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工艺 夹具 柴油机 机体 机械 加工 及其 66 镗孔 设计

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四 川 理 工 学 院毕 业 设 计（论 文）说 明 书题 目 柴油机机体机械加工工艺 及其66镗孔夹具设计 学 生 李 坤 系 别 机电工程系 专 业 班 级 机械设计制造及其自动化机制03级1班 学 号 030110209 指 导 教 师 官中伟 四 川 理 工 学 院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 柴油机机体机械加工工艺及其66镗孔夹具设计 系： 机电工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 机制03级1班 学号： 030110209 学生： 李 坤 指导教师： 官中伟(副教授) 接受任务时间 2007.03.05 教研室主任 （签名）系主任 （签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求柴油机机体零件图一张，生产批量为20万件/年（1） 零件图一张、毛坯图一张；（2） 机械加工工艺规程一套；（3） 工序卡一张；（4） 夹具装配图一张、夹具零件图一套（5） 计算机绘图、手工绘图至少一张；（6） 毕业设计说明书一份。2指定查阅的主要参考文献（1） 机械制造工艺手册（2） 夹具设计手册（3） 机械零件设计手册（4） 机械制造技术基础3进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1查阅资料，复习与设计相关的知识2007.03.052007.03.252进行方案设计，确定基本结构形式2007.03.262007.04.103绘图和主要的设计计算2007.04.112007.05.284完成毕业设计说明书的编写2007.05.292007.06.055毕业答辩准备和毕业答辩2007.06.062007.06.24注：本表一式三份，系、指导教师、学生各一份目 录中文摘要英文摘要第1章 零件分析1 1.1 机体的主要作用1 1.2主要技术条件分析1 1.2.1形位误差的要求及分析11.2.2 主要尺寸公差及分析31.2.3 表面粗糙度要求3第2章 毛坯的确定42.1 毛坯材料及制造形式的确定42.2 铸造的加工余量及尺寸公差的确定4第3章 工艺规程的设计63.1 定位基准选择6 3.1.1粗基准的选择6 3.1.2 精基准的选择6 3.2 制订加工工艺路线7 3.3 刀具、量具、夹具及设备的选择103.4 加工工序的设计11第4章 夹具设计324.1 定位的选取334.2 各元件的选取334.2.1弹簧的计算及选取334.2.2 汽缸的选择344.2.3 连接板的选用344.2.4 上底板的选用354.2.5 下底板的选用364.2.6 支承杆的选用364.3 切削力及夹紧力的计算364.4 定位误差分析374.5 夹具标准件的选择39 4.5.1 支承杆螺母的选择394.5.2 连接板上螺钉的选择394.5.3 管接式法兰汽缸套件的选择394.6 夹具的使用及维护40结论41参考文献42致谢43前 言本次毕业设计是大学四年对所学课程进行的一次综合性的复习和总结，是四年学业完成的最后环节，是对大学所有学知识的一次综合运用，其目的是通过设计来将大学所学课程联系起来，用于设计，提高我们的设计能力，是对我们大学生活的最后考验。本次毕业设计的题目是“EM165柴油机机体机械加工工艺及其66镗孔夹具设计”，EM165型柴油机汽缸属于比较复杂的箱体零件，属于形状复杂，精度要求高，刚性差，工艺性差的壳体，其加工工艺复杂，涉及到许多零件，例如：螺纹，曲轴孔，曲面，支架等等，这些零件要求的精度要求比较高，这对工艺规程设计更加有难度。本次毕业设计的内容包括了零件的工艺路线的制定及其指定工序的夹具设计，涉及到所学的多方面知识，培养我们综合运用机械制造专业知识的基本理论和思想独立地分析和解决实际生产中问题的能力，并能独立地分析生产工艺，有效地巩固所学知识，为即将面临的工作打下坚实的基础。在设计中由于本人能力有限以及实践经验的缺乏，所以此中错误之处在所难免，诚望老师不吝指教。 编者 二七年五月 四川理工学院专 业机 械 加 工 工 序 卡 片产 品 型 号 EM165零（部）件图号共 1 页机械设计制造及其自动化产 品 名 称柴 油 机零（部）件名称机体第 1 页车 间工 序 号工 序 名 称材 料 牌 号机 加8 粗镗66H7孔HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸 件 242.516521411设 备 名 称设 备 型 号设 备 编 号同时加工件数组合机床1夹 具 编 号夹 具 名 称工位器具编号工位器具名称镗模冷 却 液工 序 工 时准 终乳化液单 件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转数（转/分）切削速度（米/分）走刀量（毫米/齿）吃刀深度（毫米）走刀次数工 时 定 额机 动辅 助1粗镗H7孔专用夹具 硬质合金镗刀 游标卡尺160200.151.011.260.34 描 图描 校底图号编 制 日 期审核期会签日期班 级姓名姓名装订号机制03级1班李坤标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 四川理工学院专 业机械加工工艺过程卡产品型号EM165零（部）件图号共 2 页机械设计制造及其自动化产品名称柴油机零（部）件名称机体第 1 页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外形尺寸242.5165214每毛坯件数1每台件数1备 注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准 终单 件1 铣粗铣A面机加X52K 专用夹具 2 钻钻A面410mm孔机加组合机床 专用夹具 3 铰铰410mm孔机加组合机床 专用夹具 4铣粗铣前、后面机加组合机床 专用夹具 5 铣粗铣上面机加组合机床 专用夹具 6 铣粗铣右侧面机加X52K 专用夹具 7 镗粗镗孔52J7 、46、70、80、105H7机加组合机床 专用夹具 8 镗粗镗孔66H7、40H8机加组合机床 专用夹具 9 钻钻前面8M6，螺纹底孔，2M8螺纹底孔，30孔及20和后面8M8螺纹底孔和20H7孔机加组合机床 专用夹具 10 钻钻B面2M6螺纹底孔，10孔，C面222H7及4M8螺纹底孔机加组合机床 专用夹具 11 铣精铣前后面机加组合机床 专用夹具 12 铣精铣上面机加组合机床 专用夹具13 镗精镗52J7，105H7，70，扩后面20孔机加组合机床 专用夹具描 图14镗精镗66H7，40H8孔机加组合机床专用夹具15扩扩30孔机加组合机床专用夹具描 校16扩扩26孔机加组合机床专用夹具底图号编制日期审核日期会签日期班 级姓 名装订号机制03级1班李坤标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 四川理工学院专 业机械加工工艺过程卡产品型号EM165零（部）件图号共 2 页机械设计制造及其自动化产品名称柴油机零（部）件名称机体第 2页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外形尺寸242.5165214每毛坯件数1每台件数1备 注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准 终单 件17 铰铰20H7，30孔机加组合机床 专用夹具 18倒角倒20H7，105H7，70孔的角机加组合机床 专用夹具 19倒角各面螺纹孔倒角机加组合机床 专用夹具 20铰铰22H7孔机加组合机床 专用夹具 21 钻钻25与22H7孔轴线成25的斜孔机加组合机床 专用夹具 22 攻攻前面8M6，2M8螺纹及后面8M8螺纹机加组合机床 专用夹具 23 攻攻C面4M8，B面2M6螺纹及F面4M8螺纹机加组合机床 专用夹具 24 磨磨削52J7，105H7孔机加组合机床 专用夹具 25 漆非加工表面涂漆 26 检送检质检 27 入库描 图描 校底图号编制日期审核日期会签日期班 级姓 名装订号机制03级1班李坤标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期摘 要本设计的内容包括了柴油机机体的机械加工工艺过程及其中工序的夹具设计。 本设计中加工工序内容主要有铣端面、镗孔和钻孔等。 在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步, 加工各工序的机车及机床的进给量、主轴转速、切削速度和切削工时。然后进行镗孔夹具设计,首先应考虑工件的定位与夹紧。选择合适的定位元件和夹紧元件可以节约工时、提高工作效率。其次是引导装置。在选择元件时,应该尽量选择标准件。最后计算该工序的基本时间、辅助时间和工作地服务时间。关键词 工序、定位、夹紧、夹具设计ABSTRACTThis design content has included the diesel engine organismmachine-finishing technological process and its center the workingprocedure jig design. In this design processes the working procedurecontent mainly to have the mill end surface, boring and the drill hole and so on. In the formulation technological process, must determine various working procedures the installment location and this workingprocedure need the labor step, processes various working procedures the locomotive and engine bed entering for the quantity, the main axleotational speed, the cutting speed and the cutting man-hour. Then carries on boring the jig design, first should consider the work piece the localization with clamps. Chooses the appropriate localization part and clamps the part to be allowed to save man-hour, the enhancement working efficiency. Next is the guiding arrangement. When chooses the part, should choose the standard letter as far as possible. Last count this working procedure basic time, non-cutting time and job site service time.Keywords： The process, The localization, clamps, jig designII四川理工学院毕业设计（论文）第一章 零件分析箱体类是机器或部件的基础零件，它将机器或部件的一些轴、套、轴承和齿轮等有关零件装配起来，使其保持正确的相互位置关系，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。因此，箱体的加工质量对机器的工作精度、使用性能和寿命都有直接的影响。箱体零件虽然结构多种多样，但有共同的特点：多为铸造件，结构复杂，壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大。既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固件。箱体类零件上面的孔与孔之间有较高的位置精度（孔与孔的平行度、孔的轴线与面有垂直度要求），其加工质量的好坏直接影响柴油机的精度和使用性能，因此柴油机汽缸的加工质量至关重要。柴油机机体属于箱体零件，其特点是：具有形状复杂的内腔，箱壁多用于安装轴承的轴承孔或其他用途的孔系。箱体的加工面较多，主要加工的是面和孔系，属于整体式机体结构，即汽缸体和曲轴箱制成一个整体零件，这种整体式机体的特点是结构紧凑，刚性好，但加工制造困难。1.1机体的主要作用1、支承柴油机的所有运动部件，使它们在工作时保持相互准确的位置关系；2、在机体上加工有水道和油道，保证各零件工作时必要的冷却与润滑；3、安装柴油机各辅助系统部件；4、作为柴油机使用安装时的支承，将柴油机固定在底盘或支架上。柴油机机体的结构较为复杂，部件结构尺寸精度较高，是柴油机的主要部件。1.2主要技术条件分析 由于机体上要安装曲轴、汽缸套、调速器等重要部件，所以，安装主要部件的结构都有精度要求，需要对其进行技术条件分析。1.2.1形位误差的要求及分析以列表方式对形位误差进行分析表1.1 形位误差分析表误差要求标注位置及分析0.06FH平行度要求公差0.06mm，机体上部平面，此平面为安装喷油泵的平面，8级精度，即机体上平面对52、20孔轴线的平行度误差为0.06mm0.08FH40的孔的轴线对于52、20的孔的轴线垂直度误差为0.08，保证喷油泵位置0.025FH52的孔的轴线相对于两个孔公共轴线的同轴度要求公差为0.0250.0852的孔的圆柱度要求公差0.08，7级精度0.025FH52的孔的右端面相对于52、20的公共轴线的跳动公差为0.0250.015FH20轴线相对于52、20的公共轴线同轴度要求为0.015，7级精度0.03AB70的孔左端面相对于30、105孔公共轴线的圆跳动误差为0.030.015R30的孔相对于轴线的跳动误差为0.015，7级精度0.01030的孔的圆柱度误差为0.010，8级精度0.010105孔的圆柱度误差为0.010，7级精度0.015AB105孔的的轴线相对于30、105的公共轴线的同轴度公差为0.0150.025MQ机体上部平面用于安装喷油泵的螺纹孔，相对于40的圆心的位置度误差为0.025，且必须符合最大实体原则0.4M后盖螺孔的位置度公差为0.4，且必须符合最大实体原则0.07机体前面的平面度为0.07100：0.05AB机体前面对30、105孔的公共轴线在100范围内的公差是0.050.06机体后面的平面度为0.06100：0.05AB机体后面对30、105孔的公共轴线在100范围内的公差是0.050.04M机体后面的螺纹孔4M86H的位置公差为0.04，且必须符合最大实体原则1.2.2 主要尺寸公差及分析从零件图尺寸标注分析，尺寸要求较高的有52，30，20，40等孔，可由刀具及机床的精度保证；52孔系与105孔系的Y向中心距尺寸为30，57等，可由夹具保证。1.2.3 表面粗糙度要求本产品属于大批量生产，年产20万件以上，以组合机床为主要的加工设备，根据图纸要求，部分孔的圆柱面要求为Ra1.6，而平面上粗糙度的最高要求为Ra3.2，组合机床完全能达到此精度要求。43第二章 毛坯的确定2.1毛坯材料及制造形式的确定由于箱体类零件形状复杂，有腔形，故一般需要铸造成型。机体结构复杂，部位结构尺寸精度较高，受到高频的变载荷及振动，故零件材料可选用HT200（灰铸铁），硬度为170-240HBS，因为它强度较高、耐磨、耐热性能好，但需人工时效处理，适用于承受较大应力（2942N/cm），摩擦面间单位压力大于49N/cm和要求一定的气密性的零件，适用于汽缸体等。其工作条件：承受高弯曲应力（0.49）及抗拉应力；摩擦面间的单位面积压力1.96；要求保持高气密性。根据以上要求，由于零件结构复杂、形状材料方面的要求，批量较大，毛坯确定为砂型机器造型，通过在震击后加压紧实铸造，机器造型成本低，生产率较高。（机械加工工艺手册第一卷） 2.2铸造的加工余量及尺寸公差的确定根据机械加工工艺手册表2.3-1，2.3-3，2.3-4，2.3-5，2.3-9，查得各加工余量及公差如下表所示：表2.1 加工余量分析表 基本尺寸加工余量 公差高度方向205mm单边余量4.5mm2.8mm宽度方向158mm单边余量3.5mm2.5mm长度方向153mm单边余量3.5mm2.5mm52 46 40孔66 70 80孔双侧加工，单边余量为3.0 mm2.0mm2.2mm105孔单边余量双侧加工3.5 mm2.2mm其他尺寸公差数值为：表2.2 尺寸公差分析表基本尺寸公差基本尺寸 公差1625 mm1.7 mm63100 mm3.2 mm2540 mm1.8 mm100160 mm2.5 mm4063 mm2.0 mm160250 mm2.8 mm 2、画零件毛坯综合图一张，见附图。第三章 工艺规程的设计 3.1定位基准选择3.1.1 粗基准的选择选择粗基准的原则：（1）应选能加工出精基准的毛坯表面作粗基准；（2）当必须保证加工表面与不加工表面的余量的位置和尺寸时，应选不需要加工的毛坯表面作粗基准；（3）要保证工件上某重要表面的余量时，则应选择该表面作为定位粗基准；（4）当全部表面都需要加工时，应选余量最小的表面作为粗基准，以保证该表面有足够的加工余量。因此，对于底面的加工，选择工件的前面或后面作为加工基准面，应该尽量使底面的切削深度均匀，以提高其精度。3.1.2精基准的选择精基准的选择应该以保证零件的加工精度出发，同时考虑装夹方便，夹具结构简单，应遵循以下原则：量选择零件的设计基准作为精基准，可以避免基准不重合引起的定位误差，即“基准重合”原则；尽可能的使工件各主要表面的加工采用统一的定位基准，即“基准统一”原则；当零件主要表面的相互位置精度要求很高时，应采用互为基准，反复加工的原则；选择加工表面本身作为定位基准，这是自为基准；选择的定位精基准应该保证工件定位准确，夹紧可靠，夹具结构简单，操作方便的原则。即底面加工后，应该以底面作为精基准，因为底面是设计基准，符合“基准重合”原则。根据不同的加工表面加工方式不同，定位方式应该主要以一面两孔定位，这是箱体零件加工的典型加工定位方式，并根据加工要求不一样也可以选择用两面组合定位及其它定位方式。附主视图一张： 图3.1 零件主视图3.2制订加工工艺路线根据各表面的加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法：表3.1 加工方法一览表A面：粗铣20H7孔：钻扩铰B面：粗铣精铣70孔：粗镗半精镗C面：粗铣精铣精铣46孔：粗镗前端面：粗铣精铣80孔：粗镗后端面：粗铣精铣105孔：粗镗精镗磨后盖结合面：粗铣30孔：钻扩铰40H8的孔：粗镗精镗26.5孔：钻扩52J7孔：粗镗精镗精磨根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则初步拟定加工路线如下：表3.2 加工路线表1工序号 工序内容1粗铣A面2钻A面410mm孔3铰410mm孔4粗铣前、后面5粗铣上面6粗铣右侧面7粗镗孔52mm 、46mm、70mm、80mm、105mm8粗镗孔66H7mm、40mm9钻上面222mm孔，4M8螺纹底孔，2M6螺纹孔，10mm孔10钻前后面8-M6螺纹底孔及20mm、30mm孔以及后面8-M6螺纹孔和20孔11精铣前后面12精铣上面13精镗52J7mm，105H7mm，半精镗70孔，扩20mm孔14精镗66H7mm，40H8mm孔15扩30mm，26mm孔16铰20H7mm，30mm孔17铰22mm孔18钻25mm与22H7mm孔轴线成25的斜孔19攻前面8M6，2M8螺纹及后面8M6螺纹20攻C面4M8，B面2M6螺纹及F面4M8螺纹21磨削52mm，105mm孔22所有非加工表面涂漆23交检24入库以上确定的加工方式是根据其尺寸及形位公差的精度，参照互换性与测量技术基础上公差等级和简明机械制造工艺手册上所述各种加工方式的经济加工精度确定的。 根据上面的方案，在大批量的生产过程中适合在自动化生产线上进行生产。它把每道工序分得相当细致以至某些工序出现杂乱现象，根据形位公差原则并查阅机械加工工艺设计实用手册。修改后的工艺路线如下：表3.3 加工路线表2工序号 工序内容1铣底面2钻底面410孔3粗铰410孔4粗铣前、后面5粗铣上面6粗铣右侧面7粗镗孔52J7 、46、70、80、105H78粗镗孔66H7、40H89钻前面8M6，螺纹底孔，2M8螺纹底孔，30孔及20和后面8M6螺纹底孔和20H7孔10钻上面6M8螺纹底孔，10孔， 222H711精铣前后面12精铣上面13精镗52J7，105H7，70，扩后面20孔14精镗66H7，40H8孔15扩30孔16扩26孔17铰20H7，30孔18倒20H7，105H7，70孔的角19各面螺纹孔倒角20铰22H7孔21钻25与22H7孔轴线成25的斜孔22攻前面8M6，2M8螺纹及后面8M6螺纹23攻上面6M8螺纹及F面4M8螺纹24磨削52J7，105H7孔25非加工表面涂漆26送检27入库3.3刀具、量具、夹具及设备的选择由于本产品属于大批量生产（20万件/年以上），所以应该以组合机床为主，辅以少量通用机床。以流水生产线的生产方式提高生产效率，工件在机床上的装夹主要以气动或液压传动为主要装夹方式，具体选择如下（主要参考机械加工工艺手册第三章机床，第四章刀具）。1、铣底面时，选择定位基准为前面，所以采用立式铣床，选用铣刀为镶齿套式面铣刀，具体参数如下： D=80，Z=10，L=36，D=27 选用X52K，P=7.5KW2、钻底面410孔，由于表面粗糙度为3.2m，钻削不能达到要求，安排有铰削，应留有铰削余量，采用组合机床加工，选择9.8的普通麻花钻。3、粗铰底面410孔，选择d=10mm的锥柄机用绞刀，以组合机床加工。4、粗铣前后面，以底面和一个与之垂直的平面作定位基准，用组合机床加工，采用卧式铣床，选用铣刀D=125镶齿三面铣刀。5、粗铣上面，以底面为基准，采用立铣，用组合机床加工，加工选择铣刀为：D=63的套式铣刀加工B面，D=100的套式面铣刀加工C面。6、粗铣右侧面，定位方式同上采用立铣可选用通用型机床型号X52K选择刀具为D=160mm直齿三面刃铣刀。7、粗镗孔52J7 、46、70、80、105H7孔，组合机床加工，以底面作为定位基准，采用一面两孔定位，选用刀具为粗镗刀，以双刀镗52、46且镗52孔为盲孔镗刀，镗70、80、105采用同轴镗，镗70、80孔用盲孔镗刀。8、粗镗孔66H7、40H8，以组合机床加工，底面定位，一面两孔，镗头为垂直方向，选择镗刀为普通粗镗刀，d=20,k=60,L=150.9、钻前面8M6螺纹底孔，2M8螺纹底孔，30孔及20，标准麻花钻钻后面8M8螺纹底孔，选用6.8的长麻花钻钻2M8底孔（根据零件结构尺寸，标准麻花钻不能达到要求），选用=19mm标准麻花钻钻前面30及后面20孔，选=20mm孔钻钻前面20孔，以组合机床加工，一面两孔定位。10、钻B面2M8螺纹底孔，10孔，C面222H7及4M8螺纹底孔以底面为基准采用一面两孔定位，组合机床加工，选用=6.8mm钻头钻2M8螺纹底孔，选用=22麻花钻钻222H7孔，选=10麻花钻钻10孔。11、精铣前后面，定位方式与粗铣时一样，组合机床加工，刀具与粗铣时相同。12、精铣B、C面，定位方式与粗铣时一样，组合机床加工，刀具与粗铣时相同。13、精镗52J7，105H7，70，扩后面20孔，选用一面两孔定位，组合机床加工，105H7，70采用同轴镗，70孔镗刀为盲孔镗刀，52J7为盲孔镗刀。14、精镗66H7，40H8孔，与粗镗时一样，选用同一直径的精镗刀。15、扩30孔底面定位，组合机床加工，选29.7的扩孔钻。16、扩26孔，底面定位，组合机床加工，选26的扩孔钻。17、铰20H7，30孔底面定位，一面两孔，组合机床加工，选20，30铰刀加工，用高速钢铰刀，T=2700。18、倒20H7，105H7，70孔的角。19、各面螺纹孔倒角，扩孔钻倒角，组合机床加工。20、铰22H7孔，组合机床加工。21、钻25与22H7孔轴线成25的斜孔，采用专用夹具，组合机床加工，选用5的麻花钻。22、攻前面8M6，2M8螺纹及后面8M6螺纹，选用与之直径相同的丝锥。23、攻C面4M8，B面2M8螺纹及F面4M8螺纹，选用与之直径相同的丝锥。24、磨削52J7，105H7孔，组合机床加工，与之相应的砂轮。量具的选择，流水线加工作业中，零件在不同的工序中需抽查，根据零件图上要求不同，选用游标卡尺、百分表、千分尺、螺纹通规、止规等量具。3.4加工工序的设计工序1：铣底面加工条件：铣削尺寸为52mm的底面，铣削宽度a=52mm定进给量：查机械加工工艺手册表2.473，硬质合金端铣刀进给量： a=0.18mm/z确定切削速度，查机械加工工艺手册2.481，硬质合金切削用量及功率：V=2.38m/s=142.8m/min由查机械加工工艺手册表2.494和2.495可得： K=1.0=1.032确定主轴转速： 参考P902，取相近。 机床实际切削速度为： 计算切削时间： 同上：当铣削尺寸为38mm时，即铣削宽度 故： 工序2：钻A面孔4-10mm按机械加工工艺手册李洪主编表2.4-39得：当铸铁硬度HB200HBS，d812mm 时，, 由于孔深为12mm故 由表2.4-43查得 按机床选取 机械加工工艺手册李洪主编表3.5-35故机床实际切削速度： 切削工时： 因为有四个孔需加工，所以切削工时应为：工序3：铰A面4-10孔查机械加工工艺手册表2.3-48，此道加工序余量为0.2mm;查机械加工工艺实用手册表15-43，机铰刀铰孔时的进给量，选用高速钢铰刀,f=1.2mm/r。查机械加工工艺实用手册表15-44铰孔时切削速度的计算公式：其中： 机动时间定额的计算：工序4：粗铣前后面按机械加工工艺手册P497查得，粗加工后，铣削余量为1.5mm，所以ap=1.0mm。加工条件：铣削尺寸为160mm的前面，即铣削宽度，确定进给量，查机械加工工艺手册表2.4-73： 确定切削速度，查机械加工工艺手册表2.4-73： 确定主轴转速： 查机床使用手册，取相近转速。故机床实际铣削速度为： 计算切削时间： 因为加工前后面，所有的铣削速度及主轴转速都一样，故铣削时间应为： 工序5：粗铣上端面按机械加工工艺手册P497查得，粗加工后，铣削余量为1.5mm，所以ap=1.0mm。B面：加工条件：铣削尺寸为60mm的底面，即铣削宽度，确定进给量，查机械加工工艺手册表2.4-73： 确定切削速度，查机械加工工艺手册表2.4-73： 确定主轴转速： 查机床使用手册，取相近转速。故机床实际铣削速度为： 计算切削时间： C面：方法同上 取 故： 计算切削时间： 工序6：粗铣右侧面机床：选用X52K立式铣床刀具：YG6，镶齿套式面铣刀 GB1129-85 刀具的耐用度7，参考机械加工工艺手册表2.4-72，可得10.8103 确定进给量： 参考机械加工工艺手册表2.4-73确定切削速度： 参考机械加工工艺手册表2.4-81修正系数： 则： 故： 查机床使用手册，可得之与434r/min相近的机床转速有375r/min和475r/min，在此选择475r/min。则： 计算切削时间：参考机械加工工艺手册表2.5-10，铣削机动时间的计算，选用对称铣销。 工序7：粗镗孔46mm、52mm 、70mm、80mm和105mm镗46mm的孔确定进给量：参考机械加工工艺手册表2.4-66可得：切削速度v：参考机械加工工艺手册表2.4-9，可得。修正数： 则： 这样可以求出切削速度： 求出主轴转速： 参考机床使用说明书，查得相近转速，在此取800r/min。故求出实际切削速度应为： 切削时间： 参考机械加工工艺手册表2.5-3镗削机动时间计算其中： 则： 粗镗孔52mm确定进给量：参考机械加工工艺手册表2.4-66，即查得：切削速度v：参考机械加工工艺手册表2.4-9，可得。修正数： 则： 这样可以求出切削速度： 求出主轴转速： 参考机床使用说明书，查得相近转速，在此取800r/min。故求出实际切削速度应为： 切削时间： 参考机械加工工艺手册表2.5-3镗削机动时间计算其中： 则： 3、镗70mm的孔确定进给量：参考机械加工工艺手册表2.4-66可得：切削速度v：参考机械加工工艺手册表2.4-9，可得。修正数： 则： 这样可以求出切削速度：求出主轴转速： 参考机床使用说明书，查得相近转速，在此取315r/min。故求出实际切削速度应为： 切削时间： 参考机械加工工艺手册表2.5-3镗削机动时间计算其中： 则： 4、粗镗80mm的孔确定进给量：参考机械加工工艺手册表2.4-66可得：切削速度v：参考机械加工工艺手册表2.4-9，可得。修正数： 则： 这样可以求出切削速度： 求出主轴转速： 参考机床使用说明书，查得相近转速，在此取250r/min。故求出实际切削速度应为： 切削时间： 参考机械加工工艺手册表2.5-3镗削机动时间计算其中： 则：5、镗105mm的孔确定进给量：参考机械加工工艺手册表2.4-66可得：切削速度v：参考机械加工工艺手册表2.4-9，可得。修正数： 则： 这样可以求出切削速度：求出主轴转速：参考机床使用说明书，查得相近转速，在此取200r/min。故求出实际切削速度应为：切削时间： 参考机械加工工艺手册表2.5-3镗削机动时间计算其中： 则：工序8：粗镗孔66H7mm、40mm加工余量的确定 组合机床加工上表面两孔，采用镗削加工，其工序余量如下（半径余量）： 基本尺寸：66mm 40mm 加工余量： 2.0mm 2.0mm按机械加工工艺手册P454查得镗削所能达到的尺寸精度为IT13，所以按加工方法的经济精度，并按“入体原则”确定各孔的工序尺寸公差，查机械制造技术基础P113，标准公差数值为： 两孔的垂直度由基准面底面保证。切削用量的选择与确定，查机械加工工艺手册表2.4-66。镗孔： 66H7mm 40mm 镗削速度：66H7mm的孔： 40孔： 故： 查表3.1-41,取机床转速相近值:n=160(r/min)故求出实际切削速度应为：切削时间：查表得： 取： 查表得：取 其中： Tw工作地服务时间； 故单件时间定额： 工序9：钻前面8-M6螺纹孔，30，20，及后面8-M6螺纹孔和20加工余量的确定：组合机床加工，其工序余量如下：（半径余量）基本尺寸： M8螺纹底孔 20 30加工余量： 2.5mm 20mm 30mm所选钻削所能达到的尺寸精度为IT11IT12，所以按加工方法的经济精度，并按“入体原则”确定各孔的尺寸公差为： M8螺纹底孔 20 30 各螺纹孔的位置均由钻模板保证切削用量的选择与确定：根据机械加工工艺手册： =0.25mm/r =0.30mm/r查机械加工工艺手册表2.4-41，刀具选用高速钢刀具钻铸铁：=0.46m/s=27.6m/min=0.67m/s=40.2m/min=0.63m/s=37.8m/min上述选择是在尽量使工件切削同步以抵消其切削力的原则下选取的，可以确定其主轴转速为：n=1858(r/min)查表3.1-31,取机床转速相近值:n=1850(r/min)时间定额的计算：上式中，L为钻套到工件表面，工件外表面到加工表面的距离和加工深度之和。其他时间： =0.25min （单件机动时间） 故单件时间定额： 工序10：钻B面2M6螺纹底孔，10孔，C面222H7及4M8螺纹底孔加工余量的确定：组合机床加工，其工序余量如下：（半径余量）基本尺寸： M6螺纹底孔 M8螺纹底孔 10 22H7加工余量： 2.5mm 3.4mm 10mm 22mm所选钻削所能达到的尺寸精度为IT11IT12，所以按加工方法的经济精度，并按“入体原则”确定各孔的尺寸公差为： M6螺纹底孔 M8螺纹底孔 10 22H7 各螺纹孔的位置均由钻模板保证。切削用量的选择与确定：根据机械加工工艺手册： 查机械加工工艺手册表2.4-41，刀具选用高速钢刀具钻铸铁： 上述选择是在尽量使工件切削同步以抵消其切削力的原则下选取的，可以确定其主轴转速为：n=根据表3.1-31,取机床转速相近值:n=500(r/min)故求出实际切削速度应为：时间定额的计算： 上式中，L为钻套到工件表面，工件外表面到加工表面的距离和加工深度之和。其他时间： （单件机动时间）故单件时间定额： 工序11：精铣前后面加工余量： 进给量： 切削速度： 故机床转速可以确定为： 根据表3.1-74,取机床转速相近值:n=375(r/min)故求出实际切削速度应为：机床机加工时间为：其他时间的确定： 故单件时间定额： 工序12：精铣B、C面B面：D=80mm L=36mm d=27mm z=10mmC面：D=100mm L=40mm d=32mm z=10mm进给量： 切削速度： 故机床转速可以确定为：根据表3.1-74,取机床转速相近值:n=600(r/min)故求出实际切削速度应为：机床机加工时间为：其他时间的确定： 故单件时间定额： =0.032+0.011+0.004=0.047(min)工序13：精镗52J7mm，105H7mm，70mm，扩后面20mm孔加工余量的确定，查机械加工工艺手册表2.3-48得：基本尺寸： 52mm 105H7mm 70mm 20mm加工余量： 2mm 2mm 2mm 2mm查机械加工工艺手册表2.2-2精镗所能达到的尺寸精度为IT8-IT10级，查机械制造技术基础P113，标准公差数值为： 根据机械加工工艺手册： 查机械加工工艺手册表2.4-41，刀具选用高速钢刀具钻铸铁： 根据上面可以确定其主轴转速为：根据表3.1-41,取机床转速相近值:n=160(r/min)故求出实际切削速度应为：时间定额的计算：故总机动时间： 其他时间的确定： 故单件时间定额： 工序14：精镗66H7mm，40H8mm孔加工余量： 基本尺寸：66H7mm 40H8mm 加工余量： 1.0mm 1.0mm进给量的选择与确定：（查机械加工工艺手册表2.1-66） 镗削速度： 根据上面可以确定其主轴转速为：根据表3.1-41,取机床转速相近值:n=160(r/min)故求出实际切削速度应为：机动时间定额的计算：其他时间的确定： 故单件时间定额： 工序15：扩孔加工余量： 加工余量为1.0mm进给量： 查机械加工工艺手册表2.4-52切削速度： 由此可以确定主轴转速：根据表3.1-41,取机床转速相近值:n=160(r/min)故求出实际切削速度应为：机动时间定额的计算：其他时间的确定：故单件时间定额： 工序16：扩孔加工余量： 加工余量为1.0mm进给量： 查机械加工工艺手册表2.4-52切削速度： 由此可以确定主轴转速：根据表3.1-41,取机床转速相近值:n=160(r/min)故求出实际切削速度应为：机动时间定额的计算：其他时间的确定：故单件时间定额： 工序17：20H7，30孔查机械加工工艺手册表2.3-48，此道加工序余量为0.2mm;查机械加工工艺实用手册表15-43，机铰刀铰孔时的进给量，选用高速钢铰刀， 。查机械加工工艺实用手册表15-44铰孔时切削速度的计算公式：其中： 机动时间定额的计算： 其他时间的确定：故单件时间定额： 工序18：倒20H7，105H7，70孔的角20H7，105H7选用车削制订进给量，根据手册及机床选取： （查切削用量简明手册表1.8）切削速度： 所以机床主轴转速应为： 根据表3.1-41,取机床转速相近值:n=250(r/min)故求出实际切削速度应为：机动时间定额的计算：其他时间的确定： 故单件时间定额： 工序19：各面螺纹孔倒角各倒角工序在钻孔时完成。工序20：铰22H7孔查机械加工工艺实用手册表15-43机铰刀铰孔时的进给量，选用高速钢铰刀，则：机械加工工艺实用手册表15-44铰孔时切削速度的计算公式：其中： 机动时间定额的计算： 其他时间的确定：故单件时间定额： 工序21：钻25与22H7孔轴线成25的斜孔查机械加工工艺手册表2.4-38高速钢钻头钻孔时的进给量，查得：查机械加工工艺手册表2.4-41高速钢钻头钻孔时的切削速度，查得：则机床主轴转速为：根据机械加工工艺手册表3.1-41,取机床转速相近值:n=2500(r/min)故求出实际切削速度应为：机动时间的确定：其他时间的确定：故单件时间定额： 因为有两孔需要加工，故，T=2Td=20.084=0.17（min）工序22：攻前面8M6，2M8螺纹及后面8M8螺纹查切削手册表2.7可以确定出进给量：查机械加工工艺手册表2.4-105攻螺纹的切削用量： 由此可以确定出机床转速；查机床转速，取故求出实际切削速度应为：查机械加工工艺手册表2.5-19续表：攻前面8-M6机动时间：攻前面2-M6机动时间：攻后面8-M6机动时间：综合所述，由相关资料： 其他时间的确定：故单件时间定额： 工序23：攻C面4M8，B面2M6螺纹及F面4M8螺纹查机械加工工艺手册表2.4，查得查机械加工工艺手册2.4-15，攻螺纹的切削速度： 由此可以确定出机床转速； 查机床转速，取。故求出实际切削速度应为： 查机械加工工艺手册表2.5-19续表：攻C面4-M6机动时间：攻B面2-M6机动时间：攻F面4-M8机动时间：综合所述，由相关资料： 其他时间的确定：故单件时间定额： 工序24：磨削52J7，105H7孔由机械加工工艺手册2.4-163，精磨内圆的切削用量： 取0.8B 磨52J7的机动时间由机械加工工艺手册表2.5-11查得：其中： （由机械加工工艺手册表2.3-49磨孔余量） （由机械加工工艺手册表2.5-13内圆的修磨系数k）磨150H7的机动时间由机械加工工艺手册表2.5-11查得： 其中： （由机械加工工艺手册表2.3-49磨孔余量） （由机械加工工艺手册表2.5-13内圆的修磨系数k）综合上述： 其他时间的确定：故单件时间定额： 第四章 夹具设计本设计选定镗66孔的夹具设计。此零件年产20万件以上，故夹具设计适用于流水线作业的车间，采用全自动或半自动夹紧装置。4.1定位的选取由于工件的定位实际上是限制工件的自由度，由于加工的孔分布在工件的前后面，且加工孔直径为66孔，可选取一面两孔的定位原则来限制工件的六个自由度。如图： 图4.1 定位示意图工件在一面两孔中被确定，利用圆柱销与削边销。综上所述，决定此工序选择一面两孔的定位方式，此种定位方式合理，夹具结构简单，定位夹紧方便，此外底面及定位孔都已精加工，所以能保证定位中位置的精确性，但是考虑到大批量生产，零件毛坯的重量尺寸以及流水线生产条件，故定位销作为伸缩式（即上下定位板之间的相对运动）。为了完成伸缩式，故定位销是自己生产加工，因为销的长度是要超过板孔的长度，还要能在工件孔中定位，上定位板的支撑用弹簧来完成，当工件在定位板上占有一个正确的位置，则定位销能在夹紧力的作用下伸入二孔中完成定位，这主要是靠压缩弹簧，使上定位板下移，定位销伸入工件孔中的；当加工完成后，夹紧力撤去，在压缩弹簧的作用下，上定位板上移，定位销从零件孔中下移，则工件可以移开，从而实现快速的过程，缩短了时间，提高了生产效率，自动化程度，适应于流水线作业。4.2 各元件的选取4.2.1弹簧的计算及选取 弹簧在夹具中的作用是实现定位板不同的工件状态下的上下移动，也起支撑作用，在下底板上放上工件不能超出定位板孔的长度。计算出工件的质量约为15KgW=1015=150N所以，在下底板上有根弹簧，每根弹簧的受力为，根据弹簧变形量，则弹簧的刚度弹簧的极限压缩量为15+2.5=17.5mm，所受的最大载荷为弹簧选择分3类压缩弹簧，计算过程如下： 假设弹簧丝直径d 3 4 5mm 假设弹簧平均直径 20 30 20mm旋转绕比 6.67 7.5 4 曲度系数 1.18 1.24 1.31 弹簧材料拉伸弹度极限 1250 960 950 MP 许用应力 625 480 475MP 计弹簧直径 2.92 2.95 2.72mm查阅机械加工工艺手册选弹簧丝的直径为3mm。弹簧的圈数 得n=6.32圈，查阅机械加工工艺手册n=7。因为弹簧的两端要与孔和底板接触，故死圈圈数为2，则弹簧的总圈数为9圈。弹簧外径D= D+d=23mm最小节距 P=d+=5.8 =0.1d查阅机械加工刀具手册，GB2089-80弹簧：d=3.0mm, =20mm，p=6.95，极限载荷F=350.1N，单圈极限载荷变形量f=3.527mm。单圈刚度：k=99.3N/m，最大套筒直径，则弹簧的自由长度为50mm。根据弹簧线性特征，所以实际变形量：满足设计要求。4.2.2汽缸的选择根据夹紧力的计算及夹具的分析，查阅机械加工工艺手册表5.2-39，选用管接式法兰汽缸固定在夹具上方见夹具装配图，这样夹紧力作用于工件上方，夹紧可靠方便，而采用前盖固定，可以减小连杆的长度，缩小夹具的结构，提高其稳定性。表4-1 汽缸的主要参数如下：(单位mm)行程C40活塞直径D150活塞杆直径35前盖直径135连接螺栓6 M10活塞杆前端连接螺纹长度L200当气压为0.4N/mm时，F为7000N满足压紧力要求。4.2.3连接板的选用由于汽缸要放在夹具的上面故需要板件，连接板需要汽缸的前盖相连，还要与四根支承杆的连接，厚度为10-25mm，考虑到夹具的紧凑性与合理性，故如图： 图4.2 板与汽缸连接示意图4.2.4上底板的选用上底板主要用于支承零件，并起导向作用，根据弹簧的自由伸长长度，板厚得出为16mm，如图所示： 4.3 上底板示意图4.2.5下底板的选用下底板主要用于安放在工作台，凸台是用来安装弹簧以及定位销。4.2.6支承杆的选用四根支承杆的功用主要是连接地板与汽缸了，两端都还有螺纹，这主要是承受汽缸所提供的力，则需要校核：螺栓M16校核，由机械设计可知：螺栓的许用拉应力已知螺栓材料45钢，由材料力学可知；螺杆的许用拉应力 取中间值4,即所以 由机械加工工艺手册，M6-M16的45号钢的在4-5之间，则符合要求。4.3切削力及夹紧力计算刀具:YG6 硬质合金镗刀 根据机床夹具设计手册表1.2-3，可得圆周切削力 P=902aSK式中:=3.5 S=0.15 =根据表1.2-4及1.2-6选取 =1.2 =1.0 =1.2 =1.0 =1.0可得: =1.44 同理 径向切削力=530aSK =530同理 轴向切削力=451aSK =451计算夹紧力时,通常将夹具和工件看成一个刚性系统,根据工件切削力,夹紧力的受力情况,按静力平衡原理计算出理论夹紧力,最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数为实际夹紧力的夹紧力数值.其理论夹紧力为W=5455N现求实际夹紧力WW=WKK为安全系数,根据表1.2-1可得:查机床夹具设计手册表1.2-1，可得：=1.2 =1.0 =1.0 =1.0 =1.0 =1.0 =1.0故可得：W=汽缸选用mm，当压缩空气单位压力P=0.4时，汽缸推力为7000N。其大于实际所需夹紧力，所以本夹具可安全工作。4.4定位误差分析采用一面两孔的组合定位，根据工序加工要求平面为第一定位基准。工件上的内孔分别为第二和第三定位基准。一批工件在夹具中定位，工件上作为第一定位基准的底面没有基准位置误差，定位孔较浅，其内孔中心线由于内孔与底面垂直度误差而引起的位置误差可以忽略不记。但是作为第二第三定位基准由于与定位销的配合间隙及两孔，两销中心距误差引起的基准位置误差必须考虑，当工件内孔的直径尺寸最大，圆柱定位销直径尺寸最小，且考虑工件上两孔中心距的制造误差，根据图示的极端位置可知： 图4.4 误差极限位置示意图=TD+Td+X= +TL式中：TD-工件内孔O的公差 Td-夹具上短圆柱定位销的公差 X-工件内孔O与定位销的最小配合间隙 TL-工件上两定位孔中心距公