GY03-003@2P85F汽油机机体加工工艺编制及第一套夹具设计
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机械毕业设计全套
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GY03-003@2P85F汽油机机体加工工艺编制及第一套夹具设计,机械毕业设计全套
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毕业设计说明书 作 者 : 学 号： 学院（系） : 机械工程学院 专 业 : 机械工程及自动化 题 目 : 2P85F 汽油机机体加工工艺编制及 第一套夹具设计 指导者： 评阅者： nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 页 共 页 目 录 1 引言 . 1 1 1 机械制造的发展趋势 . 1 1 2 加工中心的应用 . 2 1 3 气动技术的应用和发展趋势 . 3 2 生产纲领 . 4 2.1 计算生产纲领决定生产类型 . 4 2.2 计算生产节拍 . 5 3 零件的分析 . 6 3.1 零件的作用 . 6 3.2 零件的工艺分析 . 6 4 工艺规程设计 . 8 4.1 确定毛坯的制造形式 . 8 4.2 基面的选择 . 9 4.3 制订工艺路线 . 11 4.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 12 4.5 确定切削用量及基本工时 . 13 5 夹具的设计 . 47 5.1 问题的提出 . 47 5.2 夹具设计 . 47 结束语 . 51 致谢 . 52 参考文献 . 53 表 1 . 53 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 59 页 1 引言 机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是 制造系统的重要组成部分 ， 不论是传统制造 ， 还是现代制造系统 ， 夹具都是十分重要的。 因此，好的夹具设计 可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。 当今激烈 的 市场竞争和企业信息化的要求 ,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。 本次设计是根据 林海集团 生产的 要求 ，设计 2P85F 上箱体工序卡及第一道工序的夹具 。所用机床 主要 是 加工中心等 ，型号是 VF-0。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 1 机械制造的发展趋势 在整个制造业中，机械制造业占有特别重要的地位。因为机械制造业是国民经济的装备部，国民经济各部门的生产水平和经济效益在很大程度上取决于机械制造业所提供的装备的技术性能、质量和可靠性。因而各发达国家都把发展机械制造业放在突出的位置。 创新是一个国家，一个民族的灵魂。那么它同时也是一个行业发展的源泉。对于像机械制造业这样具有悠久的历史的行业来说，创新是特别需要的。在新的世纪中，科学技术必将以更快的速度发展，各学科的 融合将更为紧密。这一切都将大大拓宽机械制造业的发展方向。机械制造业将出现一个美好的未来。在新的世纪中，它的发展趋势可以归结为 “ 四个化 ” ：柔性化、灵捷化、智能化、信息化。 柔性化 使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要，能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要 灵捷化 使生产推向市场准备时间缩为最短，使机械制造厂的机制能灵活转nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 59 页 向。 智能化 柔性自动化的重要组成部分，它是柔性自动化的新发展和延伸。智能化制造将会显著减少制造过程物耗、能耗，显著地提升传统制造产业的水平，故探索智能化制造将是可持续 发展的重要模式。 信息化 机械制造业将不再是由物质和能量借助于信息的力量生产出价值，而是由信息借助于物质和能量的力量生产出价值。 当然机械制造业的四个发展趋势不是单独的，它们是有机的结合在一起的，是相互依赖，相互促进的。同时由于科学技术的不断进步，也将会使它出现新的发展方向。前面我们看到的是机械制造行业其自身线上的发展。然而，作为社会发展的一个部分，它也将和其它的行业更广泛的结合。 21世纪机械制造业的重要性表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。它将使人类不仅要摆脱繁重的体力劳动 ，而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。当然这一切还需要大家进一步的努 力。 1 2 加工中心的应用 社会生产与科学技术的迅速发展使机械产品日趋精密、复杂而且改型频繁。这不仅对机床设备的生产提出了提高精度与效率的要求，也提出了增加通用性与灵活性的要求。随着微电子技术自动信息处理数据处理以及电子计算机技术的发展，给自动化技术带来了新的理念，推动了机械制造自动化的发展。由此，数控机床根据需要而产生，后来加工中 心的出现。 加工中心在加工中有以下几方面的优点： （ 1）提高加工精度，产品质量稳定 （ 2）提高生产效率 （ 3）提高了加工零件的适应性、灵活性 （ 4）减轻工人劳动强度 （ 5）提高生产管理水平 加工中心由于备有刀库并能自动更换刀具，使得工件在一次装夹中可以完成多工序的加工。加工中心一般不需要人为干预，当机床开始执行程序后，它将一直运行到程序结束。加工中心还赋予了专业化车间一些诸多优点，如：降低机床的故障率，提高生产效率，提高加工精度，削减废料量，缩短检验时间，降低刀具成本，改善库nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 59 页 存量等。由于加工中心的众多优势， 所以它深受全球制造企业的青睐。 1 3 气动技术的应用和发展趋势 气动技术，全称气压传动与控制技术，是生产过程自动化和机械化的最有效手段之一，具有高速高效、安全长寿、低成本、易维护、防过载等优点，在工业部门的许多领域中，正得到越来越广泛的应用。气动技术在控制传动技术方面有着最为广泛的应用。由于气动传动装置的传统优势：如功率密度高、动力高且价格经济等，在许多场合起着决定性作用。 例如，在数控机床中，由于易实现高频率换向、可大范围调速、节省空间体积、简化机床结构等特点，气动技术主要应用于以下装置中： （ 1） 机 床部件的移动。主要用于进给运动传动，如主轴、工作台的移动等。 （ 2） 数控机床中的辅助装置中。如固定循环、自动换刀、工作台的夹紧松开、自动门的开合、吹气、工件夹紧、工件的自动上下料、搬送堆放等处，可以缩短加工辅助时间，减轻工人劳动强度，充分发挥数控设备的高效性能。 （ 3） 自动吹屑。如工件、交换工作台、工具定位面等处。 （ 4） 运动部件的平衡。如主轴箱的重力平衡、机械手、刀库的平衡装置等。 （ 5） 检测功能。如工件位置的确认、刀具缺损的确认等。 随着 IT 工艺通信技术传感技术的不断发展，以及新技术新产品新工艺 新材料等在工业界的应用，气动技术作为主机配套的重要基础件也发生了革命性的变化，主要体现在标准化、模块化、集成化系统化、智能化、状态监测可诊断等方面。 未来，气动技术还将不断进步，比如，面对总线断路通信错误循环时间错误及程序停止等一些故障的诊断，还将会进一步在阀岛技术中得以体现。预计，随着芯片的大量生产成本降低之后，将来以太网和微芯片在分散装置中的应用越来越普通，以太网将成为工业自动化领域的传递载体，他的一端与计算机控制器相接，另一端接到智能原件。几千里之外，完全可实现设备的遥控、诊断和调整。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 59 页 2 生产 纲领 2.1 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。） 如附图所示的 2P85F上箱体的壳体， (江苏林海动力机械集团 )则该产品年产量为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) 铸件尺寸公差按 GB6414-1999CT 要求； (2) 未注铸造圆角 R1 2,拔模斜度 130,未注倒角 1 45 ,未注壁厚 2； (3) 铸件 技术条件 JB2702-80-II-Y2 要求； (4) 在 (30 40) 104Pa压力下作水压试验 1min,不得漏水和浸润； (5) 表面喷丸处理； (6) 硬度 HB80,试样抗拉强度 270bMPa； (7) 压铸件材料为 ADC12； (8) 带 *标记的螺孔及底孔根据配套要求加工。 生产纲领 N %)+%+1(= baQNn=20000 (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。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 59 页 表 1 生产组织管理类型的划分 生产类型 零件年生产类型（件 /年） 重型机械 中型机械 轻型机械 单件生产 5 20 100 小批生产 5 100 20 200 100 500 中批生产 100 300 200 500 500 5000 大批生产 300 1000 500 5000 5000 30000 大量生产 1000 5000 50000 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 1。 2.2 计算生产节拍 生产节拍 =22 天 12 8 小时 60 分 单班 75%/ 生产纲领=22 12 8 60 1 75%/20000=4.75分钟 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 59 页 3 零件的分析 3.1 零件的作用 箱体是各类机器的基础零件，它将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件连接成一个整体，并使之保持正确的位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。因此，箱体的加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命 2。题目所给定的箱体是 2P85F汽油机的上箱体， 2P85F 汽油机主要可用于家用或半专业草坪修剪机配套，还可用于旋耕机、高压泵、扫雪机、发电机等机械配套，配套范围广阔，其中以草坪修剪机、旋耕机配套量最为广阔。上箱是其上面的重要零件，其主要作用是与上箱体配合使用达到应有作用 3。 3.2 零件的工艺分析 零件图中规定了一系列技术要求：（查表 1.4-28机械制造工艺设计简明手册），即 2P85F上箱体主要有六组加工面，它们之间有一定的要求。现分析如下： (1) 以曲轴孔 41 003.0035.0mm 为中心的加工 表面 这组加工表面包括：箱体结合面、 41 003.0035.0mm 曲轴孔、凸轮轴孔 20 025.00mm、M8 底孔 6.7mm 以及两个 12 018.00mm 的销孔。其中，主要加工表面为箱体结合面、两个销孔、 M8底孔 6.7mm 和轴承孔。 (2) 以油封孔 45 039.00mm 为中心的加工表面 这组加工表面包括： 45 039.00mm 的油封孔、点火 器搭子端面、油封孔口倒角以及螺孔。其中，主要加工 45 039.00mm 的油封孔。 (3) 加工呼吸器面 这组加工表面包括：摆杆孔 7、摆杆油封孔 12 027.00mm 以及螺孔。 (4) 加工 1#缸体面 这组加工表面包括：销孔 12 018.00mm、挺柱孔 8 035.00mm、镗 1#缸体 85 03.005.0mm以及螺孔。 (5) 加工 2#缸体面 这组加工表面包括：销孔 12 018.00mm、挺柱孔 8 035.00mm、镗 1#缸体 85 03.005.0mmnts 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 59 页 以及螺孔。 (6) 其它一些加工面 这组加工表面包括：呼吸器通孔 10、钻机油尺寸座 19.8、钻油封孔内斜孔 4以及螺孔。 这六组加工表面之间有一定的要求，主要是： (1) 结合面必须位于距离为公差值 0.05mm 的两平行平面内； (2) 销孔必须位于相对于基准 B（结合面）、 A（轴承孔）所确定 的理想位置为中心，直径为公差值 0.05mm 的范围内。 (3) 保证轴承孔端面距箱体结合面 (124 0.1)mm； (4) 保证两缸体孔中心距箱体结合面尺寸 83.5 0.07 mm和 63.5 0.07mm； 由以上分析可知，对于这六组加工表面而言，可以先加工箱体结合面及两销孔，以作为精基准，最终以结合面和两销孔（即一面两销）定位加工出其余需要加工的部分，保证它们之间的精度要求 4。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 59 页 4 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 5。 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 6。 4.1 确定毛坯的制造形式 铸造性能所涉及的主要是铸件的质量问题，铸件结构设计时，必须充分考虑适应合金的铸造性能。否则缩孔，缩松，裂纹，冷隔，浇不足、气孔等多种铸造缺陷，会造成铸件很高的废品率 7。 零件材料为 ADC12 铝合金。其为压铸铝合金。 压铸铝合金特点 ： 几种压铸合金的一些差异 。 目前的压铸合金一般主要是三种 ： 锌合金，铝合金，镁铝合金 。 价格比较：同等重量的锌合金最便宜，铝合金其次，而镁铝合金的价格要比前两种材料高出很多，而且目前国内好像没有什么好的镁铝合金原料供应商（主要是成分指数不达标），绝大多数依赖进口。实际上由于锌合金的密度较大，同体积的锌合金和铝合金价格差不太多 。 材料特性：实际应用中三种材料的收缩率基本差不多 0.50.6%。但是三种材料与铁的粘着度相差较大，这 点对压铸模具的设计制造比较重要 。 n: S5 M-锌合金的黏着度最小，因此拔模斜度的选择范围比较宽裕，正常单边 0.5度就足够了。 铝合金较大，同样的结构拔模斜度单边 1度 。 镁铝合金略小于铝合金，但是由于应用范nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 59 页 围的不同，无法做比较，一般跟铝合金差不多 。 黏着度的差异同时影响着模具的寿命。 4.2 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 8。 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 9。 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。 (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。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 59 页 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 10。 (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。对于本箱体，我是以油封毛坯孔、 13 工艺孔和三搭子定位为粗基准来加工箱体结合面及销孔的。 (2) 粗基准的选择。对于刚性差、批量较大、要求精度较高的箱体，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。而箱体零件一般都选择重要孔（如主轴孔）为粗基准，但随着生产类型不同，实现以主轴孔为粗基准的共建装夹方式是不同的。大批生产时，毛坯精度较高，可直接以主轴孔在夹具上定位，采用专用夹具装夹，但对本箱体来说，如果以轴承孔作为基准，则无法合理地加工出所要加工的箱体结合面，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准），现取以 2-12mm 毛坯 孔定位，三搭子定位并夹紧作为粗基准，利用一铁块斜面支撑箱体结合面使之水平，再利用斜面上的两个定位销使2-12mm 毛坯孔定位；三搭子定位并夹紧；两个弹簧销顶住箱体结合面的反面，以消除六个自由度，从而达到完全定位 11。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 59 页 4.3 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 12。 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 5。 因此，最后的加工路线确定如下： 工序 I 铸造，去除浇口、毛刺、飞边。 工序 II 喷砂。 工序 III 铸检。 工序 IV 加工箱体结合面，曲轴孔端面、曲轴孔、销孔以及螺孔。以 2-12毛坯孔定位，三搭子定位并夹紧选用加工中心 VF-0。 工序 V 加工油封孔、铣固定搭子以及螺孔。以一销孔和箱体结合面定位；选用加工中心 VF-0。 工序 VI 钻摆杆孔、铣铰摆杆油封孔、刮平气阀孔搭子以及攻丝。以一销孔和箱体结合面定位；选用加工中心 VF-0。 工序 VII 加工 1#缸体表面、铣铰销孔挺柱孔、钻孔、攻丝以及镗缸体。以销孔和箱体结合面定位；选用加工中心 VF-0。 工序 VIII 加工 2#缸体表面、铣交销孔挺柱孔、钻孔、攻丝以及镗缸体。以销孔和箱体结合面定位；选用加工中心 VF-0。 工序 IX 粗精铣起动电机安装表面、铣铰孔以及加工螺孔。以销孔和箱体结合面定位；选用加工中心 VF-0。 工序 X 钻通孔。 以销孔和箱体结 合面定位；选用加工中心 VF-0。 工序 XI 钻机油尺座孔、铰孔。以曲轴孔和 2-12mm 孔定位；选用加工中心 H-32。 工序 XII 钻油封孔内斜油孔。以曲轴孔和 2-12mm 孔定位；选用加工中心 H-32。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 59 页 工序 XIII 珩磨。以销孔和箱体结合面定位；选用珩磨机。 工序 XIV 去刺、清洗、检入库。 4.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯 尺寸的确定 2P85F 箱体的材料为 ADC12 铝合金，硬度 HB80，试样抗拉强度 b270Mpa；毛坯重量为 1.8千克。生产类型为大批生产，采用高压浇注毛坯 13。 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) 箱体结合面 参照 机械制造工艺设计简明手册 表 2.3-9，箱体的最大基本尺寸 300mm350mm，铸造毛坯时一般采取 7级尺寸公差等级和 D级加工余量等级进行高压浇 注 14，所以毛坯的加工余量 9.0=Z mm 1.5mm。而箱体结合表面的表面粗糙度要求为 Ra的最大允许值为 1.6um，参照机械制造工艺学表 1-12，要求达到精铣加工，箱体结合面的最大加工长度 316mm，加工宽度 343mm，所以加工余量 5.1=Z mm。因此，只要进行一次精加工就已能满足加工要求。 (2) 41 003.0035.0mm 的轴承孔 轴承孔不是盲孔，再加上其精度要求较高，故采用镗削加工。 曲轴孔尺寸为 41 003.0035.0mm，见图样。轴承孔表面粗糙度要求为aR的最大允许值为 0.8um，参照机械制造工艺学表 1-11，要求达到精镗加工，且加工精度为 IT6-IT7级，参照 机械制造工艺设计简明手册 表 2.3-8确定曲轴孔的加工余量分配： 粗镗： 40.6mm 2Z=1.1mm 精镗： 41mm 2Z=0.2mm (3) 销孔 (a) 销孔孔口平面 12mm，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，只要粗刮加工，分两次加工，根据相关手册，此时直径余量 5.1=2Z mm 已能满足加工要求。 (b) 销孔底孔 2-8.5mm，考虑到其表面粗糙度要求为 Ra的最大允许值为 6.3um，精度要求不是佷高，参照，机械制造工艺学 表 1-12，加工精度为 IT11-IT12级，只要粗加工，一次钻销（此时加工余量 5.1=2Z mm）就已能满足加工要求。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 59 页 (c) 销孔 2-12mm，其表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 1.6um，参照机械制造工艺学表 1-11，加工精度为 IT8-IT9级，要求精加工才能达到精度要求，参照机械制造工艺设计简明手册表 2.3-9确定销孔的加工余量分配： 钻孔 11.2mm 2Z=2.8mm 铰孔 12mm 2Z=0.8mm (4) 45 039.00mm 的油封孔 油封孔端面其表面粗 糙度要求为 Ra 的最大允许值为 1.6um，油封孔的表面粗糙度要求为 Ra的最大允许值为 1.6um，主要考虑油封孔的精度要求，采用复合刀加工，参照 机械制造工艺学 表 1-12，加工精度为 IT11级，要求达到半精镗加工，参照机械制造工艺设计简明手册表 2.3-9确定油封孔的加工余量分配： （复合刀）镗削： 44.5mm 2Z=1.3mm 精镗： 45mm 2Z=0.5mm (5) 摆杆孔（ 7mm） 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 1-11，其加工精度为 IT11- IT12 级，精度要求不是佷高，参照机械制造工艺设计简明手册表 2.3-9，一次钻销即可满足要求。此时加工余量 2Z=7mm。 (6) 固定电机孔（ 2-12mm），并带刮端面 其表面粗糙度要求为 Ra 的最大允许值为 12.5um，参照机械制造工艺学表 1-11，其加工精度为 IT11- IT12级，精度要求不是佷高，可一次加工即可满足要求。此时加工余量 5.1=2Z mm。 (7) 20mm 考虑其表面粗糙度要求为 Ra的最大允许值 为 1.6um，参照机械制造工艺学表1-11，加工精度为 IT8-IT9级，参照机械制造工艺设计简明手册表 2.3-9确定加工余量分配： 钻孔： 19.8mm 3.1=2Z mm 铰孔： 20mm 2.0=2Z mm 4.5 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nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 59 页 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 7。 工序 I： 铸造，去除浇口、毛刺、飞边。 工序 II： 喷砂。 工序 III：铸检。 工序 IV： 加工箱体结合面、曲轴孔、销孔以及螺孔。以 2-12mm 毛坯孔定位，三搭子定位并夹 紧 , 选用加工中心 VF-0。本工序采用计算法确定切削用量。 (1) 加工条件 工件材料： ADC12 铝合金，试样抗拉强度 270bMpa、高压浇注。 加工要求：加工箱体结合面，保证距箱体结合面 121，平面度 0.05。表面粗糙度要求为 Ra的最大允许值为 0.8um。 机床：选用加工中心 VF-0。 刀具：盘铣刀。 刀具材料：高速钢（ YT15）。 (2) 计算切削用量 铣箱体结合面 (a) 已知箱体结合面毛坯厚度方向的加工余量为 5.1=Z mm，但 考虑到箱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，又由于高压浇注的毛坯精度本身就较高，所以只要加工一次就行， 5.1=pamm 计。 (b) 进给量 f 根据 切削用量简明手册 表 3.5，当要求达到表面粗糙度 Ra=1.6um时，圆柱铣刀每转进给量 f =0.4mm/r 0.6mm/r，而用于盘铣刀时进给量应该减小一半， f =0.2mm/r 0.3mm/r。 所以（见切削用量简明手册表 3.30） 取 f =0.3mm/r (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 60=T min） nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 59 页 vpueyxpmvoV kZafaTqdCvvvvv= （ 4.1） 其中： 31=VC, 25.0=xq, 1.0=vx, 4.0=vy, 3.0=vu, 1.0=vp , 2.0=m 。修正系数 vk 见切削用量简明手册表 1.28， 即 0.1=mvk , 0.1=svk , 0.1=kvk , 0.1=rvk , 0.1=pvk 。 所以 860.10.10.10.10.14503.05.160 25.06031 1.03.04.01.02.0 v m/min 因在加工中心上加工，所以无需考虑机床主轴转速没有这一挡，根据选取的机床是加工中心 ,按机床选取 466n r/min。 (d) 切削工时， 按 机械制造工艺设计简明手册 表 6.2-7， nflllt 21 （ 4.3） 式中： 1352l mm， 51l mm， 32 l mm 所以， fnllltw 21 = 4.243.0466 351352 min 刮曲轴孔端面 41 003.0035.0mm (a) 已知销孔孔口毛坯厚度方向的加工余量为 Z=1.0mm，公 差为 0.3mm，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，只要粗刮加工，此时直径余量 5.1=2Z mm 已能满足加工要求。 所以 55.0pamm 计 ， 2=i 。 (b) 进给量 f 根据机械加工切削数据手册表 2.44, 39.0=f mm/r (c) 切削速度 （见机械加工切削数据手册表 2.44） , 60=v m/min (d) 确定主轴速度 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 59 页 根据 4.2式， 4 6 641 601 0 0 01 0 0 0 wdvn r/min 因为选取的机床是加工中心 ,按机床选取 466n r/min。所以实际切削速度v =60m/min。 (e) 切削工时， 根据 4.3式， nflllt 21 式中： 2l mm， 51l mm， 02 l mm 所以， fnllltw 21 = 04.039.0466 052 mm 所以 , 刮曲轴孔端面 41 003.0035.0mm 总切削工时为 04.0t min 镗 41 003.0035.0mm 曲轴孔 (a) 已知轴承孔毛坯厚度方向的加工余量 为 5.1=Z mm，考虑到轴承孔的形状规则，可以用复合刀加工，尽管高压浇注的毛坯精度本身较高，但在此工序需要经过半精镗 -精镗加工才能达到 Ra的最大允许值为 0.8um 的精度要求。 所以， 半精镗： 1.1=2Z mm 单边余量 55.0=Z mm 一次镗去全部余量，55.0=pa mm 精镗： 2.0=2Z mm 单边余量 1.0=Z mm 一次镗去全部余量，1.0=pa mm (b) 进给量 f 根据机械加工切削数据手册 表 3.24，当要求达到表面粗糙度 8.0=aRum 时，粗镗每转进给量 f =0.39mm/r，精镗每转进给量 f =0.13mm/r (c) 计算切削速度 按机械加工切削数据 手册表 3.9，粗加工时的切削速度为 v =46m/min，精加工时的切削速度为 v =230m/min。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 59 页 (d) 确定机床主轴转速 根据 4.2式， 半精镗加工时的机床主轴转速：41 461 0 0 01 0 0 0 wd vn 524r/min 精镗加工时的机床主轴转速：412 3 01 0 0 01 0 0 0 wd vn 2126r/min 因在加工中心上加工，所以无需考虑机床主轴转速没有这一挡。 (e) 切削工时 : 根 据 4.3式， nflllt 21 式中： 20l mm， 51l mm， 02 l mm 所以， 半精镗切削工时，切削工时： nflllt 21 = 14.039.0524 0520 min 精镗切削工时，切削工时： fnlllt 21 = 98.001 3.021 26 0520 min 所以镗 41 003.0035.0mm 轴承孔的总切削工时 12.1=98.0+14.0=t min。 刮凸轮轴孔端面 20 025.00(a) 已知销孔孔口毛坯厚度方向的加工余量为 Z=1.0mm，公差为 0.3mm，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，只要粗刮加工，此时直径余量 5.1=2Z mm 已能满足加工要求。 所以 5.1=pamm 计 ， 2=i 。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 59 页 (b) 进给量 f 根据机械加工切削数据手册表 2.44, 39.0=f mm/r (c) 切削速度 （见机械加工切削数据手册表 2.44） , 60=v m/min (d) 确定主轴速度 根据 4.2式， 9 5 520 601 0 0 01 0 0 0 wdvn r/min 因为选取的机床是加工中心 ,按机床选取 1000n r/min。所以实际切削速度v =60m/min. (e) 切削工时， 根据 4.3式， nflllt 21 式中： 2l mm， 51l mm， 02 l mm 所以 ， fnllltw 21 = 04.039.0955 052 mm 所以 , 刮曲轴孔端面 41 003.0035.0mm 总切削工时为 04.0t min 镗凸轮轴孔 20 025.00(a) 已知凸轮轴孔毛坯厚度方向的加工余量为 5.1=Z mm，考虑到凸轮轴孔的形状规则，可以用复合刀加工，尽管高压浇注的毛坯精度本身较高，但在此工序需要经过粗镗 -精镗加工才能 达到 Ra的最大允许值为 0.8um 的精度要求。 所以， 粗镗： 1.1=2Z mm 单边余量 55.0=Z mm 一次镗去全部余量，55.0=pa mm 精镗： 2.0=2Z mm 单边余量 1.0=Z mm 一次镗去全部余量，1.0=pa mm nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 59 页 (b) 进给量 f 根据机械加工切削数据手册 表 3.24，当要求达到表面粗糙度 8.0=aRum 时，粗镗每转进给量 f =0.39mm/r，精镗每转进给量 f =0.13mm/r (c) 计算切削速度 按机械加工切削数据手册表 3.9，粗加工时的切削速度为 v =46m/min，精加工时的切削速度为 v =230m/min。 (d) 确定机床主轴转速 根据 4.2式， 粗镗加工时的机床主轴转速：6.19 461 0 0 01 0 0 0 wd vn 747r/min 精镗加工时的机床主轴转速：2023010001000 wd vn 3611r/min 因在加工中心上加工，所以无需考虑机床主轴转速没有这一挡。 (e) 切削工时， 根据 4.3式， nflllt 21 式中： 14l mm， 51l mm， 02 l mm 所以， 粗镗切削工时，切削工时： nflllt 21 = 06.039.0747 0514 min 精镗切削工时，切削工时： fnlllt 21 = 04.013.03611 0514 min 所以 镗凸轮轴孔 20 025.00的总切削工时 1.004.006.0 t min 钻中心孔 12-A2.5 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 20 页 共 59 页 (a) 进给量 f 根据机械加工切削数据手册 , 18.0=f mm/r (b) 切削速度 根据机械加工切削数据手册 , 115=v m/min (c) 确定主轴速度 根据 4.2式， 3 6 6 2=10 1 1 51 0 0 0=1 0 0 0= wdvn r/min 因为选取的机床是加工中心 ,根据机床相关要求选取 3662=n r/min。所以实际切削速度 115=v m/min。 (d) 切削工时， 根据 4.3式， nflllt 21 式中： 5l mm， 51l mm， 02 l mm 所以， fnllltw 21 = 02.018.03662 055 mm 所以，钻中心孔 12-A2.5的总切削工时 24.01202.0 t min 铣铰销孔 2-12 018.00mm 深 6 (a) 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, f =0.18mm/r ， v =84m/min，在铰孔时，进给量取 18.0=f mm/r，即 f =0.18mm/r，v =30m/min (b)
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