K035-差速器壳体机械加工工艺规程及铣两侧平面夹具设计带图纸文档
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K035
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K035-差速器壳体机械加工工艺规程及铣两侧平面夹具设计带图纸文档,K035,差速器,壳体,机械,加工,工艺,规程,两侧,平面,夹具,设计,图纸,文档
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宁差速器壳加工工艺及夹具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日III摘 要随着社会的发展，汽车在生产和生活中的越来越广泛，差速器是汽车中的重要部件，其壳体的结构及加工精度直接影响差速器的正常工作，因此研究差速器的加工方法和工艺的编制是十分必要和有意义的。本次设计主要内容有：差速器的工作原理结构分析，差速器壳体的工艺编制，夹具的设计及加工中对定位基准的选择，工序和工装设计中切削用量，夹紧力的计算等。机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。关键词：差速器，壳体，工艺规程，夹具设计AbstractWith the development of society, more and more cars in production and living in the more widely, the differential is an importantcomponent in a vehicle, the normal work of its interior structure and processing precision directly affect the differential, preparation methods and process so the research differential is very necessary and meaningful. The main contents of this design are: the working principle of the differential, the structural analysis, the process design of the differential housing, the design of the fixture, the selection of the location datum, the calculation of the cutting amount and the clamping force in the process and the design of the tooling. There are many kinds of machine tool jigs. Among them, the most widely used fixture is standardized in size and size, and it has a professional factory to produce. It is widely used in mass production, special fixture for the service of a work-piece processing procedure, which requires the manufacturing plants to design and manufacture themselves according to the processing technology of the work pieces. Key words: differential, shell, process regulation, fixture design目 录摘 要1AbstractII目 录III第1章 绪论5第2章 零件的分析62.1 零件的作用62.2 零件的工艺分析6第3章 工艺规程设计93.1 基准面的选择93.1.1 粗基准的选择93.1.2 精基准的选择93.2 毛坯的制造形式93.3 制订工艺路线93.3.1. 工艺线路方案一103.3.2 工艺路线方案二103.3.3. 工艺方案的比较与分析113.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定113.4.1 外圆表面133.4.2 内圆表面143.4.3 端面163.4.4 凸台163.4.5 孔类16第4章 确定差速器切削用量及基本工时18第5章 铣平面夹具设计445.1 研究原始质料445.2 定位、夹紧方案的选择455.3 切削力及夹紧力的计算455.4 误差分析与计算475. 5 定向键与对刀装置设计495.6 确定夹具体结构和总体结构515.7夹具设计及操作的简要说明52总结与展望53参考文献54致 谢55第1章 绪论机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。差速器壳零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。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，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第2章 零件的分析2.1 零件的作用题目给定零件是差速器壳（见附件）。差速器的作用就是在向两边半轴传递动力的同时，允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。普通差速器由行星齿轮、差速器壳（行星轮架）、半轴齿轮等零件组成。发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动差速器壳带动行星轮轴，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。图1.1差速器壳零件图2.2 零件的工艺分析差速器壳的零件可以分四组加工表面，图中规定了一系列技术要求：现分叙如下：1. 零件上各段外圆表面：200 粗糙度Ra 12.5。154 公差等级 IT7，粗糙度Ra 1.6。50 公差等级 IT6，粗糙度Ra 1.6。2. 端面：200前后端面，粗糙度Ra3.250端面，粗糙度Ra 12.5中心内孔50台阶面，粗糙度Ra 3.23. 内圆孔表面：130 公差等级IT7。122 公差等级IT10 ，粗糙度Ra 6.3。50 公差等级IT8，粗糙度Ra 1.6。50 公差等级IT8，粗糙度Ra 1.6。40 公差等级IT11，粗糙度Ra 6.3。4.凸台孔系凸台上距中心线74.5的平面，粗糙度Ra 6.3222H8 公差等级IT8，粗糙度Ra 3.2。28H8 公差等级IT8，粗糙度Ra 3.2。4H13 公差等级IT81212.5 他们之间的要求：1.200端面及后端面对基准A2-A3的跳动为0.05、0.06，精度等级：8级。 2.154、122内孔对A2-A3基准跳动为0.05，精度等级：8级。3.两20孔对A2-A3基准位置度为0.06，精度等级：8级。4.8H孔对两20孔的位置度为0.1，精度等级：8级。5.12个12.5的孔对A3的位置度为0.2，精度等级：8级。6.两20孔之间的同轴度要求为0.025，精度等级： 6级。7.基准A2为孔50H8，基准A3为孔130H7。8.50外圆对A2-A3基准的跳动为0.03，位置度为0.03，精度等级：6级。由上分析可知，对于这几组加工表面，可以先加工好端面，内外圆表面可以用加工好的端面为基准先加工其中一组，然后借助专用夹具加工另一表面，并且保证它们之间的位置精度要求。53第3章 工艺规程设计3.1 基准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，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。3.1.1 粗基准的选择按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准，若工件必须保证不加工表面与加工表面之间的尺寸或位置要求，如壁厚均匀，先取不加工表面做粗基准）可以取铸件的大端作粗基准加工小端面，再以小端面为基准加工大端面，也可以取铸件的两个凸台作为粗基准，先加工好端面和要求不高的200外圆。3.1.2 精基准的选择按照有关的精基准选择原则（互为基准原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，外圆和内圆两组加工表面相互之间有一定的精度要求，内圆粗加工时可以先选择加工好的端面作为加工基准，再以粗加工好的内圆表面为基准粗加工外圆表面，然后以粗加工好外圆表面为基准精加工内圆，最后再以基准精加工好的内圆精加工外圆。后面加工零件肩上的行星轮轴孔可以用夹具以大端面为基准铣出两侧平面，再用专用夹具以端面和平面为基准加工孔。3.2 毛坯的制造形式零件材料为QT420-10，球墨铸铁中的石墨呈球状，具有很高的强度，又有良好的塑性和韧性，起综合性能接近钢，其铸性能好，成本低廉，生产方便，工业中广泛应用。生产纲领：大批量生产，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用砂型机械造型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。毛坯图见附件。3.3 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。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。3.3.1. 工艺线路方案一工序1 铸造毛坯，清除冒口。工序2 热处理：正火。工序3 粗车大端面、背面，8留余量。粗车200、154h7、130H7、122H10、152、50H8，留余量。轴向尺寸95、19留余量，倒角。工序4 粗车小端面50k6、40B11留余量，轴向尺寸153、133.5留余量，倒角。工序5 粗、半精车200、154、150、50外圆工序6 精车200、154、150、50外圆及端面。工序7 精车小端面50k6、40B11到尺寸，轴向尺寸153、133.5到尺寸，倒角。工序8 粗镗40、50、122、130孔。工序9 精镗内孔40、122、130孔50及内部端面，倒角。工序10 铣两凸台上平面。工序11 钻4孔。工序12 钻大端法兰上12个12.5孔。工序13 钻、铰两组22、8孔，8孔倒角。工序14 去毛刺，检查。3.3.2 工艺路线方案二工序1 铸造。工序2 热处理：退火。工序3 钻大端法兰上12个12.5孔。工序4钻、铰两组22、8孔，8孔倒角。工序5 钻4孔工序6 铣两凸台上平面。工序7 粗车、精车200及端面，倒角，钻40孔，工序8 粗镗40、50孔及端面、122、130孔。工序9 粗、半精车50、154外圆及端面，车凸台上150外圆。工序10 精镗50及端面、122、130孔，倒角。工序11 精车50，154外圆及端面，倒角。工序12 去毛刺，检查。 3.3.3. 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一在车床上先加工大端面，再以大端面定位加工小端面，方案二是先钻孔，车端面，然后以孔和大端面定位，加工其它部分。两相比较起来可以看出，工序一比较分散，适合大批量生产。方案二的加工不是很合理，钻孔缺少必要的定位，精度误差都比较大。在大批生产中，综合考虑，我们选择工艺路线如下。工序号工 序名 称工 序 内 容车间工段设备工艺装备（夹具、刀具）5101520253035铸造热处理粗车粗车半精车精车精车铸造毛坯，清除冒口。热处理：正火粗车大端面、背面，8留余量。粗车200、154h7、130H7、122H10、152、50H8，留余量。轴向尺寸95、19留余量，倒角。粗车小端面50k6、40B11留余量，轴向尺寸153、133.5留余量，倒角。半精车200、154、150、50外圆,车200外圆右端面（大头）精车200、154、150,精车最大轮廓200前端面精车小端面50k6、40B11到尺寸，轴向尺寸153、133.5到尺寸，倒角。铸造热处理机加工机加工机加工机加工机加工一一二二二 二二CA6140CA6140CA6140CA6140CA6140专用夹具，硬质合金90偏头外圆车刀专用夹具 90偏头外圆车刀专用夹具，硬质合金90偏头外圆车刀专用夹具 90偏头外圆车刀专用夹具 90偏头外圆车刀工序号工 序名 称工 序 内 容车间工段设备工艺装备（夹具、刀具）404550556065粗镗精镗铣面钻孔钻铰孔钻铰孔钻孔检查粗镗50、122、130孔精镗内孔40、122、130孔50及内部端面，倒角铣平面，保证74.5。旋转1800，铣另一平面，保证74.5。钻4孔钻、铰22孔钻、铰8孔，8孔倒角钻大端法兰上12个12.5孔去毛刺，检查机加工机加工机加工机加工机加工机加工机加工检验二 二二二二二二T740KT740KX6132Z525Z525Z525Z3050钳工台专用夹具，镗刀专用夹具，镗刀专用夹具 50标准高速钢锥柄立铣刀专用夹具，高速钢锥柄麻花钻头专用夹具，高速钢锥柄麻花钻头专用夹具，高速钢锥柄麻花钻头专用夹具，高速钢锥柄麻花钻头3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定差速器壳零件材料为QT420-10，硬度为156197HBS，毛坯质量约为2.4kg，生产类型为中批生产，采用砂型机械造型铸造。查机械制造工艺设计简明手册表2.2-5，毛坯铸造精度等级取9G。根据上述材料及加工工艺，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：3.4.1 外圆表面(1).200查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量为4mm，尺寸公差为2.8，所以其外圆毛坯名义直径为2081.4mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.32至2.35，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：2081.4mm车：200mm 2Z=8mm(2).154查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量为3mm，尺寸公差为2.5，所以其外圆毛坯名义直径为1601.25mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.32至2.35，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：1601.25mm粗车：155.6mm 2Z=4.4mm半精车：154.3mm 2Z=1.3mm精车：154mm 2Z=0.3mm(3).150查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量为3mm，尺寸公差为2.5，所以其外圆毛坯名义直径为1561.25mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.32至2.35，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：1561.25mm车：150mm 2Z=6mm(4). 50mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量2.5mm，尺寸公差为2，所以其外圆毛坯名义直径为551mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.32至2.35，确定50外圆的加工余量和工序间余量分布见下图：图3.1毛坯余量分布图由图可知：毛坯名义直径：502.5255 mm毛坯最大直径：552/2=55 mm毛坯最小直径：55-2/2=53 mm粗车后最大直径：55-3.5=51.5 mm粗车后最小直径：51.5-0.39=51.11 mm半精车后最大直径：51.5-1.2=50.3 mm半精车后最小直径：50.3-0.062=50.238 mm精车后尺寸为零件尺寸，即50 mm将上叙计算的工序间尺寸及公差整理成表3.1。表3.1 加工余量计算表工序名称工序余量（mm）工序基本尺寸(mm)工序尺寸及公差(mm)精车外圆0.35050半精车外圆1.250+0.3=50.350.3粗车外圆3.550.3+1.2=51.551.5毛坯50+5=555513.4.2 内圆表面(1).122mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量3mm，尺寸公差为2.5mm，所以其孔毛坯名义直径为1161.25mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：451mm粗镗：121.6mm 2Z=5.5mm半精镗：122mm 2Z=0.4mm(2).130mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量3mm，尺寸公差为2.5，所以其孔毛坯名义直径为1241.25mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：1241.2mm粗镗：129.5mm 2Z=5.5mm半精镗：129.9mm 2Z=0.4mm精镗：130mm 2Z=0.1mm(3).40mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量2.5mm，尺寸公差为2mm，所以其孔毛坯名义直径为351mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：351mm钻孔：39.5mm 2Z=4.5mm镗： 40mm 2Z=0.5mm(4).50mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量2.5mm，尺寸公差为2mm，所以其孔毛坯名义直径为451mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：451mm粗镗：49.6mm 2Z=4.5mm半精镗：49.9mm 2Z=0.4mm精镗：50mm 2Z=0.1mm3.4.3 端面(1). 50小头端面铣前：157mm粗铣：153mm Z=4mm(2).内台阶孔50车前： 135.5mm粗镗：134.5mm Z=1mm半精镗：133.5mm Z=1mm(3).200前端面毛坯： 160mm粗铣：157mm Z=3mm(4).200后端面车前：11mm粗铣：9mm Z=2mm半精铣：8 mm Z=1mm3.4.4 凸台凸台上平面：铣前：距中心线75铣后：距中心线74.5， Z=0.5mm3.4.5 孔类(1).4H13、1212.5 孔 一次钻好即可。(2).28H8孔钻：7.8孔 2Z=7.8mm铰：8 2Z=0.2mm(3).222H8孔钻：20 2Z=20mm扩钻：21.8 2Z=1.8mm铰：22 2Z=0.2mm第4章 确定差速器切削用量及基本工时工序3 粗车大端面、背面，8留余量。粗车200、154h7、130H7、122H10、152、50H8，留余量。轴向尺寸95、19留余量，倒角。(1).车200外圆1）切削深度：余量Z=4mm，分两次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.91.3(mm/r),查机床说明书，现取f=1.02mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12：V=k =33.4(m/min)4）确定主轴转速：n=51.4r/min按照机床说明书，取n=50r/min所以实际切削速度： V= n= =32.67m/min5）检验机床功率：主切削力 查工艺师手册 表2-14F=Cafvk 4.6式中C=900 ,x=1.0 , y=0.85 , n=0，k=0.89 k=1.0， k=0.89代入公式得 F=2729(N)切削时消耗功率：P=1.48（KW）CA6140机床电机功率为7.5KW, 所以机床功率足够。6）检验机床进给系统强度：已知主切削力为径向切削力F参考工艺师手册F=Cafvk 4.7其中C=530, x=0.90, y=0.75, n=0查表2716机械工艺师手册k=0.89,代入得： F=5303.351.0210.89 =1416(N)轴向切削力（走刀力）：查表2-17机械工艺师手册F=Cafvk 4.8其中 C=450, x=1.0, y=0.4 , n=0 , k=0.89轴向切削力：F=4503.351.0210.89 =1351(N)取机床导轨与床鞍摩擦系数u=0.1,则切削力在纵向进给方向对机床的作用力：F= F+u（F+ F） =1765(N)查机床说明书，机床最大纵向力为3530N,故机床进给系统可以正常工作。7）切削工时：刀具行程L=14+2+2+2=45 (mm) =2=0.78(min)(2) 车150外圆，粗、半精车154外圆及端面1).加工条件工件材料：QT420-10，铸造加工要求：车大头200外圆及端面，倒角。Ra 6.3。机床：CA6140卧式车床。刀具：刀片材料YG6，刀秆尺寸2525mm，k=90,a=5。2) 计算切削用量(1).车150外圆1）切削深度：余量Z=3mm，分两次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.91.3(mm/r),查机床说明书，加工表面不连续，取f=0.81mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =35.9(m/min)4）确定主轴转速：n=73.2 (r/min)按照机床说明书，取n=80 r/min所以实际切削速度： V= n=80 =39.1(m/min)5）切削工时刀具行程L=78+0+2=80 mm =2=2.46 (min) (2).粗车154外圆1）切削深度：余量Z=2.2mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.91.3(mm/r),查机床说明书，取f=1.02mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =33.1(m/min)4）确定主轴转速：n=65(r/min)按照机床说明书，取n=63 r/min所以实际切削速度： V= n=63 =31.6(m/min)5）切削工时刀具行程L=16+0+2=18 mm =0.28(min)(3).半精车154外圆1）切削深度：余量Z=0.65mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表314车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.550.7(mm/r),查机床说明书，现取f=0.61mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12 V=k = =48.9(m/min) 4）确定主轴转速：n=101 (r/min)按照机床说明书，取n=100 r/min所以实际切削速度： V= n=100 =48.3(m/min)5）切削工时刀具行程L=16+0+2=18 mm =0.295(min)(4).粗车200前端面（与154部位）1）切削深度：余量Z=2mm，可一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.91.3(mm/r),查机床说明书，现取f=1.02mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =33.6(m/min)4）确定主轴转速：n=53.5 (r/min)按照机床说明书，取n=50 r/min所以实际切削速度： V= n=50 =31.4(m/min)5）切削工时刀具行程L=+2+3=15 (mm) =0.294 (min)工序4 粗车小端面50k6、40B11留余量，轴向尺寸153、133.5留余量，倒角。(1) 加工条件工件材料：QT420-10，铸造加工要求：钻40孔，粗、半精车50、154外圆及端面，车150外圆。机床：C6140卧式车床。刀具：钻孔39.5锥柄高速钢麻花钻加钻套，车刀刀片材料YG6，刀秆尺寸2525mm，k=90,a=5。(2) 计算切削用量1)钻40铸造孔至39.5a切削深度：考虑拔摸斜度，余量2Z=8mm，钻削一次。2）进给量：手动进给。查工艺师手册表28-32,V=18.7m/min3）确定主轴转速：n=148(r/min)按照机床说明书，取n=160r/min。所以实际切削速度： V= n=160=21.7(m/min)粗车50外圆1）切削深度：余量Z=1.75mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.91.3(mm/r),查机床说明书，现取f=1.02mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =36.5(m/min)4）确定主轴转速：n=211 (r/min)按照机床说明书，取n=200 r/min所以实际切削速度： V= n=200 =31.4(m/min)5）切削工时刀具行程L=20+3=23 (mm) =0.112 (min)粗车50台阶面1）切削深度：余量Z=2mm，可一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.91.3(mm/r),查机床说明书，现取f=1.02mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =33.4(m/min)4）确定主轴转速：n=171 (r/min)按照机床说明书，取n=160 r/min所以实际切削速度： V= n=160 =31.1(m/min)5）切削工时刀具行程L=+2+3=15 (mm) =0.073 (min)半精车50外圆1）切削深度：余量Z=0.65mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表314车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.550.7(mm/r),查机床说明书，现取f=0.61mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =48.9(m/min)4）确定主轴转速：n=302 (r/min)按照机床说明书，取n=320 r/min所以实际切削速度： V= n=320 =51.7(m/min)5）切削工时刀具行程L=20+3=23 mm =0.117 (min)精车50外圆1）切削深度：余量Z=0.15mm，一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表314车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.150.25(mm/r),查机床说明书，现取f=0.2mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k = =95.1(m/min)4）确定主轴转速：n=605 (r/min)按照机床说明书，取n=560 r/min所以实际切削速度： V= n=560 =87.9（m/min）5）切削工时刀具行程L=20+3=23 (mm) =0.205 (min)4.4工序4精车200、154、150,精车最大轮廓200前端面精车154外圆1）切削深度：余量Z=0.15mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表314车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.150.25(mm/r),查机床说明书，现取f=0.2mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k = =95.1(m/min)4）确定主轴转速：n=196 (r/min)按照机床说明书，取n=200 r/min所以实际切削速度： V= n=200 =96.7(m/min)5）切削工时刀具行程L=16+0+2=18 (mm) =0.45(min)_ 精车最大轮廓200前端面1）切削深度：余量Z=1mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表314车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.250.4(mm/r),查机床说明书，现取f=0.3mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k = =65(m/min)4）确定主轴转速：n=132 (r/min)按照机床说明书，取n=125 r/min所以实际切削速度： V= n=125 =60.5(m/min)5）切削工时刀具行程=+0+3=24 (mm)=0.64 (min)4.5 工序5 粗镗50、122、130孔1.粗镗130孔1）切削深度：余量Z=2.75mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15f=0.150.4(mm/r),查机床说明书，现取f=0.41mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k=46.6(m/min)4）确定主轴转速：n=119(r/min)按照机床说明书，取n=125r/min所以实际切削速度： V= n= 125 =48.7(m/min)5）检验机床功率：主切削力 查工艺师手册 表2-14F=Cafvk=1526(N)切削时消耗功率：P=1.24（KW）CA6140机床电机功率为7.5KW, 所以机床功率足够。6）检验机床进给系统强度：已知主切削力为径向切削力F参考工艺师手册F=Cafvk =5302.750.4110.89 =676(N)轴向切削力（走刀力）：查表2-17机械工艺师手册F=Cafvk =4502.750.4110.89 =763(N)取机床导轨与床鞍摩擦系数u=0.1,则切削力在纵向进给方向对机床的作用力：F= F+u（F+ F）=904(N)查机床说明书，机床最大纵向力为3530N,故机床进给系统可以正常工作。7）切削工时:刀具行程L=8+2+3=13 (mm) =0.26(min)4.粗镗122孔1）切削深度：余量Z=2.8mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15，f=0.15.04mm/r,此处为非连续表面，查机床说明书，现取f=0.3mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k 4.9取T=60min,C=158,x=0.15,y=0.40,m=0.2查工艺师手册表27-17k=0.85, k=0.6, k=1.2, k=0.89, k=1.0,k=0.850.61.20.891.0=0.54V=52.1(m/min)4）确定主轴转速：n=143(r/min)按照机床说明书，取n=125r/min。所以实际切削速度： V= n=125=45.5(m/min)5）切削工时:刀具行程L=50+3+3=56 (mm) =1.49(min)5.粗镗50孔1）切削深度：余量Z=2.3mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15，f=0.150.4mm/r,查机床说明书，现取f=0.3mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =40.1(m/min)4）确定主轴转速：n=284(r/min)按照机床说明书，取n=250r/min。所以实际切削速度： V= n=250=35.3(m/min)5）切削工时:刀具行程L=19+2+3=22 mm =0.29(min)6.粗镗50孔端面1）切削深度：余量Z=2mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15，f=0.150.4mm/r,查机床说明书，现取f=0.3mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =54.8(m/min)4）确定主轴转速：n=212(r/min)按照机床说明书，取n=200r/min。所以实际切削速度： V= n=200=51.5 (m/min)5）切削工时:刀具行程L=+2+3=21 (mm) =0.35 (min)6.半精镗50孔端面1）切削深度：余量Z=1mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15，f=0.150.4mm/r,查机床说明书，现取f=0.3mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =60.6(m/min)4）确定主轴转速：n=245(r/min)按照机床说明书，取n=250r/min。所以实际切削速度： V= n=250=61.4(m/min)5）切削工时:刀具行程L=+2+3=21 (mm) =0.028 (min)4.6 工序6 精镗40、50、122、130孔，以端面和154外圆定位，选用T740K精镗床5.5.6.1 加工条件工件材料：QT420-10加工要求：精镗50、122、130孔。机床：T740K金刚镗床刀具：金刚石镗刀5.5.6.2 计算切削用量.半精镗130孔1）切削深度：余量Z=0.2mm，可以一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，取f=0.08mm/r3）计算切削速度 查有关资料,V=150500 m/min,取V=200m/min4）确定主轴转速：n=489 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=489 (r/min)5）切削工时刀具行程L=其中：=8+2+3=13 mm =0.332 (min).半精镗122孔 1）切削深度：余量Z=0.25mm，可以一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，现取f=0.08mm/r3）计算切削速度 ，查有关资料：V=150500 m/min取V=200m/min4）确定主轴转速：n=521 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=521 r/min5）切削工时刀具行程L=51+2+3=56 mm =1.34(min).半精镗50孔 1）切削深度：余量Z=0.2mm，可以一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，取f=0.08mm/r3）计算切削速度,取V=200m/min。4）确定主轴转速：n=1170 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=1170 r/min5）切削工时刀具行程L=19+2+3=22 mm =0.235 (min)精镗内台阶孔501）切削深度：余量Z=1mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表314车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.250.4(mm/r),查机床说明书，现取f=0.3mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k = =60.8(m/min)4）确定主轴转速：n=387 (r/min)按照机床说明书，取n=400 r/min所以实际切削速度： V= n=400 =62.8(m/min)5）切削工时刀具行程L=20+3=23 (mm) =0.091( min).半精镗40孔 1）切削深度：余量Z=0.3mm，可以一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，现取f=0.08mm/r3）计算切削速度 ，取V=200m/min4）确定主轴转速：n=1590 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=1590 r/min5）切削工时刀具行程L=39+2+3=42 mm =0.33 (min).精镗130孔1）切削深度：余量Z=0.05mm，一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，取f=0.05mm/r3）计算切削速度，取V=200m/min4）确定主轴转速：n=489 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=489 r/min5）切削工时刀具行程L=8+2+3=13 mm =0.531 (min).精镗50孔 1）切削深度：余量Z=0.05mm，可以一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，取f=0.05mm/r3）计算切削速度 查有关资料V=150500 m/min取V=200m/min4）确定主轴转速：n=1170 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=1170 r/min5）切削工时刀具行程L=19+2+3=22 mm =0.376(min)4.7工序7 铣两凸台上平面1 加工条件工件材料：QT420-10加工要求：铣两凸台上平面,R=6.3。机床：X53K立式铣床。刀具：50标准高速钢锥柄立铣刀，齿数为6。2 切削用量查工艺师手册表3-30V=0.250.35 m/s,取0.2 m/s即18m/min,确定主轴转速：n=114 (r/min)按照机床说明书，取n=118 r/min所以实际切削速度： V= n=118 =18.5(m/min)查机械制造工艺设计手册表3-28,每齿进给量af=0.070.18mm，取0.1mm，工作台进给速度=0.16118=70.8 (mm/min)取纵向进给速度=75 mm/min,切削工时:T= 4.10其中：l =40 mm代入得：t=0.533(min)4.8 工序8 钻4孔，选用Z525立式钻床及专用夹具。1 加工条件工件材料：QT420-10加工要求：钻4孔。机床：Z525立式钻床。刀具：4标准高速钢麻花钻头2切削用量查机械制造工艺设计手册表342V=0.35m/s,即0.3560=21 (m/min)确定主轴转速：n=1671 (r/min)按照机床说明书，取n=1360 r/min所以实际切削速度： V= n=1360 =17.1(m/min)查机械制造工艺设计手册表338，f=0.080.12mm/r ，按照机床说明书，取0.1mm/r,切削工时:T= 4.11其中：=5.5+2=7.5 mm代入得：t=0.055 (min)4.9 工序9 钻、铰两组8、22孔，8孔倒角。1加工条件工件材料：QT420-10加工要求：钻、铰两组8、22孔，8孔倒角。机床：Z525立式钻床。刀具：钻用20、21.8、8高速钢锥柄麻花钻头，铰用22、8高速钢锥柄机用铰刀，倒角用45高速钢锥柄机用锪钻。2 切削用量1）.钻8孔至7.8查工艺师手册表28-13，V=18m/min确定主轴转速：n=716 (r/min)按照机床说明书，取n=680 r/min所以实际切削速度： V= n=680 =17.1(m/min)查工艺师手册表28-13，f=0.2mm/r ，按照机床说明书，取0.17mm/r,切削工时:刀具行程L= =15+1+3=19 mm =0.165 (min)以上为钻一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2=0.1652=0.33 (min)2）.铰8孔查工艺师手册表28-13，V=26m/min确定主轴转速：n=1035 (r/min)按照机床说明书，取n=960 r/min所以实际切削速度： V= n=960 =24.1(m/min)查工艺师手册表28-13,取f=0.17mm/r 切削工时:刀具行程L= =15+1+3=19 mm =0.135(min)以上为钻一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2=0.1352=0.27 (min)3）钻22孔底孔20查工艺师手册表28-13，V=18m/min确定主轴转速： n=272 (r/min)按照机床说明书，取n=272 r/min所以实际切削速度： V= n=272 =17.1(m/min)查工艺师手册表28-13，f=0.32mm/r，按照机床说明书，取0.28mm/r,切削工时:刀具行程L=15+1+3=19 (mm) =0.25 (min)以上为钻一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2 =0.252=0.5 (min)4）扩钻22孔至21.8查工艺师手册表28-32，V=18.7m/min确定主轴转速：n=273 (r/min)按照机床说明书，取n=272 r/min所以实际切削速度： V= n=272 =18.4(m/min)查工艺师手册表28-30f=0.91.2mm/r ，取系数0.5，按照机床说明书，取0.48mm/r,切削工时:刀具行程L= =15+1+3=19 (mm) =0.145 (min)以上为扩钻一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2 =0.1452=0.29 (min)5）铰22孔查工艺师手册表28-13，V=29m/min确定主轴转速：n=419 (r/min)按照机床说明书，取n=392 (r/min)所以实际切削速度： V= n=392 =26.7(m/min)查工艺师手册表28-13，f=0.32mm/r ，按照机床说明书，取0.28mm/r,切削工时:刀具行程L= =15+1+3=19(mm) =0.135 (min)以上为铰一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2=0.1352=0.27 ( min)4.10 工序10 钻孔1212.51选择钻头机床：立式钻床Z535。钻头：根据切削用量简明手册表2.5，选取高速钢扩孔钻钻头，材料为，其直径为，其几何形状和角度为标准刃磨形状，、。2计算切削用量1）进给量根据切削用量简明手册表2.10，查得 ，取。2）决定钻头磨钝标准及寿命根据切削用量简明手册表2.12，当时，钻头后刀面最大磨损量为0.9，寿命。3）计算切削速度根据切削用量简明手册表2.15，查的切削速度。各修正系数为 、故 根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-12，与相近的机床转速为与。现取，速度损失较小。所以实际切削速度。3计算切削工时切削工时，根据机械制造工艺设计简明手册表6.2-5。则本工序总切削工时第5章 铣铣两侧面夹具设计本夹具主要用于铣两侧面平面。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工此零件时，需要设计专用夹具。加工机床选择X6132卧式铣床.5.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。一、机床夹具定位元件工件定位方式不同，夹具定位元件的结构形式也不同，这里只介绍几种常用的基本定位元件。实际生产中使用的定位元件都是这些基本定位元件的组合。（一）工件以平面定位常用定位元件1支承钉 常用支承钉的结构形式如图6-1所示。平头支承钉（图a）用于支承精基准面；球头支承钉（图b）用于支承粗基准面；网纹顶面支承钉（图c）能产生较大的摩擦力，但网槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基准定位且要求产生较大摩擦力的侧面定位场合。一个支承钉相当于一个支承点，限制一个自由度；在一个平面内，两个支承钉限制二个自由度；不在同一直线上的三个支承钉限制三个自由度。图6-1 常用支承钉的结构形式2支承板 常用的支承板结构形式如图6-2所示。平面型支承板（图a）结构简单，但沉头螺钉处清理切屑比较困难，适于作侧面和顶面定位；带斜槽型支承板（图b），在带有螺钉孔的斜槽中允许容纳少许切屑，适于作底面定位。当工件定位平面较大时，常用几块支承板组合成一个平面。一个支承板相当于两个支承点，限制两个自由度；两个（或多个）支承板组合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。图6-2 常用支承板的结构形式3可调支承 常用可调支承结构形式如图6-3所示。可调支承多用于支承工件的粗基准面，支承高度可以根据需要进行调整，调整到位后用螺母锁紧。一个可调支承限制一个自由度。图6-3 常用可调支承的结构形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件1定位销 图6-6是几种常用固定式定位销的结构形式。当工件的孔径尺寸较小时，可选用图 a 所示的结构；当孔径尺寸较大时，选用图 b 所示的结构；当工件同时以圆孔和端面组合定位时，则应选用图c所示的带有支承端面的结构。用定位销定位时，短圆柱销限制二个自由度；长圆柱销可以限制四个自由度；短圆锥销（图d）限制三个自由度。图6-6 固定式定位销的结构形式5.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知：在对加工前，平面进行了粗、精铣加工，底面50孔进行了钻、扩加工。因此，定位、夹紧方案有：为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面二销的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。5.3 切削力及夹紧力的计算刀具：铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力：F夹KF （N）扭距：Nm5.4 误差分析与计算该夹具以采用一面一销再加上一挡销的定位方式，为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得：工件在铣床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、夹具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。 销的定位误差 ：图4-4 销的定位工件以圆孔在动配合心轴上定位，工件便会因自重始终使圆孔下母线和心轴上母线保持固定边接触此时，工件上加工平面M 的工序基准(定位圆孔中心线)向下产生偏移， 由点移至点因此，工序基准的极限位置变动量()就是加工尺寸h所产生的定位误差故有：因为：，所以：式中：一定位圆孔直径公差；一定位心轴直径公差； 一定位圆孔的最大直径；一定位心轴的最小直径；一定位圆孔与定位心轴问的最小配合间隙。上述推导过程中，等式是不成立的因为点是工件轴心线与心轴轴心线的重合点，并不是定位基准的一个极限位置点，实际上工件会因自重(或其它外力)始终使圆孔上母线与心轴上母线保持接触，加之最小配合问隙的存在，使工件定位基准(工件孔的轴心线)必然会向下移动，而不会与定位心轴的轴心线重合下面导出工件以圆孔定位时定位误差计算中基准位移误差的正确的计算公式如上图所示，工件以内孔D在圆柱心轴(或圆柱定位销)上定位，是心轴(或定位销)的轴心，即限位基准，C是对刀位置尺寸， 由于定位副有制造公差和配合间隙，使得定位基准(上件内孔轴线)与限位基准(心轴轴线)不能重合，在夹紧力或工件自重的作用下，定位基准相对于限位基准下移了一段距离，因而产生基准位移误差当工件孔的直径为最大()， 定位销的直径为最小()，定位基准的位移量Y为最大()此时，定位基准的极限下移点为；工件孔的直径为最小()，定位销的直径为最大() 时，定位基准的位移量Y为最小()此时，定位基准的极限下移点为因此：式中：一定位圆孔直径公差；一定位心轴(或定位销)直径公差。 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。5. 5 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示： 图5.1 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表5.4：表5.4 定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如图5.3所示： 图5.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表5.5：表5.5 塞尺公称尺寸H允差dC30.
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