曲轴箱的加工工艺流程及夹具设计

江苏技术师范学院毕业设计说明书 I 曲轴箱 的加工工艺流程及夹具设计 摘 要 ： 根据设计任务书的要求，本设计说明书针对曲轴箱的夹具设计进行了设计说明，主要内容包括曲轴箱的二维和三维建模，加工工序的设计和检验，特定夹具的设计 全文主要包括夹具设计和三维建模两个方面，夹具设计主要是在零件图，工艺路线和加工工序卡片的基础上进行设计，经过各种方案的比较，最后确定正确的工艺路线和加工用量，此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需要设计专用夹具 。 本设计主要采用 CAD/CAM技术对产品进行设计。说明书共分为两大块，分别是产品的设计与制造。前段 部分着重阐述了产品的设计方案，后半部分介绍了产品的制造工艺。设计初期，首先使用游标卡尺对零件的外形进行了测绘，并根据测绘结果使用 PROE软件对零件进行产品的三维造型。和传统的设计方法相比较，采用计算机辅助模具设计大大缩短了开发周期和生产成本。 关键词 ：夹具； 曲轴箱 The processing procedures and fixture design Abstract:According to desings the project description the request,The design specifications for the design of the design, including the main contents of a two-dimensional and three-dimensional one, the process of modeling process of designing and test fixture design specific It primarily includes modeling fixture design and two aspects, and fixture design is primarily in the process of parts, and processing procedures of cards based on design, various options are correct, the process and the processing quantity.In addition,in order to enhance the labor productivity,reduces the labor intensity,guaranteed the processing quality,must design the unit clamp. This design mainly uses the CAD/CAM technology to carry on the design to the product.The instruction booklet altogether divides into two bulks, respectively is the product design and the manufacture.The first section part elaborated emphatically the product design proposal, the second half of introduced the product manufacture craft.The design initial period, first used Vernier caliper to carry on the mapping for the components contour, and used the PROE software 江苏技术师范学院毕业设计说明书 II according to the mapping result to carry on the product for the components the three dimensional modelling. Compared with the traditional design method, uses the computer assistance mold design to reduce greatly the development cycle and the production cost. keyword:jig,crankcase, 江苏技术师范学院毕业设计说明书 III 目 录 序言 1 第 1 章 零件的分析 2 1.1 零件的工艺分析 2 第 2 章 工艺规程设计 2 2.1 确定毛坯的制造形式 2 2.2 基面的选择 2 2.3 制定工艺路线 3 2.4 机械 加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2.4.1毛坯余量及尺寸的确定 6 2.4.2各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坏尺寸的确定 7 2.5 确定切削用量及基本工时 9 2.5.1加工上表面 9 2.5.2加工下表面 10 2.5.3加工左平面 11 2.5.4加工 前圆表面 12 2.5.5加工 后端面 14 2.5.6 加工 M8的螺纹孔 15 2.5.7加工 10MM的螺纹孔 16 江苏技术师范学院毕业设计说明书 IV 2.5.8加工 30MM的孔 17 2.5.9加工 10.4MM 的孔 17 2.5.10加工前 、 后 面中 孔 18 第 3 章 .夹具概述 18 3.1 现代生产对夹具提出的新要求 18 3.2 机床夹具及其功用 18 3.2.1机床夹具 18 3.2.2机床夹具的功能 19 3.3 机床夹具在机械加工中的作用 19 3.4 机床夹具组成和分类 20 3.5 机床夹具设计特点 20 3.5.1用加剧装夹工件的优点如下： 20 3.5.2机床夹具设计特点 21 3.6 机床夹具的设计要求 21 第 4 章 夹具设计 21 4.1 提出问题 21 4.2 设 计思想 22 4.3 夹具设计 23 4.3.1、定位分析 23 4.3.2、切削力及夹紧力的计算 24 4.3.3、夹具操作说明 24 江苏技术师范学院毕业设计说明书 V 第 5章 三维建模 25 5.1 夹具零件三维建模 25 5.1.1内六角 螺母建模 25 5.1.2定位销建模 25 5.1.3压钩建模 25 5.1.4螺柱建模 26 5.1.5辅助支撑建模 26 5.1.6钻套建模 27 5.1.7套筒建模 27 5.1.8夹具装备 建模 27 参考文献 29 致谢 30 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 1 页 共 30 页 序言 毕业设计是毕业工作前的一次综合性训练，我在想我能在下面几方面得到锻炼： （ 1）运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 （ 2）提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得 根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。 （ 3）学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 就我个人而言，我希望通过这次 毕业设计 对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己 发现问题、 分析问题 和解决问题 的能力，为今后参加祖国的 “ 四化 ” 建设打一个良好的基础。 由于 个人 能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教 ，本人将表示真诚的感谢！ 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 2 页 共 30 页 第 1 章 零件的分析 1.1 零件的工艺 分析 该零件前后两个面及左端面和上下两个面都有相应的尺寸精度要求，同时粗糙度也有明确要求，根据其具体加工要求以及考虑到后续加工中的方面定位与测量，应采用先粗铣后精细的加工方法，根据零件图可以看出，零件中央 140 和 80 的孔加工精度皆达到 8 级精度，需要进行先粗镗后精镗的加工方法，又因为两个空间存在同轴度的要求，因此两个孔要在一道工序中加工，而前后两个面上 M8的螺纹孔，因为其不是作为精密零件表面重要连接的加工孔，而且其最后加工精度只为 7 级精度，故采用先钻孔后直接攻螺纹的方法加工，而上表面 M10以其后表面 M8的 螺纹孔也因为同样的原因而采取相同的加工方法，后表面 30的孔，因为要求其加工后的孔壁表面粗糙度要达到 2.5，故采取先钻孔后绞孔的方法加工，同一表面上的 Z3/8的斜英制螺纹孔，其加工精度要求达到 6.3，故采用先钻一个直孔，后用斜螺纹绞刀攻螺纹的方法加工，对于 5.1 的小孔直接钻孔即可，对于零件下表面上 4 个10.4的孔，应为其要在零件后续加工中充当定位工艺孔的角色，所以人为的提高其加工精度，采用先钻孔后绞的加工方法。 第二章 、工艺规程设计 2.1确定毛坯的制造形式 根据机械制造工艺设计简明手册（机械工业 出版出版社、哈尔滨工业大学李益民主编） 零件材料为铸造碳钢，型号为 ZG200-400，工艺系统刚度选择中，因为零件的加工工序要适应大批量加工，故毛坯采用铸造的方法生产。根据机械加工工艺师手册（机械工业出版出版社、杨叔子主编），得知大批量生产的铸造方法有两种金属模机械砂型铸造和压铸，由于压铸的设备太昂贵，根据手册数据采用铸造精度较高的金属型铸造。 2.2基面的选择 基面的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，可以江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 3 页 共 30 页 使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，甚至还 会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 （ 1）粗基准的选择。 因本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高，所以选择下端面作为粗基准加工另一个端面，再在方形左端面加一个条形挡板限制自由度，达到定位要求。 （ 2）精基准的选择。 根据零件外形特点及加工工序间顺序和加工精度要求，采用下端面及 2 个10.4的孔作为精基准进行加工定位，由于在同一直线上两个圆柱销会在该方向上产生过定位的影响，所以其中一个圆柱销用菱形销替代。 2.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等级等技术 要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 工艺路线方案一： 工序：粗铣 137X179.4mm 的上 表面 ，以左端面和后表面作为粗基准定位，选用 X5012立式铣床加专用夹具。 工序： 粗 铣 254X2286mm 的下表面， 以上表面和前圆端面作为粗基准，选用X5012立式铣床加专用夹具。 工序： 钻下表面 4X 10.4的孔 。以上面和左端面作为粗基准进行加工，选用Z525立式钻床和专 用夹具。 工序： 绞下表面 2X 10.4 的孔（左上和右下） 。以上面和左端面作为粗基准进行加工，选用 Z525 立式钻床和专用夹具。 工序：粗 铣 148X136mm的左端面 。以下表面和两个 10.4的孔定位，选用 X60卧式铣床和专用夹具。 工序： 粗 铣 157mm的前圆 表面 。以下表面和两个 10.4的孔定位，选用 X60卧式铣床和专用夹具。 工序： 粗 铣 94mm 的后圆表面及其连接端面 。以下表面和两个 10.4 的孔定位，选用 X60卧式铣床加专用夹具。 工序： 粗镗前端面 140的孔，粗镗后端面 80的孔。 以下表面和 两个 10.4江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 4 页 共 30 页 的孔定位，选用 TA617 卧式镗床和专用夹具 工序： 精铣 137X179.4mm 的上 表面， 以下表面和两个 10.4 的孔定位，选用 X5012立式铣床加专用夹具。 工序： 精 铣 254X2286mm 的下表面，以上表面和 两个 10.4 的孔定位，选用X5012立式铣床加专用夹具。 工序： 精 铣 148X136mm的左端面， 以下表面和两个 10.4 的孔定位，选用X60卧式铣床加专用夹具。 工序： 精 铣 157mm的前圆 表面 ， 以下表面和两个 10.4 的孔定位，选用X60卧式铣床加专用夹具。 工序： 精 铣 94mm 的后圆表面及其连接端面， 以下表面和两个 10.4 的孔定位，选用 X60 卧式铣床加专用夹具。 工序：钻前表面 6X 8的孔， 以下表面和两个 10.4的孔定位，选用 Z525卧式钻床和专用夹具进行加工 工序：钻后表面 4X 8 的孔，钻后表面 2XM8 的孔，钻后表面 Z3/8 的孔，以前圆表面和左端面进行定位，选用摇臂钻床和钻用夹具进行加工 工序：钻上表面 6X 8的孔， 以下表面和两个 10.4的孔定位，选用摇臂钻床和钻用夹具进行加工 工序：钻后表面 30 的孔， 以下表面和两个 10.4 的孔定位，选用 Z525卧式钻床和专用夹具进行加工 工序：攻后表面 2XM8的孔的螺纹，攻后表面 4X 8的孔的螺纹，以前圆表面和左端面进行定位，选用摇臂钻床和钻用夹具进行加工 工序：攻后表面 Z3/8 的孔的螺纹， 以下表面和两个 10.4 的孔定位，选用 Z525卧式钻床和专用夹具进行加工 工序：攻前表面 6X 8的孔的螺纹 以下表面和两个 10.4 的孔定位，选用Z525卧式钻床和专用夹具进行加工 工序：攻上表面 6X 8的孔的螺纹， 以下表面和两个 10.4的孔定位，以下表面和两个 10.4的孔定位，选用摇臂钻床和钻用夹具 进行定位 工序：精镗前端面 140 的孔，精镗后端面 80 的孔 以下表面和两个10.4的孔定位，选用 TA617卧式镗床和专用夹具 工序 : 倒角并做表面处理，检验入库 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 5 页 共 30 页 工艺路线方案二： 工序：粗铣 137X179.4mm 的上表面，以左端面和后表面作为粗基准定位，选用 X5012立式铣床加专用夹具。 工序：粗铣 254X2286mm 的下表面，以上表面和前圆端面作为粗基准，选用X5012立式铣床加专用夹具。 工序：钻下表面 4X 10.4的孔。以上面和左端面作为粗基准进行加工，选用Z525立式钻床和专用 夹具。 工序：绞下表面 2X 10.4 的孔（左上和右下）。以上面和左端面作为粗基准进行加工，选用 Z525 立式钻床和专用夹具。 工序：粗铣 148X136mm的左端面。以下表面和两个 10.4的孔定位，选用 X60卧式铣床和专用夹具。 工序：粗铣 157mm的前圆表面。以下表面和两个 10.4的孔定位，选用 X60卧式铣床和专用夹具。 工序：粗铣 94mm的后圆表面及其连接端面。以下表面和两个 10.4的孔定位，选用 X60卧式铣床加专用夹具。 工序：粗镗前端面 140的孔，粗镗后端面 80的孔。以下表面和两 个 10.4的孔定位，选用 TA617 卧式镗床和专用夹具 工序：精镗前端面 140的孔，精镗后端面 80的孔以下表面和两个 10.4的孔定位，选用 TA617 卧式镗床和专用夹具 工序：精铣 137X179.4mm 的上表面，以下表面和两个 10.4 的孔定位，选用 X5012立式铣床加专用夹具。 工序：精铣 254X2286mm 的下表面，以上表面和两个 10.4 的孔定位，选用 X5012立式铣床加专用夹具。 工序：精铣 148X136mm的左端面，以下表面和两个 10.4 的孔定位，选用X60卧式铣床加专用夹具 。 工序：钻前表面 6X 8的孔，以下表面和两个 10.4的孔定位，选用 Z525卧式钻床和专用夹具进行加工 工序：钻后表面 4X 8 的孔，钻后表面 2XM8 的孔，钻后表面 Z3/8 的孔，以前圆表面和左端面进行定位，选用摇臂钻床和钻用夹具进行加工 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 6 页 共 30 页 工序：钻上表面 6X 8的孔，以下表面和两个 10.4的孔定位，选用摇臂钻床和钻用夹具进行加工 工序：钻后表面 30 的孔，以下表面和两个 10.4 的孔定位，选用 Z525卧式钻床和专用夹具进行加工 工序：攻后表面 2XM8的孔的螺纹，攻后表面 4X 8的孔的螺纹 ，以前圆表面和左端面进行定位，选用摇臂钻床和钻用夹具进行加工 工序：攻后表面 Z3/8 的孔的螺纹，以下表面和两个 10.4 的孔定位，选用 Z525卧式钻床和专用夹具进行加工 工序：攻前表面 6X 8的孔的螺纹以下表面和两个 10.4 的孔定位，选用Z525卧式钻床和专用夹具进行加工 工序：攻上表面 6X 8的孔的螺纹，以下表面和两个 10.4 的孔定位，以下表面和两个 10.4 的孔定位，选用摇臂钻床和钻用夹具进行定位 工序：精铣 157mm 的前圆表面，以下表面和两个 10.4 的孔定位，选用 X60卧式 铣床加专用夹具。 工序：精铣 94mm 的后圆表面及其连接端面，以下表面和两个 10.4的孔定位，选用 X60 卧式铣床加专用夹具。 工序 : 倒角并做表面处理，检验入库 以上加工方案大致看来是合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，主要表现在零件中央 140 和 80 的孔，前圆端面其各自表面上螺纹的加工顺序上，前圆面与后圆面有相应加工精度及表面粗糙度要求，如果先粗铣端面，再完成螺纹孔的加工，最后精铣表面，则会造成螺纹孔深度不够，和倒角不合格的情况，而如果先精铣 前表面和后表面再钻孔的，会因为材料的伸缩性而影响中央两个孔的行为公差，因此采用第一种加工工序 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 材料选用铸造碳钢，型号： ZG200-400，根据机械加工工艺师手册（以下简称工艺手册机械工业出版出版社、杨叔子主编）知生产类型为大批生产，采用金属模铸造毛坯。 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： 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 7 页 共 30 页 2.4.1 毛坯余量及尺寸的确定 毛坯余量及尺寸的确定主要是为了设计毛坯图样，从而为工件毛坯的制造作准备，该工序在这里 不做详细说明，主要说明一下毛坯尺寸及相应公差的确定，以便毛坯制造者参考。根据机械加工工艺手册 1（以下简称工艺手册 1机械工业出版出版社、李旦主编），结合加工表面的精度要求和工厂实际，要合理地处理好毛坯余量同机械加工工序余量之间的不足。 （ 1） 137X179.4mm 的上 表面的加工余量及公差 该端面的表面粗糙度为 6.3，公差等级为 10，所以先粗铣再精铣。查工艺手册 1中的表 3.1-24成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级 CT分为 11-14级，选用 13级。 MA为 H。再查表 3.1-27查得 加工余量为 1.5mm。由工艺手册 1表 3.2-25及工厂实际可得： Z=2.5mm，公差值为 T=0.5mm。 (2) 254X2286mm 的下表面的 加工余量及公差 同上方法得： Z=2.5mm，公差值为 T=0.5mm。 （ 3） 157mm 的前圆 表面 的加工余量及公差 同上方法得： Z=2.5mm，公差值为 T=0.5mm （ 4） 94mm的后圆表面及其连接端面 同上方法得： Z=2.5，公差值为 T=0.5mm （ 5） 148X136mm 的左端面的加工余量及公差 同上方法得： Z=2.5mm，公差值为 T=0.5mm 2.4.2 各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坏尺寸的确定 （ 1）铣 137X179.4mm 的上 表面的加工余量及公差 因为加工表面的粗糙度为 6.3，加工等级为 IT10，所以采用先粗铣后精铣的加工方法，查工艺手册 1表 3.2-25得 粗铣表面 加工余量 1.5mm， Z=0.15mm 精铣表面 加工余量 1.0mm， Z=0.13 mm (2)铣 254X2286mm 的下表面 虽 然加工表面的粗糙度仅要求为 6.3，但因为其要作为后续加工的定位表面，所以认为提高其加工工艺水平，要求达到 IT6 的加工工艺水品，查工艺手册 1表 3.2-25， 确定工序尺寸及余量为： 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 8 页 共 30 页 粗铣表面 加工余量 1.5mm， Z=0.35mm 精铣表面 加工余量 1.0mm， Z=0.13mm （ 3）铣 148X136mm 的左端面 因为该面的粗糙度为 6.3，加工精度为 10级，所以需要粗铣 后精铣，查工艺手册 1表 3.2-25，确定工序尺寸及余量为： 粗铣表面 加工余量 1.5mm， Z=0.35mm 精铣表面 加工余量 1.0mm， Z=0.017mm （ 4）铣 157mm 的前圆 表面 此面的粗糙度要求为 6.3，但因为其要作为后续钻孔加工的定位基准，所以分粗精加工即可。查工艺手册 1表 3.2-25，确定工序尺寸及余量为： 粗铣表面 加工余量 1.5mm， Z=0.12mm 精铣表面 加工余量 1.0mm， Z=0.10mm （ 5）铣 94mm 的后圆表面及其连接端面 此面的粗糙度要求为 6.3，但因为其要作为后续钻孔加工的定位基准，所以分粗精加工即可。查工艺手册 1表 3.2-25，确定工序尺寸及余量为： 粗铣表面 加工余量 1.5mm， Z=0.23mm 精铣表面 加工余量 1.0mm， Z=0.25mm (6)加工前表面 6X 8的螺纹孔 因为该螺纹孔为一般连接用螺纹孔，加工要求不高，精度要求为 7H，又因为该孔直径过小，制作毛坯时不预留毛坯孔，所以采用先钻孔后攻螺纹的加工方法， 查机械加工工艺手册 2（以下简称工艺手册 2机械工业出版社，孙凤池主编）表 7.2-11得，钻孔时钻头直径为 6.8mm， （ 7）加工上表面 6X 10的孔 因为该螺纹孔为一般连接用螺纹孔，加工要求不高，精度要求为 7H，又因为该孔直径 过小，制作毛坯时不预留毛坯孔，所以采用先钻孔后攻螺纹的加工方法， 查工艺手册 2表 7.2-11得，钻孔时钻头直径为 8.5mm （ 8）加工后表面 4X 8， 2XM8， Z3/8 的孔 因为螺纹孔为一般连接用螺纹孔，加工要求不高，又因为该孔直径过小，制作毛坯时不预留毛坯孔，所以采用先钻孔后攻螺纹的加工方法， 查工艺手册 2表7.2-11得，钻孔时钻头直径依次为 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 9 页 共 30 页 4 X 8： 6.8mm 2 X M8： 6.8mm （ 9）加工下表面 4X 10.4的孔 该孔的表面粗糙度为 2.5，直接钻孔即可，但因为其要作为后续加工的定 位基准，所以按照加工工艺要求，人为的提高其加工精度，钻孔后要进行绞孔加工， 查工艺手册 2表 7.2-11得，钻孔时钻头直径为 10mm， 2.5 确定切削用量及基本工时 2.5.1 加工上表面。 1.加工条件 工件材料：材料选用铸造碳钢，型号： ZG200-400 加工要求：其表面粗糙度值为 Rz=6.3 m； IT10，先粗铣，后精铣 机床： X5012立式铣床 刀具：粗铣：镶齿套式面铣刀，粗齿，齿数为 20，铣刀直径为 200mm 精铣：硬质合金面铣刀，直径 200MM，为粗齿，齿数 10 2.计算切削用量 （ 1）粗铣 进给量 查工艺手册 2表 2.1-71得，进给量 f为 0.1mm/齿 所以进给量 f= 0.1mm/z 钻削速度及主轴转速 切削速度：根据机械加工工艺手册第 2卷 2-86页的公式 及工艺手册 2表 2.1-77，计算得切削速度为 17.79m/min，由主轴转速公式n=1000V/d0 得： n=28r/min，查机械加工工程师手册，根据机床型号，查得主轴转速为 130 r/min，切削速度为 81.64 m/min 切削工时 查工艺手册 P9-143表 9.4-31，切削工时计算公式： 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 10 页 共 30 页 得 切削时间 为 4.5min 精铣 进给量 查工艺手册 2表 2.1-71得，进给量 f为 0.05mm/齿 所以进给量 f= 0.05mm/z 钻削速度 切削速度：根据机械加工工艺手册第 2卷 2-86页的公式 及工艺手册 2表 2.1-77，计算得切削速度为 155m/min，又因为硬质合金铣刀精铣时切削速度最好为 200-300m/min，所以选择切削速度为 200m/min，由主轴转速公式 n=1000V/d0 得： n=318.47r/min，查机械加工工程师手册，根据机床型号，查得主轴转速为 335 r/min， 切削速度为 222.94 m/min 切削工时 查工艺手册 P9-143表 9.4-31，切削工时计算公式： 得切削时间为 1.6min 2.5.2 加工下表面 1.加工条件 工件材料：材料选用铸造碳钢，型号： ZG200-400 加工要求：其表面粗糙度值为 Rz=6.3 m；先粗铣，后精铣 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 11 页 共 30 页 机床： X5012立式铣床 刀具：粗铣： 硬质合金面铣刀 ，粗齿，齿数为 20，铣刀直径为 400mm 精铣：硬质合金面铣刀，粗齿，齿数为 20，铣刀直径为 400mm 2.计算切削用量 粗铣 进给量 查工艺手册 2表 2.1-71得，进给量 f为 0.1mm/齿 所以进给量 f= 0.1mm/z 切削速度 切削速度：根据机械加工工艺手册第 2卷 2-86页的公式 及工艺手册 2表 2.1-77，计算得切削速度为 142.5m/min，由主轴转速公式n=1000V/d0 得： n= 113.455r/min，查机械加工工程师手册，根据机床型号，查得主轴转速为 130 r/min，切削速度为 163.28 m/min 切削工时 查工艺手册 P9-143表 9.4-31，切削工时计算公式： 得 切削时间为 2.4min 2.5.3 加工左平 面 1.加工条件 工件材料：材料选用铸造碳钢，型号： ZG200-400 加工要求：其表面粗糙度值为 Rz=6.3 m；先粗铣，后精铣 机床： X60卧 式铣床 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 12 页 共 30 页 刀具：粗铣： 镶齿套式面铣刀，铣刀直径为 250MM，齿数为 26 精铣： 硬质合金面铣刀，直径 250MM，为粗齿，齿数 12 2.计算切削用量 粗铣 进给量 查工艺手册 2表 2.1-71得，进给量 f为 0.1mm/齿 所以进给量 f= 0.1mm/z 切削速度 切削速度：根据机械加工工艺手册第 2卷 2-86页的公式 及工艺手册 2表 2.1-77，计算得切削速度为 16.34m/min，由主轴转速公式n=1000V/d0 得： n= 20.8r/min，查机械加工工程师手册，根据机床型号，查得主轴转速为 50 r/min，切削速度为 39.25 m/min 切削工时 查工艺手册 P9-143表 9.4-31，切削工时计算公式得 ，切削时间为 2.3min 精铣 进给量 查工艺手册 2表 2.1-71得，进给量 f为 0.08mm/齿 所以进给量 f= 0.08mm/z 切削速度 切削速度：根据机械加工工艺手册第 2卷 2-86页 的公式 及工艺手册 2表 2.1-77，计算得切削速度为 174.71m/min，由主轴转速公式 n=1000V/d0 得： n= 254.777r/min，查机械加工工程师手册，根据机床型号，查得主轴转速为 400 r/min，切削速度为 314 m/min 切削工时 查工艺手册 P9-143表 9.4-31，切削工时计算公式得 ，切削时间为 2min 2.5.4 加工前圆表面 1.加工条件 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 13 页 共 30 页 工件材料：材料选用铸造碳钢，型号： ZG200-400 加工要求：其表面粗糙度值为 Rz=6.3 m；先粗铣，后精铣 机床： X60卧 式铣床 刀具：粗铣： 镶齿套式面铣刀，铣刀直径为 250MM，齿数为 26 精铣： 硬质合金面铣刀，直径 250MM，为粗齿，齿数 12 2.计算切削用量 粗铣 进给量 查工艺手册 2表 2.1-71得，进给量 f为 0.1mm/齿 所以进给量 f= 0.1mm/z 切削速度 切削速度：根据机械加工工艺手册第 2卷 2-86页的公式 及工艺手册 2表 2.1-77，计算得切削速度为 15.89m/min，由主轴转速公式n=1000V/d0 得： n= 20.24r/min，查机械加工工程师手册，根据机床型 号，查得主轴转速为 50r/min，切削速度为 39.25 m/min 切削工时 查工艺手册 P9-143表 9.4-31，切削工时计算公式，得 切削时间为 2min 精铣 进给量 查工艺手册 2表 2.1-71得，进给量 f为 0.08mm/齿 所以进给量 f= 0.08mm/z 切削速度 切削速度：根据机械加工工艺手册第 2 卷 2-86 页的公式及工艺手册 2表2.1-77，计算得切削速度为 171.6m/min，因为精铣时的铣削速度最好为200-300m/min，所以切削速度选择 200 m/min，由主轴转速公式 n=1000V/d0 得：n= 254.777 r/min，查机械加工工程师手册，根据机床型号，查得主轴转速为400r/min，切削速度为 314 m/min 切削工时 查工艺手册 P9-143表 9.4-31，切削工时计算公式，得 1.8min 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 14 页 共 30 页 2.5.5 加工后端面 1.加工条件 工件材料：材料选用铸造碳钢，型号： ZG200-400 加工要求：其表面粗糙度值为 Rz=6.3 m；先粗铣，后精铣 机床： X60卧 式铣床 刀具：粗铣： 镶齿套式面铣刀，铣刀直径为 250MM，齿数为 26 精铣： 硬质合 金面铣刀，直径 250MM，为粗齿，齿数 12 2.计算切削用量 粗铣 进给量 查工艺手册 2表 2.1-71得，进给量 f为 0.1mm/齿 所以进给量 f= 0.1mm/z 切削速度 切削速度：根据机械加工工艺手册第 2 卷 2-86 页的公式及工艺手册 2表2.1-77，计算得切削速度为 142.5m/min，由主轴转速公式 n=1000V/d0 得： n= 113.455r/min，查机械加工工程师手册，根据机床型号，查得主轴转速为 50r/min，切削速度为 39.25 m/min 切削工时 查工艺手册 P9-143表 9.4-31，切削工时计算公式，得 切削时间为 2.3min 精铣 进给量 查工艺手册 2表 2.1-71得，进给量 f为 0.08mm/齿 所以进给量 f= 0.08mm/z 切削速度 和主轴转速 切削速度：根据机械加工工艺手册第 2 卷 2-86 页的公式及工艺手册 2表2.1-77，计算得切削速度为 142.5m/min，由主轴转速公式 n=1000V/d0 得： n= 113.455r/min，查机械加工工程师手册，根据机床型号，查得主轴转速为 50r/min，切削速度为 39.25 m/min 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 15 页 共 30 页 切削工时 查工艺手册 P9-143表 9.4-31，切削工时计算公式，得 切削时间为 2.6min 2.5.6 加工 M8 的螺纹孔 1.加工条件 工件材料：材料选用铸造碳钢，型号： ZG200-400 加工要求： 加工精度 7H，非精密零件重要联接孔，先钻孔，后绞孔 机床： 专用卧式钻床 刀具： 钻孔：高速钢 直柄短麻花钻，麻花钻直径为 6.8mm 攻螺纹 ： 短柄机用丝锥，直径为 8MM 2.计算切削用量 钻孔 进给量 查工艺手册 2表 3.4-1得 进给量， 所以进给量 f= 0.2mm/z 切削速度和主轴转速 查工艺手册 2表 3.4-13 得，切削速度为 24m/min，主轴转速根据公式n=1000V/d0 得， n=1124r/min，查机械加工工程师手册，根据机床型号，查得主轴转速为 1360r/min，切削速度为 29 m/min 切削工时 查工艺手册 2表 3.5-1得公式 Tm=L/fn=(l+l1)/fn，因为被加工的螺纹孔为一般螺纹孔，所以加工深度为 6.5mm，切削时间为切削时间为 1min 攻螺纹 查工艺手册 2表 3.4-1得 进给量 所以进给量 f= 0.2mm/z 切削速度和主轴转速 查工艺手册 2表 7.2-12，由公式 修正系数为 0.7X1X1.25=0.875，所以切削速度为 8.57m/min，主轴转速为 341.16 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 16 页 共 30 页 r/min，查机械加工工程师手册，根据机床型号，查得主轴转速为 392r/min，切削速度为 9.8 m/min 切削工时 查工艺手册 2表 3.5-1得公式 Tm=L/fn=(l+l1)/fn， 切削速度为 1.2min 2.5.7 加工 10MM 的螺纹孔 1.加工条件 工件材料：材料选用铸造碳钢，型号： ZG200-400 加工要求： 加工精度 7H，非精密零件重要联接孔，先钻孔，后绞孔 机床： Z525立式钻床 刀具： 钻孔：高速钢 直柄短麻花钻，麻花钻直径为 8.5mm 攻螺纹 ： 短柄机用丝锥，直径为 10MM 2.计算切削用量 钻孔 进给量 查工艺手册 2表 3.4-1得 所以进给量 f= 0.2mm/z 切削速度和主轴转速 查工艺手册 2表 3.4-13 得，切削速度为 24m/min，主轴转速根据公式n=1000V/d0 得， n=899r/min，查机械加工工程师手册，根据机床型号，查得主轴转速为 960r/min，切削速度为 25.6 m/min 切削工时 查工艺手册 2表 3.5-1得 公式 Tm=L/fn=(l+l1)/fn，因为被加工的螺纹孔为一般螺纹孔，所以加工深度为 6.7mm，切削时间为 0.9min 攻螺纹 进给量 查工艺手册 2表 3.4-1得 所以进给量 f= 0.2mm/z 切削速度和主轴转速 查工艺手册 2表 7.2-12，由公式 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 17 页 共 30 页 修正系数为 0.7X1X1.25=0.875，所以切削速度为 10.52m/min，主轴转速为335r/min，查机械加工工程师手册，根据机床型号，查得主轴转速为 392r/min，切削速度为 12m/min 切削工时 查工艺手册 2表 3.5-1得公式 Tm=L/fn=(l+l1)/fn， 得 1.3min 2.5.8 加工 30MM 的孔 1.加工条件 工件材料：材料选用铸造碳钢，型号： ZG200-400 加工要求： 该孔为一般孔，只要钻孔就可以 刀具： 钻孔：高速钢 直柄短麻花钻，麻花钻直径为 28mm 2计算切削用量 进给量 查工艺手册 2表 3.4-1得 所以进给量 f= 0.25mm/z 切削速度和主轴转速 查工艺手册 2表 3.4-13 得，切削速度为 24m/min，主轴转速根据公式n=1000V/d0 得， n=272.98r/min，查机械加工工 程师手册，根据机床型号，查得主轴转速为 392r/min，切削速度为 34 m/min 切削工时 查工艺手册 2表 3.5-1得公式 Tm=L/fn=(l+l1)/fn， 得切削时间为 1.2min 2.5.9 加工 10.4MM 的孔 1.加工条件 工件材料：材料选用铸造碳钢，型号： ZG200-400 加工要求： 该孔作为后续加工的定位孔，为了满足工艺要求，人为的提高其加工精度，先钻孔，后绞孔 刀具： 钻孔：高速钢 直柄短麻花钻，麻花钻直径为 10mm 精铣： 短柄机用丝锥，直径为 10MM 2.计算切削用量 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 18 页 共 30 页 进给 量 查工艺手册 2表 3.4-1，钻 10.4 的孔因为钻孔后要用绞刀加工，所以加工的进给量要乘以 0.5，所以进给量为 0.11mm/r 切削速度和主轴转速 查工艺手册 2表 3.4-13 得，切削速度为 24m/min，主轴转速根据公式n=1000V/d0 得， n=764r/min，查机械加工工程师手册，根据机床型号，查得主轴转速为 960r/min，切削速度为 30 m/min 切削时间 查工艺手册 2表 3.5-1得公式 Tm=L/fn=(l+l1)/fn，因为被加工的螺纹孔为一般螺纹孔，所以加工深度为 6.7mm，切削时间为 1.5min 2.5.10 加工前、后面中央孔 查工艺手册 2，表 1.2-33，因为镗削加工时采用镗杆悬伸设计，所以 v取小值，又因为加工孔径较小且加工精度要求较高，所以 ap取较小值，所以 粗镗，选用硬质合金刀头， v（ m/min） 40 ， f(mm/r)0.3 ,ap(mm） 5 精镗，选用硬质合金刀头， v（ m/min） 60 ， f(mm/r)0.15,ap(mm） 0.6 切削时间为 3.5min 第 3 章 夹具概述 3.1 现代生产对夹具提出的新要求： （ 1）、能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生 产准备周期； （ 2）、能装夹一组相似性特征的工件； （ 3）、适用于精密加工的高精度的机床； （ 4）、适用于各种现代化制造技术的新型技术； （ 5）、采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率。 3.2 机床夹具及其功用 3.2.1 机床夹具 夹具是一种装夹工件的一种工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工，热处理装配，焊接和检测等工艺过程中。 在金属切削机床工件是使用的夹具称为机床夹具，在现代生产过程中，机床夹具江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 19 页 共 30 页 是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度，劳动生产率和产品的制造成本等， 故机床夹具的设计在企业产品设计和制造以及生产技术装备中占有极其主要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工件。 3.2.2 机床夹具的功能 在机床上应用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。 1.机床夹具的主要功能 机床夹具的主要功能是装夹工件，使工件装夹中的定位和夹紧。 （ 1）、定位 确定工件在夹具中占有正确的位置的过程，定位是通过工件定位基准而与夹具定位元件的定位面接触成配合实现的正的定位可以保证加工面的尺寸和位置的精度要求。 （ 2） .夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不错的 操作。由于工件在加工 时，受到各种力的作用 ， 若不将其固定，则工件会松动、脱离，因此夹紧为工件提高了安全和可靠的加工条件。 2机床夹具的特殊功能 机床夹具的特殊功能主要是对刀与导向。 1）、对刀 调整 钻头 相对工件或夹具的正确位置如铣床夹具中对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。 2）、导向 如铣床夹具中的钻模板与钻套，能迅速的确定钻头的位置，并引导其进行钻削，导向元件制成模板形成故钻床夹具长称为钻模、镗床夹具（镗模）也是具有导向的功能的。 3.3 机床夹具在机械加工中的作用 在机械加工中，使用机 床夹具的目的主要有一些六个方面，然而在不同的生产条件下，应该有不同的侧重点。夹具设计时应该综合考虑加工的技术要求，生产成本个工人操作方面的要求以达到预期的效果。 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 20 页 共 30 页 3.4 机床夹具组成和分类 （ 1）、系统元件 （ 2）、夹紧元件 （ 3）、夹具体 （ 4）、连接元件 （ 5）、对刀与导向装置 （ 6）、其他元件或装置 机床夹具的基本组成部分： 虽然各类机床夹具的结构有所不同但按主要功能加以分析。机床夹具的基本组成部分是定位元件，夹紧装置和夹具体三个部分，这也好似夹具体的主要内容。 1.定位元件 定位元件是夹具的主要功能元 件之一 ，通常当工件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就确定了。 2.夹紧装置也是夹具的主要元件之一，一般铰链压板、螺钉、夹紧装置等。 3.夹具体 通常夹具作为铸件的结构、锻件结构、焊接结构，形状有回转体形和底座等多种定位元件，夹紧装置等分布在夹具体不同的位置上。 3.5 机床夹具的设计特点： 3.5.1 用加剧装夹工件的优点如下： 1）、所保证加工精度 用夹具装夹工件时工件相对刀具及机床的位置由夹具保证不受工人技术的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。 2）、提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方 便、快速工件不需划线找正，可显著的减少辅助工时，提高劳动生产率，工件在夹具装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率，可使用多工位夹具，并可采用高小夹紧机构，进一步提高劳动生产率。 3）、能扩大机床的使用范围 4）、能降低成本 在批量生产后使用夹具后，由于劳动生产率的提高，使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显的降低了成本夹具制造成本分摊在一批工件上，没个工件制造的成本是极少的，远远小于由于提高劳动生产率而降低的成江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 21 页 共 30 页 本，元件批量越大使用夹具所取得的经济效应就越大。 5）、改善工人 的劳动条件 用夹具装夹工件方便、省力、安全。 当采用气动、液动等夹紧装置时可减少工人的劳动强度，保证安全生产延长工人的操作寿命，提高企业整体的技术水平。 3.5.2 机床夹具设计特点 机床夹具设计与其他装备设计比较有较大的差别，主要表现在以下五个方面： （ 1）、要有较短的设计和制造周期，一般没有条件对夹具进行原理性实验和复杂的计算工作； （ 2）、夹具的精度一般比工件的精度变了三倍； （ 3）、夹具在一般情况下是单体制造的，重复制造的机会通常要求夹具在投产时一次成功。 （ 4）、夹具和操作工人的关系非常的密切， 要求夹具与生产条件和操作密切结合。 （ 5）、夹具的社会协作制造条件较差，特别是商品化的元件较少，设计者要熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺要求。 3.6 机床夹具的设计要求： 设计夹具时，应满足下列四项基本要求 （ 1）、保证工件的加工精度 即在机械加工工艺系统中，夹具在满足以下三项要求，工件在夹具中的定位，夹具在机床上的位置，刀具的正确位置。 （ 2）、保证工人的造作安全； （ 3）、达到加工的造作生产率要求 （ 4）、满足夹具一定的使用寿命和经济效应 第 4 章 夹具设计 夹具是一种能够使工件按一定的技 术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。 4.1 提出问题 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 22 页 共 30 页 （ 1）怎样限制零件的自由度； 固定支撑限制 3个自由度，定位 销 限制 2个自由度 （ 2）怎样夹紧；设计夹具由 联动压钩进行加紧工作，辅助支撑块 起支撑工件的作用。 （ 3）设计的夹具怎 样排削；此次加工利用麻花钻 ， 排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。 （ 4）怎 样使夹具使用合理，便于装卸： 联动压钩装置的采用解决这一问题 图 5-1 夹具体装备图 4.2 设计思想 设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。 本夹具主要用来对 M107H孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为 H7，表面粗糙度江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 23 页 共 30 页 Ra6.3，钻、 绞 可满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。 4.3 夹具设计 4.3.1、定位分析 （ 1）定位基准的选择 据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工 M107H孔时，采用 下端面与 2个 10.4的 孔 作为定位基准。 （ 2）定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为 辅助支撑和定位销 ，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合 B=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。 Y=0.707 d=0.707 0.025mm=0.0177mm 4.3.2、切削力及 夹紧力的计算 刀具： 8.5的麻花钻， 10的铰刀。 钻孔切削力：查机床夹具设计手册 P70表 3-6，得钻削力计算公式： HBD SP 6.09.06.70 式中 P钻削力 t钻削深度 , 6.7mm S每转进给量 , 0.2mm D麻花钻直径 , 8.5mm HB布氏硬度， 163-229HBS 所以 HBDSP 6.09.06.70 =800（ N） 钻孔的扭矩： HBSDM 6.094.020 1 4.0 江苏技术师范学院毕业设计说明书 第 24 页 共 30 页 式中 S每转进给量 , 0.2mm D麻花钻直径 , 8.5mm HB布氏硬度， 163-229HBS HBSDM 6.094.020 1 4.0 =232 0.014 25.0 94.0 140 6.0 =1580(N M) 钻孔夹紧力：查机床夹具设计手册 P70表 3-6，查得 工件以 V形块和