 機械加工技術(shù)手冊 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 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 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 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 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 16mm 25mm 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) 機械加工技術(shù)手冊 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 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 16mm 25mm 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) 機械加工技術(shù)手冊 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 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 16mm 25mm 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) 機械加工技術(shù)手冊 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 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 16mm 25mm 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) 機械加工技術(shù)手冊 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 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 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 16mm 25mm 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) 機械加工技術(shù)手冊 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 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 3 400 1 0 192min 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 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 d qv 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 實際切削速度 V n 20 0 522m s 工作臺每分鐘進(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 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 則總時間為 Tj 2 0 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) 機械加工工藝手冊 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 d zv0 T m axvp fyv 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 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 型臺式鉆床主軸轉(zhuǎn)速表 選擇 n 500r min 8 3r s 實際切削速度 V n 9 0 235m s 4 確定工時 根據(jù) 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 6 2 5 查得鉆孔的基本時間計算公式為 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 見附表 2 3 機床夾具設(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 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 109 0 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 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 4 總結(jié) 論文研究過程中充分的利用了所學(xué)的機械工藝基礎(chǔ) 機械夾具設(shè)計 CAD 繪圖等 知識進(jìn)行了比較全面的課程設(shè)計 方案的有點在于 具有完整的科學(xué)計算 選擇的參 數(shù) 變量都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 于此同時 給出了端蓋加工工藝的規(guī)程以及工序能方便進(jìn)行 機械的加工 適合中大批量的生產(chǎn) 另外 在鉆孔的夾具設(shè)計上 綜合考慮了孔的位 置精度 保證加工的質(zhì)量 當(dāng)然由于水平的原因 論文存在一定的不足之處 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 在這其間也非常感謝老師的熱情指導(dǎo) 參考文獻(xiàn) 1 王光斗 王春福 機床夾具設(shè)計手冊 第三版 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2002 2 田玉順 機械加工技術(shù)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(nóng) 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(shè)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(xué)技術(shù)出 版社 1982 8 吳拓 機械制造工藝與與機床夾具課程設(shè)計的指導(dǎo) 第二版 2010 9 王春玲 機械設(shè)計基礎(chǔ) 修訂第二版 2011 10 鐘偉民 機械制造工藝基礎(chǔ) 第三版 2010 2014 重印 11 Yon chun Chou R A Srinivas Automatic design of machining fixture conceptual design J Int J Adv Manuf Technol 1994 9 3 12 12 J Cecil A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design J Int J Adv Manuf Technol 2001 18 784 789 13 Machine Tools N chernor 1984 14 Machine Tool Metalworking John L Feirer 1973 15 Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 致 謝 這篇論文是在導(dǎo)師 XXX 的精心指導(dǎo)下完成的 在大學(xué)學(xué)習(xí)期間 我得到了老師各 方面的關(guān)心和照顧 老師們對我們傾囊相授 才使我們在踏出大學(xué)校園之前有了豐富 的文化知識 在此 我謹(jǐn)向?qū)煴硎局孕牡母兄x并致以崇高的敬意 對于書中引用資 料的作者在此一并表示衷心的感謝 在學(xué)習(xí)期間 一直得到了父母 家人在各方面的 關(guān)懷和照顧 正是他們在千里之外的鼓勵與支持 才使我得以順利地完成學(xué)業(yè) 在此 向一直支持我的父母和家人表示深深的感謝