GY03-024@制订LH520ATV后HUB工序卡及第一道机加工夹具设计
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机械毕业设计全套
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GY03-024@制订LH520ATV后HUB工序卡及第一道机加工夹具设计,机械毕业设计全套
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毕业设计说明书 （ 论文 ） 作 者 : 学 号： 系 部 : 机械工程学院 专 业 : 机械工程及自动化 题 目 : 制订 LH520ATV 后 HUB 工序卡及 第一道机加工夹具设计 nts毕业设计说明书（论文）中文摘要 LH520ATV沙滩车产品，主要用于 各种不规则路况及地形的代步及小批运输作业 。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、 提出了 制定加工工序卡注意点、零件的工艺性分析、工艺规程的设计、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一道机加工专用夹具设计、夹具在设计时遇到的问题 。 关键词 毛坯 工艺规程 夹具设计 ntsTitle After Drawing Up LH520ATV, HUB Travel Chart and First Machining Jig Design Abstract LH520ATV atv product development by the ravine, mainly used for various irregular topography and the road car and small batch transportation operations. This HUB of paper LH520ATV beach car finished the production program, on the calculation and parts production beats, puts forward the process card for careful analysis of technology, parts of the design procedure, and determine the blank of manufacturing, the choice and forms for machining process route, in every step of machining allowance work procedure sizes, and the size of Semifinished materials, determine the cutting dosages and the basic work hours, discusses the basic requirements for a special machining jigs ,the design of the first Machining Jig Designin and the problems of jigs design. Keywords Semifinished materials Technological process Jig design nts 目 录 1 引言 . 1 2 生产纲领 . 2 2.1 计算生产纲领决定 生产类型 . 2 2.2 计算生产节拍 . 3 3 零件的分析 . 4 3.1 零件的作用 . 4 3.2 零件的工艺分析 . 4 4 工艺规程设计 . 6 4.1 确定毛坯的制造形式 . 6 4.2 基面的选择 . 8 4.3 制订工艺路线 . 10 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 . 15 5 夹具的设计 . 36 5.1 问题的提出 . 39 5.2 夹具设计 . 40 结束语 . 43 致谢 . 44 参考文献 . 45 附录 1 . 46 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 53 页 1 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。的实际学习，大量资料的查阅，并在两位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。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 53 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。） LH520ATV.4.6-1 后左 HUB 壳体，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) 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 b 270MPa； (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 N=Qn(1+a%+b%) =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。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 53 页 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 2。 2.2 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。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 53 页 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。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。 3.2 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 4X8.5。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： (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 ； nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 53 页 (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 (77 0.1)mm 和 (100 0.2)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。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 53 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 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。 4.1 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nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 53 页 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，可以大幅度提高力学性能。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 53 页 (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。 4.2 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 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。 (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nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 53 页 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。 (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nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 53 页 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。 4.3 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 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。 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 58 021.0051.0深 32.6mm、 内孔 59 05.006.0mm 保证尺 寸 24mm、 内孔 61mm 槽宽 2.2mm。 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nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 53 页 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 62 014.0035.0mm 保证尺寸8.2mm。 工序 IV 加工 74mm 端面 保证尺寸 45.1mm 27.6mm、 74mm 外圆、 内孔 58 021.0051.0深 32.6mm、 内孔 59 05.006.0mm 保证尺寸 24mm、 内孔 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 59 05.006.0mm 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。 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。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 53 页 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 62 014.0035.0mm 保证空深 8.2mm；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 58 021.0051.0保证尺寸 32.6 mm、加工孔 59 05.006.0mm 保证尺寸 24mm、加工槽 61 保证尺寸 24mm和槽宽 2.2 mm、加工 4 个小凸台端面 保证尺寸 28.6 0.1； 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 66 0.1mm；选用台式钻床 Z516。 工序 VI 加工上端左端面，以内孔 58 021.0051.0mm 为精基准，以上下右端面为定向，保证尺寸 38.5 0.05mm；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 58 021.0051.0mm 为精基准，以上下左端面为定向，保证尺寸 77 0.1mm，加工下端右端面，保证尺 100 0.2mm选用 X5032型立式铣床。 工序 VIII 加工上端孔 21.5 2.01.0mm，以内孔 58 021.0051.0mm 为精 基准 保证尺寸102.7mm；加工下端孔 21.5 2.01.0mm， 保证尺寸 37.4mm； 选用钻床 Z4023。 工序 IX 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 1P64F 壳体的材料为 ADC12 铝合金，硬度 HB80，试样抗拉强度 b 270Mpa；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 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 53 页 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 50 100mm，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) 62 014.0035.0内孔 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) 58 021.0051.0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， 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 05.006.0内孔 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 53 页 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 28.6 0.1mm， 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 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 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 53 页 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 21.5 2.01.0mm 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， 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 21.5 2.01.0mm 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， 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=0.3mm 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。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 53 页 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 62 014.0035.0mm 保证空深 8.2mm；选用 SK360型卧式车床。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 b 270Mpa、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。 (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= 6.3um时，车刀每转进给量 f 0.75mm/r。取 f =0.8mm/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 T=60min） 45.015.02.0 stTCv V （ 4-1） 其中： CV = 362, t = 2, s =0.8, 所以 1 588.0260 3 62 45.015.02.0 v m/min (d) 确定机床主轴转速 75.6 2 28.80 1 5 81 0 0 01 0 0 0 wd vnr/min （ 4-2） nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 53 页 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 v 177.6m/min (e) 检验机床功率 根据 切削用量简明手册 表 3.23，当硬度 0.75mm/r。取 f =0.8mm/r。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 53 页 (c) 计算切削速度 由式（ 4-1）得 45.015.02.0 stTCv V 其中： CV = 362, t = 1.5, s =0.8, 所以 1658.05.160 362 45.015.02.0 v m/min (d) 确定机床主轴转速 由式（ 4-2）得 9 0 6581 6 51 0 0 01 0 0 0 wdvn r/min 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 v 182.12m/min (f) 切削工时， 由式（ 4-3）得 nflllTj 21 式中： 2.8l mm， 31l mm， 02 l mm 所以， fnlllTwj 21 = 01 4.08.010 00 032.8 min (b) 进给量 f 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度 Ra= 3.2um时，车刀每转进给量 f 0.75mm/r。取 f =0.7mm/r。 (c) 计算切削速度 由式（ 4-1）得 35.015.02.0 stTCv V 其中： CV = 371, t = 0.5, s =0.7, nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 53 页 所以 2 067.05.060 3 71 35.015.02.0 v m/min (d) 确定机床主轴转速 由式（ 4-2）得 5.1 0 7 5612 0 61 0 0 01 0 0 0 wd vnr/min 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 v 191.54m/m
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