转速器盘制造工艺及夹具设计

0 工 学 院 毕 业 设 计（ 论 文 ） 题 目： 转速器盘制造工艺及夹具设计 专 业： 机电技术教育 班 级： 07（ 3）班 姓 名： 马黎明 学 号： 1664070314 指导教师： 张春雨 日 期 ： 2011年 5月 30 日 1 转速器盘制造工艺及夹具设计 马黎明 （指导老师：张春雨） 安徽科技学院工学院机电技术教育专业零七级三班 目录 引 言 . 2 1. 零件分析 . 2 1.1 零件的作用 . 2 1.2 零件的工艺性分析和零件图的审查 . 3 图 1 转速器盘 . 4 1.3 零件的生产纲领及生产类型 . 4 1.4 零件的加工工艺分析 . 4 1.5 零件主要技术条件分析及技术关键问题 . 5 2. 选择毛坯 . 5 2.1 确定毛坯的成形方法 . 5 2.2 铸件结构工艺性分析 . 5 2.3 铸造工艺方案的确定 . 6 2.3.2 造型及造芯方法的选择 . 6 2.3.3 分型面的选择 . 6 2.3.4 浇注位置的选择 . 6 2.4 铸造工艺参数的确定 . 6 2.4.1 加工余量的确定 . 6 2.4.2 拔模斜度的确定 . 6 2.4.3 分型负数的确定 . 7 2.4.4 收缩率的确定 . 7 2.4.5 不铸孔的确定 . 7 2.4.6 铸造圆角的确定 . 7 2.5 型芯设计 . 7 3.工艺规程设计 . 7 3.1 基准的选择 . 7 3.1.1 粗基准的选择 . 7 图 2 型芯简图 . 8 3.1.2 精基准的选择 . 8 图 3 转速器盘基准 . 9 3.2 表面加工方案的选择 . 9 3.3 制订机械加工工艺路线 . 10 3.4 确定机械加工余量及工序尺寸 . 12 3.5 确定切削用量及基本工时 . 15 3.5.1 工序 30：粗、精铣后平面 . 15 3.5.2 工序 40：粗铣两个 18 mm 的圆柱前端面 . 19 3.5.3 工序 50：粗、精铣 25mm 的圆柱上端面 . 20 3.5.4 工序 60：钻削、铰削加工两个 9mm 的孔 . 24 3.5.5 工序 70：钻削、铰削加工 10 mm 的孔并锪倒角 0.545 . 26 3.5.6 工序 80：粗、精铣 120 圆弧端面 . 30 2 3.5.7 工序 90：钻削、铰削两个 6mm 的 孔 . 33 4 夹具设计 . 37 4.1 夹具设计 . 37 4.1.1 工件的加工工艺分析 . 37 4.1.2 确定夹具的结构方案 . 38 4.2 绘制夹具总体图 . 45 引 言 机械制造工艺是实现产品设计、保证产品质量、节约能源、降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、技术检查、安全生产和健全劳动组织的 依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品改进，提高经济效益的技术保证，因而编制一套合理的加工工艺是影响产品制造效益，企业发展进步的重要法码 。 夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某个工序的具体要求进行的，夹具设计应保证工件的加工质量、生产效益的提高，成本低、排屑方便、操作安全、省力和制造、维护容易等。 随着科学技术的高速发展，在制造业，越来越多的企业把产品的设计、分析、制造，产品数据管理和信息技术集于一体，这种先进的管理方式纳入企业信息化建设的核心，继而引发了设计领域的革命。第 一次革命是八十年代二维 CAD 软件的推广，国内普遍运用的是 AutoCAD 软件。利用 CAD 软件使设计师彻底的“甩掉”了图板。第二次革命就是大量三维软件的崛起，三维 CAD 软件不仅仅可以创建实体模型，还可以利用设计出的三维实体模型进行模拟装配和静态干涉检查、动力学分析、强度分析等。所以应用三维软件进行设计的真正意义不仅仅在于设计模型本身，而是设计出模型后的处理工作。这些是二维 CAD 软件无法实现的。 本次毕业设计为了适应现代制造技术、现代制造工程的快速发展，将运用PROE 三维软件进行实体模型的制作的现代化制造技术。 1. 零件分析 1.1 零件的作用 转速器盘是调速机构。 10mm 孔装一偏心轴，此轴一端通过销与手柄相连，另一端与油门拉杆相连。转动手柄，偏心轴转，油门拉杆即可打开油门或关小油 3 门。 6mm 孔装两销，起限位作用，手柄可在 120范围内转动，实现无级调速。该零件通过 9mm 孔用 M8 螺栓与柴油机体连接。 本设计任务给定的零件转速器盘，即传递运动并保持其他零件正确工作方式和保持互相之间的正确位置。其对加工平面，平行度，加工孔，垂直度，等有一定的要求，由于零件比 较复 杂，不成规则，故加工过程中需要用到复杂的 夹具。 1.2 零件的工艺性分析和零件图的审查 该零件图的视图正确，完整，尺寸，公差及技术都符合要求。但是，零件的加工过程，需要有较高的平面度，某些地方需要较细的表面粗糙度，各装配基面要求有一定的尺寸精度和平行度。否则会影响机器设备的性能和精度。 由 于零件的结构比较复杂 ,加工时需要较复杂的夹具才能准确的定位，并保持适当的夹紧力，可以用花盘进行定位加紧，并用垫块进行辅助定位。 4 图 1 转速器盘 1.3 零件的生产纲领及生产类型 生产纲领是企业在计划期内应当生产的产量。在毕业设计题目中，转速器盘的生产纲领为 10000 件 /年。生产类型是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。转速器盘轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，按生产纲领与生产类型的关系确定，该零件的生产类型属于大批生产。 1.4 零件的加工工艺分析 转速器盘共有九个机械加工表面，其中，两个直径为 9mm 的螺栓孔与10mm 孔有位置要求； 120圆弧端面与 10mm 孔的中心线有位置度要求。现分述如下： 两个直径为 9mm的螺栓孔 两个直径为 9mm的螺栓孔的表面粗糙度为 Ra6.3，螺栓孔中心线与底平面的尺寸要求为 18 5.00 mm；两个螺栓孔的中心线距离为 05.028 mm；螺栓孔与直径为 10mm 的孔中心线距离为 1.072 mm；与柴油机机体相连的后平面，其 5 表面粗糙度为 Ra6.3。 10mm的孔及 120圆弧端面 10mm 的孔尺寸为 10 049.0013.0mm，表面粗糙度为 Ra3.2，其孔口倒角 0.545，两个 6 036.00mm 的孔表面粗糙度为 Ra3.2， 120圆弧端面相对 10mm孔的中心线有端面圆跳动为 0.2mm的要求，其表面粗糙度为 Ra6.3。 从以上分析可知，转速器盘的加工精度不是很高。因此，可以先将精度低的加工面加工完后，再以加工过的表面为定位基准加工精度较高的 10mm 和6mm孔。 1.5 零件主要技术条件分析及技术关键问题 从转速器盘的各个需要加工的表面来分析：后平面与机体相连，其长度尺寸精度不高，而表面质量较高；两个 9mm的螺栓孔，因需要装配螺栓进行连接，还要用于夹具 定位，其加工精度可定为 IT9 级； 25mm 圆柱上端面和 120圆弧端面位置精度要求不高； 两个 6mm的孔需要装配定位销，表面质量要求高；10mm 孔需要装配偏心轴，其表面质量要求高；各加工面之间的尺寸精度要求不高。 从以上分析可知，该零件在大批量生产条件下，不需要采用专用的机床进行加工，用普通机床配专用夹具即可保证其加工精度和表面质量要求。因此，该零件的加工不存在技术难题。为提高孔的表面质量，在孔加工工序中采用铰削对其进行精加工。 2. 选择毛坯 2.1 确定毛坯的成形方法 该零件材料为 HT200，考虑到转速器盘在工作过程中受力不大，轮廓尺寸也不大，各处壁厚相差较小，从结构形式看，几何形体不是 很复杂，并且该零件年产量为 10000 件 /年，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。 2.2 铸件结构工艺性分析 该零件底平面因散热面积大，壁厚较薄，冷却快，故有可能产生白口铁组织，但因为此件对防止白口的要求不严，又采用砂型铸造，保温性能好，冷却速度较 6 慢，故能满足转速器盘的使用要求。 2.3 铸造工艺方案的确定 2.3.1 铸造方法的选择 根据铸件的尺寸较小，形状比较简单，而且选用灰口铸铁为材料，并且铸件的表面精度要求不高，结合生产条件（参考金属工艺学课程设计表 1-7）选用砂型铸造。 2.3.2 造型及造芯 方法的选择 在砂型铸造中，因铸件制造批量为大批生产（参考金属工艺学课程设计表 1-8），故选用砂型机器造型造型。型芯尺寸不大，形状简单（参考金属工艺学课程设计表 1-9），故选择手工芯盒造芯。 2.3.3 分型面的选择 选择分型面时要尽可能消除由它带来的不利影响，因为转速器盘有两个18mm 的圆柱，考虑起模方便，以两中心线所在平面为分型面。而以此平面为分型面时， 25mm 的圆柱在上下箱中的深度相差很小。此外，底平面位于下箱中，能够保证其铸造质量。 2.3.4 浇注位置的选择 因为分型面为水平面，所以内浇口开 在水平分型面处，又因为该零件形状不规则，需要设计一个型芯，为不使铁水在浇注时冲刷型芯，采用与型芯面相切方向进行浇注。由于该零件在后平面壁厚相对较大，为了不使这些地方产生缩孔、缩松，在该处开出冒口进行补缩。注入方式采用中间注入式。 2.4 铸造工艺参数的确定 2.4.1 加工余量的确定 按手工砂型铸造，灰铸铁查金属工艺学课程设计表 1-11，查得加工余量等级为 H1311 ，转查表 1-12，零件高度 100mm，尺寸公差为 13 级，加工余量等级为 H，得上下表面加工余量为 6.5mm及 4.5mm，实际调整取 4.5mm。 2.4.2 拔模斜度的确定 零件总体高度小于 50mm（包括加工余量值在内），采用分模造型后铸件的 7 厚度很小，靠松动模样完全可以起模，故可以不考虑拔模斜度。 2.4.3 分型负数的确定 按公式 21000 Lb 计算， 300L mm， L1000 1，取 2b 。但考虑上型的许多面均是要加工的平面，而且加工 余量已修正为小值，即使尺寸变化较大也不能使加工余量增多，对该零件影响不大，所以分型负数可以不给。 2.4.4 收缩率的确定 通常，灰铸铁的收缩率为 0.7%1% ，在本设计中铸件取 1% 的收缩率。 2.4.5 不铸孔的确定 为简化铸件外形，减少型芯数量，直径小于 30mm的孔均不铸出，而采用机械加工形成。 2.4.6 铸造圆角的确定 为防止产生铸造应力集中，铸件各表面相交处和尖角处，以 R = 3mm5mm圆滑过渡。 2.5 型芯设计 转速器盘的底平面形状简单，厚度较薄，且零件上两个 18mm 的圆柱与底平面平行， 不利于采用分模铸造，因此需要设计一个整体型芯，以形成铸件上的两个 18mm 的圆柱和底平面，达到简化模样和铸造工艺的目的。型芯在砂箱中的位置用型芯头和型芯撑来固定，型芯头采用圆形水平式芯头。转速器盘上相差120的两个筋板之间的空腔深度尺寸不大，形状也比较简单，可以考虑采用砂垛代替砂芯，减少型芯。型芯简图如图所示。 3.工艺规程设计 3.1 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，基准选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成零件大批量报废，使生产 无法正常进行。 本零件是有精度较高要求的孔的盘状零件，平面和孔是设计的基准，也是装配和测量的基准，在加工时，应尽量以大平面为基准。 3.1.1 粗基准的选择 8 水平式芯头下箱上箱 图 2 型芯简图 对于一般盘类零件而言，按 照粗基准的选择原则（当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面为粗基准）。选取转速器盘的底平面作为粗基准，加工出后平面。而加工 25mm圆柱上端面、 120圆弧端面时，选择转速器盘的底平面为粗基准；在加工 9mm 螺栓孔、 18mm 圆柱端面时，以加工过的后平面为定位基准；加工 10mm 孔和 6mm 孔时，则以后平面和两个 9mm 孔为定位基准。 3.1.2 精基准的选择 为保证加工精度，结合转速 器盘的特征，主要采用基准重合原则和统一基准原则来进行加工。加工后平面、 25mm 圆柱上端面、 120圆弧端面时，主要运用统一基准原则，即均以转速器盘的底平面作为定位基准；而在加工 9mm螺 9 图 3 转速器盘基准 栓孔、 18mm 圆柱端面、 10mm 孔和 6mm 孔时，选用基准重合原则，即选用设计基准作为定位基准。在实际加工中，为方便加工，各工序中运用专用夹具进行夹持，将以上两种原则 综合运用。 3.2 表面加工方案的选择 后平面 表面粗糙度为 Ra6.3，经济精度为 IT9，加工方案确定为：粗铣精铣； 10 18mm圆柱端面 表面粗糙度为 Ra6.3，经济精度为 IT11，加工方案确定为：粗铣； 9mm螺栓孔 表面粗糙度为 Ra12.5，经济精度为 IT9，加工方案确定为：钻削铰孔； 25mm圆柱上端面 表面粗糙度为 Ra6.3，经济精度为 IT9，加工方案确定为：粗铣精铣； 10mm孔 表面粗糙度为 Ra6.3，经济精度为 IT9，加工方案确定为：钻削粗铰精铰孔倒角； 120圆弧端面 表面粗糙度为 Ra6.3，经济精度为 IT9，加工方案确定为：粗铣精铣； 6mm孔 表面粗糙度为 Ra6.3，经济精度为 IT9，加工方案确定为：钻削铰孔。 3.3 制订机械加工工艺路线 制订机械加工工艺路线的出发点，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得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，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降低。 工艺路线方案一 工序 10 铸造； 工 序 20 热处理； 工序 30 粗、精铣后平面； 工序 40 粗铣两个直径为 18mm的圆柱前端面； 工序 50 粗、精铣直径为 25mm的圆柱上端面； 工序 60 钻削、铰削加工直径为 9mm的孔； 工序 70 钻削、铰削加工直径为 10mm的孔并锪倒角 0.5 45； 工序 80 粗、精铣加工 120圆弧端面； 工序 90 钻削、铰削加工两个直径为 6mm的孔； 工序 100 去毛刺； 11 工序 110 检查； 工序 120 入库。 工艺路线方案二 工序 10 铸造； 工序 20 热处理； 工序 30 粗、精铣后平面； 工序 40 粗铣两个直径为 18mm的圆柱前端面； 工序 50 粗、精铣直径为 25mm的圆柱上端面； 工序 60 粗、精铣加工 120圆弧端面； 工序 70 钻削、铰削加工直径为 9mm的孔； 工序 80 钻削并铰削加工直径为 10mm的孔并锪倒角 0.5 45； 工序 90 钻削、铰削加工两个直径为 6mm的孔； 工序 100 去毛刺； 工序 110 检查； 工序 120 入库。 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是按工序集中原则及保证各加工面之间的尺寸精度为基础而制订的工艺路线。而方案二只是按工序集中原则制订，没有考虑到各个加工面的加工要求及设计基准。这样虽然提高了生产率，但可能因设计基准与工序基准不重合而造成很大的尺寸误差，使工件报废。特别是铣削加工 120圆弧端面，如果按方案二进行加工，则是 10mm的孔在其后加工。这样，120圆弧端面的形位公差 0.2mm（端面圆跳动）根本不能保证，只保证了其与直径为 25mm 的端面尺寸位置要求 4 02.0mm。另外，先加工出 10mm 的孔，然后以该孔为定位基准，加工时工件在圆形回转工作台上围绕 10mm 孔的轴线旋转，更便于加工 120圆弧端面。 因此，最后的加工路线确定如下： 工序 10 铸造； 工序 20 热处理； 工序 30 粗、精铣后平面，以零件底平面及直径为 25mm的外圆柱面为 12 粗基准。选用 X63 卧式铣床，并加专用夹具； 工序 40 粗铣两个直径为 18mm的圆柱端面，以经过精加工的后平面及底平面为基准，选用 X52K 立式铣床，并加专用夹具； 工序 50 粗、精铣直径为 25mm的 圆柱上端面，以底平面为基准， 25mm圆柱下端面为辅助基准，选用 X52K 立式铣床，并加专用夹具； 工序 60 钻削、铰削加工直径为 9mm的两个螺栓孔，以经过精加工的后平面和底平面为基准，选用 Z525 立式钻床，并加专用夹具； 工序 70 钻、铰 10mm的孔，并锪倒角 0.545，以 9mm的孔及后平面为基准，选用 Z525 立式钻床，并加专用夹具； 工序 80 粗、精铣 120圆弧端面，以 10mm的孔和底平面及后平面为定位基准，选用 X52K 立式铣床，并加专用夹具； 工序 90 钻、铰加工两 个 6mm的孔，以 10mm 的孔和底平面及后平面定位。选用 Z525 立式钻床，并加专用夹具； 工序 100 去毛刺； 工序 110 检查； 工序 120 入库。 以上工艺过程详见“机械加工工艺卡片”。 3.4 确定机械加工余量及工序尺寸 根据以上原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸如下： 1. 两螺栓孔 9mm 毛坯为实心，而螺栓孔的精度为 IT9（参考机械制造工艺设计简明手册表 2.3-9）， 确定工序尺寸及余量： 钻孔： 8.9mm； 铰孔： 9 036.00mm， 2Z = 0.1mm。 具体工序尺寸见表 1。 表 1 工序尺寸表 工序 工序间 工序间 工序间 工序间 13 名称 余量 /mm 经济精度 /m 表面粗糙度 /m 尺寸 /mm 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /m 铰孔 0.1 H9 Ra6.3 9 036.009 Ra6.3 钻孔 8.9 H12 Ra12.5 8.9 150.009.8 Ra12.5 2. 10 049.0013.0mm 孔 毛坯为实心，而孔的精度要求界于 IT8IT9 之间（参照机械制造工艺设计简明手册表 2.3-9 及表 2.3-12），确定工序尺寸及余量： 钻孔 9.8mm； 粗铰孔： 9.96mm， 2Z = 0.16mm； 精铰孔： 10 049.0013.0mm， 2Z = 0.04mm。 具体工序尺寸见表 2。 表 2 工序尺寸表 工序 名称 工序间 余量 /mm 工序间 工序间 尺寸 /mm 工序间 经济精度 /m 表面粗糙度 /m 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /m 精铰孔 0.04 H9 Ra6.3 10 049.0013.010 Ra6.3 粗铰孔 0.16 H10 Ra6.3 9.96 058.0096.9 Ra6.3 钻孔 9.8 H12 Ra12.5 9.8 150.008.9 Ra12.5 3. 两个 6 036.00mm 孔 毛坯为实心，而孔的精度要求界于 IT8IT9 之间（参照机械制造工艺设计简明手册表 2.3-9 及表 2.3-12），确定工序 尺寸及余量为： 钻孔： 5.8mm； 铰孔： 6 036.00mm， 2Z = 0.2mm。 具体工序尺寸见表 3。 表 3 工序尺寸表 工序 名称 工序间 余量 /mm 工序间 工序间 尺寸 /mm 工序间 经济精度 /m 表面粗糙度 /m 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /m 14 铰孔 0.2 H9 Ra6.3 6 036.006 Ra6.3 钻孔 5.8 H12 Ra12.5 5.8 120.008.5 Ra12.5 4. 后平面 粗铣： Z = 3.5mm； 精铣： Z = 1.0mm。 具体工序尺寸见表 4。 表 4 工序尺寸表 工序 名称 工序间 余量 /mm 工序间 工序间 尺寸 /mm 工序间 经济精度 /m 表面粗糙度 /m 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /m 精铣 1.0 H8 Ra6.3 7 022.007 Ra6.3 粗铣 3.5 H11 Ra12.5 8 090.008 Ra12.5 毛坯 H13 Ra25 11.5 27.005.11 Ra25 5. 18mm 圆柱 前端面 粗铣： Z = 4.5mm。 具体工序尺寸见表 5。 表 5 工序尺寸表 工序 名称 工序间 余量 /mm 工序间 工序间 尺寸 /mm 工序间 经济精度 /m 表面粗糙度 /m 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /m 粗铣 4.5 H11 Ra12.5 14 13.0014 Ra12.5 毛坯 H13 Ra25 18.5 33.005.18 Ra25 6. 25mm上端面 粗铣： Z = 3.5mm； 精铣： Z = 1.0mm。 具体工序尺寸见表 6。 表 6 工序尺寸表 工序 工序间 工序间 工序间 工序间 15 名称 余量 /mm 经济精度 /m 表面粗糙度 /m 尺寸 /mm 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /m 精铣 1.0 H8 Ra6.3 8 022.008 Ra6.3 粗铣 3.5 H11 Ra12.5 9 090.009 Ra12.5 毛坯 H16 12.5 1.105.12 Ra25 7. 120圆弧端面 粗铣： Z = 3.5mm； 精铣： Z = 1.0mm。 具体工序尺寸见表 7。 表 7 工序尺寸表 工序 名称 工序间 余量 /mm 工序间 工序间 尺寸 /mm 工序间 经济精度 /m 表面粗糙度 /m 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /m 精铣 1.0 H8 Ra6.3 11 027.0011 Ra6.3 粗铣 3.5 H11 Ra12.5 12 110.0012 Ra12.5 毛坯 H16 15.5 1.105.15 Ra25 3.5 确定切削用量及基本工时 3.5.1 工序 30：粗、精铣后平面 1. 粗铣后平面 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册，由铣削宽度ea= 28mm，选择0d= 80mm的镶齿套式面铣刀 (GB1129-85)，根据切削用量简明手册表 1.2，选择 YG6硬质合金刀片，由于采用标准硬质合金 面铣刀，故齿数 z = 10，机床选择卧式铣床 X63。 选择切削用量 切削深度pa 由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 pa= 4.0mm。 每齿进给量 zf 16 采用不对称端铣以提高进给量，查切削用量简明手册表 3.5，当使用镶齿套式面铣刀及查阅机械制造工艺设计简明手册得机床的 10kw 时，得zf= 0.14mm/z 0.24mm/z ，故取zf= 0.24mm/z。 确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命 根据切削用量简明手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.5mm，由铣刀直径0d= 80mm，查切削用量简明手册表 3.8，故刀具磨钝寿命 T = 180min。 切削速度cv和每分钟进给量fv 根据切削用量简明手册表 3.16，当 800 dmm， 10z ，pa 7.5mm， zf 0.24mm/z 时， 87cvm/min， 345n r/min， 386fvmm/min。 各修正系数： 89.0M v fMnMv kKk 0.1 tvftntv kKk 0.1 svfsnsv kKk 故 4.770.10.189.087 vcc kvv(m/min) 1.3070.10.189.0345 nknn(r/min) 5.3430.10.189.0386 vff kvv(mm/min) 按机床选取：cn= 235r/min，fv= 300mm/min，则切削速度和每齿进给量为： 591000 2358014.31000 0 ndv c (m/min) 13.010235 300 zn vfcfz (mm/z) 检验机床功率 根据切削用量简明手册表 3.24，当工件的硬度在 HBS =174207 时， ae 35mm，pa 5.0mm， 0d = 80mm， z =10，fv= 300mm/min。查得 P cc = 2.7kw，根据铣床 X63 说明书，机床主轴允许功率为： PcM =10 0.75kw = 7.5kw，故 P cc 17 PcM，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即 pa= 4.0mm，fv= 300mm/min，cn= 235r/min，cv= 59 m/min，zf= 0.13mm/z。 计算基本工时 fm vLt 式中， ylL ， 50l mm，查切削用量简明手册表 3.26，29y mm，所以， 792950 L (mm)， 26.030079 fm vLt (min)。 2. 精铣后平面 选择刀具和机床 查阅机械 制造工艺设计简明手册，由铣削宽度ea= 28mm，选择0d= 80mm的镶齿套式面铣刀 (GB1129-85)。根据切削用量简明手册表 1.2，选择 YG6硬质合金刀片，由于采用标准硬质合金面铣刀，故齿数 z = 10，机床选择卧式铣床 X63。 选择切削用量 切削深度pa 由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取pa= 0.5mm。 每齿进给量 zf 采用对称端铣以提高加工精度，查切削用量简明手册表 3.5，当使用镶齿套式面铣刀及查阅机械制造工艺设计简明手册得机床的功率为 10kw 时，得 zf = 0.14 mm/z 0.24mm/z ，因采用对称端铣，故取 zf = 0.14mm/z。 确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命 根据切削用量简明手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.5mm，由铣刀直径 0d = 80mm，查切削用量简明手册表 3.8，故刀具磨钝寿命 T = 180min。 18 切削速度cv和每分钟进给量fv 根据切削用量简明手册表 3.16，当 800 dmm， 10z ，pa 1.5mm，zf 0.24mm/z 时， 110cvm/min， 439n r/min， 492fvmm/min。 各修正系数： 89.0M v fMnMv kKk 0.1 tvftntv kKk 0.1 svfsnsv kKk 故 9.970.10.189.0110 vcc kvv(m/min) 7.3900.10.189.0439 nknn(r/min) 8.4380.10.189.0493 vff kvv(mm/min) 按机床选取：cn= 375r/min，fv= 375mm/min，则切削速度和每齿进给量为： 2.941000 3758014.31000 0 ndv c (m/min) 1.010375 375 zn vfcfz (mm/z) 检验机床功率 根据切削用量简明手册表 3.24，当工件的硬度在 HBS = 174207 时，ea 35mm， pa 1.0mm，0d= 80mm， z =10，fv= 375mm/min，查得 Pcc= 1.1kw，根据铣床 X63 说明书，机床主轴允许功率为： PcM=10 0.75kw = 7.5kw，故 Pcc PcM，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即： pa= 0.5mm，fv= 375mm/min，cn= 375r/min，cv= 94.2m/min， zf = 0.1mm/z。 计算基本工时 fm vLt 式中， ylL ， 50l mm，查切削用量简明手册表 3.26， 8y mm，所以， 58850 L (mm)， 19 fm vLt =37558 = 0.15(min)。 3.5.2 工序 40：粗铣两个 18 mm 的圆柱前端面 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册，由铣削宽度ea=18mm，选择0d= 20mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀 (GB1106-85)，故齿数 z = 3，机床选择立式铣床 X52K。 选择切削用量 切削深度pa 由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取pa= 4.5mm。 每齿进给量 zf 采用对称端铣以提高加工精度，查切削用量简明手册表 3.3，当使用高速钢莫氏锥柄立铣刀及查阅机械制造工艺设计简明手册得机床的功率为 7.5kw时，得 zf = 0.2 mm/z 0.3mm/z，故取 zf = 0.2mm/z。 确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命 根据切削用量简明手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.8mm，由铣刀直径0d= 20mm，查切削用量简明手册表 3.8，故刀具磨钝寿命 T = 60min。 切削速度cv和每分钟进给量fv 根据切削用量简明手册表 3.14，当 200 dmm， 3z ，pa 10mm， zf 0.24mm/z 时， 14cvm/min， 223n r/min， 108fvmm/min。 各修正系数： 9.0M vfMnMv kKk 0.1 tvftntv kKk 0.1 svfsnsv kKk 故 6.120.10.19.014 vcc kvv (m/min) 7.2000.10.19.0223 nknn (r/min) 20 2.970.10.19.0108 vff kvv(mm/min) 按机床说明书选取：cn=190r/min，fv= 78mm/min，则切削速 度和每齿进给量为： 93.111000 1902014.31000 0 ndv c (m/min) zf=znvcf = 319078 = 0.14(mm/z) 检验机床功率 根据切削用量简明手册表 3.22，当ea 19mm， zf = 0.1mm/z 0.15mm/z，pa 10mm，fv 184mm/min。查得 Pcc= 0.9kw，根据铣床 X52K 说明书，机床主轴允许功率为： PcM= 9.125 0.75kw = 6.84kw，故 Pcc PcM，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即 pa= 4.5mm，fv= 78mm/min，cn= 190r/min，cv= 11.93m/min， zf = 0.14mm/z。 计算基本工时： fm vLt 式中， ylL ， 5.4l mm，查切削用量简明手册表 2.29， 8y mm，所以， 5.1285.4 L (mm)， 16.078 5.12 fm vLt (min)。 因为有两个圆柱端面，所以，mt= 0.16 2= 0.32(min)。 3.5.3 工序 50：粗、精铣 25mm 的圆柱上端面 1. 粗铣 25mm 的圆柱上端面 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册，由铣削宽度 ea = 25mm，选择 0d = 32mm的高速钢莫氏锥 柄立铣刀 (GB1106-85)，故齿数 z = 4。机床选择立式铣床 X52K。 选择切削用量 21 切削深度pa 由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取pa= 3.5mm。 每齿进给量zf 查切削用量简明手册表 3.3 及根据机床的功率为 7.5kw，得zf= 0.2mm/z 0.3mm/z ，故取zf= 0.2mm/z。 确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命 根据切削用量简明手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.5mm，由铣刀直径0d=32mm，查切削用量简明手册表 3.8，故刀具磨钝寿命 T = 90min。 切削速度cv和每分钟进给量fv 根据切削用量简明手册表 3.14，当 320 dmm， 4z ，pa 10mm， zf 0.20mm/z 时， 13cvm/min， 129n r/min， 59fvmm/min。 各修正系数： 9.0M vfMnMv kKk 0.1 svfsnsv kKk 0.1 T vfTnTv kKk 故 7.110.10.19.013 vcc kvv(m/min) 1.1160.10.19.0129 nknn(r/min) 1.530.10.19.059 vff kvv(mm/min) 按机床选取：cn= 95r/min，fv= 50mm/min，则切削速度和每齿进给量为： 55.91 0 0 0 953214.31 0 0 00 ndv c (m/min) zf = znvcf = 49550 = 0.13(mm/z) 检验机床功率 根据切削用量简明手册表 3.22，当 e a 27mm， zf = 0.05 mm/z 0.09mm/z， 22 pa 10mm，fv 157mm/min。查得 Pcc=1.3kw，根据铣床 X52K 说明书，机床主轴允许功率为： PcM= 9.125 0.75kw = 6.84kw，故 Pcc PcM。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即 pa= 3.5mm，fv= 50mm/min，cn= 95r/min，cv= 9.55m/min，zf= 0.13mm/z。 计算基本工时 fm vLt 式中， ylL ， 5.3l mm，查切削用量简明手册表 2.29，12y mm，所以， 5.15125.3 L (mm)， 31.050 5.15 fm vLt (min)。 2. 精铣 25mm 的圆柱上端面 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册，由铣削宽度ea= 25mm，选择0d= 32mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀 (GB1106-85)，故齿数 z = 4。机床选择立式铣床 X52K。 选择切削用量 切削深度pa 精加工，余量很小，故取pa= 1.0mm。 每齿进给量 zf 查切削用量简 明手册表 3.3 及根据机床的功率为 7.5kw，得 zf = 0.2mm/z 0.3mm/z，故取 zf = 0.2mm/z。 确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命 根据切削用量简明手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.25mm，由铣刀直径 0d = 32mm，查切削用量简明手册表 3.8，故刀具磨钝寿命 T = 90min。 23 切削速度cv和每分 钟进给量fv 根据切削用量简明手册表 3.14，当 320 dmm， 4z ，pa 10mm，zf 0.20mm/z 时， 13cvm/min， 129n r/min， 59fvmm/min。 各修正系数： 9.0M vfMnMv kKk 0.1 svfsnsv kKk 80.0 T vfTnTv kKk 故 36.98.00.19.013 vcc kvv(m/min) 88.928.00.19.0129 nknn(r/min) 5.428.00.19.059 vff kvv(mm/min) 按机床选取： nc= 75r/min，fv= 39mm/min，则切削速度和每齿进给量为： 54.71 0 0 0 753214.31 0 0 00 ndv c (m/min) zf = znvcf = 47539 = 0.13(mm/z) 检验机床功率 根据切削用量简明手册表 3.22，当e a 27mm， zf = 0.10 mm/z 0.15mm/z，pa 10mm，fv 132mm/min。查得 Pcc=1.1kw，根据铣床 X52K 说明书，机床主轴允许功率为： PcM= 9.125 0.75kw = 6.84kw，故 Pcc PcM，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即 pa=1.0mm，fv=39mm/min，cn= 75r/min，cv= 7.54m/min， zf = 0.13mm/z。 计算基本工时 fm vLt 式中， ylL ， 0.1l mm，查切削用量简明手册表 2.29，12y mm，所以， 13112 L (mm)， 24 33.03913 fm vLt (min)。 3.5.4 工序 60：钻削、铰削加工两个 9mm 的孔 1. 钻削两 个 8.9mm的孔 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册，由 钻削 深度pa= 4.45mm，选择0d= 8.9mm的 H11 级高速钢麻花钻 (GB1438-85)，机床选择立式钻床 Z525。 选择切削 用量 进给量 f 根据切削用量简明手册表 2.7， 取 f = 0.47 mm/r 0.57mm/r，查阅机械制造工艺设计简明手册表 4.2-16， 故取 f = 0.43mm/r。 根据切削用量简明手册表 2.19，可以查出钻孔时的轴向力，当 f 0.51mm/r，0d 12mm时，轴向力fF= 2990N。轴向力的修正系数均为 1.0，故f F= 2990N。根据立式钻床 Z525 说明 书，机床进给机构强度允许的最大轴向力maxF= 8829N，由于fFmaxF， 故 f = 0.43mm/r 可用。 切削速度cv 根据切削用量简明手册表 2.15， 根据 f = 0.43mm/r 和铸铁硬度为 HBS = 200 217，取cv=12m/min。根据切削用量简明手册表 2.31，切削速度的 修正系数为： 0.1Tvk， 88.0Mvk， 9.0Svk， 84.0xvk， 0.11 vk， 0.1Tvk，故 vc kvv = 98.70.10.184.09.088.00.112 (m/min) cn=01000d v = 9.814.3 98.71000 = 285.6(r/min) 根据立式钻床 Z525 说明书，可以考虑选择选取： nc= 272r/min，降低转速，使刀具磨钝寿命上升，所以， 6.71000 2729.814.31000 0 ndv c (m/min)。 确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命 25 根据切削用量简明手册表 2.12，当0d= 8.9mm时，钻头后刀面最大磨损量为 0.5mm，故刀具磨钝寿命 T = 35min。 检验机床扭矩 及功率 根据切削用量简明手册表 2.21，当 f = 0.51mm/r，0d 11.1mm。查得cM=15N m，根据立式钻床 Z525 说明书，当cn= 272r/min，mM=72.6N m，故cMmM，根据切削用量简明手册表 2.23， Pcc=1.0kw，根据立式钻床 Z525 说明书 ， PcM= 2.8kw，故 Pcc PcM。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即： f = 0.43mm/r，cn= 272r/min，cv= 7.6m/min。 计算基本工时 fm vLt 式中， ylL ， 14l mm，查切削用量简明手册表 2.29， 5y mm，所以， 19514 L (mm)， fm vLt = 43.0272 19 = 0.16(min)。 因有两个孔，所以， tm= 2 0.16= 0.32(min)。 2.铰削两个 9H9mm孔 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册，选择0d= 9mm 的 H9 级高速钢锥柄机用铰刀 (GB1133-84)，机床选择立式钻床 Z525。 选择切削用量 进给量 f 查阅切削用量简明手册表 2.11 及表 2.24，并根据机床说明书取 f = 0.65mm/r 1.3mm/r，故取 f = 0.72mm/r。 切削速度 cv 根据切削用量简明手册表 2.24，取 cv = 8m/min。根据切削用量简明手 26 册表 2.31，切削速度的修正系数为： 0.1Tvk， 88.0Mvk，故： vc kvv = 04.788.00.18 (m/min) cn=01000 dvc = 914.3 04.71000 = 249.1(r/min) 根据立式钻床 Z525 机床说明书选取：cn=195r/min，所以， 51.51 0 0 0 195914.31 0 0 00 ndv c (m/min)。 确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命 根据切削用量简明手册表 2.12，当0d= 9mm 时，铰刀后刀面最大磨损量为 0.4mm，故刀具磨钝寿命 T = 60min。因此，所选择的切削用量： f = 0.72mm/r，cn= 195r/min，cv= 5.51m/min。 计算基本工时 fm vLt 式中， ylL ， 14l mm，查切削用量简明手册表 2.29， 5y mm，所以， 19514 L (mm)， fm vLt = 72.019519 = 0.14(min)。 因有两个孔，所以， tm= 2 0.14 = 0.28(min)。 3.5.5 工序 70：钻 削 、铰削加工 10 mm 的孔并锪倒角 0.545 1. 钻削 9.8mm 孔 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册，由钻削深度pa= 4.9mm，选择0d=9.8mm的 H12 级高速钢麻花钻 (GB1438-85)，机床选择立式钻床 Z525。 选择切削用量 进给量 f 根据切削用量简明手册表 2.7， 取 f = 0.47 mm/r 0.57mm/r， 查阅机 27 械制造工艺设计简明手册表 4.2-16， 故取 f = 0.43mm/r。 根据切削用量简明手册表 2.19 ，可以查出钻孔时的轴向力，当 f 0.51mm/r，0d 12mm时，轴向力fF= 2990N。轴向力的修正系数均为 1.0，故f F= 2990N。根据立式钻床 Z525 说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力maxF= 8829N， 由于fFmaxF，故 f = 0.43mm/r 可用。 切削速度cv 根据切削用量简明手册表 2-15， 根据 f = 0.43mm/r 和铸铁硬度为 HBS = 200217，取cv=12m/min。根据切削用量简明手册表 2.31，切削速度的修正系数为： 0.1Tvk， 88.0Mvk， 9.0Svk， 84.0xvk， 0.11 vk， 0.1Tvk，故： vc kvv = 98.70.10.184.09.088.00.112 (m/min) cn=01000d v = 8.914.3 98.71000 = 259.3(r/min) 根据立式钻床 Z525 说明书，可以考虑选择选取：cn= 195r/min，所以， 61000 1958.914.31000 0 ndv c (m/min)。 确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命 根据切削用量简明手册表 2.12，当0d= 9.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为 0.5mm，故刀具磨钝寿命 T = 35min。 检验机床扭矩及功率 根据切削用量简明手册表 2.21，当 f 0.51mm/r，0d 11.1mm。查得cM=15Nm，根据立式钻床 Z525 说明书，当cn=195 r/min，mM= 72.6Nm，故cMmM，根据切削用量简明手册表 2.23， Pcc= 1.0kw， 根据立式钻床 Z525说明书， PcM = 2.8kw，故 Pcc PcM 。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即 f = 0.43mm/r， cn = 195r/min， cv = 6m/min。 28 计算基本工时 fm vLt 式中， ylL ， 8l mm，查切削用量简明手册表 2.29， 5y mm，所以， 1358 L (mm)， fm vLt = 43.0195 13 =0.16(min)。 2.粗铰 9.96H10mm孔 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册，选择0d= 9.96mm 的 H10 级高速钢锥柄机用铰刀 (GB1133-84)，机床选择立式钻床 Z525。 选择切削用量 进给量 f 查阅 切削用量简明手册表 2.11 及表 2.24，并根据机床说明书取 f = 0.65mm/r 1.3mm/r，故取 f = 0.72mm/r。 切削速度cv 根据切削用量简明手册表 2.24，取cv= 8m/min。根据切削用量简明手册表 2.31，切削速度的修正系数为： 0.1Tvk， 88.0Mvk，故： vc kvv = 04.788.00.18 (m/min) cn=01000 dvc = 96.914.3 04.71000 = 225.1(r/min) 根据立式钻床 Z525 机床说明书选取： nc=195r/min，所以， 1.61 0 0 0 19596.914.31 0 0 00 ndv c (m/min)。 确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命 根据切削用量简明手册表 2.12，当 0d = 9.96mm时，铰刀后刀面最大磨损量为 0.4mm，故刀具磨钝寿命 T = 60min。因此，所选择的切削用量： 29 f = 0.72mm/r，cn= 195r/min，cv= 6.1m/min。 计算基本工时 fm vLt 式中， ylL ， 8l mm，查切削用量简明手册表 2.29， 5y mm，所以， 1358 L (mm)， fm vLt = 72.019513 = 0.09(min)。 3.精铰 10F9mm孔 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册，选择0d=10mm的 F9 级高速钢锥柄机用铰刀 (GB1133-84)，机床选择立式钻床 Z525。 选择切削用量 进给量 f 查阅切削用量简明手册表 2.11 及表 2.24， 并根据机床说明书取 f = 0.5mm/r 1.3mm/r，故取 f = 0.57mm/r。 切削速度cv 根据切削用量简明手册表 2.24，取cv= 5m/min。根据切削用量简明手册表 2.31，切削速度的修正系数为： 0.1Tvk， 88.0Mvk，故： vc kvv = 4.488.00.15 (m/min) cn=01000 dvc = 1014.3 4.41000 =140.1(r/min) 根据立式钻床 Z525 机床说明书选取：cn=140r/min，所以， 4.41 0 0 0 1401014.31 0 0 00 ndv c (m/min)。 确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命 根据切削用量简明手册表 2.12，当 0d =10mm 时，铰刀后刀面最大磨损 30 量为 0.4mm，故刀具磨钝寿命 T = 60min。因此，所选择的切削用量： f = 0.57mm/r，cn= 140r/min，cv= 4.4m/min。 计算基本工时 fm vLt 式中， ylL ， 8l mm，查切削用量简明手册表 2.29， 5y mm，所以， 1358 L (mm)， fm vLt = 57.0140 13 =0.16(min)。 4.锪 10mm孔 0.5 45 选择刀具 90直柄锥面锪钻，机床为 Z525。 选择切削用量 转速cn取钻孔时的速度，cn= 195r/min，采用手动进给。 3.5.6 工序 80：粗、精铣 120 圆弧端面 1. 粗铣 120圆弧端面 选择刀具和机床 查阅 机械制造工艺设计简明手册，由铣削宽度ea=13mm，选择0d=14mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀 (GB1106-85)，故齿数 z = 3，机床选择立式铣床 X52K。 选择切削用量 切削深度pa 由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取pa=3.5mm。 每齿进给量 zf 查切削用量简明手册 表 3.3 及根据机床的功率为 7.5kw，得 zf = 0.2mm/z 0.3mm/z ，故取 zf = 0.2mm/z。 确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命 31 根据切削用量简明手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.2mm，由铣刀直径0d=14mm，查切削用量简明手册表 3.8，故刀具磨钝寿命 T = 60min。 切削速度cv和每分钟进给量fv 根据切削用量简明手册表 3.14，当0d 16mm， 3z ，pa 10mm，zf 0.20mm/z 时， 14cvm/min， 279n r/min， 96fvmm/min。 各修正系数： 9.0M vfMnMv kKk 0.1 svfsnsv kKk 0.1 T vfTnTv kKk 故 6.120.10.19.014 vcc kvv(m/min) 1.2510.10.19.0279 nknn(r/min) 4.860.10.19.096 vff kvv(mm/min) 按机床选取：cn= 235r/min，fv= 78mm/min，则切削速度和每齿进给量为： 33.101000 2351414.31000 0 ndv c (m/min) zf = znvcf = 323578 = 0.11(mm/z) 检验机床功率 根据切削用量简明手册表 3.22，查得 Pcc= 0.9kw，根据铣床 X52K 说明书，机床主轴允许功率为： PcM= 9.125 0.75kw = 6.84kw，故 Pcc PcM。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即 pa= 3.5mm，fv= 78mm/min，cn= 235r/min，cv=10.33m/min， zf = 0.11mm/z。 计算基本工时 fm vLt 式中， ylL ， 120l mm，查切削用量简明手册表 3.26， 32 4y mm，所以， 1244120 L (mm)， fm vLt = 78124 =1.59(min)。 2.精铣 120圆弧端面 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺 设计简明手册，由铣削宽度ea=13mm，选择0d=14mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀 (GB1106-85)，故齿数 z = 3，机床选择立式铣床 X52K。 选择切削用量 切削深度pa 精加工，余量很小，故取pa=1.0mm。 每齿进给量 zf 查切削用量简明手册表 3.3 及根据机床的功率为 7.5kw，得 zf = 0.2mm/z 0.3mm/z ，故取 zf = 0.2mm/z。 确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命 根据切削用量简明手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.15mm，由铣刀直径0d=14mm，查切削用量简明手册表 3.8，故刀具磨钝寿命 T = 60min。 切削速度cv和每分钟进给量fv 根据切削用量简明手册表 3.14，当0d 16mm， 3z ，pa 10mm， zf 0.20mm/z 时， 14cvm/min， 279n r/min， 96fvmm/min。 各修正系数： 9.0M vfMnMv kKk 0.1 svfsnsv kKk 80.0 T vfTnTv kKk 故 1.108.00.19.014 vcc kvv (m/min) 88.2008.00.19.0279 nknn (r/min) 33 12.698.00.19.096 vff kvv(mm/min) 按机床选取：cn=190r/min，fv= 63mm/min，则切削 速度和每齿进给量为： 35.81000 1901414.31000 0 ndv c (m/min) zf=znvcf = 319063 = 0.11(mm/z) 检验机床功率 根据切削用量简明手册表 3.22，查得 Pcc= 0.9kw，根据铣床 X52K 说明书，机床主轴允许功率为： PcM= 9.125 0.75 kw = 6.84kw，故 Pcc PcM。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即： pa= 1.0mm，fv= 63mm/min，cn=1 90r/min，cv= 8.35m/min， zf = 0.11mm/z。 计算基本工时 fm vLt 式中， ylL ， 120l mm，查切削用量简明手册表 3.26，4y mm，所以， 1244120 L (mm)， 97.163124 fm vLt (min)。 3.5.7 工序 90：钻 削 、铰 削 两个 6mm 的孔 1.钻削两个 5.8mm孔 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册，由钻削深度pa= 2.9mm，选择0d= 5.8mm的 H12 级高速钢麻花钻 (GB1438-85)，机床选择立式钻床 Z525。 选择切削用量 进给量 f 查阅机械制造工艺设计简明手册表 4.2-16， 取 f = 0.32mm/r。根据切削用量简明手册表 2.7， 取 f = 0.27 mm/r 0.33mm/r，故取 f = 0.32mm/r。 34 根据切削用量简明手册表 2.19 ，可以查出钻孔时的轴向力，当 f 0.33mm/r， 0d 12mm 时，轴向力fF= 2110N。轴向力的修正系数均为 1.0，故fF= 2110N。根据立式钻床 Z525 说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力maxF= 8829N，由于fFmaxF，故 f = 0.32mm/r 可用。 切削速度cv 根据切削用量简明手册表 2-15， 根据 f = 0.32mm/r 和铸铁硬度为 HBS = 200217，取cv=14m/min。根据切削用量简明手册表 2.31，切削速度的修正系数为： 0.1Tvk， 88.0Mvk， 9.0Svk， 84.0xvk， 0.11 vk， 0.1Tvk，故： vc kvv = 31.90.10.184.09.088.00.114 (m/min) cn=01000d v = 8.514.3 31.91000 = 511.2(r/min) 根据立式钻床 Z525 说明书，可以考虑选择选取：cn= 392r/min，所以， 14.71000 3928.514.31000 0 ndv c (m/min)。 确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿 命 根据切削用量简明手册表 2.12，当0d= 5.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为 0.5mm，故刀具磨钝寿命 T = 20min。 检验机床扭矩及功率 根据切削用量简明手册表 2.21，当 f 0.33mm/r，0d 11.1mm。查得cM=10.49Nm，根据立式钻床 Z525 说明书，当cn= 392r/min，mM= 72.6Nm，故cMmM，根据切削用量简明手册表 2.23， Pcc= 1.0kw，根据立式钻床Z525 说明书， PcM = 2.8kw，故 Pcc PcM 。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即： f = 0.32mm/r， cn = 392r/min， cv = 7.14m/min。 35 计算基本工时 fm vLt 式中， ylL ， 11l mm，查切削用量简明手册表 2.29， 5y mm，所以， 16511 L (mm)， fm vLt = 32.0392 16 = 0.13(min)。 因有两个孔，所以，mt= 2 0.13 = 0.26(min)。 2.粗铰两个 5.96H10mm孔 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册，选择0d= 5.96mm 的 H10 级高速钢锥柄机用铰刀 (GB1133-84)，机床选择立式钻床 Z525。 选择切削用量 进给量 f 查阅切削用量简明手册表 2.11 及表 2.24，并根据机床说明书取 f = 0.65mm/r 1.3mm/r，故取 f = 0.72mm/r。 切削速度cv 根据切削用量简明手册表 2.24，取cv= 5m/min。根据切削用量简明手册表 2.31，切削速度的修正系数为： 0.1Tvk， 88.0Mvk，故： vc kvv = 4.488.00.15 (m/min) cn=01000 dvc = 96.514.3 4.41000 = 235.1(r/min) 根据立式钻床 Z525 机床说明书选取： nc=195r/min，所以， 65.31000 19596.514.31000 0 ndv c (m/min)。 确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命 根据切削用量简明手册表 2.12，当 0d = 5.96mm时，铰刀后刀面最大磨 36 损量为 0.4mm，故刀具磨 钝寿命 T = 60min。因此，所选择的切削用量： f = 0.72mm/r，cn=195r/min，cv= 3.65m/min。 计算基本工时 fm vLt 式中， ylL ， 11l mm，查切削用量简明手册表 2.29， 5y mm，所以， 16511 L (mm)， fm vLt = 72.0195 16 = 0.11(min)。 因有两个孔，所以，mt= 2 0.11 = 0.22(min)。 3.精铰两个 6H9mm孔 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册，选择0d= 6mm 的 H9 级高速钢锥柄机用铰刀 (GB1133-84)，机床选择立式钻床 Z525。 选择切削用量 进给量 f 查阅切削 用量简明手册表 2.11 及表 2.24，并根据机床说明书取 f = 0.5mm/r 1.3mm/r，故取 f = 0.57mm/r。 切削速度cv 根据切削用量简明手册表 2.24，取cv= 4m/min。根据切削用量简明手册表 2.31，切削速度的修正系数为： 0.1Tvk， 88.0Mvk，故： vc kvv = 52.388.00.14 (m/min) cn=0.1000dvc = 614.3 52.31000 = 186.8(r/min) 根据立式钻床 Z525 机床说明书选取： cn =140r/min，所以， 64.21 0 0 0 1 4 0614.31 0 0 00 ndv c (m/min)。 37 确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命 根据切削用量简明手册表 2.12，当0d= 6mm 时，铰刀后刀面最大磨损量为 0.4mm，故刀具磨钝寿命 T = 60min。因此，所选择的切削用量： f = 0.57mm/r，cn=140r/min，cv= 2.64m/min。 计算基本工时 fm vLt 式中， ylL ， 11l mm，查切削用量简明手册表 2.29， 5y mm，所以， 16511 L (mm)， fm vLt = 57.0140 16 = 0.2(min)。 因有两个孔，所以，mt=2 0.2=0.4(min)。 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据填入相应的机械加工工序卡片中。 4 夹具设计 根据毕业设计题目要求，设计工件工序 70 钻、铰削加工 10F9mm 的孔并锪倒角 0.5 45的钻床夹具。 该夹具用于 Z525 立式钻床，并配上 9.8H12mm的高速钢麻花钻、 9.96H10mm 的高速钢锥柄机用铰刀、 10F9mm 的高速钢锥柄机用铰刀，按工步对孔进行加工。 4.1 夹具设计 4.1.1 工件的加工工艺分析 转速器盘 需要加工的 10 049.0013.0mm 孔的位置尺寸精度要求不高，孔的表面粗糙度值为 Ra6.3，并且 10F9为浅孔。在机械加工工艺规程中，分钻、粗铰、精铰、倒角 0.5 45 进行加工。依靠所设计的夹具来保证加工表面的下列位置尺寸精度： 待加工孔 10F9 和已 加工孔 9H11 的中心距离尺寸为 720.1mm； 待加工孔 10F9 和后平面的距离尺寸为 560.1mm。 38 由以上可知，该孔的位置尺寸精度要求不高，但是，两个相差 120筋板不利于夹紧工件，会给加工带来一定困难，在钻孔的时候，工件的筋板会受到钻头轴向力的作用产生微小变形，影响孔的加工精度。因此，在设计夹具时应注意解决这个问题。 4.1.2 确定夹具的结构方案 确定定位方案，设计定位元件 该孔为通孔，沿着孔轴线方向的不定度可不予以限制，但是为增强加工时零件的刚性，必定限制孔轴线方向的不定度，故应按完全定 位设计夹具，并力求遵守基准重合原则，以减少定位误差对加工精度的影响。 由于工件在钻 10mm 孔时两 筋板的刚性较差，从保证工件定位稳定的观点出发，采用“一面两孔”定位，即以已加工的后平面和两个 9mm 孔为定位基准，这样，既增加了工件的稳定性，又兼顾了基准重合原则。为实现定位方案，所使用的定位元件：圆柱销和菱形销在 后平面和 9mm 孔定位，可以限制工件的五个不定度， 25mm 外圆柱下端面使用薄壁圆柱孔支承，限制工件沿 Z 轴的移动不定度，从而达到完全定位。 确定夹紧方式和设计夹紧机构 两个 9mm 孔中的圆柱销和菱 形销共同承受钻孔时的切削扭矩。在钻9.8H12mm 孔时，由于孔径较小， 切削扭矩和轴向力较小，并且轴向力可以使工件夹紧，因此，在确定夹紧方式时就可以不考虑轴向切削力的影响，即可以不施加夹紧力来克服轴向切削力。但由于切削扭矩会使工件产生旋转，因此需要对工件施加向下压的夹紧力来克服切削扭矩。为便于操作和提高机构效率，采用压板夹紧机构，其力的作用点落在靠近加工孔的 120圆弧端面上。 夹紧力计算 计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。本工序在钻削加工过程中的切削力可以分解为切削扭矩和轴向切削力，因 轴向切削力的作用方向与夹具的夹紧方向相同，有助于工件的夹紧，因此，在计算夹紧力时可以不计算轴向切削力。而为保证夹紧可靠，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工时所需要的夹紧力，即： KWWk 39 其中6543210 KKKKKKKK ，查机床夹具设计手册表 1-2-1得： 5.10 K、 2.11 K、 2K1.15、 0.13 K、 3.14 K、 0.15 K、 0.16 K， 所以， K = 2.691。 查机床夹具设计手册表 1-2-7 得： pKsDM 8.0221.0 查机床夹具设计手册表 1-2-8 得： 031.1190200 6.0 pK 由于钻头的直径为 d = 9.8mm，所以， 59.10031.143.08.921.0 8.02 M (N mm2 )。 因此，实际所需要的夹紧力为： 5.28691.259.10 kW (N mm2 )。 夹紧机构采用压板机构，机构的传动效率为 95.00 ，螺母产生的夹紧力为： )( 21 tgtg LQF z夹。 查机床夹具设计手册表 1-2-20，得： = 6.22mm，查表 1-2-21，得： z = 3.675mm， 292 ，查表 1-2-22，得 5092， 18.01 tgf 。 )( 21 tgtg LQF z夹= 31.12675.318.022.6 12045 tg= 2810.23(N) 则作用在压板上的夹紧力为：0F L F l 压夹 夹紧机构受力如图 2 所示。 L = 6 0F 压F 夹l = 21 图 4 夹紧机构受力示意图 40 由公式得： 0FL 2 8 1 0 . 2 3 2 1 0 . 9 5F 9 3 4 . 4 ( )60 Nl 夹压 压F在工件上的夹紧力作用点到钻头在工件上加工时作用点的距离为l 49mm。因此，夹紧力产生的扭矩为： 31024.84918.04.934FM lf压压 (N mm2 )。 工件受力如图 3 所示。 F 钻F 夹F 压 M压M 切 图 5 工件受力示意图 因kW压M，故该铰链机构能满足钻孔加工要求。 加工误差分析 用工件的“一面两孔”定位，使设计基准和工序基准重合，即遵守“基准重合”和“基准统一”原则，以减少定位误差，所采用的定位元件为定位销和菱形销，考虑薄壁圆柱孔支承形状，将支承和夹具体铸成整体，即把支承铸成薄壁凸台。工件定位如图 4 所示。 圆柱销和菱形销的设计计算： 两定位销中心距 Lx Lx= Lg 式中， Lg 工件两基准孔的中心距。 Lx= Lg= 28mm。 两定位销中心距公差 Lx Lx = Lg 3151 式中，Lg 工件两基准孔的中心距公差。 41 d 1d 2D1D2B1min /22min /2L g Lg ( 基准孔中心距 )L x Lx ( 基准孔中心距 )b 图 6 工件定位示意图 Lx=Lg 3151 = 1.041 = 0.025(mm)。 圆柱销最大直径 1d 1d = 9mm，公差取 g6，所以，圆柱销直径为 005.0014.09 mm。 补偿值 m in121 LxLg (mm) 式中， min1 第一基准孔与圆柱销间最小配合间隙 (mm)。 1