端蓋零件的機械加工工藝規(guī)程及鉆4-φ9孔夾具設計,零件,機械,加工,工藝,規(guī)程,夾具,設計 桂林理工大學高等職業(yè)技術學院 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 專 業(yè)：機械設計及其自動化 學 號： 學 生： 指 導 教 師： 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-φ9 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 外圓尺寸的03.6??012.478? 03.6??012.478? 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 φ108 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-φ9 孔時， 主要以 孔定位，兩銑削端面限位，控制其自由度，以達到加工出來的產品滿足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;工藝;鉆孔;定位;夾具 目 錄 摘要..................................................................2 1 緒論................................................................4 1.1 設計目的及背景. ...........................................................4 2 端蓋零件的機械加工工藝過程分析......................................6 2.1 計算生產綱領、確定生產類型. ........................................6 2.2 零件的分析......................................................7 2.3 選擇毛坯................................................................7 2.4 工藝規(guī)程設計............................................................7 2.4.1 定位基準的選擇....................................................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，設計毛坯——零件綜合圖...............8 2.4.5 工序設計..........................................................10 2.4.6 確定切削用量及基本時間（機動時間）................................15 3 機床夾具設計.......................................................16 3.1 擬定夾具的結構方案.............................................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..............................................22 3.1.7 夾具總圖設計...............................................23 3.2 夾具精度的校核........................................................24 4 總結 ..............................................................24 參考文獻.............................................................25 致謝.................................................................26 1 緒論 汽車工業(yè)是我國的四大支柱形產業(yè)之一，在當前經濟形勢整體企穩(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“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 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。 1.1 課題的提出 汽車工業(yè)是我國的四大支柱形產業(yè)之一，在當前經濟形勢整體企穩(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“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 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。 二、課題任務、重點研究內容、實現途徑、條件： （1）課題任務： 課題任務主要是圍繞汽車法蘭端蓋的特點，編制設計專用夾具、制定工藝、確定 毛坯，選擇經濟、高效的生產加工方式。以達到讓學生將理論知識充分運用于實際目 的，提高對專業(yè)技術知識的運用和理解能力。增加對民族汽車工業(yè)、專業(yè)技術工作的 熱愛。 （2）重點研究內容： 本文的研究重點在于合理選擇毛坯、制定生產加工工藝、設計高效的、操作勞動 強度低的專用夾具。 （3）實現途徑 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、相關學 術著作、手冊等，進行數據調查、資料查閱等方式，運用所學的理論知識通過實際生 產加工方式，提煉出有代表性、有創(chuàng)新思路的生產加工方案。 2 端蓋零件的機械加工工藝過程分析 2.1 計算生產綱領、確定生產類型 圖 1 示為端蓋零件，該產品年產量為 5000 件，根據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——零件的生產綱領（件/年） Q——產品的年生產量（臺/年） n——每臺產品中該零件數量（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，因已知該產品為輕小型機械，根據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，并 012.478??03.6?? 且 為設計基準。因 φ108 外圓及端面圖紙標注為非加工表面，但考慮過程中會 03.6?? 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-φ9 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。但在加工過程中需要借3.6?? 用大外圓 φ108 及端面作為粗基準來加工 φ60 孔及同側尺寸，所以將 φ108 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： φ108 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。 φ50 孔及端面：圖紙要求為非加工面，故直接由模鍛成型。 φ60 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。 φ72 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。 φ80 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-φ9 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 φ108 外圓及端面，粗車 φ60 孔及 端面、φ80 外圓及端面、φ72 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 φ72 外圓及端面，粗 車 φ108 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 φ108 外圓及端面，精車 φ60 孔及端面到尺寸、φ80 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 φ60 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 φ60 孔為基準鉆 4-φ9 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國家有關標準確定。確定時， 根據估算的鍛件質量、加工精度及鍛件形狀復雜系數，可查得零件內外表面加工余量。 ①鍛件質量：根據零件成品質量為 0.93Kg，估計毛坯質量為 1.31Kg。 ②加工精度：除 φ60 孔及 φ80 外圓精度較高外，其余加工精度中等偏低。 ③鍛件復雜系數 S 為： 假定最大外徑為 Φ114mm，最長 32mm，則： S=M 鍛件/M 外輪廓包體 M 外輪廓包體=π×R 2×L×ρ（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 故按表查得其復雜系數為 S2,級別一般。 表 1 鍛件形狀復雜系數 S 級別 S 數值范圍 級別 S 數值范圍 簡單 S1>0.63~1 較復雜 S3>0.16~0.3 一般 S2>0.32~0.63 復雜 S4≤0.16 ④機械加工余量。根據鍛件質量、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。根據表所查及零件實際加工精度，確定外徑除關鍵尺寸 φ60 孔及 φ80 外圓余量定為 2.0mm 外，其余定為 1.5mm，端面余量除 φ108 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，復雜系數為 S2，45#鋼含碳量為 0.42-0.50%，按表 2 查得鍛件材質系數為 M1，熱處理為正火后粗精加工。 表 2 鍛件材質系數 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。 ①選擇機床。 a.0 序為正火工序?？蛇x用網帶爐或井式、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 型數控臥式車床即可（數控車床和普通車床均可加工此零件，但數控車床受操 作者操作技能影響小，所以本設計全部選用數控車床） 。 c.40 序為銑端面。以 φ60 孔為基準銑兩端面，選用數控銑床 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。 ②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。 ③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、Φ20 直柄立銑刀。 c.鉆 4-φ9 選用 φ9 直柄麻花鉆，帶 90°的倒角锪鉆。 ④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 φ80 的外圓、φ60 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 φ50 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 φ82、φ58、 φ72 047.?分度值為 0.02mm，測量范圍為 0- 150mm 的游標卡尺 φ82、φ58 為工序尺寸 20 φ108 087.? 分度值為 0.02mm，測量范圍為 0- 150mm 的游標卡尺 30 φ60 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 φ80 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產品，φ60 孔公差值為 0.03mm，φ80 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，φ60 孔采用塞規(guī)，φ80 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、 18、11 ±0.20 分度值為 0.02mm，測量范圍為 0- 150mm 的游標卡尺 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 φ50 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 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-φ9 孔所用量具。4-φ9 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。前面根據相關資料已經查出，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/μm 加工內容 粗 精 粗 精 粗 精 Φ80 -0.012-0.047 1 1 Φ82 0 -0.74 Φ80 -0.012- 0.047 6.3 3.2 φ60 +0.03 0 1 1 Φ58 0 -0.74 φ60 +0.03 0 6.3 3.2 φ72 1.5 - Φ72 0 -0.74 - 6.3 - Φ108 1.5 - Φ108 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。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 φ 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 Φ58 孔及其端面，保證 Φ58 孔徑及孔深 11±0.2mm。 1）切削深度 ap 根據粗加工余量 1.0mm，可一次性切除完。 ap=（58-56）/2=1.0mm 2）進給量 f 根據《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-58 選擇，當刀桿尺寸為 16mm×25mm，時，ap<3mm，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《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-60 公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系數及指數分別為： 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 Φ72 及圓弧 R4 1）切削深度 ap 根據粗加工余量 1.5mm，可一次性切除完。 ap=（75-72）/2=1.5mm 2）進給量 f 根據《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-58 選擇，當刀桿尺寸為 16mm×25mm，時，ap<3mm，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《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-60 公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系數及指數分別為： 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 Φ82 及端面 1）切削深度 ap 根據粗加工余量 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《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-58 選擇，當刀桿尺寸為 16mm×25mm，時，ap<3mm，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《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-60 公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系數及指數分別為： 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《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-58 選擇，當刀桿尺寸為 16mm×25mm，時，ap<3mm，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《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-60 公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系數及指數分別為： 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 φ108 到尺寸 1）切削深度 ap 根據粗加工余量 1.5mm，可一次性切除完。 ap=（111-108）/2=1.5mm 2）進給量 f 根據《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-58 選擇，當刀桿尺寸為 16mm×25mm，時，ap<3mm，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《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-60 公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系數及指數分別為： 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 φ60 孔及端面并倒角、φ80 外圓及端面。本工序采用查表法確定 切削用量。 （1）精車 φ60 孔及端面 1）切削深度 ap 根據精加工余量 1mm，可一次性切除完。 ap=（60-58）/2=1mm 2）進給量 f 根據《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-58 選擇，當刀桿尺寸為 16mm×25mm，時，ap<3mm，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《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-60 公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系數及指數分別為： 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 根據精加工余量 1mm，可一次性切除完。 ap=2mm 2）進給量 f 根據《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-58 選擇，當刀桿尺寸為 16mm×25mm，時，ap<3mm，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《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-60 公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系數及指數分別為： 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 φ80 外圓及端面 1）切削深度 ap 根據精加工余量 1mm，可一次性切除完。 ap=（82-80）/2=1mm 2）進給量 f 根據《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-58 選擇，當刀桿尺寸為 16mm×25mm，時，ap<3mm，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《機械加工技術手冊》中切削參數表 8-60 公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系數及指數分別為： 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 Φ20mm，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。現取 fz=0.07mm/z 2）選擇銑刀磨鈍標準及耐用度 根據《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=Φ20mm， 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 根據公式：v= （Cv×d qv）/(T m×axvp×fzyv×aeuv×zpv) ×Kv(m/s) 查表，其系數及指數分別為： 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)/(π*20)r/min=571.84r/min 根據 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=n×π×20=0.522m/s 工作臺每分鐘進給量為： fMz= fz×Z×n=0.07×6×500=210mm/min 根據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《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 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（進給次數）=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-Φ9 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《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 根據公式：v= （Cv×d zv0）/(T m×axvp×fyv) ×Kv(m/s) 零件材料為 45#鋼，抗拉強度 σb=650MPa，加工性屬于 5 類。查表，其系數及指 數分別為： 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)/(π×9)r/min=710r/min 根據 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=n×π×9=0.235m/s 4)確定工時 根據《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 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-φ9 孔鉆夾具的設計 此零件的特點是，基準為 φ60H7 孔，位置度 φ0.15，4 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-φ9 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-φ9 孔需要設計專用鉆夾具。 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-φ9 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 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-φ9 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 零件加工定位基準簡圖 圖 4 為零件加工定位基準簡圖，根據其定位夾緊關系，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=δD +δd +△min 根據零件及夾具設計圖可知： D+δD 0 =φ60H7=φ60 +0.03 0=φ60.03 ； D=φ60 d 0-δd =φ60g6=φ60 -0.010-0.029=φ59.971(mm) ； d=φ59.99 而△min 為定位孔與定位軸之間的最小間隙，所以 △min=φ60-φ59.99=0.01(mm) ∴△D.W=δD +δd +△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-φ9 尺寸誤差為自由尺寸，根據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 Φ0.15，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。 4 總結 論文研究過程中充分的利用了所學的機械工藝基礎，機械夾具設計，CAD 繪圖等 知識進行了比較全面的課程設計，方案的有點在于，具有完整的科學計算，選擇的參 數，變量都已經標準化，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行 機械的加工，適合中大批量的生產，另外，在鉆孔的夾具設計上，綜合考慮了孔的位 置精度，保證加工的質量，當然由于水平的原因，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，還可結合計算機數據庫計算分析，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。 在這其間也非常感謝老師的熱情指導。 參考文獻 ［1］王光斗，王春福.機床夾具設計手冊.第三版.上?？茖W技術出版社， 2002. 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