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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-φ9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φ108大外圓粗定位夾緊加工后，對孔和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(dá)到加工出來的產(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
目 錄
摘要…………………………………………………………………………… 2
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……………………………………… 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（機動時間）……………………………… 13
3 機床夾具設(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 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。
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4440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，并且為設(shè)計基準(zhǔn)。因φ108外圓及端面圖紙標(biāo)注為非加工表面，但考慮過程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-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(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用大外圓φ108及端面作為粗基準(zhǔn)來加工φ60孔及同側(cè)尺寸，所以將φ108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：
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(zhǔn)，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(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。
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(zhǔn)，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(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(nèi)，調(diào)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(nèi)，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(nèi)，以φ60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φ60孔為基準(zhǔn)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(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。
①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。
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(fù)雜系數(shù)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×R2×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(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
④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(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。
①選擇機床。
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φ60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。
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(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、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(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φ80的外圓、φ60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(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
φ82、φ58、φ72
分度值為0.02mm，測量范圍為0-150mm的游標(biāo)卡尺
φ82、φ58為工序尺寸
20
φ108
分度值為0.02mm，測量范圍為0-150mm的游標(biāo)卡尺
30
φ60
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
φ80
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，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(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(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-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(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
加工內(nèi)容
工序單邊余量/mm
工序尺寸及公差/mm
表面粗糙度/μm
粗
精
粗
精
粗
精
Φ80-0.012-0.047
1
1
Φ820 -0.74
Φ80-0.012-0.047
6.3
3.2
φ60+0.03 0
1
1
Φ580 -0.74
φ60+0.03 0
6.3
3.2
φ72
1.5
-
Φ720 -0.74
-
6.3
-
Φ108
1.5
-
Φ1080 -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(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(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Φ72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Φ82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φ108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(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φ80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(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(jìn)給量fMz
根據(jù)公式：v= （Cv×dqv）/(Tm×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)/(π*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×π×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-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(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×dzv0）/(Tm×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(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)/(π×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×π×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-φ9孔鉆夾具的設(shè)計
此零件的特點是，基準(zhǔn)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(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-φ9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-φ9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-φ9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-φ9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=δD +δd +△min
根據(jù)零件及夾具設(shè)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(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-φ9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Φ0.15，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)
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。
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