杠桿零件工藝及鉆兩孔夾具設計（滑柱式鉆床）【含CAD高清圖紙和文檔】【WG系列】

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常州機電職業(yè) 技術學院 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 杠桿 零件名稱 杠桿 共 6 頁 第 1 頁 車間 工段 工序號 材料牌號 機加工 二 30 HT200 毛坯種類 毛坯外形 每毛坯制件 每臺件數 鑄造 1 1 設備名稱 設備型號 設備牌號 同時加工件 立式銑床 X52K 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速/ r/min 切削速度/ m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給次數 公步工時 機動 輔助 1 粗銑上端面 專用夾具，端銑刀，游標卡尺 360 30 0.4 1.5 1 0.13 2 3 常州機電職業(yè) 技術學院 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 杠桿 零件名稱 杠桿 共 6 頁 第 2 頁 車間 工段 工序號 材料牌號 機加工 二 40 HT200 毛坯種類 毛坯外形 每毛坯制件 每臺件數 鑄造 1 1 設備名稱 設備型號 設備牌號 同時加工件 立式銑床 X52K 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速/ r/min 切削速度/ m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給次數 公步工時 機動 輔助 1 粗銑下端面 專用夾具，端銑刀，游標卡尺 380 95.456 0.8 1.7 1 0.16 2 常州機電職業(yè) 技術學院 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 杠桿 零件名稱 杠桿 共 6 頁 第 3 頁 車間 工段 工序號 材料牌號 機加工 二 50 HT200 毛坯種類 毛坯外形 每毛坯制件 每臺件數 鑄造 1 1 設備名稱 設備型號 設備牌號 同時加工件 立式銑床 X52K 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速/ r/min 切削速度/ m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給次數 公步工時 機動 輔助 1 精銑下端面 專用夾具，端銑刀，游標卡尺 380 95.456 0.8 1.7 1 0.16 常州機電職業(yè) 技術學院 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 杠桿 零件名稱 杠桿 共 6 頁 第 4 頁 車間 工段 工序號 材料牌號 機加工 二 60 HT200 毛坯種類 毛坯外形 每毛坯制件 每臺件數 鑄造 1 1 設備名稱 設備型號 設備牌號 同時加工件 立式銑床 X52K 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速/ r/min 切削速度/ m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給次數 公步工時 機動 輔助 1 精銑下端面 專用夾具，端銑刀，游標卡尺 380 95.456 0.8 1.7 1 0.17 2 3 常州機電職業(yè) 技術學院 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 杠桿 零件名稱 杠桿 共 6 頁 第 5 頁 車間 工段 工序號 材料牌號 機加工 二 70 HT200 毛坯種類 毛坯外形 每毛坯制件 每臺件數 鑄造 1 1 設備名稱 設備型號 設備牌號 同時加工件 立式鉆床 Z525 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速/ r/min 切削速度/ m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給次數 公步工時 機動 輔助 1 鉆擴鉸孔 專用夾具，麻花鉆，鉸刀，游標卡尺 764.3 17 0.28 6 1 0.39 常州機電職業(yè) 技術學院 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 杠桿 零件名稱 杠桿 共 6 頁 第 6 頁 車間 工段 工序號 材料牌號 機加工 二 80 HT200 毛坯種類 毛坯外形 每毛坯制件 每臺件數 鑄造 1 1 設備名稱 設備型號 設備牌號 同時加工件 立式鉆床 Z525 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速/ r/min 切削速度/ m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給次數 公步工時 機動 輔助 1 鉆擴鉸孔 專用夾具，麻花鉆，鉸刀，游標卡尺 1360 17 0.17 4 1 0.053 機械加工工藝過程卡片 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零(部)件圖號 產品名稱 杠桿 零(部)件名稱 杠桿 共 1 頁 第 1 頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄造 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件數 1 每臺件數 1 備注 工序號 工序名稱 工 序 內 容 車間 工段 設備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 10 鑄造 鑄造 20 時效 時效處理 30 粗銑 粗銑上端面 機加工 二 立式銑床X52K 專用夾具，端銑刀，游標卡尺 40 粗銑 粗銑下端面 機加工 二 立式銑床X52K 專用夾具，端銑刀，游標卡尺 50 精銑 精銑下端面 機加工 二 立式銑床X52K 專用夾具，端銑刀，游標卡尺 60 精銑 精銑下端面 機加工 二 立式銑床X52K 專用夾具，端銑刀，游標卡尺 70 鉆擴鉸 鉆擴鉸孔 機加工 二 鉆床 Z525 專用夾具，麻花鉆，鉸刀，游標卡尺 80 鉆擴鉸 鉆擴鉸孔 機加工 二 鉆床 Z525 專用夾具，麻花鉆，鉸刀，游標卡尺 90 鉗 去毛刺 100 檢 檢驗入庫 1 畢業(yè)設計（論文） 題 目 杠桿零件工藝及鉆兩孔夾具設計（滑柱式鉆床） 所屬系部 所屬專業(yè) 所屬班級 學 號 學生姓名 指導教師 起訖日期 2 摘 要 本文是對杠桿零件加工應用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、毛 坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝 文件的填寫。選擇正確的加工方法，設計合理的加工工藝過程。此外還對填料箱蓋零 件的兩道工序的加工設計了專用夾具. 機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化， 并且有專業(yè)的工廠進行生產。而廣泛用于批量生產，專為某工件加工工序服務的專用 夾具，則需要各制造廠根據工件加工工藝自行設計制造。 關鍵詞：杠桿，加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具 Abstract This paper is on the bracket parts processing application and processing technology and analysis, including the parts of the plan, the choice of blank, the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. In addition to the stuffing box cover part two process designing special fixture. Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, specially for a workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design of fixture for grinding center. Key words: scaffold, processing technology, processing method, process documentation, fixture 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................................2 ABSTRACT .......................................................................................................................................3 目 錄 ................................................................................................................................................4 1 緒 論 ..............................................................................................................................................6 2 零件的分析 ....................................................................................................................................7 2.1 零件的工藝分析 .............................................................................................................................................7 2.2 零件的工藝要求 ............................................................................................................................................7 3 工藝規(guī)程設計 ................................................................................................................................9 3.1 加工工藝過程 ................................................................................................................................................9 3.2 確定各表面加工方案 .....................................................................................................................................9 3.2.1 考慮因素 .................................................................................................................................................9 3.2.2 加工方案的選擇 .....................................................................................................................................9 3.3 確定定位基準 ..............................................................................................................................................10 3.3.1 粗基準的選擇 ........................................................................................................................................10 3.3.2 精基準選擇的原則 ................................................................................................................................10 3.4 工藝路線的擬訂 ..........................................................................................................................................10 3.4.1 工序的合理組合 ..................................................................................................................................10 3.4.2 工序的集中與分散 ..............................................................................................................................11 3.4.3 加工階段的劃分 ..................................................................................................................................11 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 ..................................................................................................................12 3.5 零件的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ..........................................................................14 3.5.1 毛坯的結構工藝要求 ..........................................................................................................................14 3.5.2 零件的偏差計算 ..................................................................................................................................14 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） ..................................................................................................15 4 鉆 Φ18孔專用夾具設計 ...........................................................................................................22 4.1 定位基準的選擇 ..........................................................................................................................................22 4.2 定位元件的設計 ..........................................................................................................................................22 4.3 定位誤差分析 ..............................................................................................................................................22 4.4 鉆削力與夾緊力的計算 ..............................................................................................................................22 5 4.5 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 ..........................................................................................................23 4.6 夾具設計及操作的簡要說明 ......................................................................................................................24 總 結 ................................................................................................................................................26 參考文獻 ..........................................................................................................................................27 致謝 ..................................................................................................................................................28 1 緒 論 機械加工工藝是規(guī)定產品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導生 產的重要的技術性文件。它直接關系到產品的質量、生產率及其加工產品的經 濟效益，生產規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手 段都要通過機械加工工藝來體現，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產該產品的 質量的重要保證的重要依據。在編制工藝時須保證其合理性、科學性、完善性。 而機床夾具是為了保證產品的質量的同時提高生產的效率、改善工人的勞 動強度、降低生產成本而在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件 相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。它們 的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產中，常采用專用夾具。 而本次對于零件加工工藝及夾具設計的主要任務是： ⑴ 完成零件零件加工工藝規(guī)程的制定； ⑵ 完成專用夾具的設計。 通過對零件的初步分析，了解其零件的主要特點，加工難易程度，主要加 工面和加工粗、精基準，從而制定出零件加工工藝規(guī)程；對于專用夾具的設計， 首先分析零件的加工工藝，選取定位基準，然后再根據切銷力的大小、批量生 產情況來選取夾緊方式，從而設計專用夾具。 7 2 零件的分析 2.1 零件的工藝分析 圖 2-1 杠桿 杠桿是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結構形狀較復雜，但其加工 孔和底面的精度要求較高，此外還有杠桿端面要求加工，對精度要求也很高。 、0.25?? 粗糙度要求是 ，所以都要求精加工。其有公差要求因為其尺寸精度、幾何0.2518??6.1Ra 形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質量均影響機器或部件的裝配質量，進 而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關鍵和重要的。 2.2 零件的工藝要求 一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是 要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的勞動量最小。 而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加工工藝問題。工藝師 要考慮如何從工藝上保證設計的要求。 該加工有七個加工表面：平面加工包括零件底面、底部平面；孔系加工包括大、 小孔。 ⑴ 以上端面、下端面為主有： ① 零件上端面加工，其粗糙度要求是 ；6.3Ra? ②下端面平面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是 。2. 8 ⑵ 孔系加工有： ① 鉆擴鉸 2 孔加工，其表面粗糙度為 ；1.6Ra? 零件毛坯的選擇鑄造，因為生產率很高，所以可以免去每次造型。單邊余量一般 在 ，結構細密，能承受較大的壓力，占用生產的面積較小。因其年產量是中批1~3m 量生產。 上面主要是對零件的結構、加工精度和主要加工表面進行了分析，選擇了其毛坯 的的制造方法為鑄造和中批的批量生產方式，從而為工藝規(guī)程設計提供了必要的準備。 9 3 工藝規(guī)程設計 3.1 加工工藝過程 由以上分析可知，該零件零件的主要加工表面是平面、孔系。一般來說，保證平 面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于零件來說，加工過程中的主 要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系以各尺寸精 度。 由上面的一些技術條件分析得知：零件的尺寸精度，形狀精度以及位置關系精度 要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。 3.2 確定各表面加工方案 一個好的結構不但應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要 有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質量，同時使加工的勞動量最小。設 計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于我們設計零件的加工工藝來說，應選 擇能夠滿足平面孔系和孔加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效 率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應 選擇價格較低的機床。 3.2.1 考慮因素 ⑴ 要考慮加工表面的精度和表面質量要求，根據各加工表面的技術要求，選擇加 工方法及分幾次加工。 ⑵ 根據生產類型選擇，在大批量生產中可專用的高效率的設備。在單件小批量生 產中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工，在小批量生 產時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產時采用拉削加工。 ⑶ 要考慮被加工材料的性質，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬 由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。 ⑷ 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現有加工方法和設備， 推廣新技術，提高工藝水平。 ⑸ 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形 狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術要求來選定最終加工方法。 10 3.2.2 加工方案的選擇 ⑴ 由參考文獻[3]表 2.1～12 可以確定，平面的加工方案為：粗銑——精銑（ ） ，粗糙度為 6.3～0.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。79IT:aR （3） 孔加工方法：0.25?? 因為孔的表面粗糙度的要求 ，所以我們采用鉆——擴——鉸的加工方法。6.1? （4） 孔加工方法：0.2518 因為孔的表面粗糙度的要求 ，所以我們采用鉆——擴——鉸的加工方法。.Ra 3.3 確定定位基準 3.3.1 粗基準的選擇 選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面 與加工表面間的尺寸、位置符合圖紙要求。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證零件在整個加工過 程中基本上都能用統一的基準定位。從零件零件圖分析可知，主要是選擇加工零件底 面的裝夾定位面為其加工粗基準。 3.3.2 精基準選擇的原則 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證零件在整個加工過 程中基本上都能用統一的基準定位。從零件零件圖分析可知，它的底平面，適于作精 基準使用。但用一個平面和一個孔定位限制工件自由度不夠，如果使用典型的一面兩 孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統一的基準定位的要求。至于 兩側面，因為是非加工表面，所以也可以用 的孔為加工基準。4? 選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準。 3.4工藝路線的擬訂 對于中批量生產的零件，一般總是首先加工出統一的基準。零件的加工的第一個 工序也就是加工統一的基準。具體安排是先以孔和面定位粗、精加工零件底面底部平 面。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。 3.4.1工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具 體生產條件確定工藝過程的工序數。確定工序數的基本原則： ⑴ 工序分散原則 11 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工 藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設 備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 ⑵ 工序集中原則 工序數目少，工件裝，夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數和生 產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些表面間的 相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率。但 采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由于不 采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生 產。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%～1.1%蘇打及809c?: 0.25%～0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內部雜質、 鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 。mg20 3.4.2工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應考慮工序的數目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的 原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 ⑴ 工序集中的特點 工序數目少，工件裝夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數和生產 面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些表面間的相 互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率。但采 用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。 ⑵ 工序分散的特點 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備，簡單的機床工 藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術水平要求不高。但需要設 備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 工序集中與工序分散各有特點，必須根據生產類型。加工要求和工廠的具體情況 進行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由于不 采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生 產。 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即 使在單件小批生產中仍可將工序集中而不致花費過多的生產準備工作量，從而可取的 良好的經濟效果。 12 3.4.3加工階段的劃分 零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： ⑴ 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并 為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現毛坯的缺陷，予以報廢或修 補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產 率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產生的內應力和變 形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為 IT11～IT12。粗糙度 為 Ra80～100μm。 ⑵ 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合 適的加工余量。半精加工的公差等級為 IT9～IT10。表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。 ⑶ 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺 寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止 或減少工件精加工表面損傷。 精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精 度．精加工的加工精度一般為 IT6～IT7，表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質的不同， 有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度要求 不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段，在滿足加 工質量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必 須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質 區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很準確，而在精加工階段 可以安排鉆小空之類的粗加工。 3.4.4加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術條件下，成批量生產可以考 慮采用專用機床，以便提高生產率。但同時考慮到經濟效果，降低生產成本，擬訂二 個加工工藝路線方案。 4.5.1 工藝路線方案一 10 鑄造 13 20 時效處理 30 粗銑上端面 40 粗銑下端面 50 精銑下端面 60 精銑下端面 70 鉆擴鉸 孔27H? 80 鉆擴鉸 孔18 90 去毛刺 100 檢驗入庫 4.5.2 工藝路線方案二 10 鑄造 20 時效處理 30 粗銑上端面 40 粗銑下端面 50 精銑下端面 60 精銑下端面 70 鉆擴鉸 孔187H? 80 鉆擴鉸 孔2 90 去毛刺 100 檢驗入庫 因孔 有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數，187H? 提高加工精度。根據先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則， 將端面的精銑和下端面的粗銑放在前面，下端面的精銑放在后面，每一階段要首先加 工上端面后鉆孔，端面上 放后面加工。初步擬訂加工路線方案一。方案一遵循187? 了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序還有一些問題還值得進一步討論。如車上端 面，因工件和夾具的尺寸較大，在臥式車床上加工時，它們慣性力較大，平衡困難； 通過以上的兩工藝路線的優(yōu)、缺點分析，最后確定工藝路線方案一為該零件的加 工路線。機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片。 14 10 鑄造 20 時效處理 30 粗銑上端面 40 粗銑下端面 50 精銑下端面 60 精銑下端面 70 鉆擴鉸 孔27H? 80 鉆擴鉸 孔18 90 去毛刺 100 檢驗入庫 3.5零件的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 零件的鍛造采用的是 HT200 鑄造制造，其材料是 HT200，生產類型為中批量生產， 采用鑄造毛坯。 3.5.1毛坯的結構工藝要求 零件為鍛造件，對毛坯的結構工藝性有一定要求： ⑴ 由于鑄造件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機件配合 的表面才需要進行機械加工，其表面均應設計為非加工表面。 ⑵ 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，鑄造件外形應力求簡單、平直的對稱， 盡量避免鑄造件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺等結構。 ⑶ 鑄造件的結構中應避免深孔或多孔結構。 ⑷ 鑄造件的整體結構應力求簡單。 ⑸ 工藝基準以設計基準相一致。 ⑹ 便于裝夾、加工和檢查。 ⑺ 結構要素統一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工 余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用 昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一 定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類 3.5.2零件的偏差計算 ⑴ 下端面的偏差及加工余量計算 15 根據工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：由參考文獻[4]表 11～19。其余量值規(guī)定為 2-3mm，現取 3mm。查[3]可知其 粗銑時精度等級為 IT12，粗銑平面時厚度偏差取 0.21m? 精銑：由參考文獻[3]表 2.3～59，其余量值規(guī)定為 。 參照參考文獻[3]表 3～2，3～25,2.3～13 和參考文獻[15]表 1～8，可以查得： 鉆孔 鉆孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。1?IT12.5Rau?m2.0 擴孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。03m4 鉸孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。8.6.3 3.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序 30：粗銑上端面 機床：立式銑床 X52K 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數VCWr418mD63?6?Z 銑削深度 ：pam3? 每齒進給量 ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻[7] 《機械加工工藝手冊》表 2.4-81，取Zaf/18.0?VsmV2 機床主軸轉速 ：n ， 式（1.1）min/97.3614.30210rdn???? in/370r? 實際銑削速度 ： 式（1.2）V? snd/2.114.0???? 進給量 ： 式（1.3）fZaff 6.0/3768.? 工作臺每分進給量 ： m min/39.smf ? ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-81,?a a60? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll76 刀具切入長度 ：1 式（1.4）)3~1((5.021????aDl m98.24603? 16 取 ml251? 刀具切出長度 ：取2lm? 走刀次數為 1 機動時間 ： 式（1.5）jt min26.0.3957621???mjfl 工序 40：粗銑下端面 機床：立式銑床 X52K 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數VCWr418D63?6?Z 銑削深度 ：pa3? 每齒進給量 ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻[7] 《機械加工工藝手冊》表 2.4-81，取Zmaf/18.0?VsV2 機床主軸轉速 ：n ， 式（1.1）min/97.3614.30210rdn???? in/370r? 實際銑削速度 ： 式（1.2）V? snd/2.114.0???? 進給量 ： 式（1.3）fZaff 6.0/3768.? 工作臺每分進給量 ： m min/39.smf ? ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-81,?a a60? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll76 刀具切入長度 ：1 式（1.4）)3~1((5.021????aDl m98.24603? 取 ml21 刀具切出長度 ：取2l? 走刀次數為 1 17 機動時間 ： 式（1.5）1jt min26.0.3957621????mjfl 工序 50：精銑下端面 機床：立式銑床 X52K 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數VCWr418D63?6?Z 銑削深度 ：pa5.1? 每齒進給量 ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻[7] 《機械加工工藝手冊》表 2.4-81，取Zmaf/15.0?VsV 機床主軸轉速 ，由式（1.1）有：n ， min/96.45631.010rd???? in/460r? 實際銑削速度 ，由式（1.2）有：V? smdV/52.113.0???? 進給量 ，由式（ 1.3）有：f Znaff 9.60/465.? 工作臺每分進給量 ： mf in/9msf 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll7 刀具切入長度 ：精銑時1Dl631? 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數為 1。 機動時間 ，由式（ 1.5）有：2jt min3.041267212 ????mjflt 本工序機動時間 in59.03.6.01??jjjtt 工序 60：精銑上端面 機床：立式銑床 X52K 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數VCWr418mD63?6?Z 銑削深度 ：pam5.1? 每齒進給量 ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻[7] 《機械加工工藝手冊》表 2.4-81，取Zaf/15.0?V 18 smV/5.1? 機床主軸轉速 ，由式（1.1）有：n ， min/96.45631.00rdV???? in/460r? 實際銑削速度 ，由式（1.2）有：? smdV/52.113.0???? 進給量 ，由式（ 1.3）有：f Znaff 9.60/465.? 工作臺每分進給量 ： mf in/9msf 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll7 刀具切入長度 ：精銑時1Dl631? 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數為 1。 機動時間 ，由式（ 1.5）有：2jt min3.041267212 ????mjflt 本工序機動時間 in59.03.6.01??jjjtt 工序 70：鉆、擴、鉸?22H7 孔 工件材料為 HT200，硬度 200HBS。孔的直徑為 22mm，公差為 H7，表面粗糙度 。1.6aRm? 加工機床為 Z525 立式鉆床，加工工序為鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ19mm 標準高 速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ21.7mm 標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φ22mm 標 準高速鉸刀。選擇各工序切削用量。 （1 ）確定鉆削用量 1）確定進給量 根據參考文獻 [7]表 28-10 可查出 ，由于孔深f 0.47~.5/fmr?表 度比 ， ，故 。查0/3/21.6ld?0.9lfk?(.47~.5)921f?表 Z525 立式鉆床說明書，取 。43/mr 根據參考文獻[7]表 28-8，鉆頭強度所允許是進給量 。由于機床進給機構允許'1./fr? 的軸向力 （由機床說明書查出） ，根據表 28-9，允許的進給量 。max59FN ".8/fr? 由于所選進給量 遠小于 及 ，故所選 可用。f'f"f 2）確定切削速度 、軸向力 F、轉矩 T 及切削功率 根據表 28-15，由插入法得：vmP ，17/inv?表 4732FN?表 ，5.69NM?表 1.5kW表 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。 19 由參考文獻[7]表 28-3， ， ，故0.8Mvk?.75lvk'17/min01.2(/min)??表 ''0./i6n rd?表 查 Z525 機床說明書，取 。實際切削速度為：95/ir?0195/in14/i0rv?? 由表 28-5， ，故.6MFTk4732.6()FN?51.9054.8m???? 3）校驗機床功率 切削功率 為P'/)Mnk表（.2(261.kWW? 機床有效功率 ' 4.50.835E mPkP???? 故選擇的鉆削用量可用。即 ， ， ，02dm?.3/fr19/inr14/inv 相應地 ， ，5016FN54.8T??.05mkW? （2）確定擴孔切削用量 1）確定進給量 根據參考文獻[7]表 28-31，f 。根據 Z525 機床說明書，取 =0.57mm/r。f??::表 （ 0.78） /r.7=9./r f 2）確定切削速度 及 根據參考文獻[7]表 28-33，取 。修正系數：vn25/inv?表 ，0.8mk?4.71.02(1.09)ppRavak?根 據 故 '5/i /minv?表' '01)nd??表 （ .2/in(24.7)86/ir 查機床說明書，取 。實際切削速度為5/ir?301vdn???? 32.7/min10/i?? （3）確定鉸孔切削用量 20 1）確定進給量 根據參考文獻[7]表 28-36， ，按該表注 4，進給量取f 1.3~26fm?表 小植。查 Z525 說明書，取 。1.6/mr? 2）確定切削速度 及 由參考文獻[7]表 28-39，取 。由vn8./inv表 參考文獻[7]表 28-3，得修正系數 ，0.8Mvk.9pavk524.7(/152)pRa?根 據 故 '8./min0.89.4/minv???表 ' '1()nd?表07.4/25)95/ir 查 Z525 說明書，取 ，實際鉸孔速度0/inr?301vdn???? 325/mi17.8/in??? （4）各工序實際切削用量 根據以上計算，各工序切削用量如下： 鉆孔： ， ， ，090.4/fr95/mir14/inv? 擴孔： ， ， ，1.7d?522.3 鉸孔： ， ， ，02.6/f10/in?78/i 工序 80：鉆擴鉸 孔8H? 機床：立式鉆床 Z525 刀具：根據參照參考文獻[3]表 4.3～9 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔 進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～38，取 。f rmf/3.0? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～41，取 。V48Vs 機床主軸轉速 ：n ，100.486539./in317vrd???? 按照參考文獻[3]表 5.1～31，取 0? 所以實際切削速度 ： .176.5/dnms??? 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 ：1 17(~)105.962rDlctgkctg?????? 刀具切出長度 ： 取2l4?ml32 21 走刀次數為 1 機動時間 ： jt42630.5min.jLfn???? ⑵ 擴孔 刀具：根據參照參考文獻[3]表 4.3～31 選擇硬質合金錐柄麻花擴孔鉆頭。 片型號：E403 切削深度 ：pa1.35? 進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～52，取 。f 0.6/fmr? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～53，取 。V4Vs 機床主軸轉速 ：n100.462.78/in319vrD???? 按照參考文獻[3]表 5.1～31，取 5n? 所以實際切削速度 ：v..0.52/06dms? 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 有：11 19.7(~)20.863rDdlctgkctg??????? 刀具切出長度 ： ，取2l4ml3 走刀次數為 1 機動時間 ：2jt30.16in.5jLfn??? ⑶ 鉸孔 刀具：根據參照參考文獻[3]表 4.3～54，選擇硬質合金錐柄機用鉸刀。 切削深度 ： ，且 。pa0.1m18D? 進給量 ：根據參考文獻[3]表 2.4～58， 取 。f rmf/0.2~rf/0.2? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～60，取 。V sV3? 機床主軸轉速 ：n100.3265.7/in148rD???? 按照參考文獻[3]表 5.1～31 取 n? 實際切削速度 ：v.0.63/ms? 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 ，1 22 01 2019.7(~)20.92rDdlctgkctgm???????? 刀具切出長度 ： 取ml41l3 走刀次數為 1 機動時間 ：3jt2.09.7in35jLnf??? 該工序的加工機動時間的總和是 ：jt20.1670.48inj??? 4 鉆 Φ18 孔專用夾具設計 4.1定位基準的選擇 在加工 Φ18 孔工序時，Φ22 孔已經加工，選擇底面作為基準，限制 3 個自由度， 選擇其中的 2 孔做為定位，限制了 3 個自由度。即一面一銷定位。工件以一面一銷定 位時，夾具上的定位元件是：一面一銷。 4.2定位元件的設計 本工序選用的定位基準為一面一銷定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面 兩銷。因此進行定位元件的設計主要是對短圓柱銷和擋銷進行設計 4.3定位誤差分析 機械加工過程中，產生加工誤差的因素有很多。在這些因素中，有一項因素于機 床夾具有關。使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機床上的對定及工件在夾具 中的定位密切相關。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項加工誤差之總和等 于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為： 銷與孔的配合 0.05mm，鉆模與銷的誤差 0.02mm，鉆套與襯套 0.029mm 由公式 e=(H/2+h+b)×△ max/H △ max=(0.052+0.022+0.0292)1/2 23 =0.06mm e=0.06×30/32=0.05622 可見這種定位方案是可行的。 4.4鉆削力與夾緊力的計算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、攻螺紋加工，而鉆削力遠遠大于攻螺紋切削 力。因此切削力應以鉆削力為準。由參考文獻[9]得： 鉆削力 6.08.2HBDfF? 鉆削力矩 ..91T 式中： 18Dm????231875323minaxmax ???? 15.0???rf ?0.80.62621.7FN?? 1.9..3T? 本套夾具采用主要靠螺母來實現夾緊。根據參考文獻[11]可知該機構屬于單個螺 旋夾緊。 由式（3.1）根據參考文獻[11]表 1-2-20 到表 1-2-23 可查得 0''3510430.29)WNtg??????（ 4.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據工藝要 求：鉆加工刀具分別為：鉆孔——Φ18 標準高速鋼麻花鉆 根據參考文獻[11]表 2-1-47 可查得鉆套孔徑結構如圖 3.14 所示。 圖 3.14 快換鉆套 鉆套結構參數如表 3.9 所示。 24 表 3.9 Dd H 公稱尺寸 允差 12h1m1r? 6 20 12 +0.018+0.007 22 18 10 4 7 7 16 50° 根據參考文獻[11]表 2-1-58 可得襯套選用固定襯套其結構如圖 3.15 所示。 圖 3.15 固定襯套 其結構參數如表 3.10 所示。 表 3.10 d D 公稱尺寸 允差 H 公稱尺寸 允差 C 1 12 +0.034+0.016 20 18 +0.023+0.012 0.5 2 根據參考文獻[11]夾具 U 型槽的結構如圖 3.16 所示。 25 圖 3.16 U 型槽 主要結構尺寸參數如表 3.11 所示。 表 3.11 螺 栓 直 徑d D1DL 1 2 1 4 3 0 2 0 4.6夾具設計及操作的簡要說明 本套夾具用于加工 孔。定位采用常見定位方案。主要考慮工件便于取出夾緊裝18? 置采用移動壓板夾緊。工件加工完成后，移動壓板向后退一定距離，工件就可以很方 便的取出。工件裝夾時，先將工件放到帶大端面的長圓柱銷處，然后將移動壓板前移， 壓在工件上，將螺栓擰緊就可以進行加工了。加工完成以后將移動壓板退出一定距離， 就可以把工件直接取出。 26 總 結 加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步 的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面 的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產率都有相當大的影響。在對某幾個工 序進行專用夾具設計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾 緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產 率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產率， 降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量 27 的相關資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺 寸不大，所需的夾緊力不大。 完成了本次設計，通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高， 為以后從事本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎。 參考文獻 [1] 楊叔子，機械加工工藝師手冊[M] ，北京：機械工業(yè)出版社， 2004。 [2] 上海金屬切削技術協會，金屬切削手冊[M] ，上海：上?？茖W技術出版社， 2004。 [3] 李洪，機械加工工藝手冊[M] ，北京：機械工業(yè)出版社， 1990。 [4] 方昆凡，公差與配合手冊[M] ，北京：機械工業(yè)出版社， 1999。 [5] 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊[M] ，上?？茖W技術出版社， 2000。 [6] 東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊[M] ，上海：上海科學技術出版社， 1979。 [7] 吳宗澤，機械設計實用手冊[M] ，北京：化學工業(yè)出版社， 2000。 [8] 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M] ，哈爾濱：黑龍江科學技術出版社， 1987。 [9] 上海金屬切削技術協會，金屬切削手冊[M] ，上海：上海科學技術出版社， 1984。 [10] 周永強，高等學校畢業(yè)設計指導[M] ，北京：中國建材工業(yè)出版社， 2002。 [11] 黃如林，切削加工簡明實用手冊[M] ，北京：化學工業(yè)出版社， 2004。 [12] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計[M] ，重慶：重慶大學出版社， 1995。 [13] 東北重型機械學院，洛陽農業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學，機床夾具設計手冊[M] ， 上海：上?？茖W技術出版社，1980。 [14] 李慶壽，機械制造工藝裝備設計適用手冊[M] ，銀州：寧夏人民出版社， 1991。 [15] 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術測量[M] ，中國計量出版社， 2000：9～19。 [16] 樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業(yè)出版社，2005：4 ～17。 [17] 王先逵，機械機械制造工藝學，機械工業(yè)出版社，2006 。 [18] Machine Tools N.chernor 1984. [19] Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973. [20] Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 . 致謝 由于畢業(yè)時間的倉促，很多本來應該弄懂弄透的地方都沒有時間去細細追 究來源，比如網格劃分的控制、坐標系的理解、求解器的選擇等，這使我明白 了大學里學的只是一個大體上的方向，離實際應用還有太遠的距離。但我相信 方向才是最重要的，因為方向確定了，就會用最少的精力做好事情，這對于我 以后的工作至關重要。因為在實際生產生活中，要從事的工種是千差萬別的， 只有從中找到自己最拿手，最有發(fā)展前途的崗位，個人才有更多的熱情，也最 可能在自己的崗位做出一些貢獻。