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- 1 - 重慶大學(xué)教育學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ( 論 文 ) 題目 端蓋零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程 和鉆夾具設(shè)計(jì) 學(xué)生所在校外學(xué)習(xí)中心 重慶學(xué)習(xí)中心 批次 層次 專(zhuān)業(yè) 0902、本科、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) W08101094 學(xué) 生 田宏艷 指 導(dǎo) 教 師 江桂云 起 止 日 期 2009-09-03 至 2009-10-30 - 2 - 摘 要 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是汽車(chē)法蘭上的端蓋加工工藝規(guī)程及 4-9孔鉆夾具的設(shè)計(jì)。 端蓋是法蘭盤(pán)上的一個(gè)零件,與其它零件配對(duì)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03.6012.478 03.6012.478 寸的同時(shí)應(yīng)該盡量保證其同軸度,這對(duì)于后工序裝配和總成使用上來(lái)說(shuō)都有重要影 響。所以,工序安排時(shí),采取以 108大外圓粗定位夾緊加工后,對(duì) 孔和012.47 外圓分粗精加工同時(shí)成型。因其粗糙度為 Ra3.2,可直接車(chē)削滿(mǎn)足。對(duì)于鉆012.478 4-9孔時(shí),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03.6 來(lái)的產(chǎn)品滿(mǎn)足要求并且一致性好的目的。本文的研究重點(diǎn)在于通過(guò)汽車(chē)法蘭端蓋的 工藝性和力學(xué)性能分析,對(duì)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(jì)高效、省力的夾具,通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)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 - 3 - 目 錄 摘要 2 1 設(shè)計(jì)目的及背景 4 2 端蓋零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析 4 2.1 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)、確定生產(chǎn)類(lèi)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(jì) 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(xiàn) 6 2.4.4 確定機(jī)械加工余量及毛坯尺寸,設(shè)計(jì)毛坯零件綜合圖 7 2.4.5 工序設(shè)計(jì) 8 2.4.6 確定切削用量及基本時(shí)間(機(jī)動(dòng)時(shí)間) 13 3 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 20 3.1 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案 20 3.1.1 確定夾具的類(lèi)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(jī)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(lèi)型設(shè)計(jì) 21 3.1.7 夾具總圖設(shè)計(jì) 21 3.2 夾具精度的校核 22 - 4 - 4 總結(jié) 23 5 參考文獻(xiàn) 23 1、 設(shè)計(jì)目的及背景 汽車(chē)工業(yè)是我國(guó)的四大支柱形產(chǎn)業(yè)之一,在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢(shì)整體企穩(wěn)回暖、我國(guó) 汽車(chē)產(chǎn)業(yè)趨向走好的背景下,各大汽車(chē)制造廠及零部件制造廠都擴(kuò)產(chǎn)增銷(xiāo),推陳出 新,行業(yè)形勢(shì)出現(xiàn)“ 持續(xù)熱銷(xiāo) ”的火熱局面。改革開(kāi)放以來(lái),中國(guó)的汽車(chē)工業(yè)如同其 它工業(yè)一樣在開(kāi)放與競(jìng)爭(zhēng)中迅速成長(zhǎng)。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)資料顯示,1990 年中國(guó) 的汽車(chē)產(chǎn)量?jī)H有 51.4 萬(wàn)輛,其中轎車(chē)僅有 3.5 萬(wàn)輛,經(jīng)過(guò) 14 年的努力,到 2003 年 中國(guó)的汽車(chē)產(chǎn)量達(dá)到 444.39 萬(wàn)輛,與 1990 年相比增長(zhǎng)了 8.6 倍,轎車(chē)產(chǎn)量達(dá)到 202.01 萬(wàn)輛,增長(zhǎng) 57.7 倍。中國(guó)的汽車(chē)已快速進(jìn)入家庭,因此帶動(dòng)了各汽車(chē)配件廠 的快速發(fā)展。 本這設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是汽車(chē)法蘭上的一個(gè)端蓋,其作用是連接配對(duì)零件并傳遞 相關(guān)功能。 機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)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(shí)際的綜合運(yùn)用。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)與技能,獨(dú)立分 析與解決問(wèn)題的能力,有助于學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)、技能的進(jìn)一步提高,為以后從事專(zhuān) 業(yè)技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì),對(duì)加工精度,提高加工效率,減輕勞動(dòng)強(qiáng) 度,充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的性能有著重要的影響。本課題討論的目的是通過(guò)分析汽 車(chē)法蘭端蓋的特點(diǎn),論述了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題及其應(yīng)用范圍。 2、 端蓋零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析 2.1 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)、確定生產(chǎn)類(lèi)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(jī)械加工工藝規(guī)程。 N=Qn(1+a+b) 件/年 (1) 式中:N零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)(件/年) - 5 - Q產(chǎn)品的年生產(chǎn)量(臺(tái)/年) n每臺(tái)產(chǎn)品中該零件數(shù)量(件/臺(tái)) a零件的備品率 b零件的平均廢品率 N=40001(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(jī)械,根據(jù)教材和手冊(cè)中生產(chǎn) 類(lèi)型及生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系,確定其生產(chǎn)類(lèi)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(bǔ)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(bǔ)充完善。本零件外圓 和內(nèi)孔 精度要求較高,012.47803.6 并且 為設(shè)計(jì)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(guò)程03.6 中會(huì)用其做工序基準(zhǔn),所以在工藝加工過(guò)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(tái)鉆上加工直接可以滿(mǎn)足要求。其余尺寸公差及形 位公差都能保證。 - 6 - 2.3 選擇毛坯 端蓋零件通常不要求作大的頻繁的轉(zhuǎn)動(dòng),與配對(duì)零件是間隙配合,有微小的轉(zhuǎn) 動(dòng),所以考慮到強(qiáng)度上的要求,將零件定為 45#鋼、正火處理,以改善強(qiáng)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(jiǎn)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(guò)確定加工余量后決定。 2.4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.4.1 定位基準(zhǔn)的選擇 本零件為圓柱體實(shí)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(jì)基準(zhǔn),也是裝配和測(cè)量基準(zhǔn)。但在加工過(guò)程中需3.6 要借用大外圓 108及端面作為粗基準(zhǔn)來(lái)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(jì)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(guò)程考慮其為粗基準(zhǔn),故對(duì)此 外圓面采取粗車(chē)。 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(jì)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(duì)此孔及端面采取粗車(chē)、精車(chē)。 72外圓及端面:圖紙要求為非加工面,但工藝過(guò)程考慮其為粗基準(zhǔn),故對(duì)此 外圓面采取粗車(chē)。 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(chē)、精 車(chē)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 - 7 - 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(xiàn) 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(xiàn)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(pán)跳動(dòng)在 0.10 內(nèi),夾緊 108外圓及端面,粗車(chē) 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(pán)跳動(dòng)在 0.10 內(nèi),調(diào)頭夾緊已粗車(chē)的 72外圓及端面,粗 車(chē) 108外圓及端面; 工序 30:找正三爪卡盤(pán)跳動(dòng)在 0.05 內(nèi),夾緊已加工的 108外圓及端面,精車(chē) 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(dòng)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(dòng)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(jī)械加工余量及毛坯尺寸,設(shè)計(jì)毛坯零件綜合圖 (1)確定機(jī)械加工余量。鋼質(zhì)模鍛件加工余量根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。確定時(shí), 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(jì)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(zhǎng) 32mm,則: S=M 鍛件/M 外輪廓包體 M 外輪廓包體=R 2L(密度) =3.14159265.7023.27.85=2.56Kg - 8 - 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(jí)別一般。 表 1 鍛件形狀復(fù)雜系數(shù) S 級(jí)別 S 數(shù)值范圍 級(jí)別 S 數(shù)值范圍 簡(jiǎn)單 S10.631 較復(fù)雜 S30.160.3 一般 S20.320.63 復(fù)雜 S40.16 機(jī)械加工余量。根據(jù)鍛件質(zhì)量、F1、S2 ,確定直徑方向余量為 1.52.0mm, 即鍛件的直徑單邊余量為 1.52.0mm。軸向單邊余量為 1.52.0mm。 (2)確定毛坯尺寸。根據(jù)表所查及零件實(shí)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(jì)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(jí)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(jì) (1)選擇加工設(shè)備及工藝裝備。 選擇機(jī)床。 a.0 序?yàn)檎鸸ば?。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?yàn)榇?精車(chē)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(chē)床即可(數(shù)控車(chē)床和普通車(chē)床均可加工此零件,但數(shù)控車(chē) 床受操作者操作技能影響小,所以本設(shè)計(jì)全部選用數(shù)控車(chē)床) 。 c.40 序?yàn)殂姸嗣妗R?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?yàn)殂@孔。因尺寸公差和形位公差要求均不高,故選用臺(tái)式鉆床 ZQ4015。 - 9 - 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(chē)削加工以三爪自 定心卡盤(pán)定位夾緊零件。 選擇刀具。 a.在車(chē)床上加工,一般都采用硬質(zhì)合金車(chē)刀和鏜刀。本零件為鋼質(zhì)材料,故采 用 YT 類(lèi)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(jī)夾可轉(zhuǎn)位車(chē)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(jì)量器具的不確定度選擇;二是按計(jì)量器具的測(cè)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(jī)加未注尺寸公差按 QC/T267-1999汽車(chē)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(cè)要求,根據(jù)測(cè)量精度等級(jí)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、7 2 047.分度值為 0.02mm,測(cè)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(cè)量范圍為 0- 150mm 的游標(biāo)卡尺 30 60 30. 分度值為 0.01mm,測(cè)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(cè)量范圍為 75- - 10 - 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(shí)采用表 3 通用量具,過(guò)程中操作者自檢和專(zhuān)職檢驗(yàn)員巡檢 采用專(zhuān)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(guò)程中可增加切削液潤(rùn)滑。 b.加工軸向尺寸所用量具。各軸向尺寸均為自由尺寸,機(jī)加未注尺寸公差按 QC/T267-1999汽車(chē)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(cè)要求,根據(jù)測(cè)量精度等級(jí)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、1 8、11 0.20 分度值為 0.02mm,測(cè)量范圍為 0- 150mm 的游標(biāo)卡尺 30.5、18、1 1 為工序尺 寸 20 28.5、10.5 0.20 分度值為 0.02mm,測(cè)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(cè)量范圍為 0- 150mm 的游標(biāo)卡尺 30 20 0.70 分度值為 0.02mm,測(cè)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(jī)加未注尺寸公差按 QC/T267-1999汽車(chē)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(cè)要求,根據(jù)測(cè)量精度等級(jí)選擇 0-150mm/0.02 的游標(biāo)卡 尺即可,其分度值為 0.02mm。 - 11 - 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(cè)量范圍為 0- 150mm 的游標(biāo)卡尺 40 98 0.43 分度值為 0.02mm,測(cè)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(jī)加未注尺寸公差按 QC/T267- 1999汽車(chē)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(cè)要求,根據(jù)測(cè)量精度等級(jí)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(wú)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí),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(shí),工序尺寸應(yīng)用工藝尺寸 鏈計(jì)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(jiàn) 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 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 1 820 -0.74 80-0.012-0.047 6.3 3.2 60+0.03 0 1 1 580 -0.74 60+0.03 0 6.3 3.2 - 12 - 72 1.5 - 720 -0.74 - 6.3 - 108 1.5 - 1080 -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 - 13 - 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:490.37mm;980.43mm 。 2.4.6 確定切削用量及基本時(shí)間(機(jī)動(dòng)時(shí)間) 切削乃是一般包括切削深度、進(jìn)給量及切削速度三項(xiàng)。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(chē)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 110.2mm。 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(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8-58 選擇,當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm,時(shí),ap3mm,以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí), f=0.5-0.7mm/r,此處選擇 f=0.5mm/r。 3)切削速度 v 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè)中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) 查表,其系數(shù)及指數(shù)分別為: f0.70時(shí),Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20,計(jì)算切削速度,取粗車(chē) Vc=1.3m/s 4)確定工時(shí) 取 n=100r/min - 14 - 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)/(0.5100)1=0.47min (2)車(chē)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(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8-58 選擇,當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm,時(shí),ap3mm,以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí), f=0.5-0.7mm/r,此處選擇 f=0.5mm/r。 3)切削速度 v 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè)中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) 查表,其系數(shù)及指數(shù)分別為: f0.70時(shí),Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20,計(jì)算切削速度,取粗車(chē) Vc=1.3m/s 4)確定工時(shí) 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(chē)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(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8-58 選擇,當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm,時(shí),ap3mm,以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí), f=0.5-0.7mm/r,此處選擇 f=0.5mm/r。 3)切削速度 v 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè)中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) 查表,其系數(shù)及指數(shù)分別為: f0.70時(shí),Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20,計(jì)算切削速度,取粗車(chē) Vc=1.3m/s - 15 - 4)確定工時(shí) 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(zhǎng)度之和) L1=2 L2=0 L3=0 則 Tj=(21+2+0+0)/(0.5100) 1=0.46min 工序 20:粗車(chē)外圓、端面。本工序采用查表法確定切削用量。 (1)車(chē)大端面,保證總長(zhǎng) 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(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8-58 選擇,當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm,時(shí),ap3mm,以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí), f=0.5-0.7mm/r,此處選擇 f=0.5mm/r。 3)切削速度 v 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè)中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) 查表,其系數(shù)及指數(shù)分別為: f0.70時(shí),Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20,計(jì)算切削速度,取粗車(chē) Vc=1.3m/s 4)確定工時(shí) 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(chē)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(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8-58 選擇,當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm,時(shí),ap3mm,以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí), f=0.5-0.7mm/r,此處選擇 f=0.5mm/r。 3)切削速度 v 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè)中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) - 16 - 查表,其系數(shù)及指數(shù)分別為: f0.70時(shí),Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20,計(jì)算切削速度,取粗車(chē) Vc=1.3m/s 4)確定工時(shí) 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(chē) 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(chē) 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(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8-58 選擇,當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm,時(shí),ap3mm,以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí), f=0.5-0.7mm/r,因精車(chē)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(cè)規(guī)定的允許值均可取。 3)切削速度 v 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè)中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) 查表,其系數(shù)及指數(shù)分別為: f0.70時(shí),Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20,計(jì)算切削速度,取粗車(chē) Vc=1.66m/s 4)確定工時(shí) 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(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8-58 選擇,當(dāng)?shù)稐U尺寸 - 17 - 為 16mm25mm,時(shí),ap3mm,以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí), f=0.5-0.7mm/r,因精車(chē)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(cè)規(guī)定的允許值均可取。 3)切削速度 v 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè)中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) 查表,其系數(shù)及指數(shù)分別為: f0.70時(shí),Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20,計(jì)算切削速度,取粗車(chē) Vc=1.66m/s 4)確定工時(shí) 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)/(0.3400) 1=0.02min (3)精車(chē) 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(jī)械加工技術(shù)手冊(cè) 中切削參數(shù)表 8-58 選擇,當(dāng)?shù)稐U尺寸 為 16mm25mm,時(shí),ap3mm,以及工件直徑在 60mm 內(nèi)時(shí), f=0.5-0.7mm/r,因精車(chē)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(cè)規(guī)定的允許值均可取。 3)切削速度 v 根據(jù)機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè)中切削參數(shù)表 8-60 公式 v= Cv/(601-mTmaxpvfyv) Kv(m/s) 查表,其系數(shù)及指數(shù)分別為: f0.70時(shí),Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20,計(jì)算切削速度,取粗車(chē) Vc=1.66m/s 4)確定工時(shí) 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(zhǎng)度之和) L1=2 L2=0 L3=0 則 Tj=(21+2+0+0)/(0.3400) 1=0.192min - 18 - 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(zhǎng)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(jī)械加工工藝手冊(cè)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(tái)每分鐘進(jìn)給量 fMz 根據(jù)公式:v= (Cv dqv)/(T maxvpfzyvaeuvzpv) 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(jì)算切削速度, V=(41200.25)/(600.2020.10.070.2100.1560.1) 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(shí)際切削速度 V=n20=0.522m/s 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為: fMz= fzZn=0.076500=210mm/min 根據(jù)銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表,選擇 fMz=200mm/min 則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為 fz=200/(6*500)=0.067mm/z 4)確定工時(shí) 根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 6.2-7,查得立銑刀銑端面的基本時(shí)間計(jì) 算公式為 - 19 - Tj=(L+L1+L2)/ fMzi 而 L=10(銑刀半徑) L1= ae(d-ae) +(13) =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(shí)間為 Tj=20.16min=0.32min 工序 50:鉆 4-9孔。 本工序?yàn)殂@孔,刀具選用高速鋼麻花鉆,直徑 d=9mm。鉆 4 個(gè)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(dòng)進(jìn)給。 2)選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)查表,鉆頭后刀面 最大磨損限度為:0.400.80mm,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)/(T maxvpfyv) Kv(m/s) 零件材料為 45#鋼,抗拉強(qiáng)度 b=650MPa,加工性屬于 5 類(lèi)。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(jì)算切削速度, V=(4.490.4)/(250.201000.160.7) 1.0 m/min =20.08m/min n=(100020.08)/(9)r/min=710r/min 根據(jù) ZQ4015 型臺(tái)式鉆床主軸轉(zhuǎn)速表,選擇 n=500r/min=8.3r/s 實(shí)際切削速度 V=n9=0.235m/s 4)確定工時(shí) 根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 6.2-5,查得鉆孔的基本時(shí)間計(jì)算公式為 - 20 - Tj= (L+L1+L2)/ (f*n) 而 L=10(鉆孔深度) L1=(D/2)tan30+(12) =2.6+1.4=4mm L2=14=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(shí)間為 0.2125min,4 孔則為 Tj=40.2125=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(jiàn)附表 2。 3、 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 鉆 4-9孔鉆夾具的設(shè)計(jì) 此零件的特點(diǎn)是,基準(zhǔn)為 60H7孔,位置度 0.15,4 個(gè)孔均布,以?xún)啥嗣驺?削面中心對(duì)稱(chēng)分布,所以,考慮夾具時(shí)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(gè)孔,零件是不能正常裝配在汽車(chē)總成上的。因本工序 考慮在普通臺(tái)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(guò) T 型槽螺 栓固定在工作臺(tái)上,在通過(guò)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(lèi)型 本零件加工 4-9孔需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用鉆夾具。車(chē)加工各外圓及內(nèi)孔采用三爪自定心 卡盤(pán),銑床需要設(shè)計(jì)專(zhuān)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(jì)專(zhuān)用鉆夾具。 - 21 - 圖 3 鉆床夾具 夾具底座通過(guò) T 型槽螺栓與工作臺(tái)相連,夾具體與底座之間有 1 個(gè)鋼球,底座 上只有一個(gè)剛能放下半個(gè)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(gè)半徑為 5 的孔,當(dāng)夾具體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),每 90 度位置,孔剛好與球接觸,則加工 4 個(gè)孔, 這對(duì)于批量生產(chǎn)來(lái)說(shuō),可降低勞動(dòng)強(qiáng)度。夾具體通過(guò) 3 顆螺釘與定位心軸連接,零 件 60 孔與定位心軸通過(guò) 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(gè)平面,寬度為 1090.3mm。鉆 模板與夾具體通過(guò) 2 個(gè)長(zhǎng)定位銷(xiāo)(一個(gè)圓柱銷(xiāo),一個(gè)菱形銷(xiāo))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?yàn)榱慵?Z 方向的自由度不限制, 也不會(huì)造成孔位置度不合格。所以,鉆零件時(shí)可以通過(guò)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?yàn)榱?件在 Z 方向的自由度不限制,也不會(huì)造成孔位置度不合格。所以,鉆零件時(shí)可以通 過(guò)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(jī)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 - 22 - 工藝和合理性,及刀具與工件間的相對(duì)位置。常用的對(duì)刀方法有三種:試切法對(duì)刀、 樣件法對(duì)刀、采用導(dǎo)向或?qū)Φ堆b置對(duì)刀。本零件加工時(shí)刀具的導(dǎo)向試或?qū)Φ堆b置如 表 8 所示。 表 8 對(duì)刀裝置 機(jī)床 刀具 對(duì)刀裝置(方法) 車(chē)床 外圓、內(nèi)孔、端面車(chē)刀,R 刀 試切法對(duì)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(jī)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(chē)加工時(shí)直接采用三爪卡盤(pán)自定心夾緊,銑 削工序和鉆削工序均采用專(zhuān)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(lèi)型設(shè)計(jì) 本零件多采用通用和專(zhuān)用夾具(見(jiàn)附表 1、2) 3.1.7 夾具總圖設(shè)計(jì) 見(jiàn)圖 3 3.2 夾具精度的校核 定位誤差的計(jì)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(jiǎn)便實(shí)用。極限位置法和函數(shù)法在計(jì)算組合定位誤差時(shí),有著明 顯的優(yōu)越性。 - 23 - 圖 4 零件加工定位基準(zhǔn)簡(jiǎn)圖 圖 4 為零件加工定位基準(zhǔn)簡(jiǎn)圖,根據(jù)其定位夾緊關(guān)系,其定位誤差按機(jī)床夾 具設(shè)計(jì)手冊(cè)中夾具誤差的分析計(jì)算方法有如下計(jì)算公式: D.W=D +d + min 根據(jù)零件及夾具設(shè)計(jì)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(guò)程中,工序定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)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(jī)加未注尺寸公差按 QC/T267- 1999汽車(chē)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(mǎn)足零件設(shè)計(jì)精度要求。 - 24 - 4 總結(jié) 本設(shè)計(jì)研究過(guò)程中仍然存在一些不足,有的問(wèn)題還有待進(jìn)一步深入,具體如下: 1) 、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不太完善,還可結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算分析,整理出更加合理 的設(shè)計(jì)方案; 2) 、存在一定的浪費(fèi),夾具的易磨損件在設(shè)計(jì)中未明確磨損程度和使用極限。 3) 、計(jì)算零件加工時(shí)間時(shí)考慮的是主要的工作時(shí)間,沒(méi)將操作者輔助時(shí)間加上 去。 5 參考文獻(xiàn) 1王光斗,王春福.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).第三版.上海科學(xué)技術(shù)出版社, 2002. 2田玉順.機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè).北京出版社.1992. 3北京第一通用機(jī)械廠.機(jī)械工人切削手冊(cè)(修訂第 2 版).機(jī)械工業(yè)出版社. 1993. 4孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊(cè)(第 1、第 2、第 3 卷).機(jī)械工業(yè)出版社.1996. 5楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.2004. 6徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第 1、第 2、第 3、第 4、第 5 卷).機(jī)械工業(yè)出版社. 1995. 7金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)修訂組.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè).上海科學(xué)技術(shù) 出版社.1982.