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制订 LH520ATV HUB 工序 第二 加工 夹具 设计

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制订LH520ATV后HUB工序卡及第二道机加工夹具设计机械工程学院 张运涛指导老师 武培军摘要 本次设计是LH520ATV后HUB工序卡及第二道机加工夹具设计。本文对LH520ATV沙滩车后HUB进行了生产纲领、生产节拍的计算、零件的作用、零件的工艺性分析、确定毛坯的制造形式、基面的选择、制定工艺路线、机械加工中每一道工步的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定编写、确定切削用量及基本工时、论述了专用夹具设计的基本要求及第二道机加工专用夹具设计、夹具在设计时遇到的问题。关键词 零件分析 工艺规程 夹具设计1 概述LH520ATV是专门出口国外的沙滩车，后HUB是其上面的重要零件，主要用于：海滨、公园娱乐、休闲运动、农业、林业中农场、草原作业及各种不规则路况及地形的代步及小批运输作业1。为提高生产效率，根据生产纲领年产单班制2万台，制订机加工工序卡达到图样要求，另再设计一套第二道工序的机加工夹具。2 生产纲领2.1 计算生产纲领决定生产类型根据公式：得23500(件/年)，该产品的生产类型为大批量生产2。2.2 计算生产节拍根据公式：生产节拍=22天12个月8小时60分单班90%/生产纲领得5.7min。3 零件的分析3.1 零件的作用壳体零件是机器的基础件之一，主要功用是保持各轴、套及齿轮等零件在空间的位置关系，使其能够协调地运动，并起到支撑各零件的作用。壳体结构较复杂，内部呈腔形，壁厚较薄且不均匀。有许多孔距精度较多的孔系和许多螺纹紧固孔要加工，还有一些较大的平面要加工。加工精度高、加工部位多、加工量大是主要特点。壳体的主要加工面就是孔系和装配基准平面。孔系主要是轴承支承孔，除了孔本身的尺寸，形状精度有较高要求外，各同轴孔系的同轴度。孔系主要是轴承支承孔，平面孔系的平行度均有较高的要求。孔系主要是轴承支承孔，平面孔系的平行度均有较高的要求。各支承孔对装配基准平面有尺寸和位置精度要求。3.2 零件的工艺分析LH520ATV.4.6-1共有三组加工面，它们之间有一定的要求。这三组面分别是以78 mm外圆为中心的加工表面；以孔84.8 mm为中心的加工表面；以孔58 mm为中心的加工表面；这三组加工表面之间有一定的要求，主要是：(1) 保证59的轴线必须位于半径直为0.05mm的两同轴圆柱面之间；(2) 保证下端孔轴线必须位于距离为公差值0.05mm，且平行于基准表面A(基准平面)的两平行平面之间；(3) 保证61槽必须位于距51端面24 mm；(4) 保证尺寸(770.1)mm和(1000.2)mm。确定毛坯的制造形式：采用液态模锻技术。由以上分析可知，对于这三组加工表面而言，可以先加工78 mm外圆，然后借助于专用夹具对另外两组进行加工，并保证它们之间的精度要求3。4 基面的选择(1) 粗基准的选择。对于刚性差、批量较大、要求精度较高的壳体，一般要粗、精加工分开进行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工。这样，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热、夹紧力对加工精度的影响，并且有利于合理地选用设备等。大批生产时，毛坯精度较高，可直接以孔在夹具上定位，采用专用夹具装夹，但对本壳体来说，如果以孔作为粗基准，则无法合理地加工出所要加工得到的加工精度等级，按照有关粗基准的选择原则（即选择重要表面作为粗基准，以保证各重要加工面都有足够的加工余量），现取78mm的毛坯外圆作为粗基准并夹紧，利用端面定位；以消除五个自由度，从而达到不完全定位4。(2) 精基准的选择。选择精基准的目的是使装夹方便正确可靠，以保证加工精度。主要应该考虑基准重合和统一基准的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），为了加工精基准面才选择了粗基准面。对于壳体，我是以78mm的毛坯外圆为粗基准来加工孔84.8mm。先保证精基准的表面粗糙度，可以以孔84.8mm作为统一的基准，在以后的加工过程中精度就会得到提高。4.1 制订工艺路线工艺路线一工序I 锻造，去除浇口、毛刺、飞边。工序II 锻检。工序III 加工74mm端面、74mm外圆、4个小凸台端面、内孔58、内孔 59mm、内孔61mm。工序IV 钻扩4个小凸台通孔8.5mm。工序V 加工内孔62mm、内孔84.8mm。工序VI 加工上下端的左端面和右端面。工序VII 加工上下通孔21.5mm。工序VIII 去刺、清洗、检入库。工艺路线二工序I 锻造，去除浇口、毛刺、飞边。工序II 锻检。工序III 加工84.8mm内孔；加工内孔62mm。工序IV 加工端面；加工74mm外圆；加工孔58；加工孔59mm；加工槽61；加工4个小凸台端面。工序V 钻扩加工48.5mm孔。工序VI 加工上端左端面；加工下端左端面。工序VII 加工上端右端面；加工下端右端面。工序VIII 加工上端孔21.5mm；加工下端孔21.5mm。工序IX 去刺、清洗、检入库。工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案不同之处在于：方案一（工序III）以粗基准来定位，加工内容较多，难以保证内孔59mm轴线的同轴度要求；而方案二在（工序III）就把精基准加工出来了，为以后的加工做好了准备。两方案相比较可以看出，方案二较为合理，符合工艺制定原则中的基准先行原则5。以上加工方案大致看来似乎只是采用的基准不同。但通过仔细考虑零件图纸和技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现方案二，最主要解决了基准问题，保证了基准统一和基准重合。因而选用方案二的方式来加工。这样修改后就可以修正由于基准不重合造成的加工误差。因此，最后的加工路线确定如下：工序I 锻造，去除浇口、毛刺、飞边。工序II 锻检。工序III 加工84.8mm内孔；加工内孔62mm。工序IV 加工端面；加工74mm外圆；加工孔58；加工孔59mm；加工槽61；加工4个小凸台端面。工序V 钻扩加工48.5mm孔。工序VI 加工上端左端面；加工下端左端面。工序VII 加工上端右端面；加工下端右端面。工序VIII 加工上端孔21.5mm；加工下端孔21.5mm。工序IX 去刺、清洗、检入库。4.2 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定(1) 84.8mm内孔：该孔内表面的表面粗糙度要求为Ra的最大允许值为6.3um，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求6。(2) 62内孔：孔内表面粗糙度要求为Ra的最大允许值为3.2um，确定该孔的加工余量分配：粗车： 61mm 2Z=3mm半精车： 62mm 2Z=1mm(3) 端面端面表面粗糙度要求为Ra的最大允许值为6.3um，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求。(4) 74外圆外圆表面粗糙度要求为Ra的最大允许值为6.3um，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求。(5) 58内孔 孔内表面粗糙度要求为Ra的最大允许值为0.8um，孔端面表面粗糙度要求为Ra的最大允许值为6.3um，确定该孔的加工余量分配：粗车： 57.4mm 2Z=3.4mm半精车： 57.9mm 2Z=0.5mm 精车： 58mm 2Z=0.1mm(6) 59内孔 保证尺寸24mm 圆柱度0.05，确定该孔的加工余量分配：粗车： 58.4mm 2Z=3.4mm半精车： 58.9mm 2Z=0.5mm精车： 59mm 2Z=0.1mm(7) 61内槽 保证尺寸24mm 和槽宽2.2mm，槽宽尺寸由刀具保证，因此，只要进行一次加工就已能满足加工要求。(8) 4个小凸台端面 4个小凸台端面的表面粗糙度要求为Ra的最大允许值为6.3um ，保证尺寸28.60.1mm，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求。(9) 4X8.5mm内孔考虑到其表面粗糙度要求为Ra的最大允许值为6.3um，确定该孔的加工余量分配：钻孔 8.46mm 2Z=8.46mm扩孔 8.5mm 2Z=0.04mm (10) 上端左端面 上端左端面的表面粗糙度要求为Ra的最大允许值为3.2um，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求。(11) 下端左端面 下端左端面的表面粗糙度要求为Ra的最大允许值为3.2um，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求。(12) 上端右端面 上端右端面的表面粗糙度要求为Ra的最大允许值为3.2um，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求。(13) 下端右端面 下端右端面的表面粗糙度要求为Ra的最大允许值为3.2um，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求。(14) 上端21.5mm内孔 上端孔的内表面的表面粗糙度要求为Ra的最大允许值为3.2um，确定该孔的加工余量分配：钻孔 21.2mm 2Z=1.2mm扩孔 21.5mm 2Z=0.3mm(15) 下端21.5mm内孔 下端孔的内表面的表面粗糙度要求为Ra的最大允许值为3.2um，确定该孔的加工余量分配：钻孔 21.2mm 2Z=1.2mm4.3 确定切削用量及基本工时数据结果见表1所示。表1 工艺过程卡工艺过程卡 第1页 共6页工序号工序内容机床切削规范切削深度mm进给量mm主轴转速r/min切削速度m/min时间定额min夹具刀具量具走刀次数走刀长度mm基本时间辅助时间服务时间工作地05铸造、去除浇口、毛刺、飞边。10铸检15以78mm外圆为粗基准SK360车夹具0.5加工84.8mm内孔成型车刀游标卡尺14320.8700177.60.077加工内孔62mm车刀游标卡尺内径百分表211.21.50.81000182.120.0140.1670.50.71000191.540.0160.167工艺过程卡 第2页 共6页工序内容机床切削规范切削深度mm进给量mm主轴转速r/min切削速度m/min时间定额min夹具刀具量具走刀次数走刀长度mm基本时间辅助时间服务时间工作地以84.8mm内孔为精基准定位SK360车夹具0.5车端面端面车刀游标卡尺11020.8700171.40.08车74mm外圆外圆车刀游标卡尺11820.8700171.40.0370.167车内孔58车刀游标卡尺内径百分表335.61.70.81000180.20.04450.1670.250.62000363.60.060.1670.050.272000364.20.1320.167车内孔59mm车刀游标卡尺内径百分表311.61.70.81000183.40.01450.1670.250.62000369.90.01940.1670.050.272000370.50.0430.167加工槽61切槽刀游标卡尺卡钳12.220.052000370.520.1040.167车4个小凸台端面车刀游标卡尺18.420.8500183.690.0210.167工艺过程卡 第3页 共6页工序号工序内容机床切削规范切削深度mm进给量mm主轴转速r/min切削速度m/min时间定额min夹具刀具量具走刀次数走刀长度mm基本时间辅助时间服务时间工作地25以内孔84.8mm为精基准Z5160.5钻扩加工4X8.5mm孔钻夹具高速钢麻花钻118.84.230.32150560.029扩孔钻118.80.040.2600160.1570.167工艺过程卡 第4页 共6页工序号工序内容机床切削规范切削深度mm进给量mm主轴转速r/min切削速度m/min时间定额min夹具刀具量具走刀次数走刀长度mm基本时间辅助时间服务时间工作地30内孔58mm为精基准X50320.5铣上端左端面铣夹具盘铣刀游标卡尺11020.2950300.120.48635铣下端左端面11020.2950310.230.604工艺过程卡 第5页 共6页工序号工序内容机床切削规范切削深度mm进给量mm主轴转速r/min切削速度m/min时间定额min夹具刀具量具走刀次数走刀长度mm基本时间辅助时间服务时间工作地40内孔58mm为精基准X50320.5铣上端右端面铣夹具面铣刀游标卡尺11020.21500372.090.38245铣下端右端面11020.2950304.270.604工艺过程卡 共6页 第6页工序号工序内容机床切削规范切削深度mm进给量mm主轴转速r/min切削速度m/min时间定额min夹具刀具量具走刀次数走刀长度mm基本时间辅助时间服务时间工作地50内孔58mm为精基准Z4023钻夹具0.5扩铰上端21.5孔扩孔钻游标卡尺18521.2110043.830.064铰刀1852160040.50.1410.16755扩铰下端21.5孔扩孔钻110821.2215043.830.4190.167铰刀1108212150145.10.050.16760去刺、清洗、检入库第二页的工序过程卡的加工内容最多，耗时也最多，它的加工时间为2min 小于 生产节拍 5.7min，合格。5 夹具的设计夹紧方式采用机械夹紧，机械夹紧没有载荷变化影响，适合短距离操作维护简单，是铝合金壳体加工件的理想夹紧方式。该机械夹紧装置夹具工作原理：带斜槽的双排模式卡爪自动定心装置，用在车床上按内孔将工件定心和夹紧。当拧紧螺母时，使导套1右移，依靠斜槽把左排3个卡爪张开；同时，螺栓带动导套2左移，依靠斜槽把右排3个卡爪张开，使工件自动定心和夹紧，并使两排的夹紧力相等。松开时，依靠弹簧和弹簧卡圈的弹簧力把各卡爪延导套斜面退回，这种装置结构简单，双排卡爪可使工件夹紧可靠，但由于卡爪上无固紧螺钉，不便于装配后磨削外圆，故要保证较高的定心精度会给制造带来困难。定位误差的分析：夹具在装夹时由于6个卡爪在制造时存在制造误差，从而在定位时造成圆周上存在定位误差；夹具体在零件的内孔端面上定位时，也存在定位误差，从而会造成由原来的面接触变成点接触，从而使零件在定位时发生误差，进而影响加工精度，只要误差在允许范围内就可以满足加工要求。 夹具如图1所示。图1 夹具6 结束语通过这次四个月的毕业设计，我发现了自己的很多的不足：对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。通过这次毕业设计之后，又把以前所学过的知识重新温故。我懂得了理论与实际相结合是很重要的只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。尽管设计还是纸面上的，需要改进的地方还很多，但我相信：只要不懈努力，继续加以改进设计，一定会达到工程应用的要求。参 考 文 献1 赵家齐. 机械制造工艺学课程设计指导书M.第二版，北京：北京出版社，2008.12.2 郑修本. 机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，2007.3 郑修本. 机械制造工艺学M.第二版，北京：机械工业出版社，1999.4 王羡梅. 技术经济分析报告R. 江苏林海动力机械集团公司技术文件，江苏：江苏林海动力机械集团公司，2006.5 王先逵.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，2004.6 金属机械加工工艺人员手册修订组. 金属机械加工工艺人员手册S. 第一版，上海：上海科学技术出版社，1965.6. 南京理工大学泰州科技学院学生毕业设计（论文）中期检查表学生姓名张运涛 学 号0601510167指导教师武培军选题情况课题名称制订LH520ATV后HUB工序卡及第二道机加工夹具设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定：良所在专业意见：学习态度端正，出勤好，前期工作中较为勤奋、主动。设计过程中独立思考。毕业设计进度按计划进行。在毕业设计过程中学会了机械设计的一般方法。 负责人： 年 月 日 南京理工大学泰州科技学院毕业设计（论文）任务书学 院（系）：机械工程学院专 业：机械工程及自动化学 生 姓 名：张运涛学 号：0601510167设计(论文)题目：制订LH520ATV后HUB工序卡及第二道机加工夹具设计起 迄 日 期:2010年3月22日 - 6月27日设计(论文)地点:南京理工大学泰州科技学院指 导 教 师:武培军专业负责人:龚光容发任务书日期: 2010年 3 月 12 日任务书填写要求1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、系部领导签字后生效。此任务书应在第七学期结束前填好并发给学生；2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；3任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系部主管领导审批后方可重新填写；4任务书内有关“系部”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号；5任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标GB 77142005文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；6有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 74082005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2008年3月15日”或“2008-03-15”。毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题应达到的目的：通过本设计，使学生熟悉工序卡制订及夹具设计的一般过程，培养学生综合运用所学基础理论、专业知识和各项技能，着重培养设计、计算、分析问题和解决问题的能力，进而总结、归纳和获得合理结论，进行较为系统的工程训练，初步锻炼科研能力，提高论文撰写和技术表述能力，为实际工作奠定基础，达到人才培养的目的和要求。2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：原始数据(1) 工件材质：ADC12(2) 加工要求如图示详情见产品零件图；设计要求：(1) 生产纲领：单班制年产2万台。(2) 工序卡编制须合理可行，夹具设计须定位准确，夹紧可靠。工作任务：(1) 查阅资料15篇以上，翻译外文资料不少于3000汉字，撰写文献综述和开题报告。(2) 完成机械加工工序卡设计。(3) 绘制夹具装配图1份（0号图纸）；合计不少于2张零号图纸（图纸须用计算机绘制）。(4) 撰写设计计算说明书不少于1.5万字。毕 业 设 计（论 文）任 务 书3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等： 毕业设计成果以图纸和说明书形式交卷。符合国家标准;说明书层次分明、论据可靠、技术正确、图标规范、语句通顺。4主要参考文献： 1 机械设计手册编委会. 机械设计手册S.北京：机械工业出版社，2007.2 杨可桢，程光蕴. 机械设计基础M.第四版，北京：高等教育出版社，2004.3 王先逵. 机械制造工艺学 M.北京：机械工业出版社，2004. 4 吴宗泽主编.机械设计师手册（上、下册）S.北京：机械工业出版社，2002. 5 李庆余， 张佳等主编.机械制造装备设计M.北京：机械工业出版社,2007.6 杨叔子主编.机械加工工艺师手册S.北京：机械工业出版社，2001.7 赵家齐.机械制造装备设计基础M.上海：上海交通大学出版社，2004.8 孙丽媛主编.机械制造工艺及专用夹具设计指导M.北京：冶金工业出版社，2002. 9 龚定安，蔡建国编著.机床夹具设计原理M.西安：陕西科学技术出版社，1999.10 林文焕，陈本通.机床夹具设计M.北京：国防工业出版社，198711 液压传动设计手册编委会. 液压传动设计手册S. 北京：机械工业出版社，2006. 12 机械零件设计手册编写组.机械零件设计手册-液压气压传动S.北京：冶金工业出版社，1979.毕 业 设 计（论 文）任 务 书5本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容2010年 3月17日 3月23日 3月24日 4 月2日4月3日 4月10日4月11日 4月20日4月21日 5月15日5月16日 5月20日5月21日 6月4日6月5日 6月14日6月15日 6月18日6月19日 6月22日熟悉课题，查阅资料，外文翻译。围绕主题开展调研工作，了解工艺工作在一般机械加工行业中所起的作用，了解铝合金加工的一般方法，了解编制工艺的一般流程。撰写文献综述，完成开题报告工艺方案设计，经过综合讨论确定合理方的工艺案，制订工艺路线及工艺流程，熟悉相关软件编制相关软件，计算相关结构参数，编制本零件的工艺过程及机械加工工序卡对设计方案进行评价与修改，使之完善完成夹具总装图，绘制零件图整理相关资料，撰写并打印设计说明书正式提交设计成果（包括图纸及论文）准备论文答辩所在专业审查意见：负责人： 年 月 日学院（系）意见：学院（系）主任： 年 月 日 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 页 共 页目 录 1 引言 .12 生产纲领 .22.1 计算生产纲领决定生产类型.22.2 计算生产节拍.33 零件的分析 .43.1 零件的作用.43.2 零件的工艺分析.44 工艺规程设计 .64.1 确定毛坯的制造形式.64.2 基面的选择.84.3 制订工艺路线.104.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.124.5 确定切削用量及基本工时.155 夹具的设计 .375.1 问题的提出.415.2 夹具设计.41结束语 .44致谢 .45参考文献 .46表 1.46 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 0 页 共 50 页1 1 引言引言毕业设计是在学校教学中的最后一个也是最为重要的一个环节。毕业设计是培养学生独立思考和对大学四年来在学校中所学到的基础知识和专业知识重要的实践性过程。毕业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问题的能力。熟悉一般简单工件在工厂里加工的全部流程，培养学生树立机械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，图样的绘制及编写技术文件的独立工作的能力，而且对日后走上工作岗位后能否很出色的做好自己的工作也有十分重要意义。通过到实际学习，大量资料的查阅，并在老师的指导下完成这次设计任务，本次设计是设计制订 LH520ATV 后 HUB 工序卡及第二道机加工夹具设计。所用机床主要是车床、铣床、钻床以等。本次设计要求是单班制年产 2 万台；夹具设计须定位准确，夹紧可靠。以及节约劳动力，节约生产成本，提高生产的效率。但由于本人的水平有限，结合生产实际应用设备的能力有限，故没有能够做到很详细的设计，而且还有许多地方有待改进，请老师给以指导和批评1。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 1 页 共 50 页2 2 生产纲领生产纲领2.12.1 计算生产纲领决定生产类型计算生产纲领决定生产类型生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。 （计划期常为一年，所以生产纲领也称年产量。 ）LH520ATV.4.6-1 后左 HUB 壳体，该产品年产量为 2 万台,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。技术要求；(1) 材料按样品，取样分析，所选材料各项指标不得低于样品材料；(2) 采用液态模锻的制造工艺，其强度不得低于样品水平；(3) 未注拔模斜度 1.5-2；(4) 不允许磕碰划伤；(5) 锻件尺寸公差按 GB6414.1999CT 要求；(6) 硬度HB80,试样抗拉强度 b270MPa；(7) 压锻件材料为 ADC12；(8) 本图提供的为主要加工尺寸，其型面及圆角过渡面要求按三维数据。生产纲领 N%)%1 (baQnN =20000*1(1+17%+0.5%) =23500(件/年)年产量为 23500(件/年)，现通过计算, 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。根据生产专业化程度的不同，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 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，如表 2.1 所示。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 2 页 共 50 页表 2.1 生产组织管理类型的划分零件年生产类型（件/年）生产类型重型机械中型机械轻型机械单件生产520100小批生产510020200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000 500030000大量生产1000500050000所以综上所述，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2。2.22.2 计算生产节拍计算生产节拍生产节拍=22 天 12 个月 8 小时 60 分 单双班 90%/生产纲领=22 12 8 60 1 90%/20000=5.7 分钟。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 3 页 共 50 页3 3 零件的分析零件的分析3.13.1 零件的作用零件的作用壳体零件是机器的基础件之一，主要功用是保持各轴、套及齿轮等零件在空间的位置关系，使其能够协调地运动，并起到支撑各零件的作用。壳体结构较复杂，内部呈腔形，壁厚较薄且不均匀。有许多孔距精度较多的孔系和许多螺纹紧固孔要加工，还有一些较大的平面要加工。加工精度高、加工部位多、加工量大是主要特点。壳体的主要加工面就是孔系和装配基准平面。孔系主要是轴承支承孔，除了孔本身的尺寸，形状精度有较高要求外，各同轴孔系的同轴度。孔系主要是轴承支承孔，平面孔系的平行度均有较高的要求。孔系主要是轴承支承孔，平面孔系的平行度均有较高的要求。各支承孔对装配基准平面有尺寸和位置精度要求。主要平面有平面和垂直、平行等要求。题目所给定的壳体是 LH520ATV 沙滩车有广泛的用途，主要用于：海滨、公园娱乐、休闲运动、农业、林业中农场、草原作业及各种不规则路况及地形（如沙滩、泥地、洼地、雪地、坡地、草地、建筑工地等）的代步及小批运输作业4。3.23.2 零件的工艺分析零件的工艺分析后左 HUB 的零件图中规定了一系列技术要求：（查表 1.4.26机械制造工艺设计简明手册 ） ，即 LH520ATV.4.6-1 共有三组加工面，它们之间有一定的要求。现分析如下：(1) 以78 mm 外圆为中心的加工表面这组加工表面包括：、84.8 的孔以及62 的孔，其中，主要加工表面为84.8的孔。(2) 以孔84.8 mm 为中心的加工表面这组加工表面包括：端面、外圆74、58 的孔、59 的孔、61 的槽、四个小端面以及钻 4 个小端面孔 4 8.5。其中，主要加工58 的孔。(3) 以孔58 mm 为中心的加工表面这组加工表面包括：、铣上端左右端面、铣下端左右端面以及钻上下端21.5 的通孔。其中，主要加工21.5 的通孔。这三组加工表面之间有一定的要求，主要是： 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 4 页 共 50 页(1) 保证59 的轴线必须位于半径直为 0.05mm 的两同轴圆柱面之间；(2) 保证下端孔轴线必须位于距离为公差值 0.05mm，且平行于基准表面 A(基准平面)的两平行平面之间；(3) 保证61 槽必须位于距51 端面 24 mm；(4) 保证尺寸(770.1)mm 和(1000.2)mm；由以上分析可知，对于这三组加工表面而言，可以先加工78 mm 外圆，然后借助于专用夹具对另外两组进行加工，并保证它们之间的精度要求1。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 5 页 共 50 页4 4 工艺规程设计工艺规程设计对于机器中的某一零件，可以采用多种不同的工艺过程完成。在特定条件下，总存在一种相对而言最为合理的工艺规程，将这工艺规程用工艺文件形式加以规定，由此得到的工艺文件统称工艺规程2。工艺规程是生产准备、生产组织、计划调度的主要依据，是指导工人操作的主要技术文件，也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。工艺规程的制订须严格按照规定的程序和格式进行，并随技术进步和企业发展，定期修改完善3。(1) 根据机械加工工艺规程进行生产准备（包括技术准备） 。在产品投入生产以前，需要做大量的生产准备和技术准备工作，例如，技术关键的分析与研究；刀、夹、量具的设计、制造或采购；设备改装与新设备的购置或定做等。这些工作都必须根据机械加工工艺规程来展开。(2) 机械加工工艺规程是生产计划、调度、工人的操作、质量检查等的依据。(3) 新建或扩建车间（或工段） ，其原始依据也是机械加工工艺规程。根据机械加工工艺规程确定机床的种类和数量，确定机床的布置和动力配置，确定生产面积的大小和工人的数量等4。4.14.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式液锻原理 液锻是使注入模腔的金属，在高压下凝固成型。液态金属在高压之下，其固相线向高温方向移动，与原固相线出现一个 T，其大小取决于施加力的大小。若液态金属在接近固相线时，施加的压力使液态金属处于过冷状态。在大的过冷度条件下，液态金属便能生核并长大，形成晶粒的内生长，阻碍了原来(未加压时)枝晶的单向延伸，而形成等轴晶组织结构。也避免了未加压时先结晶区与后结晶区组织成分差异偏析。由于结晶是在压力下进行的，其制件内部组织致密，无空洞与疏松。 液锻特点 (1) 液锻模具的充填性高于固体金属模锻的充填性。 (2) 液锻件组织致密，无成分偏析，基本为等轴晶结构，无各向异性。又因为有锻件的基因而具有高的抗腐蚀性能。 (3) 液锻模具的设计，考虑了模具中气体排出的结构形式，而压锻过程由于金 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 6 页 共 50 页属高速流动裹入了大量气体，不能排出而凝留于金属之中，造成锻件强度和延伸率低于液锻件。 (4) 密度、力学性能基本同锻件。 液锻必须具备的条件 金属熔炼包括熔炼设备及熔炼出符合要求的高质量液态金属。 液锻用的压力机必须可装置液锻模具，操作方便，压力机满足液锻的要求。现代用的液锻压力机为多液压缸、可数控的液锻设备，生产效率高。 液锻的分类 (1) 固液态(半固态)模锻：把金属毛坯加热到似熔非熔状态，能从加热炉中以固体形式转移到模锻模具中。它具有低的变形抗力，省去了复杂的熔炼过程，接近普通模锻，但其工艺要求较高。 (2) 液态挤压模锻：液态挤压模锻是省力，又能生产出高质量型材的工艺。该工艺是液态金属处于准固态进入挤压模定径区成形。其型材质量不低于固态金属挤压型材。 (3) 液态金属与固体构件组合(如双金属构件)液锻；液态金属与高强度或具有其它优良性能的长、短纤维(如矿纤维、陶瓷纤维等)浸润复合模锻或挤压，形成一种新性能材质的液锻件或挤压型材。 液态模锻的应用 (1) 铝合金液锻。铝合金液锻当前应用最为广泛，例如大、中、小型柴油机活塞(裙)，小汽车摩托车零件。液锻活塞生产的原因是由于亚共晶、共晶、过共晶的 Al-Si 合金材质，液锻件综合性能超过了普通的模锻件。另外液锻时，可以直接把耐磨环及冷却通道埋入其中，大大地提高了活塞寿命，是普通模锻远不能相比的。在其它一些铝合金及其复合材料的液锻方面，在国内外亦有大的进展及应用。铝合金属于各种金属材料应用最多的。 (2) 铜合金液锻。铜锌系黄铜，液锻可细化组织，对铅黄铜能细化质点，其组织与锻造组织很相似，无显微空洞与疏松，而液锻件组织中的 基体各向同性,易细化。锡青铜和铅青铜液锻均可获得细小等轴晶组织，是改善合金性能的重要手段。铅锡青铜的耐磨性也得到了改善。铅青铜及其它无铅青铜，在压力下结晶，改变其(+)共晶组织为很细的 +(+)共晶相，即成为新的共晶组织( 是固熔体，硬而脆)。压力下，共晶体右移有利于合金塑性提高。从整体来看，压力下结晶，可 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 7 页 共 50 页以大幅度提高力学性能。 (3) 锻铁液锻压力下结晶，抑制石墨化，可出现白口。压力下结晶会使共晶锻铁、过共晶锻铁获得亚共晶组织或共晶组织，同时促使石墨细化，并成为蠕虫状、球状析出，有类似于球化剂的作用。锻铁在压力下结晶所生成的渗碳体，在石墨化退火时，析出速度明显增加，并生成石墨化高的石墨相。在压力下结晶可细化组织，明显地提高其力学性能。 (4) 钢的液锻。压力下使铁-碳平衡图发生变化，液相线和固相线温度升高， 相区缩小，Fe-Fe3C 共析点向低温和碳含量降低方向移动， 相区扩大， 相区缩小。压力下结晶可细化结晶组织，提高成分的均匀性，使金属夹杂细化并分布均匀。 (5) 其它合金液锻。如镁合金、锌合金等，压力下结晶均有细化晶粒致密组织，提高力学性能的作用。 零件材料为 ADC12 铝合金。考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,由于年产量为 2 万台，已达到大批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，再者，考虑到锻造方法生产工艺简单、生产周期短、适合批量生产，保证零件工作的可靠, 故可以采用液态模锻。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。为了消除在压力后的残余应力，完成后的将锻件低温加热过程中使合金产生强化，以消除应力即人工时效1。4.24.2 基面的选择基面的选择基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高，否则，加工工艺规程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行5。4.2.1 基准的概念及其分类基准是指确定零件上某些点，线，面位置时所依据的那些点、线、面，或者说是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面6。按其作用的不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准是指零件设计图上用来确定其他点，线，面位置关系所采用的基准。工艺基准是指在加工或装配过程中所使用的基准。工艺基准根据其使用场合的不同，又可分为工序基准，定位基准，测量基准和装配基准四种。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 8 页 共 50 页(1) 工序基准 在工序图上，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸，形状，位置的基准，及工序图上的基准。(2) 定位基准 在加工时用作定位点基准。它是工件上与夹具定位元件直接接触的点，线，面。(3) 测量基准 在测量零件已加工表面的尺寸和位置时所采用的基准(4) 装配基准 装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。4.2.2 基准问题的分析分析基准时，必须注意以下几点：(1) 基准是制订工艺的依据，必须是客观存在的。当作为基准的是轮廓要素，如平面，圆柱面等时，容易直接接触到，也比较直观。但是有些作为基准的是中心要素，如圆心，球心，对称轴线等时，则无法触及，然而它们却也是客观存在的。(2) 当作为基准的要素无法触及时，通常由某些具体的表面来体现，这些表面称为基面。如轴的定位则可以外圆柱面为定位基面，这类定位基准的选择则转化为恰当地选择定位基面的问题。(3) 作为基准，可以是没有面积的点，线以及面积极小的面。但是工件上代表这种基准的基面总是有一定接触面。(4) 不仅表示尺寸关系的基准问题如上所述，表示位置精度的基准关系也是如此7。4.2.3 定位基准的选择选择定位基准时应符合两点要求：(1) 各加工表面应有足够的加工余量，非加工表面的尺寸，位置符合设计要求；(2) 定位基准应有足够大的接触面积和分布面积，以保证能承受打打切削力，保证定位稳定可靠。定位基准可分为粗基准和精基准。若选择未经加工的表面作为定位基准，这种基准被称为粗基准。若选择已加工的表面作为定位基准，则这种定位基准称为精基准。粗基准考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，而精基准考虑的重点是如何减少误差。在选择定位基准时，通常是保证加工精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序应从精基准到粗基准8。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 9 页 共 50 页(1) 精基准的选择。选择精基准的目的是使装夹方便正确可靠，以保证加工精度。主要应该考虑基准重合和统一基准的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则） ，为了加工精基准面才选择了粗基准面。对于壳体，我是以78mm 的毛坯外圆为粗基准来加工孔84.8mm。先保证精基准的表面粗糙度，可以以孔84.8mm 作为统一的基准，在以后的加工过程中精度就会得到提高。(2) 粗基准的选择。对于刚性差、批量较大、要求精度较高的壳体，一般要粗、精加工分开进行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工。这样，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热、夹紧力对加工精度的影响，并且有利于合理地选用设备等。大批生产时，毛坯精度较高，可直接以孔在夹具上定位，采用专用夹具装夹，但对本壳体来说，如果以孔作为粗基准，则无法合理地加工出所要加工得到的加工精度等级，按照有关粗基准的选择原则（即选择重要表面作为粗基准，以保证各重要加工面都有足够的加工余量） ，现取78mm 的毛坯外圆作为粗基准并夹紧，利用端面定位；以消除五个自由度，从而达到不完全定位9。4.34.3 制订工艺路线制订工艺路线拟订零件的机械加工工艺路线是制订工艺规程的一项重要工作，拟订工艺路线时主要解决的问题有：选定各加工表面的加工方法；划分加工阶段；合理安排各工序的先后顺序；确定工序的集中和分散程度10。制订工艺路线时需要考虑的主题要问题有：怎样选择定位基准，怎样选择加工方法，怎样安排加工顺序以及热处理、检验等工序。而制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可考虑采用加工中心配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降11。工艺路线一工序 I 锻造，去除浇口、毛刺、飞边。工序 II 锻检。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 10 页 共 50 页工序 III 加工74mm 端面 保证尺寸 45.1mm 27.6mm、74mm 外圆、4 个小凸台端面 保证尺寸 28.6mm、内孔58 深 32.6mm、内孔 021. 0051. 059mm 保证尺寸 24mm、内孔61mm 槽宽 2.2mm。05. 006. 0工序 IV 钻扩 4 个小凸台通孔8.5mm。工序 V 加工内孔62mm 保证尺寸 8.2mm、内孔84.8mm 保证尺寸47.1mm。工序 VI 加工上下端的左端面和右端面 保证总长尺寸 77 mm 和 100 mm。工序 VII 加工上下通孔21.5mm。工序 VIII 去刺、清洗、检入库。工艺路线二工序 I 锻造，去除浇口、毛刺、飞边。工序 II 锻检。工序 III 加工内孔84.8mm，保证尺寸 47.1mm，内孔62mm 保证尺014. 0035. 0寸 8.2mm。工序 IV 加工74mm 端面 保证尺寸 45.1mm 27.6mm、74mm 外圆、 内孔58 深 32.6mm、内孔59mm 保证尺寸 24mm、 内021. 0051. 005. 006. 0孔61mm 槽宽 2.2mm、4 个小凸台端面 保证尺寸 28.6mm。工序 V 钻扩 4 个小凸台通孔8.5mm。工序 VI 加工上下端的左端面和右端面 保证总长尺寸 77 mm 和 100 mm。工序 VII 加工上下通孔21.5mm。工序 VIII 去刺、清洗、检入库。工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案不同之处在于：方案一（工序 III）以粗基准来定位，加工内容较多，难以保证内孔59mm 轴线的同轴度要求；而方案二在（工序 III）就把05. 006. 0精基准加工出来了，为以后的加工做好了准备。两方案相比较可以看出，方案二较为合理，符合工艺制定原则中的基准先行原则。以上加工方案大致看来似乎只是采用的基准不同。但通过仔细考虑零件图纸和技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现方案二，最主要解决了基准问题， 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 11 页 共 50 页保证了基准统一和基准重合。因而选用方案二的方式来加工。这样修改后就可以修正由于基准不重合造成的加工误差。因此，最后的加工路线确定如下：工序 I 锻造，去除浇口、毛刺、飞边。工序 II 锻检。工序 III 加工84.8mm 内孔，以78mm 外圆为粗基准，端面定向，保证孔底距端面尺寸 47.1mm；加工内孔62mm 保证空深 8.2mm；014. 0035. 0选用 SK360 型卧式车床。工序 IV 加工端面，以84.8mm 内孔为精基准定位，保证尺寸 45.1mm 27.6mm；加工74mm 外圆；加工孔58保证尺寸 32.6 mm、021. 0051. 0加工孔59mm 保证尺寸 24mm、加工槽61 保证尺寸 24mm05. 006. 0和槽宽 2.2 mm、加工 4 个小凸台端面 保证尺寸 28.60.1； 选用 SK360 型卧式车床。工序 V 钻扩加工 4X8.5mm 孔。以内孔84.8mm 为精基准，以 4 个小凸台端面之一的外圆轮廓为定向，保证圆心在 R67 上，各孔中心距660.1mm；选用台式钻床 Z516。工序 VI 加工上端左端面，以内孔58mm 为精基准，以上下右端面为%)%1 (baQnN定向，保证尺寸 38.50.05mm；加工下端左端面，保证尺寸500.1mm；选用 X5032 型立式铣床。 工序 VII 加工上端右端面，以内孔58mm 为精基准，以上下左端面为021. 0051. 0定向，保证尺寸 770.1mm，加工下端右端面，保证尺1000.2mm 选用 X5032 型立式铣床。 工序 VIII 加工上端孔21.5mm，以内孔58mm 为精基准 保证尺寸2 . 01 . 0021. 0051. 0102.7mm；加工下端孔21.5mm，保证尺寸 37.4mm；选用钻2 . 01 . 0床 Z4023。工序 IX 去刺、清洗、检入库。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 12 页 共 50 页4.44.4 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壳体的材料为 ADC12 铝合金，硬度HB80，试样抗拉强度 b270Mpa；毛坯重量为 1.2 千克。生产类型为大批生产，采用液态模锻毛坯7。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) 84.8mm 内孔参照机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，壳体的最大基本尺寸50100mm，锻造毛坯时一般采取 11 级尺寸公差等级和 E 级加工余量等级进行液态模锻7，所以毛坯的加工余量Z=2.0mm 3.0mm。而该孔内表面的表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 6.3um，参照机械制造工艺设计简明手册表 1.4-6，要求达到粗车加工，该孔的最大加工长度40mm，所以加工余量Z=2.0mm。因此，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求。(2) 62内孔014. 0035. 0孔内表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 3.2um，参照机械制造工艺设计简明手册表 1.4-6，要求达到半精车加工，该孔的最大加工长度8.2mm，参照机械制造工艺设计简明手册表 2.3-8 确定该孔的加工余量分配：粗车： 61mm 2Z=3mm半精车： 62mm 2Z=1mm(3) 端面端面表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 6.3um，参照机械制造工艺设计简明手册表 1.4-6，要求达到粗车加工，该端面的最大加工长度2mm，因此，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求。(4) 74 外圆外圆表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 6.3um，参照机械制造工艺设计简明手册表 1.4-6，要求达到粗车加工，该端面的最大加工长度27.6mm，因此，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求。(5) 58内孔 021. 0051. 0孔内表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 0.8um，孔端面表面粗糙度要求为 Ra 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 13 页 共 50 页的最大允许值为 6.3um，参照机械制造工艺设计简明手册表 1.4-6，要求达到精车加工，该孔的最大加工长度32.6mm，参照机械制造工艺设计简明手册表 2.3-8确定该孔的加工余量分配：粗车： 57.4mm 2Z=3.4mm半精车： 57.9mm 2Z=0.5mm 精车： 58mm 2Z=0.1mm(6) 59内孔 05. 006. 0保证尺寸 24mm 圆柱度 0.05，参照机械制造工艺设计简明手册表 1.4-6，要求达到精车加工，该孔的最大加工长度8.6mm，参照机械制造工艺设计简明手册表 2.3-8 确定该孔的加工余量分配：粗车： 58.4mm 2Z=3.4mm半精车： 58.9mm 2Z=0.5mm精车： 59mm 2Z=0.1mm(7) 61 内槽 保证尺寸 24mm 和槽宽 2.2mm，槽宽尺寸由刀具保证，因此，只要进行一次加工就已能满足加工要求。(8) 4 个小凸台端面 4 个小凸台端面的表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 6.3um ，保证尺寸 28.60.1mm，参照机械制造工艺设计简明手册表 1.4-6，要求达到粗车加工，该端面的最大加工长度2mm，因此，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求。(9) 4X8.5mm 内孔考虑到其表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 6.3um，参照机械制造工艺设计简明手册表 2.3-9 只要分钻扩加工，此时直径余量 2Z=0.04mm 确定该孔的加工余量分配：钻孔 8.46mm 2Z=8.46mm扩孔 8.5mm 2Z=0.04mm (10) 上端左端面 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 14 页 共 50 页上端左端面的表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 3.2um，保证尺寸38.50.05mm，参照机械制造工艺设计简明手册表 1.4-6，该端面的最大加工长度2mm，要求达到粗铣加工，该零件厚度50mm，因此，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求。(11) 下端左端面 下端左端面的表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 3.2um， 保证尺寸500.1mm，参照机械制造工艺设计简明手册表 1.4-6，该端面的最大加工长度2mm，要求达到粗铣加工，该零件厚度50mm，因此，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求。(12) 上端右端面 上端右端面的表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 3.2um， 保证尺寸770.1mm，参照机械制造工艺设计简明手册表 1.4-6，该端面的最大加工长度2mm，要求达到粗铣加工，该零件厚度50mm，因此，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求。(13) 下端右端面 下端右端面的表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 3.2um， 保证尺寸1000.1mm，参照机械制造工艺设计简明手册表 1.4-6，该端面的最大加工长度2mm，要求达到粗铣加工，该零件厚度50mm，因此，只要进行一次粗加工就已能满足加工要求。(14) 上端21.5mm 内孔 2 . 01 . 0上端孔的内表面的表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 3.2um， 保证尺寸102.7mm，参照机械制造工艺设计简明手册表 2.3-9 只要分扩扩加工，此时确定该孔的加工余量分配：钻孔 21.2mm 2Z=1.2mm扩孔 21.5mm 2Z=0.3mm(15) 下端21.5mm 内孔 2 . 01 . 0 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 15 页 共 50 页下端孔的内表面的表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 3.2um， 保证尺寸37.4mm，平行度 0.05 且平行于基准表面 A，参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9 只要分扩扩加工，此时确定该孔的加工余量分配：钻孔 21.2mm 2Z=1.2mm扩孔 21.5mm 2Z=0.3mm4.54.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间称为时间定额。合理的时间定额能促进工人的生产技能和技术熟练程度的不断提高，调动工人的积极性，从而不断促进生产向前发展和不断提高劳动生产率。时间定额是安排生产计划、成本核算的主要依据，在设计新厂时，又是计算设备数量、布置车间、计算工人数量的依据2。工序 I： 锻造，去除浇口、毛刺、飞边。工序 II： 锻检。工序 III： 加工84.8mm 内孔，以78mm 外圆为粗基准，端面定向，保证孔底距端面尺寸 47.1mm；加工内孔62mm 保证空深 8.2mm；选用 SK360 型卧式014. 0035. 0车床。本工序采用计算法确定切削用量。加工84.8mm 内孔(1) 加工条件工件材料：ADC12 铝合金，试样抗拉强度 b270Mpa、液态模锻。加工要求：加工84.8mm 内孔，保证尺寸 47.1，表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 6.3um。机床：SK360 型卧式车床。刀具：成型车刀。刀具材料：硬质合金（YT15） 。(2) 计算切削用量加工84.8mm 内孔(a) 已知加工84.8mm 内孔毛坯厚度方向的加工余量为Z=2mm，但考虑到壳体结合面毛坯长度方向不是规则形状，因此可以把其考虑为长方形的形状考虑，又由于液态模锻的毛坯精度本身就较高，所以只要加工一次就行，ap =2mm 计。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 16 页 共 50 页(b) 进给量 根据切削用量简明手册表 3.5，当要求达到表面粗糙度 Ra= f6.3um 时，车刀每转进给量0.75mm/r。取=0.8mm/r；ff(c) 计算切削速度 按切削用量简明手册表 3.27，切削速度的计算公式为（寿命 T=60min） （4.1） 其中：CV = 362, t = 2, s =0.8,所以m/min 1588 . 026036245. 015. 02 . 0v(d) 确定机床主轴转速 r/min （4.2）按机床说明书（见切削用量简明手册表 3.30） ，与 622.75r/min 相近的卧式车床转速为 500r/min 及 700r/min。现取 n=700r/min。所以实际切削速度 177.6m/minv(e) 检验机床功率根据切削用量简明手册表 3.23，当硬度HB160，试样抗拉强度560Mpa，ap2mm,do =80.8mm,Z=4, =177.6mm,v近似为Pcc=2.3KW。根据切削用量简明手册SK360 型卧式车床说明书表 3.30，机床主轴允许的功率为PcM =5.5KW 0.75=4.125KW（其中机床效率为 0.75） 。故Pcc0.75mm/r。取=0.8mm/r。ff(c) 计算切削速度 由式（4.1）得 其中：CV = 362, t = 1.5, s =0.8,所以m/min1658 . 05 . 16036245. 015. 02 . 0v (d) 确定机床主轴转速 由式（4.2）得r/min 9065816510001000wdvn 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 18 页 共 50 页按机床说明书（见切削用量简明手册表 3.30） ，与 906r/min 相近的卧式车床转速为 700r/min 及 1000r/min。现取 n=1000r/min。所以实际切削速度 182.12m/minv(f) 切削工时，由式（4.3）得 fnlllTwj21式中： mm， mm， mm2 . 8l31l02l所以，=minfnlllTwj21014. 08 . 01000032 . 8(b) 进给量 根据切削用量简明手册表 3.5，半径内车要求达到表面粗糙f度 Ra= 3.2um 时，车刀每转进给量0.75mm/r。取=0.7mm/r。ff(c) 计算切削速度 由式（4.1）得 35. 015. 02 . 0stTCvV其中：CV = 371, t = 0.5, s =0.7,所以m/min2067 . 05 . 06037135. 015. 02 . 0v(d) 确定机床主轴转速 由式（4.2）得 r/min 5 .10756120610001000wdvn按机床说明书（见切削用量简明手册表 3.30） ，与 1075.5r/min 相近的卧式车床转速为 700r/min 及 1000r/min。现取 n=1000r/min。所以实际切削速度 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 19 页 共 50 页191.54m/minv(f) 切削工时，由式（4.3）得 式中： mm， mm， mm02l所以，=minfnlllTwj21016. 07 . 01000032 . 8所以，加工62mm 内孔的总切削工时min0299. 00143. 00156. 0t工序 IV 加工端面，以84.8mm 内孔为精基准定位，保证尺寸 45.1mm 27.6mm；加工74mm 外圆；加工孔58保证尺寸 32.6 mm、021. 0051. 0加工孔59mm 保证尺寸 24mm、加工槽61 保证尺寸 24mm05. 006. 0和槽宽 2.2 mm、加工 4 个小凸台端面 保证尺寸 28.60.1； 选用 SK360 型卧式车床。(1) 加工端面加工端面，以84.8mm 内孔为精基准定位，保证尺寸 45.1mm 27.6mm，表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 6.3um；刀具材料：硬质合金（YT15） 。(2) 计算切削用量车端面(a) 已知端面毛坯厚度方向的加工余量为 Z=2mm，液态模锻的毛坯精度本身就较高，所以只要加工一次就行，ap =2mm 计：(b) 进给量 根据机械加工切削数据手册 表 3.24，当要求达到表面粗糙f度 Ra=6.3um 时，车刀每转进给量0.75mm/r。取=0.8mm/r；ff(c) 计算切削速度 由式（4.1）得 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 20 页 共 50 页 其中：CV = 362, t = 2, s =0.8,所以m/min1588 . 026036245. 015. 02 . 0v(d) 确定机床主轴转速 由式（4.2）得 r/min 1 .6457815810001000wdvn按机床说明书（见切削用量简明手册表 3.30） ，与 645.1r/min 相近的卧式车床转速为 500r/min 及 700r/min。现取 n=700r/min。所以实际切削速度 171.4m/minv(e) 切削工时，由式（4.3）得 nflllTj21式中： mm， mm， mm37l52l所以，=minfnlllTwj2108. 08 . 07005337加工74mm 外圆(a) 已知外圆毛坯厚度方向的加工余量为Z=2mm，考虑到其表面粗糙度要求为Ra 的最大允许值为 6.3um，参照机械制造工艺学表 1-12，液态模锻的毛坯精度本身就较高，所以只要加工一次就行，ap =2mm 计： (b) 进给量 根据机械加工切削数据手册 表 2.44, =0.8mm/rff(c) 切削速度 由式（4.1）得, =158m/minv(d) 确定主轴速度 根据式（4.2） ， 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 21 页 共 50 页645.1r/min7815810001000wdvn按机床说明书（见切削用量简明手册表 3.30） ，与 645.1r/min 相近的卧式车床转速为 500r/min 及 700r/min。现取 n=700r/min。所以实际切削速度 171.4m/minv (e) 切削工时，根据式（4.3）式，nflllTj21式中： mm， mm， mm6 .17l31l02l所以，=mmfnlllTwj21037. 08 . 0700036 .17加工孔58021. 0051. 0(a) 已知该孔毛坯厚度方向的加工余量为 Z=4mm，考虑到轴承孔的形状规则，尽管液态模锻的毛坯精度本身较高，但在此工序需要经过粗车-半精车-精车加工才能达到 Ra 的最大允许值为 0.8um 的精度要求。所以， 粗车：2Z=3.4mm 单边余量 Z=1.7mm 一次车去全部余量，ap =1.7mm 半精车：2Z=0.5mm 单边余量 Z=0.25mm 一次车去全部余量，ap =0.25mm 精车：2Z=0.1mm 单边余量 Z=0.05mm 一次车去全部余量，ap =0.05mm (b) 进给量 根据机械加工切削数据手册 表 3.24，当要求达到表面粗糙f度 Ra=0.8um 时，粗车每转进给量=0.8mm/r，半精车每转进给量=0.6mm/r，精ff车每转进给量=0.27mm/r；f 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 22 页 共 50 页(c) 计算切削速度 由式（4.1）得，粗加工时的切削速度为=164.2m/min，半精加工时的切削速度为 =249.4m/min，精加工时的切削速度为vv=399m/min。v(d) 确定机床主轴转速根据（4.2）式，粗车加工时的机床主轴转速：911.0r/min4 .572 .16410001000wdvn半精车加工时的机床主轴转速：1371.79r/min9 .574 .24910001000wdvn精车加工时的机床主轴转速：1585.9r/min5876.28310001000wdvn按机床说明书（见切削用量简明手册表 3.30） ，粗车现取 n=1000r/min。半精车现取 n=2000r/min。 精车现取 n=2000r/min。所以实际切削速度 粗车 180.2m/minv半精车 363.6m/minv精车 364.2m/minv(e) 切削工时， 根据（4.3）式，nflllTj21式中： mm， mm， mm6 .32l31l02l所以，粗车切削工时，切削工时： 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 23 页 共 50 页=minnflllTj210445. 08 . 01000036 .32半精镗切削工时，切削工时：=minfnlllTj2106. 06 . 01000036 .32精车切削工时，切削工时：=minnflllTj21132. 027. 01000036 .32所以加工孔58的总切削工时 =0.0445+0.06+0.132=0.2365min。021. 0051. 0jT加工孔59mm 保证尺寸 24mm 03. 006. 01 . 00(a) 已知该孔毛坯厚度方向的加工余量为 Z=4mm，考虑到轴承孔的形状规则，尽管液态模锻的毛坯精度本身较高，但在此工序需要经过粗车-半精车-精车加工才能达到保证圆柱度公差 0.05 的精度要求。所以， 粗车：2Z=3.4mm 单边余量 Z=1.7mm 一次车去全部余量，ap =1.7mm 半精车：2Z=0.5mm 单边余量 Z=0.25mm 一次车去全部余量，ap =0.25mm 精车：2Z=0.1mm 单边余量 Z=0.05mm 一次车去全部余量，ap =0.05mm (b) 进给量 根据机械加工切削数据手册 表 3.24，当要求达到表面粗糙f度 Ra=0.8um 时，粗车每转进给量=0.8mm/r，半精车每转进给量=0.6mm/r，精ff镗每转进给量=0.27mm/r；f(c) 计算切削速度 由式（4.1）得，粗加工时的切削速度为=164.2m/min，半精加工时的切削速度为 =249.4m/min，精加工时的切削速度为vv=399m/min。v(d) 确定机床主轴转速根据（4.2）式， 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 24 页 共 50 页粗车加工时的机床主轴转速：895.4r/min4 .582 .16410001000wdvn半精车加工时的机床主轴转速：1348.5r/min9 .584 .24910001000wdvn精车加工时的机床主轴转速：1531.7r/min5976.28310001000wdvn按机床说明书（见切削用量简明手册表 3.30） ，粗车现取 n=1000r/min。半精车现取 n=2000r/min。 精车现取 n=2000r/min。所以实际切削速度 粗车 183.4m/minv半精车 369.9m/minv精车 370.5m/minv(e) 切削工时， 根据（4.3）式，nflllTj21式中： mm， mm， mm6 . 8l31l02l所以，粗车切削工时，切削工时：=minnflllTj210145. 08 . 01000036 . 8半精镗切削工时，切削工时：=minfnlllTj210194. 06 . 01000036 . 8精车切削工时，切削工时： 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 25 页 共 50 页=minnflllTj21043. 027. 01000036 . 8所以加工孔58的总切削工时 =0.0145+0.0194+0.043=0.0769min。021. 0051. 0jT加工槽613 . 00加工要求：保证尺寸 24mm 和槽宽 2.2 mm 1 . 0014. 00刀具：切槽车刀。刀具材料：硬质合金（YT15） 。(a) 根据机械加工切削数据手册 表 3.24，切槽每转进给量=0.05mm/r，f由式（4.1）得 =266.1m/minv(b) 确定主轴速度根据（4.2）式，1436.4r/min591 .26610001000wdvn按机床说明书（见切削用量简明手册表 3.30） ，现取 n=2000r/min。所以实际切削速度 粗车 370.52m/minv (c) 切削工时计算：根据（4.3）式，=fnlllTj21min104. 005. 01000032 . 2加工 4 个小凸台端面；加工要求：加工 4 个小凸台端面，其底面表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为6.3um，保证保证尺寸 28.60.1mm。刀具：车刀。刀具材料：硬质合金（YT15） 。(a) 已知凸台毛坯厚度方向的加工余量为Z=2mm，所以只要加工一次就行，ap =2mm 计。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 26 页 共 50 页(b) 进给量 根据切削用量简明手册表 3.5，当要求达到表面粗糙度 Ra= f6.3um 时，车刀每转进给量0.75mm/r。取=0.8mm/r；ff(c) 切削速度 由式（4.1）得, =159.8m/min；v(d) 确定主轴速度 根据（4.2）式， 434.97r/min1178 .15910001000wdvn按机床说明书（见切削用量简明手册表 3.30） ，粗车现取 n=500r/min。所以实际切削速度 粗车 183.69m/minv (e) 切削工时计算：根据（4.3）式，nflllTj21式中： mm， mm， mm5 .29l01l02l=minfnlllTwj21021. 08 . 0500034 . 5工序 V 钻扩加工 4X8.5mm 孔。以内孔84.8mm 为精基准，以 4 个小凸台端面之一的外圆轮廓为定向，保证圆心在 R67 上，各孔中心距660.1mm；选用台式钻床 Z516。钻加工 4X8.5mm 通孔(1) 加工条件加工要求：钻 4X8.5mm 孔，其表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 6.3um，机床：台式钻床 Z516 。刀具：麻花钻。刀具材料：高速钢。(2) 计算切削用量 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 27 页 共 50 页钻孔 4X8.5mm(a) 进给量 根据机械加工切削数据手册, =0.3mm/rff(b) 切削速度 由式（4.1）得, =43.1m/minv(c) 确定主轴速度 根据（4.2）式，1653.7r/min3 . 81 .4310001000wdvn按机床选取=2150r/min。所以实际切削速度 =56m/min.nv(d) 切削工时，根据（4.3）式，nflllTj21式中： mm， mm， mm8 .10l31l52l所以，=minnflllTj21029. 03 . 02150538 .10扩 4X8.5mm 通孔参照机械加工切削数据手册表 4.1-29, =0.2mm/r，由式（4.1）得f=12.78m/min，v根据（4.2）式，主轴速度：478.8r/min5 . 878.1210001000wdvn 根据车床说明书（见金属机械加工工艺人员手册表 10-71） ，现取=600r/min。n所以实际切削速度m/min0 .1610006005 . 81000ndvw 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 28 页 共 50 页根据（4.3）式，计算切削工时nflllTj21式中： mm， mm， mm8 .10l31l52l所以，=minfnlllTj21157. 02 . 0600538 .10所以加工 4*8.5mm 通孔的摆杆孔的总切削工时为 4t t=0.029min +0.157min =0.186min，4t=4*0.186=0.672 min。工序 VI 加工上端左端面，以内孔58mm 为精基准，以上下右端面为021. 0051. 0定向，保证尺寸 38.50.05mm；加工下端左端面，保证尺寸500.1mm；选用 X5032 型立式铣床。 加工上端左端面 (1) 加工条件工件材料：ADC12 铝合金，试样抗拉强度 b270Mpa、液态模锻。加工要求：其表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 3.2um，机床：X5032 型立式铣床刀具：10mm 面铣刀。刀具材料：硬质合金（YT15） 。(2) 计算切削用量本工序考虑用复合刀一次加工完成，参照机械加工切削数据手册表 4.1-29, =0.2mm/r ，由式（4.1）得 =299.6m/min。fv根据（4.2）式，主轴速度：1178r/min816 .29910001000wdvn 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 29 页 共 50 页 根据 ZX7025 机床的相关性能，查机械制造工艺设计简明手册，与 1178r/min相近的机床转速为 950r/min 及 1180r/min。现取=1180r/min。如果取n=950r/min，则速度损失太大。n所以实际切削速度m/min12.30010001180811000ndvw根据（4.3）式，切削工时nflllTj21式中： mm， mm， mm76.106l31l52l所以，=minnflllTj21486. 02 . 011805376.106加工下端左端面(1) 加工条件工件材料：ADC12 铝合金，试样抗拉强度 b270Mpa、液态模锻。加工要求：其表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 3.2um，机床：X5032 型立式铣床刀具：10mm 面铣刀。刀具材料：硬质合金（YT15） 。(2) 计算切削用量本工序考虑用复合刀一次加工完成，参照机械加工切削数据手册表 4.1-29, =0.2mm/r ，由式（4.1）得 =299.6m/min。fv根据（4.2）式，主轴速度：917.4r/min1046 .29910001000wdvn 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 30 页 共 50 页 根据 ZX7025 机床的相关性能，查机械制造工艺设计简明手册，取=950r/min。n所以实际切削速度m/min23.31010009501041000ndvw根据（4.3）式，切削工时nflllTj21式中： mm， mm， mm2l31l52l所以，=minnflllTj21604. 02 . 09505376.106工序 VII 加工上端右端面，以内孔58mm 为精基准，以上下左端面为021. 0051. 0定向，保证尺寸 770.1mm，加工下端右端面，保证尺寸1000.2mm 选用 X5032 型立式铣床。 加工上端右端面(1) 加工条件工件材料：ADC12 铝合金，试样抗拉强度 b270Mpa、液态模锻。加工要求：其表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 3.2um，机床：X5032 型立式铣床刀具：10mm 面铣刀。刀具材料：硬质合金（YT15） 。(2) 计算切削用量本工序考虑用复合刀一次加工完成，参照机械加工切削数据手册表 4.1-29, =0.2mm/r ，由式（4.1）得 =299.6m/min。fv根据（4.2）式，主轴速度： 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 31 页 共 50 页1207.8r/min796 .29910001000wdvn 根据 ZX7025 机床的相关性能，查机械制造工艺设计简明手册，取=1500r/min。n所以实际切削速度m/min09.37210001500791000ndvw根据（4.3）式，切削工时nflllTj21式中： mm， mm， mm2l31l52l所以，=minnflllTj21382. 02 . 015005376.106加工下端右端面(1) 加工条件工件材料：ADC12 铝合金，试样抗拉强度 b270Mpa、液态模锻。加工要求：其表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 3.2um机床：X5032 型立式铣床刀具：10mm 面铣刀。刀具材料：硬质合金（YT15） 。(2) 计算切削用量本工序考虑用复合刀一次加工完成，参照机械加工切削数据手册表 4.1-29, =0.2mm/r ，由式（4.1）得 =299.6m/min。fv根据（4.2）式，主轴速度：935.4r/min1026 .29910001000wdvn 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 32 页 共 50 页 根据 ZX7025 机床的相关性能，查机械制造工艺设计简明手册，取=950r/min。n所以实际切削速度m/min27.30410009501021000ndvw根据（4.3）式，切削工时nflllTj21式中： mm， mm， mm2l31l52l所以，=minnflllTj210.6042 . 09505376.106工序 VIII 加工上端孔21.5 mm，以内孔58mm 为精基准 保证尺2 . 01 . 0021. 0051. 0寸 102.7mm；加工下端孔21.5mm，保证尺寸 37.4mm；选2 . 01 . 0用钻床 Z4023。加工上端孔21.5mm 2 . 01 . 0(1) 加工条件加工要求：扩21.5mm 孔，保证尺寸 102.7mm，2 . 01 . 0机床：台式钻床 Z4023 。刀具：麻花钻。刀具材料：高速钢。(2) 计算切削用量 (a) 进给量 根据机械加工切削数据手册, =1.2mm/rff(b) 切削速度 由式（4.1）得, =43.83m/minv(c) 确定主轴速度 根据（4.2）式， 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 33 页 共 50 页655.3r/min3 .2183.4310001000wdvn按机床选取=1100r/min。所以实际切削速度 =73.57m/min.nv(d) 切削工时，根据（4.3）式，、nflllTj21式中： mm， mm， mm77l31l52l所以，=minnflllTj21064. 012. 011005377铰孔21.5通孔2 . 01 . 0加工要求：铰21.5mm 孔，其表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 3.2um2 . 01 . 0参照机械加工切削数据手册表 4.1-29, =1mm/r，由式（4.1）得f=16.73m/min，v根据（4.2）式，主轴速度：247.8r/min5 .2173.1610001000wdvn 根据车床说明书（见金属机械加工工艺人员手册表 10-71） ，现取=600r/min。n所以实际切削速度m/min5 .4010006005 .211000ndvw根据（4.3）式，计算切削工时nflllTj21 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 34 页 共 50 页式中： mm， mm， mm77l31l52l所以，=minfnlllTj21141. 016005377所以加工上端孔21.5mm 的总切削工时为 t=0.064min +0.141min 2 . 01 . 0=0.205min。加工下端孔21.5mm2 . 01 . 0(1) 加工条件加工要求：扩21.5mm 孔，保证尺寸 37.4mm，2 . 01 . 0机床：台式钻床 Z4023 。刀具：麻花钻。刀具材料：高速钢。(2) 计算切削用量钻孔 4X8.5mm(a) 进给量 根据机械加工切削数据手册, =1.2mm/rff(b) 切削速度 由式（4.1）得, =43.83m/minv(c) 确定主轴速度 根据（4.2）式，655.3r/min3 .2183.4310001000wdvn按机床选取=2150r/min。所以实际切削速度 =143.8m/min.nv(d) 切削工时，根据（4.3）式，nflllTj21式中： mm， mm， mm100l31l52l 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 35 页 共 50 页所以，=minnflllTj21419. 012. 0215053100扩 4X8.5mm 通孔加工要求：扩21.5mm 孔，其表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为2 . 01 . 03.2um，平行度 0.05 参照机械加工切削数据手册表 4.1-29, =1mm/r，由式（4.1）f得 =16.73m/min，v根据（4.2）式，主轴速度：247.8r/min5 .2173.1610001000wdvn 根据车床说明书（见金属机械加工工艺人员手册表 10-71） ，现取=2150r/min。n所以实际切削速度m/min1 .145100021505 .211000ndvw根据（4.3）式，计算切削工时nflllTj21式中： mm， mm， mm100l31l52l所以，=minfnlllTj2105. 01215053100所以加工上端孔21.5mm 的总切削工时为 t=0.419min +0.05min 2 . 01 . 0=0.469min。工序 IX 去刺、清洗、检入库 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 36 页 共 50 页最后，将以上各工序切削用量，工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片,见表 1。5 5 夹具的设计夹具的设计由机械制造工艺系统的组成机床、工件、刀具和夹具可看出夹具在机械加工占有很重要的地位。尤其在成批生产时更是大量的采用机床夹具。它们是机床工件之间的联结装置，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度，所以机床夹具设计是装配设计中一项重要的工作，是加工过程中最活跃的因素之一，是一种在金属切削机床上实现装夹任务的工艺装备，是机械加工工艺系统的一个重要组成部分8。机床上工件的安装方法，可归结为三种：直接找正法、划线找正法、夹具定位法。其中机床夹具又分为：通用夹具和专用夹具。在车床上使用夹具有三个目的：提高机床的生产率、保证产品质量和解决疑难工艺、扩大机床用途为了提高劳动生 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 37 页 共 50 页产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。凡是直接承受定位基准的夹具零件，称为定位元件。使工件在夹具中定位用的定位元件，又叫支承。支承可分为主要支承和辅助支承。用来限制工件的全部自由度或其中的几个自由度，使工件在夹具中占有一定位置的定位元件，叫主要支承；在夹具中只用来加强工件定位时的稳定性及刚性的支承，叫辅助支承。夹具上的定位元件应满足：定位元件的工作表面需具有高度的耐磨性，以便长期保持夹具的定位精度；定位元件在夹具中的位置须使它们在磨损或损坏后，易于更换或修理，以节省修理夹具所需要的时间和费用，所以通常不允许直接利用夹具体作为定位元件；为了使定位元件的工作表面保持清洁，以便和工件定位基准接触良好，定位元件的工作表面尺寸应尽可能的小，更不必和工件的定位表面全部接触；为了使工件在加工时稳固可靠，定位元件的排列应使切削力和夹紧力落在支承点上或落在几个支承点的中间。在车床加工中，除了在角铁和花盘或特殊夹具上加工外，很少用平面定位加工，以下几种是以：平面定位所用的定位元件：钉头支承、板型支承、可调支承。工件以外圆柱面作为定位基准的定位元件：用 V 型块作为定位元件、用圆柱孔作为定位元件、使用定心夹紧装置（双爪卡盘、三爪卡盘、弹簧夹头） 。工件以内孔作为定位基准的定位元件：定位销、心轴（整体式心轴、胀力心轴、组合心轴、球式心轴、自动夹紧心轴、盘形弹簧心轴、塑料心轴、橡胶心轴、花键心轴）工件以中心孔、端面外圆及端面内孔作为定位基准的定位元件：工件以中心孔作为定位基准用的顶针（前顶针、后顶针） 、工件以端面外圆及端面内孔作为定位基准用的顶针（前顶针、后顶针） 、传动装置（机心夹头、自动卡紧鸡心夹头、传动盘/拨盘、自动夹紧传动夹头、气压传动夹头）工件以螺纹作为定位基准（整体式螺纹定位、活动式螺纹定位）工件以曲型面作为定位基准工件以燕尾槽作为定位基准夹紧装置：工件在固定和夹紧时的装置，可用手动夹紧、机动夹紧、自动夹紧和液体塑料夹紧。手动夹紧指直接利用人力和扳手来操作的。机动夹紧指压缩空气和真空夹紧、液压传动夹紧和电磁夹紧等。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 38 页 共 50 页自动夹紧指夹紧力（把工件压向夹具定位支承所使用的力）利用机床运动部分来自动操纵的。液体塑料夹紧指利用液体塑料的压力通过衬套薄壁的弹性变形把夹紧力传给工件。在车床上加工时，夹紧工件的方法一般有三种：装在顶针之间、装在心轴上和夹在夹头（或卡盘）内。常用夹紧装置的种类：简单的压板装置、螺旋压板装置、铰链式压板装置螺钉式夹紧装置、螺母式夹紧装置、气动夹紧装置工件在固定和夹紧时应注意事项：(1) 夹紧时必须保证不破坏工件的正确定位，并且有足够的稳固性。(2) 在与车床主轴中心线平行的定位元件上装夹工件时，夹紧时所需的力最好是从上向下。夹紧力的大小，必须保证加工过程中工件位置不发生变化，而且各作用点的夹紧力应力求均匀。通常（用平面定位时）压向主要基面的夹紧力要大一些，压向导向基面和支承基面的夹紧力要小一些。(3) 工件夹压部位和夹紧力的作用点，应尽量设置在夹具支撑面上，由支撑面直接承受或位于几个支承所组成的面积之内，不能压空，并应在工件刚度最大的部分，以免工件变形，影响加工精度和造成事故。(4) 夹紧力的作用点，应尽量设置在距切削力做用点和加工表面近些，这样可增加工件的刚性和稳定性，保证加工质量。(5) 夹紧时，夹紧机构必须保证不使夹具本身产生变形。(6) 夹紧力的方向对夹紧力的大小影响很大，应特别注意。如果夹紧力和切削力的方相一致，显然只需很小的夹紧力，工件在加工中也不会移动，所以应避免夹紧力和切削力方向相反的夹紧形式。(7) 夹紧机构在可靠的基础上，应结构简单、刚型好、操作方便、使用安全、便于制造和修理。(8) 夹紧机构的零件，最好与夹具体联系在一起，这样使用起来不但方便，同时免得丢失而影响工作。(9) 夹紧机构不能妨碍工件的装卸、加工、检查和测量等工作。(10) 夹紧机构的夹紧力，应具有调整的可能性，并且调整要方便。(11) 在一个夹具内，最好只有一种或不多与两种形式的夹紧机构，而且夹紧 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 39 页 共 50 页元件应尽量标准化、规格化和统一化。夹具的设计原则：(1) 要注意工件的形状及精度要求。(2) 夹紧力大小的决定及材料的选择。(3) 夹具在旋转时应保持平衡。(4) 操作要安全。(5) 要注意加工方式。(6) 安装次数要少。设计夹具的程序如下：(1) 分析研究加工的工件。研究部件的装配图，明了加工工件的性能和作用，以及与其它零件的相互关系；研究工件的工作图，明了工件的形状尺寸、加工表面、精度等级、几何精度、技术要求、材料牌号及其硬度等；研究工件的工艺要求，根据装配图和工作图，分析选用工件的定位基面。(2) 拟定夹具的类型和结构。研究工艺人员对夹具结构提出的特殊要求和技术问题；研究过去设计使用过的同类型夹具的结构，分析它们的优缺点，以改进夹具的设计；根据以选定的工件定位基面，拟定在夹具中的定位方法和结构形式；研究和确定工件的夹紧部位和夹紧方法，设计可靠的夹紧机构；研究和了解所选用的机床的规格、性能和精度等条件，以便确定夹具安装在机床上的位置及其相应的连接方法和固定方法；了解制造夹具的有关设备情况，以便确定夹具体和主要零件的工艺性和制造方法。(3) 绘制夹具的总图。首先画出工件的外部轮廓（用双点划线或红色铅笔来表示）以便确定夹具的有关尺寸。再画出工件加工的部位和加工余量（用交叉线来表示） ，以便确定刀具和辅助工具的尺寸和相对的工作位置；夹具的总图上应当具有23 个投影图和必要的剖面图。按照这些图可以了解和判断出夹具的任何一个零件；夹具总图的正视图，应当是以夹具实际工作时在机床上的安装位置，或按工人的操作位置设计；在图上应注出所有适当公差的基面尺寸、座标尺寸、定位尺寸和夹具的外形尺寸，根据这些尺寸，可以作夹具的检查和测量；所有连接件和配合件，都应注出连接尺寸、配合尺寸和配合公差，以及几何形状的偏差；对夹具零件进行编号，并按厂内所规定的格式作出夹具的零件明细表，图纸应合乎国家标准的规定；在图上应当注出夹具的技术要求、定期检查的时间和周期。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 40 页 共 50 页(4) 测绘夹具零件的工作图。根据夹具总图测绘出每一个零件的工作图（标准件可不绘） ；根据夹具的结构和工艺上的条件来决定零件的形状和注出全部尺寸、配合公差，允许的几何形状偏差、热处理以及其他技术要求；零件加工的表面光洁度一般与尺寸精度和几何精度有关，夹具零件最常用的是69。(5) 选用零件的材料。夹具零件一般选择用较好的材料制造，因此，必须注明零件所使用的材料牌号；根据夹具的结构和零件的工作情况，以及所起的作用，就能够确定对零件材料的基本要求，从而按材料的性能和工厂材料的供应情况来选用合适的材料；确定材料的热处理规范，以及应达到的硬度要求等，使零件具有相当的韧性和耐磨性。步骤：选择工件的定位基准决定工件的定位方法、定位元件选择夹紧装置考虑夹具与机床的连接方法解决夹具旋转时的平衡夹具的加工夹具的强度和刚度等。经过与指导老师协商，决定设计第二道机加工夹具设计车削端面和内孔的车床专用夹具。本夹具将用于 SK360 型车床。刀具为一把硬质合金车刀8。5.15.1 问题的提出问题的提出在金属切削机床上进行加工时，为了保证工件加工表面的尺寸，几何形状和相互位置的精度等要求，在加工方法确定之后，需要解决的问题之一是使工件相对于刀具和机床占有正确的加工位置（即工件的定位）并把工件压紧夹牢，以保证这个确定了的位置在加工过程中稳定不变（即工件的夹紧）就是工件在上的正确安装8。本夹具主要用来车削端面和内孔的，由于对表面粗糙度的要求和对尺寸的要求比较高，所以以84.8mm 内孔端面为定位，以84.8mm 内孔表面涨紧来作为精基准，就足以保证尺寸和位置精度。但由于工件形状比较复杂，加工内容多，精度要求较高，所以设计夹具时必须考虑到夹具本身的制造精度和定位的精度，并以方便高效的方式进行夹紧。5.25.2 夹具设计夹具设计5.2.1 定位基准的选择由于壳体件结构复杂、壁薄较薄，夹紧力过大或夹紧力着力点不适当，都会使 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 41 页 共 50 页工件产生夹紧变形。在这种状态下加工，虽然工件“合格” ，但加工后撤去夹紧力，工件便恢复原状，破坏了已加工好的精度，在壳体加工中，必须注意夹紧对工件加工精度的影响，采取有效措施保证加工精度。夹紧力作用点的选择应选择工件刚度较大的部位，并保证夹紧力作用于主要定位面上。例如，夹紧力施于壳体的较大的内孔表面；提高接触刚度、孔系加工时，应尽量提高壳体基准面与夹具定位元件的接触刚度。目前，最常见的夹紧方式有机械夹紧、液压夹紧、气压夹紧，其三种方法比较如表 5.1 所示。 表 5.1 机械夹紧、液压夹紧、气压夹紧三种方法的比较比较项目机械夹紧液压夹紧气压夹紧夹紧力较大最大中等动作快慢慢较慢较快环境要求一般较高适应性好构造一般复杂简单载荷变化影响没有有一些稍有远距离操纵短距离短距离中距离工作寿命一般一般长维护简单要求高一般价格一般稍贵便宜综上所述，机械夹没紧有载荷变化影响，适合短距离操作维护简单，是铝合金壳体加工件的理想夹紧方式11。由零件图可知，此壳体59内孔有圆柱度度要求，其设计基准为59孔端03. 006. 0021. 0051. 0面。为了使定位误差为零，应选择以84 孔端面为定位及84 孔内定位并夹紧的夹具。提高加工效率及方便加工，现决定采用硬质合金车刀对端面和内孔面进行加工。同时，为了减少价格，易于操作和更换，准备采用机械夹紧装置。 该机械夹紧装置夹具工作原理：带斜槽的双排模式卡爪自动定心装置，用在车床上按内孔将工件定心和夹紧。当拧紧螺母时，使导套 1 右移，依靠斜槽把左排 3个卡爪张开；同时，螺栓带动导套 2 左移，依靠斜槽把右排 3 个卡爪张开，使工件自动定心和夹紧，并使两排的夹紧力相等。松开时，依靠弹簧和弹簧卡圈的弹簧力 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 42 页 共 50 页把各卡爪延导套斜面退回，这种装置结构简单，双排卡爪可使工件夹紧可靠，但由于卡爪上无固紧螺钉，不便于装配后磨削外圆，故要保证较高的定心精度会给制造带来困难12。5.2.2 切削力及夹紧力计算刀具：硬质合金（YT15）车刀切削力的计算：（见切削用量简明手册表 3.28） NtSCpPzz3 .1328 . 07 . 19275. 075. 0NStCpPyy6 .738 . 07 . 15475. 09 . 075. 09 . 0NtSCpPxx5 .718 . 07 . 1464 . 04 . 0切向力： =132.3NzP轴向分力：=73.6NxP径向分力：=71.5NyP夹紧力的计算：碳素钢螺栓sAFs0)7 . 06 . 0( d2：外螺纹中径 d1：外螺纹小径232)2(4ddAsd3：计算直径 d3=d1-H/6(H 为原始三角形高度)M12 的螺纹大径为 12mm 螺纹小径为 10.7mm=1.04mm882221HHddHd3=10.5mm d2=11.61mm=95.9mm2232)2(4ddAs夹紧力 =27619.2NsAFs0)7 . 06 . 0