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本科畢業(yè)設計(論文)
題目：推動架零件機械加工工藝以及
專用夾具設計
系 別： 機電信息系
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
班 級：
學 生：
學 號：
指導教師：
2013年5月
推動架零件機械加工工藝以及專用夾具設計
摘 要
機械加工工藝規(guī)程設計和機床專用夾具設計在零件生產制造中有著很重要的作用。制定可行的機械加工工藝路線和設計合理的夾具才可確保零件的加工質量，生產出合格的產品。本設計的內容可分為機械加工工藝規(guī)程設計和機床專用夾具設計兩大部分。先對B6065刨床推動架零件進行了詳細的分析，了解其作用及加工要求。制定了兩套工藝路線，通過分析、比較，最終確定了工藝路線方案，確定出加工余量和工序尺寸，選擇了合適的加工設備，確定出了切削用量，計算了加工所需的基本工時。又運用夾具設計的基本原理和方法，擬定夾具設計的方案，針對零件加工中的銑槽工序和鉆孔工序設計了三套專用夾具。本設計的加工工藝合理，夾具可行、高效、省力，能滿足零件的加工要求，保證其加工質量。
關鍵詞：機械加工；工藝規(guī)程；專用夾具；推動架
Promote Frame Parts Machining Process and Special Fixture Design
Abstract
The machining process planning design and machine tool fixture design plays a very important role in parts manufacturing. Make feasible machining technology route and design reasonable fixture can ensure machining quality, product qualified. The design of the content can be divided into design for mechanical machining and machine fixture design two parts. First the B6065 planer promote frame parts are analyzed in detail, understanding the role and requirements of the processing, formulation, analysis, comparison and determine the process scheme, machining allowance and the process dimensions were determined, choose suitable processing equipment, to determine the cutting parameters, calculate the basic work processing required. And by using the basic principle and method of fixture design, fixture design scheme proposed, aiming at the slot milling machining process and drilling process three sets of special fixture design. Processing technology of the design is reasonable, feasible, high efficiency, labor saving fixture, can meet the processing requirements of parts, ensure the machining quality.
Key Words: Mechanical processing; process planning; special fixture; promote
frame
IV
目 錄
1緒論 1
1.1題目背景及研究意義 1
1.2國內外相關研究情況 1
1.3本課題主要內容 4
2零件的分析 5
2.1零件的作用和結構 5
2.2零件的工藝分析 5
2.3零件的生產綱領 7
3機械加工工藝規(guī)程設計 8
3.1零件表面加工方法的選擇 8
3.2制定機械加工工藝路線 8
3.3工藝方案的比較與分析 9
3.4工序尺寸的確定 11
3.5加工余量的確定 12
3.6選擇加工設備與工藝設備 13
3.7切削用量及基本時間的確定 14
4鉆?16孔專用夾具設計 38
4.1夾具的相關知識 38
4.2問題的提出 39
4.3研究原始質料 39
4.4定位基準的選擇 39
4.5夾緊方案的選擇 40
4.6其他重要零件選擇 40
4.7切削力和夾緊力計算 40
4.8定位誤差分析 41
4.9夾具設計及操作的簡要說明 42
5銑槽專用夾具設計 43
5.1問題的提出 43
5.2研究原始質料 43
5.3定位基準的選擇 43
5.4夾緊方案的選擇 44
5.5切削力和夾緊力計算 44
5.6定位誤差分析 45
5.7夾具設計及操作的簡要說明 45
6鉆?6孔專用夾具設計 46
6.1問題的提出 46
6.2研究原始質料 46
6.3定位基準的選擇 46
6.4夾緊方案的選擇 47
6.5其他重要零件選擇 47
6.6切削力和夾緊力計算 47
6.7定位誤差分析 48
6.8夾具設計及操作的簡要說明 48
7結論 49
參考文獻 50
致謝 51
畢業(yè)設計（論文）知識產權聲明 52
畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 53
1 緒論
1 緒論
1.1題目背景和研究意義
機械制造業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產方式、生活方式、經營管理模式乃至社會的組織結構和文化。生產的發(fā)展和產品更新?lián)Q代速度的加快，對生產效率和制造質量提出了越來越高的要求，也就對機械加工工藝等提出了要求。在實際生產中，由于零件的生產類型、形狀、尺寸和技術要求等條件不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上用某一種加工方法就能完成的，而是需要經過一定的工藝過程。因此，我們不僅要根據(jù)零件具體要求，選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，一步一步地把零件加工出來[1]。
機械加工工藝是實現(xiàn)產品設計，保證產品質量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產準備，計劃調度、加工操作、生產安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質量、上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。夾具是能夠使產品按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它主要用于保證產品的加工質量、減輕勞動強度、輔助產品檢測、展示、運輸?shù)萚2]。夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設計可以提高產品勞動生產率，保證和提高加工精度，降低生產成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。在當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求下，企業(yè)對夾具的設計及制造提出了更高的要求[3]。
工件的工藝分析及夾具設計是工藝工程師必備的專業(yè)素質。本課題的目的是通過完成畢業(yè)設計，使學生掌握機械加工的流程，對培養(yǎng)學生盡早成為合格工藝工程師具有重要的實踐意義[4]。
我還認為這次“推動架零件機械加工工藝以及專用夾具的設計”的畢業(yè)設計是完成了大學全部課程之后，進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用。我希望通過這次畢業(yè)設計使我的專業(yè)知識、技能有進一步的提高，鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為自己以后從事專業(yè)技術的工作打下堅實的基礎。
1.2國內外相關研究情況
1.2.1發(fā)展歷史
54
畢業(yè)設計（論文）
夾具從產生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段:第一階段主要表現(xiàn)在夾具與人
的結合上，這時夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是使加工過程加速和趨于完善。第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生了變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系，所以對夾具引起了重視。第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結合，夾具為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備[5]。
1.2.2發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢
制造業(yè)是國民經濟的基礎，隨著以計算機技術為主導的現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展，以“時間驅動”為特征的市場競爭、產品更新?lián)Q代的加快、商品需求的多樣化、用戶素質的提高等使制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，特別像推動架這樣不規(guī)則零件的加工就出現(xiàn)了一些問題，在現(xiàn)階段像推動架的加工還沒有達到現(xiàn)代自動化的水平[6]。在現(xiàn)代的中小批量生產中，它的加工工藝還需用人工畫線的方法來保證其精度，而對工件的裝夾也是通過人工的方法進行的。因此目前我國對推動架加工還處于效率低、成本高的階段[7]。
a. 現(xiàn)代機械制造技術的現(xiàn)狀
在產品設計方面，普遍采用計算機輔助產品設計(CAD)、計算機輔助工程分析(CAE)和計算機仿真技術；在加工技術方面，已實現(xiàn)了底層(車間層)的自動化，包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術)、自動引導小車(AGV)等．近10余年來，發(fā)達國家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動化方面尋找出路，提出了一系列新的制造系統(tǒng)。如計算機集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、并行工程、敏捷制造等[8]。
(1) 計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)
它是在自動化技術、信息技術和制造技術的基礎上，通過計算機及其軟件，將制造廠全部生產活動所需的各種分散的自動化系統(tǒng)有機地集成起來，是適合于多品種、中小批量生產的總體高效率、高柔性的制造系統(tǒng)。首先在功能上，它包含了一個工廠的全部生產經營活動，即從市場預測、產品設計、加工工藝、制造、管理至售后服務以及報廢處理的全部活動．因此它比傳統(tǒng)的工廠自動化的范圍要大得多，是一個復雜的大系統(tǒng)，是工廠自動化的發(fā)展方向[9]。其次，在集成上，它涉及的自動化不是工廠各個環(huán)節(jié)自動化的簡單疊加，而是在計算機網絡和分布式數(shù)據(jù)庫支持下的有機集成。這種集成主要體現(xiàn)在以信息和功能為特征的技術集成，即信息集成和功能集成。計算機集成制造系統(tǒng)的核心技術是CAD/CAM技術。
(2) 智能制造系統(tǒng)(IMS)
是指將專家系統(tǒng)、模糊邏輯、人工神經網絡等人工智能技術應用到制造系統(tǒng)中，以解決復雜的決策問題，提高制造系統(tǒng)的水平和實用性。人工智能的作用是要代替熟練工人的技藝，學習工程技術人員的實踐經驗和知識，并用于解決生產中的實際問題，從而將工人、工程技術人員多年來積累起來的豐富而又寶貴的實踐經驗保存下來，在實際的生產中長期發(fā)揮作用。智能制造系統(tǒng)的核心技術是人工智能。
(3) 并行工程(CE)
又稱同步工程或同期工程，是針對傳統(tǒng)的產品串行開發(fā)過程而提出的概念和方法．并行工程是集成地、并行地設計產品及其相關各種過程的系統(tǒng)方法。該方法要求開發(fā)人員從設計開始就考慮產品整個生命周期中的所有因素，包括產品制造工藝、質量、成本、進度計劃和用戶要求等。并行工程通過組成多學科的產品開發(fā)群組協(xié)同工作，利用各種計算機輔助工具等手段，使產品開發(fā)的各個階段，既有一定的時序又能并行，同時采用上、下游的各種因素共同決策產品開發(fā)各階段工作的方式，在產品開發(fā)的早期就能及時發(fā)現(xiàn)產品開發(fā)全過程中的問題，從而縮短產品開發(fā)周期，提高產品質量，降低成本，增加企業(yè)競爭能力．并行工程強調在集成環(huán)境下的并行工作，因此，它是CIMS進一步發(fā)展的方向[10]。
(4) 敏捷制造(AM)
又稱靈捷制造、迅速制造和靈活制造等，它是將柔性生產技術、熟練掌握生產技能和知識的勞動力與促進企業(yè)內部和企業(yè)之間相互合作的靈活管理集成在一起，通過所建立的共同基礎結構，對迅速改變或無法預見的消費者需求和市場時機作出快速響應[11]。敏捷制造的基本原理是采用標準化和專業(yè)化的計算機網絡和信息集成基礎結構，以分布式結構連接各類企業(yè)，構成虛擬制造環(huán)境，以競爭合作為原則，在虛擬制造環(huán)境內動態(tài)選擇合作伙伴，并通過組成虛擬企業(yè)來適應持續(xù)多變、無法預料的市場變化．敏捷制造的核心是虛擬公司，虛擬公司映射為虛擬制造系統(tǒng)，虛擬制造系統(tǒng)是敏捷制造的關鍵．敏捷制造是一種戰(zhàn)略決策，它是能使各合作伙伴既保證各自的利益，又能獲得共同利益的一種全新的生產組織模式和制造模式。目前，敏捷制造仍在發(fā)展研究中[12]。
b.機械加工工藝的未來發(fā)展趨勢
(1) 集成化發(fā)展趨勢
隨著機械自動化技術在機械制造業(yè)中的逐漸推廣，機械制造工藝不斷趨向于集成化，原本分散型的加工模式也逐漸向集成化靠攏，機械制造開始具備連續(xù)性和規(guī)模性。目前在機械制造業(yè)中集成化的利用主要是連續(xù)性加工和機電一體化，它們主要是針對零件加工的一次性完成，而集成化今后的發(fā)展趨勢則
是使整個成品集體化生產[13]。
(2) 微納化發(fā)展趨勢
在機械制造工藝中提高加工材料的性能，對加工工藝過程進行優(yōu)化是促進機械制造工藝發(fā)展的主要途徑，對加工進行精密化更是提高加工零件使用壽命的關鍵，納米技術的發(fā)展使得機械制造工藝已逐步趨向于微觀化。
(3) 自動化發(fā)展趨勢
自動化技術在機械制造業(yè)中的運用使得機械制造工藝有了很大的改善，無論是加工質量還是加工效率都有了大幅度的改觀。隨著經濟全球化的腳步加快，提高機械制造生產線的自動化程度就變得尤為重要，而自動化技術也將成為機械制造業(yè)今后發(fā)展的必然趨勢，同時這也是建立自動化制造工廠的必要條件。
(4) 數(shù)字化發(fā)展趨勢
數(shù)字化作為機械制造工藝發(fā)展的一個重要方向，它決定了生產的準確性和系統(tǒng)的工作效率，對機械制造工藝進行數(shù)字化還體現(xiàn)在設計環(huán)節(jié)和生產過程當中，數(shù)字化的設計使得整個機械制造工藝過程更加完整高效。除此之外，對生產過程進行數(shù)字化管理也是生產的一個基礎條件，它可以引導企業(yè)逐漸走上科學發(fā)展道路[14]。
隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)張，對產品的品種和生產率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產作為機械生產的主流。為了適應機械生產的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出了更高的要求。特別像推動架零件的加工還處于落后的階段。在今后的發(fā)展過程中，應大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調夾具，尤其是成組夾具。在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精度、高效、模塊組合、通用、經濟等方向發(fā)展[15]。
1.3本課題研究的主要內容
本畢業(yè)設計的內容是推動架零件機械加工工藝以及專用夾具設計，詳細討論推動架從毛坯到成品的機械加工工藝過程，分析總結推動架零件的結構特點、主要加工表面，并制定相應的機械加工工藝規(guī)程；針對推動架零件的主要技術要求，設計專用夾具。
2 零件的分析
2 零件的分析
2.1零件的作用和結構
該零件為B6050刨床推動架，是牛頭刨床進給機構中的零件，mm孔安裝在進給絲杠軸，靠近mm孔左端處裝一棘輪。在棘輪上方即為mm孔裝棘爪。mm孔通過銷與杠連接。把從電動機創(chuàng)來的旋轉運動，通過偏心輪杠桿使零件繞mm軸心線擺動。同時，撥動棘輪，使絲杠轉動，實現(xiàn)工作臺自動進給。推動架三維模型如圖2.1所示
圖2.1 推動架三維模型
2.2零件的工藝分析
由零件毛坯圖2.2可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨零件，根據(jù)零件加工要求制定出可行的工藝路線和合理的夾具方案，以確保零件的加工質量。零件的加工質量，要可靠地達到了圖紙所提出的技術條件，并盡量提高生產率和降低消耗同時還盡量降低工人的勞動強度，使其有良好的工作條件。推動架主要作用是把從電動機傳來的旋轉運動通過偏心輪杠桿使推動架繞其軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉動，實現(xiàn)工作臺的自動進給。在設計推動架機械加工工藝過程時要通過查表法準確的確定各表面的總余量及余量公差，合理
畢業(yè)設計（論文）
選擇機床加工設備以及相應的加工刀具，進給量，切削速度、功率，扭矩等用來提高加工精度，保證其加工質量。
一個好的結構不但應該達到設計的要求，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。對于設計推動架的加工工藝來說，應該選擇能夠滿足內孔及表面加工精度的加工方法及設備。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。
由零件圖可知，mm、mm的中心線是主要的設計基準和加工基準。該零件的主要加工面可分為兩組：
(1) mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：mm的兩個端面及孔和倒角，mm的兩個端面及孔和倒角。
(2) 以mm孔為加工表面
這一組加工表面包括，mm的端面和倒角及內孔mm、M8-6H的內螺紋，?6.6mm的孔。
這兩組的加工表面有著一定的位置要求，主要是：
(1) mm孔內與mm中心線垂直度公差為0.10；
(2) mm孔端面與mm中心線的距離為12mm。
零件毛坯圖如圖2.2所示
圖2.2零件毛坯圖
由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻[16]中有關面和孔加工精度及機床所能達到的位置精度可知，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。
2.3零件的生產綱領
（2.1）
其中，產品的年產量Q=4000臺/年，每臺產品中該零件的數(shù)量n=1件/臺，零件備品率a=4%，零件的廢品率b=1%。
件/年 （2.2）
從此結果可知，該零件為中批生產。
3 機械加工工藝規(guī)程設計
3 機械加工工藝規(guī)程設計
3.1零件表面加工方法的選擇
零件各表面的加工方法和方案選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，另外還要考慮生產率和經濟方面的要求，在選擇時，應根據(jù)各種加工方法的特點及經濟加工精度和表面粗糙度，結合零件的特點和技術要求，應慎重決定。
3.1.1基準的選擇
基準選擇是工藝規(guī)程設計中的重要設計之一，基準的選擇正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，使生產無法進行。基準的選擇正確，可以使加工質量得到保證，否則，加工過程會出現(xiàn)很多問題，更有甚者，還會造成零件批報廢，包括廢品和撞刀等事故。粗基準是機械加工工序中的第一道工序中用未經加工過的毛坯作為定位基準，在隨后的工序中，用加工過的表面作為定位基準，則成為精基準。
a. 粗基準的選擇
對于一般的軸類零件來說，以外圓作為基準是合理的，按照有關零件粗基準的選擇原則：當零件有不加工表面時，應選擇這些不加工表面作為粗基準，當零件有很多個不加工表面時，則應當選擇與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準。
b. 精基準的選擇
精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。選擇加工表面的設計基準為定位基準，稱為基準重合的原則。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準統(tǒng)一，先選擇mm的孔和mm的孔作為精基準。
3.2制定機械加工工藝路線
制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用通用機床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。
工藝路線方案一：
工序1 一箱多件砂型鑄造
畢業(yè)設計（論文）
工序2 進行人工時效處理
工序3 粗銑mm孔右端面
工序4 銑mm孔左端面，銑mm孔左端面
工序5 銑mm孔右端面，精銑mm右端面
工序6 粗銑?27mm圓柱上端面
工序7 銑深9.5mm寬6mm的槽
工序8 鉆mm孔，鉆mm孔，鉆?6.8mm底孔
工序9 鉆?6mm的孔，锪120°的錐孔
工序10 鉆、擴、粗精鉸mm孔，倒角45°
工序11 鉆、擴、粗精鉸mm,倒角45°
工序12 絲錐攻絲M8-6H
工序13 檢驗
工序14 入庫
工藝路線方案二：
工序1 一箱多件砂型鑄造
工序2 進行人工時效處理
工序3 粗銑mm右端面
工序4 銑mm孔左端面，mm孔左端面
工序5 銑mm孔右端面，精銑mm孔右端面
工序6 鉆、擴、粗、精鉸mm孔，倒角45°
工序7 鉆、擴、粗、精鉸mm孔，倒角45°
工序8 粗銑?27mm圓柱上端面
工序9 鉆mm孔和擴、粗、精鉸mm孔，鉆?6.8mm底孔
工序10 鉆?6mm的孔，锪120°的錐孔
工序11 銑深9.5mm寬6mm的槽
工序12 絲錐攻絲M8-6H
工序13 檢驗
工序14 入庫
以上工藝過程詳見“機械加工工藝過程綜合卡片”
3.3工藝方案的比較與分析
上述前兩個工藝方案的特點在于：兩個加工方案都是按先加工面再加工孔的原則進行加工的。方案一是先鉆mm孔和擴、粗精鉸mm的孔，然后以孔的中心線為基準距離12mm鉆、擴、粗精鉸mm的孔，倒角45°。而方案二卻與此相反，先鉆mm的孔，倒角45°，然后以孔的中心線為基準鉆mm孔，兩種方案通過分析比較可以看出，先加工mm的孔，以孔作為基準加工mm的孔，然后再以mm的孔作定位基準加工mm孔，mm孔和鉆?6.6mm的底孔，這時的垂直度容易保證，并且定位和裝夾都很方便，并且方案二的加工孔是在鉆床Z535上加工的，這樣避免了不必要的拆卸、搬動和裝夾，節(jié)約了工時，提高了生產效率。因此，選用方案二是比較合理的。
最后確定工藝方案如下表3.1:
表3.1 加工工藝路線
工序號
工序內容
簡要說明
1
一箱多件沙型鑄造
2
進行人工時效處理
消除內應力
3
粗銑mm孔右端面
先加工面
4
銑mm孔左端面，銑mm孔左端面
5
銑mm孔右端面，精銑mm孔右端面
6
7
鉆、擴、粗、精鉸mm孔，倒角45°
鉆、擴、粗、精鉸mm孔，倒角45°
8
粗銑?27mm圓柱上端面
9
鉆mm孔，鉆、擴、鉸mm孔，鉆底孔?6.8mm
10
鉆?6mm的孔，锪120°的錐孔
11
銑深9.5mm寬6mm的槽,倒角45°
12
M8絲錐攻絲
13
檢驗
14
入庫
3.3.1工序基準的選擇
工序是在工序圖上以標定被加工表面位置尺寸和位置精度的基準。所標定的位置尺寸和位置精度分別稱為工序尺寸和工序技術要求，工序尺寸和工序技術要求的內容在加工后應進行測量，測量時所用的基準稱為測量基準。通常工序基準和測量基準重合。
工序基準的選擇應注意以下幾點：
a. 選設計基準為工序基準時，對工序尺寸的檢驗就是對設計尺寸的檢驗，有利于減少檢驗工作量。
b. 當本工序中位置精度是由夾具保證而不需要進行試切，應使工序基準與設計基準重合。
c. 對一次安裝下所加工出來的各個表面，各加工面之間的工序尺寸應與設計尺寸一致。
3.4工序尺寸的確定
加工長度為50mm，毛坯的余量為5mm，粗加工的單側余量為2mm。根據(jù)參考文獻[16]表2.3-21加工的長度為50mm，精加工余量為1mm。加工長度為35mm，毛坯的余量為5mm，粗加工的單側余量為2mm。根據(jù)參考文獻[16]表2.3-21加工的長度為35mm，精加工余量為1mm。加工長度27mm，粗加工余量為2mm。
(1) mm的孔
毛坯為空心，通孔，孔內要求精度介于IT7～IT8之間。查參考文獻[16]表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆孔：?30mm. 2z=0.85mm
擴孔：?31.75mm 2z=0.18mm
粗鉸：?31.93mm 2z=0.07mm
精鉸：?32H7
(2) mm的孔
毛坯為實心，不沖孔，孔內要求精度介于IT7～IT8之間。查參考文獻[16]表2.3-9確定工序尺寸及余量。
鉆孔：?15mm. 2z=0.85mm
擴孔：?15.85mm 2z=0.15mm
鉸： ?16H8
(3) mm的孔
毛坯為實心、不沖出孔，孔內要求精度介于IT8～IT9之間。查參考文獻[16]表2.3-9確定工序尺寸及余量。
鉆孔：?15mm 2z=0.85mm
擴孔：?15.85mm 2z=0.15mm
鉸： ?16H8
(4) 鉆螺紋底孔?6.8mm的孔
毛坯為實心、不沖出孔，孔內要求精度介于IT8～IT9之間。查參考文獻[16]表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆孔：?6.8mm 2z=1.2mm
攻絲：M8-6H
(5) 鉆?6mm孔
毛坯為實心、不沖出孔，孔內要求精度較低。
鉆孔：?6mm
3.5加工余量的確定
根據(jù)零件材料確定毛坯為灰鑄鐵，通過計算和查詢資料可知，毛坯重量約為0.72kg。生產類型為中小批量，可采用一箱多件砂型鑄造毛坯。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效進行處理。
根據(jù)零件圖資料，分別確定各加工表面的機械余量及毛胚尺寸。
由參考文獻[16]可知，查得該鑄件的尺寸公差等級CT為8～10級，加工余量等級MA為G級，故CT=10級，MA為G級。用查表法確定各加工表面的總余量如表3.2所示：
表3.2 加工表面的總余量表
加工表面
基本尺寸/mm
加工余量等級
加工余量數(shù)值/mm
說明
?27的端面
92
H
2.0
頂面降一級，單側加工
?16的孔
?16
H
16.0
底面，孔降一級，雙側加工
?50的外圓端面
45
G
2.5
雙側加工（取下行值）
?32的孔
?32
H
32.0
孔降一級，雙側加工
?35的兩端面
20
G
2.5
雙側加工（取下行值）
?16的孔
?16
H
16.0
孔降一級，雙側加工
由參考文獻[16]可知，鑄件主要尺寸的公差如表3.3所示：
表3.3 尺寸的公差表
主要加工表面
零件尺寸/mm
總余量/mm
毛坯尺寸/mm
公差CT
?27的端面
92
4.0
94
3.2
?16的孔
?16
16
?16
2.2
?50的外圓端面
45
5
50
2.8
?32的孔
?32
32
?32
2.6
?35的兩端面
20
5
25
2.4
?16的孔
?16
16
?16
2.2
3.6選擇加工設備與工藝設備
3.6.1機床的選擇
工序3 粗銑mm孔右端面，考慮工件的定位夾緊方案及夾具結構設計等問題，成批生產要求不高的生產效率。故選用臥銑，選擇XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標卡尺。
工序4 銑mm孔左端面和銑mm孔左端面，考慮工件的定位夾緊方案及夾具結構設計等問題，因定為基準相同，成批生產要求不高的生產效率。故選用臥銑，選擇XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標卡尺。
工序5 銑mm孔右端面，精銑mm孔右端面，宜采用臥銑，選擇XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標卡尺。
工序6 鉆粗、精鉸mm，倒角45°。選擇Z535立式鉆床，專用鉆夾具和游標卡尺。
工序7 鉆粗、精鉸mm孔,倒角45°。選用Z535立式鉆床，專用鉆夾具和內徑千分尺。
工序8 粗銑?27mm圓柱上端面。選用XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標卡尺 。
工序9 鉆?10mm孔，鉆mm孔，鉆M8底孔?6.8mm。選用Z535立式鉆床，專用鉆夾具和游標卡尺。
工序10 鉆?6mm的孔，锪120°的錐孔。選用Z535立式鉆床加工，專用鉆夾具和游標卡尺。
工序11 銑深9.5mm寬6mm的槽,倒角45°。選用X52K臥式銑床加工，專用銑夾具和游標卡尺。
工序12 M8絲錐攻絲，機用絲錐，選用量具為螺紋塞規(guī)、通規(guī)。
3.6.2夾具的選擇
本零件除銑及鉆孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。
3.6.3刀具的選擇
a. 銑刀依據(jù)參考文獻資料[16]，選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，及直徑為d=50mm，齒數(shù)z=8及切槽刀直徑d=6mm。
b. 鉆mm、鉆mm的孔選用高速鋼復合鉆頭。
c. 鉆mm孔，鉆mm，鉆底孔?6.8mm，鉆?6mm孔選用高速鋼復合鉆頭。
d. 擴孔選用高速鋼直柄擴孔鉆，鉸孔選用高速鋼鉸刀。
e. 攻絲M8-6H ，選用M8絲錐。
3.6.4量具的選擇
本零件屬于中批生產，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點，參考相關資料，選擇如下：
a. 選擇加工面的量具
用分度值為0.05mm的游標卡尺測量，以及讀數(shù)值為0.01mm，測量范圍100mm～125mm的外徑千分尺。
b. 選擇加工孔的量具
因為孔的加工精度介于IT7～IT9之間，可選用讀數(shù)值0.01mm，測量范圍50mm～125mm的內徑千分尺即可。
c. 選擇加工槽所用量具
槽經粗銑、精銑兩次加工。槽寬及槽深的尺寸公差等級為：粗銑時均為IT14;精銑時，槽寬為IT13，槽深為IT14。故可選用讀數(shù)值為0.02mm，測量范圍0mm～150mm的游標卡尺進行測量。
3.7切削用量及基本時間的確定
3.7.1工序3的設計
本工序為粗銑mm孔右端面。已知工件材料為HT200，選擇高速鋼圓柱銑刀，直徑d=63mm，齒數(shù)z=10。根據(jù)參考文獻[16]選擇銑刀的基本形狀，ao=12°，β=45°。機床選用XA6132臥式銑床。
(1) 切削深度ap：ap=2mm
(2) 選擇銑刀磨損標準及耐用度
根據(jù)參考文獻[16]表2.4-71和2.4-72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度T=120min。
(3) 確定切削速度
依據(jù)銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度ae=50mm，銑削深度ap=2mm，耐用度T=180min時,查參考文獻[16]表2.4-84,切削速度v取v＝0.21m/s。
機床主軸轉速n:
(3.1)
根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉速表查取，n=65r/min
則實際切削速度v'：
(3.2)
(4) 確定每齒進給量af,進給量f，進給速度vf
根據(jù)參考文獻[16]資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為4kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查參考文獻[16]表2.4-73 每齒進給量af =0.2mm/z～0.3mm/z,現(xiàn)取af =0.2mm/z。
則 (3.3)
(3.4)
(5) 校驗機床功率
根據(jù)參考文獻[16]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當af =0.2mm/z ap=2mm,ae=50mm, v=0.21m/s時由切削功率的修正系數(shù)k=1，則Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。
根據(jù)XA6132型立式銑床說明書可知，機床主軸主電動機允許的功率
(3.5)
因此機床功率能滿足要求。
(6) 基本時間tj
(3.6)
被切削層長度l：l=50mm
刀具切入長度l1： (3.7)
刀具切出長度l2： l2=1~3 取l2=2mm
所以
3.7.2工序4的設計
本工序為銑mm孔左端面，銑?32mm孔左端面，選擇高速鋼圓柱銑刀，直徑d=63mm，齒數(shù)z=10。根據(jù)參考文獻[16]選擇銑刀的基本形狀，a=12°，β=45°。機床選用XA6132臥式銑床。
a. 銑mm孔左端面
(1) 切削深度ap:ap=3mm，
(2) 選擇銑刀磨損標準及耐用度
根據(jù)參考文獻[16]表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度T=120min。
(3) 確定切削速度
依據(jù)銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度ae=35mm，銑削深度ap=3mm，耐用度T=180min時,查參考文獻[16]表2.4-84，查得切削速度v取v＝0.2m/s。
機床主軸轉速n:
根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉速表查取，n=65r/min
則實際切削速度v'：
(4) 確定每齒進給量af，進給量f，進給速度vf
根據(jù)參考文獻資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為4kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查參考文獻[16]表2.4-73 每齒進給量af =0.2mm/z～0.3mm/z、現(xiàn)取af=0.2mm/z。
則
(5) 校驗機床功率
依據(jù)上道工序校驗的方法，根據(jù)參考文獻[16]資料所知，切削功率的修正系數(shù)k=1，則Pcc=2.3kw，Pct=0.8kw，Pcm=7.5kw可知機床功率能夠滿足要求。
(6) 基本時間tj
被切削層長度l：l=35mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=1~3 取l2=2mm
所以
b. 銑mm孔左端面
(1) 查參考文獻[16]表得：ap=2mm
(2) 選擇銑刀磨損標準及耐用度
根據(jù)參考文獻[16]表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度T=120min。
(3) 確定切削速度
依據(jù)銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度ae=50mm，銑削深度ap=2mm，耐用度T=180min時，查參考文獻[16]表2.4-84，查的切削速度取v＝0.2m/s。
機床主軸轉速n:
根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉速表查取，n=65r/min
則實際切削速度v'：
(4) 確定每齒進給量af，進給量f，進給速度vf
根據(jù)參考文獻資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為4kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查參考文獻[16]表2.4-73 每齒進給量af =0.2 mm/z～0.3mm/z、現(xiàn)取af =0.2mm/z。
則
(5) 校驗機床功率
根據(jù)參考文獻[16]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當af =0.2mm/z ap=2mm,ae=50mm,v=0.2m/s時由切削功率的修正系數(shù)k=1，則Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。
根據(jù)XA6132型立式銑床說明書可知，機床主軸主電動機允許的功率
因此機床功率能滿足要求。
(6) 基本時間tj
被切削層長度l：l=50mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=1~3 取l2=2mm
所以
3.7.3工序5的設計
本工序為銑mm孔右端面,精銑mm孔的右端面。已知工件材料為HT200，選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10。根據(jù)參考文獻[16]選擇銑刀的基本形狀，a=12°，β=45°。機床選用XA6132臥式銑床。
a. 銑mm孔右端面
(1) 切削深度ap:ap=2mm，
(2) 選擇銑刀磨損標準及耐用度
根據(jù)參考文獻[16]表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度T=120min。
(3) 確定切削速度
依據(jù)銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度ae=35mm，銑削深度ap=2mm，耐用度T=180min時，查參考文獻[16]表2.4-84查的切削速度v取v＝0.27mm/s。
機床主軸轉速n:
根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉速表查取，n=100r/min
則實際切削速度v'：
(4) 確定每齒進給量af，進給量f，進給速度vf
根據(jù)參考文獻資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為4kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查參考文獻[16]表2.4-73 每齒進給量af =0.2 mm/z～0.3mm/z、現(xiàn)取af =0.2mm/z。
則
(5) 校驗機床功率
根據(jù)參考文獻[16]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當af =0.2mm/z ap=2mm,ae=35mm,v=0.3m/s時由切削功率的修正系數(shù)k=1，則Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。
根據(jù)XA6132型立式銑床說明書可知，機床主軸主電動機允許的功率
因此機床功率能滿足要求。
(6) 基本時間tj
被切削層長度l：l=35mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=1~3 取l2=2mm
所以
b. 精銑mm孔的端面
查閱參考文獻[16]，由銑削寬度ae=50mm，選擇=63mm的高速鋼圓柱銑刀，齒數(shù)z=10。機床選擇臥式銑床XA6132。
(1) 切削深度ap:精加工，余量很小，故取ap=1.0mm
(2) 選擇銑刀磨損標準及耐用度
根據(jù)參考文獻[16]表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.2-0.3mm，耐用度T=120min。
(3) 確定切削速度
依據(jù)銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度ae=50mm，銑削深度ap=1mm，耐用度T=180min時，查參考文獻[16]表2.4-84，查的切削速度v取v＝0.3m/s。
機床主軸轉速n:
根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉速表查取，n=100r/min
則實際切削速度v'：
(4) 確定每齒進給量af，進給量f，進給速度vf
根據(jù)參考文獻資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為4kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查參考文獻[16]表2.4-73 每齒進給量af =0.12 mm/z～0.20mm/z、現(xiàn)取af =0.12mm/z。
則
(5) 校驗機床功率
根據(jù)參考文獻[16]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當af =0.12mm/z ap=1mm,ae=50mm,v=0.3m/s時由切削功率的修正系數(shù)k=1，則Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。
根據(jù)XA6132型立式銑床說明書可知，機床主軸主電動機允許的功率
因此機床功率能滿足要求。
(6) 基本時間tj
被切削層長度l：l=50mm
刀具切入長度l1：l1=d=63mm
刀具切出長度l2：l2=1~3 取l2=2mm
所以
3.7.4工序6的設計
本工序為鉆﹑擴、粗鉸、精鉸mm孔，倒角45°。
a. 鉆mm孔
刀具選用高速鋼復合鉆頭，直徑d=30mm，使用切削液，選用Z535立式鉆床。
(1) 切削深度ap:ap=15mm，
(2) 選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度
根據(jù)參考文獻[16]表2.4-37，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8-1.2mm，耐用度T=75min
(3) 確定切削速度
查參考文獻[16]表2.4-41，查的切削速度v取v＝0.43mm/s。
機床主軸轉速n:
根據(jù)Z535鉆床床主軸轉速表查取，n=275r/min
則實際切削速度v'：
(4) 確定進給量f，進給速度vf
根據(jù)參考文獻[16]，表2.4-38，f=0.67-0.83mm/r，由于孔徑和深度都很大，l/d=45/30=1.5<3,取f=0.7mm/r。
則 （3.8）
(5) 基本時間tj
被切削層長度l：l=45mm
刀具切入長度l1： （3.9）
由選擇的刀具得kr=120。
刀具切出長度l2：l2=1~4 取l2=2mm
所以
(6) 校驗扭矩功率
查參考文獻[16]表2.4-41，Mc=140.77Nm，由機床數(shù)據(jù)知Mm=144.2Nm,所以Mc
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