工艺技术-右箱盖加工工艺及第一道机加工夹具设计方案(doc 41页)

1 引言 随着时代不断进步，经济飞速发展，生活水平的逐年提高，人们的环保意识， 自我安全意识也在不断加强，同时也使人们对各种产品的要求更高了，汽油机显然 更符合现在人们的需求。相比教于柴油机，汽油机的优点更加突出。汽油机轻巧、 制造成本低、工作效率高、节约能源、噪声较小、低温启动性较好、使用和维护方 便，以在机械、华工、医药、防止、微电子、食品、运输等领域得到了越来越广泛 的运用 1。在当今的中国社会，经济发展方式正由粗放密集型转向节约内项型，原 来的生产方式必须进行比较大的变革。这就要求的在最短的时间内，创造出最高的 加工效率，而且还要保证较高的生产质量。机械加工中的机床就必须符合这种条件 下的生产加工 4。 我国小型汽油机从 20 世纪 50 年代开始生产，至今已初具规模，但随着改革开 放的深化，国民经济的飞速发展，小型汽油机在产量、品种、质量、技术水平和配 套等方面发展速度缓慢，不能适应市场需要。 林海集团以小型林业机械为主，生产小型汽油机的历史都在 30 年以上，产品有 油锯、风力灭火机、割灌机、割草机、喷雾机和水泵等。林海集团、西北林机厂的 年产能力（指通用汽油机）都在 10 万台上。从 19971999 年，林海集团以摩托车产 品为主，产量 2.12.3 万台。 SPE175F 型汽油机是江苏林海动力机械集团生产的一款新式汽油机。江苏林海 动力机械集团具有五十多条研制和生产小型动力及配套机械的历史，有着强大的产 品开发研制的能力。先后研制开发了排量从 26ML 到 520ML 的各种类型的二冲程、 四冲程汽油机，卧式、立式、风冷、强制风冷、水冷、油冷及各种启动方式和用途 的汽油发动机以及各类配套动力机械。现在集团主要的产品有通用发动机及小型汽 油机发电组、油锯、风力 灭火器、割灌机等配套机械；大批量生产雅马哈摩托车及摩托车发动机等；此外 ATV、CUV 等特种车辆畅销国内外市场。SPE175F 是一款单缸汽油机，主要作为配套 机械，使用在如油锯，割草机，小型水泵等小动力机械工件上，具有良好的市场效 益。 1.1 加工零件 所谓通用小型汽油机，是指除车用及特殊用途以外的汽油机，其标定功率一般 在 30kw 以下。它主要作为农林植保机械、小型农机具、园林机械、发电机组、建筑 机械、舷外机械等的配套动力。由于通用小型汽油机体积小、重量轻、价格便宜、 使用方便所以在各种机具配套中占有重要位置,小型车用汽油机是当前世界各国轿 车工业发展的主要机型之一 1。 箱体类零件是机器及其部件的基础件。箱体类零件一般起着支承、容纳、定位 和密封等作用。它将机器及其部件中的轴、轴承、套和齿轮等零件按一定的相互位 置关系装配成一个整体， 并按预定的传动关系协调运动，起着支承、容纳、定位和 密封等作用 2。 1.2 机械加工工艺 机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的 重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益， 生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机 械加工工艺来体现 3，因此工艺规程编制的好坏是生产该产品的重要保证和重要依 据。夹具结构设计在加深对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能力的 培养方面发挥着极其重要的作用 4。 任何一个较为复杂的机械零件，都有不同的加工工艺方案，特别是一个新产品， 从开发设计，试制，小批量投产到产品发展和成熟时期的大批量生产，都要经历不 同的生产批量过程 5。作为组成这一产品的机械零件必须根据生产批量来确定其工 艺方案，现以变速箱体为例，说明在不同生产批量情况下，如何合理选择定位基准， 采用适宜的生产设备和工艺手段，以保证加工质量可靠，满足市场的需求。达到生 产批量的能力，同时投资小，见效快，成本低，从而获得企业的最大经济效益 6。 生产过程是将原材料或半成品转变为成品所进行的全部过程。一般包括毛坯制 造、零件加工、零件装配、部件或产品试验检测等阶段。 在生产过程中，工艺过程占有重要的地位。工艺过程是与改变原材料或半成品 成为成品直接有关的过程。它包括锻压、铸造、冲压、焊接、机械加工、热处理、 表面处理、装配和试车等 7。 机械加工工艺过程在工艺过程占有重要的地位。它是指用机械加工的方法逐步 改变毛坯的状态（形状、尺寸和表面质量） ，使之成为合格的零件进行机械加工工艺 过程是由一系列顺序排列的工序组成的，而工序又包括工步、走刀、安装和工位等 内容。毛坯依次通过这些工序而成为成品 6。 工序卡片是工艺规程的一种形式。它是按零件加工的每一道工序编制的一种工 艺文件。它的内容包括：每一工序的详细操作、操作方法和要求等。它适用于大量 生产的全部零件和成批生产的重要零件。在单件小批生产中，一些特别重要的工序 也需要编制工序卡片 10。 工艺过程的制订，可能是在现有工厂的条件下，或者是在新设计的工厂条件下 进行。对于前者，主要应从现有的设备和工艺装备出发，来制订较为合理的工艺过 程，使现有的设备得到充分的利用；对于后者，则可以根据需要并考虑当前可能的 条件来选择设备，因而可采用较为先进的设备。此外，要注意新技术、新工艺的应 用 9。 零件图是工艺设计的原始资料和基本依据，工艺过程的设计必须能保证零件图 上的全部要求。进行零件图的工艺分析时，要仔细地熟悉零件的构造及其技术要求， 了解零件的工作条件、各部分的作用，并按制图规则绘制零件图。 通过毛坯设计，应会正确地选择毛坯，并熟悉毛坯设计的内容和要求。首先要 根据零件的结构、材料、生产规模、机械加工的要求（余量，基准等）决定毛坯的 制造方法。然后（对锻造和铸造毛坯）确定其形状、出模角、圆角半径及技术条件。 毛坯的尺寸和公差则在详细拟定零件机械加工工艺路线以后，根据各工序加工余量 决定总加工余量及毛坯尺寸和公差。 制订工艺过程时，首先要制订工艺路线，然后详细进行工序设计，这两个过程 是相互联系的，需进行反复和综合的分析。制订工艺路线是制订工艺过程的总体布 局，其任务是确定工序的数量、内容和顺序. 辅助工序的种类较多，包括去毛刺、倒棱、清洗、防锈、去磁、平衡和检验等。 辅助工序也是必要的工序，若安排不当或遗漏，将会影响产品质量，甚至使机器不 能使用。如未去净的毛刺将影响装夹、测量和装配精度以及工人安全；润滑油中未 去净的切屑将影响机器的使用质量；研磨、珩磨后没清洗过的工件会带入残存的砂 粒，加剧工件在使用中的磨损；用磁力夹紧的工件没有安排去磁工序，会使带有磁 性的工件进入装配线，影响装配质量 12。 检验工序更是必不可少的工序。它对保证质量，防止产生废品起到重要作用。 1.3 夹具 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、 热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。 设计方案的确定是一项十分重要的设计程序，方案的优劣往往决定了夹具设计 的成败。因此，宁可在这里多花一点时间充分地进行研究、讨论，而不要急于绘图、 草率从事。最好制订两种以上的结构方案，进行分析比较，确定一个最佳方案。 （1）确定定位方法，选择定位元件。定位应符合“六点定则” 。定位元件尽可能选 用标准件，必要时可在标准元件结构基础上作一些修改，以满足具体设计的需要。 （2）确定夹紧方式，设计夹紧机构。夹紧可以用手动、气动、液压或其他力源形式。 重点应考虑夹紧力的大小、方向、作用点，以及作用力的传递方式，看是否会破坏 定位，是否会造成工件过量变形，是否能满足生产率的要求。对于气动、液压夹具， 应考虑气（液压）缸的形式、安装位置、活塞杆长短等。 （3）确定夹具整体结构方 案。定位、夹紧确定之后，还要确定其他机构，如对刀装置、导引元件、分度机构、 顶出装置等。最后设计夹具体，将各种元件、机构有机地连接在一起。 （4）夹具精 度分折。在绘制的夹具结构草图上，标注出初步确定的定位元件的公差配合关系及 相互位置精度，然后计算定位误差，根据误差不等式关系检验所规定的精度是否满 足本工序加工技术要求，是否合理。否则应采取措施后（如重新确定公差，更换定 位元件，改变定位基准，必要时甚至改变原设计方案）重新分析计算。 （5）夹具夹 紧力分析。首先应计算切削力大小，它是计算夹紧力的主要依据 14。 夹具装配总图应能清楚地表示出夹具的工作原理和结构，各元件间相互位置关 系相外廓尺寸。主视图应选择夹具在机床上使用时正确安放时的位置，并且是工人 操作面对的位置。夹紧机构应处于“夹紧”状态下。要正确选择必要的视图、剖面、 剖视以及它们的配置。尽量采用1：1的比例绘制 13。 说明书是课程设计总结性文件。通过编写说明书，进一步培养学生分析、总结 和表达的能力，巩固、深化在设计过程中所获得的知识，是本次设计工作的一个重 要组成部分 15。毕业设计是最后的一个主要的实践性的教学环节,是一次理论联系实 际的综合性训练，是培养学生独立思考和科学工作方法重要的实践性的过程。 设计的目的和要求在于培养学生综合运用所学知识和技能去分析和解决机械工 程实际问题的能力.熟练生产技术的工作的一般 方法,培养学生树立工程技术必备的 全局观点,生产观点和经济观点。树立正确的设计思想和严肃认真的工作态度,培养 学生调查研究,查阅技术文献资料,手册进行工程运筹,图样的绘制及编写技术文件的 独立工作能力. 在做毕业设计中,通过到林海工厂的实际调研,对设计内容有了基本的了解,并仔 细观察和了解各加工工序的加工过程,查阅了大量的资料,在许国宏教授级高级工程 师的指导下完成了设计任务,并编写了设计说明书。 就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适 应训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的技术工作打下一个良 好的基础。 由于能力和经验的有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 2 纲领的计算 2.1 生产纲领 如上图所示的是 SPE175 上的右盖，(江苏林海动力机械集团)则该产品年产量为 20000 件,(1 件 /台) 壳体,设备品率为 17%机械加工废品率为 0.5%,现制定该零件的机械 加工工艺流程。 生产纲领 N N=Qn(1+a%+b%) =20000(1+17%+0.5%) =23500(件/年) 技术要求： (1)未注壁厚 3，未注圆角 R1-2，未注拔模斜度 1-2； (2)铸件尺寸公差为 GB6414-1999 中 CT6 级,壁厚公差为 GB6414-1999 中 CT7 级; (3)铸件表面质量和内在质量按 JB2702-80- Y 要求; (4)铸件热处理 T ,硬度 85-90HB,抗拉强度 p =190-270MPa； (5)未注加工尺寸公差为 GB/T1804-f，形位公差为 H 级； (6)去除尖角毛刺。 2.2 生产节拍 生产节拍=22 天12 个月8 小时60 分单双班90%/生产纲领 =2212860190%/23500 =4.9 分钟 2.3 生产类型 生产纲领对工厂的生产过程和生产组织有着决定性的作用，包括觉得各工作点 的专业化程度，加工方法，加工工艺设备和工装等。同一种产品，生产纲领不同也 会有完全不同的生产过程和专业化程度，即有着完全不同的生产组织类型。 生产类型是对生产规模的一种分类。根据零件的生产纲领、尺寸大小和复杂程 度以及生产专业化程度的不同，一般生产组织类型可分为单件生产，成批生产，和 大量生产三种，其中成批生产可分为大批生产，中批生产和小批生产，下表 2-1 是各 种生产组织管理类型的划分，从工艺特点上看单件生产与小批生产相近，大批生产 和大量生产相近，因此在生产中一般按单件小批，中批，大批大量生产来划分生产 类型，这三种类型有着各自的工艺特点 6。 表 2-1 各种生产类型的规范 所以综上所说，根据生产类型和生产纲领的关系，可以确定该产品的生产类型为 大批量生产。 生产类型的不同，产品制造的工艺方法、所用的设备和工艺装备及生产的组织方 式均不相同。大批大量生产采用高效率的工艺方法及设备，生产质量稳定，单件成 本可大大降低。单件小批量生产采用通用设备及工装时，生产成本较高；采用数控 机床或加工中心等先进设备时，也能实现高质量和高效率。各种生产类型的工艺特 零件年生产纲领（件/年） 生产类型 重型机械 中型机械 轻型机械 单件生产 小批生产 中批生产 大批生产 大量生产 5 5100 100300 3001000 1000 20 20200 200500 5005000 5000 100 100500 5005000 500030000 50000 征见下表 2-2. 表 2-2 各种生产类型的工艺特征 生产类型工艺特征 单件小批 中 批 大批大量 零件的互换性 用修配法，钳工修配， 缺乏互换性 大部分具有互换性。 装配精度要求高时， 可用分组装配法和调 整法，同时还保留某 些修配法 具有广泛的互换性，少 数装配精度较高处，采 用分组装配和调整法 毛坯制作的方 法与加工余量 木模手工造型或自由锻 造，毛坯精度低，加工 余量大 部分采用金属模铸造 或模锻。毛坯精度和 加工余量中等 广泛采用金属模机器造 型、模锻或其他高效方 法。毛坯精度高，加工 余量小 机床设备及其 布置形式 通用机床。按机床类别 采用机群式布置；也可 用数控机床、加工中心 等 部分通用机床和高效 机床。按工件类别分 工段排列设备；也可 用数控机床、加工中 心等 广泛采用高效专用机床 及自动机床。按流水线 和自动线排列设备 工艺装备 大多采用通用夹具标准 附件、通用刀具和万能 量具。靠划线和试切达 到精度要求 广泛采用夹具，部分 靠找正装夹。较多采 用专用刀具和量具 广泛采用高效夹具、复 合刀具、专用量具或自 动检验装置。靠调整法 达到精度要求 对工人技术要 求 需技术水平较高的工人 需一定技术水平工人 对调整工的技术水平要 求高，对操作工的技术 水平要求低 工艺文件 有简单的工艺过程卡 有工艺过程卡，关键 工序要有工序卡 有工艺过程卡和工序卡， 关键工序要有调整卡和 检验卡 3 零件的分析 3.1 零件的作用 SPE175F 汽油机是营林机械及发电机组的配套动力，是一种单缸、四冲程、 OHV、手拉起动的发动机。右箱盖是其上面的主要零件。 3.2 零件的工艺分析 SPE175 右箱盖共有四组加工表面，它们之间有一定的形位公差要求。 (1) 以轴承孔 52 为中心的加工表面 这一组加工表面包括：一个 52 的轴承孔及其倒角，大平面，并保证平面到腔 内尺寸为 22.5,41.25 的油封孔及其倒圆角。凸轮轴孔 15 ，两销孔039. 018. 8 ，六个螺钉过孔 8.8，调整器孔 6 和三 M6 个螺孔。015. 012. (2) 盖面的加工 这一组加工表面包括：右盖盖面，并保证厚度为 260.05，及盖面上的四个 M8 螺孔。 (3) 放油孔 M202.5，深螺纹底孔 17.5，深 16。 (4) 放油孔 M141. 5 的 12.5 螺纹底孔，深 13。 (5) 这四组加工表面之间有一定的形位公差要求。 大平面（基准平面 B）有一平面度公差为 0.04，粗糙度为 1.6。轴承孔与大平 面的垂直度公差为 0.02，粗糙度为 1.6。大平面尺寸为 8.8 的六个螺钉过孔的轴 线与轴承孔轴线和大平面有一位置度公差 0.25，粗糙度为 1.6。凸轮轴孔轴线与轴 承孔轴线和大平面有位置度公差 0.03，与大平面有垂直度公差 0.02，粗糙度为 1.6。调整器孔轴线与轴承孔轴线和大平面有位置度公差 0.03，与大平面有垂直度公 差 0.02，粗糙度为 1.6。两销孔与轴承孔轴线和大平面有位置度公差 0.05，粗糙度 为 1.6。三个 M6 螺孔与轴承孔轴线和大平面有位置度公差 0.25。 (6) 车盖面保证厚度，有一平面度公差为 0.04，且与大平面有平行度公差为 0.1，粗糙度为 1.6。三个 M8 螺孔与轴承孔轴线和车盖面有位置度公差为 0.25。 4 工艺规程设计 4.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 ADC12 压铸铝，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本, 保证零件工作的可靠,采用铸造。零件年产量为 20000 件，已达大批量生产的水平， 采用高压浇铸，要求铸件上两个加工基准孔按毛坯图尺寸图铸出。这从提高生产率， 保证加工精度考虑，也是应该的。 4.2 基准的选择 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以 使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有 甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行 7。 基准根据作用的不同可分为，设计基准和工艺基准。设计基准，设计图样上所 采用的基准，即标注设计尺寸的起点。工艺基准，在工艺过程中所采用的基准，按 其作用的不同又可分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。加工制造和制 定工艺路线时一般多用的是定位基准，定位基准又有粗基准和精基准之分。 4.2.1 粗基准的选择 按照有关粗基准的选择原则（如先加工基准面，后加工其他表面） ，箱体类零件 常先加工基准平面和其上两孔，再以一面两孔为精基准加工其他表面。先选取零件 表面上的三个搭子（一面）和两个加工基准孔为粗基准。利用三个压板夹住三个搭 子，再用一对浮动锥销顶住两个基准孔，这样就消除了六个自由度，达到完全定位。 4.2.2 精基准的选择 主要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换 算。而我的这个零件的工序基准和设计基准重合，以大平面，轴承孔为设计基准， 所以加工精度比较精确 8。 4.3 制订工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等 技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批量生产的条件下，考虑到 右盖为箱体类零件，所以采用工序集中的原则来提高生产率。除此以外，还应当考 虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 4.3.1 工艺路线方案一 工序 铣大平面。 工序 粗精加工大平面上各孔，并倒角。 工序 车盖面，并倒圆。 工序 钻 4-M8 底孔，并攻丝。 工序 锪平端面 28，钻扩 17.5 底孔，深 16，并倒角。 工序 攻丝 工序 锪平端面 25，钻扩 12.5 底孔，深 13，并倒角。 工序 攻丝 4.3.2 工艺路线方案二 工序 透孔 工序 铣大平面、加工各孔。 工序 铣车盖面，并在平面上钻孔攻丝，油封孔倒圆。 工序 锪平端面 28，钻扩 17.5 底孔，深 16，倒角。 工序 攻丝 工序 锪平端面 25，钻扩 12.5 底孔，深 13，倒角。 工序 攻丝 4.3.3 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先将铣大平面先加工完，然后把该钻 该铰的放到一起来钻铰，比较有条理，但工序多了一个,过程稍显复杂。方案二是先 将定位孔加工好，再把大平面及上面孔系加工好，然后再回来加工盖面，过程较清 晰简单,加工工序较明显。综合考虑，选择方案二是合理的。因为我们的加工过程主 要用到铣和钻铰，根据图纸的要求，一些面的粗糙度要求通过粗铣便可以达到要求， 图中所要求的尺寸，通过精铣完全可达到要求。再者，由于此零件所要加工的孔径 较小，因此我们必须先用钻孔来打出孔来，通过铰孔，其所要求的尺寸及粗糙度就 能达到要求。在加工孔的过程中，零件孔系上面要求的位置度和平行度较多，这个 要求比较重要，第一步工序是透孔，这样可以提高粗基准定位的精度，保证加工零 件的质量。而且各个工序加工时间比较统一，这样生产效率会提高。(工艺过程详见 附图 1“机械加工工艺过程综合卡片”) 再从上面的工序分析入手，我们发现先底面再顶端的方案是相对而言更容易实 现的，并能保证除去同轴度外的全部位置精度，所以我们选择了方案一，并对其作 了些细化及改进。 4.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 SPE175 右盖零件材料为 ADC 压铸铝，硬度为 8095HBS，生产类型为大批量， 高压浇铸，而且铸件精度较高。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺 寸及毛坯尺寸如下： (1) 铣平面 考虑 R 为 1.6，需粗精铣方能达到要求，大平面毛坯尺寸为 24mm，盖面毛坯尺a 寸为 28.5mm，查机械制造工艺设计简明手册 （以下简称工艺手册表 2.3-219得： （大平面）粗铣：保证到内腔尺寸 23mm Z=1mm 精铣：保证到内腔尺寸 22.5mm Z=0.5mm （盖面）粗铣：保证厚度 26.5mm Z=2mm 精铣：保证厚度 26mm Z=0.5mm (2) 轴承孔 52 021.5 考虑 R 为 1.6，毛坯尺寸为 50mm,查工艺手册2.3-10a 粗镗:51.5mm 2Z=1.5mm 精镗:52mm 2Z=0.5mm (3) 油封孔 41.25 039. 考虑 R 为 1.6，毛坯尺寸为 38.7mm,查工艺手册2.3-10a 粗镗:40.7mm 2Z=2mm 精镗:41.25mm 2Z=0.55mm (4) 铣铰凸轮轴孔.定位销.调整器 考虑三个孔粗糙度 R 和毛坯尺寸,查工艺手册2.3-21 得:a 精铣: 2Z=1mm 凸轮轴孔 15 ,毛坯尺寸为 12.5mm 铰 : 2Z=1.5mm 018. 两销孔 8 ,毛坯尺寸为 7mm 铰 : 2Z=1mm 015. 调整器孔 6 ,毛坯尺寸为 4.5mm 铰: 2Z=1.5mm012. (5) M6.M8 螺纹底孔 M6 考虑 R 为 6.3，毛坯尺寸为 4.3mm,查工艺手册2.3-9 得:a 钻:5mm 2Z=0.7mm M8 考虑 R 为 6.3，毛坯尺寸为 5.6mm,查工艺手册2.3-9 得:a 钻:6.8mm 2Z=1.2mm (6) 其余的加工余量 透孔 6-8.8 的加工余量查工艺手册2.3-9 得 2Z=1mm,以及两个放油孔钻螺 纹底孔其加工余量查工艺手册2.3-9 得 2Z=1mm。 4.5 确定切削用量及基本工时 4.5.1 工序透孔 工件材料：材料为 ADC 压铸铝，硬度 85-90HB,抗拉强度 p =190-270MPa。高压 浇铸。 加工要求：透孔。 机床：H5-3 立式钻床。 刀具：高速钢钻头。 d0=8.8mm，孔深 L=16mm。 (1) 决定进给量 f (a) 按加工要求决定进给量：查切削用量简明手册 （以下简称切削手册 表 2.7，当加工要求为 d0=8.8mm,硬度 85-90HB,材料为 ADC 压铸铝,其进给量 f=0.470.57mm/r。 (b) 按钻头强度决定进给量：查切削手册表 2.8，当加工要求 d0=8.8mm， b=190-270MPa，钻头允许的进给量 f=1mm/r。 (c) 按机床进给结构强度决定进给量，查切削手册表 2.9，当 d0=8.8mm， b=190-270MPa；机床进给结构允许的轴向力为 8830N（Z525 钻床允许的 轴向力为 8830N，见表 2.35） ，进给量为 2.3mm/r。 从以上三个进给量比较可以得出，受限制的进给量是工艺要求的，其值为 0.470.57mm/r。根据机床说明书，选择 f=0.52mm/r。 由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故意在孔即将钻穿时 停止自动进给而采用手动进给。 机床进给结构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较校验。 查切削手册表 2.19, 当 f=0.52mm/r， d0=8.8mm，轴向力 Ff=2990N。 轴向力的修正系数为 0.85，故 Ff=2541N。 根据 H5-3 机床说明书，机床进给结构强度允许的最大轴向力 Fmax=8830N,FfFmax，所以 f=0.52mm/r 可用。 (2) 决定钻头磨钝标准及寿命 查切削手册表 2.12，当 d0=8.8mm，钻头后刀面最大磨损限度取 0.8mm，寿 命 T=35mm。 (3) 决定切削速度 查切削手册表 2.13，当 d0=8.8mm，切削速度 Vt=12m/min。 切削速度的修正系数为： KTV=1.0,KCV=1.0,K1V=0.85,K2V=1.0,故 V=VtKv=121.01.00.851.0=10.2m/min 所以 n= =382r/minDv1 按机床选取 min/392rw (4) 检验机床扭矩及功率 查切削手册表 2.21，当 f0.64mm/r， d011.1mm 时， Mt=17.85Nm。扭 矩的修正系数为 0.85，故 Mt=15.17Nm。根据 H5-3 钻机床说明书，当 时， Mc=72.6Nm。min/392rnw 查切削手册表 2.23,当 b=190-270MPa,d0=8.5mm,f0.64mm/r, V=10.2m/min 时， P0=1.0KW。 根据 H5-3 机床说明书， PE=2.80.81=2.26KW。 由于 MtM c，P 0P E，故选择之切削用量可用。 f=0.52mm/r， n=392r/min,v=10.2m/min。 (5) 计算基本用时 nflt21 式中， L= ， ，入切量及超切量由切削手册表 2.29 查出，ylml6 ， minmy51.052.391nft min2.tm 4.5.2 工序 铣大平面、加工各孔。 (1) 粗精铣大平面，保证到内腔尺寸为 22.5。 (a）每齿进给量: 查切削手册 表 3.3zfz/3.0 根据切削手册表 3.7,选取高速钢盘铣刀,铣刀后刀面最大磨损量为 0.6mm, 铣刀直径 d=80mm,耐用度 T=120min。 (b）切削速度：参考有关手册，确定 。min/10v 所以实际主轴钻速： i/398010rdnws 采用加工中心 VF-O(E)，根据机床说明书取 ，当 ,in/nwmin/398rw 工作台的每分钟进给量 应为mf i/716398.0mznfw (c) 计算基本用时 由于是粗铣，而且是铣端面 ，所以 ，则l425l4251 in9.0761mflt (d）每齿进给量: 查切削手册 表 3.3zfz/2.0 根据切削手册表 3.7,选取高速钢盘铣刀,铣刀后刀面最大磨损量为 0.6mm, 铣刀直径 d=80mm,耐用度 T=120min。 (e）切削速度：参考有关手册，确定 。min/10v 所以实际切削速度： min/3980110rdvnws 采用加工中心 VF-O(E)，根据机床说明书取 。i/nw 当 ,工作台的每分钟进给量 应为min/398rnwmf in/4739862.0znfwm (f) 计算基本用时 由于是精铣，而且是铣端面 ，所以 ，则l4l251 in9.07251mft (2) 铣凸轮轴孔 15 端面到大平面018.1.0 (a） 每齿进给量 查切削手册表 3.4。zfz/2. (b） 切削速度：查切削手册表 3.27，确定 v=100m/min。 ， ， ， ， ， ，修正130vc45.vq1.0vx5.vy.01.p3.0m 系数 ， T=120， ， ，则 .k2ea6zin)/(kzafTdcvvpeyxpqvcmi/10 采用高速刚立铣刀， dw=30mm,齿数 Z=6。 （因为铣削宽度大于 5mm)。min/106310rvnm 采用加工中心 VF-O(E)，根据机床说明书取 i/nw 故实际切削速度为 in/106310mndvw 当 ,工作台的每分钟进给量 应为min/106rnwf in/6310.znfwm (c) 计算基本用时 铣孔端面 ，所以 ，则ml2ml271in04.63ft 同时铣调整器孔 6 端面到大平面 12012. (d） 每齿进给量 查切削手册表 3.4zmfz/. (f） 切削速度：查切削手册表 3.27， 得 ， ， ， ， ， ，修正130vc45.vq1.0vx5.vy.0v1.vp3.0m 系数 ， T=120， ， ，则 .kea6zin)/(kzafTdcvvpeyxpqvcmi/10 采用高速刚立铣刀， dw=30mm,齿数 Z=6。 （因为铣削宽度大于 5mm)。min/6130rvnm 采用加工中心 VF-O(E)，根据机床说明书取 i/nw 故实际切削速度为 in/106310mdvw 当 ,工作台的每分钟进给量 应为min/106rnwmf in/6310.znfwm 查机床说明书，可以采用 636mm/min。 (e) 计算基本用时 铣孔端面 ，所以 ，则l12l172 min03.6mft (3) 粗镗轴承孔 51.5，深 13 2.03 (a) 进给量 ,查切削手册表 1.5 得:rf/7.30 采用加工中心 VF-O(E)，根据机床说明书选择: rmf/3.0 (b) 切削速度 v 按照切削手册表 1.27 的计算公式确定。 ， ， ，修正系数 ，则 26vc12.0vx5.vy28.00.1vkmin)/(kfaTcvyxpcvmi/12in/7485.0rdvnwm 采用加工中心 VF-O(E)，根据机床说明书取 。mi/nw (c) 计算基本用时 ，则2,31ll in1.07482fntwm (4) 精镗轴承孔 52 021.5，深 13 1.0 (a) 进给量 ,查切削手册表 1.5 得:rf/3. 采用加工中心 VF-O(E)，根据机床说明书选择: rmf/1.0 （b) 切削速度 v 按照切削手册表 1.27 的计算公式确定。 ， ， ，修正系数 ，则 26vc12.0vx5.vy28.00.1vkmin)/(kfaTcvyxpcvmi/15in/9420rdvnwm 采用加工中心 VF-O(E)，根据机床说明书取 。mi/nw （c) 计算基本用时 ，则2,31ll min15.0942fntwm (5) 镗油封孔 41.25 ，通孔。039. (a) 进给量 ,查切削手册表 1.5 得:rf/.1 采用加工中心 VF-O(E)，根据机床说明书选择: rmf/1.0 （b) 切削速度 v 按照切削手册表 1.27 的计算公式确定。 ， ， ，修正系数 ，则 26vc12.0vx5.vy28.00.1vkmin)/(kfaTcvyxpcvmi/104in/825.rdvnwm 采用加工中心 VF-O(E)，根据机床说明书取 。mi/0nw （c) 计算基本用时 ，则3,5122ll in4.018fntwm (6) 铣铰销孔 2-8 ，保证孔深 8015. （a) 每齿进给量 查切削手册表 3.4。zfz/. （b) 切削速度：查切削手册表 3.27 ， ， ， ， ， ，修正104vc5.vq1.0vx4.vy3.0v1.vp3.0m 系数 ， T=120， ， ，则 .k8ea3z min)/(kzafTdcvvpeyxpqvcmi/46 采用铣铰刀根据有关资料介绍，在铰孔时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸 的实心孔的进给量与切削速度之关系为 f=（1.21.3） 钻f v=（ ）312钻v 公式中 、 为加工实心孔时的切削用量，得 f=0.12mm/r,v=15m/min。钻f钻v min/5798101rdvns 按照机床选取 in/579rnw (c) 切削工时计算： 孔深 ，所以 ，则ml8ml162 =fnltw2min2.01.579384t总 (7) 铣铰凸轮轴孔 15 ，保证孔深 14。018. (a) 每齿进给量 查切削手册 表 3.4。zmfz/5. (b) 切削速度：查切削手册表 3.27 ， ， ， ， ， ，修正104vc.vq1.0vx4.vy3.0v1.vp3.0m 系数 ， T=120， ， ，则 .k5ea3zin)/(kzafTdcvvpeyxpqvcmi/49 采用铣铰刀，根据有关资料介绍，在铰孔时，其进给量与切削速度与钻同样尺 寸的实心孔的进给量与切削速度之关系为 f=（1.21.3） 钻f v=（ ）312钻v 公式中 、 为加工实心孔时的切削用量，得 f=0.2mm/r,v=16m/min。钻f钻v min/3915601rdvns 按照机床选取 in/39rnw (c) 切削工时计算： 孔深 ，所以 ，则ml14ml21 =fnltwin3.029514 (8) 铣铰调整器孔 6 ，通孔。012. (a) 每齿进给量 查切削手册表 3.4。zmfz/. (b) 切削速度：查切削手册表 3.27 ， ， ， ， ， ，修正104vc5.vq1.0vx4.vy3.0v1.vp3.0m 系数 ， T=120， ， ，则 .k6ea3zin)/(kzafTdcvvpeyxpqvcmi/35 采用铣铰刀，根据有关资料介绍，在铰孔时，其进给量与切削速度与钻同样尺 寸的实心孔的进给量与切削速度之关系为 f=（1.21.3） 钻f v=（ ）312钻v 公式中 、 为加工实心孔时的切削用量，得 f=0.15mm/r,v=11m/min。钻f钻v min/5836101rdvns 按照机床选取 in/583rnw (c) 切削工时计算： 孔深 ，所以 ，则ml14ml21 =fnltwmin25.01.5834 (9) 钻 M6 螺纹底孔 3-5，深 14 查切削手册表 3.4 得 f=0.3mm/r， v=15m/min 所以 n= =562r/min510 采用加工中心 VF-O(E)，根据机床说明书取 min/562rnw 实际切削速度 in/150621ndvw 切削工时: ， ， 则：ml14l51ml32 =fnltw21min13.0564i93tT总 (10) 攻丝 3-M6-6H，深 11。 查有关资料得 v=0.25m/s=15m/min， 。mf2.0 所以 in/3rns 按机床选取 则i/0rw 实际切削速度 min/15031ndvw 计算工时： ， ， ,则：ml1l51ml32 =fnltw21min2.035i6.3tT总 (11) 透孔 6-8.8，通孔 查有关资料得 f=0.2mm/r， v=10m/min。 所以 n= =500r/min8.10v 按机床选取 min/50rnw 实际切削速度 min/105.810ndvw 切削工时: ， ， 则：ml16l41ml32 =fnlltw21 min1.025346i.tT总 4.5.3 工序 铣车盖面，并在平面上钻孔攻丝，油封孔倒圆。 (1) 粗精铣盖面，保证厚度 260.05。 (a) 每齿进给量: 查切削手册 表 3.3zmfz/3.0 根据切削手册表 3.7,选取高速钢盘铣刀,铣刀后刀面最大磨损量为 0.6mm, 铣刀直径 d=80mm,耐用度 T=120min。 (b) 切削速度：参考有关手册，确定 。min/10v 所以实际切削速度： i/398010rdnws 采用加工中心 VF-O(E)，根据机床说明书取 ，当 ,in/nwmin/398rw 工作台的每分钟进给量 应为mf i/716398.0mznfw (c) 计算基本用时 由于是粗铣，而且是铣端面 ，所以 ，则l26l421 in05.7341mflt (d) 每齿进给量: 查切削手册 表 3.3zfz/2.0 根据切削手册表 3.7,选取高速钢盘铣刀,铣刀后刀面最大磨损量为 0.6mm, 铣刀直径 d=80mm,耐用度 T=120min。 (e) 切削速度：参考有关手册，确定 。min/10v 所以实际切削速度： min/3980110rdvnws 采用加工中心 VF-O(E)，根据机床说明书取 ，当 ,i/nwmin/398rw 工作台的每分钟进给量 应为mf in/4739862.0mznfw (f) 计算基本用时 由于是精铣，而且是铣端面 ，所以 ，则l l21 in07.4321mflt (2) 钻 4-M8-6H 螺纹底孔 6.8，深 16，孔口倒角 145。 查有关资料得 f=0.3mm/r， v=18m/min。 所以 n= =674r/min5.610v 采用加工中心 VF-O(E)，根据机床说明书取 min/674rnw 实际切削速度 in/1806745.1ndvw 切削工时 ， ， 则：ml16l31ml2 =fnltw21min1.03674i.tT总 (3) 攻丝 4-M8-6H，深 13。 查有关资料得 v=0.25m/s=18m/min， 。mf25.0 所以 in/3rns 按机床选取 则i/50rw 实际切削速度 min/180351ndvw 计算工时 ， ， ,则：ml13l31ml2 =fnltw21min2.05.3i8.4tT总 (3) 油封孔口倒圆 R2。 4.5.4 工序 锪平端面 28，钻扩 17.5 底孔，深 16，倒角。 (1) 加工条件 工件材料：ADC12 铝合金,高压浇注。 机床：加工中心 VF-O(E)。 刀具：复合刀。 刀具材料：高速钢（YT15） 。 (a) 进给量 参照机械加工切削数据手册铝合金铸造的进给量要求f =0.04mm 0.09mm，根据加工相关要求取 =0.09mm；f f (b) 切削速度 参照机械加工切削数据手册表 2.4,复合刀加工时取 =70m/min。v (c) 确定主轴速度 复合刀加工时： r/min7892010wdvn 根据机床说明书（见机械制造工艺设计简明手册表 4.2-8） ，取 r/min。789n 所以实际切削速度 m/min6910782ndvw (d) 切削工时： nflt21 复合刀加工时： mm， mm， 16l51l02l = minfnltw2129.0.78956 4.5.5 工序 攻丝 (1) 攻丝 M202.5，深 13。 查有关资料得 ， v=0.3m/s=18m/min。mf25.0 所以 min/35rns 按机床选取 则i/0rw 实际切削速度 min/21035ndvw 计算工时 ， ， ,则：ml13l31ml32 =fnltw21min3.05. 4.5.6 工序 锪平端面 25，钻扩 12.5 底孔，深 13，倒角。 (1) 加工条件 工件材料：ADC12 铝合金,高压浇注。 机床：加工中心 VF-O(E)。 刀具：复合刀。 刀具材料：高速钢（YT15） 。 (a) 进给量 参照机械加工切削数据手册铝合金铸造的进给量要求f =0.04mm 0.09mm，根据加工相关要求取 =0.09mm；f f (b) 切削速度 参照机械加工切削数据手册表 2.4,复合刀加工时取 =75m/min。v (c) 确定主轴速度 复合刀加工时： r/min952710wdvn 根据机床说明书（见机械制造工艺设计简明手册表 4.2-8） ，取 r/min。95n 所以实际切削速度 m/min7410952ndvw (d) 切削工时： nflt21 复合刀加工时： mm， mm， 13l51l02l = minfnltw2121.09.53 4.5.7 工序 攻丝 (1) 攻丝 M141.5，深 13。 查有关资料得 v=0.3m/s=18m/min， mf25.0 所以 min/35rns 按机床选取 则i/0rw 实际切削速度 min/150341ndvw 计算工时： ， ， ,则：ml13l31ml32 =fnltw21min2.05.3 5 夹具设计 夹具是机床和工件之间的联结装置，可以使工件相对于机床或刀具获得正确位 置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精，所以机床夹具设计是装备 设计中一项重要的工作，是加工过程中最活跃的因素之一 10。 设计方案的确定是一项十分重要的设计程序，方案的优劣往往决定了夹具设计 的成败。因此，宁可在这里多花一点时间充分地进行研究、讨论，而不要急于绘图、 草率从事。最好制订两种以上的结构方案，进行分析比较，确定一个最佳方案。 （1）确定定位方法，选择定位元件。定位应符合“六点定则” 。定位元件尽可能选 用标准件，必要时可在标准元件结构基础上作一些修改，以满足具体设计的需要。 （2）确定夹紧方式，设计夹紧机构。夹紧可以用手动、气动、液压或其他力源形式。 重点应考虑夹紧力的大小、方向、作用点，以及作用力的传递方式，看是否会破坏 定位，是否会造成工件过量变形，是否能满足生产率的要求。对于气动、液压夹具， 应考虑气（液压）缸的形式、安装位置、活塞杆长短等。 （3）确定夹具整体结构方 案。定位、夹紧确定之后，还要确定其他机构，如对刀装置、导引元件、分度机构、 顶出装置等。最后设计夹具体，将各种元件、机构有机地连接在一起。 （4）夹具精 度分折。在绘制的夹具结构草图上，标注出初步确定的定位元件的公差配合关系及 相互位置精度，然后计算定位误差，根据误差不等式关系检验所规定的精度是否满 足本工序加工技术要求，是否合理。否则应采取措施后（如重新确定公差，更换定 位元件，改变定位基准，必要时甚至改变原设计方案）重新分析计算。 （5）夹具夹 紧力分析。首先应计算切削力大小，它是计算夹紧力的主要依据 14。