机械毕业设计（论文）-J5600调温器工艺规程设计和系列夹具设计【全套图纸】

编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计（论论文文） 题目：题目： J5600 调温器工艺规程设计调温器工艺规程设计 和系列夹具设计和系列夹具设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称：高级工程师 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文） 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） J5600 调温器工艺规 程设计和系列夹具设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得 的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致 谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或 撰写的成果作品。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班 级： 机械 97 学 号： 0923808 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无无锡锡太太湖湖学学院院 信信机机 系系 机机械械工工程程及及其其自自动动化化 专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一、题目及专题：一、题目及专题： 1、题目 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 2、专题 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 课题来源：广西玉林柴油机厂委托无锡宏业配件厂加工的柴油机零件 选题依据：1、零件生产用图 2、零件材料 3、年产量（五万件/年） 4、该厂生产条件状况 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1、满足零件设计的加工精度； 2、零件机械加工的工艺过程卡及各工序的工序卡片； 3、主要机械加工工序的夹具总装配图及主要零件图的性能评价标准 的理由；（ 任选三个工序的专用夹具设计） 4、设计说明书（不少于一万字） II 必须有相关的计算和说明； 5、专业外语文献翻译不少于于一万字符； 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 97 班班 姓名姓名 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所所长学科组组长研究所所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年年 11 月月 12 日日 III III 摘 要 本次设计的主要内容包括J5600调温器工艺规程设计和系列夹具设计的两大方面。本 文对一个常规工艺设计的步骤做了详细阐述，在此基础上对零件加工要求进行分析，最 终确定毛坯材料，选择定位基准，并留出适当的加工余量。综合分析制定出零件加工工 艺路线。得到工艺路线后，需要对工艺路线中的具体参数进行计算，计算加工余量，计 算切削用量，并根据计算结果选择机床，此外还计算了加工过程中的辅助时间。 另外，进行专用夹具的设计可以提高劳动生产率，降低劳动强度，更能有效地提高 产品的精度，减少废品，所以夹具设计的优劣也影响到产品的质量。因此，本文论述了 夹具的分类类型，在结合上述的定义和介绍，对一些典型工序进行了对比分析，最终确 定了一些工序的夹具设计。在夹具的设计过程中，本文参考了一些既有的成果，也有对 夹紧力的分析，对定位和夹持的结构进行了反复对比，确定出了夹具的具体结构形式。 除此之外，还绘制了夹具图、零件图，编写了工艺卡片。 关键词：关键词：工艺规程设计；夹具设计；加工余量；定位误差 IV Abstract The design of the main content includes M3400 thermostat process planning and design of fixture design series two aspects. Based on a conventional process steps in detail,On the basis of the parts processing requirements analysis,Ultimately determine the blank material, choose the locating datum, and stay out of the appropriate machining allowance. Comprehensive analysis and formulates the components processing technological route. Get process, need to process in the specific parameters are calculated, calculate the machining allowance, cutting parameters, and according to the calculation results the select tool, also calculated during the processing of the auxiliary time. In addition, for special fixture design can improve labor productivity, reduce labor intensity, can effectively improve product accuracy, reduce waste, so the clamp design quality also affects the quality of the product. Therefore, this paper discusses the classification of types of fixture, in combination with the above definition and presentation, some typical processes were compared and analyzed, finally determined the number of fixture design process. A fixture in the design process, this article made reference to some existing results, but also on the clamping force analysis, for positioning and clamping structures were repeated contrast, identify fixture of concrete structures. In addition, also draws a fixture drawing, writing, the process card. Key words: Process planning;grip design; machining allowance; position error V 目目 录录 摘 要.III ABSTRACTIV 目 录 V 1 绪论.1 1.1 本课题研究的内容及意义.1 1.2 国内外发展情况.1 1.3 本课题应达到的要求.2 2 零件的分析.3 2.1 零件的作用3 2.2 零件的工艺分析.3 3 工艺规程设计.7 3.1 确定毛坯的制造形式.7 3.2 定位基准的的选择.11 3.2.1 粗基准的选择.11 3.2.2 精基准的选择.11 3.2.3 本零件的粗基准和精基准的分析选择.12 4 拟定工艺路线.13 4.1 工艺路线方案一.13 4.2 工艺路线方案二：.14 4.3 工艺方案的比较与分析.15 5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.16 5.1 确定机械加工余量及工序尺寸.16 5.2 确定各工序所用机床及工艺装备.20 5.2.1 机床的选择.20 5.2.2 工艺装备的选择.20 5.3 确定切削用量及基本工时.22 5.3.1 车削加工.23 5.3.2 铣削加工.25 5.3.3 钻削加工.26 6 专用夹具设计.33 6.1 机床夹具的功能和应满足的要求.33 6.1.1 机床夹具的功能.33 6.1.2 机床夹具应满足的要求.33 6.2 机床夹具的分类.33 6.3 夹具的组成.34 6.4 夹具的设计.34 VI 6.4.1 工序 30 车两 50mm 孔端面34 6.4.2 工序 90 铣 26mm 孔端面和钻孔 10mm40 6.4.3 工序 110 铣 36mm、34mm、26mm、26x52 mm 端面.43 7 结论与展望.47 7.1 结 论.47 7.2 不足之处及未来展望.47 致 谢.48 参考文献.49 附 录.50 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 1 1 绪论绪论 1.1 本课题研究的内容及意义本课题研究的内容及意义 本课题研究的内容是：J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计，包括零件机械加 工的工艺过程卡片及各工序的工序卡片，主要机械加工工序的夹具总装配图及主要零件 图，并有相关的计算和说明的说明书及专业外语文献翻译。 本课题研究的意义： 1、工艺规程设计的意义： 工艺规程是指导生产的主要技术文件：机械加工车间生产的计划、调度，工人的 操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。处理生产中 的问题，也常以工艺规程作为共同依据。如处理质量事故，应按工艺规程来确定各有关 单位、人员的责任。 工艺规程是生产准备工作的主要依据：车间要生产新零件时，首先要制订该零件 的机械加工工艺规程，再根据工艺规程进行生产准备。如：新零件加工工艺中的关键工 序的分析研究；准备所需的刀、夹、量具（外购或自行制造） ；原材料及毛坯的采购或制 造；新设备的购置或旧设备改装等，均必须根据工艺来进行。 工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件：新建（改、扩建）批量或 大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车 间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、技 术等级、数量等。 此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进制造技术的作用。典型工艺规程可以 缩短工厂摸索和试制的过程。因此，工艺规程的制订是对于工厂的生产和发展起到非常 重要的作用，是工厂的基本技术文件。 2、夹具设计的意义： 机床夹具是机械制造业中不可或缺的重要工业装备，可以保证机械加工质量、提高 生产效率、降低生产成本、减轻劳动强度、实现生产过程自动化，使用专用夹具还可以 改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能，所以，夹具在机械加工中发 挥着重要的作用，大量专用机床夹具的采用为大批量生产提供了必要条件。 1.2 国内外发展情况国内外发展情况 世界上第一支蜡式调温器由美国汤姆森公司发明，后在 1985 年由东风公司和汤姆森 公司组建的合资公司东风-汤姆森公司(ATC)引入中国，在 2001 年又引入日本富士精工株 式会社，组建东风富士汤姆森调温器有限公司（DFT） ，为中国各大发动机公司供应调温 器，并出口美国，日本，俄罗斯，中东，欧洲等地。 为了适应现代机械工业向高、精、尖方向发展的需要和多品种、小批量生产的特点， 现代机床夹具的发展方向主要表现在标准化、精密化、高效化和柔性化四个方面。 标准化。机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具 零件及部件的国家标准（GB/T 2148GB/T225991）以及各类通用夹具、组合夹具标准 无锡太湖学院学士学位论文 2 等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降 低生产总成本。 精密化。随着机械产品精度的日益提高，相应提高了对夹具的精度要求。精密化 夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车 削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5m。 高效化。高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动 生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹 紧力装置的夹具等。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外， 在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的 装置，充分提高了数控机床的效率。 柔性化。机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组 合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、 工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹 具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为了适应现代机械工业多品种、中小批量生 产的需要，扩大夹具的柔性化程度、改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构、发展可调 夹具结构，将是当前夹具发展的主方向。 1.3 本课题应达到的要求本课题应达到的要求 1、满足零件设计的加工精度 2、零件机械加工的工艺过程卡片及各工序的工序卡片 3、主要机械加工工序的夹具总装配图及主要零件图 4、设计说明书（不少于一万字） 必须有相关的计算和说明 5、专业外语文献翻译不少于一万字符 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 3 2 零件的分析零件的分析 2.1 零件的作用零件的作用 题目所给定的零件是调温气座,其主要作用是：当柴油机机体内水温低于 70 度时，调 温器出水阀关闭，冷却水经调温器的旁通阀流回水泵的进口作循环使用，这时冷却水只 在水泵和水套中循环-小循环。当柴油机机体内水温为 70 度80 度时，调温器旁通阀逐渐 关闭，通往散热器的出水阀逐渐开启，此时，机体内部的冷却水仍然作小循部环。另一 部分冷却水经散热器回水管流回散热器。当柴油机机体内水温高于 80 度时，调温器的旁 通阀完全关闭，出水阀全部打开。此时，机体内部冷却水全部经散热器进行大循环。而 我们加工的调温器座是将调温器联结到柴油机机体上的一个中间零件，其内部有水道与 调温器，机体联结相并由密封圈相隔防止泄漏。 2.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 零件的材料为 ZL106，铸铝生产工艺简单，铸造性能优良，减震性能良好。箱体需要 加工表面以及加工表面的位置要求，各轴孔大小、位置等，现分析如下： 主要加工面：55 孔端面 55 孔端面这一组的加工表面包括：55mm 孔端面，两个 50mm 承孔，两个 24mm 孔端面。其中，55mm 孔端面是主要加工面，先加工 55mm 孔端面之后借助其 他若干专用夹具可以保证其他各加工面的位置精度要求。 零件的零件图如下： 鍯 图 2.1 零件图 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 4 图 2.2 零件图 图 2.3 零件图 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 5 图 2.4 零件图 图 2.5 零件图 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 6 图 2.6 零件图 图 2.7 零件图 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 7 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 ZL106 铝合金。采用木模手工砂型铸造。 零件材料选铝合金，有以下几点理由： （1）铝的密度低，可减轻车子重量。 （2）高的耐蚀性。铝的表面自然形成氧化膜，故耐蚀性优良，不易生锈。 （3）高的导热性能。与铸铁比，导热性能约高三倍，因而最适于必须要散热的热交 换器零件上。 （4）铸造性。由于铝的溶化温度低，流动性好，故易制造复杂形状的零件。 （5）切削性。切削性是铸铁的 45 倍，工具磨损程度仅为铸铁的 1/2。 （6）柔性地强度设计。铝的合金化会使常温下的强度不低于铸铁。 毛坯图如下： 图 3.1 毛坯图 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 8 图 3.2 毛坯图 图 3.3 毛坯图 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 9 图 3.4 毛坯图 图 3.5 毛坯图 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 10 图 3.6 毛坯图 图 3.7 毛坯图 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 11 3.2 定位基准的的选择定位基准的的选择 定位基准的含义：在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。定位基准是获得零 件尺寸的直接基准，占有很重要的地位。定位基准还可进一步分为粗基准和精基准，另 外还有附加基准。定位基准是在加工中获得零件尺寸的直接基准，根据不同的加工要求 和定位安装条件，合理选择定位基准是工艺设计中一项重要工作内容。定位基准的选择 是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择得正确、合理，可以保证零件的加工 质量，提高生产率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报 废，使生产无法进行。 3.2.1 粗基准的选择粗基准的选择 （1）粗基准的定义 未经机械加工的定位基准称为粗基准，机械加工工艺规程中第一道机械加工工序所 采的定位基准都是粗基准。 （2）粗基准的选择方法 选加工余量小的、较准确的、表面质量较好的、面积较大的毛面作粗基准。因此， 不应选有毛刺的分型面等作粗基准。 选重要表面为粗基准，因为重要表面一般都要求余量均匀。 选不加工的表面作粗基准，这样可以保证加工表面和不加工表面之间的相对位置 要求，同时可以在一次安装下加工更多的表面。 粗基准一般只能使用一次。因为粗基准为毛面，定位基准位移误差较大，如重复 使用，将造成较大的定位误差，不能保证加工要求。因此，在制定工艺规程时，第一道 工序、第二道工序一般都是为了加工出精基准。 3.2.2 精基准的选择精基准的选择 （1）精基准的定义 经过机械加工的的定位基准称为精基准。 （2）精基准的选择方法 基准重合。尽量选择选设计基准为定位基准，这样就没有基准不重合误差。有时 出于加工工艺的合理性要求，需要选择非设计基准作为定位基准。定位基准与设计基准 不重合时，将产生基准不重合定位误差，需分析定位误差，并根据尺寸链关系计算定位 工艺尺寸，判断工艺条件是否能满足工艺尺寸的要求。 基准统一。为了减少夹具类型和数量，或为了进行自动化生产，在零件的加工过 程中，对于多个加工工序，选择统一的定位基准。 互为基准。对某些空间位置精度要求很高的零件，通常采用互为基准、反复加工 的方法。 自为基准。对于某些精度要求很高的表面，在精密加工时，为了保证加工精度， 要求加工表面的余量很小并且均匀，这时常以加工面本身定位，待到夹紧后将定位元件 移去，再进行加工。 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 12 3.2.3 本零件的粗基准和精基准的分析选择本零件的粗基准和精基准的分析选择 根据粗基准的选择方法来看，55mm 孔端面的表面质量较好、面积较大，因以 55mm 孔端面来作为粗基准，但是如果以这一表面作为粗基准的话，并不能保证其他以 55mm 孔端面来作为基准的表面的位置和尺寸精度，而 55mm 孔端面作为一个最主要 的加工面的同时也是第一个加工的表面，所以应该把 55mm 孔端面作为精基准，这样可 以保证其他加工表面的位置和尺寸精度。在确定以 55mm 孔端面为首先加工面的前提下， 选择粗基准。粗基准如下图 3-8 所示： 图 3.8 粗基准 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 13 4 拟定工艺路线拟定工艺路线 拟定工艺路线的出发点：在生产纲领和生产类型已确定为大批生产的条件下，可以 采用万能机床以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还考虑经济 效果，以便降低生产成本。 4.1 工艺路线方案一工艺路线方案一： 表 4-1 工艺路线方案一 工序号 工序名 称 工序内容 10铸铸造毛坯 20热退火 30车车两 50mm 孔端面 40车车左 50mm 孔 50镗镗左 55mm 孔和 24mm 孔端面 60车车右 50mm 孔 70镗镗右 55mm 孔和 24mm 孔端面 80车车 32mm 圆柱面和凸台面 90铣铣 26mm 孔端面和钻 10mm 孔 100铣铣 7874.3 端面 110钻钻 4-9mm 圆孔 120铣铣 36mm、34mm、26mm、2652 腰形端面 130钻钻 12、14、2-18 的圆孔并攻丝、36mm 丝 140钻钻 6-8mm 圆孔并攻丝 150钳去毛刺 160检气密性实验 170检检验 180辅入库 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 14 4.2 工艺路线方案二：工艺路线方案二： 表 4-2 工艺路线方案二 工序号 工序名 称 工序内容 10铸铸造毛坯 20热退火 30车车两 50mm 孔端面 40车车左 50mm 孔 50镗镗左 55mm 孔和 24mm 孔端面 60车车右 50mm 孔 70镗镗右 55mm 孔和 24mm 孔端面 80车车 32mm 圆柱面和凸台面 90铣铣 26mm 孔端面和钻 10mm 孔 100铣铣 7874.3 端面 110铣铣 36mm、34mm、26mm、2652 腰形端面 120钻钻 4-9mm 圆孔 130钻钻 6-8mm 圆孔并攻丝 140检钻 12、14、2-18 的圆孔并攻丝、36mm 丝 150钳去毛刺 160检气密性实验 170检检验 180辅入库 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 15 4.3 工艺方案的比较与分析工艺方案的比较与分析 方案一与方案二的区别在于：方案一是在铣 7874.3 端之后就开始钻 7874.3 端面上 的 4 个 9mm 圆孔。方案二是在铣 7874.3 端面之后铣 2652 腰形端面，将钻孔的工序 放在后面集中完成。由上述分析可知方案一的优点在于可以减少工件的搬动次数，方案 二的优点在于节省了换夹具的时间，综合来说方案二所节省的时间更多，所以选方案二 更好。 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 16 5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 零件材料为 ZL106 铝合金，采用重力铸造毛坯。 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： 5.1 确定机械加工余量及工序尺寸确定机械加工余量及工序尺寸 （1） 50mm 孔端面的车削加工 50mm 孔端面的公差等级是 IT9。表面粗糙度是 Ra3.2。 加工余量为： 粗车：Z=3 半精车：Z=1 具体工序尺寸见表 5-1 表 5-1 端面车削加工 工序间 工序 名称 工序间单边余量/mm 工序间 尺寸/mm 经济精度 /um 表面 粗糙度/um 尺寸公差 /mm 半精车112IT9Ra3.2 12 + 0.1 0 粗车313IT9Ra6.3 13 + 0.1 0 毛坯16IT16Ra12.5 16 + 0.1 0 工序卡见附录 （2） 车左 50mm 孔的车削加工 50mm 孔的公差等级是 IT11 表面粗糙度是 Ra12.5。 加工余量为： 粗车：Z=3 毛坯尺寸公差为 44 + 0.5 0 工序卡见附录 （3） 镗左 55mm 孔和 24mm 孔端面的镗加工 镗左 55mm 孔 55mm 孔端面的公差等级 IT11 表面粗糙度是 Ra12.5 加工余量为： 粗车：Z=3 考虑到简化毛坯外形尺寸公差为 44 + 0.5 0 镗 24mm 孔端面 24mm 孔端面公差等级 IT11 表面粗糙度是 Ra6.3 加工余量为： 粗镗：Z=3 毛坯尺寸公差为 39 + 0.2 - 0.2 工序卡见附录 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 17 （4）车右 50mm 孔的的车削 50mm 孔的公差等级是 IT11 表面粗糙度是 Ra12.5。 加工余量为： 粗车：Z=3 毛坯尺寸公差为 44 + 0.5 0 工序卡见附录 （5）镗右 55mm 孔和 24mm 孔端面的镗加工 镗右 55mm 孔 55mm 孔端面的公差等级 IT11 表面粗糙度是 Ra12.5 加工余量为： 粗镗：Z=3 考虑到简化毛坯外形尺寸公差为 44 + 0.5 0 镗 24mm 孔端面 24mm 孔端面公差等级 IT11 表面粗糙度是 Ra6.3 加工余量为： 粗镗：Z=3 毛坯尺寸公差为 39 + 0.2 - 0.2 工序卡见附录 （6）车 32mm 圆柱面和凸台面 32mm 圆柱面和凸台面的公差等级为 IT11 表面粗糙度是 Ra12.5 加工余量为： 粗车： Z=3 考虑到简化毛坯外形尺寸直径方向尺寸取 38 + 0.2 - 0.2 长度方向尺寸取 68 + 0.2 - 0.2 工序卡见附录 （7）铣 26mm 孔端面和钻 10mm 孔 铣 26mm 孔端面 26mm 孔端面的公差等级为 IT11 表面粗糙度是 Ra3.2 加工余量为： 粗铣： Z=3 半精铣： Z=1 具体工序尺寸见表 5-2 表 5-2 端面车削加工 工序间 工序 名称 工序间 单边余量 /mm 工序间 尺寸/mm经济精 度/um 表面粗 糙度/um 尺寸公 差/mm 半精车129.6IT11Ra3.2 29.6 + 0.2 - 0.2 粗车330.6IT11Ra6.3 30.6 + 0.2 - 0.2 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 18 毛坯33.6IT12Ra12.5 33.6 + 0.2 - 0.2 钻 10mm 孔 10mm 孔的公差等级为 IT12 表面粗糙度是 Ra12.5 工序卡见附录 （8） 铣 7874.3 端面 7874.3 端面的公差等级为 IT11 表面粗糙度是 Ra3.2 加工余量为： 粗铣： Z=3 半精铣： Z=1 具体工序尺寸见表 5-3 表 5-3 端面车削加工 工序间 工序 名称 工序间 单边余量 /mm 工序间 尺寸/mm 经济精 度/um 表面粗 糙度/um 尺寸公 差/mm 半精铣131IT11Ra3.2 31 + 0.1 0 粗铣332IT11Ra6.3 32 + 0.1 0 毛坯35IT12Ra12.5 35 + 0.1 0 工序卡见附录 （9）铣 36mm、34mm、26mm、2652 腰形端面 铣 36mm 孔端面 36mm 孔端面的公差等级为 IT12 表面粗糙度是 Ra12.5 加工余量为： 粗铣： Z=3 具体工序尺寸见表 5-4 表 5-4 端面车削加工 工序间 工序 名称 工序间 单边余量 /mm 工序间 尺寸/mm经济精 度/um 表面粗 糙度/um 尺寸公 差/mm 粗铣345IT12Ra12.5 45 + 0.1 0 毛坯48IT12Ra12.5 48 + 0.1 0 铣 34mm 孔端面 34mm 孔端面的公差等级为 IT12 表面粗糙度是 Ra12.5 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 19 加工余量为： 粗铣： Z=3 具体工序尺寸见表 5-5 表 5-5 端面车削加工 工序间 工序 名称 工序间 单边余量 /mm 工序间 尺寸/mm经济精 度/um 表面粗 糙度/um 尺寸公 差/mm 粗铣345IT12Ra12.5 45 + 0.1 0 毛坯48IT12Ra12.5 48 + 0.1 0 铣 26mm 孔端面 26mm 孔端面的公差等级为 IT12 表面粗糙度是 Ra12.5 加工余量为： 粗铣： Z=3 具体工序尺寸见表 5-6 表 5-6 端面车削加工 工序间 工序 名称 工序间 单边余量 /mm 工序间 尺寸/mm经济精 度/um 表面粗 糙度/um 尺寸公 差/mm 粗铣360IT12Ra12.5 60 + 0.1 0 毛坯63IT12Ra12.5 63 + 0.1 0 铣 2652mm 腰形端面 26mm 孔端面的公差等级为 IT11 表面粗糙度是 Ra3.2 加工余量为： 粗铣： Z=3 半精铣： Z=1 具体工序尺寸见表 5-7 表 5-7 端面车削加工 工序间 工序 名称 工序间 单边余量 /mm 工序间 尺寸/mm经济精 度/um 表面粗 糙度/um 尺寸公 差/mm 半精铣164IT11Ra3.2 64 + 0.1 0 粗铣365IT11Ra6.3 65 + 0.1 0 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 20 毛坯68IT12Ra12.5 68 + 0.1 0 工序卡见附录 （10）钻 4-9mm 圆孔 无公差等级要求，钻通孔，表面粗糙度为 Ra12.5 工序卡见附录 （11）钻 6-8mm 圆孔并攻丝 因孔的直径较小，不宜铸出，留待加工反而更经济。 8mm 圆孔的公差等级为 6H，表面粗糙度为 Ra6.3 工序卡见附录 （12）钻 12mm、14mm、2-18mm 的圆孔并攻丝，攻 36mm 的丝 12mm、14mm、36mm 圆孔的公差等级为 6H，18 圆孔没有公差等级要求 12mm、14mm、2-18mm、36mm 的圆孔的表面粗糙度均为 Ra6.3 工序卡见附录 5.2 确定各工序所用机床及工艺装备确定各工序所用机床及工艺装备 5.2.1 机床的选择机床的选择 选择机床时应考虑以下几方面： （1） 机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应。 （2） 机床的工作精度应与工序的精度要求相适应。 （3） 机床的生产效率应与零件的生产类型相适应。 （4） 机床的选择应考虑车间现有设备条件，尽量采用现有设备或对现有设备进行 改装。 5.2.2 工艺装备的选择工艺装备的选择 （1） 夹具的选择 在单间小批量生产中，应尽量选用通用夹具和组合夹具，在大批、大量生产中应按 工序加工要求设计制造专用夹具。 （2） 刀具的选择 刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、加工 精度和表面粗糙度要求、生产率和经济性等，一般应尽可能采用标准刀具，必要时采用 高生产率的复合刀具及其他专用刀具。 （3） 量具的选择 量具的选择主要根据生产类型和加工精度。在单件、小批生产中，应尽量采用通用 量具、量仪。在大批、大量生产中应采用各种量规和高效的检验仪器和检验夹具等。 （4） 本工件所需的机床和工艺装备 由于该机座生产规模为年产五万件属于大批量生产，根据工件的结构特点和技术要 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 21 求，尽量选用通用机床和专用夹具较为合适。 各工序所用的机床及工艺装备确定见表 5-8 表 5-8 各工序所用的机床及工艺装备 工序工艺装备 工序 30数控车床 CJK6136D，直头焊接式外圆车刀 工序 40数控车床 CJK6136D，直头焊接式外圆车刀 工序 50数控车床 CJK6136D，镗刀，游标卡尺 工序 60数控车床 CJK6136D，直头焊接式外圆车刀，游标卡尺 工序 70数控车床 CJK6136D，镗刀，游标卡尺 工序 80数控车床 CJK6136D，直头焊接式外圆车刀，游标卡尺 工序 90铣床 XA6132，锯片铣刀，钻头，游标卡尺 工序 100铣床 XA6132，锯片铣刀，游标卡尺 工序 110铣床 XA6132，锯片铣刀，游标卡尺 工序 120铣床 XA6132，锯片铣刀，游标卡尺 工序 130数控钻床 ZH7640，钻头，螺纹刀，游标卡尺 工序 140数控钻床 ZH7640，钻头，螺纹刀，游标卡尺 工序 150锉刀 工序 160专用检验夹具 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 22 5.3 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 （1）切削用量的确定 切削用量是机械加工的重要参数，切削用量的数值因加工阶段的不同而不同。选择 切削用量主要从保证加工表面的质量、提高生产率、 维持刀具耐用度以及机床功率限 制等因素来综合考虑。 选择切削用量时，在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀 具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低，切削用量的大小应根据加工方法合理选 择。 切削用量的选择原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，兼顾经济性和加工成 本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工 成本。 粗、精加工时切削用量的选择如下： 粗加工时切削用量的选择首先选取尽可能大的切削用量数值；其次根据机床动力 和刚性等，选取尽可能大的进给速度（进给量）；最后根据刀具耐用度确定主轴转速 （切削速度）。 半精加工和精加工时切削用量的选择首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其 次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给速度（进给量）；最后在保证刀具耐 用度的前提下，尽可能选取较高的主轴转速（切削速度） （2）主轴转速的确定 主轴转速应根据被加工表面的直径和允许的切削速度经计算确定，其中切削速度可 通过计算或查表选取，也可按实践经验确定，主轴转速的计算公式是： S=1000vc/d （r/min） (5.1) 其中，vc切削速度，m/min；d被加工表面直径，mm。 在螺纹切削时，主轴转速受螺距（或导程）大小、驱动电机的矩频特性及螺纹插补、 算速度等因素的影响，不同的数控系统，可选择不同的主轴转速。对于大多数数控车按 下列公式计算主轴转速： S1200/P-k (5.2) 其中，P螺纹螺距，mm；k保险系数，一般为 80。 （3）进给速度的确定 进给速度 f 是指在单位时间内，刀具沿进给方向移动的距离（mm/min）。 在数控车床编程中，较多的用进给量（mm/r）进给速度的选择主要根据零件的表面 粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，参考切削用量手册选取。 进给速度的选择原则是： 在能满足工件的加工质量要求情况下，可选择较高的进给速度； 当切断、车削深孔及精车时，宜选择较低的进给速度； 当刀具空行程时，可以选择尽量高的进给速度； 进给速度还应与主轴转速、背吃刀量相适应。 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 23 （4）被吃刀量的计算 背吃刀量（切削深度）应在机床、工件和刀具刚度允许的情况下根据加工余量确定。 加工时，应尽可能取大的背吃刀量，以减少走刀次数，提高生产率。分层切削余量，各 次的余量按递减原则确定。 （5）工时定额的计算 工时定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时 间。他是安排生产计划、进行成本核算、考核工人完成任务情况、新建和扩建工厂或车 间时确定所需设备和工人数量的主要依据。 制订合理的工时定额是调动工人积极性的重要手段，可以促进工人技术水平的提高， 从而不断提高生产率。一般是技术人员通过计算或类比的方法，或者通过对实际操作时 间的测定和分析的方法进行确定。在使用中，工时定额应定期修订，以使其保持平均先 进水平。 在机械加工中，为了便于合理地确定工时定额，把完成一个工件的一道工序的时间 称为单件工序时间，包括如下组成部分：基本时间()；辅助时间()；其他时间( tmtf )； x b t t 5.3.1 车削加工车削加工 （1）工序加工计算 取 ap=3mm，选择直头焊接式外圆车刀。 查机械制造工艺学表 1-1，由于 CJK6136D 数控车床的中心高为 200mm，故刀杆 尺寸 BH=16mm25mm，刀片厚度 4.5mm。 根据机械制造装备设计表 1-2 粗车铸造毛坯，选择 YY15 硬质合金。 查机械制造装备设计表 1-3，选择带卷屑槽倒棱的前刀面，=45， r =10，=6，=12，=0，=1.0mm，=10,=0.4mm,卷屑槽尺寸为 r o o s r 1o 1r b =5mm，=5mm,=0.7mm。其中，为主偏角；为副偏角；为后角；为前 bn r bn bn c r r o o 角；为刃倾角；为刀尖圆弧半径；为倒棱前角；为倒棱宽度；为卷屑槽圆弧 s r 1o 1r b bn r 半径；为卷屑槽槽宽；为卷屑槽槽深。 bn bn c 查机械制造装备设计表 1-4，在刀杆尺寸为 16mm25mm，=3mm，以及工件 p a 直径大于 100mm 时，取=0.60.9mm。f 进给量还要满足车床进给机构强度的要求，故需要进行校验，根据 CJK6136D 车床 说明书，其进给机构允许的进给力为=3530N。 max F 查机械制造装备设计表 1-21，当钢强度 =680810MPa，3.4mm，1.8mm/r，=45，=65m/min 时（预计） ，则进给 b p af r c r 力=1820N。 f F 根据车削进给力的计算公式 = (5.3) f F krFfsFfroFff kkkF J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 24 式中 roFf k ， sFf k ， krFf k 为加工钢时，刀具几何参数改变时切削力的修正系数。 J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 25 查机械制造装备设计表 1-2，切削力的修正系数 f F roFf k =1.0， sFf k =1.0， krFf k =1.11，则实际进给力为=2020N。 f F 由于切系时的进给力小于车床进给机构的允许的进给力，选=0.7mm/r。f 查机械制造装备设计表 1-9，车刀后刀面最大的磨损量取为 1mm，车刀寿命 T=60min。 据机械制造装备设计表 1-10，当用 YY15 硬质合金刀加工=710900MPa 的 b 钢材，当3mm，0.75mm/r，切削速度=97m/min。 p af t v 根据车削切削速度的计算公式 = (5.4) c v t v tv k tFc k tpc k sv k 式中，为车削过程使用条件改变时的修正系数。 tv k tFc k tpc k sv k 查机械制造装备设计表 1-28，=1.0，=1.0，=1.0，=1.0，=0.8，则 t v tv k tFc k tpc k sv k =971.01.01.00.8=77.6 (m/min) c v 据公式（2-2）求得 =230(r/min) (5.5)n d vc 1000 据 CJK6136D 车床说明书，选 n=230r/min，据公式（2-4） ，实际的切削速度为 =80.89（m/min） c v 1000 dn (5.6) 校验功率：查机械制造装备设计表 1-24 当 =580970MPa，3.4mm，0.75mm/r， 86m/min 时，=4.9kW。 b p afv c P 根据 CJK6136D 车床说明书，当 n=230r/min 时，车床主轴允许功率=5.9kW，所以 E P ，机床选择满足要求。 c P E P （2）机动时间和辅助时间的计算 查金属机械加工工艺人员手册 ，车削的机动时间为 = (5.7)0 T fn llll 321 i 式中： 为刀具行程长度，mm；l 为加工长度，mm； 1 l 为刀具的切入长度，mm； 2 l 为刀具的超出长度，mm； 3 l 为刀具或零件的进给量，mm；f 为刀具或零件的的转速，r/mm；n 为进给次数。i 其中 =42.5mm，查金属机械加工工艺人员手册表 15-1， =3mm，=2mm；查l 1 l 2 l J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 26 金属机械加工工艺人员手册表 15-4，测量工具选游标卡尺，=5mm，进给次数=1,则 3 l J5600 调温器工艺规程设计和系列夹具设计 27 =0.33min。 0 T 根据机械制造工艺学 ，辅助时间按的 18计算，则=0.06min。 f T 0 T f T （3）小结 综上所述，机床为数控车床 CJK6136D，主轴转速为 230r/min，切削速度为 =80.89m/min，进给量=0.7mm/r，切削深度=3mm，机动时间=0.33min，辅助时间vf p a 0 T =0.06min。 f T 5.3.2 铣削加工铣削加工 （1）工序加工计算 查金属机械加工工艺人员手册表 10-39，选 80mm 的锯片铣刀，宽度 L=3mm， 材料为高速钢，齿数取 40，ap=1mm。 查金属机械加工工艺人员手册表 14-69，取=0.04mm/z，据公式（2-1）求式 z f 中 系数，=60.2。 v c v c 查金属机械加工工艺人员手册表 17-79，=，近似得：t=90min,=1mm, z d 40 80 e a 得 v=95.21m/min，据公式（2-2）求得 n=379(r/min) (5.8) d v 1000 （2）机床选择 查金属机械加工工艺人员手册表 8-55，选铣床 XA6132,主轴 18 级转速，转速范 围 301500r/min,p=7.5KW。 据公式（2-3）求得 (5.9)26 . 1 1 min max 1 z z n n n R 查切削用量简明手册表 2-2，选 n=375r/min,则据公式（2-4）求得实际转速为 min)/(20.94 1000 m dn v 验证功率：据公式（2-5） (5.10)(09 . 0 10 72 . 0 86 . 0 14 . 0 5 KWznafadcP ezpp 式中 系数，=60.2 p c p c （3）机动时间和辅助时间的计算 据公式（2-6）求，其中 l=25mm,查金属机械加工工艺人员手册表 15- 0 T 6，=16.2mm, =3.0mm，i=